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CDIO模式下项目驱动的单片机教学探索与实践 【摘要】通过介绍CDIO教育模式在单片机原理与实践课程中的探索与实践活动。本课题组（课题号：1414154）借鉴CDIO工程教育模式改革单片机技术课程，以典型电子产品设计制作为载体，通过选择合理的实训项目，实施“做中学、学中做、边做边学”的实践教学，以达到能力培养为目标，更新教学观念，关注工程实践，培养自学能力，加强人际沟通技能和职业道德培养并重，注重课程过程的评价的效果。 【关键词】CDIO模式，微机组装与维护，实践，实训项目 高职工科电类学生毕业后的就业岗位大都是基层技术岗位，需有较强的实践动手能力、工程设计能力、团队协作能力及创新意识及能力。单片机技术课程是高职电类专业的一门专业基础课程，是电类专业硬件、软件应用的基础，其学习效果的好坏直接影响到学生后续专业课程的学习、工程与创新实践能力的培养及胜任工作的能力。本课题组着手于基于CDIO 模式的项目教学核心是学生，学生通过项目发现知识、获取知识、运用知识、共享知识。教师的职责是帮助、督促学生按时完成阶段设计，过程。同时对单片机技术课程的内容进行改革，以典型电子产品为载体，项目选取体现团队化特征，与实际应用对接，通过对基于单片机控制的典型电子产品的构思、设计、实施和运作（CDIO）培养学生掌握控制电路的基本分析方法和技能，同时在产品制作的过程中，强化学生的团队意识，提高学生的沟通交流能力和协作技能。 我们结合电类专业岗位真实工作任务和学校实际情况采用基于CDIO的单片机课程教学，选取“单片机控制交通信号灯系统”、“单片机恒温控制系统”、“基于单片机电子显示屏设计”等多个综合项目引入教学，让学生通过课程实践，完成CDIO整体训练，得到全面的训练和提高。 一、CDIO在单片机中具体实施方案。 （1）项目构思（C）。 构思是一个重要阶段，教师如何帮助学生、引导学生去发现问题，找到合适的方案是项目教学顺利实施的关键。当学生感到无从下手的时候，教师应该为学生提供成功的案例，供学生参考，还应引导学生注意观察，多关注生活的城市，树立为大家排忧解难的责任意识。 （2）项目设计（D）。 进行项目总体设计，包括硬件设计（电路原理图、印刷电路板图、元件布置图）和项目软件设计（程序流程图和程序清单）。在设计过程中，通过查找资料、研讨、互评、优化和小组互动，根据学生能力不同，分工合作，统一调度，设计出合理的实施方案并生成proteus系统仿真实现图。项目设计过程锻炼了学生的自学能力、职业态度和人际交流能力，培养了学生工程项目的设计和实践能力。 （3）项目实施（I）。 进行项目实施主要是完成单片机控制系统的在线仿真调试和印刷电路板的生产以及元器件的焊接，包括印刷电路板的布线，正确性检测、元器件布置。印刷电路板的制作在实训中心进行，元器件的焊接在单片机综合实训室完成，各项工作及时互通进度，及时检测错误，改进，培养团队协作交流能力。 （4）项目运行（O）。 项目运行主要是程序的固化并使单片机控制系统独立运行，应做到能对系统故障进行分析和检查，并能寻找解决问题的切入点和具体解决问题的方法，学会运行维护系统的方法。最后要进行控制系统项目开发的总结，整理分析资料，包括系统说明书、设计图纸及设计总结，建立工程档案以备日后应用参考和查验。在项目汇报阶段，团以队成员以说激思、以说验思、以说定思。从“听明白”到“想明白”到“讲明白”。在表述过程上训练表达能力。 二、CDIO模式下项目驱动的单片机教学改革 首先，改变原先的理论教学与实践教学的学时和空间分配情况，整个教学过程在单片机实验室一体化教学，完成“做中学，学中做”。一体化的教学模式，即打破理论教学与实验教学的界限，使讲课、演示、实验，有机地形成一个整体的教学模式。单片机原理与应用课程由于内容的特殊性，需要进行大量的展示、课堂演示和多媒体教学，并进行小组讨论、课堂实验、课后实训、企业实习等的教学手段。因此将教学场地改到实训室进行，能更好地进行基于岗位情境加工作过程的工学结合教学。甚至学校可以根据教学目标适时将课后实训安排校外实训基地进行，让学生进行职业岗位的角色扮演。 其次，改变过去以教师为中心，以课堂为中心，以传授知识为目的的传统教育观念，转变为以学生为主体，以教师为主导，强调师与生、教与学、讲与练、引与导的结合，增加主动学习和动手实践。这种教学方式的流程大体为： 我们以”单片机控制交通信号灯系统”为例说明基于CDIO模式教学的具体组织与实施步骤。 （一）让学生明确任务内容及要求，本任务采用单片机为核心器件来设计交通灯控制器，实现单片机P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示，绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示，本系统实用性强、操作简单、扩展功能强，具有一定的综合性和实践性。 （二）设计过程由学生分析和教师指导完成，在明确任务之后，教师引导学生对任务加以分析，进行任务所需的资料、材料等的准备。把学生分成几个组，由组长组织讨论实施步骤并对人员进行分工，要求学生画出系统框图、设计系统电路以及程序流程图，教师可以根据需要给出主要程序设计内容，但关键知识点要留给学生自己完成，让学生动笔和独立思考，学生根据自己的知识积累、相互讨论和查找资料，设计硬件电路和参考程序，教师要进行必要的提示并对学生出现的错误及时加以修正，讲解，根据学生实际情况可适当调整任务难度和要求，增加学生完成任务的信心。 （三）前面构思和设计的任务需要教师协助学生完成，实施的任务则要求学生自己独立完成，每组内的同学根据能力不同可以有所侧重，学生在项目实施前应使用proteus仿真软件绘制电路原理图并进行系统程序的仿真、修改和调试，仿真通过后，再将目标文件下载到实际制作的单片机系统中进行联调，并进行完整的硬件电路设计。 （四）在调试运行过程中，要求学生根据出现的问题和运行的结果，进行进一步的分析、思考，培养学生创新的能力。同时要设计好考核评价表，考核评价要对工作态度、完成质量、团结协作、文明规范、安全操作等方面都应有所体现 ，重在促进学生工作技能、职业素质的全面提高。 CDIO教育模式认为实践项目最好来自产业第一线，是企业真正需要解决的问题，因此，选择实训项目的原则是：根据教学大纲要求完成的教学目标，结合学生的学习生活、学生就业相关以及企业的实际任务选择实训项目。根据工作过程和工学结合，结合CDIO教育理念，采用企业岗位情境再现、项目细分、任务引领、学做结合的方式组织教学。实践表明，该模式能较好地激发学生的学习热情，取得了良好的教学效果。 参考文献： 余丽红.基于CDIO模式的C语言程序设计课程教学改革探究.中国科技创新导刊，2011：NO