基于學(xué)習(xí)通的《嵌入式技術(shù)》課程新型教學(xué)模式研究

劉旭東 王淼

摘要：該文在研究《嵌入式技術(shù)》課程建設(shè)現(xiàn)狀后，以線下《嵌入式技術(shù)》課程資源庫為基礎(chǔ)，開展線上課程建設(shè)，尋找課堂教學(xué)和線上教學(xué)的結(jié)合點(diǎn)，依托于“項(xiàng)目驅(qū)動、案例導(dǎo)向”理念進(jìn)行啟發(fā)教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)開發(fā)，將嵌入式課程資源庫內(nèi)容移植到超星學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)通進(jìn)行自由訪問、自主學(xué)習(xí)，同時根據(jù)企業(yè)需要針對汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目形成資源庫，便于學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，經(jīng)過實(shí)踐開課一學(xué)期，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：嵌入式;學(xué)習(xí)通;線上教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）26-0156-02

1 《嵌入式技術(shù)》課程建設(shè)現(xiàn)狀

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我校自2012年來將《嵌入式系統(tǒng)》課程作為電氣自動化技術(shù)專業(yè)（四年制）的專業(yè)必修課程。通過多年的課程建設(shè)和研討，課題組總結(jié)從高職高專院校來看《嵌入式系統(tǒng)》課程建設(shè)現(xiàn)狀如下。

（1）《嵌入式系統(tǒng)》作為第四學(xué)期課程，需要的前序課程內(nèi)容較多。以我校電氣自動化課程體系為例，前序課程包括《電子技術(shù)》《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》共120課時左右，學(xué)生需要上手8位單片機(jī)后才能去學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，前序課程學(xué)時緊張。

（2）課程難度相對較大。相對于8位單片機(jī)，嵌入式芯片一般是32位機(jī)，涉及的知識體系也更為復(fù)雜，除了芯片結(jié)構(gòu)和寄存器用法以外，還需要掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建方法、嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序解析與改寫步驟、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用層軟硬件處理、Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)等，內(nèi)容遠(yuǎn)大于8位單片機(jī)，學(xué)生剛接觸會有吃力感。

（3）《嵌入式系統(tǒng)》課程需結(jié)合實(shí)訓(xùn)設(shè)備才能實(shí)戰(zhàn)。除了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)，學(xué)生還需要在實(shí)際硬件上進(jìn)行硬件調(diào)試、軟件編程，從而才能進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的綜合調(diào)試。相對于8位機(jī)的實(shí)訓(xùn)平臺，嵌入式系統(tǒng)是實(shí)訓(xùn)箱的價(jià)格更貴，包括各種測試軟件、GPS模塊等價(jià)格都不低，同時后期的維護(hù)費(fèi)用也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于8位機(jī)。

2 基于學(xué)習(xí)通的《嵌入式技術(shù)》課程建設(shè)目標(biāo)

項(xiàng)目組研究的課題的研究目標(biāo)是根據(jù)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)和電子大賽知識點(diǎn)的需求及工業(yè)創(chuàng)新技術(shù)人才的培養(yǎng)，基于現(xiàn)在已有的《嵌入式技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)新模式，使高職高專學(xué)生通過“學(xué)習(xí)通”等網(wǎng)絡(luò)平臺就能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，有針對性地將ARM課程內(nèi)容與汽車電控單元相結(jié)合。解決高職高專學(xué)生能在項(xiàng)目中盡快進(jìn)入角色，得到知識，能有扎實(shí)的ARM嵌入式系統(tǒng)的編程、調(diào)試能力。具體目標(biāo)為：

（1）完成基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下《嵌入式技術(shù)》課程新型教學(xué)模式的開發(fā)，依托于“項(xiàng)目驅(qū)動、案例導(dǎo)向”理念進(jìn)行啟發(fā)教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。完成建立64課時的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，完成課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、課件PPT、課程資源庫的制定;

