基于CDIO的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

摘要：CDIO教育模式的核心內(nèi)容中對(duì)于建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室提出專門要求，嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，能夠?yàn)楦咝Ｏ嚓P(guān)人員從事科研工作提供研究基地，對(duì)于高校人才培養(yǎng)具有十分重要的意義。因此，地方高校為了提升其人才培養(yǎng)質(zhì)量，結(jié)合CDIO教育模式，研究地方高校建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的重要作用，然后以CDIO教育理念為指導(dǎo)，指出地方高校建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路和主要目的，并闡述如何在CDIO教育理念下建設(shè)高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)高校學(xué)生面向工程、面向?qū)嵺`、面向應(yīng)用的綜合能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；地方高校；嵌入式系統(tǒng)；仿真實(shí)驗(yàn)室；建設(shè)

中圖法分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ＣＤＩＯ 教育模式是一種全新的集構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)營(yíng)為一體的高等教育模式，由麻省理工學(xué)院和瑞典多所大學(xué)資助，并得到瓦倫堡基金會(huì)的支持，是研究人員歷時(shí)數(shù)年創(chuàng)造的全新教育理念［１］ 。ＣＤＩＯ 教育模式是圍繞產(chǎn)品、流程和系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施與運(yùn)營(yíng)展開的教育概念，基于ＣＤＩＯ 教育模式建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的本質(zhì)是以ＣＤＩＯ 教育理念為基礎(chǔ)，全面提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、個(gè)人科技知識(shí)、終身學(xué)習(xí)能力、溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)而提升地方高校工程教育質(zhì)量以及地方高校的人才培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)于新時(shí)代背景下地方高校的建設(shè)具有極大的參考價(jià)值及實(shí)踐意義。

１ 地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

隨著嵌入式系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷深入，高校對(duì)于嵌入式技術(shù)的應(yīng)用要求越來越高，同時(shí)向著高效、實(shí)時(shí)性的方向發(fā)展［２］ 。目前，建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室已成為我國(guó)高校信息化進(jìn)程中的重要研究課題之一，在地方高校的教學(xué)、科研以及專業(yè)發(fā)展方面都具有十分重要的作用。綜上所述，在地方高校建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，不僅能夠使學(xué)生更加熟練地掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐工作技能，教師也可以通過應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室更新其教育理念，提升嵌入式技術(shù)技能，進(jìn)而提高地方高校的教學(xué)及科研水平。

２ 基于ＣＤＩＯ 的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路及建設(shè)目標(biāo)

２．１ 基于ＣＤＩＯ 的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路

基于ＣＤＩＯ 教育理念建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，教師需要結(jié)合所教專業(yè)的學(xué)科理論知識(shí)，統(tǒng)籌專業(yè)教育目標(biāo)、學(xué)科建設(shè)目標(biāo)以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)，堅(jiān)持以ＣＤＩＯ 教育理念為驅(qū)動(dòng)，以培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才為主要目標(biāo)，以高校學(xué)生為本，以專業(yè)知識(shí)傳授、專業(yè)能力培養(yǎng)、綜合素質(zhì)提升為核心，在高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面緊扣前沿領(lǐng)域發(fā)展理念，不斷完善高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

首先，基于ＣＤＩＯ 理念建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的核心工作是培養(yǎng)一批專業(yè)素質(zhì)較強(qiáng)、教育能力優(yōu)秀的專業(yè)師資隊(duì)伍。地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室需要加大專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，采取招聘、進(jìn)修、兼職培養(yǎng)等措施提升高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)隊(duì)伍的專業(yè)水平，為高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室打造一支具有高水平教育理念、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富以及教師年齡結(jié)構(gòu)合理的嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室專業(yè)師資隊(duì)伍［３］ 。其次，基于ＣＤＩＯ 理念建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是深化實(shí)驗(yàn)教育改革，以培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)，完善“循序漸進(jìn)、多步提高、綜合實(shí)踐”的現(xiàn)代實(shí)踐教育體系，從而進(jìn)一步探索開放教育改革。地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)合學(xué)習(xí)和研究能力，通過培養(yǎng)地方高校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?shí)現(xiàn)了“強(qiáng)基礎(chǔ)、高本領(lǐng)、高質(zhì)量”的教育目標(biāo)。最后，以ＣＤＩＯ 教育理念為指引，建設(shè)地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理制度的建設(shè)。堅(jiān)持以學(xué)生為本的先進(jìn)教育理念，不斷挖掘?qū)W生的資質(zhì)潛力，為地方高校的學(xué)生、教師及社會(huì)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

２．２ 基于ＣＤＩＯ 的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)

在地方高校的嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中應(yīng)用ＣＤＩＯ 教育理念，目的是通過ＣＤＩＯ 教育理念滿足地方高校的實(shí)驗(yàn)基本需要，并根據(jù)實(shí)際的實(shí)踐工作場(chǎng)景建立嵌入式硬件開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生能夠在實(shí)際的工作場(chǎng)景中模擬實(shí)際工作，使他們的社會(huì)適應(yīng)能力及實(shí)際工作能力得到提升。地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的要點(diǎn)是：（１）基于專業(yè)知識(shí)開發(fā)有助于鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；（２）基于ＣＤＩＯ教育理念建設(shè)用于實(shí)踐教學(xué)的硬件開發(fā)平臺(tái)；（３）通過計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)設(shè)備組成原理學(xué)習(xí)平臺(tái)；（４）基于ＣＤＩＯ 教育理念建設(shè)單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)；（５） 基于ＣＤＩＯ 教育理念建設(shè)微機(jī)原理學(xué)習(xí)平臺(tái)［４］ 。

