CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系统教学中的应用研究

于 波，李阳阳

（1.哈尔滨理工大学软件学院，黑龙江哈尔滨150080；2.大庆石油管理局通信公司新技术开发中心，黑龙江 大庆 163001）

CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系统教学中的应用研究

于 波1，李阳阳2

（1.哈尔滨理工大学软件学院，黑龙江哈尔滨150080；2.大庆石油管理局通信公司新技术开发中心，黑龙江 大庆 163001）

Windows CE嵌入式系统的传统教学模式存在理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节的问题。CDIO（Conceive Design Implement Operate）的教学模式是“做中学”原则和“基于项目的教育学习”的集中体现，提高了教学效果，达到了工程型人才培养的目的。以Windows CE嵌入式系统教学为例，主要阐述了CDIO在教学中应用的意义、应用研究内容和应用效果。

CDIO工程教育模式；做中学；Windows CE嵌入式系统

目前国内高校大多都关门办学，缺乏与产业界和社会的互动，在师资方面只强调高学历，绝大多数缺乏产业经验和工程背景，在课程设置上一味以学科为导向，追求知识完备性，不问产业需求。同时教学内容偏向理论，更新慢，缺乏实践和应用环节。针对这样的情况，教育部理工处的领导开展了CDIO工程教育模式的推广工作，许多高校开始了新的教改尝试。“CDIO”是构思（Conceive）、设计（Design）、实施(Implement）、运行（Operate）4个英文单词的缩写，它是“做中学”原则和“基于项目的教育学习”的集中体现。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织，我国汕头大学、清华大学加入了该组织。我们软件学院在教学上也引入CDIO（做中学）理念，培养具有满足现代和未来社会实际需求的合格工程技术人才，并取得了一定教学成效，受到了学生的欢迎。

一、Windows CE嵌入式系统课程的特点和教学现状

《Windows CE嵌入式系统》主要讲授Windows CE嵌入式移动开发平台及相关嵌入式应用开发。Windows CE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，和其他嵌入式操作系统相比，Windows CE的图形用户界面相当出色，并且有丰富的应用程序开发接口。用于掌上电脑Pocket PC以及智能手机Smart Phone上的Windows CE系统称为Windows Mobile，目前成熟的最新版本为Windows Mobile 6.5。该课程是我院软件工程专业的“嵌入式方向”的专业平台课程，也是一门综合性和实践性非常强的课程，与产业联系紧密，内容新，发展快。传统的教学方法，导致学生只会死记硬背基本概念和方法，实际的开发工程项目的能力很欠缺，动手能力也很差。学生在实验的过程中，只能停留在书本上，模仿老师的实验步骤，存在理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节的问题。

二、CD IO应用于Windows CE嵌入式系统课程教学中应用的意义

CD IO作为一种指导工程教育人才培养模式改革的教育思想观念和课程设计的框架体系，符合现代工程技术人才培养的一般规律，具有良好的发展前景和推广价值。CD IO所提倡的“做中学”教学模式尤其适合于工程性较强的专业课程教学，它克服了传统的“灌输式”教学方法中存在的问题，在教学过程中注重培养学生的独立思考、工程设计与实践操作能力，能够有效地提高教学效果。CD IO所体现的“基于项目的教育学习”是以工程项目设计为主线，完整的、有衔接的贯穿于整个教学阶段，使学生系统地得到构思、设计、实现、运作（CD IO）的整体训练。通过工程项目设计将整个课程体系有机的、系统地结合起来。所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，并与这个核心融合在一起，形成一个整体，从而提高了学生对理论知识的应用能力和实践动手能力，调动了学生学习的主动性和学习的兴趣。

三、CD IO在Windows CE嵌入式系统课程教学应用研究的基础

1.师资基础

参与教师在教学和科研方面有着丰富的经验，其中有的老师担任软件工程系主任，具有10年以上的教学经验，对于教育教学规律有深刻的领悟。有的老师在“嵌入式方向”也有很深的研究，具有很强的嵌入式系统研发能力，拥有丰富的嵌入式产品开发的实践经验。校教改项目负责人以及有的老师曾经受学院委派在东软集团有限公司参加企业研修，熟悉软件开发的实际流程和相关技术，具有较强的实践编程能力。因此本课题组的人员完全能够胜任课题的研究工作。

2.理论研究基础

软件学院从2007年就开始研究CDIO教学模式的相关理论，取得了初步的研究成果。针对“产学脱节”的问题，学院领导经过调研，反复商讨，引入CDIO（做中学）理念，以产学合作为办学机制、以国际化为办学战略目标的“基于项目的教育模式”——CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）国际工程教育标准为切入点，来培养具有满足现代和未来社会实际需求的合格工程技术人才。

2009年，学校更将软件学院作为全校的CDIO教学改革试点，并列入2009年学校的工作计划。现在本学院教师已经申请5项CDIO相关的教学研究项目，他们的研究成果和经验可以为本课题的研究人员提供参考。

3.教学环境

本课题依托软件学院先进的多媒体实验室和专业(嵌入式、linux、Oracle)实验室，具有充分的软硬件实践教学条件，能够满足CDIO教学的要求。软件工程专业每届招生7个班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系统”课程实施CDIO教学的对象，更是非常重要的CDIO教学模式的参与者，为本课题的研究提供了充足的教学研究资源。

另外，与软件学院合作的众多软件企业，如沈阳东软集团有限公司、大连华信计算机技术有限公司、青岛软件园等，可以为课题组提供教学案例和公司定制的培养方案，并提供相关的技术支持。

