基于CDIO理念的微机原理及应用课程三级项目教学改革初探

李刚+司菁菁+孙洁娣+练秋生

摘要：本文以微机原理及应用课程为例，基于CDIO理念，研究课程三级项目的实施方案。通过该三级项目的实施，改变课程的教学模式，利用项目引导学生主动学习，完善自己的知识构成，培养了学生的系统分析、设计和工程实践能力，并在团队协作能力上有所提高。

关键词：CDIO;微机原理及应用;三级项目

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）45-0090-02

一、引言

微机原理及应用课程的主要目的是使学生掌握微机系统的基本构成、指令系统、汇编语言、接口电路的设计及控制方法，具备微机应用系统接口软、硬件开发设计能力，是电子信息工程、通信工程等专业学生的一门重要的学科基础课。CDIO是近年来工程教育领域的最新研究成果，是“做中学”、“项目式教学”思想的系统性表述和总结。其主要目的是培养出满足社会、企业需求的、具有很强的工程实践能力和适应能力的工程技术人才。笔者学习CDIO的理念及核心思想，对微机原理及应用课程进行教学改革尝试，在课程中设立三级项目，改变课程的教学模式，提高学生微机应用系统的设计、实践能力。

二、微机原理及应用课程的特点及教学中存在的问题

1.微机原理及应用课程的特点。笔者所在教学单位为电子信息工程、通信工程两个专业的学生开设微机原理及应用课程，其教学目的是通过该课程的学习使学生掌握微机接口电路的工作原理及控制编程方法，具备微型计算机控制下的应用系统接口的软、硬件设计、开发能力，因此该课程的侧重点在于接口的设计开发能力培养。接口电路的工作通常需要软件、硬件两部分相互配合，在具备了硬件正确设计的基础后，还要在控制软件的正确控制之下，接口电路才能正常工作。课程内容中涉及的微机系统构成、指令系统、汇编程序设计等都是为其服务的，因此该课程的核心是设计接口电路并且编写正确的控制软件，教学内容和方式都应围绕这一核心展开。

2.微机原理及应用课程教学中存在的问题。该课程目标是培养学生应用系统接口的软、硬件设计、开发能力，但是在实际的教学中，系统设计的思想却很少涉及。理论课教学中基本上都是按照教材的编排内容按部就班地讲授各个部分的理论知识，虽然在接口电路部分涉及到控制程序的编写，但也只是某一种接口电路的设计及相关控制程序的编写。在实验教学中，也是针对某一种接口电路的设计和控制软件的编写，这就使得学生在学习中应用系统设计的概念极为薄弱，甚至没有;所学的知识是分散的，无法形成完整的知识系统。

三、三级项目设计思路

CDIO工程教育模式强调在模拟社会化的产品设计开发环节中，培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力，以项目为导向，指引学生的课程理论学习及实践活动，激发学生的学习兴趣，发挥学生学习的主动性，引导其有目的地进行自主的、探索式的学习。微机原理及应用课程是要使学生具备微机应用系统接口的软、硬件设计开发能力，面对这样的需求，基于现有的实验条件，我们在课程中设立一个三级项目。借助项目来实现这样两个目的：一是三级项目是一个相对完整的应用控制系统，通过设计并实现这样一个控制系统，使学生经历一个从需求分析、实现受限、系统设计、调试的完整过程，对于应用系统有更为清晰、明确的认识和理解，建立应用系统设计的概念，增强了学生对于应用系统的感性认识。二是尽可能多的利用课程中所学的接口电路种类，将课堂上讲授的理论知识应用在实际的系统设计、实践中，达到理论与实践相互印证及课程知识点的整合。基于上述思路，要求学生基于实验室现有的实验箱（HQFC-A-386EX），设计一个自动温控系统，实现温度采集、温度显示、温度判断、声光报警、降温设备启动等功能。通过这样一个完整的系统设计过程，使学生经过分析、设计、实践的训练过程，综合运用了AD转换接口、数码管显示接口、8253定时芯片接口、电机控制接口、汇编语言程序设计等知识，锻炼、培养了学生的系统设计、实践能力。

四、三级项目实施内容

本三级项目要求学生使用ADC0809、DAC0832、8253、8255等芯片设计并制作一个自动温度采集、显示、报警、控制降温设备的应用系统，可实现功能分别如下：①温度采集：能够对模拟输出的温度传感器信号进行采集，利用AD转换器将其转换为数字信号，为控制系统数据输入做好准备;②温度显示：根据AD转换器输入的数据进行基本的数据处理，并自主选择系统的显示方案;③温度超限判断：自主设定温度报警门限，并能够根据设定门限判断温度是否超限报警;④声光报警：温度超限时发出声光报警信号;⑤降温设备的控制：根据温度信号控制降温设备（风扇）的启动与关闭。主要内容包括：自动温控系统的需求分析;自动温控系统的模块设计;自动温控系统各模块接口电路设计;接口电路驱动程序设计;设计报告的撰写;项目结题汇报。

五、三级项目实施方案

1.任务及要求。三级项目采用分组的方式进行。5～6名同学组成1组，每组设组长1人。为了使学生有较为充足的设计、实践时间，并且激发学生的学习主观能动性，三级项目题目在第四章（微机总线）开始授课前下发。学生自由结成小组，选出组长，由组长依据组员的特点进行分工及项目工作进度安排。各小组应根据项目题目及课程的进度，按时完成资料的查阅及系统方案的设计、实践。系统实践及软件调试工作在实验室完成。三级项目将以答辩和演示的形式进行验收。答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告和PPT。

2.进程安排。各组应根据项目要求完成系统分析、设计、实践等任务，具体进程安排见表1。

3.成绩评定。项目执行期间，严格考勤。学生必须按时参加项目研究，不准无故缺席、早退。指导教师根据学生出勤情况、组内互评情况、自动温控系统的设计及实现程度、PPT汇报、答辩、汇报提问、研究报告撰写等方面情况综合评定每个学生的项目成绩，在项目研究中对表现突出的学生给予奖励，并记入考核成绩。成绩评定标准见表2。

六、实施分析

从三级项目最终的实施结果来看，三级项目的内容和工作量是合理的，除个别小组只实现了部分功能外，其余小组均完成全部内容。学生反映经过这次三级项目的锻炼，能够将课堂上讲授的理论知识应用到实际的系统设计、实践中，获得了理论知识应用的切身体验，增强了感性认识，也在具体的项目实施中发现了原有知识的欠缺之处，主动地进行弥补，完善了知识结构。通过具体的工程锻炼，增强了系统设计能力和工程实践能力，团队的工作方式也培养了学生的团队意识和沟通能力，利用多媒体手段进行项目汇报和答辩提高了学生的表达能力。在取得一些效果的同时，也发现了一些不足之处，如：相对于任务要求，每组学生数有些偏多，有学生的任务量偏少，没有得到充分锻炼和发挥。今后的实践中我们将进行适当的调整，使学生得到尽可能的充分锻炼。

七、结束语

通过这次三级项目的实施，改变了原有的教学方式，利用项目做引导，促使学生主动的进行知识的学习、完善;相对完整的工程设计、实践过程提高了学生的工程意识和系统实践能力，为学生今后的工程实践奠定了扎实的基础。

参考文献：

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