以競(jìng)促教、競(jìng)教結(jié)合的嵌入式課程實(shí)踐教學(xué)

董雷剛　崔曉微　張丹

摘要：嵌入式課程的實(shí)踐性強(qiáng)，難度大，一般高校在該方面的實(shí)踐教學(xué)效果并不理想。文章結(jié)合授課和學(xué)科競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)，提出以競(jìng)促教、競(jìng)教結(jié)合的嵌入式教學(xué)改革理念，探討存在的問題、競(jìng)賽的組織與開展、競(jìng)賽對(duì)教學(xué)的促進(jìn)、教學(xué)對(duì)競(jìng)賽的推動(dòng)、競(jìng)教結(jié)合的效果。通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析，指出此方法在很大程度上能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生在嵌入式開發(fā)方面的綜合能力。

關(guān)鍵詞：嵌入式課程；以競(jìng)促教；競(jìng)教結(jié)合

0、引言

隨著嵌入式技術(shù)的日益普及，國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛加大了對(duì)嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求也日益旺盛。為適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)的廣泛需求，全國(guó)各高校紛紛開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程，使嵌入式系統(tǒng)課程一時(shí)成為各高校最受歡迎和最熱門的課程之一。然而，與嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展相比，嵌入式系統(tǒng)課程在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面存在很多不足，尤其是在教學(xué)實(shí)踐中遇到的困難和問題較多。如何真正提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，促進(jìn)嵌入式實(shí)踐教學(xué)水平，是非常值得研究的。

1、目前存在的問題

嵌入式課程是操作性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，在高校的實(shí)踐教學(xué)過程中會(huì)遇到很多問題，主要表現(xiàn)為：課程涉及的知識(shí)較多，對(duì)學(xué)生的能力要求相對(duì)較高；教學(xué)過程重理論輕實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過多，學(xué)生不能觸類旁通等。這些問題導(dǎo)致嵌入式課程實(shí)踐教學(xué)效果不理想。為解決該問題，有些高校開始通過學(xué)科競(jìng)賽來彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)的不足。下面以大慶師范學(xué)院嵌入式學(xué)科競(jìng)賽為例，闡述競(jìng)賽對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用、競(jìng)教結(jié)合的實(shí)施過程以及競(jìng)教相互促進(jìn)的效果。

2、以競(jìng)促教、競(jìng)教結(jié)合

為豐富學(xué)生的課外活動(dòng)，筆者在2007年開始嘗試組織學(xué)生參加各種嵌入式方面的學(xué)科競(jìng)賽。通過幾年的探索與實(shí)踐，逐漸形成了一種“以競(jìng)促教、竟教結(jié)合”的教學(xué)模式，不僅在學(xué)科競(jìng)賽上獲得了優(yōu)異成績(jī)，也使實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容豐富和實(shí)用了很多，提高了教學(xué)效果。

2.1 競(jìng)賽的開展

任何競(jìng)賽都是有挑戰(zhàn)性的，為了使競(jìng)賽的效果達(dá)到預(yù)期，使學(xué)生嘗到勝利的喜悅，一般會(huì)把比賽過程分為5個(gè)階段。

（1）賽前動(dòng)員：通過賽事介紹和優(yōu)秀作品演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其自信心。

（2）選拔測(cè)試：通過學(xué)生自學(xué)DSl302芯片知識(shí)來完成電子時(shí)鐘的效果，選取能力較優(yōu)秀的學(xué)生。

（3）集中培訓(xùn)：將競(jìng)賽有關(guān)的學(xué)科知識(shí)、相關(guān)文檔的書寫以及團(tuán)隊(duì)合作等知識(shí)傳授給學(xué)生，提高其綜合技能。

（4）項(xiàng)目的確立與完成：選取有創(chuàng)意的題目，利用相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，并完成相關(guān)的文檔書寫。

（5）賽后總結(jié)：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析不足，明確努力方向，提出改進(jìn)措施。

2.2 學(xué)科競(jìng)賽對(duì)實(shí)踐教學(xué)的促進(jìn)

