（喀什大學物理與電氣工程學院，新疆喀什 844000)

0 引言

CDIO 工程教育模式，是以培養(yǎng)國際化工程師為目標的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式.用國際先進工程教育理念引領(lǐng)課程改革，在單片機課程教學過程中引進CDIO 工程教育模式正是迎合教育改革的趨勢.單片機課程實踐性強，其系統(tǒng)開發(fā)融合了硬件和軟件的相關(guān)技術(shù)，與工程實踐有著密切的聯(lián)系，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)計劃中有著至關(guān)重要的課程地位[1].本文基于CDIO工程教育模式，結(jié)合人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的要求，以項目式教學為切入點，將CDIO 工程教育模式落實在單片機課程具體教學實踐中，以對單片機課程教學進行有益探索和實踐.

1 CDIO 工程教育模式在單片機應(yīng)用課程中教學現(xiàn)狀

（1）聚焦國內(nèi)外工程教育改革的發(fā)展現(xiàn)狀，CDIO 工程教育模式引入我國以后，很多高校開展了試點，但由于任務(wù)艱巨，目前只有較少的學校初步實現(xiàn)將人才培養(yǎng)目標分解到課程和教學環(huán)節(jié)中[2].

（2）基于新工科的實踐教育體系，CDIO工程教育模式在全面提升培養(yǎng)工程技術(shù)人才能力方面存在以下主要問題：工程教育中不同程度存在著以理科教育的方式培養(yǎng)工程師的現(xiàn)象[2]；工科學生在實踐過程中，注重個人學習能力培養(yǎng)和知識學習，而忽視協(xié)作能力、開拓創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)；教學處于轉(zhuǎn)型期，不能滿足產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的要求；工科教師缺乏工程背景，行業(yè)企業(yè)對人才培養(yǎng)過程參與不夠等問題普通存在[3].

（3）缺乏理論和教學實踐的有機結(jié)合.配套實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，缺乏自主創(chuàng)新，不能滿足綜合性和設(shè)計性的實踐環(huán)節(jié)要求，學生在產(chǎn)品實際開發(fā)過程中不能靈活運用理論知識；傳統(tǒng)教學模式強調(diào)理論知識體系的完整性，缺乏對單片機系統(tǒng)性把握.

（4）缺乏對學生典型單片機系統(tǒng)工程的培養(yǎng).學生在今后所從事的實際項目開發(fā)中，需要了解整個產(chǎn)品設(shè)計過程，這就要求學生有較高的綜合設(shè)計能力，并不斷深入研究單片機應(yīng)用技術(shù)，不斷積累應(yīng)用行業(yè)的專業(yè)知識，但這一目標是傳統(tǒng)教學模式中不能達到的[4].

（5）工程能力培養(yǎng)缺失在課程教學方面較為突出.在新的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型過程當中，需要大量的復(fù)合型創(chuàng)新人才，要求學生在學校就能接觸和掌握實際工程中所掌握的知識和技能.

2 新工科對人才培養(yǎng)的要求

當前高校多以工科教育替代工程教育，而采用專業(yè)設(shè)置按學科劃分的工科教育，主要培養(yǎng)的是工科科研型人才，教育模式傾向于解決確定的、線性的、靜止封閉問題的科學模式[5].在信息科技不斷進步的背景下，要求單片機從業(yè)人員需具備運用學科知識解決問題的能力、終身學習和團隊協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力，成為具備可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才.

基于CDIO 工程教育模式，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體培養(yǎng)學生的實踐能力，在課程中進行知識點植入，實施產(chǎn)教研融合、校企合作，是我國高等教育專業(yè)人才培養(yǎng)的發(fā)展趨勢.各類產(chǎn)學合作協(xié)調(diào)育人項目，要求學生應(yīng)該具備一定的綜合分析、設(shè)計、制作與應(yīng)用能力，了解新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢.在課程中引入實踐項目，注重用人單位普遍重視的項目意識、系統(tǒng)思維、團隊協(xié)作交流等能力的培養(yǎng)，使學生能較快適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)工作.

