基于CDIO模式“嵌入式系统原理及应用”课程的改革*



基于CDIO模式“嵌入式系统原理及应用”课程的改革*

西安培华学院中兴电信学院，陕西西安710125

摘要：本文针对嵌入式系统课程教学中存在问题，结合CDIO做中学的新型教学模式，从嵌入式系统课程教学体系、教学平台选择、教学方法等方面探索该课程的教学改革，以提高学生学习兴趣和实践能力并化解课程教学难点。

关键词：CDIO；嵌入式系统；教学改革

嵌入式系统课程是西安培华学院中兴电信学院基于CDIO模式的专业综合改革试点项目下的其中一个CDIO二级项目“嵌入式综合设计”的核心课程。如何提高嵌入式系统课程教学质量，培养社会需求的高素质嵌入式系统应用开发人才，已成为课程教学核心问题。

一、嵌入式系统教学的现状与问题

嵌入式课程是计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程、物联网工程4个本科专业的学生的必修课程，但没有形成完整的课程体系。由于各方面原因，以往该门课程的教学偏于理论，学生几乎没有受到项目和团队工作的实际训练，综合能力弱。不同专业之间缺乏有效沟通、同一专业课程设置缺乏连贯性，开课顺序不合理，造成一些课程中知识重复讲授，浪费课时；选择教材内容很丰富，但应用案例太少，课堂教学枯燥无味，使学生丧失学习兴趣和积极性。实践教学依赖实验箱实验模式，主要处于验证性实验阶段，综合性、设计性实验开出率低，学生创新意识严重缺乏。在这种情况下，课程如何设置、内容如何安排、实验如何配套等困扰着嵌入式系统教学教师。

二、构建CDIO模式的课程教学体系

嵌入式系统课程是我院CDIO模式一体化课程体系下的一个二级项目核心课程，需要相应的课程群加以支撑，鉴于我院各专业在同一时间节点都开设《嵌入式系统原理及应用》课程，而且本科又实行学分制，所以围绕嵌入式系统应用这一主题我们考虑将各个专业的嵌入式课程教学整合为一个统一的课程教学体系。底层包括嵌入式系统硬件基础课程群和嵌入式软件基础课程群两部分，允许学生跨年级、跨专业选择自己喜欢的课程，获得学分；中间层是《嵌入式系统原理及应用》课程教学，计算机类专业的教学偏软而电子类专业教学偏硬；顶层是CDIO二级项目嵌入式系统综合设计项目。

三、选择合适的教学平台

嵌入式系统课程的教学必须要有一个较好嵌入式开发教学平台。为了使学生能够在较短的时间内对嵌入式系统的设计方法有个清晰认识，降低嵌入式学习的门槛，消除学生对嵌入式神秘和惧怕心理，使嵌入式技术被更多学生所掌握，保证硬件和软件知识完整性。学生在平台上进行各种实验与实践。

四、CDIO模式下教学方法的改革

CDIO理念要求学生在工程实践中掌握一定实际项目开发技能。

(一)理论教学

嵌入式系统可以说是开源的系统，参与的人数众多，网络上的教学资源丰富，几乎所有的嵌入式技术都可以在网络上寻找到解决方案，是值得向学生推荐的一种学习途径。所以在讲解嵌入式系统的硬件平台和软件技术的时候，采用主动学习法，让学生充分利用网络资源，教师也可以把自己觉得好的网址提供给学生，让学生自己思考概念，特别是新概念时，发现学生不仅学的更多，而且他们自己会组织学习内容和方法，使他们可以养成终身受益的学习习惯。有了主动学习法，老师能更好的帮助学生联系概念，把所学应用到嵌入式领域。这既可以节约课堂授课时间，也可让学生加深对嵌入式系统特点的理解。

(二)实践教学

嵌入式系统是实践性很强的课程，课堂上讲的理论和原理如果不通过实践应用，很快就忘记。在嵌入式系统课程设置上，加强实践教学权重，设立实践课。除了充分利用嵌入式设备所提供的实验辅导资料，安排学生完成常规的验证性、综合性实验项目外，还引用多个典型应用案例作为设计性实验，并让内容与日常生活当中人们身边嵌入式设备关联起来，比如超市电子购物系统设计、车载信息系统设计等等，实践证明，学生通过实验和课后的项目训练实践，大大提高其自学和解决实际问题的能力，显著提高嵌入式教学质量。

(三)成立课外兴趣小组

嵌入式系统是当前社会的热点，学生普遍兴趣较高，跃跃欲试，有些学生报名参加了社会上的培训班，还有些学生采取自学，购买嵌入式开发板等。为此我院鼓励有能力、基础较好的学生组建兴趣小组，实验室向他们开放，充分利用实验设备所提供教学资源，提高学生综合应用能力、实践动手能力，增强学生自主研学能力，鼓励学生参加嵌入式设计大赛及其他电子设计大赛上，获奖学生有效带动全体学生积极性。

(四)嵌入式系统综合设计

嵌入式系统综合设计是嵌入式系统课程教学体系的一个重要环节，通过这个CDIO二级项目将整个嵌入式课程教学体系有机地结合起来，综合相关课程群，主要培养学生综合应用相关课程内容的能力，特别注重学生的团队合作能力、创新思维能力与终生学习能力的培养。在这个环节将学生组成5人左右的小团队，要求每个团队完成包括“需求分析(构思)、系统设计(设计)、系统实现及测试(实施)和系统发布(运行)”等一般嵌入式开发和研究的各个环节，并且提交最终产品报告。这些也让学生通过实践体会到了嵌入式开发和科研设计实施的一般流程，为其今后工作和科研打下良好基础。

总之，基于CDIO工程教育的理念，改革嵌入式系统课程值得肯定，通过此次改革加强课程群的紧密联系，改进教学方法，提高教师的教学能力和科研能力，带动学生的学习积极性，学生各项能力普遍提高。但是，目前还没有形成一个嵌入式系统专业方向或一个专业，还没有建立完整嵌入式课程体系，还需进一步深化教学改革与研究。

[参考文献]

[1]韩磊，曹欲晓，吴晓彬等.基于CDIO的嵌入式系统课程体系构建[J].计算机教育，2014卷(18)：39-42

[2]谭会生.ARM嵌入式系统原理及应用开发[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

中图分类号：TP368.1-4；G642

文献标识码：A

文章编号：1006-0049-(2016)01-0034-02

作者简介：陈群英**陈群英(1970-)，女，西安培华学院中兴电信学院，讲师，研究方向：嵌入式系统。

基金项目：本成果属于西安培华学院教育教学改革研究项目阶段性成果，课题名称：基于应用技术型人才培养的嵌入式系统设计课程的改革，课题编号：PHY1513。