基于RPP CDIO模式的《單片機技術及應用》課程教改研究

摘 要：在高職《單片機技術及應用》教學中引入RPP-CDIO工程教育模式，針對學生特點設計出以項目為導向、任務為驅動，采用“教、學、做”一體化的教學模式，以培養學生的實踐能力、分析和解決問題的能力。

關鍵詞：RPP-CDIO工程教育模式；單片機；任務驅動；項目導向

一、 單片機課程現狀

單片機是我校高職機電等專業開設的一門專業基礎課程。該課程涉及模數電，程序設計等多方面知識，實踐性強難度大。目前教學中依然采取教師講授知識點，再到實驗室進行驗證性實驗，期末考試仍用筆試方式，造成學生對該課程學習困難，感覺枯燥乃至失去學習興趣，學完后其理論水平和動手能力均不足，仍無法完成完整的基本系統設計應用，教學和實際應用脫節，與企業的實際要求相差甚遠。

二、 將RPPCDIO工程教育模式引入單片機課程教學中

作為近年來國際工程教育改革的最新成果，CDIO工程教育模式提出了基于工程項目的教育和學習，與高校傳統的培養模式有著很大的差別。CDIO具體代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動實踐的方式學習工程，調動學生學習積極性，邊動手操作，邊學習思考，通過具有工程背景的具體項目，讓學生以小組的形式主動參與到項目實施過程中，培養學生的過程實踐能力以適應現代企業的需求。

以CDIO教育模式為基礎，RPPCDIO工程教育模式是針對單片機的課程特點所提出的新型教育模式。此模式以項目需求為引導（Requirement）、以動手實踐為手段（Practice）、以項目流程為載體（Procedure），致力于培養符合當代職業要求的專業人才。

三、 單片機課程的RPPCDIO教學模式設計

1. 基于RPPCDIO模式，重新組織教學內容

采用RPPCDIO教學模式的單片機課程教學以工程應用為主，結合企業的生產實際應用，將該課程的教學內容分解為若干個項目和模塊，通過理論講解、仿真教學和實踐教學等幾個步驟來完成任務。理論教學可采取以PPT課件精講配合學生課后復習并做作業的教學方式，以生動活潑的形式加深學生對教學內容的理解。為了讓學生建立起工程項目思維，了解單片機在工業控制系統中的實際應用，在掌握一定的基礎知識后，首先以簡單項目（如霓虹燈）作為項目教學導入，講解該電路的功能及技術參數，而后介紹軟硬件設計、系統調試方法等。按這種思路編寫基于RPPCDIO的課程教學計劃并實施，將教學內容整合成項目，各項目再分若干子項目作為每節課的教學目標，以任務驅動的方式完成項目設定的任務，具體以項目“辯論計時器”為例：

2. “理論—仿真—實踐”課程教學模式

構建“理論—仿真—實踐”的課程教學模式，在單片機實驗教室借助于單片機自身軟、硬件環境來仿真其工作過程，然后制作實物電路，貼近技術應用實際，激發學生學習積極性，讓學生真正感覺到在“學中做、做中學、邊學邊做、邊做邊學”。

（1）理論教學：利用多媒體實驗教學，依托虛擬實驗室，制作生動形象的多媒體課件，將重、難點知識內容形象逼真地展現在學生面前，便于學生更好地掌握基礎理論。

（2）仿真教學：我們通常每個項目所對應的電路先用PROTEUS軟件搭建硬件電路，用KEIL編寫程序，讓學生熟悉硬件電路和軟件程序控制，仿真的過程中如果遇到問題先獨立思考，想不通再小組討論解決，并在面包板上探索電路的各種變換及效果。

（3）實踐教學：在仿真成功的基礎上，再進一步進行實際電路的插接制作，和焊接電路相比，面包板搭建電路更快速，課堂效率更高，并且如果搭接錯誤，面包板和元器件可以反復修改，多次重復使用；和實驗箱相比，面包板可以根據需求搭建各種各樣的電路，而實驗箱的電路是已經固化的，不能靈活搭建各種所需電路。采用以面包板插接電路為主，實驗箱與面包板插接電路相結合的方式。在教學實踐中，大多數同學都能完成規定電路，看到的實際應用和直觀效果，使學生獲得了成就感和自信心，增強了學生學習的興趣。有些學生還會主動思考，創造性地探索試驗，改進電路設計，既提高了動手能力又提升了創新能力。

在完成項目的過程中，學生強弱結合，被分為若干組。在項目實施過程中，學生遇到問題，要先去圖書館或上網查資料，小組討論后自主解決，仍無法解決的再由教師指導完成，這樣能發揮學生主觀能動性和集體智慧，促使學生主動思考，群策群力以完成項目任務。這種方法培養了學生主動學習和獨立解決問題的能力，又培養了學生的團隊協作能力，為將來走入工作崗位打好基礎。

3. 革新學生成績的考核方式

傳統的筆試考核難以測試出學生的綜合能力，為綜合考查本課程的理論知識、實操水平、自主解決問題能力，按照RPPCDIO理念，按以下方式改革本課程的考核：

（1）期末考試成績占40%，紙面試卷主要考查學生對該課程理論知識的掌握程度。雖然此種教學模式強調實踐能力，但是理論知識仍是學習的基礎，要牢固掌握。但適當降低了考核成績所占比例。

（2）驗證性實驗成績占20%，這些實驗穿插在各部分理論知識講解完之后，用以考查學生對該部分知識的理解，及單片機驗證性實驗的操作，包括學生做實驗的態度，獨立性，正確性及提交實驗報告的及時性等。

（3）項目完成能力考核占40%，考查學生在項目參與過程中的設計水平、動手能力、解決問題能力、團隊協作能力等，是RPPCDIO模式下激勵學生參與、提高學生認知度和實操能力、并檢驗學習效果的至關重要一環，也是從理論知識到實踐動手能力轉化的重要環節，應占較大比重。

四、 結束語

將RPPCDIO工程教育理念融入到課程的教學活動中，設計符合高職學生特點的教學方法，實施理實一體化教學模式，強化單片機的工程應用化教學，通過相應的工程項目帶動學生主動參與到教學活動中，提高了學生的學習興趣，增強了學生的實踐能力和工程應用能力的培養，提升學生的職業技能和崗位競爭力。

參考文獻：

[1]趙建林.基于CDIO模式的單片機教學探索[J].科技致富向導，2012（20）：112.

[2]黃浩.基于CDIO教育理念的模擬電子技術課程的改革[J].課程教育研究，2014（03）：8-9.

作者簡介：馮嚴冰，江蘇省常州市，常州開放大學。