小型智能产品设计实训课程融入课程思政探索

张延丽

（无锡城市职业技术学院机电工程学院，江苏 无锡 214153）

0 引言

小型智能产品设计实训课程是无锡城市职业技术学院（以下简称我校）机电工程学院智能控制技术专业的一门实训课程，针对的是高职二年级的学生，需要课内20学时，课外一周的时间。小型智能产品设计实训课程近几年做的实训项目包括多功能电子秤、智能小车、计算器等基于单片机的电子产品。

根据国家和各级教育部门的指导精神，我校于去年启动了课程思政建设工作，首批立项了30门课程进行课程思政的改革建设。并根据专业分类和课程设置情况进行分类推进，争取门门有思政，课课讲思政。对于小型智能产品设计实训课程，我们也根据课程自身的特点进行了课程思政的探索，挖掘了其自身蕴含的思政元素，并将隐性思政和显性思政相结合，该隐性思政的时候就如盐化水般把思政元素隐含在课程中；该显性思政的时候也可直接点明其蕴含的职业精神。实训课程要更加注重学思结合、知行统一，增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。

1 教学理念

CDIO代表Conceive、Design、Implement和Operate，即构思、设计、实施和运作，是一种工程教育模式。其核心理念是将教学和工程实践紧密结合，二者相辅相成，相得益彰。它以产品构思到运行的整个生命周期为载体，基于工程项目实践，构建理实一体化的教学模式，让学生在“学中做、做中学”中强化工程知识和应用能力[1]。

将CDIO理念融入整个实训教学过程，以多功能电子秤等具体实训项目为载体实施，将整个集中性实践环节大致分为构思、设计、实施和运作四个阶段，教师和学生是两个并行的CDIO互动教学模式。如图1所示，在整个实施的过程中，以学生作为教学活动中的主体，是实训项目的主持人，负责整个设计过程；教师作为项目的协助者，是教学过程的组织、辅导和评价人员。

图1 CDIO工程教育模式

图1中也给出了整个CDIO教学过程中的思政（德育）元素，或者说是通过该实训所要培养的学生应该具备的职业精神。比如说电子秤的实训项目，对它的功能要求是有多层次的，可以只实现称重的功能，也可以实现能够输入单价、显示重量和总价的功能，或者在前面能够显示单价、重量、总价的基础上还能够进行语音播报的功能，或者更进一步的能够实现票据打印或是条码扫描的功能[2-3]。

在方案确定环节，不同小组通过查阅资料，根据本组同学的知识、能力情况选择实现不同层次的功能，从而确定实现的方案。在方案选择的过程中激发学生的创新性，鼓励学生不断创新，突破自我，从而形成自己的设计方案。同时在方案论证的时候，让学生自己查阅资料比较需要用到的单片机等芯片的国内外情况，让学生了解到我们的中国芯还被别人卡着脖子，在这方面，我们必须自力更生、自主创新，掌握关键的核心技术。就像我们中国的航天技术一样，以前同样被别人拒之门外，而现在经过我国航天人的不断努力，我们的航天技术已经世界领先。我们的中国芯技术迟早也会像我国的深海深空技术一样达到世界领先水平。从而坚定同学们的文化自信、道路自信，激发学生的爱国热情。

在系统设计环节，电路原理图的绘制可以在Altium Designer软件上进行，C语言程序代码的编写利用Keil uvision4软件，软、硬件的虚拟功能仿真使用Proteus仿真软件进行。这其中，不论是电路原理图的绘制还是C程序代码的编写，都要遵守一定的规范，尤其是C程序代码的编写，哪怕是少一个标点符号在Keil软件中编译的时候都会出错，所以要求学生必须养成认真、一丝不苟的学习态度；更要遵守一定的行业规范，从而上升到遵守学校的校规校纪，乃至国家的法律法规。

在实物制作环节，学生在领取、使用电子元器件材料的时候，能够使他们形成节约、环保的意识。虽然有些电子元器件比较便宜，比如说电阻，但也不能让他们浪费，用多少领取多少,或者没用完的及时分类回收。实物制作过程中使用的细导线等材料尽量能够二次回收利用，也减少对土壤环境的污染，从而引导学生形成环保意识。在对电路板进行焊接的时候，对焊点的要求要精益求精，避免造成虚焊等故障，从而培养学生精益求精、踏实苦干的工匠精神[4]。

