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CDIO的嵌入式系統課程教學模式論文
近年來，嵌入式在國內的發展非常的迅速，嵌入式人才的缺少也相應地滯緩了嵌入式的發展。也正是在對嵌入式人才的大量需求下，國內許多高等院校都開設了與嵌入式系統有關的課程，但由于嵌入式系統與計算機技術、電子技術以及微電子技術等領域的多門課程都有所關系，使得在課程內容、教學方法、實踐方式上還不是很成熟。本文針對當前嵌入式系統存在的問題，提出基于CD IO(構思Conceive,設計Design、實施Implement和運行Operate)的理念，并制定相應的教學目標及教學內容。
1嵌入式系統人才培養現狀
作為一門新興的課程體系，嵌入式系統的教學方式還不完善，仍在不斷改進探索中，但就目前來看，存在如下問題:
1.1強理論，弱實踐
嵌入式系統是一門更側重于實踐性的課程，需要大量的實踐環節來輔助學習。而目前開展這些實踐環節的條件卻非常缺少，不能為學生提供足夠良好的實踐環境，大多數課程的開展都是在教室中由教師講解完成。
1.2教學內容沒有針對性
嵌入式系統課程涉及范圍較廣，在計算機、電子、自動化、機械等專業都有開設嵌入式系統課程，不同專業的學生在開設嵌入式系統課程時其學習側重點應該不同，但是很多院校基本都采用相似的培養模式，對于不同專業學生以及不同能力學生的差異化發展存在著很大的弊端。
1.3實踐環節單一化
很多院校在開展嵌入式系統的實踐環節時大多都采用課內實驗的形式，并且主要以驗證性實驗為主體，綜合性實驗以及設計性實驗較少，不利于嵌入式系統課程的開展，也使得學生綜合能力無法達到社會需求。學生開展實驗也大多是在已封裝好的試驗箱上進行，對于試驗箱的內部結構完全不清楚，造成了大多數學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果。完全沒有獨立去思考實驗的原理，這也使得很多學生在這種機械化實驗中失去了原有的興趣。
1.4教學手段落后
雖然現在絕大多數高等院校都使用多媒體教學，然而在教室里還是以教師為主體的教學方式，對于實踐性很強的嵌入式系統來說也不再適應。
2基于CD IO理念的課程體系設置
2.1調整課程體系結構
從CD IO理念來講，應該從知識、素質以及能力三個方面來對人才進行培養。所以我們對于嵌入式系統人才的培養要把培養目標和人才所需的知識結構進行有效的結合，在課程設置上應該“厚基礎理論、重實際應用”，且進一步提高人才的職業素養。課程設置一般都從基礎理論課程、技術實踐課程以及公共選修課程的完善著手。根據嵌入式系統人才需求，遵照“厚基礎、寬口徑、重應用”的基本原則，可將相關課程劃分為基礎課程模塊、專業課程模塊以及實踐課程模塊三部分。基礎課程模塊主要著重于培養學生的文化素養和科學素養。專業課程模塊則側重于對學科研究方向的進一步研究，注重培養相關專業素質及知識。且在教學內容上，應注重各知識點的一個有機聯系，將一些有代表性的行業實際系統作為工程學習范例，將理論與實際應用緊密結合。而最后的實踐課程模塊則尤為重要，它是能否培養出所需嵌入式系統人才的關鍵，主要側重于對所學理論知識的驗證與發散，注重培養學生的動手能力、思維能力以及創造能力。讓學生在實踐過程中將所學知識一一用到實際中進行驗證，再在驗證的基礎上進行擴展和開發。
在通過對基礎課程模塊、專業課程模塊以及實踐課程模塊的系統學習后，這將有利于學生在嵌入式系統的學習過程中，逐漸形成一套完善的知識體系理論，以便于學生能夠立即滿足行業需求，具有一定的嵌入式系統產品開發與設計的能力。
2.2基于項目開發的探究式教學
高等院校應與企業建立長期的校企合作關系，從企業中承接一部分項目的研究與開發，這使所承擔的項目來源于行業實際需求，有著真實的開發應用背景。同時，也使學校的教師具有很強的實踐經驗并易于解決一定的行業技術難題。而教師在項目開發設計中能積累豐富的科學研究經驗，有較強的實踐能力，這些條件都為開展基于項目開發的探究式教學打下堅實的基礎。
CD IO培養模式就是通過項目的設計將整個培養體系有機而系統地結合起來，所有需要學習和掌握的內容都圍繞項目這個核心。在教學實踐中，教師可以采取選擇一個實際工程項目為對象，從項目的構思—設計—實施—運作上進行分析，讓學生通過團隊合作來完成項目設計、項目實踐和項目的總結報告。為了有效地確保學生團隊開發項目的順利完成，應制定一系列行之有效的培養方案，并通過以下多種多樣的培養方法來實現它:
2.2.1項目構思
