基于CDIO的微機原理與接口技術教學研究

蘇 英

（濱州學院 信息工程系，山東 濱州 256600）

基于CDIO的微機原理與接口技術教學研究

蘇 英

（濱州學院 信息工程系，山東 濱州 256600）

本文針對計算機硬件課程枯燥、抽象、難理解、學生不感興趣等特點，以微機原理與接口技術課程為例，引入CDIO模式，實施案例教學，以工程能力為目標確定教學目標，以項目案例為載體設計教學方案，以實訓為中心完善實施實驗教學，利用多種方式進行考核，以達到進一步提升本科教學質量，提高學生綜合素質，培養應用型人才的目的。

CDIO；微機原理；接口技術；項目案例；教學

1　CDIO概述

自2000年CDIO（CDIO代表構思、設計、實現和運作）概念提出至今，CDIO教學模式已經成為工程教育改革的重要成果，不斷在各高等教育領域進行推廣應用。

在各類高校各類專業的課程教學或實踐教學中，將CDIO的教學理念應用其中，結合項目教學法，按照構思、設計、實施、運行這4個步驟進行講授，并把產業需求作為根本目標。其中，“做中學”和“基于項目”的教學形式，對于提高學生的專業技能、職業素養、分析解決問題的能力、團隊協作能力等有重要的作用，為培養本科應用型人才奠定了良好的基礎。

2　CDIO在微機原理與接口技術教學中的應用

當前，CDIO模式已在全國各高校各專業展開應用，在計算機及其相關專業已取得較好的教學效果，但應用主要以軟件類課程教學居多，在硬件類課程中應用較少。在計算機專業課中，硬件課程相對抽象、枯燥，然而，較好的理解計算機硬件系統的工作原理對于提高計算機的應用能力和編程設計能力有很大的幫助。因此，本文以計算機硬件方向的專業基礎課程微機原理與接口技術為例，引入CDIO模式。

2.1 確立教學目標，著重培養工程能力

教學目標的合理確定直接影響教學內容的選擇。學生在學習微機原理與接口技術時大多只是模仿教師課堂上講解的案例或教材中的例程，不會主動對知識進行拓展和創新，學完后仍然無法實現利用微處理器和各種接口芯片實現項目系統的設計與開發。

基于CDIO工程教育理念，將本門課程的教學目標確定為掌握微處理器和各種外設接口芯片的原理，能夠熟練應用微處理器和各種接口芯片構思、設計、實現、運作小型控制系統，具有一定的分析解決問題能力。

2.2 改進教學方法，引入項目案例

在微機原理與接口技術課程的教學過程中引入CDIO，教學過程當中以“項目”為載體，“做中學”貫穿始終，以案例開發過程為驅動來安排教學內容和教學方法；盡可能結合學習或生活中常見的案例或學生感興趣的知識進行教學，加強和學生間的交流與互動，吸引學生積極、主動地參與整個教學過程，在學習理論的過程中提高實踐動手能力。

在教學過程中，針對學生實際狀況，綜合課程特點和應用方向，選取了日常生活中隨處可見的“交通燈控制系統”作為整個教學過程的主線。根據微機原理與接口技術的知識點將該項目分成如表1所示的多個不同的子項目，將教學內容分別融入每個子項目之中，依據項目任務設計課程教學模塊，課堂上采用案例教學講解相關理論知識，重點介紹基本工作原理與應用方法。在實驗過程中逐步實現“交通燈控制系統”，分層次、逐步引導學生掌握各知識點。圍繞“交通燈控制系統”的設計和開發，按照“認識—體驗—技術—經驗”的順序組織課程內容。

表1 工作子任務安排表

根據各階段工作任務安排教學及實踐內容，如圖1所示。教學實踐過程，不但使學生鞏固理論知識，同時又鍛煉學生利用微機原理及接口技術解決實際問題的能力。因為選取的案例是貼近日常生活的，學生比較熟悉，因此，容易激發學生的研發熱情。在設計實踐過程中，鼓勵學生依據自己的理解和實際情況對系統進行拓展，例如：增添多個方向的交通燈變換，特殊車輛經過時4個方向全部亮紅燈等，進一步實踐構思、設計、實現、運作4個環節。

2.3 注重實驗教學，增加項目實訓

CDIO注重教學從實際出發，繼而上升到理論，最后再作用于實際。增加項目實訓環節，將理論知識和實踐鍛煉緊密結合，以便于使學生獲得較多的與專業相關的開發經驗。

首先，基于“交通燈控制系統”的各個子項目，通過“做中學”使學生掌握微機原理與接口技術的基本知識和原理，鍛煉諸如電路設計與連接、編程等方面的技能。本階段以個人形式完成任務，鼓勵有能力的同學自行構思，對該系統功能進行擴展，比如：增加多方向的紅綠燈控制、黃燈閃爍等功能。

圖1 教學及實踐內容安排

最后，通過硬件綜合實踐這門課程，將包括微機原理與接口技術等的整個計算機硬件體系課程融會貫通，利用濱州學院信息工程系系產學研項目，組織學生到實習基地或企業進行專業實習，給學生分配一定具體任務，讓學生將課堂知識現實化，加深對專業的認識和理解，了解企業的工作流程和運作模式，提高學生的專業技能和綜合素養。

2.4 改革考核方式，多樣化考評

CDIO旨在培養學生的工程能力，因此，改變傳統的以試卷形式的筆試考評辦法，將子項目施行情況、項目構思和設計、項目答辯、學生自我評價、學生互評、教師或企業工程師的評價等都納入考核體系，全面衡量學生的理論水平、工程能力、團隊協作能力、創新創造能力。

3　在微機原理與接口技術課程中應用CDIO應注意的問題

3.1 注重教師自身實踐經驗的提升

濱州學院通過開展“中青年教室頂崗鍛煉”等活動，鼓勵教師到企業實踐，與企業接軌，了解最新市場動態，同時倡導發展產學研項目，聘請相關企業工程師來校指導，縮小課程與實際工作崗位的差距。

3.2 充分調動學生學習的主觀能動性

教學過程中指導與鼓勵學生自主設計、自由探索、主動實踐，盡可能調動學生學習的積極性與主動性。針對各項目分組的活動，鼓勵學生積極參加，在實踐的基礎上不斷提高發現、分析、解決問題的能力，同時，要注意將自身技能的提高與小組成員協作能力緊密結合，在不斷學習和探索的過程中提升CDIO工程能力。

綜上所述，在微機原理與接口技術教學中引入CDIO，通過對教學計劃、培養過程、教學方法、考評體系等進行改革，讓學生以積極主動的態度，以實踐的形式接受工程教育，并將整個專業教學體系的課程有機地關聯在一起，重視對學生的工程設計開發能力、創新意識、創造能力、社會協作意識的培養，不但對增強本專業本科教學質量有很大的作用，而且對培養應用型人才也具有重要的意義。

主要參考文獻

［1］王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考［J］.中國高教研究，2009（5）.

［2］陳艷，魏星，李志梅.CDIO工學教學模式在數據庫應用技術教學中的應用［J］.教育探索，2013（3）.

［3］劉京銳，吳敏華，李志平.CDIO理念在計算機硬件實踐課程教學改革中的應用［J］.實驗技術與管理，2011（7）.

［4］陳旭輝，吳克壽，姜春艷.基于CDIO理念的計算機工程教育模式［J］.計算機教育，2010（18）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.10.152

G642.0

A

1673-0194（2016）10-0218-02

2016-04-08

濱州學院教學研究項目（BYJYYB200918）；濱州學院科研基金項目（BZXYG1102）。