王偉 張陽 孫麗飛
依據(jù)TOPCARES-CDIO高等工程教育模式,針對“嵌入式系統(tǒng)概論”課程的教學現(xiàn)狀,探討了基于TOPCARES-CDIO教學理念的“嵌入式系統(tǒng)概論”教學改革與實踐,提出該課程教學改革的具體措施。課程評價及實踐表明,相關教學改革取得了很好效果。
TOPCARES-CDIO 嵌入式系統(tǒng)概論 教學改革
一、引言
CDIO是當今國際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式,CDIO代表構思、設計、實現(xiàn)和運作,CDIO工程教育主旨是讓學生以主動的、實踐的方式學習工程。
TOPCARES-CDIO是大連東軟信息學院基于CDIO模式提出的具有大連東軟信息學院特色的應用型人才培養(yǎng)模式與方法。TOPCARES是東軟教育創(chuàng)造學生價值的最高關注的八大能力英文第一個字母的縮寫,即技術知識和推理能力、開放式思維與創(chuàng)新、個人職業(yè)能力、溝通表達與團隊合作、態(tài)度與習慣、責任感、價值觀、實踐應用創(chuàng)造社會價值。本文依據(jù)TOPCARES-CDIO高等工程教育模式,針對“嵌入式系統(tǒng)概論”課程以往教學中存在的主要問題,探討了基于TOPCARES-CDIO理念下“嵌入式系統(tǒng)概論”課程教學改革與實踐。
二、以往教學中存在的主要問題
1.概念和原理較難懂,知識點多
由于這門課是概論性質(zhì)的課程,教材里面的知識點很多,面很廣,通常以教師講授為主,學生聽課為輔,很多概念和原理對于學生來說比較抽象,難以理解,因此學生對課程學習缺乏興趣。
2.缺乏對創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)
企事業(yè)用人單位通常希望學生既有理論知識,又有一定的實踐操作經(jīng)驗,對動手能力要求較高。以往的實驗都是一些驗證性實驗,缺少設計性、綜合性創(chuàng)作,實際操作能力不能得到很好的鍛煉。
3.學生的團隊協(xié)作和溝通人際能力未能得到提高。
三、面向TOPCARES-CDIO的教學改革與實踐
基于TOPCARES-CDIO規(guī)范,針對本課程的特點和以往教學中存在的一些問題,撰寫TOPCARES-CDIO大綱,主要從教學方式、考核與評價兩個方面進行改革。在教學過程中采取以項目為導學,加強“做中學,學中做”和“基于項目的教育和學習”理念,讓學生逐步成為課堂的主體,激發(fā)學生學習興趣,并著重培養(yǎng)學生的實際動手能力。
1.教學方式改革
(1)項目導學
本課程采用的實驗項目平臺是目前比較新的ARM系列XScale 270實驗箱和操作系統(tǒng)Linux2.6。在教學過程中,實驗項目貫穿于教學始終,去掉驗證性實驗,將整個教學實踐部分設計成一個綜合項目(GPRS緊急呼叫系統(tǒng))。以項目為導學,要求學生以小組團隊形式,結合理論學習完成綜合項目任務,充分培養(yǎng)學生的設計與實踐操作能力。綜合設計項目分散到8個實驗項目單元中來完成,項目單元1要求完成嵌入式交叉開發(fā)環(huán)境的搭建,使學生掌握交叉編譯開發(fā)環(huán)境的搭建和使用,為后續(xù)項目開發(fā)準備好開發(fā)環(huán)境。項目單元2利用第2知識單元內(nèi)容,用多線程程序設計實現(xiàn)串口通信功能,為后續(xù)項目程序開發(fā)和硬件操作做好準備。項目單元3至5利用第3知識單元的內(nèi)容,也是本課程的重點部分,完成Linux內(nèi)核裁剪、編譯、移植和文件系統(tǒng)制作。項目單元6和7利用第4知識單元內(nèi)容,完成鍵盤輸入控制功能(加入驅(qū)動部分),最后一個項目單元,即項目單元8,是在前面7個項目單元基礎上利用GUI程序設計,最終完成綜合項目的設計,此外還加入創(chuàng)新發(fā)揮部分,例如LCD觸摸、GUI界面新穎等。通過完成這個綜合項目,從底層驅(qū)動,內(nèi)核,到頂層應用程序設計,幾乎把嵌入式系統(tǒng)開發(fā)各個階段內(nèi)容都包括了,充分體現(xiàn)了TOPCARES-CDIO工程“做中學,學中做”的教育理念。在理論與實踐教學過程中,以“設計為中心”,“項目為導向”組織教學,培養(yǎng)了學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力,分析問題與解決問題的能力。
(2)多形式化授課方式
傳統(tǒng)授課中教師主要利用多媒體及板書教學,學生在學習過程中會對一些理論知識難以理解,并缺乏興趣。教師在教學中,在借助多媒體和板書授課的同時,可以充分利用學院提供的便利軟硬件教室資源,讓每名同學上課時各自帶筆記本電腦,用實例講解理論知識,這樣學生能通過老師演示和自己親手操作激發(fā)學習興趣,增加對理論知識的掌握和理解。
(3)轉(zhuǎn)變教學主體
TOPCARES-CDIO教學模式與過去教學模式的區(qū)別主要體現(xiàn)在教學過程中是以教師為主體還是以學生為主體。傳統(tǒng)教學方式中,主要以教師講授為主,而在TOPCARES-CDIO模式下,以教師為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為主,讓學生以主動的、實踐的方式學習。采用合作學習、自主學習和問題教學等方法,讓學生成為課堂上的“主動者”,并以學生自身實踐為主,教師講授引導為輔,開展分組教學等。
2.考核與評價
對學生實施多方面的考核與評價,采用多種考核方式進行綜合評定。考核分為3個部分:期末筆試(40%)+項目成績(40%)+平時成績(20%)。
期末考試占整個成績的40%,考試形式采用開卷考試,不提倡死記硬背,重點考核學生運用知識和解決問題的能力。項目考核部分占40%,根據(jù)每個團隊項目完成情況和創(chuàng)新等方面綜合評定成績,滿分100分,再折合成總成績的40%為最終項目成績。下面列出幾條主要評定標準。
(1)項目部分包括項目設計30分、項目實踐與演示30分、項目設計報告30分和創(chuàng)新10分。
(2)團隊每名成員的得分=團隊得分*團隊人數(shù)*貢獻比。組內(nèi)成員的貢獻比由各成員協(xié)商確定,貢獻比之和是100%。
四、結論
本課程已在基于TOPCARES-CDIO教育理念下順利走過一輪,并取得了很好的教學效果。雖然教學改革的同時也增加了學生學習的壓力,但實踐證明,將TOPCARES-CDIO理念引入“嵌入式系統(tǒng)概論”課程教學改革中是切實可行的。它對學生的自學能力、團隊合作、溝通能力、綜合運用知識的能力都起到促進作用。
參考文獻:
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