3 基于CDIO 的單片機應(yīng)用課程項目驅(qū)動式教學模式及內(nèi)涵

3.1 CDIO 工程教育模式的優(yōu)勢

CDIO 工程教育模式（conceive -design -implement-opperate），分別代表構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行，其核心是以實際產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)的全生命周期過程為背景，結(jié)合以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，采用一體化教學體系，促進學生的知識、能力和態(tài)度的培養(yǎng).在單片機應(yīng)用課程中運用CDIO 教學模式，關(guān)鍵是構(gòu)建能激發(fā)學生主動性學習的過程.

3.2 基于CDIO 的單片機應(yīng)用課程項目驅(qū)動式教學模式的理論內(nèi)涵

本文提出“項目驅(qū)動式”教學方法，其核心是將完整的項目貫穿于單片機應(yīng)用課程教學中，對項目所涉及知識點進行梳理和凝煉，將項目分解成若干子項目，學生在項目實踐過程中掌握各知識點，有助于形成完整的單片機設(shè)計與應(yīng)用思想.

在實施過程中，采取項目驅(qū)動式教學方法，將CDIO 的教學模式落實在每個教學環(huán)節(jié)，將其理念滲透到項目完成的各個環(huán)節(jié)，通過在四個階段展開實踐項目任務(wù)的學習活動，重新構(gòu)建教學內(nèi)容和教學過程，強調(diào)學科知識體系的系統(tǒng)性和完備性，將需要掌握的理論知識融合在項目任務(wù)的分析和實施過程中.

4 基于CDIO 的單片機應(yīng)用課程項目驅(qū)動式教學過程的構(gòu)建

4.1 項目任務(wù)的構(gòu)建

構(gòu)建項目任務(wù)要緊扣單片機應(yīng)用和能力培養(yǎng)目標，主要以能夠解決項目復(fù)雜工程問題為目的進行項目設(shè)計，典型實例可來自實際工程應(yīng)用，力求理論和實踐相結(jié)合.

項目來源分為指定項目或自擬設(shè)計項目.其中，指定實踐項目可以采用競賽項目、產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目和橫向項目等.競賽項目重點強調(diào)創(chuàng)意，在此階段可以將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、專業(yè)學科競賽、產(chǎn)品設(shè)計競賽等作為主題.產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目，是企業(yè)與高校展開的資金與技術(shù)合作，關(guān)注創(chuàng)新理念的提出，以及研究成果轉(zhuǎn)化.橫向項目來源較廣，研究內(nèi)容更貼近社會需要，學生在了解客戶需求后策劃項目，參與從設(shè)計概念到產(chǎn)品落地全過程.上述項目能縮短教的內(nèi)容與企業(yè)用的內(nèi)容的差距，使得人才培養(yǎng)更加符合產(chǎn)業(yè)的需要，是以產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的需求來提升人才培養(yǎng)質(zhì)量.

4.2 任務(wù)小組的構(gòu)建

學生以小組形式組建，項目組長負責工作的分配和組織協(xié)調(diào).學生之間開展合作互助活動，發(fā)揮教學中學生認知主體作用，提升其工程素養(yǎng)和團隊協(xié)作能力.

4.3 基于CDIO 的課程項目驅(qū)動式教學過程構(gòu)建

采取項目驅(qū)動式教學方法，以CDIO 工程教育模式為指導(dǎo)，通過在四個階段展開實踐項目任務(wù)的學習活動，重新構(gòu)建教學內(nèi)容和教學過程.

（1）分析該項目在市場上有沒有空間，確定產(chǎn)品定位、設(shè)計方案、環(huán)境需求、性能指標等.教師依據(jù)能力集成和課程綜合的教學需要，組建一體化教學團隊，制定CDIO理念和與之相適應(yīng)的學習目標、實現(xiàn)與評估標準以及一系列的規(guī)劃、設(shè)計、實施評估理論和實踐資源.通過組織開展專家技術(shù)講座，提供行業(yè)前沿知識以及單片機技術(shù)發(fā)展最新情況，提高學生對單片機的整體性認識，及時更新知識儲備.

