面向?qū)I(yè)工程認(rèn)證的嵌入式CPS方法課程改革實(shí)踐

王超 張偉 侯凌燕

摘要：隨著新課堂改革，傳統(tǒng)教學(xué)方式已不符合新課程改革的標(biāo)準(zhǔn)，面向復(fù)雜工程認(rèn)證的教學(xué)理念與導(dǎo)向，為高等教學(xué)工作明確了目標(biāo)，指明了方向，應(yīng)大力進(jìn)行課堂教學(xué)的改革。文章針對(duì)嵌入式CPS方法課程，提出了面向復(fù)雜工程認(rèn)證的基于CPS理論構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的方法在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：專業(yè)工程認(rèn)證；嵌入式CPS方法；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）34-0093-02

工程教育專業(yè)認(rèn)證是面向《華盛頓協(xié)議》，“各簽約成員承認(rèn)這些專業(yè)滿足工程實(shí)踐的學(xué)術(shù)要求，具有實(shí)質(zhì)等效性”，即在各成員國(guó)通過自己認(rèn)證的高等工程教育在成員國(guó)之間具有等效性；職業(yè)工程師職稱具有等效性。職業(yè)工程師由社會(huì)行業(yè)認(rèn)證的改革是社會(huì)發(fā)展的需要，專業(yè)認(rèn)證工作是職業(yè)工程師認(rèn)證工作的基礎(chǔ)。因此，工程教育系統(tǒng)必須經(jīng)過職業(yè)工程師認(rèn)證機(jī)構(gòu)的審查評(píng)估。

一、嵌入式CPS方法的概念分析

培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的能力，是工程教育專業(yè)認(rèn)證的主要目標(biāo)，以此為導(dǎo)向，能夠提高學(xué)生解決工程問題的能力，提升自身面對(duì)復(fù)雜工程的意識(shí)，最終在畢業(yè)五年后達(dá)到具備解決復(fù)雜工程問題的素質(zhì)。嵌入式CPS方法課程是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的課程，需要理論與實(shí)踐相結(jié)合，嵌入式CPS方法中體現(xiàn)了電子信息工程、通信系統(tǒng)信息、自動(dòng)化等多方面專業(yè)的知識(shí)，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，并通過理論進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)與技術(shù)的提升，提高學(xué)生應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的能力，為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才。

二、實(shí)現(xiàn)基于CPS方法的嵌入式CPS方法課程教學(xué)改革

在新的教育形勢(shì)下，嵌入式CPS方法課程需要在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行改革，應(yīng)用CPS模式改變教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)解決復(fù)雜工程問題的基本要求“2.能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜計(jì)算機(jī)工程問題”中的“2.1 理解并能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)的語言表述工程問題。2.2 能夠針對(duì)具體的對(duì)象建立抽象模型，并基于模型進(jìn)行問題求解”，以及“3.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基礎(chǔ)原理，進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題的識(shí)別、表達(dá)，并在必要時(shí)借助文獻(xiàn)查找與研讀，獲得有效的信息或結(jié)論”中的“3.1 能夠運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)復(fù)雜工程問題。3.2 能夠運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷計(jì)算機(jī)軟件和系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并正確表達(dá)”。結(jié)合教材中的案例進(jìn)行具體分析，提高了課程教學(xué)改革的具體內(nèi)容。同時(shí)，體現(xiàn)在對(duì)教學(xué)模式的改革中，以學(xué)生為課堂教學(xué)的主體，充分考慮到學(xué)生發(fā)展的情況，針對(duì)基礎(chǔ)不同的學(xué)生采取不同的教育措施，以達(dá)到教學(xué)的預(yù)期效果。

（一）嵌入式CPS方法課程教學(xué)改革的原則

在對(duì)該課程進(jìn)行改革時(shí)，需要遵循基本理論、知識(shí)與技能共同提高的原則，提高課堂改革制度的科學(xué)性、先進(jìn)性、實(shí)用性、思想性等，需要增加對(duì)嵌入式系統(tǒng)的理論以及技術(shù)的開發(fā)與使用，在課程教學(xué)中結(jié)合智能小車自動(dòng)泊車的教學(xué)案例，在案例中滲透知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的專業(yè)技能。

（二）嵌入式CPS方法課程內(nèi)容的改革

通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，增加對(duì)嵌入式系統(tǒng)流程的開發(fā)，便于學(xué)生對(duì)嵌入式CPS方法的認(rèn)識(shí)，掌握解決問題的能力。在課程教學(xué)中，也需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的刪減，一些過時(shí)的知識(shí)信息以及不必要的信息需要進(jìn)行刪減，一些知識(shí)理論性很強(qiáng)，但是在實(shí)際中卻很少應(yīng)用，這樣的知識(shí)會(huì)占據(jù)課堂的大部分時(shí)間，給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成壓力，為課堂教學(xué)增加難度，造成時(shí)間與精力的浪費(fèi)。

例如連續(xù)動(dòng)態(tài)力矩矢量的內(nèi)容理論難度較高，若對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行完整介紹、嚴(yán)密推倒會(huì)占據(jù)課堂大量的時(shí)間，也并非完全有利于學(xué)生接受。采用基于CPS方法結(jié)合智能小車尋跡案例，對(duì)小車行進(jìn)過程中的位置與加速度實(shí)施連續(xù)動(dòng)態(tài)力矩矢量計(jì)算，進(jìn)而通過插值公式等方法對(duì)連續(xù)動(dòng)態(tài)參量進(jìn)行離散化處理，最終實(shí)現(xiàn)智能小車尋跡的編程模型，使嵌入式系統(tǒng)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)直觀地體現(xiàn)出來，便于學(xué)生的理解，也加深了學(xué)生對(duì)CPS理論的認(rèn)識(shí)。

（三）嵌入式CPS方法課程模式的改革

三、結(jié)語

嵌入式CPS方法課程教學(xué)的目的，主要為社會(huì)培養(yǎng)嵌入式行業(yè)中的實(shí)用性人才，提高學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)知識(shí)的掌握與運(yùn)用能力。通過CPS方法在嵌入式教學(xué)課堂中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容與模式的全面改革，實(shí)現(xiàn)了理論與技術(shù)的融合，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，為嵌入式課堂教學(xué)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式的創(chuàng)新，提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量，促進(jìn)了我國(guó)教育水平的提升。

參考文獻(xiàn)：

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