浅析教学研究CDIO方式下嵌入式系统课程教学与实践

摘 要 为了培养学生的自学能力、团队协作能力以及系统分析能力，介绍基于CDIO教学模式下的嵌入式系统课程理论教学与实践。以大学生实践创新训练项目为契机，使学生掌握课程基础理论，同时具备一定的工程实践能力，实现实用型人才培养的整体目标。
关键词 CDIO；嵌入式系统；实践创新；人才培养
1671-489X（2013）18-0091-02
Research and Practice of Embedded System based on CDIO Mode//Chen Ruixiang， Jiang Ping， Zhou Genrong
Abstract In order to cultivate 源于：论文的格式www.618jyw.com
students’ ability of self-learning， team cooperation， and system analysis， teaching theories and applications of embedded system based on CDIO mode are introduced in this paper. College students practice innovation training project as an opportunity to enable students to master the basic theory of embedded system， and he engineering practice ability meanwhile. Then it can help to achieve the goal of the practical talents.
Key words CDIO； embedded system； practice innovation； talent development
由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学研究和创建的CDIO工程教育模式，以产品从研发到运行的4个生命周期——构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）和运行（operate）——为载体，鼓励学生以主动的、实践的、相关课程所学知识有机联系的方式学习工程，培养学生的工程技术和动手能力。CDIO在中国的普及和实践，也为高质量实施“卓越工程师教育培养计划”打下了良好的基础，起到了积极的推进作用。
“嵌入式系统”是南通大学自动化专业开设的一门专业课，应用性、技术性、实践性较强，开发过程中软硬件紧密结合[3]。因此，嵌入式系统的学习困难多，教学难度大。如何让学生在有限的教学时间里既能掌握书本的理论知识，又能培养工程实践能力，使学生毕业后能很快适应嵌入式系统的开发工作，是教学过程中亟待解决的问题，也是“卓越工程师”培养计划的要求。
1 “嵌入式系统”教学特点
嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适用于系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。因其既涉及电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术等硬件知识，又涉及操作系统、应用程序等软件知识，覆盖面广，具有较强的综合性。
实践性强是嵌入式系统教学的又一大特点。嵌入式系统的研发是在实践过程中不断总结和创新的。无论是硬件设计还是软件编程，都离不开实践过程，纸上谈兵是无法具备嵌入式系统开发能力的。
然而，目前嵌入式系统课程的教学普遍存在内容多、课时少、没有统一的经典教材、实践能力培养不够等众多问题。对于该课程，如果完全依靠课堂讲解和课程内实验教学，那是远远不够的。因此，如何将CDIO模式贯穿在课程教学、课程实验和课程实践整个教学活动中，激发学生自主学习、理论结合实践，是在教学过程中需要探讨的问题。
2 基于CDIO理念的理论教学
CDIO理念的核心之一就是将教学工作从以“教师为中心”的注入式教学模式转变为以学为中心的自主研究式学习。在授课过程中，努力调动学生自主学习和研究的积极性，注重培养学生的自学能力、团队协作能力以及系统分析能力。

2.1 非标准教材的教学

当今关于嵌入式系统方面的教材有很多，但整体结构都是类似的。通过推荐相关教材，引导学生借助图书馆或网络等资源主动找书找资料，让学生建立自主寻找相关资料的实践方法。这样才能让学生学会关注科技发展，才能赶上当今世界潮流，屹立于时代大潮中而不倒。

2.2 项目教学法的应用

为了提高学生的团队协作能力，课程计划中将会有更多的团队设计，安排学生2～3人组成一个团队。可以培养学生的实践能力，在实践中体验CDIO的教育理念。同时，结合工科学习特点，将嵌入式系统中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕“做项目”的模式组织和展开教学，让学生的才干在实践中提升。这也将极大地提高学生的系统调控能力。

2.3 网络教学平台的利用

为进一步贯彻CDIO模式中的自主学习的理念，创造“教”与“学”互动的网络教学环境，可以利用学校Blackboard教学平台发布课件，进行作业解答，提供课外补充资料，进行在线自测答疑。这样加强了学生与教师（学生）之间的交流讨论，既对本专业学生提供了共享与交流环境，也为其他专业和远程教学提供了网络教学资源。
3 基于CDIO模式的实践教学
嵌入式系统涉及内容范围广，如何在嵌入式系统课程实践和设计过程中体现CDIO的整个教学理念，达到CDIO模式的系统能力培养，是需要研究的问题。

3.1 开放创新实验项目

各团队可以根据所学知识自主设计实验项目、查阅资料、设计实验方案、选配仪器和进行调试。学生完成实验后与理论进行对比分析，撰写实验报告。由于开放性实验的选题具有一定的探索性，实验内容较为先进，锻炼了学生自主学习的能力。同时也为学生进行电子设计竞赛、大学生实践创新等课外科技活动奠定良好的基础。

3.2 与大学生实践创新项目有机结合

嵌入式系统课程实践性较强，如果完全依靠课堂讲解和课程内实验教学，那是远远不够的。学生也一直受到应试教育的影响，普遍缺乏学习主动性和团队合作意识，很少进行项目创新与设计的训练，对专业及课程设置不甚了解。因此，有必要鼓励和支持大学生尽早参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动，不断提高大学生的创新创业精神和实践能力。
大学生实践创新训练项目能够很好地契合CDIO模式，符合各工程类院校毕业生培养的目标。大学生实践创新项目是由学生主持，通过团队协作完成一个完整的课题项目。实施过程中的构思、申请、立项、设计实施、结题均很好地融入CDIO教育模式中的构思、设计、实施和运行。
学生在项目实施过程中能够锻炼独立思考、自主学习的能力，将课内学习的专业知识综合运用，加强团队之间沟通与合作。同时，教师在项目指导过程中对创新型人才培养有了新的认识，能够更好地反哺教学。
4 总结
基于CDIO理念的嵌入式系统课程教学，在强调学生理论基础知识的同时，也注重培养学生自主学习能力、团队合作能力及工程系统分析能力。本文针对嵌入式系统课程综合性、实践性强的特点，结合CDIO教学理念对学生的要求，鼓励学生参与实践创新等实践活动，使学生在掌握课程的基础理论的同时，具备一定的工程实践能力，实现实用型人才培养的整体目标。
参考文献
陈冬松，孙阳春.CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径[J].现代教育管理，2011（11）：34-37.
曹卫锋，宋寅卯，郑安平.本科阶段卓越工程师教育培养计划的研究与探索[J].中国现代教育装备，2011（13）：126-128.
[3]张雯雾，高守平，陆武魁.应用型本科嵌入式系统课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2010（18）：39-40.