（2）設(shè)計作為一個綜合性的實踐環(huán)節(jié)，要突出對學生查詢紙質(zhì)和電子文獻能力、系統(tǒng)構(gòu)思與工程化能力、學生分析問題和解決問題的能力培養(yǎng).根據(jù)設(shè)計方案對整個實現(xiàn)流程進行策劃，可增強對產(chǎn)品的宏觀掌控意識.通過教師適當引導(dǎo)學生實現(xiàn)構(gòu)建個人知識體系，最終學生完成自主建構(gòu).以單片機的典型工程應(yīng)用為案例，注重引導(dǎo)學生思考、自學和討論，使學生在掌握單片機系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試、維護等工程應(yīng)用技能的同時，學習掌握利用單片機技術(shù)解決工程實際問題的思路及方法.

（3）堅持以學生為中心，融通線上線下，著力創(chuàng)新教學新模式.利用精品在線開放課程靈活組織教學、自主搭建課程、輔助教學實施，通過對相關(guān)在線課程的學習，完成與項目相關(guān)知識點的學習.可采取階段性項目匯報，加強過程監(jiān)控.通過研討項目，教師與學生之間、學生相互之間的交流，學生的口頭表達和人際交流能力、電子及多媒體交流能力、書面交流等能力得到鍛煉提高.

對于實踐技能部分，可利用重點實驗室、研究基地和科研機構(gòu)輔助教學等，使學生實踐能力在校內(nèi)外平臺得到充分培養(yǎng).可通過校企合作和產(chǎn)教融合的形式開展實踐教學活動，運用雙方的優(yōu)勢資源.在課程實踐技能部分深度推進校企合作，引入企業(yè)實際案例，內(nèi)容覆蓋從用戶需求、產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)到生產(chǎn)制造等關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，將課程實踐作品轉(zhuǎn)化成實際中的專業(yè)成果[6].

（4）每個團隊在項目完成后需提交完整的項目報告書，成果形式可以是視頻、模型、交互原型等.經(jīng)過后期考核評估，對作品進行改進和優(yōu)化.對于企業(yè)實踐項目完成后的優(yōu)秀作品，可以通過企業(yè)的設(shè)計銜接進入后期的制造環(huán)節(jié)，不僅可增強學生自信心，而且可促進成果效益化.

4.4 課后成效評估

通過對學生的有效考核來促進教與學，CDIO 教育模式對學生能力的評價方式不同于傳統(tǒng)教育模式，對學生的評價應(yīng)來自于教師和行業(yè)專家.

采用過程性考核與形成性測試相結(jié)合的方式.對于過程性考核，注重學生在課堂討論、流程策劃、案例討論和在項目實踐過程中表現(xiàn)出來的技術(shù)、思維、工程和協(xié)作等綜合能力進行評價，制定科學合理的考核標準.這不僅能了解學生將實踐和知識結(jié)合的情況，也有利于教師通過不斷改進過程性考核的科學性和有效性來加強相關(guān)課程教學改革.CDIO 模式的改進體系是建立在監(jiān)控機制上，將各方的評價作為改進依據(jù)，重新梳理實踐各環(huán)節(jié)以及成果，不斷在實踐環(huán)節(jié)中完善個人能力.

5 結(jié)語

在新工科建設(shè)背景下，基于CDIO 教學指導(dǎo)思想與項目驅(qū)動式教學模式對課程進行設(shè)計，可解決工科教育實踐中重理論輕實踐問題，改善學生重視知識學習而輕開拓創(chuàng)新的問題.在后續(xù)課程建設(shè)過程中，應(yīng)及時了解專業(yè)最新成果應(yīng)用情況，及時對項目內(nèi)容進行更新與提煉，可在項目設(shè)置中融入對學生思維和能力的加強，引入創(chuàng)客教育理念，通過再實踐的方法不斷強化學生對單片機技術(shù)的應(yīng)用能力，以期培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的工程師.