基于CDIO理念的“嵌入式系统”项目式实践教学改革

摘要：针对以往嵌入式系统课程教学过程中存在的问题，结合当前CDlO教学理念，对嵌入式系统课程采取项目式实践教学改革，采用一系列项目式教学方法，提高学生学习兴趣，促进学生的动手能力、合作能力和创新能力。

关键词：CDlO;嵌入式系统;教学改革

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）18-0144-02

开放科学（资源服务）标识码（0SID）：

嵌入式系统是以计算机技术为基础，以特定应用为中心的专用计算机系统。它是一种将嵌入了软件和计算机硬件作为最重要一部分的系统。目前嵌入式系统已经渗透到人们生活中的每个角落，工业自动化、家用电器、服务设施、电梯、空调、消费电子等。嵌入式系统正在深刻改变人类的生活。

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Imple-ment）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。现将基于CDIO理念，对嵌入式系统课程进行教学改革，将CDIO理念与嵌入式系统课程的理论与实践教学进行整合，调动学生的学习积极性，在实践中更好地掌握相关理念和技术。

1 传统课程教学中存在的问题

1.1前置课程衔接不够，无法突出重难点

嵌入式系统课程是一门综合实践性很强的课程，前期需要学习的基础课和专业课很多，软硬件的学习要求较高，学生基础打不牢，后续学习嵌入式系统课程时就会对专业重点、难点问题无法理解，导致学生学习效率不高，兴趣不大。

1.2实验设计层次性不强

传统的嵌入式系统的课程教学中也会涉及较多的实验部分，但是由于对内容综合性与设计性进行了过分地强调，因此并不能让学生将学习过程中的重点与难点进行更紧密的联系，这就会导致学生的学习过程出现断链的情况，同时也阻碍了实验的预期效果获取。同时最为重要的一点是在嵌入式系统设计方法与学习、对比并未在实验设计中得到突出，而是将实验的运行结果进行了简单验证，这样的设计无法让实验环节的作用得到充分发挥。

1.3教学手段过于单一，无法对课程的内容进行全面展开

通常状况下，传统的嵌入式系统课程多会采用一股形式的PPT展开教学，这种方式对于普通的学科来说还好，可以获得较好的教学效果，但是对于此门课程，无法将其中的嵌入式多任务系统的运行原理进行更为全面的展示，尤其是课程中的多任务系统调度运行机制与技术的实现方式等，学生必须要通过针对性的项目设计进行过程学习，才能更为透彻的

理解，但是这种机会无法在PPT教学模式中获得。所以教学手段的单一，让“嵌入式系统”的教学工作无法获得更多的成果，浪费了教师的精力，也让学生无法尽快掌握知识。

2 基于CDIO理念的“嵌入式系统”项目式实践教学改革

项目式实践教学的出发点就是通过项目的发布和实施，让学生获得更多的机会参与到实践操作中，主动理论联系实践，在做的过程中不断的理解和深化课程的认知，提升学生学习的主动性和积极性。这就需要紧紧围绕CDIO的教学理念及CDIO四个层面开展教学活动。

2.1 教学内容改革

根据课程教学计划和学生的具体学习情况，制定好不同层次的项目，由易到难，以项目为导向，引导学生对项目构思、设计、实施和运行，通过锻炼，不断强化学生在教学工作中的主体地位。

2.2 教学模式的改革

嵌入式系统课程的学习具有很强的实践性，单一的理论教学已无法满足课程体系的发展要求，CDIO工程教育模式的核心内容中关于实践场所有统一的标准，将课堂安排在多媒体和嵌入式系统开发设备具备的先进实验室，教师一方面教授理论专业知识，另一方面以项目为实例，提升学生积极性，开发学生的创新能力，可以边讲边实践，促进学习。

2.3 教学管理组织改革

将课堂的主导权转向学生，让学生选择感兴趣的项目题目，再组织安排三到五人一组的团队进行合作，在课堂上对项目中存在的问题以团队为单位进行讨论，通过翻转课堂等一些教学方法促进学生学习的主动性，达到讲练结合。随着课程的深入和学生锻炼的加深，鼓励学生通过多种手段，如微课、图书馆、实验等搜索信息开展学习，分工合作，由团队内能力强的学生带动能力弱学生一起学习。鼓励学生多和教师交流沟通，教师通过学生解决问题的过程，启发培养学生的团队协作和解决问题的能力。

2.4 实践教学改革

2.4.1 实验教学

建立符合CDIO理念的嵌入式系统实验室，配置与课程匹配的开发平台，编写项目式实践教学的实验资料，开放实验室，提高学生接触设备机会和使用时间。

2.4.2 大学生创新创业项目

嵌入式系统课程涉及方面非常广泛，为了让学生更全面的掌握嵌入式系统技术，鼓励学生多参与科学研究、技术开发和社会实践等项目。组织学生根据所学的知识，积极申报校级、省级大学生创新创业项目，在教师的指导下独立完成项目的设计、条件准备、实施项目、研究报告撰写及答辩汇报等工作。

2.4.3 校企合作，以赛促学

结合学院与校外企业的合作，邀请在企业中的开发团队负责人，向学生介绍大中型项目的开发流程及要求，拓展学生的視野;鼓励学生多参加与嵌入式系统相关的竞赛活动，例如飞思卡尔智能车竞赛、博创杯嵌入式系统设计大赛、广东省电子设计竞赛等，提供学生竞赛专用的工作室及参赛的相关仪器设备，以赛促学，锻炼学生的整体设计能力，提高学生对专业的学习兴趣。

3 结语

基于CDIO理念的“嵌入式系统”项目式实践教学改革，实践下来取得了很好的效果，得到了师生一致的认可，调动了学生的学习积极性和主动性，加强了师生之间的沟通合作能力。

参考文献：

[1]张晓东，卢艳军.基于CDlO理念的“嵌入式系统”教学模式改革[J].实验室科学，2016，19（2）：176-179.

[2]刘志雄.基于CDlO的实践类课程教学改革研究[J].长沙大学学报，2014，28（4）：156-157.

[3]刘桃丽，张健.CDIO理念下《嵌入式系统》工程教学模式的探索与实践[Jl.教育现代化，201 8，5（49）：85-88.

【通联编辑：梁书】

基金项目：教改项目：韶关学院校级教改项目（ SYJY20161759）;韶关学院校级质量工程项目：物联网工程重点专业建设阶段性成果

作者简介：沈阳（1981-），男，河南信阳人，韶关学院信息工程学院实验师，主要从事计算机嵌入式系统方面的研究。