面向专业工程认证的嵌入式CPS方法课程改革实践

王超 张伟 侯凌燕

摘要：随着新课堂改革，传统教学方式已不符合新課程改革的标准，面向复杂工程认证的教学理念与导向，为高等教学工作明确了目标，指明了方向，应大力进行课堂教学的改革。文章针对嵌入式CPS方法课程，提出了面向复杂工程认证的基于CPS理论构建嵌入式系统的方法在课堂教学中的应用。

关键词：专业工程认证；嵌入式CPS方法；课程改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）34-0093-02

工程教育专业认证是面向《华盛顿协议》，“各签约成员承认这些专业满足工程实践的学术要求，具有实质等效性”，即在各成员国通过自己认证的高等工程教育在成员国之间具有等效性；职业工程师职称具有等效性。职业工程师由社会行业认证的改革是社会发展的需要，专业认证工作是职业工程师认证工作的基础。因此，工程教育系统必须经过职业工程师认证机构的审查评估。

一、嵌入式CPS方法的概念分析

培养学生具备解决复杂工程问题的能力，是工程教育专业认证的主要目标，以此为导向，能够提高学生解决工程问题的能力，提升自身面对复杂工程的意识，最终在毕业五年后达到具备解决复杂工程问题的素质。嵌入式CPS方法课程是一项技术性较强的课程，需要理论与实践相结合，嵌入式CPS方法中体现了电子信息工程、通信系统信息、自动化等多方面专业的知识，主要培养学生掌握嵌入式系统的理论基础，并通过理论进行系统的开发与技术的提升，提高学生应用嵌入式系统的能力，为社会培养实用型人才。

二、实现基于CPS方法的嵌入式CPS方法课程教学改革

在新的教育形势下，嵌入式CPS方法课程需要在教学内容上进行改革，应用CPS模式改变教学方式，实现解决复杂工程问题的基本要求“2.能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂计算机工程问题”中的“2.1 理解并能够运用数学、自然科学的语言表述工程问题。2.2 能够针对具体的对象建立抽象模型，并基于模型进行问题求解”，以及“3.能够应用数学、自然科学和工程科学的基础原理，进行复杂网络工程问题的识别、表达，并在必要时借助文献查找与研读，获得有效的信息或结论”中的“3.1 能够运用相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题。3.2 能够运用相关科学原理，识别和判断计算机软件和系统的关键环节，并正确表达”。结合教材中的案例进行具体分析，提高了课程教学改革的具体内容。同时，体现在对教学模式的改革中，以学生为课堂教学的主体，充分考虑到学生发展的情况，针对基础不同的学生采取不同的教育措施，以达到教学的预期效果。

（一）嵌入式CPS方法课程教学改革的原则

在对该课程进行改革时，需要遵循基本理论、知识与技能共同提高的原则，提高课堂改革制度的科学性、先进性、实用性、思想性等，需要增加对嵌入式系统的理论以及技术的开发与使用，在课程教学中结合智能小车自动泊车的教学案例，在案例中渗透知识，调动学生的学习兴趣，提高学生的专业技能。

（二）嵌入式CPS方法课程内容的改革

通过对教学内容进行分析，增加对嵌入式系统流程的开发，便于学生对嵌入式CPS方法的认识，掌握解决问题的能力。在课程教学中，也需要适当地进行教学内容的删减，一些过时的知识信息以及不必要的信息需要进行删减，一些知识理论性很强，但是在实际中却很少应用，这样的知识会占据课堂的大部分时间，给学生的学习造成压力，为课堂教学增加难度，造成时间与精力的浪费。

例如连续动态力矩矢量的内容理论难度较高，若对其内容进行完整介绍、严密推倒会占据课堂大量的时间，也并非完全有利于学生接受。采用基于CPS方法结合智能小车寻迹案例，对小车行进过程中的位置与加速度实施连续动态力矩矢量计算，进而通过插值公式等方法对连续动态参量进行离散化处理，最终实现智能小车寻迹的编程模型，使嵌入式系统中的重点、难点直观地体现出来，便于学生的理解，也加深了学生对CPS理论的认识。

（三）嵌入式CPS方法课程模式的改革

三、结语

嵌入式CPS方法课程教学的目的，主要为社会培养嵌入式行业中的实用性人才，提高学生对嵌入式系统知识的掌握与运用能力。通过CPS方法在嵌入式教学课堂中的应用，实现了教学内容与模式的全面改革，实现了理论与技术的融合，弥补了传统教学中的不足，为嵌入式课堂教学实现了教学模式的创新，提高了课堂教学的质量，促进了我国教育水平的提升。

参考文献：

[1]张辉，何青，刘铮.嵌入式系统实验教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2016，（01）：65-66.

[2]李伟，门佳.嵌入式系统实验教学方法研究[J].青岛职业技术学院学报，2014，（01）：24-25.