在实物展示环节，主要是教师组织学生进行答辩，学生对所做的电子秤等项目进行实物功能演示、汇报问答、撰写实训报告等，最终由教师给出总结评价。本环节锻炼了学生的沟通表达能力，同时在本环节乃至整个实训过程中都让学生体会到了团队协作的重要性，也锻炼了学生们发现问题、分析问题、解决问题的能力，实现了十全育人中实践育人的目的。

2 教学实施过程

小型智能产品设计实训是一个比较完整的工程实践项目，比如说学生做多功能电子秤这个项目，需要经历查阅资料、学习研究、方案论证、系统设计、软硬件调试、测试标定、设计总结等过程。

多功能电子秤设计所需的大部分知识点在先修课程中已经学过，学生有一定的基础，所以此部分教学内容采用“翻转课堂”的教学模式。知识点相关的视频由教师提前录制好或是选用学习通示范教学包中的相关视频，课前由教师上传到本课程的超星泛雅网络教学平台（学习通）上，让学生利用学习通进行线上自主学习。学生自主学习的过程中，如有疑问可以在手机学习通上发起在线讨论，教师和其他同学都可以进行解答，方便师生、生生之间的交流互动[5]。课堂上由学生以小组为单位进行知识点的讲解、交流，教师进行补充、引导、总结、评价。课后设计、制作实物的过程中学生仍然可以在学习通上回顾所学知识点。

具体的教学实施过程分为前期、中期和后期的教师工作安排和学生工作安排。按照并行CDIO互动教学模式流程，课程的具体教学实施过程为：

（1）前期（C构思）阶段：教师课前通过超星泛雅网络教学平台发布实训项目内容与任务；实训小组划分名单，比如学生自己从社会主义核心价值观中选取了文明、诚信、友善、和谐作为小组的名称；提供相关软件、实训器材等学习资料，利用课堂详细讲解实训过程及要求，并对小组方案进行前期考核；学生课后通过资料查阅和相互交流，自顶向下进行系统功能分析、任务分解、模块论证，提出初步设计思路和方案。

（2）中期（D设计、I实施）阶段：教师首先采用基于翻转课堂的混合教学模式对相应模块知识点进行讲授后，定期到学生实践现场巡查指导硬件设计与焊接以及软件编程与调试，并对小组完成情况进行中期考核，提出优化改进意见；学生自底向上、由浅入深、由简到繁地开展模块设计，进行元器件选型、参数计算、焊接制板、系统软硬件综合调试等。

（3）后期（O运作）阶段：教师组织项目展示和答辩，并对该项目的设计方案、设计思路、关键技术、创新点等进行点评，综合判分；学生操作演示实物作品的功能，并制作PPT，进行汇报交流，撰写并提交实训报告。

3 考核方式

小型智能产品设计实训课程的考核采用过程性考核，整个考核过程和教学实施过程相对应分为前期、中期和后期考核，同时在整个考核过程中也融入了对学生职业精神（德育元素）的考核。

（1）前期考核（20分）：是对多种设计方案进行分析筛选的过程，并且判断是否具有创新性；系统方案结构框图、程序流程图等的规范性。

（2）中期考核（30分）：硬件电路设计、布局及实物焊接，软件程序设计及系统调试等的设计制作能力；实践操作过程中的排故纠错能力；实训过程中发现问题、分析问题、解决问题的能力；学生的团队协作能力。

（3）后期考核（50分）：实物作品验收考核功能的丰富程度、整机焊接质量、作品美观性等；实训报告要求内容详实完整，格式规范；PPT答辩考核对整个系统的设计方案、各模块的工作原理及功能进行阐述，对设计、制作过程中遇到的问题及解决问题的方法进行说明。

4 结论

小型智能产品设计实训选取的实训项目都是与生活密切相关，教学过程融入CDIO工程教育理念，以工程实践项目为驱动，实现了项目化教学，促进了教学改革，提高了学生的团队协作、沟通表达、实践动手能力；实训项目内容层次分明，适用于不同能力水平的学生，实现了分层教育培养，激发了学生参与实践的热情，使不同层次学生的能力水平都得到了提高；基于翻转课堂的线上线下相结合的混合教学模式，突出了学生的主体地位，发挥了学生的主观能动性；项目的实施实现了预期的知识传授、能力培养、价值引领三位一体的教学目标，提高了教学效果与教学质量，更重要的是培养了学生的职业精神。