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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董華松.以設(shè)計(jì)方案為導(dǎo)向的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015（17）：109-110.

[2] 冀常鵬，馬飛，徐維.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011（6）：26-27.

[3] 權(quán)寧一，權(quán)曉林.嵌入式系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（3）：146-147.