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1、1.2 教育定位计算机科学与技术专业嵌入式系统方向的教育定位，根据我国经济发展的国策、教育部的教育发展计划、广东省珠三角发展规划、广东白云学院的特点，主要培养下列三类应用型的工程师人才：（1） 软件、网络、嵌入式系统的产品开发生产工程师。（2） 软件、网络、嵌入式系统的运行维护服务工程师。（3） 软件、网络、嵌入式系统的产品、系统销售服务工程师。1.3 专业方向人才培养规格计算机科学与技术专业的学制为四年，授予工学学士学位。人才培养规格的要求，结合CDIO理念中的学习效果，反映了工程教育的结果，它说明了学生应学到的知识及应具备的能力。这包括四方面的内容，第一方面是技术学科知识，第二方面是个人能

2、力，即学生的认知能力、情感发展，第三方面是人际交往能力，主要考虑个人和群体的交流、沟通、协作能力，第四方面是产品、过程和系统建造能力，这主要是在实际环境的构思、设计、实现与运行。对CDIO理念的四个方面进行整合，人才培养分为知识、素质、能力三个层面，在不同层面上给出人才的相关要求，不同层面对人才的要求内容不同，而且，不同层面存在一定的关联关系。知识、素质、能力是人才培养的三个基本要素。1.3.1 知识结构要求计算机应用型人才的知识主要分为素质性知识和专业性知识两部分。素质性知识指人类、社会、自然发展及其规律的基础知识和基本理论。专业性知识指计算机学科的理论知识，经验性知识和工作过程性知识。素质

3、性知识包括马列主义、邓小平理论、思想道德、法律基础等以及自然科学与人文科学的基本知识。专业性知识包括显性知识和隐性知识。显性知识主要从课堂及书本上获得，主要包括科学理论知识和部分经验性知识，具体为基础理论、专业基础、专业课程、选修课程所学的知识。隐性知识主要通过实践、结合工作经历方能获得，具体要通过实验、实践、工程构建等过程方能取得。计算机科学与技术专业的知识要求如图1中所示。 图1 应用型人才知识结构 在人才培养方案的知识结构要求中结合CDID理念高度强调三个方面：（1） 较充分的素质性知识（2） 较齐备的相互支持专业课程知识（显性）（3） 较深厚的工程技术基础知识（显性、隐性）1.3.2素

4、质结构要求素质结构要求有思想道德素质、文化素质、专业素质和身心素质四个方面。（1）思想道德素质 热爱祖国，树立科学世界观、人生观和价值观；具有责任心和社会责任感；具有法律意识，自觉遵纪守法；热爱本专业，注重职业道德修养；具有诚信意识和团队协作精神。（2）文化素质 具有一定的文学艺术修养，人际沟通修养和意识，有多种交流的策略、结构、方式、语言和技巧；能有效组织、管理团队活动。（3）专业素质 掌握科学思维和科学研究，工程开发方法；具备求实创新意识，有严谨的发现问题、探索问题、分析问题和解决问题的科学素养，有强烈的工程意识和效益意识；有自觉求知欲和终身学习理念。（4）身心素质有健康的身体和坚强的心理

5、素质，有主动承担风险的勇气和敢于负责的气魄，有善于妥协、平衡、全方位思维的解决问题的气量。1.3.3能力结构要求能力是人才培养的核心目标之一，是应用型人才特征的突出表现。根据国际工程教育要求、我国工程教育要求和CDIO教育理念，都提出了知识、素质和实践三方面的明确要求。人才培养的最重任务和核心目标就是要培养人才的认知、人文和工程这三类能力。第一类能力科学认知能力。这种能力必须由相互支持的专业课程进行培育，使学生获取数学、自然科学知识和工程技术知识，从而形成对科学的认知能力。第二类能力人文素质能力。这种能力主要体现在个人能力，人际交往能力上；要求学生要遵守工程职业道德，有组织管理能力，有交流和团

