基于RPP CDIO模式的《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程教改研究

摘 要：在高職《單片機技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)中引入RPP-CDIO工程教育模式，針對學(xué)生特點設(shè)計出以項目為導(dǎo)向、任務(wù)為驅(qū)動，采用“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、分析和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：RPP-CDIO工程教育模式；單片機；任務(wù)驅(qū)動；項目導(dǎo)向

一、 單片機課程現(xiàn)狀

單片機是我校高職機電等專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程涉及模數(shù)電，程序設(shè)計等多方面知識，實踐性強難度大。目前教學(xué)中依然采取教師講授知識點，再到實驗室進(jìn)行驗證性實驗，期末考試仍用筆試方式，造成學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)困難，感覺枯燥乃至失去學(xué)習(xí)興趣，學(xué)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(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，教學(xué)和實際應(yīng)用脫節(jié)，與企業(yè)的實際要求相差甚遠(yuǎn)。

二、 將RPPCDIO工程教育模式引入單片機課程教學(xué)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(xué)習(xí)，與高校傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式有著很大的差別。CDIO具體代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動實踐的方式學(xué)習(xí)工程，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，邊動手操作，邊學(xué)習(xí)思考，通過具有工程背景的具體項目，讓學(xué)生以小組的形式主動參與到項目實施過程中，培養(yǎng)學(xué)生的過程實踐能力以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需求。

以CDIO教育模式為基礎(chǔ)，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(dǎo)（Requirement）、以動手實踐為手段（Practice）、以項目流程為載體（Procedure），致力于培養(yǎng)符合當(dāng)代職業(yè)要求的專業(yè)人才。

三、 單片機課程的RPPCDIO教學(xué)模式設(shè)計

1. 基于RPPCDIO模式，重新組織教學(xué)內(nèi)容

采用RPPCDIO教學(xué)模式的單片機課程教學(xué)以工程應(yīng)用為主，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際應(yīng)用，將該課程的教學(xué)內(nèi)容分解為若干個項目和模塊，通過理論講解、仿真教學(xué)和實踐教學(xué)等幾個步驟來完成任務(wù)。理論教學(xué)可采取以PPT課件精講配合學(xué)生課后復(fù)習(xí)并做作業(yè)的教學(xué)方式，以生動活潑的形式加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。為了讓學(xué)生建立起工程項目思維，了解單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)中的實際應(yīng)用，在掌握一定的基礎(chǔ)知識后，首先以簡單項目（如霓虹燈）作為項目教學(xué)導(dǎo)入，講解該電路的功能及技術(shù)參數(shù)，而后介紹軟硬件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試方法等。按這種思路編寫基于RPPCDIO的課程教學(xué)計劃并實施，將教學(xué)內(nèi)容整合成項目，各項目再分若干子項目作為每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，以任務(wù)驅(qū)動的方式完成項目設(shè)定的任務(wù)，具體以項目“辯論計時器”為例：

2. “理論—仿真—實踐”課程教學(xué)模式

構(gòu)建“理論—仿真—實踐”的課程教學(xué)模式，在單片機實驗教室借助于單片機自身軟、硬件環(huán)境來仿真其工作過程，然后制作實物電路，貼近技術(shù)應(yīng)用實際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生真正感覺到在“學(xué)中做、做中學(xué)、邊學(xué)邊做、邊做邊學(xué)”。

（1）理論教學(xué)：利用多媒體實驗教學(xué)，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(nèi)容形象逼真地展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)理論。

（2）仿真教學(xué)：我們通常每個項目所對應(yīng)的電路先用PROTEUS軟件搭建硬件電路，用KEIL編寫程序，讓學(xué)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(xué)：在仿真成功的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步進(jìn)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(fù)修改，多次重復(fù)使用；和實驗箱相比，面包板可以根據(jù)需求搭建各種各樣的電路，而實驗箱的電路是已經(jīng)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(jié)合的方式。在教學(xué)實踐中，大多數(shù)同學(xué)都能完成規(guī)定電路，看到的實際應(yīng)用和直觀效果，使學(xué)生獲得了成就感和自信心，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。有些學(xué)生還會主動思考，創(chuàng)造性地探索試驗，改進(jìn)電路設(shè)計，既提高了動手能力又提升了創(chuàng)新能力。

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

3. 革新學(xué)生成績的考核方式

傳統(tǒng)的筆試考核難以測試出學(xué)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(xué)生對該課程理論知識的掌握程度。雖然此種教學(xué)模式強調(diào)實踐能力，但是理論知識仍是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，要牢固掌握。但適當(dāng)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(xué)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(xué)生做實驗的態(tài)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(xué)生在項目參與過程中的設(shè)計水平、動手能力、解決問題能力、團隊協(xié)作能力等，是RPPCDIO模式下激勵學(xué)生參與、提高學(xué)生認(rèn)知度和實操能力、并檢驗學(xué)習(xí)效果的至關(guān)重要一環(huán)，也是從理論知識到實踐動手能力轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)占較大比重。

四、 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)：

[1]趙建林.基于CDIO模式的單片機教學(xué)探索[J].科技致富向?qū)В?012（20）：112.

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

作者簡介：馮嚴(yán)冰，江蘇省常州市，常州開放大學(xué)。