1）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

學(xué)生參加比賽，體會(huì)到解決問題后的喜悅，增強(qiáng)了自信心，親眼看到作品從無到有的過程，逐漸將“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”的積極狀態(tài)，學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性得到加強(qiáng)，提高了學(xué)習(xí)效率。

2）提高學(xué)生學(xué)以致用的實(shí)踐能力。

競(jìng)賽項(xiàng)目需要把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作，所需要的知識(shí)種類較多，該過程是能力的一種培養(yǎng)。在此過程中，會(huì)遇到理論與實(shí)際有出入的情況，需要學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行解決，從而切實(shí)提高學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的能力。

3）懂得團(tuán)隊(duì)成員之間的合作。

參加競(jìng)賽的過程時(shí)間緊、任務(wù)重，單靠個(gè)人能力遠(yuǎn)不能完成，因此需要小組成員之間的合作配合。通過分工合作，增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任心，培養(yǎng)學(xué)生與他人合作的方法與技巧，尤其是當(dāng)成員間出現(xiàn)意見分歧的時(shí)候。不同成員的工作不同，這就需要大家學(xué)會(huì)溝通、學(xué)會(huì)理解、學(xué)會(huì)合作，對(duì)學(xué)生來說這樣做可以提高自身的綜合素質(zhì)，而這種能力正是企業(yè)和社會(huì)所需要的。

4）提高“綜合創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn)的比例。

經(jīng)常參加各種嵌入式方面的競(jìng)賽，可以提高“綜合創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn)的比例。由于要引入實(shí)驗(yàn)課堂，面對(duì)的是全體學(xué)生，所以競(jìng)賽項(xiàng)目既不能太簡(jiǎn)單，又不能過于復(fù)雜，可以選取競(jìng)賽項(xiàng)目中觀賞性較好、功能較實(shí)際、難度中等偏上的項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣既減少了簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又可以使大部分學(xué)生通過綜合性實(shí)驗(yàn)更好地掌握知識(shí)，提高自身的實(shí)踐能力。

5）豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高師資水平，推動(dòng)教學(xué)改革。

每次參賽后，教師和學(xué)生均收獲較多，不僅包括本學(xué)科的知識(shí)，還包含其他相關(guān)的課外知識(shí)。將歷次參賽的項(xiàng)目及知識(shí)點(diǎn)引入實(shí)踐教學(xué)，可以豐富教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，提高實(shí)踐教學(xué)的含金量。同時(shí)，參賽過程對(duì)指導(dǎo)教師來說也是很好的考驗(yàn)和能力提升的過程。嵌入式知識(shí)發(fā)展較快，相關(guān)的作品功能種類較多，如果教師不能很好地進(jìn)行試驗(yàn)，時(shí)刻提高自己的知識(shí)水平和創(chuàng)新能力，就不能很好地指導(dǎo)學(xué)生，這就要求教師的水平要隨之增長(zhǎng)。豐富的參賽經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐操作水平，可以增加教師在教學(xué)過程中的靈活性、教學(xué)方式的多樣性，從而更好地推動(dòng)教學(xué)改革。

6）促進(jìn)跨學(xué)科合作和校企之間的合作。

此類比賽屬于綜合性比較高的賽事，凡是與電子相關(guān)的專業(yè)均可參加，將計(jì)算機(jī)、電子信息、自動(dòng)化、機(jī)械控制等專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行交叉組隊(duì)，充分發(fā)揮各自學(xué)科的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行互補(bǔ)，從而可以做出功能更完善、難度更大、更有創(chuàng)新性的作品，學(xué)生在合作中也學(xué)到了多學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，可謂一舉多得。

參賽作品的實(shí)用性越來越強(qiáng)，可以促進(jìn)校企間的合作。企業(yè)提供資金和項(xiàng)目支持，學(xué)校提供科研場(chǎng)地和器材，雙方共同合作進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)，企業(yè)不僅得到了自己的項(xiàng)目，還為學(xué)生提供了鍛煉和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，甚至有的學(xué)生畢業(yè)后便被公司直接聘用，既解決了公司的用人問題，又增加了學(xué)校的就業(yè)率。

