李穎　吳一亮　許偉堅　黃長斌　楊光松

摘 要：隨著我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，建設(shè)工業(yè)強國、培養(yǎng)新時代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才已成為高校改革和發(fā)展的大趨勢。文章基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，結(jié)合嵌入式課程的特點，利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢開展嵌入式精品資源課程建設(shè)，在介紹建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對教學(xué)中出現(xiàn)的問題，提出結(jié)合在線課程的教學(xué)改革方法和具體舉措。實踐證明，課程建設(shè)能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，化解課程教學(xué)中的難點，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);精品在線課程;嵌入式

中圖分類號：G642.0 ? ? ?文獻標志碼：B ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）12-0041-04

一、引言

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是適應(yīng)創(chuàng)新型國家發(fā)展戰(zhàn)略需要而產(chǎn)生的一種教學(xué)理念與模式。在高等學(xué)校中大力推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，對于促進高等教育科學(xué)發(fā)展，深化教育教學(xué)改革，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義[1]。

開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，需要充分認識和把握互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來的機遇和挑戰(zhàn)，在突出專業(yè)特色的同時，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想與課程體系有機融合，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動要與專業(yè)實踐教學(xué)有效銜接，積極推進人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革[2]。借助線上線下的優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建開放式的育人環(huán)境，充分挖掘?qū)I(yè)課程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

《嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用》是一門信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，嵌入式技術(shù)是一項與日常生活應(yīng)用的電子產(chǎn)品緊密結(jié)合的技術(shù)，掌握嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)方法，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力有非常重要的作用[3]。

建設(shè)嵌入式精品資源課程，旨在充分挖掘信息類專業(yè)課程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育內(nèi)容資源，利用互聯(lián)網(wǎng)豐富優(yōu)質(zhì)的資源優(yōu)勢，線上、線下教學(xué)互為補充，完善傳統(tǒng)教學(xué)觀念和手段，加深教學(xué)內(nèi)容的思考和理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，滿足個性化學(xué)習(xí)的要求，提升教育教學(xué)的效率和成果，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。

二、課程建設(shè)思路?

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，在思維訓(xùn)練方面，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維、系統(tǒng)思維以及多學(xué)科交叉思維;在能力培育方面，提高學(xué)生動手能力、競爭能力、綜合統(tǒng)籌能力和學(xué)術(shù)素養(yǎng)[4][5]。課程建設(shè)具體思路如下：

1.優(yōu)化課程內(nèi)容，構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識結(jié)構(gòu)

電子信息類專業(yè)的《微機原理與接口技術(shù)》《單片機應(yīng)用技術(shù)》《DSP應(yīng)用技術(shù)》《嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用》等課程都屬于基于CPU的計算機類課程，但其研究對象各有側(cè)重?！段C原理與接口技術(shù)》側(cè)重于CPU的體系結(jié)構(gòu)、匯編語言等，《單片機應(yīng)用技術(shù)》側(cè)重于接口設(shè)計和應(yīng)用，《DSP應(yīng)用技術(shù)》側(cè)重于數(shù)據(jù)處理方法和高速運算，所以在本課程建設(shè)時，應(yīng)充分考慮知識點的連貫性和差異性，對課程教學(xué)內(nèi)容做取舍優(yōu)化，相互支撐、相互補充。比如，簡略介紹CPU結(jié)構(gòu)、匯編語言和硬件電路，而詳細講解驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)，使學(xué)生能夠完整地掌握此類課程的知識結(jié)構(gòu)體系，為進一步創(chuàng)新夯實基礎(chǔ)。

2.注重知識更新，緊跟時代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)步伐

不同于傳統(tǒng)通用的PC芯片，嵌入式技術(shù)更新迅速，每年有上百種“嵌入式”新產(chǎn)品問世。在開發(fā)工具方面，各個廠家的產(chǎn)品也層出不窮。操作系統(tǒng)從經(jīng)典的Windows CE、Linux到Android、Mac OS，圖形界面也由QT到MiniGui不斷變化。因此，在嵌入式課程的建設(shè)上，必須緊跟市場需求及時更新，讓學(xué)生熟悉和掌握嵌入式領(lǐng)域最新的發(fā)展動態(tài)。

3.注重實踐教學(xué)，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)

實踐教學(xué)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的核心，需要根據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)目標，在課程建設(shè)初期確定實踐教學(xué)目標，設(shè)計實踐教學(xué)的具體內(nèi)容、實施過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。因此，在課程建設(shè)過程中，除了線上課程視頻，還需要整理和設(shè)計大量配套輔助材料，引導(dǎo)和幫助學(xué)生進行課后鞏固和拓展創(chuàng)新。

