CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系統教學中的應用研究

于 波，李陽陽

（1.哈爾濱理工大學軟件學院，黑龍江哈爾濱150080；2.大慶石油管理局通信公司新技術開發中心，黑龍江 大慶 163001）

CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系統教學中的應用研究

于 波1，李陽陽2

（1.哈爾濱理工大學軟件學院，黑龍江哈爾濱150080；2.大慶石油管理局通信公司新技術開發中心，黑龍江 大慶 163001）

Windows CE嵌入式系統的傳統教學模式存在理論脫離實際、實踐環節薄弱、產學脫節的問題。CDIO（Conceive Design Implement Operate）的教學模式是“做中學”原則和“基于項目的教育學習”的集中體現，提高了教學效果，達到了工程型人才培養的目的。以Windows CE嵌入式系統教學為例，主要闡述了CDIO在教學中應用的意義、應用研究內容和應用效果。

CDIO工程教育模式；做中學；Windows CE嵌入式系統

目前國內高校大多都關門辦學，缺乏與產業界和社會的互動，在師資方面只強調高學歷，絕大多數缺乏產業經驗和工程背景，在課程設置上一味以學科為導向，追求知識完備性，不問產業需求。同時教學內容偏向理論，更新慢，缺乏實踐和應用環節。針對這樣的情況，教育部理工處的領導開展了CDIO工程教育模式的推廣工作，許多高校開始了新的教改嘗試。“CDIO”是構思（Conceive）、設計（Design）、實施(Implement）、運行（Operate）4個英文單詞的縮寫，它是“做中學”原則和“基于項目的教育學習”的集中體現。迄今已有幾十所世界著名大學加入了CDIO國際組織，我國汕頭大學、清華大學加入了該組織。我們軟件學院在教學上也引入CDIO（做中學）理念，培養具有滿足現代和未來社會實際需求的合格工程技術人才，并取得了一定教學成效，受到了學生的歡迎。

一、Windows CE嵌入式系統課程的特點和教學現狀

《Windows CE嵌入式系統》主要講授Windows CE嵌入式移動開發平臺及相關嵌入式應用開發。Windows CE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統，和其他嵌入式操作系統相比，Windows CE的圖形用戶界面相當出色，并且有豐富的應用程序開發接口。用于掌上電腦Pocket PC以及智能手機Smart Phone上的Windows CE系統稱為Windows Mobile，目前成熟的最新版本為Windows Mobile 6.5。該課程是我院軟件工程專業的“嵌入式方向”的專業平臺課程，也是一門綜合性和實踐性非常強的課程，與產業聯系緊密，內容新，發展快。傳統的教學方法，導致學生只會死記硬背基本概念和方法，實際的開發工程項目的能力很欠缺，動手能力也很差。學生在實驗的過程中，只能停留在書本上，模仿老師的實驗步驟，存在理論脫離實際、實踐環節薄弱、產學脫節的問題。

二、CD IO應用于Windows CE嵌入式系統課程教學中應用的意義

CD IO作為一種指導工程教育人才培養模式改革的教育思想觀念和課程設計的框架體系，符合現代工程技術人才培養的一般規律，具有良好的發展前景和推廣價值。CD IO所提倡的“做中學”教學模式尤其適合于工程性較強的專業課程教學，它克服了傳統的“灌輸式”教學方法中存在的問題，在教學過程中注重培養學生的獨立思考、工程設計與實踐操作能力，能夠有效地提高教學效果。CD IO所體現的“基于項目的教育學習”是以工程項目設計為主線，完整的、有銜接的貫穿于整個教學階段，使學生系統地得到構思、設計、實現、運作（CD IO）的整體訓練。通過工程項目設計將整個課程體系有機的、系統地結合起來。所有需要學習和掌握的內容都圍繞項目設計這個核心，并與這個核心融合在一起，形成一個整體，從而提高了學生對理論知識的應用能力和實踐動手能力，調動了學生學習的主動性和學習的興趣。

