“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程與CDIO模式有效融合的教學(xué)思考

王劍

【摘 要】本文闡述了一種CDIO模式下計(jì)算機(jī)專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程與CDIO模式有效融合的教學(xué)改革研究中的關(guān)鍵問題。首先介紹了CDIO模式的理論根據(jù)，然后闡述了“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程的教學(xué)改革中關(guān)于課程教學(xué)體系設(shè)計(jì)、教學(xué)模式改革，教材建設(shè)和教學(xué)方法改進(jìn)等方面的相關(guān)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)專業(yè)；嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)；CDIO模式

2004年，ACM（美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)）和IEEE聯(lián)合制訂了新版的計(jì)算機(jī)學(xué)科的課程體系（2004版），其中一個(gè)主要改革就是將“Embedded System”課程列為本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，并且給出了基本課程體系。同時(shí)，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、伯克利大學(xué)等國(guó)外高校也不斷在完備他們的嵌入式教育體系。歐盟也推出了面向歐盟高校和企業(yè)的嵌入式研究計(jì)劃。目前業(yè)界對(duì)嵌入式技術(shù)人才的需求十分巨大，尤其在迅速發(fā)展的TMT領(lǐng)域，這種需求更為顯著。另外，企業(yè)對(duì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)從業(yè)者的工程實(shí)踐能力、經(jīng)驗(yàn)要求也越來越重視，因此目前國(guó)內(nèi)外很多專業(yè)協(xié)會(huì)和高校都在致力于嵌入式相關(guān)課程體系的建設(shè)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)方法探索、教學(xué)條件和實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)等方面取得了較好成效。

CDIO模式是一種先進(jìn)的高校工程教育理念和實(shí)施體系。CDIO由考量（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、操作（Operate）四個(gè)環(huán)節(jié)組成。CDIO 模式是主要通過“做中學(xué)”的方式全面地提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。CDIO模式的這種特質(zhì)十分契合“嵌入式系統(tǒng)”課程的發(fā)展趨勢(shì)。

在高等教育提出朝著“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力”的方向發(fā)展趨勢(shì)下，研究如何將先進(jìn)的工程教育理念和實(shí)施體系CDIO模式成功引入到“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)改革中，同時(shí)深入地開展基于CDIO模式下的“嵌入式系統(tǒng)”理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、內(nèi)容和方法等多方面的研究與實(shí)踐，探索一條滿足社會(huì)人才需求、符合高校自身規(guī)律的“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程的教學(xué)模式和方法，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向上的基本技能、工程能力和創(chuàng)新精神具有十分重要的意義。

“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容十分豐富，如圖1所示。該課程涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的硬件、軟件等多方面多層次的知識(shí)，這就要求學(xué)生系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)完整的嵌入式系統(tǒng)知識(shí)體系。

因此，“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程與CDIO模式有效融合主要進(jìn)行的工作內(nèi)容應(yīng)該包括：通過大量調(diào)研，反復(fù)討論和研究，根據(jù)CDIO模式的特點(diǎn)編寫和修訂符合計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程的理論教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。在此大綱的指導(dǎo)下，編寫了“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”主教材和實(shí)驗(yàn)教程，該教材以Cortex A8處理器和Linux操作系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象，與時(shí)俱進(jìn)，貼近主流。通過上述活動(dòng)，重建學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)脈絡(luò)。

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)+的實(shí)際需求，建設(shè)“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)網(wǎng)站。該網(wǎng)站包括的主要功能有：學(xué)生可以瀏覽教學(xué)視頻、下載課件、瀏覽網(wǎng)站公告等。教師可以開設(shè)課程、上傳教程課件、發(fā)布作業(yè)、回復(fù)問題等。管理員則在后臺(tái)完成對(duì)課件信息的管理、教程信息的管理、學(xué)生信息的管理及教師信息的管理等功能。開發(fā)“嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)網(wǎng)站”，積極引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，在教師和學(xué)生之間架起一座溝通的橋梁。

有效應(yīng)用實(shí)例化教學(xué)模式，使學(xué)生在消除嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)神秘感的同時(shí)，提高學(xué)好這門課的自信心。

綜上所述，“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”主要任務(wù)就是要培養(yǎng)學(xué)生分析與設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的基本能力；培養(yǎng)自學(xué)、分析問題和解決問題的能力，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。在此前提下，有效融合CDIO模式具有十分重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王碩旺，洪成文.美國(guó)麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式——基于對(duì)CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[2]陳春林，朱張青.基于CDIO教育理念的工程學(xué)科教育改革與實(shí)踐[J].教育與現(xiàn)代化，2010，94（1）：30-33.

[3]黃智偉，鄧月明，等.ARM9 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008：1-4.

[4]張?chǎng)╇儯呤仄?，?應(yīng)用型本科嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2010，204（18）：39-40.

[責(zé)任編輯：田吉捷]