三、課程建設(shè)內(nèi)容

優(yōu)質(zhì)的線上精品課程，是學(xué)生掌握課程基本內(nèi)容、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。我們針對每個章節(jié)知識內(nèi)容，厘清知識要點，分模塊錄制授課視頻，并且提供了拓展閱讀、案例示范等延伸學(xué)習(xí)材料。每一章節(jié)還設(shè)置了專題討論、問卷調(diào)查、配套章節(jié)測試等資料，針對知識要點，設(shè)計了知識單元討論題、隨堂測驗題、課后作業(yè)等，并且給出了單元評價考核方案。此外，還配備了實驗視頻供學(xué)生參考。建設(shè)內(nèi)容包括：

1.裁剪課程內(nèi)容

本課程要求先修《C語言程序設(shè)計》《微機原理與接口技術(shù)》（或《單片機原理》），這些是絕大多數(shù)工科專業(yè)的必修課，因此本課程具有跨專業(yè)選修的優(yōu)勢。嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件包括嵌入式處理器和外圍設(shè)備等，軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用程序等。本課程主要是針對軟件開發(fā)所設(shè)計，所需的知識架構(gòu)分為編程語言、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)移植、Linux 內(nèi)核及驅(qū)動、應(yīng)用程序等。課程架構(gòu)分為兩個層次：基礎(chǔ)層次講解嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)，包括編程語言、操作系統(tǒng)、嵌入式處理器架構(gòu)等基礎(chǔ)知識;核心層次針對嵌入式開發(fā)所需掌握的課程，包括內(nèi)核、驅(qū)動的開發(fā)、圖形界面的開發(fā)等進行教學(xué)。

2.錄制教學(xué)視頻

教學(xué)視頻的主要目的是輔助學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生更有效地理解和鞏固知識內(nèi)容，因此教學(xué)視頻的設(shè)計應(yīng)以“簡潔清楚”為原則，視頻不一定要像文科類課程那樣強調(diào)教師的體態(tài)和感染力，只要把問題講清楚、滿足適用性和易用性即可達到要求。為了避免講解冗長讓學(xué)生失去興趣，每段教學(xué)視頻設(shè)計為5-8分鐘，將知識點分解模塊化，短小精干而易于理解。

以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力為目標的實驗，在設(shè)計上較傳統(tǒng)驗證性為主的實驗增加了創(chuàng)新性實驗、多學(xué)科交叉融合，使內(nèi)容更加豐富、更具挑戰(zhàn)性。如果撰寫傳統(tǒng)的實驗指導(dǎo)書，用文字無法直觀地表達實驗過程、操作細節(jié)和實驗結(jié)果，所以除了實驗名稱、目的、內(nèi)容、要求、問題等用電子文檔外，其余和實驗相關(guān)的支持材料盡量用教學(xué)視頻的方式提供給學(xué)生，實現(xiàn)“手把手”線上教學(xué)。

3.拓展教學(xué)資源

擴展學(xué)習(xí)及延伸材料，主要包括兩個方面：

（1）鞏固學(xué)習(xí)材料

其目的是為了鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握。問卷調(diào)查是為了了解學(xué)生對知識的掌握情況;專題討論是為了引導(dǎo)學(xué)生深入思考、拓展創(chuàng)新;隨堂測驗題、課后作業(yè)等是為了鞏固知識、查漏補缺，督促學(xué)生下功夫掌握基本的知識點。

（2）擴展提高材料

擴展提高材料是為了讓學(xué)生進一步地提高創(chuàng)新能力，主要包括業(yè)界最新的進展、一些工業(yè)上的解決方案、開源項目的說明書和源代碼、常用的開發(fā)工具及鏈接等，還提供了一些外文資料供學(xué)有余力的學(xué)生研究。

4.創(chuàng)新應(yīng)用案例

利用畢業(yè)設(shè)計、參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、電子設(shè)計競賽，讓學(xué)生做與本課程有關(guān)的應(yīng)用設(shè)計，如基于Android的傳感網(wǎng)設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)等。經(jīng)過多年的積累，為后續(xù)的授課提供豐富的素材，使得教學(xué)內(nèi)容不斷更新。提供源代碼，編寫相關(guān)教程和指導(dǎo)手冊，針對不同類型的開發(fā)程序，團隊將提供調(diào)試正確的源代碼、操作手冊等網(wǎng)絡(luò)資源，為進一步撰寫教材作準備。

四、教學(xué)方法及改革舉措

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，在建設(shè)好精品資源課的基礎(chǔ)之上，更主要的是如何利用精品課程進行教學(xué)方法的改革。在本課程的教學(xué)過程中，課程組主要從以下幾個方面進行改革：

