基于CDIO模式的嵌入式系统教学研究与探讨.pdf

基于CDIO模式的嵌入式系统教学研究与探讨摘要:嵌入式系统课程是一门理论与实践相结合的课程该课程特别注重学生实践能力的培养文章首先阐述嵌入式系统教学的特点结合CDIO(做中学)的新型教学模式通过设计多个实践课程探讨实践的过程中学习理论知识、理论知识指导实践的教学模式。关键词:嵌入式系统;CDIO;教学研究2000年美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究组合获得了KnutandAliceWallenberg基金会近1600万美元的巨额资助经过四年的探索研究创立了CDIO工程教育模式并成立了CDIO国际合作组织。CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)四个英文单词的缩写它是“做中学”和“基于项目教育和学习”(Projectbasededucationandlearning)的集中概括和抽象表达[1]。嵌入式系统课程是一门理论与实践相结合的课程特别注重学生实践能力的培养因而本课程教学将结合CDIO的教学理念将学生动手能力的培养作为课程培养的重点之一。1嵌入式系统教学的特点嵌入式系统是相对于通用计算机系统提出的“嵌入式计算机系统”随着嵌入式系统在通信设备、自动化控制、信息家电和军事等领域应用的迅猛发展采用32位RISC处理器、采用多任务操作系统的嵌入式系统正成为当今嵌入式系统设计的主流嵌入式系统处理能力的增强也使得其在通信、自动化控制、信息家电和军事等领域应用得到迅猛发展。社会对嵌入式开发人员的需求日渐增长但是毕业生缺乏实践能力结果导致出现许多单位招聘不到合适的开发人员的尴尬局面[2-3]。“嵌入式系统设计”需要设计者具有较强的综合理论知识和动手能力是对设计者综合能力与创新能力的考查。本文将从“应用型”人才培养为目标结合本校计算机专业学生的特点对学生“嵌入式系统”能力培养的相关课程内容、实践教学方案和实践教学环节等进行探索结合做中学(CDIO)教学模式对嵌入式系统教学模型进行了探讨探讨如何培养出适应社会需要的创新型人才。嵌入式系统主要涉及基本概念的介绍、系统硬件结构、嵌入式操作系统、应用程序的开发等多个方面。嵌入式系统知识是一门综合性知识的教学既涉及计算机结构、微机原理等硬件知识又涉及了操作系统、应用程序开发等软件知识。该课程的教学覆盖面大对于计算机专业的学生来说在学习完微机原理等课程后学习该课程的目的是培养其知识的综合应用的能力。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。因而本文将从课程讲授开始就激发学生自主学习、理论结合实践的CDIO教学模式。2CDIO模式的嵌入式系统教学对于计算机专业来说嵌入式系统课程的教学计划安排一般为2.5或者3个学分且一般安排在大三下学期或者大四上学期进行教学。在该阶段学生一般具备了一定的专业知识能够较好进行自主学习和应用设计。因而本课程教学将从几个方面采用对学生进行实践教学、做中学的教学模式。2.1非标准教材的探索性教学当今关于嵌入式系统方面的教材有不少结构都差不多一般为先介绍嵌入式系统的基本知识接着介绍其体系结构最后基于某系统平台作应用程序的开发设计。本课程采用的是基于XScale270的实验箱。因为实验部分有对应的文档。因而在本课程的教材选定中没有固定某本教材而是推荐了几本相关教材[4-5]让学生自由选择同时鼓励学生自主上网络查资料通过鼓励学生探索性的选择教材让学生开始建立自主寻找相关资料的实践方法。2.2多课程实践教学嵌入式系统涉及内容范围广如何通过本课程学习让学生既掌握嵌入式系统的基本知识又能让学生对嵌入式系统下的开发设计有较好的认识同时具备一定的开发能力本课程通过结合实践的理论教学启发式的实践教学使得学生在掌握理论知识的同时实践能力又得到了锻炼。在本课程的教学中主要通过以下几个方面来实现。(1)实验设备基础教学与基本理论。嵌入式系统基本理论涉及多方面的内容如何使得学生能够清楚的了解什么是嵌入式系统嵌入式系统有什么特点其对应的硬件有什么不同在本课程教学中主要采用了结合已有实验设备的感性教学法:在课堂讲解基本知识时通过向学生讲解当今嵌入式系统具体应用让学生有初步的理解同时向学生展示具体的嵌入式实验设