三、CD IO在Windows CE嵌入式系統課程教學應用研究的基礎

1.師資基礎

參與教師在教學和科研方面有著豐富的經驗，其中有的老師擔任軟件工程系主任，具有10年以上的教學經驗，對于教育教學規律有深刻的領悟。有的老師在“嵌入式方向”也有很深的研究，具有很強的嵌入式系統研發能力，擁有豐富的嵌入式產品開發的實踐經驗。校教改項目負責人以及有的老師曾經受學院委派在東軟集團有限公司參加企業研修，熟悉軟件開發的實際流程和相關技術，具有較強的實踐編程能力。因此本課題組的人員完全能夠勝任課題的研究工作。

2.理論研究基礎

軟件學院從2007年就開始研究CDIO教學模式的相關理論，取得了初步的研究成果。針對“產學脫節”的問題，學院領導經過調研，反復商討，引入CDIO（做中學）理念，以產學合作為辦學機制、以國際化為辦學戰略目標的“基于項目的教育模式”——CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）國際工程教育標準為切入點，來培養具有滿足現代和未來社會實際需求的合格工程技術人才。

2009年，學校更將軟件學院作為全校的CDIO教學改革試點，并列入2009年學校的工作計劃。現在本學院教師已經申請5項CDIO相關的教學研究項目，他們的研究成果和經驗可以為本課題的研究人員提供參考。

3.教學環境

本課題依托軟件學院先進的多媒體實驗室和專業(嵌入式、linux、Oracle)實驗室，具有充分的軟硬件實踐教學條件，能夠滿足CDIO教學的要求。軟件工程專業每屆招生7個班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系統”課程實施CDIO教學的對象，更是非常重要的CDIO教學模式的參與者，為本課題的研究提供了充足的教學研究資源。

另外，與軟件學院合作的眾多軟件企業，如沈陽東軟集團有限公司、大連華信計算機技術有限公司、青島軟件園等，可以為課題組提供教學案例和公司定制的培養方案，并提供相關的技術支持。

四、CD IO在Windows CE嵌入式系統課程教學應用研究的基礎

以CDIO理念為指導，在教學過程中實施案例教學，培養學生的工程實踐能力。應用研究的主要內容包括：

1.研究相關專業課程設置

分析國內外本專業的人才培養方案和社會需求的基礎上，以CDIO教育模式為指導理念，按照CDIO教學大綱的能力要求，確定了“做中學”為導向的課程設置方案。

2.CDIO教學模式的研究

研究CDIO的12項標準，分析它區別于其他教育改革計劃的基本特點。研究CDIO模式下的教學過程，研究構思、設計、實現和運作四個過程在“Windows CE嵌入式系統課程教學”課程實際教學中的具體應用。研究并實踐CDIO模式下的教學方法的改革，在課程教學中實踐自主研究式學習、啟發、討論式教學及案例教學。通過各種教學方法讓學生在學習到知識的同時，培養“做中學”的習慣，進而能夠養成從編寫實踐工程的過程中培養能力。

3.教學過程和相關教學材料的改革

探索解決教學過程可能出現的各種問題，總結經驗教訓，完善各個教學環節，最終形成CDIO課程教學的經驗成果，向其他課程推廣。在教學方面實施探索式學習和主動實踐學習，激發學生自主學習的熱情，提高動手實踐的能力。同時，通過引入“教學案例”，讓學生明確學習目標，提高學生學習的方向性和主動性。優化CDIO課程實驗，讓學生參與一個大的案例，達到“做中學”的目的。

根據“做中學”的CDIO工程教育模式，修訂“Windows CE嵌入式系統”課程教學計劃，依據企業真實項目研制實踐教學案例，并制作相關的側重實踐知識講解的教學課件。

考慮到該課程的內容更新較快，選取最新版的實用性較強的教材。根據軟件學院依據CDIO教學模式提出的“做中學”和“以項目為導向”的教育方法，選擇了中國水利水電出版社汪兵所著的《Windows CE程序設計》。本書以工程實例來講解相關知識。書中講述的實例能夠輔助開發人員設計出界面美觀、功能強大、性能穩定的應用程序。通過該教材，學生可以快速提高項目編程能力和實際開發水平。

