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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：本文針對嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中存在問題，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)興趣和實踐能力并化解課程教學(xué)難點。

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)綜合改革試點項目下的其中一個CDIO二級項目“嵌入式綜合設(shè)計”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)社會需求的高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)人才，已成為課程教學(xué)核心問題。

一、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

嵌入式課程是計算機科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程4個本科專業(yè)的學(xué)生的必修課程，但沒有形成完整的課程體系。由于各方面原因，以往該門課程的教學(xué)偏于理論，學(xué)生幾乎沒有受到項目和團隊工作的實際訓(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，開課順序不合理，造成一些課程中知識重復(fù)講授，浪費課時；選擇教材內(nèi)容很豐富，但應(yīng)用案例太少，課堂教學(xué)枯燥無味，使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣和積極性。實踐教學(xué)依賴實驗箱實驗?zāi)Ｊ?，主要處于驗證性實驗階段，綜合性、設(shè)計性實驗開出率低，學(xué)生創(chuàng)新意識嚴重缺乏。在這種情況下，課程如何設(shè)置、內(nèi)容如何安排、實驗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二級項目核心課程，需要相應(yīng)的課程群加以支撐，鑒于我院各專業(yè)在同一時間節(jié)點都開設(shè)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程，而且本科又實行學(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專業(yè)的嵌入式課程教學(xué)整合為一個統(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、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)，計算機類專業(yè)的教學(xué)偏軟而電子類專業(yè)教學(xué)偏硬；頂層是CDIO二級項目嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計項目。

三、選擇合適的教學(xué)平臺

嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)必須要有一個較好嵌入式開發(fā)教學(xué)平臺。為了使學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)對嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法有個清晰認識，降低嵌入式學(xué)習(xí)的門檻，消除學(xué)生對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完整性。學(xué)生在平臺上進行各種實驗與實踐。

四、CDIO模式下教學(xué)方法的改革

CDIO理念要求學(xué)生在工程實踐中掌握一定實際項目開發(fā)技能。

(一)理論教學(xué)

嵌入式系統(tǒng)可以說是開源的系統(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)的硬件平臺和軟件技術(shù)的時候，采用主動學(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，發(fā)現(xiàn)學(xué)生不僅學(xué)的更多，而且他們自己會組織學(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)約課堂授課時間，也可讓學(xué)生加深對嵌入式系統(tǒng)特點的理解。

(二)實踐教學(xué)

嵌入式系統(tǒng)是實踐性很強的課程，課堂上講的理論和原理如果不通過實踐應(yīng)用，很快就忘記。在嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)置上，加強實踐教學(xué)權(quán)重，設(shè)立實踐課。除了充分利用嵌入式設(shè)備所提供的實驗輔導(dǎo)資料，安排學(xué)生完成常規(guī)的驗證性、綜合性實驗項目外，還引用多個典型應(yīng)用案例作為設(shè)計性實驗，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，比如超市電子購物系統(tǒng)設(shè)計、車載信息系統(tǒng)設(shè)計等等，實踐證明，學(xué)生通過實驗和課后的項目訓(xùn)練實踐，大大提高其自學(xué)和解決實際問題的能力，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)前社會的熱點，學(xué)生普遍興趣較高，躍躍欲試，有些學(xué)生報名參加了社會上的培訓(xùn)班，還有些學(xué)生采取自學(xué)，購買嵌入式開發(fā)板等。為此我院鼓勵有能力、基礎(chǔ)較好的學(xué)生組建興趣小組，實驗室向他們開放，充分利用實驗設(shè)備所提供教學(xué)資源，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力、實踐動手能力，增強學(xué)生自主研學(xué)能力，鼓勵學(xué)生參加嵌入式設(shè)計大賽及其他電子設(shè)計大賽上，獲獎學(xué)生有效帶動全體學(xué)生積極性。

(四)嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計是嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系的一個重要環(huán)節(jié)，通過這個CDIO二級項目將整個嵌入式課程教學(xué)體系有機地結(jié)合起來，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)生的團隊合作能力、創(chuàng)新思維能力與終生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在這個環(huán)節(jié)將學(xué)生組成5人左右的小團隊，要求每個團隊完成包括“需求分析(構(gòu)思)、系統(tǒng)設(shè)計(設(shè)計)、系統(tǒng)實現(xiàn)及測試(實施)和系統(tǒng)發(fā)布(運行)”等一般嵌入式開發(fā)和研究的各個環(huán)節(jié)，并且提交最終產(chǎn)品報告。這些也讓學(xué)生通過實踐體會到了嵌入式開發(fā)和科研設(shè)計實施的一般流程，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，通過此次改革加強課程群的緊密聯(lián)系，改進教學(xué)方法，提高教師的教學(xué)能力和科研能力，帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生各項能力普遍提高。但是，目前還沒有形成一個嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向或一個專業(yè)，還沒有建立完整嵌入式課程體系，還需進一步深化教學(xué)改革與研究。

[參考文獻]

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

中圖分類號：TP368.1-4；G642

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-0049-(2016)01-0034-02

作者簡介：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)。

基金項目：本成果屬于西安培華學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目階段性成果，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)計課程的改革，課題編號：PHY1513。