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摘 要：基于校企合作的CDIO专业课程教学模式是推进高职院校CDIO工程教育模式改革的重要基础，结合自己的教学经历，对高职院校“单片机原理”课程的教学大纲、教学内容、教学方法的CDIO模式设计与实施进行了分析探讨，提出了基于课程团队项目即培养学生技术知识和推理、个人职业技能与职业道德、团队协作与交流和社会——工程大系统4个方面能力的培养途径。
关键词：CDIO 单片机原理 课程模式 项目与任务
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（b）-0158-02
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO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，让学生以主动的、实践的、课程内容之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，旨在培养学生技术知识和推理、个人职业技能与职业道德、团队协作与交流和社会——工程大系统4个方面的能力[1]。
设计“单片机原理”CDIO课程模式，旨在从专业教学的角度培养学生作为一名工程师的职业道德和知识技能的基本素养，课程模式设计的核心内容是利用校企合作平台引进了一个实际成型的产品，然后根据教学环境实际状况进行物理抽象后衍生出教学过程中所需的知识与能力培养大纲，即课程大纲、课程教学内容、课堂教学组织与考核方法等。
1 课程模式设计
以CDIO工程教育理念为指导的“单片机原理”课程设计模式的要点是将校企合作基地作为设计课程平台，特别是通过校企合作平台所采用的“走出去，请进来”[2]的技术交流形式，充分利用社会、企业资源使学生比较深入地了解企业的商业、文化氛围和产品开发流程方面的知识，提升作为一个工程师的职业道德和知识技能的基本素养。在此基础上引进一个实际成型的产品，并加以抽象而成为课程项目。考虑到课程项目的复杂度较高，实施过程中对学生团队协作精神要求较高，所以有必要循序渐进，将课程项目拆分成5个实践任务（子项目），课程所有专业知识通过构思分布在5个任务中。教学模式的重点在于依据CDIO工程教育理念设计、布局课程教学大纲[3]、课程项目实践部分的内容与要求以及教学的手段与方法。
2 课程教学大纲设计
基于CDIO工程专业学生四大能力的培养目标[4]，“单片机原理”课程大纲即知识与能力培养大纲的设计目标要求学生学习、实践单片机控制技术中硬件与软件系统的专业基础知识、程序设计的基本方法。在此基础上强调能力、素质的提升，训练学生从创新思维角度对单片机控制系统进行构思、设计、评估和检测的能力。本课程在技术知识推理（基本知识的掌握与应用），即第一级大纲中强调了单片机系统各部分之间的联系与融合，例如将硬件结构与程序设计融合在一个任务中作为一个完整的学习单元，注重学习硬件与软件知识的关联性，同时关注单片机工作性能与环境的联系。第2、3、4级大纲同样根据CDIO培养目标设计而成。
“单片机原理”知识与能力培养大纲以布卢姆学习目标分类法[5]为基础描述学生在学完本课程后应具有的能力。
3 教学方法设计
教学活动围绕1个课程项目而展开，专业基础知识贯穿于5个任务之中。项目式、任务式教学活动耗时较大，在总学时维持基本不变的情况下保证教学质量，非常有必要提高教学效率，丰富教学手段、培养学生的自学能力、开展多种灵活的教学形式。
（1）以专业协会（课外兴趣小组）为平台组织学生定期开展专业活动。一方面弥补了课堂学习时间的不足，拓展了专业学习空间；另一方面在学生中培训了一批专业学习带头人，为项目实施打下了一个基础。
（2）实施教学任务时，根据企业项目团队的构建要求将学生分组，每组5～7人。每个小组明确一名专业能力较强的学生担任项目组长（学习带头人）承担任务的分工组合、师生之间沟通、项目相关资料汇总和课堂讨论小组主持等角色。
（3）充分利用各种资源和手段激发学生的学习热情和创新思维能力。
（4）适当的课外作业和课余学习是保证教学质量、提高教学效率的一种重要途径。
