CDIO的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)模式

1、CDIO的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)形式 近年來，嵌入式在國內(nèi)的開展非常的迅速，嵌入式人才的缺少也相應(yīng)地滯緩了嵌入式的開展。也正是在對嵌入式人才的大量需求下，國內(nèi)許多高等院校都開設(shè)了與嵌入式系統(tǒng)有關(guān)的課程，但由于嵌入式系統(tǒng)與計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及微電子技術(shù)等領(lǐng)域的多門課程都有所關(guān)系，使得在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、理論方式上還不是很成熟。本文針對當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)存在的問題，提出基于CD IO(構(gòu)思Conceive,設(shè)計Design、施行Implement和運行Operate)的理念，并制定相應(yīng)的教學(xué)目的及教學(xué)內(nèi)容。 1嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀 作為一門新興的課程體系，嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)方式還不完善，仍在不斷改良

2、探究中，但就目前來看，存在如下問題: 1.1強理論，弱理論 嵌入式系統(tǒng)是一門更側(cè)重于理論性的課程，需要大量的理論環(huán)節(jié)來輔助學(xué)習(xí)。而目前開展這些理論環(huán)節(jié)的條件卻非常缺少，不能為學(xué)生提供足夠良好的理論環(huán)境，大多數(shù)課程的開展都是在教室中由老師講解完成。 1.2教學(xué)內(nèi)容沒有針對性 嵌入式系統(tǒng)課程涉及范圍較廣，在計算機、電子、自動化、機械等專業(yè)都有開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程，不同專業(yè)的學(xué)生在開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程時其學(xué)習(xí)側(cè)重點應(yīng)該不同，但是很多院校根本都采用相似的培養(yǎng)形式，對于不同專業(yè)學(xué)生以及不同才能學(xué)生的差異化開展存在著很大的弊端。 1.3理論環(huán)節(jié)單一化 很多院校在開展嵌入式系統(tǒng)的理論環(huán)節(jié)時大多都采用課內(nèi)實驗的形

3、式，并且主要以驗證性實驗為主體，綜合性實驗以及設(shè)計性實驗較少，不利于嵌入式系統(tǒng)課程的開展，也使得學(xué)生綜合才能無法到達社會需求。學(xué)生開展實驗也大多是在已封裝好的試驗箱上進展，對于試驗箱的內(nèi)部構(gòu)造完全不清楚，造成了大多數(shù)學(xué)生只會機械地按照實驗書上的步驟一步一步做下去，只求最后得到一個正確的結(jié)果。完全沒有獨立去考慮實驗的原理，這也使得很多學(xué)生在這種機械化實驗中失去了原有的興趣。 1.4教學(xué)手段落后 雖然如今絕大多數(shù)高等院校都使用多媒體教學(xué)，然而在教室里還是以老師為主體的教學(xué)方式，對于理論性很強的嵌入式系統(tǒng)來說也不再適應(yīng)。 2基于CD IO理念的課程體系設(shè)置 2.1調(diào)整課程體系構(gòu)造 從CD IO理念來

4、講，應(yīng)該從知識、素質(zhì)以及才能三個方面來對人才進展培養(yǎng)。所以我們對于嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)要把培養(yǎng)目的和人才所需的知識構(gòu)造進展有效的結(jié)合，在課程設(shè)置上應(yīng)該厚根底理論、重實際應(yīng)用，且進一步進步人才的職業(yè)素養(yǎng)。課程設(shè)置一般都從根底理論課程、技術(shù)理論課程以及公共選修課程的完善著手。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)人才需求，遵照厚根底、寬口徑、重應(yīng)用的根本原那么，可將相關(guān)課程劃分為根底課程模塊、專業(yè)課程模塊以及理論課程模塊三局部。根底課程模塊主要著重于培養(yǎng)學(xué)生的文化素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。專業(yè)課程模塊那么側(cè)重于對學(xué)科研究方向的進一步研究，注重培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)素質(zhì)及知識。且在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)注重各知識點的一個有機聯(lián)絡(luò)，將一些有代表性的行業(yè)

