鄭琪
摘要:筆者通過(guò)對(duì)近年來(lái)嵌入式系統(tǒng)具體教學(xué)過(guò)程的總結(jié),提出了一些存在的具體問(wèn)題,以及為了解決這些問(wèn)題提出的措施和解決方案。實(shí)踐證明,這些措施和方案的效果對(duì)于提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生素質(zhì)是很顯著的。
關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng):教學(xué)改革;改革措施
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)19-0145-02
The Teaching Reform of the Embedded System
ZHENG Qi
(Xian University of Science and Technology,The Center of Engineering Training, Xian 710000,China)
Abstract: The author based on the summary of embedded systems teaching process in recent years ,pointed some problems,and put forword the measures and solutions.Practice has proved: the effect of these measures and solutions to improve the teaching quality and students' quality, it is very significant.
Key words:embedded system;teaching reform;reform measures
嵌入式系統(tǒng)是以微控制器為核心,嵌入到產(chǎn)品或設(shè)備中以實(shí)現(xiàn)其功能數(shù)字化和智能化的系統(tǒng)。是一種以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),軟、硬件可裁剪,適用于系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的必要性
嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,社會(huì)對(duì)這方面的人才需求越來(lái)越大,掌握該技術(shù)對(duì)學(xué)生就業(yè)起著重要作用。各大高校相繼開(kāi)出了嵌入式系統(tǒng)課程。我校近年來(lái)也開(kāi)出了嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)選修課。在具體的課程教學(xué)過(guò)程中存在以下問(wèn)題:
1)教學(xué)時(shí)間相對(duì)較少。如何充分利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間,最大限度地提高教學(xué)效率和教學(xué)成果是教師需要解決的重大問(wèn)題。
2) 學(xué)生基礎(chǔ)、所學(xué)知識(shí)水平參差不齊。嵌入式系統(tǒng)是多門(mén)學(xué)科的交叉部分,需要多門(mén)課程先修基礎(chǔ)。而我們的學(xué)生從大一到大三都有。
3)成績(jī)考核單一。傳統(tǒng)的考核方式以理論筆試考核為主,不能體現(xiàn)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,而實(shí)踐性、綜合性、應(yīng)用性是嵌入式系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。
2 教學(xué)改革措施和方案
1)合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。理論和實(shí)踐充分結(jié)合。怎樣激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、使學(xué)生樂(lè)于并積極地在自主學(xué)習(xí)時(shí)間里深入到嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)中,是當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)面對(duì)并需要解決的長(zhǎng)期問(wèn)題。
我所講授的嵌入式系統(tǒng)主要為ARM類型。由于ARM是一種32位處理器內(nèi)核,課程知識(shí)點(diǎn)眾多,涉及體系結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、C語(yǔ)言、硬件結(jié)構(gòu)等,涉及的內(nèi)容過(guò)于廣泛和深入。在實(shí)際的理論教學(xué)中,為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)又獲得良好的教學(xué)效果,適度地裁減、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容是十分必要的。結(jié)合我校的情況,學(xué)生從大一到大三不等,分層次、由簡(jiǎn)單到一般、再到復(fù)雜地大致講解單片機(jī)原理、程序流程圖的繪制、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、C語(yǔ)言基礎(chǔ)等。有選擇性的講解硬件結(jié)構(gòu)及接口,把重點(diǎn)放在基礎(chǔ)的GPIO、定時(shí)器、外部中斷、DAC、ADC、DMA、PWM和串行接口,避免全部涉及而沒(méi)有主次之分。經(jīng)過(guò)這樣選擇性的講解,學(xué)生的接受度提高很多。
教學(xué)內(nèi)容分為理論和實(shí)踐兩部分,又分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)多個(gè)層次。初級(jí)內(nèi)容要求每個(gè)學(xué)生必須掌握,中級(jí)的要求學(xué)生基本掌握,高級(jí)內(nèi)容主要針對(duì)基礎(chǔ)比較好的、學(xué)習(xí)興趣高的學(xué)生設(shè)置,不要求每個(gè)學(xué)生都掌握。理論知識(shí)分為基礎(chǔ)性和綜合性。實(shí)踐教學(xué)分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外作業(yè)兩部分。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是所有學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的、一些基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)。課外作業(yè)分為簡(jiǎn)單、一般和復(fù)雜。圍繞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)布置作業(yè),完成后可以馬上進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行,立馬看到運(yùn)行結(jié)果,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使作業(yè)不再是負(fù)擔(dān)。
2)先演示、實(shí)踐再講授理論。改變先前“理論在先、實(shí)踐在后”的傳統(tǒng)教學(xué)模式。在講解理論知識(shí)之前,先進(jìn)行實(shí)踐演示,使學(xué)生先明白該節(jié)課的教學(xué)任務(wù)與目的。理論講述圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的程序講解并要求學(xué)生根據(jù)目標(biāo)自行改動(dòng)、調(diào)試運(yùn)行,基本在課堂上就能掌握大部分的知識(shí),再經(jīng)過(guò)課后作業(yè)更進(jìn)一步練習(xí),使學(xué)生達(dá)到對(duì)理論知識(shí)的完全理解與吸收。
