CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用研究

于 波，李陽陽

（1.哈爾濱理工大學(xué)軟件學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080；2.大慶石油管理局通信公司新技術(shù)開發(fā)中心，黑龍江 大慶 163001）

CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用研究

于 波1，李陽陽2

（1.哈爾濱理工大學(xué)軟件學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080；2.大慶石油管理局通信公司新技術(shù)開發(fā)中心，黑龍江 大慶 163001）

Windows CE嵌入式系統(tǒng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式存在理論脫離實(shí)際、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、產(chǎn)學(xué)脫節(jié)的問題。CDIO（Conceive Design Implement Operate）的教學(xué)模式是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)，提高了教學(xué)效果，達(dá)到了工程型人才培養(yǎng)的目的。以Windows CE嵌入式系統(tǒng)教學(xué)為例，主要闡述了CDIO在教學(xué)中應(yīng)用的意義、應(yīng)用研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用效果。

CDIO工程教育模式；做中學(xué)；Windows CE嵌入式系統(tǒng)

目前國內(nèi)高校大多都關(guān)門辦學(xué)，缺乏與產(chǎn)業(yè)界和社會(huì)的互動(dòng)，在師資方面只強(qiáng)調(diào)高學(xué)歷，絕大多數(shù)缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和工程背景，在課程設(shè)置上一味以學(xué)科為導(dǎo)向，追求知識(shí)完備性，不問產(chǎn)業(yè)需求。同時(shí)教學(xué)內(nèi)容偏向理論，更新慢，缺乏實(shí)踐和應(yīng)用環(huán)節(jié)。針對(duì)這樣的情況，教育部理工處的領(lǐng)導(dǎo)開展了CDIO工程教育模式的推廣工作，許多高校開始了新的教改嘗試?！癈DIO”是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施(Implement）、運(yùn)行（Operate）4個(gè)英文單詞的縮寫，它是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)。迄今已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO國際組織，我國汕頭大學(xué)、清華大學(xué)加入了該組織。我們軟件學(xué)院在教學(xué)上也引入CDIO（做中學(xué)）理念，培養(yǎng)具有滿足現(xiàn)代和未來社會(huì)實(shí)際需求的合格工程技術(shù)人才，并取得了一定教學(xué)成效，受到了學(xué)生的歡迎。

一、Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

《Windows CE嵌入式系統(tǒng)》主要講授Windows CE嵌入式移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)及相關(guān)嵌入式應(yīng)用開發(fā)。Windows CE是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是一個(gè)開放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，和其他嵌入式操作系統(tǒng)相比，Windows CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色，并且有豐富的應(yīng)用程序開發(fā)接口。用于掌上電腦Pocket PC以及智能手機(jī)Smart Phone上的Windows CE系統(tǒng)稱為Windows Mobile，目前成熟的最新版本為Windows Mobile 6.5。該課程是我院軟件工程專業(yè)的“嵌入式方向”的專業(yè)平臺(tái)課程，也是一門綜合性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密，內(nèi)容新，發(fā)展快。傳統(tǒng)的教學(xué)方法，導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)死記硬背基本概念和方法，實(shí)際的開發(fā)工程項(xiàng)目的能力很欠缺，動(dòng)手能力也很差。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，只能停留在書本上，模仿老師的實(shí)驗(yàn)步驟，存在理論脫離實(shí)際、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、產(chǎn)學(xué)脫節(jié)的問題。

二、CD IO應(yīng)用于Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中應(yīng)用的意義

CD IO作為一種指導(dǎo)工程教育人才培養(yǎng)模式改革的教育思想觀念和課程設(shè)計(jì)的框架體系，符合現(xiàn)代工程技術(shù)人才培養(yǎng)的一般規(guī)律，具有良好的發(fā)展前景和推廣價(jià)值。CD IO所提倡的“做中學(xué)”教學(xué)模式尤其適合于工程性較強(qiáng)的專業(yè)課程教學(xué)，它克服了傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法中存在的問題，在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐操作能力，能夠有效地提高教學(xué)效果。CD IO所體現(xiàn)的“基于項(xiàng)目的教育學(xué)習(xí)”是以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，完整的、有銜接的貫穿于整個(gè)教學(xué)階段，使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作（CD IO）的整體訓(xùn)練。通過工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)將整個(gè)課程體系有機(jī)的、系統(tǒng)地結(jié)合起來。所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)這個(gè)核心，并與這個(gè)核心融合在一起，形成一個(gè)整體，從而提高了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)的興趣。

三、CD IO在Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)

1.師資基礎(chǔ)

參與教師在教學(xué)和科研方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其中有的老師擔(dān)任軟件工程系主任，具有10年以上的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于教育教學(xué)規(guī)律有深刻的領(lǐng)悟。有的老師在“嵌入式方向”也有很深的研究，具有很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)研發(fā)能力，擁有豐富的嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。校教改項(xiàng)目負(fù)責(zé)人以及有的老師曾經(jīng)受學(xué)院委派在東軟集團(tuán)有限公司參加企業(yè)研修，熟悉軟件開發(fā)的實(shí)際流程和相關(guān)技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐編程能力。因此本課題組的人員完全能夠勝任課題的研究工作。

