嵌入式系統(tǒng)教學改革初探

鄭琪

摘要：筆者通過對近年來嵌入式系統(tǒng)具體教學過程的總結，提出了一些存在的具體問題，以及為了解決這些問題提出的措施和解決方案。實踐證明，這些措施和方案的效果對于提升教學質量和學生素質是很顯著的。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)：教學改革；改革措施

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：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)品或設備中以實現(xiàn)其功能數(shù)字化和智能化的系統(tǒng)。是一種以應用為中心，以計算機為基礎，軟、硬件可裁剪，適用于系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

1 嵌入式系統(tǒng)教學改革的必要性

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展及嵌入式系統(tǒng)技術的廣泛應用，社會對這方面的人才需求越來越大，掌握該技術對學生就業(yè)起著重要作用。各大高校相繼開出了嵌入式系統(tǒng)課程。我校近年來也開出了嵌入式系統(tǒng)實驗選修課。在具體的課程教學過程中存在以下問題：

1）教學時間相對較少。如何充分利用有限的課堂教學時間，最大限度地提高教學效率和教學成果是教師需要解決的重大問題。

2） 學生基礎、所學知識水平參差不齊。嵌入式系統(tǒng)是多門學科的交叉部分，需要多門課程先修基礎。而我們的學生從大一到大三都有。

3）成績考核單一。傳統(tǒng)的考核方式以理論筆試考核為主，不能體現(xiàn)學生的動手實踐能力，而實踐性、綜合性、應用性是嵌入式系統(tǒng)的重要特點。

2 教學改革措施和方案

1）合理規(guī)劃和設計教學內容。理論和實踐充分結合。怎樣激發(fā)學習熱情、使學生樂于并積極地在自主學習時間里深入到嵌入式系統(tǒng)學習中，是當前嵌入式系統(tǒng)課程教學面對并需要解決的長期問題。

我所講授的嵌入式系統(tǒng)主要為ARM類型。由于ARM是一種32位處理器內核，課程知識點眾多，涉及體系結構、實時操作系統(tǒng)、C語言、硬件結構等，涉及的內容過于廣泛和深入。在實際的理論教學中，為了達到教學目標又獲得良好的教學效果，適度地裁減、調整教學內容是十分必要的。結合我校的情況，學生從大一到大三不等，分層次、由簡單到一般、再到復雜地大致講解單片機原理、程序流程圖的繪制、實時操作系統(tǒng)、C語言基礎等。有選擇性的講解硬件結構及接口，把重點放在基礎的GPIO、定時器、外部中斷、DAC、ADC、DMA、PWM和串行接口，避免全部涉及而沒有主次之分。經(jīng)過這樣選擇性的講解，學生的接受度提高很多。

教學內容分為理論和實踐兩部分，又分為初級、中級和高級多個層次。初級內容要求每個學生必須掌握，中級的要求學生基本掌握，高級內容主要針對基礎比較好的、學習興趣高的學生設置，不要求每個學生都掌握。理論知識分為基礎性和綜合性。實踐教學分為課內實驗和課外作業(yè)兩部分。課內實驗是所有學生必須在實驗室內完成的、一些基礎性的實驗。課外作業(yè)分為簡單、一般和復雜。圍繞實驗平臺布置作業(yè)，完成后可以馬上進行調試、運行，立馬看到運行結果，提高學生學習興趣，使作業(yè)不再是負擔。

2）先演示、實踐再講授理論。改變先前“理論在先、實踐在后”的傳統(tǒng)教學模式。在講解理論知識之前，先進行實踐演示，使學生先明白該節(jié)課的教學任務與目的。理論講述圍繞實驗模塊進行。經(jīng)過現(xiàn)場的程序講解并要求學生根據(jù)目標自行改動、調試運行，基本在課堂上就能掌握大部分的知識，再經(jīng)過課后作業(yè)更進一步練習，使學生達到對理論知識的完全理解與吸收。

兼顧理論，注重實踐。在實驗教學中，對于驗證性實驗，不能簡單地以實驗結果作為評價學生的主要標準，應充分考慮學生得到實驗結果的過程表現(xiàn)。只有學生在實驗的程序調試過程中不斷改正錯誤或方法，才能逐漸的提高學生分析和解決問題的能力，為完成后續(xù)難度更大的綜合性及創(chuàng)新性實驗打下堅實的基礎。對于基礎好、年級高的學生，除了完成驗證性實驗以鞏固加強理論知識外，應更多地關注對綜合性和創(chuàng)新性實驗的發(fā)揮、更好地激發(fā)學習興趣和創(chuàng)新思維能力，變被動接收為主動思考，最終達到培養(yǎng)學生綜合能力的目的。

3）開放設計性實驗，提高學習自主性。實踐是檢驗真理的標準，理論與實踐之間相互促進。不僅豐富實驗內容，而且激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)學生敢于創(chuàng)新、探索，不怕困難的精神。圍繞實驗板來布置作業(yè)（簡單、一般和復雜的），使學生自己改寫或編寫出程序、調試運行。當直接看到運行結果時，就會產(chǎn)生極強的成就感，就愈加激發(fā)出學習的強烈興趣，增強學習的主動性。并請調試運行成功的學生將自己的程序講給大家聽，對其他學生而言，開闊了思路，起到了標桿的作用，對整個教學而言，逐步以點帶面，最終達到共同進步的結果。將嵌入式系統(tǒng)實驗室對學生開放，使學生業(yè)余時間到實驗室實踐更為靈活，只要有時間、有興趣，就能到實驗室進行實驗。

選擇合適的實驗項目。針對不同基礎的學生設計不同層次的實驗項目。選擇恰當?shù)膶嶒烅椖渴悄芊裼行в柧殞W生動手能力和創(chuàng)新能力、提高綜合素質的關鍵。實訓項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。使學生有一定的空間發(fā)揮想象，激發(fā)學有余力的學生充分發(fā)揮個性，培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新能力。

4）改革傳統(tǒng)的“實驗成績+試卷成績”的考核方式。只有筆試方式不能完全反映學生掌該門課程的情況，必須充分考慮學生在整個實驗過程中的表現(xiàn)。加大實驗考核成績比重，讓學生真正認識到實踐在這門課中的重要性，從而激發(fā)學生對實驗的積極性，進一步提高嵌入式系統(tǒng)演練操作和應用能力。

經(jīng)過課堂與課后的各種練習作業(yè)后，當學生面對一個設計題目時，不會不知所措。學生在完成題目的過程中，達到對知識更深入的理解，使學生全面了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程。

考核方案經(jīng)過不斷地調整，現(xiàn)在各部分所占比重為：平時（考勤、實驗）15%、基礎作品20%、特色作品15%、大作業(yè)50%。

以保證達到教學大綱要求為基本目標，對不同知識水平、不同學習興趣的學生設計層次不同的教學、考核方案，實現(xiàn)教學內容的實踐化和多樣化。

3 結語

經(jīng)過幾年來的教學歷程，教學經(jīng)驗得到不斷積累，教學改革不斷深入。教學改革的成效顯著，教學質量和效率不斷提升，學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、改進教學體系、方案、手段、內容、方式，以適應科學技術的高速發(fā)展。

參考文獻：

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