1.主動學(xué)習(xí)法提升教學(xué)效率

主動學(xué)習(xí)是一種積極的教育方式，旨在激發(fā)學(xué)生的積極性，增強師生間的互動，從而加深對課程的理解，并建立自我管理的學(xué)習(xí)能力。主動學(xué)習(xí)的主要目的是針對學(xué)生的特點，從提高學(xué)生的參與度入手，進而提高教學(xué)效果[6]。近年來，作為提高教育質(zhì)量的一種教學(xué)手段，主動教學(xué)法得到諾貝爾物理學(xué)獎獲得者卡爾·威曼（Carl Wieman）等科學(xué)家和教育界人士的認可[7]。主動學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)和基于項目的學(xué)習(xí)密切相關(guān)，這些都是一般的計算機科學(xué)學(xué)習(xí)，尤其是MTCS課程學(xué)習(xí)中非常適合的方法[8]。

本課程在教學(xué)改革中，將充分利用這一理念，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。采用線上互動學(xué)習(xí)和線下課堂教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性，增加慕課學(xué)習(xí)、習(xí)題推送、翻轉(zhuǎn)討論、課后小測、論壇互動、資料共享等環(huán)節(jié)和方式，拓展教學(xué)渠道，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生理解和內(nèi)化知識，提高學(xué)習(xí)效率，有利于培養(yǎng)學(xué)生探索精神和實踐創(chuàng)新能力。

2.模塊化教學(xué)推進知識內(nèi)化

將所學(xué)的知識進行模塊化分解后再整合，促進學(xué)生觸類旁通和創(chuàng)新的能力。在編寫教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)書時事先考慮，將每個大型的設(shè)計分解成一個個小的實驗?zāi)K，學(xué)生在做完這些分模塊的基礎(chǔ)上，就可以綜合成一個功能完善的較復(fù)雜的系統(tǒng)。比如，在做驅(qū)動程序?qū)嶒灂r，完成LED、串口、網(wǎng)口、GPIO等模塊，可以綜合成電梯控制系統(tǒng)、洗衣機、智能家居等不同的系統(tǒng)。

設(shè)計的每個實驗都是一個綜合應(yīng)用項目的子部分。學(xué)生做完全部實驗，掌握了基本實驗技能和拓展能力后，在課外可以將做過的實驗任意組合形成一個新的實驗，全部實驗組合在一起就可以形成一個類似于電子設(shè)計競賽項目設(shè)計。從掌握了幾個分散的知識點的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變到掌握了初步系統(tǒng)應(yīng)用，逐級提升項目設(shè)計的難度，同時經(jīng)過每個實驗的拓展功能的設(shè)計訓(xùn)練，學(xué)生初步掌握了自主設(shè)計新功能的方法。

3.案例教學(xué)強化綜合能力培養(yǎng)

利用已有的教學(xué)成果，搜集一些生活中的典型實例，為學(xué)生創(chuàng)造所學(xué)知識的應(yīng)用場景，教師從需求開始分析，引導(dǎo)學(xué)生思索如何去實現(xiàn)，師生共同參與設(shè)計，推動學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識盡快解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，在此基礎(chǔ)上，進一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力。學(xué)生經(jīng)過了認知、解惑的階段后，就產(chǎn)生了自我創(chuàng)新的欲望，迫切希望自己動手設(shè)計綜合性的實驗方案。這時教師鼓勵學(xué)生不畏失敗，勇敢表達新思路和新改進，要求學(xué)生自己設(shè)計線路圖、程序，進行調(diào)試得出正確的結(jié)果，這是課程學(xué)習(xí)的提高階段，在課外完成。目前，課題組已搜集整理了生活中多個不同的經(jīng)典案例，由于這些案例來自生活，大大地激發(fā)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了創(chuàng)業(yè)能力。

4.網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)助力教育教學(xué)

為配合課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、思維能力和創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力，課題組將同步開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，構(gòu)建精品課程教學(xué)網(wǎng)站，上傳全程授課實況視頻，輔助學(xué)生進行MOOC學(xué)習(xí)。課程團隊錄制授課和實驗必須的實驗操作詳細說明視頻。利用網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)助力教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及實踐應(yīng)用能力。將各個實驗基本的設(shè)計、操作、仿真、糾錯過程的視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)課堂，學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻直到掌握。在每個實驗之后由教師提出擴展功能，要求學(xué)生利用課外自己完成。同時，彌補課堂學(xué)時不足的情況。

