浅析基于cdio工程教育理念的高职单片机课程教学改革

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析基于 CDIO 工程教育理念的高职 单片机课程教学改革 【摘 要】高职单片机课程是一 门综合性和实践性很强的专业核心课， 注重学生软硬件综合设计能力和工程应 用能力的培养。基于 CDIO 工程教育理 念的课程教学改革必须从制定适应技术 发展的课程教学目标，构建跨学科的一 体化教学体系和突破传统课堂的时空限 制等方面推进，培养具有扎实软硬件知 识基础并具备较强工程实践能力的单片 机人才。 中国论文网 /8/view-12932931.htm 【关键词】CDIO；单片机；教 学改革 单片机技术与应用是一门融 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 合电子技术与计算机技术、软硬件紧密 结合的综合性专业课，是培养机电类学 生软硬件综合设计能力和工程应用能力 的核心专业课程。 单片机技术与应用 课程的改革一直是机电类专业教学改革 的一个重点。 随着计算机技术和电子技术的高 速发展和快速融合，单片机在消费、生 产各个领域的应用越来越广泛。单片机 产品的设计开发和工程应用能力得到用 人单位的广泛重视，具有扎实软硬件知 识基础并具备较强工程实践能力的学生 越来越受到企业青睐。 1 高职单片机课程教学现状 （1）当前的教学模式 经过近些年的改革，传统的围绕 着单片软硬件知识进行教条式教学的方 式已经被绝大多数高职院校摒弃，项目 式、任务驱动式的教学模式已经成为目 前的主流。学生通过完成具体的项目或 者任务，在实践中学习操作技能和相关 的理论知识。相比之前的教条式教学， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 项目化教学确实是一种进步，但是随着 教学改革的深入，我们发现目前的项目 化教学还存在不少弊端。目前项目的设 计上还是围绕着单片机的功能模块和知 识点来进行，项目之间的知识模块独立， 系统性不强。项目的功能上与实际的产 品或者工程项目存在较大差别。理论知 识和实践技能分散在各个项目的具体任 务中，联系不够紧密，学生的思维容易 单一，缺乏系统性、多方位的思考，分 析和解决工程问题的能力得不到培养， 工程素质难以养成。 （2）教学实践与工程实际差别 较大 目前的高职单片机教学还是通过 仿真软件和单片机开发板等实训装置来 进行实践教学的。学生在学习的过程中， 往往就独立的电路功能模块进行理论与 实践相结合的学习，对基于单片机的系 统开发没有完整的概念。学校里单独的 单片机仿真环境或者独立的单片机实验 装置与企业里实际的工程开发环境存在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 较大差异，学生的专业素质与企业岗位 要求还有一定距离，无法无缝对接。 例如基于单片机控制的十字路口 交通灯控制系统，目前的项目化教学可 能只是局限于红绿黄三色 LED 控制的 实现。而现实中的系统还涉及数码管倒 计时显示、开关按钮、电力控制及继电 器控制等内容，对于交通灯控制系统与 违章拍照系统的接口设计、手动控制面 板的设计，学生就很难进行把握了。而 这些都是工程实践中需要面对的现实考 虑，特别是现实环境中对单片机工作的 干扰因素、成本控制、标准化设计、元 器件选型、PCB 尺寸空间要求及稳固装 置设计等要求，都很难在实践教学中体 现出来。 （3）知识综合应用能以实现， 综合性项目无法开展 单片机系统的开发涉及到了子 技术、计算机技术、传感器技术等多门 学科的知识，软硬件设计联系紧密，学 生普遍感到学习难度大。特别是单片机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 系统的各种接口技术、外部拓展电路以 及软硬件高度结合的编程。这些内容很 难在常规课堂教学中展开，理论教学和 实践操作融合不好，教学效果差强人意。 目前解决这个问题的做法是安排一些综 合性的实践项目。综合性的实践项目提 高了学生的参与意识，加强了学生的动 手能力，但是教学场所和课时量的限制 使得学生往往只能进行验证性的操作， 对整个项目的把握还不够，无法完全吃 透。学生受到知识面的限制，对单片机 系统的构建往往只能按照老师预设的设 计进行按部就班的重复，缺乏自己的系 统化思考，综合运用专业知识解决工程 问题的能力得不到锻炼，学习的主动性 和创造性都存在问题，工程素养的养成 更是困难。 2 基于 CDIO 工程教育理念的单 片机教学改革 打破传统，探索一种能够较好培 养学生工程应用能力和系统化思维的教 学模式，提高单片机课程教学质量以适 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 应企业对单片机人才所提出来的要求是 单片机课程改革的方向。CDIO 教育模 式是以工程产品构思、设计、实施、运 行的生命周期为主线，引导学生主动地 在实践中进行跨课程的知识学习和技能 训练，强调学生工程基础知识、个人能 力、团队能力和工程系统能力的培养。 CDIO 模式与目前高职院校普遍采用的 项目式教学都是以产品的生产服务生命 周期为教学载体，强调“ 基于项目的学 习”和“做中学”。 （1）CDIO 工程教育理念 CDIO 是 Conceive（构思） 、 Design（设计） 、Implement（实施） 、 Operate（运行）四个英文单词的缩写。 “构思”是指在综合考虑客户需求、技术 实现、企业制度和战略的基础上，不断 改进产品概念、技术和商业计划；“设 计”是指在构思的基础上制定开发产品 所需的计划、方案和技术细节；“实施” 就是将之前的设计转变为产品的过程， 包括软硬件生产、调试、检验等过程； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 “运行”值对现有产品的升级优化、维护 更新等。CDIO 工程教育模式，能够让 学生在课程之间主动、有机的学习，学 习的过程是在产品从构思到运行的整个 生命周期中实践完成的。学生在此过程 中积累个人技术、熟练职业技能、培养 工程素质。 （2）改革策略 基于 CDIO 工程教育理念的高职 单片机课程教学改革必须树立“做中学” 的理念，对教学模式进行逐层探索。在 培养目标上，应该根据单片机人才的岗 位需求，明确课程定位和课程教学目标； 在教学体系上，应该以产品为载体，构 建跨学科的一体化教学体系；在教学实 施上，利用网络技术突破课堂时空限制， 翻转传统课堂。 1）制定适应技术发展的课程教 学目标 随着电子技术、计算机技术、通 信技术和传感器技术的发展和融合，市 场对单片机人才的要求在不断变化。单 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 片机课程的教学目标应该依据技术升级 情况和岗位需求变化，制定出相应的知 识、能力和素质目标。学生的专业知识 面要宽，深度够用即可，专业技术要新， 实用性要强。强化实践教学，通过循序 渐进的技能训练和系统性思维训练，提 升学生专业技能和工程素养。 2）构建跨学科的一体化教学体 系 单片机开发涉及到了多门课程的 知识，按照 CDIO 构建一体化课程体系 的流程，应当以核心课程为主、支撑性 课程为辅，依据产品开发流程来整合课 程资源，创新课程教学体系。让学生吸 收较多的信息，拓宽其专业知识面和视 野，促进其多角度分析解决问题能力的 提升。在实践教学中强化实践创新能力 的培养，追踪技术发展，动态更新实践 教学内容，尽量与工作岗位挂钩，以工 程项目的实施过程为主线贯穿课程设置 全过程。 3）突破传统课堂时空限制 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 引入 CDIO 工程教育模式后，系 统化、大容量的工程教学内容和有限的 课堂教学时间之间存在矛盾。在教学过 程中，应该以产品开发实践活动为主线， 将问题导向和实践技能训练相结合