虛擬儀器技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)考核中的應(yīng)用

林聰 鄒利蘭

摘 ?要：該文主要分析了嵌入式課程常用考核方式中所存在的一些問題，針對嵌入式課程的特點(diǎn)，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出將虛擬儀器技術(shù)引入嵌入式課程學(xué)習(xí)和考核中，引導(dǎo)學(xué)生基于labview軟件編寫上位機(jī)并用于嵌入式課程設(shè)計(jì)中，促進(jìn)學(xué)生對自身專業(yè)知識的融會貫通，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和知識面，為嵌入式課程提供了一種新的學(xué)習(xí)和考核方式。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器 ?嵌入式 ?labview ?課程考核

中圖分類號：TP391.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（a）-0012-03

Abstract： This article mainly analyzes some problems in the common assessment methods of embedded courses. According to the characteristics of embedded courses and combining their own teaching experience， it is proposed to introduce virtual instrument technology into embedded course learning and assessment to guide students based on the labview software is used to compile the host computer and used in embedded curriculum design to promote the integration of students' professional knowledge， improve students' enthusiasm and knowledge， and provide a new way of learning and assessment for embedded courses.

Key Words： Virtual instrument; Embedded; Labview; Course assessment

嵌入式技術(shù)在各大領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，社會也急需掌握嵌入式技術(shù)的人才，各大高校都在相關(guān)專業(yè)的本科生中開有嵌入式系統(tǒng)這門課程。嵌入式技術(shù)涵括計(jì)算機(jī)、自動化、電氣等多個專業(yè)，不同專業(yè)對其側(cè)重點(diǎn)也各不相同。有些高校將該課程當(dāng)作理論課程，只要求學(xué)生對嵌入式的相關(guān)技術(shù)有個總體了解，在教材上傾向于選擇嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論等這種泛泛而談的教材，這樣教師上課時不僅只能念PPT和照著書本讀概念，學(xué)生除了了解基本的專業(yè)術(shù)語外對嵌入式技術(shù)一無所知，更無法了解某一款嵌入式微處理器的具體開發(fā)過程。還有一些高校偏重實(shí)踐，所選的通常是由國內(nèi)幾所較為知名的開發(fā)板生產(chǎn)商提供的如數(shù)據(jù)手冊和開發(fā)指南之類的教材，對理論部分的內(nèi)容介紹不多，導(dǎo)致學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識普遍不夠扎實(shí)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到企業(yè)對該行業(yè)人才的聘用標(biāo)準(zhǔn)。

1 ?嵌入式課程的現(xiàn)狀和問題

（1）開課時間晚。嵌入式作為一門重要而且應(yīng)用廣泛的技術(shù)，始終貫穿于該專業(yè)學(xué)生的大學(xué)4年。在自動化專業(yè)中，許多重要的學(xué)科競賽和項(xiàng)目申報（如智能車比賽、攀登計(jì)劃、大創(chuàng)項(xiàng)目等）基本都會需要使用到嵌入式技術(shù)的知識。該門課程開課時間越早，學(xué)生能更早地應(yīng)用到該門技術(shù)，越有利于學(xué)生發(fā)揮水平和鞏固知識。然而據(jù)調(diào)查，部分高校將該門課程放在大三第二學(xué)期或大四第一學(xué)期，這是十分不合理的。在這個階段的學(xué)生，已經(jīng)錯過了很多比賽和項(xiàng)目的申報，并且在不久的將來就要參加面試和實(shí)習(xí)，既無太多心思花在學(xué)習(xí)上，也影響面試和實(shí)習(xí)時候的發(fā)揮。實(shí)際上，越重要的專業(yè)課，應(yīng)盡可能地將開課時間提前，讓學(xué)生更早掌握和使用該門知識，如此在畢業(yè)出來社會，可以更好地勝任工作。

（2）目前常用的考核方式主要分為理論考核和實(shí)踐考核。理論考核一般是以試卷形式，主要考查學(xué)生對嵌入式一些基本的概念和專業(yè)術(shù)語的了解[1]，這種考核方式單一和不切實(shí)際，因?yàn)榍度胧绞且婚T非常注重實(shí)操的課程，學(xué)生僅僅只是掌握一些基本的知識概念而沒有實(shí)際動手去操作，是很難將課本的知識和實(shí)際相結(jié)合并做到融會貫通，單純以一張?jiān)嚲?，根本不能判斷出學(xué)生對嵌入式技術(shù)的軟硬件設(shè)計(jì)、編寫代碼和實(shí)物調(diào)試等的掌握程度。

2 ?嵌入式課程改革措施

現(xiàn)在的高等教育正在向素質(zhì)教育改革，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，因此授課的內(nèi)容也應(yīng)該隨之變革。由于專業(yè)課學(xué)時被壓縮，在有限的理論學(xué)時內(nèi)濃縮眾多知識，會使學(xué)生負(fù)擔(dān)加重，不能有效理解所學(xué)內(nèi)容。教師的觀念應(yīng)該從教授轉(zhuǎn)為引導(dǎo)，對課堂內(nèi)容進(jìn)行篩選，精講重點(diǎn)內(nèi)容，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的對嵌入式微控制器的基本原理進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考。

