面向專業工程認證的嵌入式CPS方法課程改革實踐

王超 張偉 侯凌燕

摘要：隨著新課堂改革，傳統教學方式已不符合新課程改革的標準，面向復雜工程認證的教學理念與導向，為高等教學工作明確了目標，指明了方向，應大力進行課堂教學的改革。文章針對嵌入式CPS方法課程，提出了面向復雜工程認證的基于CPS理論構建嵌入式系統的方法在課堂教學中的應用。

關鍵詞：專業工程認證；嵌入式CPS方法；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）34-0093-02

工程教育專業認證是面向《華盛頓協議》，“各簽約成員承認這些專業滿足工程實踐的學術要求，具有實質等效性”，即在各成員國通過自己認證的高等工程教育在成員國之間具有等效性；職業工程師職稱具有等效性。職業工程師由社會行業認證的改革是社會發展的需要，專業認證工作是職業工程師認證工作的基礎。因此，工程教育系統必須經過職業工程師認證機構的審查評估。

一、嵌入式CPS方法的概念分析

培養學生具備解決復雜工程問題的能力，是工程教育專業認證的主要目標，以此為導向，能夠提高學生解決工程問題的能力，提升自身面對復雜工程的意識，最終在畢業五年后達到具備解決復雜工程問題的素質。嵌入式CPS方法課程是一項技術性較強的課程，需要理論與實踐相結合，嵌入式CPS方法中體現了電子信息工程、通信系統信息、自動化等多方面專業的知識，主要培養學生掌握嵌入式系統的理論基礎，并通過理論進行系統的開發與技術的提升，提高學生應用嵌入式系統的能力，為社會培養實用型人才。

二、實現基于CPS方法的嵌入式CPS方法課程教學改革

在新的教育形勢下，嵌入式CPS方法課程需要在教學內容上進行改革，應用CPS模式改變教學方式，實現解決復雜工程問題的基本要求“2.能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決復雜計算機工程問題”中的“2.1 理解并能夠運用數學、自然科學的語言表述工程問題。2.2 能夠針對具體的對象建立抽象模型，并基于模型進行問題求解”，以及“3.能夠應用數學、自然科學和工程科學的基礎原理，進行復雜網絡工程問題的識別、表達，并在必要時借助文獻查找與研讀，獲得有效的信息或結論”中的“3.1 能夠運用相關科學原理和數學模型方法正確表達復雜工程問題。3.2 能夠運用相關科學原理，識別和判斷計算機軟件和系統的關鍵環節，并正確表達”。結合教材中的案例進行具體分析，提高了課程教學改革的具體內容。同時，體現在對教學模式的改革中，以學生為課堂教學的主體，充分考慮到學生發展的情況，針對基礎不同的學生采取不同的教育措施，以達到教學的預期效果。

（一）嵌入式CPS方法課程教學改革的原則

在對該課程進行改革時，需要遵循基本理論、知識與技能共同提高的原則，提高課堂改革制度的科學性、先進性、實用性、思想性等，需要增加對嵌入式系統的理論以及技術的開發與使用，在課程教學中結合智能小車自動泊車的教學案例，在案例中滲透知識，調動學生的學習興趣，提高學生的專業技能。

（二）嵌入式CPS方法課程內容的改革

通過對教學內容進行分析，增加對嵌入式系統流程的開發，便于學生對嵌入式CPS方法的認識，掌握解決問題的能力。在課程教學中，也需要適當地進行教學內容的刪減，一些過時的知識信息以及不必要的信息需要進行刪減，一些知識理論性很強，但是在實際中卻很少應用，這樣的知識會占據課堂的大部分時間，給學生的學習造成壓力，為課堂教學增加難度，造成時間與精力的浪費。

例如連續動態力矩矢量的內容理論難度較高，若對其內容進行完整介紹、嚴密推倒會占據課堂大量的時間，也并非完全有利于學生接受。采用基于CPS方法結合智能小車尋跡案例，對小車行進過程中的位置與加速度實施連續動態力矩矢量計算，進而通過插值公式等方法對連續動態參量進行離散化處理，最終實現智能小車尋跡的編程模型，使嵌入式系統中的重點、難點直觀地體現出來，便于學生的理解，也加深了學生對CPS理論的認識。

（三）嵌入式CPS方法課程模式的改革

三、結語

嵌入式CPS方法課程教學的目的，主要為社會培養嵌入式行業中的實用性人才，提高學生對嵌入式系統知識的掌握與運用能力。通過CPS方法在嵌入式教學課堂中的應用，實現了教學內容與模式的全面改革，實現了理論與技術的融合，彌補了傳統教學中的不足，為嵌入式課堂教學實現了教學模式的創新，提高了課堂教學的質量，促進了我國教育水平的提升。

參考文獻：

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