CDIO的嵌入式系统课程教学模式

近年来，嵌入式在国内的发展非常的迅速，嵌入式人才的缺少也相应地滞缓了嵌入式的发展。也正是在对嵌入式人才的大量需求下，国内许多高等院校都开设了与嵌入式系统有关的课程，但由于嵌入式系统与计算机技术、电子技术以及微电子技术等领域的多门课程都有所关系，使得在课程内容、教学方法、实践方式上还不是很成熟。本文针对当前嵌入式系统存在的问题，提出基于CD IO的理念，并制定相应的教学目标及教学内容。

1嵌入式系统人才培养现状

作为一门新兴的课程体系，嵌入式系统的教学方式还不完善，仍在不断改进探索中，但就目前来看，存在如下问题:

1.1强理论，弱实践

嵌入式系统是一门更侧重于实践性的课程，需要大量的实践环节来辅助学习。而目前开展这些实践环节的条件却非常缺少，不能为学生提供足够良好的实践环境，大多数课程的开展都是在教室中由教师讲解完成。

1.2教学内容没有针对性

嵌入式系统课程涉及范围较广，在计算机、电子、自动化、机械等专业都有开设嵌入式系统课程，不同专业的学生在开设嵌入式系统课程时其学习侧重点应该不同，但是很多院校基本都采用相似的培养模式，对于不同专业学生以及不同能力学生的差异化发展存在着很大的弊端。

1.3实践环节单一化

很多院校在开展嵌入式系统的实践环节时大多都采用课内实验的形式，并且主要以验证性实验为主体，综合性实验以及设计性实验较少，不利于嵌入式系统课程的开展，也使得学生综合能力无法达到社会需求。学生开展实验也大多是在已封装好的试验箱上进行，对于试验箱的内部结构完全不清楚，造成了大多数学生只会机械地按照实验书上的步骤一步一步做下去，只求最后得到一个正确的结果。完全没有独立去思考实验的原理，这也使得很多学生在这种机械化实验中失去了原有的兴趣。

1.4教学手段落后

虽然现在绝大多数高等院校都使用多媒体教学，然而在教室里还是以教师为主体的教学方式，对于实践性很强的嵌入式系统来说也不再适应。

2基于CD IO理念的课程体系设置

2.1调整课程体系结构

从CD IO理念来讲，应该从知识、素质以及能力三个方面来对人才进行培养。所以我们对于嵌入式系统人才的培养要把培养目标和人才所需的知识结构进行有效的结合，在课程设置上应该厚基础理论、重实际应用，且进一步提高人才的职业素养。课程设置一般都从基础理论课程、技术实践课程以及公共选修课程的完善着手。根据嵌入式系统人才需求，遵照厚基础、宽口径、重应用的基本原则，可将相关课程划分为基础课程模块、专业课程模块以及实践课程模块三部分。基础课程模块主要着重于培养学生的文化素养和科学素养。专业课程模块则侧重于对学科研究方向的进一步研究，注重培养相关专业素质及知识。且在教学内容上，应注重各知识点的一个有机联系，将一些有代表性的行业实际系统作为工程学习范例，将理论与实际应用紧密结合。而最后的实践课程模块则尤为重要，它是能否培养出所需嵌入式系统人才的关键，主要侧重于对所学理论知识的验证与发散，注重培养学生的动手能力、思维能力以及创造能力。让学生在实践过程中将所学知识一一用到实际中进行验证，再在验证的基础上进行扩展和开发。

在通过对基础课程模块、专业课程模块以及实践课程模❣块的系统学习后，这将有利于学生在嵌入式系统的学习过程中，逐渐形成一套完善的知识体系理论，以便于学生能够立即满足行业需求，具有一定的嵌入式系统产品开发与设计的能力。

2.2基于项目开发的探究式教学

高等院校应与企业建立长期的校企合作关系，从企业中承接一部分项目的研究与开发，这使所承担的项目来源于行业实际需求，有着真实的开发应用背景。同时，也使学校的教师具有很强的实践经验并易于解决一定的行业技术难题。而教师在项目开发设计中能积累丰富的科学研究经验，有较强的实践能力，这些条件都为开展基于项目开发的探究式教学打下坚实的基础。

CD IO培养模式就是通过项目的设计将整个培养体系有机而系统地结合起来，所有需要学习和掌握的内容都围绕项目这个核心。在教学实践中，教师可以采取选择一个实际工程项目为对象，从项目的构思设计实施运作上进行分析，让学生通过团队合作来完成项目设计、项目实践和项目的总结报告。为了有效地确保学生团队开发项目的顺利完成，应制定一系列行之有效的培养方案，并通过以下多种多样的培养方法来实现它:

