基于CDIO模式“嵌入式系統原理及應用”課程的改革*

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基于CDIO模式“嵌入式系統原理及應用”課程的改革*

西安培華學院中興電信學院，陜西西安710125

摘要：本文針對嵌入式系統課程教學中存在問題，結合CDIO做中學的新型教學模式，從嵌入式系統課程教學體系、教學平臺選擇、教學方法等方面探索該課程的教學改革，以提高學生學習興趣和實踐能力并化解課程教學難點。

關鍵詞：CDIO；嵌入式系統；教學改革

嵌入式系統課程是西安培華學院中興電信學院基于CDIO模式的專業綜合改革試點項目下的其中一個CDIO二級項目“嵌入式綜合設計”的核心課程。如何提高嵌入式系統課程教學質量，培養社會需求的高素質嵌入式系統應用開發人才，已成為課程教學核心問題。

一、嵌入式系統教學的現狀與問題

嵌入式課程是計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、物聯網工程4個本科專業的學生的必修課程，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偏于理論，學生幾乎沒有受到項目和團隊工作的實際訓練，綜合能力弱。不同專業之間缺乏有效溝通、同一專業課程設置缺乏連貫性，開課順序不合理，造成一些課程中知識重復講授，浪費課時；選擇教材內容很豐富，但應用案例太少，課堂教學枯燥無味，使學生喪失學習興趣和積極性。實踐教學依賴實驗箱實驗模式，主要處于驗證性實驗階段，綜合性、設計性實驗開出率低，學生創新意識嚴重缺乏。在這種情況下，課程如何設置、內容如何安排、實驗如何配套等困擾著嵌入式系統教學教師。

二、構建CDIO模式的課程教學體系

嵌入式系統課程是我院CDIO模式一體化課程體系下的一個二級項目核心課程，需要相應的課程群加以支撐，鑒于我院各專業在同一時間節點都開設《嵌入式系統原理及應用》課程，而且本科又實行學分制，所以圍繞嵌入式系統應用這一主題我們考慮將各個專業的嵌入式課程教學整合為一個統一的課程教學體系。底層包括嵌入式系統硬件基礎課程群和嵌入式軟件基礎課程群兩部分，允許學生跨年級、跨專業選擇自己喜歡的課程，獲得學分；中間層是《嵌入式系統原理及應用》課程教學，計算機類專業的教學偏軟而電子類專業教學偏硬；頂層是CDIO二級項目嵌入式系統綜合設計項目。

三、選擇合適的教學平臺

嵌入式系統課程的教學必須要有一個較好嵌入式開發教學平臺。為了使學生能夠在較短的時間內對嵌入式系統的設計方法有個清晰認識，降低嵌入式學習的門檻，消除學生對嵌入式神秘和懼怕心理，使嵌入式技術被更多學生所掌握，保證硬件和軟件知識完整性。學生在平臺上進行各種實驗與實踐。

四、CDIO模式下教學方法的改革

CDIO理念要求學生在工程實踐中掌握一定實際項目開發技能。

(一)理論教學

嵌入式系統可以說是開源的系統，參與的人數眾多，網絡上的教學資源豐富，幾乎所有的嵌入式技術都可以在網絡上尋找到解決方案，是值得向學生推薦的一種學習途徑。所以在講解嵌入式系統的硬件平臺和軟件技術的時候，采用主動學習法，讓學生充分利用網絡資源，教師也可以把自己覺得好的網址提供給學生，讓學生自己思考概念，特別是新概念時，發現學生不僅學的更多，而且他們自己會組織學習內容和方法，使他們可以養成終身受益的學習習慣。有了主動學習法，老師能更好的幫助學生聯系概念，把所學應用到嵌入式領域。這既可以節約課堂授課時間，也可讓學生加深對嵌入式系統特點的理解。

(二)實踐教學

嵌入式系統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用，很快就忘記。在嵌入式系統課程設置上，加強實踐教學權重，設立實踐課。除了充分利用嵌入式設備所提供的實驗輔導資料，安排學生完成常規的驗證性、綜合性實驗項目外，還引用多個典型應用案例作為設計性實驗，并讓內容與日常生活當中人們身邊嵌入式設備關聯起來，比如超市電子購物系統設計、車載信息系統設計等等，實踐證明，學生通過實驗和課后的項目訓練實踐，大大提高其自學和解決實際問題的能力，顯著提高嵌入式教學質量。

(三)成立課外興趣小組

嵌入式系統是當前社會的熱點，學生普遍興趣較高，躍躍欲試，有些學生報名參加了社會上的培訓班，還有些學生采取自學，購買嵌入式開發板等。為此我院鼓勵有能力、基礎較好的學生組建興趣小組，實驗室向他們開放，充分利用實驗設備所提供教學資源，提高學生綜合應用能力、實踐動手能力，增強學生自主研學能力，鼓勵學生參加嵌入式設計大賽及其他電子設計大賽上，獲獎學生有效帶動全體學生積極性。

(四)嵌入式系統綜合設計

嵌入式系統綜合設計是嵌入式系統課程教學體系的一個重要環節，通過這個CDIO二級項目將整個嵌入式課程教學體系有機地結合起來，綜合相關課程群，主要培養學生綜合應用相關課程內容的能力，特別注重學生的團隊合作能力、創新思維能力與終生學習能力的培養。在這個環節將學生組成5人左右的小團隊，要求每個團隊完成包括“需求分析(構思)、系統設計(設計)、系統實現及測試(實施)和系統發布(運行)”等一般嵌入式開發和研究的各個環節，并且提交最終產品報告。這些也讓學生通過實踐體會到了嵌入式開發和科研設計實施的一般流程，為其今后工作和科研打下良好基礎。

總之，基于CDIO工程教育的理念，改革嵌入式系統課程值得肯定，通過此次改革加強課程群的緊密聯系，改進教學方法，提高教師的教學能力和科研能力，帶動學生的學習積極性，學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專業方向或一個專業，還沒有建立完整嵌入式課程體系，還需進一步深化教學改革與研究。

[參考文獻]

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

[2]譚會生.ARM嵌入式系統原理及應用開發[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.

中圖分類號：TP368.1-4；G642

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0049-(2016)01-0034-02

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

基金項目：本成果屬于西安培華學院教育教學改革研究項目階段性成果，課題名稱：基于應用技術型人才培養的嵌入式系統設計課程的改革，課題編號：PHY1513。