宝鸡文理学院物理与光电技术学院 高美蓉

针对微机原理与接口技术实验课程教学中存在的问题，伴随我国教学改革的全面推进，以培养学生的动手操作能力、工程实践能力、创新能力及团队协作能力为作为改革的指导思想，结合本校的特点，提出了基于CDIO项目引导式的教学方法研究。在传统教学的基础上，增加了项目引导教学，在项目完成过程中，将课堂教学与实验教学结合起来，运用CDIO教育模式对微机原理与接口技术课程的实验教学进行了改革。实践证明通过教学改革引导学生发现、分析、解决问题，使学生具有创新智慧、创新意识和创新精神，培养学生自主学习的习惯。

一、引言

针对新时期中国高等学校已进入内涵式发展的新形势，为了适应社会对应用型人才的要求，对高等学校的教育提出了新的要求，要求培养具有创新意识、创新精神、创新能力的综合素质性人才。微机原理与接口技术是电气工程类及测控专业的一门专业基础课程。课程内容兼顾硬件和软件两个方面，其内容与工程实际应用紧密联系，具有实践性强、涉及知识面广的特点。在微机原理与接口技术课程建设过程中，以培养应用型本科人才为目的，我们积极研究探索尝试新的实验实践教学模式，以CDIO工程教育理念为教学内容安排原则，开展基于CDIO工程项目引导下的教学改革研究。

二、微机原理与接口技术课程实验教学现状

微机原理与接口技术课程理论性和实践性都很强，是测控专业的专业基础课程，课程内容兼顾硬件和软件两个方面，其内容与工程实际应用紧密联系，因此微机原理与接口技术实验实践教学环节是实现理论知识与应用的结合，实验教学比理论教学更有利于学生动手与创新能力的培养，为后续专业课的学习打下一定的基础（高美蓉.电子信息类专业实践教学体系构建的研究与实践[J].办公自动化,2016,21(05):40-41+37）。但是我校在微机原理与接口技术实验教学中还存在一些问题。

（1）实验课时少。目前微机原理与接口技术的授课过程中，仍然是以大量的课堂教学为主，附带少量的实验教学的模式进行，理论教学多余实践教学，学生在实验过程中很难将课堂上的理论知识与实验联系起来，不能做到实验加深对理论知识的理解和实验是理论知识的应用。

（2）实验课教学内容设置不够合理，缺乏创新。实验内容的设置过程中有验证性实验、综合性实验和设计性实验，其中验证性实验的数量较多，综合性和设计性实验的数量较少，在实验的过程中，缺少对学生综合设计能力和创新能力的培养；实验内容陈旧与工程实际问题相差较远，不能将理论与实践相结合，学生的工程实践能力相对较弱（高美蓉.电子信息类专业实践教学体系构建的研究与实践[J].办公自动化,2016,21(05):40-41+37）。

（3）实践教学手段过于单一。实验教学过程中大部分学校使用的是实验箱，实验内容是设计生产实验箱时设定好的，内容固定，学生在实验的过程中只需要按照实验指导书或者实验老师的指导按照规定的步骤连接电路、下载程序、运行程序、观察实验结果。学生在实验过程中很少去思考为什么这样设计电路和程序，也很少去分析实验结果。实验过程虽然简单，学生也能很快掌握，但是没有培养学生的硬件电路的设计能力和软件编程能力，同时学生的主观能动性和学生的创新能力没有得到有效的培养。

（4）考核方式单一。学生在老师的指导下完成实验。教师根据学生提交的实验报告给出实验成绩，忽略了学生完成实验的具体过程。

（5）缺乏团队合作意识的培养。由于实验内容简单、验证性实验项目居多和实验室条件的限制，通常学生2～3人为一组完成实验。团队合作意识薄弱，不适应现代企业对工程工程技术人才的要求。

三、基于CDIO理念的微机原理与接口技术实验教学体系的构建

CDIO(Conceive Design Implement Operate）代表构思、设计、实现和运作。CDIO工程教育模式是获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助下由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO工程教育理念是以学生完成工程项目为目标，将学生的被动学习变为主动学习，在完成项目的过程中学习实验课程内容。将实验课程内容与项目结合起来，培养了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，也即为CDIO工程教育模式的能力大纲。要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标，如图1所示（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,2013,16(01):65-68;刘德胜,王磊,刘云鹏,马晓君,薛佳梅.创新创业项目驱动下《微机原理及接口技术》实践课程教学方法研究[J].科技创业月刊,2017,30(07):65-66）。满足CSIO所要求的12条标准。

以CDIO模式为指导，构建将理论与工程实践相结合的“微机原理与接口技术”实验教学体系，培养以满足社会实际需求的应用型、创新性的复合型性人才。因此，微机原理与接口技术实践教学在应用型本科院校的教学中具有举足轻重的地位，是不可忽视的。应根据学院地方发展得特色和学院的现有教学条件和教学设施，构建应用型和创新性的实践教学体系。在制定人才培养方案的过程中，加大实验教学课时，建立良好的师资队伍；树立正确的教育理念。实验教学构建思路如图1所示，通过构思环节制定微机原理与接口技术实验教学体系内容和实验教学评价标准；通过设计环节修改和优化实验教学大纲；通过实现环节完成实验教学内容；通过运作环节改善实验条件和实践教学手段，构建基于CDIO理念的微机原理与接口技术实验教学体系，将CDIO工程教育模式贯穿到整个实验教学活动中（何金枝,赵天翔,李云强.基于IB-CDIO理念的《微机原理》实验教学探索[J].电脑知识与技术,2016,12(34):138-140）。