6、队协作能力。第三类能力工程开发能力。这种能体现在产品、过程和系统建造能力。产品、过程和系统是工程开发中的三种不同形态，其中任何一种形态都需要工程开发能力。要求学生有解决工程问题能力，能创新、研究、开发设计能力。能力培养模型如图2所示。 图2. 应用型人才能力培养模型2.1 技术知识和推理2.1.1 相关科学知识2.1.1.1计算机科学知识2.1.1.2数学、物理、电子科学知识2.1.1.3人文科学、外语知识2.1.1.4工程技术研究开发知识2.1.2 核心工程基础知识2.1.2.1数字电路、模拟电路和电路CAD 2.1.2.2系统原理和应用开发2.1.2.3软件工程2.1.2.4计算机网络与系

7、统集成2.1.3高级工程基础知识2.1.3.1系统分析2.1.3.2模式识别与嵌入式系统工程控制2.1.3.3网络、软件和嵌入式系统设计构建2.2 个人能力、职业能力和态度2.2.1 工程推理能力和解决问题的能力2.2.1.1 发现问题和表述问题2.2.1.2 建模2.2.1.3 估计和定性分析2.2.1.4 带有不确定性的分析2.2.1.5 解决方法和建议2.2.2 实验和发现知识2.2.2.1 建立假设2.2.2.2 查询印刷资料和电子文献2.2.2.3 实验性的探索2.2.2.4 假设检验与答辩2.2.3 系统思维2.2.3.1 全方位思维2.2.3.2 系统的显现和交互作用 2.2.3

8、.3 确定主次与重点2.2.3.4 解决问题时的妥协、判断和平衡2.2.4 个人能力和态度2.2.4.1 主动性和愿意承担风险2.2.4.2 执着与变通2.2.4.3 创造性思维 2.2.4.4 批判性思维2.2.4.5 了解个人的知识、能力和态度2.2.4.6 求知欲和终身学习2.2.4.7 时间和资源的管理2.2.5 职业能力和态度（职业教育）2.2.5.1职业道德、正直、责任感并勇于负责2.2.5.2 职业行为2.2.5.3 主动规划个人职业 2.2.5.4 与世界工程发展保持同步2.3 人际交往能力：团队工作和交流2.3.1 团队工作2.3.1.1 组建有效的团队2.3.1.2 团队工

9、作运行2.3.1.3 团队成长和演变2.3.1.4 领导能力2.3.1.5 形成技术团队2.3.2 交流2.3.2.1 交流的策略2.3.2.2 交流的结构2.3.2.3 书面的交流2.3.2.4 电子及多媒体交流 2.3.2.5 图表交流2.3.2.6 口头表达和人际交流2.3. 3 使用外语的交流2.3.3.1 英语2.3.3.2其他区域工业国的语言2.3.3.3其他语言2.4 在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统2.4.1 外部和社会背景2.4.1.1 工程师的角色与责任2.4.1.2工程对社会的影响2.4.1.3社会对工程的规范2.4.1.4 历史和文化背景环境2.4.1.5

10、当代课题和价值观2.4.1.6 发展全球观2.4.2 企业与商业环境 2.4.2.1 重视不同的企业文化 2.4.2.2 企业战略、目标和规划2.4.2.3 技术创业2.4.2.4 成功地在一个组织中工作2.4.3 系统的构思与工程化2.4.3.1设立系统目标和要2.4.3.2 定义功能、概念和结构2.4.3.3系统建模和确保目标实现2.4.3.4 开发项目的管理2.4.4 设计2.4.4.1 设计过程2.4.4.2 设计过程的分段与方法2.4.4.3 知识在设计中的利用2.4.4.4单学科设计2.4.4.5多学科设计2.4.4.6 多目标设计2.4.5实施2.4.5.1 设计实施过程2.4.