布置小的工程項目任務，讓學生通過實際動手設計來學習。實驗中，建立項目小組，并由教師結合課程的教學內容和教學對象的實際情況，提出一些項目設計任務。當然，這些項目與任務的提出必須充分考慮到與企業實際需要的知識相符合，調動學生的學習積極性。改進考核方式，由側重知識點的考核轉變為側重實踐應用的考核，讓學生學以致用。建立CDIO模式下的課程反饋機制，及時收集學生在工程實踐環節遇到的問題，從而可以及時監控教學質量和效果。

4.優化軟硬件環境，為實現CDIO提供環境

依托軟件學院先進的多媒體實驗室和專業(嵌入式、Linux、Oracle)實驗室，具有充分的軟硬件實踐教學條件，能夠滿足CDIO教學的要求。軟件工程專業每屆招生7個班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系統”課程實施CDIO教學的對象，更是非常重要的CDIO教學模式的參與者，為本課題的研究提供了充足的教學研究資源。另外，與軟件學院合作的眾多軟件企業，如沈陽東軟集團有限公司、大連華信計算機技術有限公司、青島軟件園等，可以為課題組提供教學案例和公司定制的培養方案，并提供相關的技術支持。

五、CD IO在Windows CE嵌入式系統課程教學應用效果及推廣方法建議

經過一個學期對07級“嵌入式方向”學生的試點教學,新教學模式下的Windows CE嵌入式系統取得了明顯教學成效。學習主動性明顯提高，動手能力明顯加強，“做中學”的教育模式讓他們能夠參與到項目任務來驅動他們的學習，激發了他們的求知欲和進取心。學生愿意將更多的時間花在實驗室，組成項目小組共同討論、協作完成項目任務，團隊合作意識比以往有了明顯提高。

總之，CDIO的教學模式，使得Windows CE嵌入式系統課程有了新的開展方式,取得了更好的教學效果。可以說，CDIO的教學模式對軟件工程專業的整體知識結構、課程體系和相關專業課程也具有重要的應用指導意義。把CDIO教育模式在該教改方案中的成功經驗應用到其他軟件工程專業的課程教學上，用“做中學”和“以工程為導向”的方法培養符合社會需要的工程型人才。推廣過程中有以下方法建議：

1.注重結合項目案例、工程實踐、學科前沿發展，保證教學內容及時有效，避免學生學習的內容結構陳舊，無法滿足社會需要。針對軟件工程本科生缺乏實際項目經驗，教師在教學內容中應加入大量的案例，包括一些公司的成功的軟件開發案例，同時，選擇一個涵蓋本學科知識點的完整的項目案例貫穿整個課程教學講解中。

2.注重用啟發式教育培養學生在實驗和課程環節的主動性和參與性。CDIO教育模式不僅注重培養學生的自學能力，也強調教師團隊的指導作用。提高學生在教學中的主體地位，提高學生軟件構思與設計能力、自學創新能力、團隊協作能力、人際溝通能力。教師成為教學過程中的引導者、咨詢者和評價者。學生不再是被動接受知識，而是主動獲取知識，更重要的是獲取到能夠捕食的“漁”和“獵槍”——工程實踐的能力。

3.注重教師自身工程素質的提高，使其能夠勝任CDIO課程體系的教育模式。軟件工程這一學科的特點就是技術更新較快，所以教師如果不學習，不親自參與到工程實踐項目中，就無法應用CDIO的教育模式對學生進行指導。進行工程性課程教學的教師要多與企業接軌，獲取技術的前沿信息，保證學生學以致用。

〔責任編輯：王樂群〕

G420

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1002-2341(2010)06-0145-03

2010-08-10

于波(1981-)，男，黑龍江哈爾濱人，講師、碩士，從事軟件教學研究。