2.理論研究基礎(chǔ)

軟件學(xué)院從2007年就開始研究CDIO教學(xué)模式的相關(guān)理論，取得了初步的研究成果。針對(duì)“產(chǎn)學(xué)脫節(jié)”的問題，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過調(diào)研，反復(fù)商討，引入CDIO（做中學(xué)）理念，以產(chǎn)學(xué)合作為辦學(xué)機(jī)制、以國際化為辦學(xué)戰(zhàn)略目標(biāo)的“基于項(xiàng)目的教育模式”——CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）國際工程教育標(biāo)準(zhǔn)為切入點(diǎn)，來培養(yǎng)具有滿足現(xiàn)代和未來社會(huì)實(shí)際需求的合格工程技術(shù)人才。

2009年，學(xué)校更將軟件學(xué)院作為全校的CDIO教學(xué)改革試點(diǎn)，并列入2009年學(xué)校的工作計(jì)劃?，F(xiàn)在本學(xué)院教師已經(jīng)申請(qǐng)5項(xiàng)CDIO相關(guān)的教學(xué)研究項(xiàng)目，他們的研究成果和經(jīng)驗(yàn)可以為本課題的研究人員提供參考。

3.教學(xué)環(huán)境

本課題依托軟件學(xué)院先進(jìn)的多媒體實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)(嵌入式、linux、Oracle)實(shí)驗(yàn)室，具有充分的軟硬件實(shí)踐教學(xué)條件，能夠滿足CDIO教學(xué)的要求。軟件工程專業(yè)每屆招生7個(gè)班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系統(tǒng)”課程實(shí)施CDIO教學(xué)的對(duì)象，更是非常重要的CDIO教學(xué)模式的參與者，為本課題的研究提供了充足的教學(xué)研究資源。

另外，與軟件學(xué)院合作的眾多軟件企業(yè)，如沈陽東軟集團(tuán)有限公司、大連華信計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司、青島軟件園等，可以為課題組提供教學(xué)案例和公司定制的培養(yǎng)方案，并提供相關(guān)的技術(shù)支持。

四、CD IO在Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)

以CDIO理念為指導(dǎo)，在教學(xué)過程中實(shí)施案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。應(yīng)用研究的主要內(nèi)容包括：

1.研究相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置

分析國內(nèi)外本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和社會(huì)需求的基礎(chǔ)上，以CDIO教育模式為指導(dǎo)理念，按照CDIO教學(xué)大綱的能力要求，確定了“做中學(xué)”為導(dǎo)向的課程設(shè)置方案。

2.CDIO教學(xué)模式的研究

研究CDIO的12項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，分析它區(qū)別于其他教育改革計(jì)劃的基本特點(diǎn)。研究CDIO模式下的教學(xué)過程，研究構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個(gè)過程在“Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)”課程實(shí)際教學(xué)中的具體應(yīng)用。研究并實(shí)踐CDIO模式下的教學(xué)方法的改革，在課程教學(xué)中實(shí)踐自主研究式學(xué)習(xí)、啟發(fā)、討論式教學(xué)及案例教學(xué)。通過各種教學(xué)方法讓學(xué)生在學(xué)習(xí)到知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)“做中學(xué)”的習(xí)慣，進(jìn)而能夠養(yǎng)成從編寫實(shí)踐工程的過程中培養(yǎng)能力。

3.教學(xué)過程和相關(guān)教學(xué)材料的改革

探索解決教學(xué)過程可能出現(xiàn)的各種問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，最終形成CDIO課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)成果，向其他課程推廣。在教學(xué)方面實(shí)施探索式學(xué)習(xí)和主動(dòng)實(shí)踐學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高動(dòng)手實(shí)踐的能力。同時(shí)，通過引入“教學(xué)案例”，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的方向性和主動(dòng)性。優(yōu)化CDIO課程實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與一個(gè)大的案例，達(dá)到“做中學(xué)”的目的。

根據(jù)“做中學(xué)”的CDIO工程教育模式，修訂“Windows CE嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)計(jì)劃，依據(jù)企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目研制實(shí)踐教學(xué)案例，并制作相關(guān)的側(cè)重實(shí)踐知識(shí)講解的教學(xué)課件。

考慮到該課程的內(nèi)容更新較快，選取最新版的實(shí)用性較強(qiáng)的教材。根據(jù)軟件學(xué)院依據(jù)CDIO教學(xué)模式提出的“做中學(xué)”和“以項(xiàng)目為導(dǎo)向”的教育方法，選擇了中國水利水電出版社汪兵所著的《Windows CE程序設(shè)計(jì)》。本書以工程實(shí)例來講解相關(guān)知識(shí)。書中講述的實(shí)例能夠輔助開發(fā)人員設(shè)計(jì)出界面美觀、功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的應(yīng)用程序。通過該教材，學(xué)生可以快速提高項(xiàng)目編程能力和實(shí)際開發(fā)水平。

