基于CDIO理念的“嵌入式系統”項目式實踐教學改革

摘要：針對以往嵌入式系統課程教學過程中存在的問題，結合當前CDlO教學理念，對嵌入式系統課程采取項目式實踐教學改革，采用一系列項目式教學方法，提高學生學習興趣，促進學生的動手能力、合作能力和創新能力。

關鍵詞：CDlO;嵌入式系統;教學改革

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0144-02

開放科學（資源服務）標識碼（0SID）：

嵌入式系統是以計算機技術為基礎，以特定應用為中心的專用計算機系統。它是一種將嵌入了軟件和計算機硬件作為最重要一部分的系統。目前嵌入式系統已經滲透到人們生活中的每個角落，工業自動化、家用電器、服務設施、電梯、空調、消費電子等。嵌入式系統正在深刻改變人類的生活。

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Imple-ment）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面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。現將基于CDIO理念，對嵌入式系統課程進行教學改革，將CDIO理念與嵌入式系統課程的理論與實踐教學進行整合，調動學生的學習積極性，在實踐中更好地掌握相關理念和技術。

1 傳統課程教學中存在的問題

1.1前置課程銜接不夠，無法突出重難點

嵌入式系統課程是一門綜合實踐性很強的課程，前期需要學習的基礎課和專業課很多，軟硬件的學習要求較高，學生基礎打不牢，后續學習嵌入式系統課程時就會對專業重點、難點問題無法理解，導致學生學習效率不高，興趣不大。

1.2實驗設計層次性不強

傳統的嵌入式系統的課程教學中也會涉及較多的實驗部分，但是由于對內容綜合性與設計性進行了過分地強調，因此并不能讓學生將學習過程中的重點與難點進行更緊密的聯系，這就會導致學生的學習過程出現斷鏈的情況，同時也阻礙了實驗的預期效果獲取。同時最為重要的一點是在嵌入式系統設計方法與學習、對比并未在實驗設計中得到突出，而是將實驗的運行結果進行了簡單驗證，這樣的設計無法讓實驗環節的作用得到充分發揮。

1.3教學手段過于單一，無法對課程的內容進行全面展開

通常狀況下，傳統的嵌入式系統課程多會采用一股形式的PPT展開教學，這種方式對于普通的學科來說還好，可以獲得較好的教學效果，但是對于此門課程，無法將其中的嵌入式多任務系統的運行原理進行更為全面的展示，尤其是課程中的多任務系統調度運行機制與技術的實現方式等，學生必須要通過針對性的項目設計進行過程學習，才能更為透徹的

理解，但是這種機會無法在PPT教學模式中獲得。所以教學手段的單一，讓“嵌入式系統”的教學工作無法獲得更多的成果，浪費了教師的精力，也讓學生無法盡快掌握知識。

2 基于CDIO理念的“嵌入式系統”項目式實踐教學改革

項目式實踐教學的出發點就是通過項目的發布和實施，讓學生獲得更多的機會參與到實踐操作中，主動理論聯系實踐，在做的過程中不斷的理解和深化課程的認知，提升學生學習的主動性和積極性。這就需要緊緊圍繞CDIO的教學理念及CDIO四個層面開展教學活動。

2.1 教學內容改革

根據課程教學計劃和學生的具體學習情況，制定好不同層次的項目，由易到難，以項目為導向，引導學生對項目構思、設計、實施和運行，通過鍛煉，不斷強化學生在教學工作中的主體地位。

2.2 教學模式的改革

嵌入式系統課程的學習具有很強的實踐性，單一的理論教學已無法滿足課程體系的發展要求，CDIO工程教育模式的核心內容中關于實踐場所有統一的標準，將課堂安排在多媒體和嵌入式系統開發設備具備的先進實驗室，教師一方面教授理論專業知識，另一方面以項目為實例，提升學生積極性，開發學生的創新能力，可以邊講邊實踐，促進學習。

2.3 教學管理組織改革

將課堂的主導權轉向學生，讓學生選擇感興趣的項目題目，再組織安排三到五人一組的團隊進行合作，在課堂上對項目中存在的問題以團隊為單位進行討論，通過翻轉課堂等一些教學方法促進學生學習的主動性，達到講練結合。隨著課程的深入和學生鍛煉的加深，鼓勵學生通過多種手段，如微課、圖書館、實驗等搜索信息開展學習，分工合作，由團隊內能力強的學生帶動能力弱學生一起學習。鼓勵學生多和教師交流溝通，教師通過學生解決問題的過程，啟發培養學生的團隊協作和解決問題的能力。

2.4 實踐教學改革

2.4.1 實驗教學

建立符合CDIO理念的嵌入式系統實驗室，配置與課程匹配的開發平臺，編寫項目式實踐教學的實驗資料，開放實驗室，提高學生接觸設備機會和使用時間。

2.4.2 大學生創新創業項目

嵌入式系統課程涉及方面非常廣泛，為了讓學生更全面的掌握嵌入式系統技術，鼓勵學生多參與科學研究、技術開發和社會實踐等項目。組織學生根據所學的知識，積極申報校級、省級大學生創新創業項目，在教師的指導下獨立完成項目的設計、條件準備、實施項目、研究報告撰寫及答辯匯報等工作。

2.4.3 校企合作，以賽促學

結合學院與校外企業的合作，邀請在企業中的開發團隊負責人，向學生介紹大中型項目的開發流程及要求，拓展學生的視野;鼓勵學生多參加與嵌入式系統相關的競賽活動，例如飛思卡爾智能車競賽、博創杯嵌入式系統設計大賽、廣東省電子設計競賽等，提供學生競賽專用的工作室及參賽的相關儀器設備，以賽促學，鍛煉學生的整體設計能力，提高學生對專業的學習興趣。

3 結語

基于CDIO理念的“嵌入式系統”項目式實踐教學改革，實踐下來取得了很好的效果，得到了師生一致的認可，調動了學生的學習積極性和主動性，加強了師生之間的溝通合作能力。

參考文獻：

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[2]劉志雄.基于CDlO的實踐類課程教學改革研究[J].長沙大學學報，2014，28（4）：156-157.

[3]劉桃麗，張健.CDIO理念下《嵌入式系統》工程教學模式的探索與實踐[Jl.教育現代化，201 8，5（49）：85-88.

【通聯編輯：梁書】

基金項目：教改項目：韶關學院校級教改項目（ SYJY20161759）;韶關學院校級質量工程項目：物聯網工程重點專業建設階段性成果

作者簡介：沈陽（1981-），男，河南信陽人，韶關學院信息工程學院實驗師，主要從事計算機嵌入式系統方面的研究。