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基于CDIO模式“嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用”課程的改革*

西安培華學(xué)院中興電信學(xué)院，陜西西安710125

摘要：本文針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中存在問(wèn)題，結(jié)合CDIO做中學(xué)的新型教學(xué)模式，從嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系、教學(xué)平臺(tái)選擇、教學(xué)方法等方面探索該課程的教學(xué)改革，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力并化解課程教學(xué)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：CDIO；嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)改革

嵌入式系統(tǒng)課程是西安培華學(xué)院中興電信學(xué)院基于CDIO模式的專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目下的其中一個(gè)CDIO二級(jí)項(xiàng)目“嵌入式綜合設(shè)計(jì)”的核心課程。如何提高嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)社會(huì)需求的高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人才，已成為課程教學(xué)核心問(wèn)題。

一、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

嵌入式課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程4個(gè)本科專業(yè)的學(xué)生的必修課程，但沒(méi)有形成完整的課程體系。由于各方面原因，以往該門(mén)課程的教學(xué)偏于理論，學(xué)生幾乎沒(méi)有受到項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，綜合能力弱。不同專業(yè)之間缺乏有效溝通、同一專業(yè)課程設(shè)置缺乏連貫性，開(kāi)課順序不合理，造成一些課程中知識(shí)重復(fù)講授，浪費(fèi)課時(shí)；選擇教材內(nèi)容很豐富，但應(yīng)用案例太少，課堂教學(xué)枯燥無(wú)味，使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣和積極性。實(shí)踐教學(xué)依賴實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，主要處于?yàn)證性實(shí)驗(yàn)階段，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率低，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)嚴(yán)重缺乏。在這種情況下，課程如何設(shè)置、內(nèi)容如何安排、實(shí)驗(yàn)如何配套等困擾著嵌入式系統(tǒng)教學(xué)教師。

二、構(gòu)建CDIO模式的課程教學(xué)體系

嵌入式系統(tǒng)課程是我院CDIO模式一體化課程體系下的一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目核心課程，需要相應(yīng)的課程群加以支撐，鑒于我院各專業(yè)在同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)都開(kāi)設(shè)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程，而且本科又實(shí)行學(xué)分制，所以圍繞嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用這一主題我們考慮將各個(gè)專業(yè)的嵌入式課程教學(xué)整合為一個(gè)統(tǒng)一的課程教學(xué)體系。底層包括嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)課程群和嵌入式軟件基礎(chǔ)課程群兩部分，允許學(xué)生跨年級(jí)、跨專業(yè)選擇自己喜歡的課程，獲得學(xué)分；中間層是《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)，計(jì)算機(jī)類專業(yè)的教學(xué)偏軟而電子類專業(yè)教學(xué)偏硬；頂層是CDIO二級(jí)項(xiàng)目嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

三、選擇合適的教學(xué)平臺(tái)

嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)必須要有一個(gè)較好嵌入式開(kāi)發(fā)教學(xué)平臺(tái)。為了使學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有個(gè)清晰認(rèn)識(shí)，降低嵌入式學(xué)習(xí)的門(mén)檻，消除學(xué)生對(duì)嵌入式神秘和懼怕心理，使嵌入式技術(shù)被更多學(xué)生所掌握，保證硬件和軟件知識(shí)完整性。學(xué)生在平臺(tái)上進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐。

四、CDIO模式下教學(xué)方法的改革

CDIO理念要求學(xué)生在工程實(shí)踐中掌握一定實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)技能。

(一)理論教學(xué)

嵌入式系統(tǒng)可以說(shuō)是開(kāi)源的系統(tǒng)，參與的人數(shù)眾多，網(wǎng)絡(luò)上的教學(xué)資源豐富，幾乎所有的嵌入式技術(shù)都可以在網(wǎng)絡(luò)上尋找到解決方案，是值得向?qū)W生推薦的一種學(xué)習(xí)途徑。所以在講解嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件技術(shù)的時(shí)候，采用主動(dòng)學(xué)習(xí)法，讓學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，教師也可以把自己覺(jué)得好的網(wǎng)址提供給學(xué)生，讓學(xué)生自己思考概念，特別是新概念時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生不僅學(xué)的更多，而且他們自己會(huì)組織學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，使他們可以養(yǎng)成終身受益的學(xué)習(xí)習(xí)慣。有了主動(dòng)學(xué)習(xí)法，老師能更好的幫助學(xué)生聯(lián)系概念，把所學(xué)應(yīng)用到嵌入式領(lǐng)域。這既可以節(jié)約課堂授課時(shí)間，也可讓學(xué)生加深對(duì)嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)的理解。