图1 实验教学体系构建思路

四、实践教学体系的建设

1.实验内容的改革

在实验内容上采用阶梯式教学模式，分阶段进行。

（1）基础验证性实验，是基础入门阶段必不可少的实验，是将课堂上的理论知识通过实验进行验证。熟悉实验装置和实验步骤。通过汇编语言程序的建立实验、存储器读/写实验和执行和8255接口实验等，掌握DEBUG调试指令的运行情况，观察指令调试后的结果。掌握接口芯片的工作原理、各个引脚信号的功能和应用。学会将软件和硬件结合起来的实验方法，逐步提高学生做实验的兴趣。

（2）综合设计性实验，是提高阶段，这一阶段主要是培养学生独立思考和知识综合应用的能力（苏英.基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究[J].中国管理信息化,2016,19(10):218-219）。学生在完成基础验证性实验的基础上，已经掌握了微机原理与接口技术课程的基本知识和原理。对接口芯片的外部特征也有了一定的了解，通过汇编语言程序的建立实验掌握了汇编语言的编程。在此基础上，学生可以继续深入完成综合应用型实验。例如：8086数字电子钟系统的设计和数码管显示和键盘电路设计等。

(3)应用创新型实验，是综合应用阶段，在基础验证性实验和综合设计性实验的基础上，培养学生的知识的应用能力和创新能力。通过应用创新型实验将该门课程和其他相关专业理论知识结合起来应用到实践中，在此实验过程中完成学生的综合应用能力和创新能力的培养。因此在教学过程中引入项目引导教学模式，即以学生为主体，教师引导完成一个完整的项目。项目内容由教师根据学生的情况、教学内容和教学目标来制定，也可以由学生自行选题，但是要由教师审核通过才可。学生自由组合3-5人为一组，相互探讨、自主查阅资料、教师引导下完成，边学边做，教中学，学中做，使知识技能同步增长，同时还能培养学生的团队协作能力。项目完成后以小组答辩的方式进行考核，利用PPT演示项目的完成情况，包括设计思路、设计方法和实现过程中遇到的问题以及如何解决。通过教师提问的方式考察学生知识点掌握情况。通过答辩的方式教师还可以考察到学生PPT的制作水平、语言的逻辑组织能力等，教师根据总体情况给出项目答辩成绩。

2.改进实验教学手段和教学方法

传统的微机原理与接口实验教学是组织学生在实验室的实验箱上完成的，实验内容较为固定，学生无法自己设计电路，学生很快完成实验，不能达到很好的教学效果（刘娟,黄忠.微机原理与接口技术CDIO模式教学[J].安庆师范大学学报(自然科学版),2017,23(04):106-108）。改进实验教学手段和教学方法，可以让学生利用proteus仿真软件进行整个电路的设计，画出硬件连接图、编写程序并仿真结果。实验过程中，教师通过对软件的介绍，使学生学会了proteus仿真软件的使用，可以将仿真技术应用到其他课程或实验中。通过电路图的设计，是学生更加深入掌握了芯片的工作原理及其应用。利用proteus仿真软件完成实验，学生在课堂上完成的同时，也可以走出实验室利用课余时间在自己电脑上进行设计。还可以利用该软件开发更多的实验项目，激发了学生学习热情。

3.实验考核评价方式的改革

课程的考核对教学成果具有检验的作用，同时对于后期的教学又具有一定的指导作用，因此完善和改进本课程的实验考核评价方式，实验成绩分为三部分组成，基础验证性实验和综合设计性实验、应用创新型实验和实验考试。基础验证性实验和综合设计性实验的成绩由实验教师根据学生实验预习、实验操作、实验结果和实验报告的完成情况给出，占总成绩的40%（杨志红.基于CDIO模式的微机原理与接口技术课程实验教学改革[J].网络安全技术与应用,2015(02):117+120）。应用创新型实验成绩主要由以下因素决定：该项目相关资料的查找、小组成员之间的分工协作、项目的设计思路、实现方法、制作完成情况、项目演示、答辩过程和总结报告，占总成绩的30%。实验期末考试以实验操作的形式进行，占总成绩的30%。

五、结语

CDIO模式以工程项目为载体，引导学生自主学习，CDIO模式以工程项目为情景，通过团队协作的方式开展教学，学生为主体，教师引导，通过完成项目进行自主学习，实现学生对知识的掌握，充分发掘学生的学习潜能，提高解决实际问题的能力（王晓丽.《微机原理及接口技术》的教学改革与实践[J].福建电脑,2017,33(10):174-175）。CDIO模式注重学生实际动手能力的培养，主张课程从具体项目出发，通过项目完成实验教学，在实验教学的基础上完成项目，最后由项目的完成再回到课程学习中，符合社会对高校工科的人才培养需求和电子信息工程及测控专业的培养目标；同时教师在引导学生完成项目的过程中，也会对微机原理与接口技术实验课程有了更深层次的理解，为今后的教学工作奠定基础。