张典 庄克玉 朱桂新

摘 要：本文阐述了工程教育CDIO的基本概念，以微机原理实验课程为例，提出了基于CDIO模式的微机原理实验课程的教学改革探索，主要从基于CDIO模式的实验教学构建思路、实验教学内容和方法、实验考核等方面进行了设置和实施。教学改革结果证明，基于CDIO的实验教学方法改革取得了良好的教学效果，达到了预定目标。

关键词：CDIO模式；微机原理实验；教学改革

一、引言

CDIO是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）四个英文单词的首字母缩写。随着我国高等教育的飞速发展，以及社会对高校毕业生在分析与解决实际问题方面的要求不断提升，越来越多的高校开始注重培养在校学生的实践动手能力。迄今为止，已有众多国内外高校在机械类、电气类和医学类专业引入了CDIO工程教育改革，在教学中推广CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了良好的效果。

二、微机原理实验课程教学现状

微机原理实验课程是自动化、测控、智能电网等专业的重要专业基础课程。该课程培养学生从理论和实践上掌握现代微机的基本组成、工作原理以及与外设的硬件连接等知识，为后续的专业课程奠定基础。但目前课程实验教学普遍存在以下问题。

1.教师课堂以讲授为主，学生被动地接受知识，严重影响教学效果。实验过程中，验证性实验较多，学生基本上是照搬实验指导书，按部就班地输入指令和连线操作，在实验设备上观察出现的特定现象，几乎没有独立思考和设计创新的机会。

2.课程考核方式单一。按照以往的教学方法，本课程成绩由两部分组成：第一，学生参加实验课程闭卷考试，考试内容基本围绕实验内容进行；第二，教师根据学生平时上课出勤情况给出平时分数。这两部分组成学生的总成绩。这种考核方式单一，无法实现对学生综合能力的评价。

从以上两点可以看出，以往的微机原理实验教学存在重理论、轻实践的问题，实验过程中学生无法发挥主观能动性，团队协作能力也无法得到提升，其仅仅验证了课堂讲述的几个知识点，这与CDIO教学理念有很大差距。本研究正是在以上几点不足的基础上提出的。

三、CDIO微机原理实验教学体系建构思路

基于CDIO教育模式的微机原理实验教学构建思路如图1所示，通过构思环节，形成对本课程教学体系以及评价的指导方案和评价标准；通过优化设计环节和完善实验教学计划，完成实验教学内容；通过运作环节改善实验环境和实验方式，最终形成创新性实验成果，达到CDIO模式的培养目的。

四、CDIO实验教学的实施

通过本次教学改革，彻底改变传统“填鸭式”教学模式。方法是在每节课前，根据课程各部分的知识点提出问题，将学生分成几个讨论小组，让学生查阅资料，充分调动学生的积极性。实验教学可以分为两部分：一部分开展验证性实验，一部分以项目开发的形式开展综合实验。

1.验证性实验教学。根据实验指导书设置实验内容和实验要求，学生做好预习工作，并在实验课上进行验证。教师应在实验课上与学生分析实验现象和实验结果，解决实验过程中遇到的问题，让学生掌握借助实验验证理论的分析过程和方法。

2.项目式开发实验教学。经历过项目式开发实验后，学生能够进一步加深对本课程的认知和理解，增强创新热情和自信心。在此环节中，可以组织2～3名学生一组，通过一起讨论题目、自行查询相关资料完成本次实验。例如：在利用8255实现LED显示实验中（如图2所示），8255的A口工作通过简单输出方式输出数据。如图3所示，学生可以先做验证性实验，掌握动态LED数码管显示原理后，可以深入到LED静态显示存放在显示缓冲区中的数据和0—9999十进制加/减计数，或者更换8255口线，将A口和B口功能互换，利用软件或硬件跳线实现项目开发式实验。

五、实验课考核方式

学生的最终成绩由平时成绩和期末考试成绩构成。具体分配如下：实验课程分为8个实验（6个验证性和2个项目式开发实验），每个实验满分10分，8个实验共80分，实验报告占20分，这两项成绩占总成绩的60%。期末考试成绩满分100分，占总成绩的40%。具体公式如下：

实验总成绩=■m■+M×60%+N×40%

式中mi表示每个实验成绩（0～10分），M表示实验报告成绩（0～20分），N表示期末考试试卷成绩（0～100分）。

六、教改心得体会

微机原理实验课程教与学的难度都比较大，如何更好地实现教学相长是任课教师需要经常思考的问题。笔者选取此门实验课程作为CDIO模式的试验田，可在将来推广到微机原理和单片机原理及应用课程中。通过实验课程改革发现，学生动手实验的积极性有很大提高，变“要我学”为“我要学”，出勤率比以往有很大提高。同时，教师要清醒地认识到，CDIO的教育理念和模式改革是一个复杂而庞大的系统工程。在今后的推广工作中，还必须系统地关注以下问题：第一，尽量缩短与国外工程教育的差距；第二，教学质量的提高需要教师和学生的合作；第三，高等院校应该在有限的实验室教学条件下，为学生提供更好的工程实验环境；第四，CDIO教学模式需要教师、学校、用人单位等多方面的全力配合和支持，才能使工程教育得到广泛开展。

参考文献：

[1]齐灿，邓维.CDIO模式下计算机操作系统课程教学改革与探索[J].教育教学论坛，2013（3）：52-53.

[2]张蕾，王兴华，陈越洋，等.基于CDIO模式实验教学改革的问题及对策[J].教育教学论坛，2015（7）：79-80.

[3]周蕊.微机原理课程教學方法改革研究[J].科技创新导报，2014（10）：125-126.

[4]李珍香，李全福.基于CDIO模式的微机原理与接口技术课程实验教学改革与实践[J].实验室科学，2013（1）：65-68.

[5]刘宏达，兰海，马忠丽，等.培养大学生综合素质——改革电气工程专业实验教学模式[J].实验技术与管理，2011（3）：128-131.

[6]王亚良，张烨，陈勇，等.基于CDIO的实验项目开发与实践[J].实验技术与管理，2010（2）.

[7]余建波，杨西强，王瑷，等.高校实验教学信息化的建设与探索[J].实验室研究与探索，2010（10）：150-153.