基于CDIO理念的嵌入式軟件課程教學改革探索

趙翠杰

摘要：根據我院的嵌入式系統課程教學情況，將CDIO理念與課程改革相融合，對于培養學生的理論學習和應用創新能力具有重要意義。本文分析了嵌入式系統的教學特點，并結合近兩年來開設嵌入式系統教學的實踐，提出在獨立學院計算機工程相關專業開設嵌入式軟件教學的一些想法。

關鍵詞：嵌入式系統；CDIO；教學特點；教學方法

一、前言

嵌入式系統作為信息產業的一項重要技術應用領域，目前在信息家電、工控設備、儀器儀表、娛樂設施、軍事裝備、通信設備等眾多行業中得到了廣泛應用。一般來講，常說的嵌入式系統是相對于普通計算機系統提出的“嵌入式計算機系統”。此系統是將較為先進的計算機技術、半導體芯片技術、電子信息技術與其他相關行業實際應用緊密結合的一個創新的集成化的完整知識系統。

嵌入式系統教學則是將軟件、硬件緊密地有機結合在一起的教學。那么，在獨立學院中怎樣開展嵌入式系統教學、建立相對比較完整的課程體系，怎樣來設置課程，怎樣來安排課程教學內容，怎樣來開設課程相關實驗課等諸多問題還在困擾著很多從事嵌入式系統教學的老師。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層[3]。基于以上原因，本項目將基于CDIO理念，對嵌入式系統課程進行教學改革，將CDIO理念融入到嵌入式系統課程的理論與實踐教學中去，期望改變學生學習這門課程的方法，讓學生更好的掌握嵌入式系統技術。

二、教學改革重點

“嵌入式系統”教學有如下特點：

（一）、基礎性強。嵌入式技術涉及的領域非常廣泛，如電子工程、計算機工程、軟件工程、自動控制等。隨著嵌入式技術與其他專業領域的廣泛滲透融合，“嵌入式系統”這一門課程也就成為嵌入式技術教學的基礎性專業課程。

（二）、綜合性強。嵌入式系統教學及開發是把硬件設計和軟設計有機地結合在一起，牽扯到很多硬件、軟件課程，有較強的綜合性，能把學生綜合能力培養提高到很高的程度，對學生嵌入式系統設計及開發綜合能力培養大有好處。

（三）、實踐性強。嵌入式系統教學必須把實踐與理論完美結合，只有通過大量的實踐環節和課程相關實驗不斷提升嵌入式系統的教學效果。可以說，缺少了實踐環節的“嵌入式系統”教學就是紙上談兵，沒有任何實際意義。

（四）、內容更新快。嵌入式技術更新得非常迅速，所以嵌入式系統教學必須緊盯著嵌入式技術發展不斷進行教學計劃的調整，只有這樣才能適應社會對嵌入式人才培養的需求。

CDIO的理念是讓學生主動的構建知識，讓學生掌握一種直接參與思考和解決問題的學習方法，而不是學生被動接受信息，突出“學生、學習、效果”三個中心。它強調的是學生參與操作、應用、分析和評價其想法，培養其自學能力，強調應用所學知識解決問題。這種主動的學習方式能夠很好的培養學生分析問題解決問題的能力。另外，CDIO特別強調學生參與實踐和進行實踐環境的建設，其核心理念就是以項目為導向來組織專業課程，在座項目過程中學習必要的知識，突出項目訓練的完整性，知識以必需、夠用為度從而使得“學”和“用”交叉進行并且彼此促進。結合嵌入式系統的技術性和社會需求，將嵌入式系統課程及其實踐環節引入CDIO工程教育理念，課程教學從教學內容、教學環節、教學方法、教學手段、考核方式、教學管理與組織方式等方面開展改革工作，實踐教學從實驗內容、畢業設計以及競賽三個方面進行改革。

三、教學改革主線

在教學中，要以嵌入式系統發展的總體趨勢、嵌入式項目為驅動，以“教、學、練”為手段來推動教學工作。借鑒在培訓機構中采用的那種以項目案例為教學任務驅動的教學理念、教學方法以及教學模式，則可以有效對理論教學與實踐教學的進程進行改革。這種方式不用去改變學校的教學計劃，根據教學安排的實施進程，分解項目案例，將這些子案例以模塊的形式嵌入到理論教學和實踐教學過程中。這樣的方式是一種職業技能教育培養的方式，通過完成項目案例的實踐訓練，就可以真正達到工程實踐教育及應用型人才培養目標的要求。

所謂的項目案例教學法就是一種從實際項目案例出發，按照提出問題、分析問題和解決問題這一思路完成的教學方法。通過師生們共同實施一個完整的項目案例，培養了學生理論聯系實際的能力，增強了學生的知識，提高了學生的能力和水平。項目案例教學法的核心是設計并制定一個項目案例的工作任務，針對不同的內容章節以及課程組設計一系列相互聯系的項目案例。小組在教師或實驗指導教師的引導下，可以獨立地承擔實際項目的開發任務，完成開發的全部工作，從而積累寶貴的項目開發經驗。

在傳統的教學中，最重要的知識傳遞手段是教師教授和學生學習這兩個方面，知識的鞏固則完全靠作業來實現。而在嵌入式系統課程教學中，教師通過對傳統的“教、學、練”體系進行改進，摒棄傳統的教學方式，探索在新環境下建立教師課堂進行講解演示、學生單元實驗以及團隊合作實踐訓練有機結合的三層教學模式，培養了學生“一邊學一邊做”的良好學習方法，從而完善了學生在“做中學”的創新能力培養。

四、結論

按照CDIO工程教育模式，初步探索研究出嵌入式系統課程的教學內容、教學方式、方法和實踐教學上的改革。在以具體項目為載體的教學模式下，讓學生能夠圍繞項目進行自主學習，為完成項目開發，學生將在課程中主動去學習項目開發所需要的知識，培養和提高學生的項目開發能力和初步具備解決實際問題的能力。不僅嵌入式系統課程的教學質量和效果有明顯提高，學生在嵌入式競賽中也取得了優異成績，為社會培養了更多優秀的應用型產業人才。

參考文獻：

[1]黃連麗，史旅華。基于CDIO理念的嵌入式系統課程改革[J].科技創新導報，2013（07）：191-192.

[2]嚴筱永，竇如林。基于CDIO 理念的開放實踐教學模式的研究，2014（9）：50- 52.

[3]韓磊，曹欲曉。基于CDIO的嵌入式系統課程體系構建[J].計算機教育，2014（18）：39- 42.

[4] 鄭紅黨，劉輝，面向專業應用的嵌入式系統教學方法探討[J].計算機教育，2014（3）：114- 117.

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