5、實際系統(tǒng)作為工程學(xué)習(xí)范例，將理論與實際應(yīng)用嚴密結(jié)合。而最后的理論課程模塊那么尤為重要，它是能否培養(yǎng)出所需嵌入式系統(tǒng)人才的關(guān)鍵，主要側(cè)重于對所學(xué)理論知識的驗證與發(fā)散，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手才能、思維才能以及創(chuàng)造才能。讓學(xué)生在理論過程中將所學(xué)知識一一用到實際中進展驗證，再在驗證的根底上進展擴展和開發(fā)。 在通過對根底課程模塊、專業(yè)課程模塊以及理論課程模塊的系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，這將有利于學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程中，逐漸形成一套完善的知識體系理論，以便于學(xué)生可以立即滿足行業(yè)需求，具有一定的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計的才能。 2.2基于工程開發(fā)的探究式教學(xué) 高等院校應(yīng)與企業(yè)建立長期的校企合作關(guān)系，從企業(yè)中承接一局部工

6、程的研究與開發(fā)，這使所承當(dāng)?shù)墓こ虂碓从谛袠I(yè)實際需求，有著真實的開發(fā)應(yīng)用背景。同時，也使學(xué)校的老師具有很強的理論經(jīng)歷并易于解決一定的行業(yè)技術(shù)難題。而老師在工程開發(fā)設(shè)計中能積累豐富的科學(xué)研究經(jīng)歷，有較強的理論才能，這些條件都為開展基于工程開發(fā)的探究式教學(xué)打下堅實的根底。 CD IO培養(yǎng)形式就是通過工程的設(shè)計將整個培養(yǎng)體系有機而系統(tǒng)地結(jié)合起來，所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞工程這個核心。在教學(xué)理論中，老師可以采取選擇一個實際工程工程為對象，從工程的構(gòu)思設(shè)計施行運作上進展分析，讓學(xué)生通過團隊合作來完成工程設(shè)計、工程理論和工程的總結(jié)報告。為了有效地確保學(xué)生團隊開發(fā)工程的順利完成，應(yīng)制定一系列行之有效的培

7、養(yǎng)方案，并通過以下多種多樣的培養(yǎng)方法來實現(xiàn)它: 2.2.1工程構(gòu)思 工程構(gòu)思是工程開發(fā)的起始局部，它是工程施行中一個非常重要的開頭環(huán)節(jié)。比擬常用的構(gòu)思一般是通過調(diào)研來實現(xiàn)的，學(xué)生通過調(diào)研可以明確自己選擇什么樣的工程來進展開發(fā)與實現(xiàn)。也使學(xué)生能進一步接近社會、企業(yè)需求，而不是自目想當(dāng)然地去進展工程研究開發(fā)，等工程完成之后突然發(fā)現(xiàn)其工程沒有太多的實用性，這從一定程度上會對學(xué)生的學(xué)習(xí)、研究、開發(fā)設(shè)計以及創(chuàng)新興趣造成打擊。在現(xiàn)有學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生都無視調(diào)研的重要性，讓調(diào)研階段流于外表，力圖跳過此階段來節(jié)約時問，結(jié)果到工程開發(fā)后期或完成時，出現(xiàn)開發(fā)的產(chǎn)品實用性差或需求不對口等問題導(dǎo)致產(chǎn)品需求性直線下降，這

8、將大幅度降低學(xué)生由于產(chǎn)品開發(fā)成功所帶來的成就感，也由此影響學(xué)習(xí)興趣。由此可見，老師在工程開發(fā)初始階段應(yīng)催促學(xué)生完成調(diào)研，并可通過召開交流會的形式來完成、完善調(diào)研結(jié)果，為工程后續(xù)工作的有效開展打好根底。 2.2.2工程設(shè)計 通過前期的工程構(gòu)思、調(diào)研階段，學(xué)生確定了選擇何種工程產(chǎn)品進展開發(fā)設(shè)計。然后那么是對產(chǎn)品功能進展設(shè)計。這是學(xué)生完善工程構(gòu)思，將工程構(gòu)思立體化的一個重要階段。此階段可以使工程構(gòu)思有效地和所學(xué)嵌入式系統(tǒng)知識相結(jié)合，也是學(xué)生創(chuàng)新性思想的形成階段。在此階段，老師可以進展多方面有效地引導(dǎo)，讓學(xué)生通過自己的眼睛、思想去發(fā)現(xiàn)工程開發(fā)的多樣性。 2.2.3工程施行 工程施行是工程開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