2.3 競(jìng)賽與教學(xué)的結(jié)合

1）制定競(jìng)賽管理章程，使其規(guī)范化。

目前有關(guān)嵌入式方面的學(xué)科競(jìng)賽類型較多，政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)各自主辦。政府機(jī)構(gòu)主辦的比賽一般以命題形式出題，流程較嚴(yán)謹(jǐn)，注重知識(shí)的全面性和連續(xù)性；企業(yè)主辦的比賽一般會(huì)以開放式命題出現(xiàn)，靈活性較大，注重理念的新穎和功能的創(chuàng)新。我們根據(jù)自身的實(shí)際情況，并依據(jù)人才培養(yǎng)要求，制定了《學(xué)科競(jìng)賽章程》，按不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)競(jìng)賽進(jìn)行了規(guī)定，并詳細(xì)確定了比賽的組織過程、培訓(xùn)的具體內(nèi)容及進(jìn)度、各指導(dǎo)教師的不同分工、學(xué)生團(tuán)隊(duì)的各項(xiàng)工作及分工、訓(xùn)練場(chǎng)地的管理以及相關(guān)設(shè)備的使用要求等，以確保相關(guān)競(jìng)賽能在各種情況下有條不紊地進(jìn)行。endprint

2）將競(jìng)賽納入嵌入式專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

結(jié)合嵌入式競(jìng)賽所涉及的內(nèi)容，在嵌入式專業(yè)開設(shè)嵌入式Linux應(yīng)用設(shè)計(jì)與開發(fā)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路板的設(shè)計(jì)與制作等多門專業(yè)選修課，主要講授在嵌入式競(jìng)賽中涉及的基礎(chǔ)而重要的知識(shí)，并在教學(xué)過程中適當(dāng)引入與競(jìng)賽相關(guān)的內(nèi)容，從而將競(jìng)賽成果的受益面進(jìn)一步擴(kuò)大，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)規(guī)定，凡在參賽中獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)的學(xué)生，可以得到l-3個(gè)不同的創(chuàng)新學(xué)分，以頂替選修課的學(xué)分，這在很大程度上激發(fā)了學(xué)生參賽的積極性，也促進(jìn)了學(xué)院教學(xué)方式的靈活性。

3）結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽，建立“重能力”的教學(xué)模式。

嵌入式學(xué)科競(jìng)賽，旨在通過激勵(lì)學(xué)生參加電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際操作能力，有助于高校在實(shí)踐教學(xué)過程中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作精神，注重培養(yǎng)學(xué)生通過理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，注重加強(qiáng)工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。同時(shí)，根據(jù)各類競(jìng)賽的要求，尤其是根據(jù)企業(yè)主辦的競(jìng)賽要求，面向?qū)W生就業(yè)，仔細(xì)分析目前企業(yè)中的技術(shù)和能力需求，修訂和完善嵌入式方向的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱，緊緊圍繞“重能力”的培養(yǎng)方向，促使競(jìng)賽活動(dòng)與平時(shí)教學(xué)相結(jié)合。

4）加強(qiáng)宣傳工作，改變師生觀念。

通過定期舉辦學(xué)科競(jìng)賽成果展的方式，向師生宣傳新的教學(xué)理念，并引入第二課堂和實(shí)驗(yàn)室開放活動(dòng)，使教與學(xué)不再局限于課堂之上。充分支持教師將課堂外內(nèi)容向課堂內(nèi)滲透，并通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例教學(xué)法、課堂討論法等教學(xué)理念的應(yīng)用，使課堂上的教學(xué)與課外的學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)緊緊結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