11、5.2 硬件制造过程2.4.5.3 软件实现过程2.4.5.4硬、软件集成2.4.5.5测试、证实、验证和认证2.4.5.6实施过程的管理2.4.6运行2.4.6.1 运行的设计与优化2.4.6.2 培训和操作 2.4.6.3 支持系统的生命周期2.4.6.4 系统改进和演变2.4.6.5 弃置与生命终结问题2.4.6.6 运行管理3. 课程体系和项目系统3.1 课程体系课程体系是实现培养目标的重要手段，课程的内容和课程的性质构成了课程体系。课程体系由课程模式、构建准则、课程类型组成。3.1.1 课程模式课程模式是根据某种教育思想和理论，选择和组织教学内容、教学方法、教学管理手段，以及制定教学

12、评价原则而形成的一种形式系统。课程模式就是基于某种教育理念，具有特定功能和结构的课程体系。计算机科学与技术专业的课程模式是结合CDIO理念的白云模式。这种模式的特点体现在如下三点上：（1）典型性：专业典型性及功能课程。（2）概括性：由相互支持的嵌入式系统课程组成，并由工程项目为纽带的知识、素质、能力培养结构。（3）规模性：课程、组织和实施以CDIO的12条标准为原则。3.1.2 课程模式的构建准则1. 社会需求根据我国经济发展和珠三角发展规划纲要，根据市场的需求，设置工程性强的课程以及培养方式。2. 学科知识学科知识的选择是应能满足应用型人才的技术和技能要求，一方面要有扎实的基础理论，一方面要

13、求有较宽的专业知识面和工程实践知识。3. 过程性知识 强调具备在工作现场贯彻和实施嵌入式系统应用和设计而必需的实践工程过程性知识。特别强调在“做中学”，学会“如何做”，提炼“如何做得更好”。4. 素质教育随着社会的发展，职业工种变换机率也随之上升，只有具备较高素质和有较强应变能力才能适应社会发展。经济与技术的发展也会不断产生新的工作领域和发展领域，只有具备有可持续发展潜力的人才能适应新的领域。课程体系应当把人文素质培养和理论知识、工作能力结合在一起，特别注重人际交往能力。5. 能力培养应用型人才培养强调实践教学环节的作用，侧重于从“做中学”，强调课程体系的产学合作，强调工程项目在教学环节的关联

14、、纽带作用。把构思、设计、实现、运行作为培养能力的核心过程。3.1.3 课程类型课程类型由通用课程、专业核心课程、应用课程、实验课程、实践课程组成。（1）通用课程指通识教育课程，主要由素质类课程和工具类课程组成。素质类课程有政治类课程、人文素质课程，体育类课程等组成；工具课程主要是指外语类课程。（2）专业核心课程专业核心课程又称为专业基础课程，主要是由专业原理性知识构成的课程，包括计算机导论，离散数学，数据结构，程序设计，组成原理，操作系统，计算机网络，软件工程，数据库原理等。（3）应用课程 面向应用的课程是指与某一特定工作或职业相关的课程，用于培养学生解决问题的能力。这些课程包括专业课和某些

15、选修课。（4）实验课程课程实验是针对相关重要知识点设置的实践教学活动，它对加深理论理解起重要作用。实验有验证性实验和设计性实验。在实用性人才培养中，设计性实验是实验课程的主体，有利于提高学生开发创新的能力。（5）实践课程实践课程指课程设计、实习、毕业设计和工程项目开发。课程设计是和课程相关的综合性设计实践环节；课程设计可选择一门课或综合多门课实行。实习是使学生直接接触专业生产实践的活动。毕业设计以适当的课题研究为背景，接受科学研究的全过程训练。工程项目的开发是实用性人才培养的重要核心过程，是贯通各门课程知识的纽带，是培养学生创新能力的进化链。基于CDIO理念，工程项目开发是嵌入式系统课程体系中

16、最重要的课程类型。3.1.4 课程体系的构建计算机科学与技术专业的课程体系由五个课程平台一个项目系统组成，包括公共基础平台，专业基础平台，专业选修平台，应用能力平台，基本素质平台和项目系统。（1）公共基础平台该平台包括较宽的基础课程，主要有数学、物理、电子学等基础课程和程序设计基础等。（2）专业基础平台专业基础平台主要包括专业核心课程和专业实验课程，为学生进一步学习专业课程和解决某些基础实际问题打下坚实的理论基础。（3）专业选修平台应用型人才在知识结构上应具有知识面宽，基础扎实，实用性强的特点。根据实用工作和职业的需求设置有明显应用性的案例的选修课，同时把最新的与应用有关的学科知识渗透到课程内