（5）成绩评定以学生的工作表现和项目成果作为主要依据。重在考量学生合理运用知识、个人职业操作、团队协作与交流和工程系统4个方面的能力。考核分为三个方面，课程项目占50%，其中包括系统构思的合理性、系统的运行性能和项目文档资料；5个实践任务的完成情况占20%，其中包括主动学习、提问与交流；理论考试占30%。
4 教学内容与要求设计
为达到“单片机原理”知识与能力培养大纲的要求，教学内容的设计基于要求学生掌握单片机系统基本知识的基础上，完成一项包括构思、设计、实施和运作全过程的团队研发项目。根据课程内容丰富、工程特质强的特点，教学内容分为两个阶段实施，其中第一阶段和第二阶段的教学时数分别占总学时的55%和45%。
第一阶段教学内容由设置的5个任务驱动，课程大纲要求的技术知识和推理方法涵盖其中，而这5个任务是由课程项目分解而成的子模块。设置5个任务时注重任务内容之间知识的关联性，特别关注系统中硬件与软件、单片机芯片与外围电路的融合，熟悉相关元件和芯片的检测方法，积累任务实施所需的技术资料，为第二阶段的教学，即课程团队项目研发建立良好的基础。
第二阶段要求教学过程中使学生置身于社会——工程大系统中完成单片机原理应用产品的研发，教学内容就是一个包含CDIO全过程的课程项目开发。系统的工程复杂性将激发学生的创造潜能，促使学生提高动手能力、自主学习能力和团队协作能力，真正实现在团队协作中进行探究式学习，在探究学习中寻求团队协作和交流。
5 课程项目CDIO实施过程
课程项目的教学实际上分为实施准备和实施两个阶段，实施准备工作从第一阶段（第1周至第10周）的第一教学周开始。第一阶段教学活动以5个教学任务作为平台，围绕CDIO课程大纲的第1级培养目标展开，即培养学生的技术知识和推理能力，例如系统硬件结構与软件设计基本知识，中断系统与总线接口知识，硬件与软件的融合方法、电路元件芯片的检测及PCB技术等。第二阶段（第11周至第18周）围绕CDIO课程大纲的第1级、第2级、第3级、第4级培养目标开展教学活动，其中第1级目标教学在第一阶段已基本完成，因此第二阶段的主要任务是强化学生自主学习和团队协作的探求式学习方式，促使学生完成一次构思、设计、实施和运作[6]（展示与修改）的CDIO全过程。 （1）构思阶段（1.5周），在小组协商讨论的基础上明确团队人员的项目内容，形成对项目的整体构思，抽象出系统的结构模型。
（2）设计阶段（2.5周），将第一阶段教学活动中的5个教学任务加以整合，包括硬件系统中元件、芯片的选择与布局、电路板的PCB设计和软件系统中各程序模块的设计，形成系统方案即建立数学模型。
（3）实施阶段（2周），这一阶段重在培养学生的动手操作能力，也是个人职业技能与素养的培养锻炼。第一阶段教学活动（第1周至第10周）中的5个任务的实践为此打下了基础，实施阶段的教学将进一步将其规范、强调，其中包括电路板焊接、读码器的使用和系统的运行调试。考虑到课堂教学时间的限制，电路板焊接与系统调试主要作为课外作业利用课余时间完成。
（4）运作阶段（2周），这一阶段的主要任务是项目的展示与修改完善，培养学生工程产品开发能力。首先组长召集小组成员开展讨论交流，根据系统调试运行状况相互点评，各成员据此改正系统构思、设计中存在的缺陷。然后每位同学在课堂上展示自己的项目并进行简单阐述，并根据老师、同学的点评、建议做出必要的改进，进一步提升系统的性能。
6 结语
CDIO项目与任务驱动教学引发了学生探求知识的兴趣和激情，一体化教学形式增强了学生的动手能力，密切了理论与实践的联系，项目小组的构建培养了学生团队协作与交流能力。特别是通过校企合作平台所采用的“走出去，请进来”的技术交流形式，从一名工程技术人员的角度提升了学生的职业技术能力与适应社会大系统的能力。在项目设计、实施过程中，学生设计的控制系统不仅要保证系统的当前性能，而且要考一些实际环境的因素。
参考文献
[1] CDIO initiative，CDIO initiative Homepage[EB/OL].http//www.cdio.org/index15.html.
[2] 马晓梅，张剑飞，乔付.CDIO模式下高等工程教育的改革与探索[J].计算机教育，2010（12）：34-35.
[3] 杨敏.工程教育改革中教师的角色转换和重新定位[J].中国成人教育，2010（2）：12-13.
[4] 刘蓉.高等教育课程教学改革探索——以工程管理专业为例[J].长春理工大学学报，2011（5）：128-130.