四、CD IO在Windows CE嵌入式系统课程教学应用研究的基础

以CDIO理念为指导，在教学过程中实施案例教学，培养学生的工程实践能力。应用研究的主要内容包括：

1.研究相关专业课程设置

分析国内外本专业的人才培养方案和社会需求的基础上，以CDIO教育模式为指导理念，按照CDIO教学大纲的能力要求，确定了“做中学”为导向的课程设置方案。

2.CDIO教学模式的研究

研究CDIO的12项标准，分析它区别于其他教育改革计划的基本特点。研究CDIO模式下的教学过程，研究构思、设计、实现和运作四个过程在“Windows CE嵌入式系统课程教学”课程实际教学中的具体应用。研究并实践CDIO模式下的教学方法的改革，在课程教学中实践自主研究式学习、启发、讨论式教学及案例教学。通过各种教学方法让学生在学习到知识的同时，培养“做中学”的习惯，进而能够养成从编写实践工程的过程中培养能力。

3.教学过程和相关教学材料的改革

探索解决教学过程可能出现的各种问题，总结经验教训，完善各个教学环节，最终形成CDIO课程教学的经验成果，向其他课程推广。在教学方面实施探索式学习和主动实践学习，激发学生自主学习的热情，提高动手实践的能力。同时，通过引入“教学案例”，让学生明确学习目标，提高学生学习的方向性和主动性。优化CDIO课程实验，让学生参与一个大的案例，达到“做中学”的目的。

根据“做中学”的CDIO工程教育模式，修订“Windows CE嵌入式系统”课程教学计划，依据企业真实项目研制实践教学案例，并制作相关的侧重实践知识讲解的教学课件。

考虑到该课程的内容更新较快，选取最新版的实用性较强的教材。根据软件学院依据CDIO教学模式提出的“做中学”和“以项目为导向”的教育方法，选择了中国水利水电出版社汪兵所著的《Windows CE程序设计》。本书以工程实例来讲解相关知识。书中讲述的实例能够辅助开发人员设计出界面美观、功能强大、性能稳定的应用程序。通过该教材，学生可以快速提高项目编程能力和实际开发水平。

布置小的工程项目任务，让学生通过实际动手设计来学习。实验中，建立项目小组，并由教师结合课程的教学内容和教学对象的实际情况，提出一些项目设计任务。当然，这些项目与任务的提出必须充分考虑到与企业实际需要的知识相符合，调动学生的学习积极性。改进考核方式，由侧重知识点的考核转变为侧重实践应用的考核，让学生学以致用。建立CDIO模式下的课程反馈机制，及时收集学生在工程实践环节遇到的问题，从而可以及时监控教学质量和效果。

4.优化软硬件环境，为实现CDIO提供环境

依托软件学院先进的多媒体实验室和专业(嵌入式、Linux、Oracle)实验室，具有充分的软硬件实践教学条件，能够满足CDIO教学的要求。软件工程专业每届招生7个班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系统”课程实施CDIO教学的对象，更是非常重要的CDIO教学模式的参与者，为本课题的研究提供了充足的教学研究资源。另外，与软件学院合作的众多软件企业，如沈阳东软集团有限公司、大连华信计算机技术有限公司、青岛软件园等，可以为课题组提供教学案例和公司定制的培养方案，并提供相关的技术支持。

五、CD IO在Windows CE嵌入式系统课程教学应用效果及推广方法建议

经过一个学期对07级“嵌入式方向”学生的试点教学,新教学模式下的Windows CE嵌入式系统取得了明显教学成效。学习主动性明显提高，动手能力明显加强，“做中学”的教育模式让他们能够参与到项目任务来驱动他们的学习，激发了他们的求知欲和进取心。学生愿意将更多的时间花在实验室，组成项目小组共同讨论、协作完成项目任务，团队合作意识比以往有了明显提高。

总之，CDIO的教学模式，使得Windows CE嵌入式系统课程有了新的开展方式,取得了更好的教学效果。可以说，CDIO的教学模式对软件工程专业的整体知识结构、课程体系和相关专业课程也具有重要的应用指导意义。把CDIO教育模式在该教改方案中的成功经验应用到其他软件工程专业的课程教学上，用“做中学”和“以工程为导向”的方法培养符合社会需要的工程型人才。推广过程中有以下方法建议：

1.注重结合项目案例、工程实践、学科前沿发展，保证教学内容及时有效，避免学生学习的内容结构陈旧，无法满足社会需要。针对软件工程本科生缺乏实际项目经验，教师在教学内容中应加入大量的案例，包括一些公司的成功的软件开发案例，同时，选择一个涵盖本学科知识点的完整的项目案例贯穿整个课程教学讲解中。

2.注重用启发式教育培养学生在实验和课程环节的主动性和参与性。CDIO教育模式不仅注重培养学生的自学能力，也强调教师团队的指导作用。提高学生在教学中的主体地位，提高学生软件构思与设计能力、自学创新能力、团队协作能力、人际沟通能力。教师成为教学过程中的引导者、咨询者和评价者。学生不再是被动接受知识，而是主动获取知识，更重要的是获取到能够捕食的“渔”和“猎枪”——工程实践的能力。

3.注重教师自身工程素质的提高，使其能够胜任CDIO课程体系的教育模式。软件工程这一学科的特点就是技术更新较快，所以教师如果不学习，不亲自参与到工程实践项目中，就无法应用CDIO的教育模式对学生进行指导。进行工程性课程教学的教师要多与企业接轨，获取技术的前沿信息，保证学生学以致用。

〔责任编辑：王乐群〕

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1002-2341(2010)06-0145-03

2010-08-10

于波(1981-)，男，黑龙江哈尔滨人，讲师、硕士，从事软件教学研究。