（2）在課程教學(xué)實(shí)施過程中，進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)課程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)與課程教學(xué)課件，針對每個項(xiàng)目制作相關(guān)的符合項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)課件，并且針對項(xiàng)目考核評價(jià)都有相關(guān)的評價(jià)指標(biāo)材料;

（3）將網(wǎng)絡(luò)課程資源庫內(nèi)容進(jìn)行層次化設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)分為三個層次，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，初學(xué)者選擇基本資源庫，有一定基礎(chǔ)后選擇應(yīng)用資源庫和創(chuàng)新資源庫;

（4）基于“學(xué)習(xí)通”等網(wǎng)絡(luò)課程媒體，將ARM嵌入式課程和“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)站相結(jié)合?！皩W(xué)習(xí)通”是超星學(xué)習(xí)平臺的一類課程網(wǎng)站，課題組在此工具上自建課程，上傳學(xué)生必需的課程資源，網(wǎng)站建設(shè)原則是資源同步，包括課件、教學(xué)視頻、電子教材、教學(xué)資源庫等。學(xué)生通過手機(jī)、電腦、平板即可完成課程和期末考核，獲得成績和學(xué)分。

3 基于學(xué)習(xí)通的《嵌入式技術(shù)》課程建設(shè)的主要內(nèi)容

《嵌入式技術(shù)》課堂教學(xué)是以一節(jié)課45分鐘，四節(jié)課作為一個教學(xué)單元進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。但面對實(shí)際情況，不建議學(xué)生面對手機(jī)屏幕或者電腦進(jìn)行180分鐘的長時間觀看。所以將已有的課程資源庫進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在項(xiàng)目內(nèi)容、總課時不變的前提下，延續(xù)通過“項(xiàng)目驅(qū)動、案例導(dǎo)向”的啟發(fā)式與項(xiàng)目式教學(xué)思路，進(jìn)一步完善和細(xì)化網(wǎng)絡(luò)課程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)與課程教學(xué)課件，針對每個項(xiàng)目制作相關(guān)的符合項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)課件，并且針對項(xiàng)目考核評價(jià)都有相關(guān)的評價(jià)指標(biāo)材料，將學(xué)習(xí)通系統(tǒng)評價(jià)和學(xué)生“自評”“互評”相結(jié)合，同時加強(qiáng)建設(shè)“第二課堂”教學(xué)內(nèi)容，充分利用好學(xué)生居家的“碎片化”時間。項(xiàng)目組完成《嵌入式技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)課程體系的建立，通過“項(xiàng)目驅(qū)動、案例導(dǎo)向”進(jìn)行啟發(fā)式與項(xiàng)目式教學(xué)。完成建立64課時的教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，定制網(wǎng)絡(luò)課程標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)計(jì)劃、網(wǎng)絡(luò)課程課件PPT、網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的制定。網(wǎng)絡(luò)資源庫內(nèi)容如下。

基礎(chǔ)資源庫：嵌入式系統(tǒng)編程基礎(chǔ);基于嵌入式系統(tǒng)硬件的Bootloader底層引導(dǎo)程序開發(fā);嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建方法。

應(yīng)用資源庫：汽車日行燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基于嵌入式系統(tǒng)查詢功能）;汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基于嵌入式系統(tǒng)中斷功能）;汽車空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基于嵌入式系統(tǒng)DMA模塊）;汽車與外部傳感器通信控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基于嵌入式系統(tǒng)串口功能）;汽車傳感器信號采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基于嵌入式系統(tǒng)AD功能）。

創(chuàng)新資源庫：汽車人機(jī)界面系統(tǒng)設(shè)計(jì);汽車導(dǎo)航儀觸摸系統(tǒng)設(shè)計(jì);汽車人機(jī)交互系統(tǒng)（音頻）控制方案。

以汽車中控臺觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，項(xiàng)目功能的提出包括：（1）了解觸摸屏工作的基本原理;（2）理解LCD如何和觸摸屏相配合;（3）在開發(fā)環(huán)境中編程實(shí)現(xiàn)觸摸識別功能。項(xiàng)目內(nèi)容是在320X240的彩色LCD上顯示觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。課題資源庫中為學(xué)生提供系統(tǒng)硬件資料：嵌入式控制芯片通過A/D模塊采集觸摸屏輸出電平的大小，從而通過算法計(jì)算出坐標(biāo)的X，Y坐標(biāo)。