[5] Bloom B.S：Taxonomy of Eduacational Objectives[M].Handbook1，Newyork：David Makay Co Inc，1996：32-336.
[6] 肖鑫.麻省理工學院本科课程设置及特点研究[J].湖南师范大学学报，2011（3）：38-39.
关键词：CDIO 单片机原理 课程模式 项目与任务
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（b）-0158-02
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO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，让学生以主动的、实践的、课程内容之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，旨在培养学生技术知识和推理、个人职业技能与职业道德、团队协作与交流和社会——工程大系统4个方面的能力[1]。
设计“单片机原理”CDIO课程模式，旨在从专业教学的角度培养学生作为一名工程师的职业道德和知识技能的基本素养，课程模式设计的核心内容是利用校企合作平台引进了一个实际成型的产品，然后根据教学环境实际状况进行物理抽象后衍生出教学过程中所需的知识与能力培养大纲，即课程大纲、课程教学内容、课堂教学组织与考核方法等。
1 课程模式设计
以CDIO工程教育理念为指导的“单片机原理”课程设计模式的要点是将校企合作基地作为设计课程平台，特别是通过校企合作平台所采用的“走出去，请进来”[2]的技术交流形式，充分利用社会、企业资源使学生比较深入地了解企业的商业、文化氛围和产品开发流程方面的知识，提升作为一个工程师的职业道德和知识技能的基本素养。在此基础上引进一个实际成型的产品，并加以抽象而成为课程项目。考虑到课程项目的复杂度较高，实施过程中对学生团队协作精神要求较高，所以有必要循序渐进，将课程项目拆分成5个实践任务（子项目），课程所有专业知识通过构思分布在5个任务中。教学模式的重点在于依据CDIO工程教育理念设计、布局课程教学大纲[3]、课程项目实践部分的内容与要求以及教学的手段与方法。
2 课程教学大纲设计
基于CDIO工程专业学生四大能力的培养目标[4]，“单片机原理”课程大纲即知识与能力培养大纲的设计目标要求学生学习、实践单片机控制技术中硬件与软件系统的专业基础知识、程序设计的基本方法。在此基础上强调能力、素质的提升，训练学生从创新思维角度对单片机控制系统进行构思、设计、评估和检测的能力。本课程在技术知识推理（基本知识的掌握与应用），即第一级大纲中强调了单片机系统各部分之间的联系与融合，例如将硬件结构与程序设计融合在一个任务中作为一个完整的学习单元，注重学习硬件与软件知识的关联性，同时关注单片机工作性能与环境的联系。第2、3、4级大纲同样根据CDIO培养目标设计而成。
“单片机原理”知识与能力培养大纲以布卢姆学习目标分类法[5]为基础描述学生在学完本课程后应具有的能力。
3 教学方法设计
教学活动围绕1个课程项目而展开，专业基础知识贯穿于5个任务之中。项目式、任务式教学活动耗时较大，在总学时维持基本不变的情况下保证教学质量，非常有必要提高教学效率，丰富教学手段、培养学生的自学能力、开展多种灵活的教学形式。
（1）以专业协会（课外兴趣小组）为平台组织学生定期开展专业活动。一方面弥补了课堂学习时间的不足，拓展了专业学习空间；另一方面在学生中培训了一批专业学习带头人，为项目实施打下了一个基础。
（2）实施教学任务时，根据企业项目团队的构建要求将学生分组，每组5～7人。每个小组明确一名专业能力较强的学生担任项目组长（学习带头人）承担任务的分工组合、师生之间沟通、项目相关资料汇总和课堂讨论小组主持等角色。
（3）充分利用各种资源和手段激发学生的学习热情和创新思维能力。
（4）适当的课外作业和课余学习是保证教学质量、提高教学效率的一种重要途径。
（5）成绩评定以学生的工作表现和项目成果作为主要依据。重在考量学生合理运用知识、个人职业操作、团队协作与交流和工程系统4个方面的能力。考核分为三个方面，课程项目占50%，其中包括系统构思的合理性、系统的运行性能和项目文档资料；5个实践任务的完成情况占20%，其中包括主动学习、提问与交流；理论考试占30%。
4 教学内容与要求设计