2.2.1项目构思

项目构思是项目开发的起始部分，它是项目实施中一个非常重要的开头环节。比较常用的构思一般是通过调研来实现的，学生通过调研可以明确自己选择什么样的项目来进行开发与实现。也使学生能进一步接近社会、企业需求，而不是自目想当然地去进行项目研究开发，等项目完成之后突然发现其项目没有太多的实用性，这从一定程度上会对学生的学习、研究、开发设计以及创新兴趣造成打击。在现有学习中，很多学生都忽视调研的重要性，让调研阶段流于表面，力图跳过此阶段来节约时问，结果到项目开发后期或完成时，出现开发的产品实用性差或需求不对口等问题导致产品需求性直线下降，这将大幅度降低学生由于产品开发成功所带来的成就感，也由此影响学习兴趣。由此可见，教师在项目开发初始阶段应督促学生完成调研，并可通过召开交流会的形式来完成、完善调研结果，为项目后续工作的有效开展打好ย基础。

2.2.2项目设计

通过前期的项目构思、调研阶段，学生确定了选择何种项目产品进行开发设计。然后则是对产品功能进行设计。这是学生完善项目构思，将项目构思立体化的一个重要阶段。此阶段可以使项目构思有效地和所学嵌入式系统知识相结合，也是学生创新性思想的形成阶段。在此阶段，教师可以进行多方面有效地引导，让学生通过自己的眼睛、思想去发现项目开发的多样性。

2.2.3项目实施

项目实施是项目开发的关键环节，它是项目能否研发成功的主要阶段。在此阶段，学生能将课堂所学知识与实际运用融会贯通，也能通过直接实践来检验知识学习效果，并起到查漏补缺的作用。在项目实施阶段，学生可能会遇到各种各样在学习过程中没有遇到的问题，通过解决这些问题也从一定程度上完善了嵌入式系统知识，让学生更加明确理论和实际的差距，形成一套适合于自我的学习设计方法。教师在其中起到穿针引线的作用，引导学生通过一定的有效手段去自行解决问题，并给学生一个良好的知识交流平台，让其通过交流、实际动手去解决问题，养成一种良好的项目实施习惯。

2.2.4项目运作

当项目开发成功后，可通过企业、学校等多种渠道来进行交流，推广项目产品达到项目运作的目的。项目运作的手段多种多样，可以通过企业、学校邀请专家或专业人士召开交流会、发布会、推广会来实现。这对于学生而言也是一次难得的开阔视野、学习经验、总结教训的机会，拉近学生与实际应用的关系。对于优秀产品可以通过发布会和推广会让其实现真正价值，以此促进开发者的信心和兴趣;对于开发成功但功能普通的产品则可以通过交流会为产品今后的改进、研发提出可行的设计目标，在完善过程中得到更多的提高;对于开发失败的产品就需要召开总结会，总结经验、发现问题，为以后的设计开发提供帮助，并给出一些有效的解决方法。

由此可见，采用基于项目开发的探究式教学不但能巩固、促进学生的理论知识学习，也为今后的学习创新指出了新方向。它可以将学习与创造良好地结合为一体，使学生成为适应于社会、企业需求的高端人才。

2.3实验室和科研实践的进一步改进

首先，实验室是嵌入式系统课程学习的重要场所，主要用于日常实验教学、课程设计、科研实践、专业技术培训。实验室一般对本专业学生实行半开放管理，学生可以充分利用实验室的固有资源进行有效的科研活动。嵌入式系统实验的开设也应该改变以往以验证性为主的实验，多开设设计性、综合性实验。鼓励学生通过自我学♡习和自我动手去完成小型的嵌入式系统产品。

其次，教师应不断了解社会对嵌入式专业人才的具体技能需求及专业前沿领域的最新技术，从而有的放矢地去指导学生从事实验、科研的技术研发。并不断通过培训、进企业实训来提高教师的业务能力。嵌入式系统本身就是一门实践性很强的课程，教师也只有不断地应用和解决实际问题，才能达到完善自身专业知识的目的。也只有这样，才能有效地为学生的学习ถ提供指导。

再次，对于大部分企业来说，嵌入式人才都应该熟练掌握EOS,ARM体系架构，即扎实的硬件知识，还必须具有很强的C语言编程能力，即较强的软件知识。学生能够自主选择嵌入式软件开发、硬件设计中的一个方向作为主要研究方向。对于嵌入式软件开发方向，应注重学生软件编程以及操作系统的移植能力的培养☪;对于硬件设计方向，应注重电路分析以及EDA电路设计能力的培养。同时为了人才的全方位培养，软硬件设计人员应更好地沟通、协调，在精通某一方面的同时，对其他领域也应有一定程度的了解。

3结语

基于CD IO理念的教育模式为嵌入式系统人才的培养提供了一种全新的教学方法和思路，把实践教育融入到人才培养的全过程，从学生的基础专业知识教育开始抓起，将专业教学、实训实习以及相应的学科竞赛进行有机结合，形成了一个整体的、全方位、多层次的人才培养体系，将大大提高学生素质，并为学生在毕业后胜任工作岗位提供一个保障。