基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究

苏 英

（滨州学院 信息工程系，山东 滨州 256600）

基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究

苏 英

（滨州学院 信息工程系，山东 滨州 256600）

本文针对计算机硬件课程枯燥、抽象、难理解、学生不感兴趣等特点，以微机原理与接口技术课程为例，引入CDIO模式，实施案例教学，以工程能力为目标确定教学目标，以项目案例为载体设计教学方案，以实训为中心完善实施实验教学，利用多种方式进行考核，以达到进一步提升本科教学质量，提高学生综合素质，培养应用型人才的目的。

CDIO；微机原理；接口技术；项目案例；教学

1　CDIO概述

自2000年CDIO（CDIO代表构思、设计、实现和运作）概念提出至今，CDIO教学模式已经成为工程教育改革的重要成果，不断在各高等教育领域进行推广应用。

在各类高校各类专业的课程教学或实践教学中，将CDIO的教学理念应用其中，结合项目教学法，按照构思、设计、实施、运行这4个步骤进行讲授，并把产业需求作为根本目标。其中，“做中学”和“基于项目”的教学形式，对于提高学生的专业技能、职业素养、分析解决问题的能力、团队协作能力等有重要的作用，为培养本科应用型人才奠定了良好的基础。

2　CDIO在微机原理与接口技术教学中的应用

当前，CDIO模式已在全国各高校各专业展开应用，在计算机及其相关专业已取得较好的教学效果，但应用主要以软件类课程教学居多，在硬件类课程中应用较少。在计算机专业课中，硬件课程相对抽象、枯燥，然而，较好的理解计算机硬件系统的工作原理对于提高计算机的应用能力和编程设计能力有很大的帮助。因此，本文以计算机硬件方向的专业基础课程微机原理与接口技术为例，引入CDIO模式。

2.1 确立教学目标，着重培养工程能力

教学目标的合理确定直接影响教学内容的选择。学生在学习微机原理与接口技术时大多只是模仿教师课堂上讲解的案例或教材中的例程，不会主动对知识进行拓展和创新，学完后仍然无法实现利用微处理器和各种接口芯片实现项目系统的设计与开发。

基于CDIO工程教育理念，将本门课程的教学目标确定为掌握微处理器和各种外设接口芯片的原理，能够熟练应用微处理器和各种接口芯片构思、设计、实现、运作小型控制系统，具有一定的分析解决问题能力。

2.2 改进教学方法，引入项目案例

在微机原理与接口技术课程的教学过程中引入CDIO，教学过程当中以“项目”为载体，“做中学”贯穿始终，以案例开发过程为驱动来安排教学内容和教学方法；尽可能结合学习或生活中常见的案例或学生感兴趣的知识进行教学，加强和学生间的交流与互动，吸引学生积极、主动地参与整个教学过程，在学习理论的过程中提高实践动手能力。

在教学过程中，针对学生实际状况，综合课程特点和应用方向，选取了日常生活中随处可见的“交通灯控制系统”作为整个教学过程的主线。根据微机原理与接口技术的知识点将该项目分成如表1所示的多个不同的子项目，将教学内容分别融入每个子项目之中，依据项目任务设计课程教学模块，课堂上采用案例教学讲解相关理论知识，重点介绍基本工作原理与应用方法。在实验过程中逐步实现“交通灯控制系统”，分层次、逐步引导学生掌握各知识点。围绕“交通灯控制系统”的设计和开发，按照“认识—体验—技术—经验”的顺序组织课程内容。

表1 工作子任务安排表

根据各阶段工作任务安排教学及实践内容，如图1所示。教学实践过程，不但使学生巩固理论知识，同时又锻炼学生利用微机原理及接口技术解决实际问题的能力。因为选取的案例是贴近日常生活的，学生比较熟悉，因此，容易激发学生的研发热情。在设计实践过程中，鼓励学生依据自己的理解和实际情况对系统进行拓展，例如：增添多个方向的交通灯变换，特殊车辆经过时4个方向全部亮红灯等，进一步实践构思、设计、实现、运作4个环节。

2.3 注重实验教学，增加项目实训

CDIO注重教学从实际出发，继而上升到理论，最后再作用于实际。增加项目实训环节，将理论知识和实践锻炼紧密结合，以便于使学生获得较多的与专业相关的开发经验。

首先，基于“交通灯控制系统”的各个子项目，通过“做中学”使学生掌握微机原理与接口技术的基本知识和原理，锻炼诸如电路设计与连接、编程等方面的技能。本阶段以个人形式完成任务，鼓励有能力的同学自行构思，对该系统功能进行扩展，比如：增加多方向的红绿灯控制、黄灯闪烁等功能。

图1 教学及实践内容安排

最后，通过硬件综合实践这门课程，将包括微机原理与接口技术等的整个计算机硬件体系课程融会贯通，利用滨州学院信息工程系系产学研项目，组织学生到实习基地或企业进行专业实习，给学生分配一定具体任务，让学生将课堂知识现实化，加深对专业的认识和理解，了解企业的工作流程和运作模式，提高学生的专业技能和综合素养。

2.4 改革考核方式，多样化考评

CDIO旨在培养学生的工程能力，因此，改变传统的以试卷形式的笔试考评办法，将子项目施行情况、项目构思和设计、项目答辩、学生自我评价、学生互评、教师或企业工程师的评价等都纳入考核体系，全面衡量学生的理论水平、工程能力、团队协作能力、创新创造能力。

3　在微机原理与接口技术课程中应用CDIO应注意的问题

3.1 注重教师自身实践经验的提升

滨州学院通过开展“中青年教室顶岗锻炼”等活动，鼓励教师到企业实践，与企业接轨，了解最新市场动态，同时倡导发展产学研项目，聘请相关企业工程师来校指导，缩小课程与实际工作岗位的差距。

3.2 充分调动学生学习的主观能动性

教学过程中指导与鼓励学生自主设计、自由探索、主动实践，尽可能调动学生学习的积极性与主动性。针对各项目分组的活动，鼓励学生积极参加，在实践的基础上不断提高发现、分析、解决问题的能力，同时，要注意将自身技能的提高与小组成员协作能力紧密结合，在不断学习和探索的过程中提升CDIO工程能力。

综上所述，在微机原理与接口技术教学中引入CDIO，通过对教学计划、培养过程、教学方法、考评体系等进行改革，让学生以积极主动的态度，以实践的形式接受工程教育，并将整个专业教学体系的课程有机地关联在一起，重视对学生的工程设计开发能力、创新意识、创造能力、社会协作意识的培养，不但对增强本专业本科教学质量有很大的作用，而且对培养应用型人才也具有重要的意义。

主要参考文献

［1］王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考［J］.中国高教研究，2009（5）.

［2］陈艳，魏星，李志梅.CDIO工学教学模式在数据库应用技术教学中的应用［J］.教育探索，2013（3）.

［3］刘京锐，吴敏华，李志平.CDIO理念在计算机硬件实践课程教学改革中的应用［J］.实验技术与管理，2011（7）.

［4］陈旭辉，吴克寿，姜春艳.基于CDIO理念的计算机工程教育模式［J］.计算机教育，2010（18）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.10.152

G642.0

A

1673-0194（2016）10-0218-02

2016-04-08

滨州学院教学研究项目（BYJYYB200918）；滨州学院科研基金项目（BZXYG1102）。