17、容中。（4）应用能力平台应用能力平台与职业工作直接相关，故职业工作要求是课程开发的基础；应用能力课程强调传授过程性知识，故注重“做中学”，以工作实践过程为基点，体现理论知识与实践的融合。应用能力课程表示为专业方向课程。（5）基本素质平台基本素质平台侧重于基本素质和职业道德素质。基本素质课程主要指通用课程，包括英语、政治、德育、体育等课程；职业素质和道德的培养，通过基本素质课程综合实践环节，项目开发等实现。（6）项目系统工程项目开发是构建应用型人才培养课程体系的一个重要核心过程，工程项目关键在于体现“做中学”的精粹，“做”不只是要动手实现一个具体工程，更重要的是在其中要动脑去思维、理解、分析、创

18、新。解决实际问题，这一过程是理论到实际，实际到理论的多次迭代递归过程，使人们更有效，更高效地学习理论，并应用理论解决工程问题。工程项目系统是一个由多层多种项目组成，结合相关课程知识的项目组成系统。一个项目可以和一门课或多门课程的知识相关，通过项目不但验证课程的理论，多门课程理论的相关性，综合应用，更重要的是进一步发展理论，开发新技术，创新方法。课程体系有关平台和项目系统的时序图如图3所示，图中的阴影部分表示平台或项目系统的执行时段。学年第一学年第二学年第三学年第四学年学期12345678公共基础平台专业基础平台专业选修平台应用能力平台基本素质平台项目系统图3. 课程体系构建的平台及项目系统时序

19、图3.2 课程体系构建的特点课程体系要遵从培养有三类能力的应用型人才的目标进行构建。围绕这一目标，课程体系有如下特点：（1）体现一体化教育的本质课程体系体现CDIO的一体化理念。第一，有相互支持的专业课程，使学生学习到相互支持的学科知识；第二，从中获得个人、人际交往能力；使学生获得自学、批判、创造等个人能力，以及职业规范行为，良性交往协作能力；第三，取得产品、过程和系统建造能力；使学生有工程设计、实施、运维、创新优化能力。（2）以综合性项目和毕业设计为主要载体 综合性项目和毕业设计作为能力培养的主要载体；对综合性项目和毕业设计进行分解和拆离，形成多种层次项目。这些项目需要多门课程的支持才能完成

20、，从而使项目成为关联各门课程的纽带；所有的项目的执行，就形成了一条完整的知识链，全面培养学生的三类能力。（3）分段实施、前后连贯的能力进化过程课程体系体现能力的进化过程。知识和能力的培养是有阶段性的，不同阶段的重点不同，这也是一个人生长进化的特点，犹如人们分小学，中学，大学各阶段学习和进化一样。按工程开发的过程，对能力的进化分成4个不同的级别；基本单元构建级，组件构建级和系统构建级，并建立能力成熟度模型CMM（Capability Maturity Model）。 如图4所示。高成熟级系统构建级提高级组件构建级基本级部件构建级初始级低基本单元构建级 图4. 能力成熟度模型能力培养的阶段目标及时

21、间分配如图5中所示。从中可以看出，能力的培养的初始、基本、提高和成熟四个级别，分别是和14学年相对应的。这是一个合理而科学的进化过程。 图5. 能力培养的进化在图5中，点划线表示学生能力培养的渐进过程，等同实箭头表示的能力进化的阶梯级别。（4）“12345”原则课程体系建立在“12345”原则的基础上，这个原则反映了课程体系构建的根本思路。这个原则的意义如下：1 一个目标，培养创新型应用人才。2 教师、学生两者互动式的工程化教学。3 知识、工程、素质三者交叉融合。4 四年连贯性的一体化教学。5 5种综合的成绩评价机制。包括课堂测试，学习笔记，研究作品，论文发表，团队活动和学科竞赛。3.3 项目