为达到“单片机原理”知识与能力培养大纲的要求，教学内容的设计基于要求学生掌握单片机系统基本知识的基础上，完成一项包括构思、设计、实施和运作全过程的团队研发项目。根据课程内容丰富、工程特质强的特点，教学内容分为两个阶段实施，其中第一阶段和第二阶段的教学时数分别占总学时的55%和45%。
第一阶段教学内容由设置的5个任务驱动，课程大纲要求的技术知识和推理方法涵盖其中，而这5个任务是由课程项目分解而成的子模块。设置5个任务时注重任务内容之间知识的关联性，特别关注系统中硬件与软件、单片机芯片与外围电路的融合，熟悉相关元件和芯片的检测方法，积累任务实施所需的技术资料，为第二阶段的教学，即课程团队项目研发建立良好的基础。
第二阶段要求教学过程中使学生置身于社会——工程大系统中完成单片机原理应用产品的研发，教学内容就是一个包含CDIO全过程的课程项目开发。系统的工程复杂性将激发学生的创造潜能，促使学生提高动手能力、自主学习能力和团队协作能力，真正实现在团队协作中进行探究式学习，在探究学习中寻求团队协作和交流。
5 课程项目CDIO实施过程
课程项目的教学实际上分为实施准备和实施两个阶段，实施准备工作从第一阶段（第1周至第10周）的第一教学周开始。第一阶段教学活动以5个教学任务作为平台，围绕CDIO课程大纲的第1级培养目标展开，即培养学生的技术知识和推理能力，例如系统硬件结構与软件设计基本知识，中断系统与总线接口知识，硬件与软件的融合方法、电路元件芯片的检测及PCB技术等。第二阶段（第11周至第18周）围绕CDIO课程大纲的第1级、第2级、第3级、第4级培养目标开展教学活动，其中第1级目标教学在第一阶段已基本完成，因此第二阶段的主要任务是强化学生自主学习和团队协作的探求式学习方式，促使学生完成一次构思、设计、实施和运作[6]（展示与修改）的CDIO全过程。 （1）构思阶段（1.5周），在小组协商讨论的基础上明确团队人员的项目内容，形成对项目的整体构思，抽象出系统的结构模型。
（2）设计阶段（2.5周），将第一阶段教学活动中的5个教学任务加以整合，包括硬件系统中元件、芯片的选择与布局、电路板的PCB设计和软件系统中各程序模块的设计，形成系统方案即建立数学模型。
（3）实施阶段（2周），这一阶段重在培养学生的动手操作能力，也是个人职业技能与素养的培养锻炼。第一阶段教学活动（第1周至第10周）中的5个任务的实践为此打下了基础，实施阶段的教学将进一步将其规范、强调，其中包括电路板焊接、读码器的使用和系统的运行调试。考虑到课堂教学时间的限制，电路板焊接与系统调试主要作为课外作业利用课余时间完成。
（4）运作阶段（2周），这一阶段的主要任务是项目的展示与修改完善，培养学生工程产品开发能力。首先组长召集小组成员开展讨论交流，根据系统调试运行状况相互点评，各成员据此改正系统构思、设计中存在的缺陷。然后每位同学在课堂上展示自己的项目并进行简单阐述，并根据老师、同学的点评、建议做出必要的改进，进一步提升系统的性能。
6 结语
CDIO项目与任务驱动教学引发了学生探求知识的兴趣和激情，一体化教学形式增强了学生的动手能力，密切了理论与实践的联系，项目小组的构建培养了学生团队协作与交流能力。特别是通过校企合作平台所采用的“走出去，请进来”的技术交流形式，从一名工程技术人员的角度提升了学生的职业技术能力与适应社会大系统的能力。在项目设计、实施过程中，学生设计的控制系统不仅要保证系统的当前性能，而且要考一些实际环境的因素。
参考文献
[1] CDIO initiative，CDIO initiative Homepage[EB/OL].http//www.cdio.org/index15.html.
[2] 马晓梅，张剑飞，乔付.CDIO模式下高等工程教育的改革与探索[J].计算机教育，2010（12）：34-35.
[3] 杨敏.工程教育改革中教师的角色转换和重新定位[J].中国成人教育，2010（2）：12-13.
[4] 刘蓉.高等教育课程教学改革探索——以工程管理专业为例[J].长春理工大学学报，2011（5）：128-130.
[5] Bloom B.S：Taxonomy of Eduacational Objectives[M].Handbook1，Newyork：David Makay Co Inc，1996：32-336.
[6] 肖鑫.麻省理工學院本科课程设置及特点研究[J].湖南师范大学学报，2011（3）：38-39.