基于RPP CDIO模式的《单片机技术及应用》课程教改研究

摘 要：在高职《单片机技术及应用》教学中引入RPP-CDIO工程教育模式，针对学生特点设计出以项目为导向、任务为驱动，采用“教、学、做”一体化的教学模式，以培养学生的实践能力、分析和解决问题的能力。

关键词：RPP-CDIO工程教育模式；单片机；任务驱动；项目导向

一、 单片机课程现状

单片机是我校高职机电等专业开设的一门专业基础课程。该课程涉及模数电，程序设计等多方面知识，实践性强难度大。目前教学中依然采取教师讲授知识点，再到实验室进行验证性实验，期末考试仍用笔试方式，造成学生对该课程学习困难，感觉枯燥乃至失去学习兴趣，学完后其理论水平和动手能力均不足，仍无法完成完整的基本系统设计应用，教学和实际应用脱节，与企业的实际要求相差甚远。

二、 将RPPCDIO工程教育模式引入单片机课程教学中

作为近年来国际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项目的教育和学习，与高校传统的培养模式有着很大的差别。CDIO具体代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践的方式学习工程，调动学生学习积极性，边动手操作，边学习思考，通过具有工程背景的具体项目，让学生以小组的形式主动参与到项目实施过程中，培养学生的过程实践能力以适应现代企业的需求。

以CDIO教育模式为基础，RPPCDIO工程教育模式是针对单片机的课程特点所提出的新型教育模式。此模式以项目需求为引导（Requirement）、以动手实践为手段（Practice）、以项目流程为载体（Procedure），致力于培养符合当代职业要求的专业人才。

三、 单片机课程的RPPCDIO教学模式设计

1. 基于RPPCDIO模式，重新组织教学内容

采用RPPCDIO教学模式的单片机课程教学以工程应用为主，结合企业的生产实际应用，将该课程的教学内容分解为若干个项目和模块，通过理论讲解、仿真教学和实践教学等几个步骤来完成任务。理论教学可采取以PPT课件精讲配合学生课后复习并做作业的教学方式，以生动活泼的形式加深学生对教学内容的理解。为了让学生建立起工程项目思维，了解单片机在工业控制系统中的实际应用，在掌握一定的基础知识后，首先以简单项目（如霓虹灯）作为项目教学导入，讲解该电路的功能及技术参数，而后介绍软硬件设计、系统调试方法等。按这种思路编写基于RPPCDIO的课程教学计划并实施，将教学内容整合成项目，各项目再分若干子项目作为每节课的教学目标，以任务驱动的方式完成项目设定的任务，具体以项目“辩论计时器”为例：

2. “理论—仿真—实践”课程教学模式

构建“理论—仿真—实践”的课程教学模式，在单片机实验教室借助于单片机自身软、硬件环境来仿真其工作过程，然后制作实物电路，贴近技术应用实际，激发学生学习积极性，让学生真正感觉到在“学中做、做中学、边学边做、边做边学”。

（1）理论教学：利用多媒体实验教学，依托虚拟实验室，制作生动形象的多媒体课件，将重、难点知识内容形象逼真地展现在学生面前，便于学生更好地掌握基础理论。

（2）仿真教学：我们通常每个项目所对应的电路先用PROTEUS软件搭建硬件电路，用KEIL编写程序，让学生熟悉硬件电路和软件程序控制，仿真的过程中如果遇到问题先独立思考，想不通再小组讨论解决，并在面包板上探索电路的各种变换及效果。

（3）实践教学：在仿真成功的基础上，再进一步进行实际电路的插接制作，和焊接电路相比，面包板搭建电路更快速，课堂效率更高，并且如果搭接错误，面包板和元器件可以反复修改，多次重复使用；和实验箱相比，面包板可以根据需求搭建各种各样的电路，而实验箱的电路是已经固化的，不能靈活搭建各种所需电路。采用以面包板插接电路为主，实验箱与面包板插接电路相结合的方式。在教学实践中，大多数同学都能完成规定电路，看到的实际应用和直观效果，使学生获得了成就感和自信心，增强了学生学习的兴趣。有些学生还会主动思考，创造性地探索试验，改进电路设计，既提高了动手能力又提升了创新能力。

在完成项目的过程中，学生强弱结合，被分为若干组。在项目实施过程中，学生遇到问题，要先去图书馆或上网查资料，小组讨论后自主解决，仍无法解决的再由教师指导完成，这样能发挥学生主观能动性和集体智慧，促使学生主动思考，群策群力以完成项目任务。这种方法培养了学生主动学习和独立解决问题的能力，又培养了学生的团队协作能力，为将来走入工作岗位打好基础。

3. 革新学生成绩的考核方式

传统的笔试考核难以测试出学生的综合能力，为综合考查本课程的理论知识、实操水平、自主解决问题能力，按照RPPCDIO理念，按以下方式改革本课程的考核：

（1）期末考试成绩占40%，纸面试卷主要考查学生对该课程理论知识的掌握程度。虽然此种教学模式强调实践能力，但是理论知识仍是学习的基础，要牢固掌握。但适当降低了考核成绩所占比例。

（2）验证性实验成绩占20%，这些实验穿插在各部分理论知识讲解完之后，用以考查学生对该部分知识的理解，及单片机验证性实验的操作，包括学生做实验的态度，独立性，正确性及提交实验报告的及时性等。

（3）项目完成能力考核占40%，考查学生在项目参与过程中的设计水平、动手能力、解决问题能力、团队协作能力等，是RPPCDIO模式下激励学生参与、提高学生认知度和实操能力、并检验学习效果的至关重要一环，也是从理论知识到实践动手能力转化的重要环节，应占较大比重。

四、 结束语

将RPPCDIO工程教育理念融入到课程的教学活动中，设计符合高职学生特点的教学方法，实施理实一体化教学模式，强化单片机的工程应用化教学，通过相应的工程项目带动学生主动参与到教学活动中，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的实践能力和工程应用能力的培养，提升学生的职业技能和岗位竞争力。

参考文献：

[1]赵建林.基于CDIO模式的单片机教学探索[J].科技致富向导，2012（20）：112.

[2]黄浩.基于CDIO教育理念的模拟电子技术课程的改革[J].课程教育研究，2014（03）：8-9.

作者简介：冯严冰，江苏省常州市，常州开放大学。