22、系统项目系统是贯穿人才培养全过程的由多层次多个项目组成的工程实践系统，是贯彻CDIO工程教育的构思、设计、实现和运行过程的最关键链路和途径。3.3.1 项目的概念和定义过程性的研究开发项目简称项目，是指一个产品制造，一个工程建设或一个系统组建的全过程活动；这个活动周期结束后，产品的质量应该满足行业或国家技术标准，可以投入批量生产；工程的功能和性能应符合用户验收条件，可以投入使用；系统的品质和精度应达到工况要求，可以进入正常运行。3.3.2 项目设置的准则项目设置不是随心所欲的，而是根据人才培养的目标，定位以及课程体系而设置的。项目设置应体现如下准则：（1）项目设置应可实现人才培养目标及其职业定

23、位，并体现CDIO的构思、设计、实现、运行过程。（2）项目设置应符合知识、素质、能力进化的规律，从简单到复杂，从低级到高级，从个体到整体，并沿学年时序轴发展。（3）项目设置应在不同学年时间段，任务目标有所侧重，突出相关重点。（4）项目设置应考虑多种层次，分成不同级别，以结合和适应相关的课程教学内容知识点及不同深度。（5）项目设置应该有承上启下作用，在目的和内容上都有相关性，连贯性、进化性。（6）项目设置不必追求专业知识的全面运用和功能的面面俱到；只需实现专业的核心知识，素质和能力即可。3.3.3 项目设置的方法根据CDIO工程教育的理念，在学生大学本科四年的学习中，通过一个有足够规模的工程项目

24、，结合课程体系，实施构思、设计、实现、运行过程，取得专业课程知识；个人能力，人际交往能力；产品、过程和系统建造能力，则达到预期目标。显然，用一个足够规模的综合性工程项目作为贯穿四个学年的知识、素质、能力进化载体，是一种行之有效的方法。而毕业设计项目，无论从功能、内容、意义和规模上都是这样一个适合要求的项目。 部件单元 图6 毕业设计项目二分拆示意图把毕业设计项目加以分解拆离，并按功能大小、上下层次、前后顺序形成一个项目集合，结合课程体系的内容及时序，把项目综合中的各个项目合理分布到各个学年的相关时间段中，则可以在四年中高效、准确、全面实现CDIO工程教育任务。嵌入式系统毕业设计项目是一个完全独

25、立、完备的产品、工程或系统建造过程。项目的系统结构由多个功能子系统组成；而每一个子系统又由多个功能模块或组件组成；一个功能模块或组件又由多个功能部件或单元组成。图6中所示的是毕业设计项目二分拆示意图。项目的设置可分为如下三种层次：（1）综合项目（一级项目）：这是和学年课程相关的，并综合培养已经历学年阶段知识、素质和能力水平的项目，每一个学年设置一个综合项目，在第四学年的综合项目是毕业设计。第三、二、一学年的综合项目是对毕业设计进行分解拆离之后设置的，并且，其侧重点有所不同。四个综合项目情况如图7所示。综合项目部件、单元模块、组件子系统毕业设计侧重点C，DC,D,II，O图7 四学年的综合项目（

26、2） 支撑项目（二级项目）：这是对综合项目起直接支撑作用的项目。支持项目是综合项目的下级项目，一个综合项目是靠多个支撑项目支持的，一个支持项目和多门课程的知识相关；支撑项目培养学生多种知识融会使用、并使知识和能力在相应深度结合，并使知识进一步转化为能力；支撑项目加深学生对专业的认识，并提高学生的创新能力。（3）基础项目（三级项目）：这是结合相关课程知识，进行基础知识实践和过程实施方法训练的项目。也是进入支撑项目的前期准备；项目规模小，功能较单一，不能成独立应用用途。基础项目加强对课程知识理解，也培养学生初步工程概念，工程方法和工程能力。 在四个学年中，四个综合项目和相关支撑项目、基础项目的相关情况，及对能力成熟度的影响如图8所示。图8 项目和能力成熟度3.3.3 项目系统结构以下以嵌入式系统方向为例对项目系统结构加以说明。嵌入式系统的过程应用系统的典型结构一般由单片微机，控制驱动电器，检测电路，显示电路，功能设定面板和被控对象组成，如图9所示。图9 嵌入式系统的典型结构按这个典型结构，可以进行项目的内容分解，并取得图10年示的项目系统结构图，图中同时给出了项目编号。图10项目