項目構思是項目開發的起始部分，它是項目實施中一個非常重要的開頭環節。比較常用的構思一般是通過調研來實現的，學生通過調研可以明確自己選擇什么樣的項目來進行開發與實現。也使學生能進一步接近社會、企業需求，而不是自目想當然地去進行項目研究開發，等項目完成之后突然發現其項目沒有太多的實用性，這從一定程度上會對學生的學習、研究、開發設計以及創新興趣造成打擊。在現有學習中，很多學生都忽視調研的重要性，讓調研階段流于表面，力圖跳過此階段來節約時問，結果到項目開發后期或完成時，出現開發的產品實用性差或需求不對口等問題導致產品需求性直線下降，這將大幅度降低學生由于產品開發成功所帶來的成就感，也由此影響學習興趣。由此可見，教師在項目開發初始階段應督促學生完成調研，并可通過召開交流會的形式來完成、完善調研結果，為項目后續工作的有效開展打好基礎。
2.2.2項目設計
通過前期的項目構思、調研階段，學生確定了選擇何種項目產品進行開發設計。然后則是對產品功能進行設計。這是學生完善項目構思，將項目構思立體化的一個重要階段。此階段可以使項目構思有效地和所學嵌入式系統知識相結合，也是學生創新性思想的形成階段。在此階段，教師可以進行多方面有效地引導，讓學生通過自己的眼睛、思想去發現項目開發的多樣性。
2.2.3項目實施
項目實施是項目開發的關鍵環節，它是項目能否研發成功的主要階段。在此階段，學生能將課堂所學知識與實際運用融會貫通，也能通過直接實踐來檢驗知識學習效果，并起到查漏補缺的作用。在項目實施階段，學生可能會遇到各種各樣在學習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知識，讓學生更加明確理論和實際的差距，形成一套適合于自我的學習設計方法。教師在其中起到穿針引線的作用，引導學生通過一定的有效手段去自行解決問題，并給學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，養成一種良好的項目實施習慣。
2.2.4項目運作
當項目開發成功后，可通過企業、學校等多種渠道來進行交流，推廣項目產品達到項目運作的目的。項目運作的手段多種多樣，可以通過企業、學校邀請專家或專業人士召開交流會、發布會、推廣會來實現。這對于學生而言也是一次難得的開闊視野、學習經驗、總結教訓的機會，拉近學生與實際應用的關系。對于優秀產品可以通過發布會和推廣會讓其實現真正價值，以此促進開發者的信心和興趣;對于開發成功但功能普通的產品則可以通過交流會為產品今后的改進、研發提出可行的設計目標，在完善過程中得到更多的提高;對于開發失敗的產品就需要召開總結會，總結經驗、發現問題，為以后的設計開發提供幫助，并給出一些有效的解決方法。
由此可見，采用基于項目開發的探究式教學不但能鞏固、促進學生的理論知識學習，也為今后的學習創新指出了新方向。它可以將學習與創造良好地結合為一體，使學生成為適應于社會、企業需求的高端人才。
2.3實驗室和科研實踐的進一步改進
首先，實驗室是嵌入式系統課程學習的重要場所，主要用于日常實驗教學、課程設計、科研實踐、專業技術培訓。實驗室一般對本專業學生實行半開放管理，學生可以充分利用實驗室的固有資源進行有效的科研活動。嵌入式系統實驗的開設也應該改變以往以驗證性為主的實驗，多開設設計性、綜合性實驗。鼓勵學生通過自我學習和自我動手去完成小型的嵌入式系統產品。
其次，教師應不斷了解社會對嵌入式專業人才的具體技能需求及專業前沿領域的最新技術，從而有的放矢地去指導學生從事實驗、科研的技術研發。并不斷通過培訓、進企業實訓來提高教師的業務能力。嵌入式系統本身就是一門實踐性很強的課程，教師也只有不斷地應用和解決實際問題，才能達到完善自身專業知識的目的。也只有這樣，才能有效地為學生的學習提供指導。
再次，對于大部分企業來說，嵌入式人才都應該熟練掌握EOS,ARM體系架構，即扎實的硬件知識，還必須具有很強的C語言編程能力，即較強的軟件知識。學生能夠自主選擇嵌入式軟件開發、硬件設計中的一個方向作為主要研究方向。對于嵌入式軟件開發方向，應注重學生軟件編程以及操作系統的移植能力的培養;對于硬件設計方向，應注重電路分析以及EDA電路設計能力的培養。同時為了人才的全方位培養，軟硬件設計人員應更好地溝通、協調，在精通某一方面的同時，對其他領域也應有一定程度的了解。
3結語
基于CD IO理念的教育模式為嵌入式系統人才的培養提供了一種全新的教學方法和思路，把實踐教育融入到人才培養的全過程，從學生的基礎專業知識教育開始抓起，將專業教學、實訓實習以及相應的學科競賽進行有機結合，形成了一個整體的、全方位、多層次的人才培養體系，將大大提高學生素質，并為學生在畢業后勝任工作崗位提供一個保障。
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