4 基于學(xué)習(xí)通的《嵌入式技術(shù)》課程的建設(shè)思路和方法

4.1 建設(shè)思路

（1）通過到一汽大眾公司、一汽轎車公司等研究開發(fā)部門進(jìn)行調(diào)研，得出的成果濃縮為8個汽車電子技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，進(jìn)行ARM資源庫的建立通過8個汽車電子案例練習(xí)，把課程內(nèi)容與今后就業(yè)相結(jié)合。

（2）在課程資源庫建設(shè)方面充分發(fā)揮教師專長，課題組中有企業(yè)經(jīng)驗(yàn)的教師分別根據(jù)企業(yè)需求開發(fā)軟件和硬件資源庫，實(shí)現(xiàn)“雙師制”的開發(fā)方式，發(fā)揮教師所長。

（3）建立ARM嵌入式網(wǎng)絡(luò)資源庫并且能夠借此平臺開發(fā)更多的工業(yè)創(chuàng)新成果。

（4）采用項(xiàng)目教學(xué)法、慕課法、網(wǎng)上資源庫。

4.2 建設(shè)方法

（1）結(jié)合線下課程資源，實(shí)現(xiàn)線上、線下資源優(yōu)勢互補(bǔ)的模式，生成的新型網(wǎng)絡(luò)課程資源，課堂教學(xué)視頻利用視頻承載授課內(nèi)容提供給學(xué)生觀看，形式豐富，使用便捷，微課的應(yīng)用有助于學(xué)生自我安排學(xué)習(xí)時間，注意力更集中，效率高。教師也可以在網(wǎng)上24小時單獨(dú)輔導(dǎo)，可以把最優(yōu)的設(shè)計(jì)隨時發(fā)給每個學(xué)生。

（2）通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和模擬仿真軟件，讓學(xué)生成為課堂的主題，學(xué)生的動手實(shí)踐機(jī)會增加，學(xué)習(xí)的惰性減少，積極性獲得提高。而且明顯提高了教學(xué)的效率。對于高職高專學(xué)生，有一些嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容難度較高，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中將這些難點(diǎn)和實(shí)際問題相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”，使學(xué)生建立自信，通過潛移默化的方式將難點(diǎn)融會貫通。

（3）緊密聯(lián)系企業(yè)，做企業(yè)的“配套商”，滿足實(shí)際崗位需求。在“學(xué)習(xí)通”上建立嵌入式資源庫并且能夠借此平臺開發(fā)更多更實(shí)用的項(xiàng)目。

5 課程建設(shè)成果

課程建設(shè)小組經(jīng)過到一汽大眾公司、一汽轎車公司、啟明技術(shù)中心調(diào)研，同時研究多個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件，分析使用情況，最后課程選擇使用超星學(xué)習(xí)通為在線平臺、S3C2410作為主控芯片進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備工作。在校領(lǐng)導(dǎo)支持下，為培養(yǎng)滿足汽車工業(yè)發(fā)展需求的高認(rèn)知、高技能、高素養(yǎng)高職高專人才，專業(yè)繼續(xù)針對電氣自動化四年制專開設(shè)線上課程，課程已進(jìn)行一學(xué)期，為了提高學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競賽的水平和具有高技術(shù)含量的職業(yè)能力，我們課題組成員將繼續(xù)緊緊與汽車電子行業(yè)相聯(lián)系建設(shè)課程的教學(xué)項(xiàng)目。

截至發(fā)稿日，課程門戶網(wǎng)站訪問量已經(jīng)超過10萬次，課程評價(jià)星級是滿分，針對選課學(xué)生進(jìn)行線上課階段考核一次，通過率100%，在學(xué)校的期中教學(xué)檢查中《嵌入式技術(shù)》課程得到了督導(dǎo)組的認(rèn)可。

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