(二)實(shí)踐教學(xué)

嵌入式系統(tǒng)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課堂上講的理論和原理如果不通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，很快就忘記。在嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)置上，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)權(quán)重，設(shè)立實(shí)踐課。除了充分利用嵌入式設(shè)備所提供的實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)資料，安排學(xué)生完成常規(guī)的驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，還引用多個(gè)典型應(yīng)用案例作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并讓內(nèi)容與日常生活當(dāng)中人們身邊嵌入式設(shè)備關(guān)聯(lián)起來(lái)，比如超市電子購(gòu)物系統(tǒng)設(shè)計(jì)、車(chē)載信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等，實(shí)踐證明，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)和課后的項(xiàng)目訓(xùn)練實(shí)踐，大大提高其自學(xué)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，顯著提高嵌入式教學(xué)質(zhì)量。

(三)成立課外興趣小組

嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前社會(huì)的熱點(diǎn)，學(xué)生普遍興趣較高，躍躍欲試，有些學(xué)生報(bào)名參加了社會(huì)上的培訓(xùn)班，還有些學(xué)生采取自學(xué)，購(gòu)買(mǎi)嵌入式開(kāi)發(fā)板等。為此我院鼓勵(lì)有能力、基礎(chǔ)較好的學(xué)生組建興趣小組，實(shí)驗(yàn)室向他們開(kāi)放，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備所提供教學(xué)資源，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生自主研學(xué)能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加嵌入式設(shè)計(jì)大賽及其他電子設(shè)計(jì)大賽上，獲獎(jiǎng)學(xué)生有效帶動(dòng)全體學(xué)生積極性。

(四)嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)這個(gè)CDIO二級(jí)項(xiàng)目將整個(gè)嵌入式課程教學(xué)體系有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，綜合相關(guān)課程群，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)課程內(nèi)容的能力，特別注重學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新思維能力與終生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在這個(gè)環(huán)節(jié)將學(xué)生組成5人左右的小團(tuán)隊(duì)，要求每個(gè)團(tuán)隊(duì)完成包括“需求分析(構(gòu)思)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì))、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試(實(shí)施)和系統(tǒng)發(fā)布(運(yùn)行)”等一般嵌入式開(kāi)發(fā)和研究的各個(gè)環(huán)節(jié)，并且提交最終產(chǎn)品報(bào)告。這些也讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐體會(huì)到了嵌入式開(kāi)發(fā)和科研設(shè)計(jì)實(shí)施的一般流程，為其今后工作和科研打下良好基礎(chǔ)。

總之，基于CDIO工程教育的理念，改革嵌入式系統(tǒng)課程值得肯定，通過(guò)此次改革加強(qiáng)課程群的緊密聯(lián)系，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教師的教學(xué)能力和科研能力，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生各項(xiàng)能力普遍提高。但是，目前還沒(méi)有形成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向或一個(gè)專業(yè)，還沒(méi)有建立完整嵌入式課程體系，還需進(jìn)一步深化教學(xué)改革與研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]韓磊，曹欲曉，吳曉彬等.基于CDIO的嵌入式系統(tǒng)課程體系構(gòu)建[J].計(jì)算機(jī)教育，2014卷(18)：39-42

[2]譚會(huì)生.ARM嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用開(kāi)發(fā)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

中圖分類號(hào)：TP368.1-4；G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0049-(2016)01-0034-02

作者簡(jiǎn)介：陳群英**陳群英(1970-)，女，西安培華學(xué)院中興電信學(xué)院，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。

基金項(xiàng)目：本成果屬于西安培華學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目階段性成果，課題名稱：基于應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的改革，課題編號(hào)：PHY1513。