布置小的工程項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)來學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)中，建立項(xiàng)目小組，并由教師結(jié)合課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的實(shí)際情況，提出一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)然，這些項(xiàng)目與任務(wù)的提出必須充分考慮到與企業(yè)實(shí)際需要的知識(shí)相符合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。改進(jìn)考核方式，由側(cè)重知識(shí)點(diǎn)的考核轉(zhuǎn)變?yōu)閭?cè)重實(shí)踐應(yīng)用的考核，讓學(xué)生學(xué)以致用。建立CDIO模式下的課程反饋機(jī)制，及時(shí)收集學(xué)生在工程實(shí)踐環(huán)節(jié)遇到的問題，從而可以及時(shí)監(jiān)控教學(xué)質(zhì)量和效果。

4.優(yōu)化軟硬件環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)CDIO提供環(huán)境

依托軟件學(xué)院先進(jìn)的多媒體實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)(嵌入式、Linux、Oracle)實(shí)驗(yàn)室，具有充分的軟硬件實(shí)踐教學(xué)條件，能夠滿足CDIO教學(xué)的要求。軟件工程專業(yè)每屆招生7個(gè)班200余人的本科生，既是“Windows CE嵌入式系統(tǒng)”課程實(shí)施CDIO教學(xué)的對(duì)象，更是非常重要的CDIO教學(xué)模式的參與者，為本課題的研究提供了充足的教學(xué)研究資源。另外，與軟件學(xué)院合作的眾多軟件企業(yè)，如沈陽東軟集團(tuán)有限公司、大連華信計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司、青島軟件園等，可以為課題組提供教學(xué)案例和公司定制的培養(yǎng)方案，并提供相關(guān)的技術(shù)支持。

五、CD IO在Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)應(yīng)用效果及推廣方法建議

經(jīng)過一個(gè)學(xué)期對(duì)07級(jí)“嵌入式方向”學(xué)生的試點(diǎn)教學(xué),新教學(xué)模式下的Windows CE嵌入式系統(tǒng)取得了明顯教學(xué)成效。學(xué)習(xí)主動(dòng)性明顯提高，動(dòng)手能力明顯加強(qiáng)，“做中學(xué)”的教育模式讓他們能夠參與到項(xiàng)目任務(wù)來驅(qū)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)，激發(fā)了他們的求知欲和進(jìn)取心。學(xué)生愿意將更多的時(shí)間花在實(shí)驗(yàn)室，組成項(xiàng)目小組共同討論、協(xié)作完成項(xiàng)目任務(wù)，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)比以往有了明顯提高。

總之，CDIO的教學(xué)模式，使得Windows CE嵌入式系統(tǒng)課程有了新的開展方式,取得了更好的教學(xué)效果。可以說，CDIO的教學(xué)模式對(duì)軟件工程專業(yè)的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)、課程體系和相關(guān)專業(yè)課程也具有重要的應(yīng)用指導(dǎo)意義。把CDIO教育模式在該教改方案中的成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到其他軟件工程專業(yè)的課程教學(xué)上，用“做中學(xué)”和“以工程為導(dǎo)向”的方法培養(yǎng)符合社會(huì)需要的工程型人才。推廣過程中有以下方法建議：

1.注重結(jié)合項(xiàng)目案例、工程實(shí)踐、學(xué)科前沿發(fā)展，保證教學(xué)內(nèi)容及時(shí)有效，避免學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)陳舊，無法滿足社會(huì)需要。針對(duì)軟件工程本科生缺乏實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，教師在教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)加入大量的案例，包括一些公司的成功的軟件開發(fā)案例，同時(shí)，選擇一個(gè)涵蓋本學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的完整的項(xiàng)目案例貫穿整個(gè)課程教學(xué)講解中。

2.注重用啟發(fā)式教育培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和課程環(huán)節(jié)的主動(dòng)性和參與性。CDIO教育模式不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，也強(qiáng)調(diào)教師團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)作用。提高學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，提高學(xué)生軟件構(gòu)思與設(shè)計(jì)能力、自學(xué)創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、人際溝通能力。教師成為教學(xué)過程中的引導(dǎo)者、咨詢者和評(píng)價(jià)者。學(xué)生不再是被動(dòng)接受知識(shí)，而是主動(dòng)獲取知識(shí)，更重要的是獲取到能夠捕食的“漁”和“獵槍”——工程實(shí)踐的能力。

3.注重教師自身工程素質(zhì)的提高，使其能夠勝任CDIO課程體系的教育模式。軟件工程這一學(xué)科的特點(diǎn)就是技術(shù)更新較快，所以教師如果不學(xué)習(xí)，不親自參與到工程實(shí)踐項(xiàng)目中，就無法應(yīng)用CDIO的教育模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。進(jìn)行工程性課程教學(xué)的教師要多與企業(yè)接軌，獲取技術(shù)的前沿信息，保證學(xué)生學(xué)以致用。

〔責(zé)任編輯：王樂群〕

G420

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1002-2341(2010)06-0145-03

2010-08-10

于波(1981-)，男，黑龍江哈爾濱人，講師、碩士，從事軟件教學(xué)研究。