5.實驗方式的革新驅(qū)動實踐能力遞升

實驗分為兩個層次：基礎(chǔ)性實驗和創(chuàng)新性實驗。課程建設(shè)中，錄制了每個實驗基礎(chǔ)階段的教學(xué)視頻，學(xué)生可以在自己的電腦上安裝開發(fā)環(huán)境，借用學(xué)校實驗設(shè)備在宿舍進行操作練習(xí)。經(jīng)過預(yù)習(xí)操練后，學(xué)生到實驗室就可以進行拓展創(chuàng)新部分的實驗內(nèi)容，教師可利用實驗時間對學(xué)生遇到的問題進行指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生的思路。如果無法在課內(nèi)完成，還可以在課外繼續(xù)完成。同時也要求學(xué)生在課外完成多個實驗間的組合，實現(xiàn)新的功能。此外鼓勵學(xué)生參加各種競賽，夯實自己的基礎(chǔ)，為將來走向工作做好充分的準備。改革后的實驗環(huán)節(jié)在鞏固理論知識的同時，進一步鍛煉了學(xué)生綜合應(yīng)用和動手實踐能力，激發(fā)了創(chuàng)新創(chuàng)造潛能[9]。

6.考核方式的革新激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力

根據(jù)學(xué)生的情況，采用不同的教學(xué)和考核方式，允許學(xué)生以MOOC學(xué)習(xí)折算一定的課堂學(xué)時。設(shè)立創(chuàng)新考核機制，鼓勵學(xué)生在課外完成項目，計入平時成績;或者完成規(guī)定的提升項目以及完成企業(yè)的科研項目，經(jīng)質(zhì)詢認定后，直接代替課程考試學(xué)分。從而最大限度地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。主要有以下考核模式：

（1）正?？己四Ｊ?/p>

考核成績包括期末考試成績和平時成績。期末考試成績占60-70%，閉卷方式。平時成績占30-40%，主要由課堂實驗、考勤、課外實驗構(gòu)成，其中課外實驗設(shè)置獎勵分，完成提升部分的學(xué)生可以加分。

（2）拓展考核模式

以“懸賞”的方式提出具體的項目要求，使用指定的開發(fā)平臺，擬出相關(guān)的知識點，學(xué)生根據(jù)自己的能力在課外完成，可以自主選擇是否聽課（不計考勤），但需要按要求逐條完成項目，提交演示和項目報告書，實現(xiàn)一個綜合應(yīng)用，如基于TCP/IP的遠程窗簾控制器等。

（3）創(chuàng)新考核模式

學(xué)生自擬題目，可以是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或者是企業(yè)的橫向項目，需要完成所有的功能，提交項目報告書和經(jīng)營策劃書。

為了避免學(xué)生投機、偷懶或直接用別人成果來認定成績，在認定成績時不僅需要進行演示，而且需要完成報告書（或者策劃書），對相關(guān)代碼和開發(fā)過程進行解釋敘述，完成答辯后方可認定成績。

五、課程實施及存在的問題

1.課程實施情況

嵌入式精品課程建成后，首先在信息工程學(xué)院2014級學(xué)生中開始使用，經(jīng)過兩年多實踐和探索，取得了良好的教學(xué)效果。主要表現(xiàn)在：學(xué)生對嵌入式這門課程有了系統(tǒng)認知，學(xué)習(xí)積極性大幅度提升，在對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段、教學(xué)效果等方面的滿意度調(diào)查中，對課程教學(xué)滿意度8分以上（滿分10分）的占85%（見圖1）;師生互動增強，課程成績較傳統(tǒng)教學(xué)有所提高（見圖2）;學(xué)生分析思考能力、綜合實踐能力和創(chuàng)新思維明顯增強，并出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的課程設(shè)計作品，并在一些嵌入式相關(guān)的學(xué)科競賽中取得較好的成績，不少學(xué)生畢業(yè)后從事嵌入式技術(shù)開發(fā)和管理工作，成為企業(yè)的技術(shù)骨干。

2.存在的問題及解決措施

與傳統(tǒng)單一講授式教學(xué)比較，精品資源共享課形式靈活、方法有效，大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)習(xí)效果。但是在課程建設(shè)過程中還存在以下一些問題需要改進：例如，為了增強課下學(xué)生學(xué)習(xí)效果的監(jiān)督，需要教師花費更多的時間來批改作業(yè)，建議課程網(wǎng)站用技術(shù)手段自動統(tǒng)計學(xué)習(xí)時間及測驗結(jié)果;為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在新設(shè)計的實驗和教學(xué)活動中，需要教師花費更多的時間提前吃透教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合嵌入式前沿動態(tài)，收集整理教學(xué)素材，兼顧學(xué)生基礎(chǔ)、興趣、心理和自學(xué)能力，針對性地選擇教學(xué)策略，同時在課外輔導(dǎo)上投入更多精力。

六、總結(jié)

精品資源共享課是提升本科教學(xué)質(zhì)量的重要舉措，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)資源等方面開展建設(shè)，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教育理念，采用“銜接-轉(zhuǎn)型-升級-創(chuàng)新”的建設(shè)策略。通過嵌入式精品資源共享課程的實施，對促進教育教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，推動教學(xué)資源通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段共建共享，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，具有一定的效果，值得進一步探討研究。

? 參考文獻： ?

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（編輯：李曉萍）