地方高?；冢茫模桑?的嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要分為２ 個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：嵌入式教育設(shè)備和嵌入式產(chǎn)品開發(fā)設(shè)備。（１）當(dāng)?shù)卮髮W(xué)內(nèi)置的嵌入式教育設(shè)備。以成都中醫(yī)藥大學(xué)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為例，該校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的是最新的３２位ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ?Ａ９ ４ 核處理器，主頻達(dá)到１．４ ＧＨｚ，配置目前主流的Ａｎｄｒｏｉｄ ４．０ 操作系統(tǒng)，提供開放的軟件資源，通過建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生掌握芯片底層、系統(tǒng)中層、應(yīng)用上層的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，通過獨(dú)立進(jìn)行產(chǎn)品級(jí)研發(fā)設(shè)計(jì)，使學(xué)生不僅可以了解嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，還可以掌握嵌入式前沿核心技術(shù)。（２）嵌入式產(chǎn)品開發(fā)設(shè)備。指的是面向科學(xué)研究和工程應(yīng)用的產(chǎn)品開發(fā)樣機(jī)，廣泛應(yīng)用于智能醫(yī)療電子、工業(yè)自動(dòng)化、航空航天、交通物流等嵌入式設(shè)備領(lǐng)域，以滿足ＣＤＩＯ 科研項(xiàng)目的實(shí)際需求［５］ 。

３ ＣＤＩＯ 教育理念下地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)構(gòu)想

３．１ 加強(qiáng)高校相關(guān)專業(yè)的ＣＤＩＯ 培養(yǎng)

為使學(xué)生滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，能夠系統(tǒng)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能，須將他們培養(yǎng)成高級(jí)應(yīng)用型人才。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，地方高校需要結(jié)合ＣＤＩＯ 教學(xué)理念建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室。例如，成都某地方高校在建設(shè)中醫(yī)藥專業(yè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的過程中，結(jié)合醫(yī)學(xué)信息學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，明確中醫(yī)學(xué)專業(yè)ＣＤＩＯ 教學(xué)改革和課程建設(shè)方向，重視以專業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)教育為主的中醫(yī)藥專業(yè)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主導(dǎo)的科研項(xiàng)目建設(shè)。綜上所述，地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)貫徹ＣＤＩＯ 教育理念及培養(yǎng)目標(biāo)，全過程、多方面地對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

３．２ 深化實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制改革

基于ＣＤＩＯ 教育理念建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，需要通過深化實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制改革，有效提升實(shí)驗(yàn)人員的積極性，培養(yǎng)高校學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。為深化地區(qū)高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室管理體制改革，地方高?？蓪?shí)現(xiàn)院系兩級(jí)管理模式，明確職責(zé)和權(quán)限、嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)及嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室總體規(guī)劃。資產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室配置，校級(jí)設(shè)備部門負(fù)責(zé)設(shè)備采購和招標(biāo)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備、校級(jí)人事部門負(fù)責(zé)指定嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室人員分配及人員任命，從而提高地區(qū)高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的使用效率。

３．３ 改善高校實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備

基于ＣＤＩＯ 教育理念改善嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備，軟件設(shè)備建設(shè)主要指根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和內(nèi)容，有針對(duì)性地給學(xué)生提供一個(gè)實(shí)際操作平臺(tái)。

嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較為廣泛的軟件是ＰＲＯＴＥＵＳ 軟件，其集仿真、分析各種模擬器件和集成電路于一體，具有３０ 多個(gè)元器件庫，數(shù)千種元器件仿真模型，多種信號(hào)激勵(lì)源和虛擬儀器儀表；能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)仿真和ＳＰＩＣＥ 電路仿真相結(jié)合；支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真，提供軟件調(diào)試功能?；冢茫模桑辖逃砟罡纳魄度胧较到y(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備，既適合課堂理論教學(xué)，也適合實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)，具體做法如下。（１）基于ＣＤＩＯ 教育理念，嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室可以在課堂教學(xué)中引入ＰＲＯＴＥＵＳ 軟件，通過改善嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備，為學(xué)生構(gòu)建極為接近實(shí)際的動(dòng)態(tài)演示模型，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。地方高校授課教師在備課階段，需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，課前運(yùn)行ＰＲＯＴＥＵＳ 仿真模型，使學(xué)生直觀地感受運(yùn)行現(xiàn)象或結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲及好奇心，教師還可提出幾個(gè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題，讓學(xué)生帶著問題聽課，教師在講授理論知識(shí)后，再通過嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備為學(xué)生演示，使學(xué)生通過嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備對(duì)教育過程中實(shí)踐性、概括性、不易理解的內(nèi)容進(jìn)行理解和接受。（２）改善嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備，增強(qiáng)仿真性。嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單，只需計(jì)算機(jī)及多媒體教學(xué)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)，改善嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地通過計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，自行復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)課堂教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生還可以通過嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐操作，通過課內(nèi)外相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生能夠?qū)碚撝R(shí)、實(shí)踐流程與結(jié)果都有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)和理解，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

４ 結(jié)束語

基于ＣＤＩＯ 教育理念建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，地方高校需要通過改善嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備方面加強(qiáng)整體規(guī)劃，合理配置硬件資源，以免造成硬件設(shè)備的閑置或資金的浪費(fèi)；加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)；明確高校相關(guān)專業(yè)的ＣＤＩＯ 培養(yǎng)目標(biāo)，貫徹ＣＤＩＯ教育理念，全過程、多方面地對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)；深化嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制改革，提高地區(qū)高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的使用效率，在地方高校建設(shè)嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，不僅能夠使學(xué)生更加熟練地掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐工作技能，教師也可以通過應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室更新其教育理念，提升嵌入式技術(shù)技能，進(jìn)而提升地方高校的教學(xué)及科研水平。

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作者簡(jiǎn)介：劉心宜（１９９６—），碩士，助教，研究方向：學(xué)前教育。