兼顧理論,注重實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),不能簡(jiǎn)單地以實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)價(jià)學(xué)生的主要標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)充分考慮學(xué)生得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程表現(xiàn)。只有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的程序調(diào)試過(guò)程中不斷改正錯(cuò)誤或方法,才能逐漸的提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,為完成后續(xù)難度更大的綜合性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于基礎(chǔ)好、年級(jí)高的學(xué)生,除了完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以鞏固加強(qiáng)理論知識(shí)外,應(yīng)更多地關(guān)注對(duì)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的發(fā)揮、更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維能力,變被動(dòng)接收為主動(dòng)思考,最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。
3)開(kāi)放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),提高學(xué)習(xí)自主性。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn),理論與實(shí)踐之間相互促進(jìn)。不僅豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而且激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新、探索,不怕困難的精神。圍繞實(shí)驗(yàn)板來(lái)布置作業(yè)(簡(jiǎn)單、一般和復(fù)雜的),使學(xué)生自己改寫(xiě)或編寫(xiě)出程序、調(diào)試運(yùn)行。當(dāng)直接看到運(yùn)行結(jié)果時(shí),就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的成就感,就愈加激發(fā)出學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈興趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。并請(qǐng)調(diào)試運(yùn)行成功的學(xué)生將自己的程序講給大家聽(tīng),對(duì)其他學(xué)生而言,開(kāi)闊了思路,起到了標(biāo)桿的作用,對(duì)整個(gè)教學(xué)而言,逐步以點(diǎn)帶面,最終達(dá)到共同進(jìn)步的結(jié)果。將嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放,使學(xué)生業(yè)余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐更為靈活,只要有時(shí)間、有興趣,就能到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
選擇合適的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。針對(duì)不同基礎(chǔ)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)項(xiàng)目是能否有效訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力、提高綜合素質(zhì)的關(guān)鍵。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選擇按照不同層次由淺入深、由易到難、逐步深入。好的項(xiàng)目要有一定的綜合性和創(chuàng)新性,還要具備一定的柔韌性。使學(xué)生有一定的空間發(fā)揮想象,激發(fā)學(xué)有余力的學(xué)生充分發(fā)揮個(gè)性,培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4)改革傳統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)成績(jī)+試卷成績(jī)”的考核方式。只有筆試方式不能完全反映學(xué)生掌該門(mén)課程的情況,必須充分考慮學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)。加大實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)比重,讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到實(shí)踐在這門(mén)課中的重要性,從而激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性,進(jìn)一步提高嵌入式系統(tǒng)演練操作和應(yīng)用能力。
經(jīng)過(guò)課堂與課后的各種練習(xí)作業(yè)后,當(dāng)學(xué)生面對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)題目時(shí),不會(huì)不知所措。學(xué)生在完成題目的過(guò)程中,達(dá)到對(duì)知識(shí)更深入的理解,使學(xué)生全面了解嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
考核方案經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)整,現(xiàn)在各部分所占比重為:平時(shí)(考勤、實(shí)驗(yàn))15%、基礎(chǔ)作品20%、特色作品15%、大作業(yè)50%。
以保證達(dá)到教學(xué)大綱要求為基本目標(biāo),對(duì)不同知識(shí)水平、不同學(xué)習(xí)興趣的學(xué)生設(shè)計(jì)層次不同的教學(xué)、考核方案,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐化和多樣化。
3 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的教學(xué)歷程,教學(xué)經(jīng)驗(yàn)得到不斷積累,教學(xué)改革不斷深入。教學(xué)改革的成效顯著,教學(xué)質(zhì)量和效率不斷提升,學(xué)生的滿意度不斷提高。嵌入式系統(tǒng)不斷發(fā)展,要求教師不斷探索、改進(jìn)教學(xué)體系、方案、手段、內(nèi)容、方式,以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展。
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