5）鼓勵(lì)優(yōu)秀教師參與競(jìng)賽指導(dǎo)，為教學(xué)改革提供新動(dòng)力。

為了使學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)能更好地進(jìn)行下去，學(xué)院鼓勵(lì)優(yōu)秀的教師參與競(jìng)賽指導(dǎo)，并在政策上給予支持。學(xué)院根據(jù)競(jìng)賽的類別和獲獎(jiǎng)級(jí)別給予相應(yīng)的獎(jiǎng)金獎(jiǎng)勵(lì)，在教師評(píng)定職稱時(shí)，省級(jí)二等獎(jiǎng)以上的獎(jiǎng)項(xiàng)可頂替一項(xiàng)省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)。同時(shí)，積極支持與競(jìng)賽相關(guān)的教學(xué)改革活動(dòng)，教師可以根據(jù)平時(shí)的競(jìng)賽指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，將自己好的想法在課堂上進(jìn)行試驗(yàn)，充分發(fā)揮參賽成員在班級(jí)中的輻射作用，利用他們的經(jīng)驗(yàn)幫助其他學(xué)生完成課上和課下的實(shí)際問題，以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)，為教學(xué)改革提供新的思路和動(dòng)力。

3、競(jìng)教結(jié)合的成果

自2007年以來，大慶師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院（簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)學(xué)院）每年定期參加4次官方與企業(yè)各自舉辦的嵌入式比賽，如全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽（ITAT）、“畢舁杯”“博創(chuàng)杯”全國(guó)大學(xué)生電子創(chuàng)新大賽。官方舉辦的比賽一般會(huì)給定項(xiàng)目，便于參賽隊(duì)鍛煉短時(shí)間內(nèi)完成特定任務(wù)的能力；企業(yè)舉辦的比賽，形式比較開放，一般自擬題目，給參賽隊(duì)更大的發(fā)展空間。

自參賽以來，學(xué)生取得了優(yōu)異的成績(jī)，也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和資料，更重要的是學(xué)生之間形成了梯隊(duì)。在平時(shí)學(xué)習(xí)、集中訓(xùn)練、備賽過程中，實(shí)現(xiàn)了高年級(jí)帶低年級(jí)的良好現(xiàn)象，而這些學(xué)生也在影響和吸引著周圍更多的學(xué)生參與到相關(guān)的學(xué)習(xí)中來，更好地?cái)U(kuò)大了教學(xué)效果。

競(jìng)教結(jié)合的效果如何，要看歷年參賽人數(shù)的變化和學(xué)生最終就業(yè)情況。大慶師范學(xué)院各二級(jí)學(xué)院在學(xué)生大二的時(shí)候會(huì)進(jìn)行專業(yè)的選擇，計(jì)算機(jī)學(xué)院歷年選擇嵌入式方向的人數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1。選擇嵌入式方向的學(xué)生在逐年增加，表明嵌入式競(jìng)賽激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在很大程度上影響了學(xué)生的專業(yè)選擇。隨著嵌入式競(jìng)賽影響力的不斷增加，學(xué)生對(duì)該競(jìng)賽的關(guān)注度和參與度也在升溫，全校歷年參加嵌入式競(jìng)賽的人數(shù)統(tǒng)計(jì)見表2，歷年參賽人數(shù)呈遞增形勢(shì)。

由于參賽學(xué)生無論在知識(shí)的廣度、知識(shí)的運(yùn)用、團(tuán)隊(duì)合作、自學(xué)能力等方面都有出色的表現(xiàn)，個(gè)人綜合能力得到了很大提升，能較快地適應(yīng)公司的氛圍，因此更易受到企業(yè)的認(rèn)可，在就業(yè)方面可選擇的余地更大，就業(yè)情況良好。計(jì)算機(jī)學(xué)院歷年參賽學(xué)生的就業(yè)情況見表3。

4、結(jié)語

在以競(jìng)促教、競(jìng)教結(jié)合的實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)教學(xué)與課外競(jìng)賽是互相促進(jìn)，相輔相成的。一方面，課外競(jìng)賽可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生從理論到實(shí)踐的應(yīng)用與轉(zhuǎn)變，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高其創(chuàng)新能力及解決問題的能力，同時(shí)可以為教學(xué)提供更多的素材和內(nèi)容；另一方面，實(shí)踐教學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)和教學(xué)理念也反過來推動(dòng)著競(jìng)賽工作的發(fā)展。學(xué)科競(jìng)賽與實(shí)踐教學(xué)的密切結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的能力以及提高教學(xué)質(zhì)量都有著積極的意義。endprint