嵌入式系統(tǒng)是一門非常注重實(shí)操和理論相結(jié)合的課程，兩者屬于相輔相成的關(guān)系，學(xué)生需要在理解相應(yīng)概念和知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上參考相關(guān)資料才能設(shè)計(jì)出實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)[2]。所以在改進(jìn)課堂教學(xué)方法時。要將學(xué)生的能力培養(yǎng)以及考核貫穿于整個教學(xué)過程中。而對于自動化和相近專業(yè)的學(xué)生來說，虛擬儀器技術(shù)也是一門選修或必修課程，而該門課程中有很多知識點(diǎn)如串口通信、信號處理、上位機(jī)控制等，均跟嵌入式課程的相關(guān)知識有交集。虛擬儀器課程主要通過講解labview軟件來教導(dǎo)學(xué)生關(guān)于虛擬儀器技術(shù)的一些知識，最終目的則是教會學(xué)生使用labview來編寫上位機(jī)軟件。根據(jù)這一前提，可以考慮將虛擬儀器課程融匯貫穿于嵌入式課程教學(xué)和考核中。

在日常的嵌入式教學(xué)活動中，當(dāng)講解到串口通信、中斷、LCD顯示等章節(jié)時，可以著重講解，如通過課堂實(shí)物演示的方式，教導(dǎo)學(xué)生如何使用嵌入式控制器的串口通信外設(shè)來跟外部設(shè)備如電腦、手機(jī)等進(jìn)行通信和傳輸數(shù)據(jù)。一旦學(xué)生掌握了控制器如何跟電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接下來即可帶學(xué)生去機(jī)房通過實(shí)驗(yàn)方式，教學(xué)生使用嵌入式開發(fā)板連接用labview軟件事先編寫好的上位機(jī)進(jìn)行通信，通過上位機(jī)下發(fā)數(shù)據(jù)控制開發(fā)板進(jìn)行相應(yīng)的操作或接收顯示來自開發(fā)板的數(shù)據(jù)，如此可加強(qiáng)學(xué)生對兩門課程的進(jìn)一步理解，將兩門課程有機(jī)結(jié)合起來。此外，基于labview編寫的上位機(jī)，要移植操作系統(tǒng)也是非常方便。學(xué)生在做課程設(shè)計(jì)時將上位機(jī)增加進(jìn)去，能極大地提高系統(tǒng)的實(shí)時性。

對于工科來講，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)尤為重要。針對現(xiàn)今嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，增加了多種方式來增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)機(jī)會：（1）提供更多機(jī)會讓學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)。由于學(xué)生數(shù)量多，實(shí)驗(yàn)學(xué)時較短，在實(shí)驗(yàn)課上難以為學(xué)生提供充裕的時間寫程序，因此要在課前布置相關(guān)作業(yè)和任務(wù)，讓學(xué)生提前溫習(xí)實(shí)驗(yàn)所需的知識和撰寫代碼，如此在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時可有充足的時間調(diào)試程序。（2）在學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和專業(yè)比賽中加強(qiáng)實(shí)踐能力。幫助指導(dǎo)學(xué)生參加項(xiàng)目、比賽等實(shí)踐環(huán)節(jié)，將理論與實(shí)際結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)?，F(xiàn)今很多國家級比賽項(xiàng)目如智能車競賽、全國電子競賽等都與嵌入式技術(shù)有很大關(guān)聯(lián)，應(yīng)積極鼓勵學(xué)生參加，達(dá)到學(xué)以致用，加強(qiáng)鞏固在課堂教學(xué)中學(xué)到的知識。

而在課程設(shè)計(jì)的考核驗(yàn)收要求中，可增加虛擬儀器技術(shù)的內(nèi)容，要求學(xué)生利用labview軟件搭建跟課設(shè)相對應(yīng)的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對課設(shè)的控制和顯示，如此可增加課程設(shè)計(jì)的難度和工作量，避免學(xué)生從網(wǎng)上獲取和抄襲他人成果的現(xiàn)象[3]。在課設(shè)驗(yàn)收考核時以小組為單位，小組成員依次進(jìn)場逐個答辯，改變以往課題小組一刀切的現(xiàn)象，針對不同學(xué)生的答辯情況分開給分，如此可極大地調(diào)動每個學(xué)生的積極性，使學(xué)生投入的時間更多，防止再次出現(xiàn)抱大腿的現(xiàn)象。這種考核方式的改革，可以使各個層次的學(xué)生都能通過考核得以體現(xiàn)，敦促學(xué)生真正掌握知識[4-5]。

3 ?結(jié)語

以自動化為背景的嵌入式技術(shù)對自動化人才而言是工作中的重要工具，培養(yǎng)出專業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)、知識面廣的應(yīng)用型自動化技術(shù)人才是高等院校的當(dāng)務(wù)之急。嵌入式技術(shù)既是時下社會熱門的技術(shù)，在高校中也是一門極其重要的課程。為適應(yīng)社會對嵌入式人才的需求和要求，使學(xué)生真正掌握這門技術(shù)的使用，有必要改變以往的教學(xué)模式和考核方式，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，提高動手能力，擴(kuò)大學(xué)生的知識面，讓學(xué)生對本專業(yè)的相關(guān)課程中的知識進(jìn)行融會貫通，

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