9、，它是工程能否研發(fā)成功的主要階段。在此階段，學(xué)生能將課堂所學(xué)知識與實際運用融會貫穿，也能通過直接理論來檢驗知識學(xué)習(xí)效果，并起到查漏補缺的作用。在工程施行階段，學(xué)生可能會遇到各種各樣在學(xué)習(xí)過程中沒有遇到的問題，通過解決這些問題也從一定程度上完善了嵌入式系統(tǒng)知識，讓學(xué)生更加明確理論和實際的差距，形成一套合適于自我的學(xué)習(xí)設(shè)計方法。老師在其中起到穿針引線的作用，引導(dǎo)學(xué)生通過一定的有效手段去自行解決問題，并給學(xué)生一個良好的知識交流平臺，讓其通過交流、實際動手去解決問題，養(yǎng)成一種良好的工程施行習(xí)慣。 2.2.4工程運作 當(dāng)工程開發(fā)成功后，可通過企業(yè)、學(xué)校等多種渠道來進展交流，推廣工程產(chǎn)品到達工程運作的目的

10、。工程運作的手段多種多樣，可以通過企業(yè)、學(xué)校邀請專家或?qū)I(yè)人士召開交流會、發(fā)布會、推廣會來實現(xiàn)。這對于學(xué)生而言也是一次難得的開闊視野、學(xué)習(xí)經(jīng)歷、總結(jié)教訓(xùn)的時機，拉近學(xué)生與實際應(yīng)用的關(guān)系。對于優(yōu)秀產(chǎn)品可以通過發(fā)布會和推廣會讓其實現(xiàn)真正價值，以此促進開發(fā)者的信心和興趣;對于開發(fā)成功但功能普通的產(chǎn)品那么可以通過交流會為產(chǎn)品今后的改良、研發(fā)提出可行的設(shè)計目的，在完善過程中得到更多的進步;對于開發(fā)失敗的產(chǎn)品就需要召開總結(jié)會，總結(jié)經(jīng)歷、發(fā)現(xiàn)問題，為以后的設(shè)計開發(fā)提供幫助，并給出一些有效的解決方法。 由此可見，采用基于工程開發(fā)的探究式教學(xué)不但能穩(wěn)固、促進學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)，也為今后的學(xué)習(xí)創(chuàng)新指出了新方向。它

11、可以將學(xué)習(xí)與創(chuàng)造良好地結(jié)合為一體，使學(xué)生成為適應(yīng)于社會、企業(yè)需求的高端人才。 2.3實驗室和科研理論的進一步改良 首先，實驗室是嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的重要場所，主要用于日常實驗教學(xué)、課程設(shè)計、科研理論、專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。實驗室一般對本專業(yè)學(xué)生實行半開放管理，學(xué)生可以充分利用實驗室的固有資源進展有效的科研活動。嵌入式系統(tǒng)實驗的開設(shè)也應(yīng)該改變以往以驗證性為主的實驗，多開設(shè)設(shè)計性、綜合性實驗。鼓勵學(xué)生通過自我學(xué)習(xí)和自我動手去完成小型的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品。 其次，老師應(yīng)不斷理解社會對嵌入式專業(yè)人才的詳細技能需求及專業(yè)前沿領(lǐng)域的最新技術(shù)，從而有的放矢地去指導(dǎo)學(xué)生從事實驗、科研的技術(shù)研發(fā)。并不斷通過培訓(xùn)、進企業(yè)實訓(xùn)來進步老師的業(yè)務(wù)才能。嵌入式系統(tǒng)本身就是一門理論性很強的課程，老師也只有不斷地應(yīng)用和解決實際問題，才能到達完善自身專業(yè)知識的目的。也只有這樣，才能有效地為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。 再次，對于大局部企業(yè)來說，嵌入式人才都應(yīng)該純熟掌握EOS,ARM體系架構(gòu)，即扎實的硬件知識，還必須具有很強的C語言編程才能，即較強的軟件知識。學(xué)生可以自主選擇嵌入式軟件開發(fā)、硬件設(shè)計中的一個方向作為主要研究方向。對于嵌入式軟件開發(fā)方向，應(yīng)注重學(xué)生軟件編程以及操作系統(tǒng)的移植才能的培養(yǎng);對于硬件設(shè)計方向，應(yīng)注重電路分析以及EDA電路設(shè)計才能的培養(yǎng)。同時為了人才的全方位培養(yǎng)，軟硬件設(shè)計人員應(yīng)更好地溝通、協(xié)調(diào)，