高等師范院校工科嵌入式系統(tǒng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究

摘 要：本文通過(guò)對(duì)信息技術(shù)類工科專業(yè)中嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)課程的特點(diǎn)進(jìn)行分析，探討了現(xiàn)階段嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀和主要問(wèn)題，并針對(duì)高等師范院校里實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)提出了改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的幾種方法，以便更好的提高該專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：師范院校;工科;實(shí)踐教學(xué);模式研究

在高等師范院校教學(xué)中提高學(xué)生實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力，主要是針對(duì)工科相關(guān)專業(yè)而言的。而隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展及嵌入式硬件技術(shù)與軟件技術(shù)的不斷成熟，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人才的需求增大，許多高校都開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面的系列課程。由于嵌入式系統(tǒng)課程涉及的知識(shí)面寬、實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求較高，包括實(shí)踐教師、硬件配置、實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)置等[1]。但是高等師范院校工科類專業(yè)少，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，特別是實(shí)踐條件不充分，對(duì)學(xué)生如何按工科要求培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)模式缺乏深入的研究。因此，盡快加強(qiáng)對(duì)嵌入式專業(yè)人才的實(shí)踐能力培養(yǎng)，并逐漸形成較規(guī)范的教學(xué)體系已成為一個(gè)重要的研究課題。

1.嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)方法出現(xiàn)的問(wèn)題

嵌入式系統(tǒng)課程有一定的難度，在實(shí)踐環(huán)節(jié)上同其他成熟課程相比還有較大差距，現(xiàn)在的實(shí)踐教學(xué)方法主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

（1）實(shí)踐課程和理論相脫節(jié)。實(shí)踐課程和理論課程不匹配，常常是實(shí)踐課程和理論課程各自為戰(zhàn)，成為兩個(gè)互不相干的課程，如經(jīng)常是理論課程還未學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而實(shí)踐課程已經(jīng)進(jìn)行[2]，或者是理論課程正在學(xué)習(xí)利用嵌入式完成對(duì)鍵盤的識(shí)別等相關(guān)知識(shí)，而實(shí)踐卻是學(xué)習(xí)利用嵌入式完成對(duì)LCD的控制，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)掌握以及實(shí)際應(yīng)用。

（2 ）硬件知識(shí)和應(yīng)用能力較差。由于信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生本身對(duì)硬件課程學(xué)習(xí)不夠深入，因此學(xué)生無(wú)論是對(duì)嵌入式的理論還是還是實(shí)踐都缺乏足夠的了解，所投入的時(shí)間和精力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上在軟件方面的學(xué)習(xí)，結(jié)果造成信息技術(shù)專業(yè)學(xué)生的硬件知識(shí)和應(yīng)用能力普遍較差。

（3） 過(guò)分依賴現(xiàn)有的實(shí)踐平臺(tái)。隨著實(shí)踐平臺(tái)的完善和豐富，很多本身需要由學(xué)生獨(dú)立完成的部分，都由實(shí)踐平臺(tái)的某些模塊所替代，因此在實(shí)踐過(guò)程中很多步驟無(wú)需學(xué)生親自動(dòng)手，只要按照實(shí)踐說(shuō)明的步驟操作即可，而其中的某些原理學(xué)生在實(shí)踐中根本不用理會(huì)，雖然降低了實(shí)踐難度，但使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)踐過(guò)程缺乏整體的理解，嚴(yán)重影響了學(xué)生的創(chuàng)造能力。

（4） 缺乏自主創(chuàng)新實(shí)踐。在嵌入式實(shí)踐體系中，多數(shù)實(shí)踐都是按照實(shí)踐手冊(cè)提供的已有實(shí)踐，并按照一定的順序完成的一系列實(shí)踐，很少是利用實(shí)踐仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的具有自己特色的實(shí)踐，整個(gè)實(shí)踐體系過(guò)于僵化和形式化[3]。嵌入式仿真系統(tǒng)不僅是一個(gè)實(shí)踐系統(tǒng)，也是一個(gè)仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)充分利用現(xiàn)有的軟硬件資源和師資開(kāi)發(fā)具有自己特色和方向的嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐。

2嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)方法的改進(jìn)

針對(duì)以上問(wèn)題，為了提高實(shí)踐教學(xué)的效果，有以下幾點(diǎn)新建議：

（1） 引導(dǎo)學(xué)生組成興趣小組。興趣小組一般由2-3名專業(yè)教師和若干名學(xué)生組成，每個(gè)小組分配幾名基礎(chǔ)較好、自學(xué)能力較強(qiáng)的同學(xué)，以帶動(dòng)激發(fā)、提高其他學(xué)生的求知興趣。以學(xué)校成立的計(jì)算機(jī)創(chuàng)新基地為平臺(tái)，開(kāi)展嵌入式方面的技術(shù)探討。鼓勵(lì)學(xué)生參加各種競(jìng)賽，進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)訓(xùn)練;也可參與到教師平時(shí)的科研中，增加動(dòng)手機(jī)會(huì)，并在科研中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。在“雙創(chuàng)”教育中以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索技能為主，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神[5]。

（2）規(guī)范實(shí)踐課程。將實(shí)踐步驟以實(shí)踐指導(dǎo)書(shū)的形式體現(xiàn);實(shí)踐時(shí)由教師講解，并演示操作步驟;學(xué)生開(kāi)始實(shí)踐操作時(shí)教師要明確實(shí)踐項(xiàng)目的目標(biāo)和要求，在實(shí)踐過(guò)程中適時(shí)提供指導(dǎo);實(shí)踐結(jié)束后要求學(xué)生按標(biāo)準(zhǔn)格式書(shū)寫實(shí)踐報(bào)告，教師及時(shí)批改和總結(jié)。

（3） 合理組合搭配實(shí)踐項(xiàng)目。由于嵌入式系統(tǒng)涉及到多門專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)踐課時(shí)又有限，比如在理論教學(xué)中，將硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的要求，特點(diǎn)及處理器的端口選擇、芯片的選擇等除了在課上講授之外，還要作為多個(gè)大作業(yè)布置給學(xué)生，學(xué)生可以自主選擇大作業(yè)的不同內(nèi)容，在掌握理論知識(shí)基礎(chǔ)上確保硬件電路正確，合理選擇元器件;才會(huì)在硬件電路出問(wèn)題時(shí)，快速查處原因，及時(shí)采取正確措施，才會(huì)使實(shí)踐課上知其然知其所以然，而不是盲目的跟著實(shí)踐步驟做實(shí)踐，從而真正提高學(xué)生掌握設(shè)計(jì)、制備、焊接和調(diào)試的系統(tǒng)流程[5]。

（4） 采用分層次實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方法。在嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)置過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生對(duì)所需知識(shí)的掌握程度、運(yùn)用水平以及動(dòng)手能力循序漸進(jìn)地組織安排實(shí)踐內(nèi)容，而且前后實(shí)踐內(nèi)容要有一定的關(guān)聯(lián)性。另外，由于學(xué)生的基礎(chǔ)狀況有差異，可將實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)為幾個(gè)層次，并且每個(gè)層次安排一定得必修實(shí)踐和選修實(shí)踐：

1）基礎(chǔ)型。這部分實(shí)踐，是每個(gè)學(xué)生必須完成的，旨在使學(xué)生了解開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)流程，掌握實(shí)踐開(kāi)發(fā)工具的使用方法，熟悉軟件編程環(huán)境，根據(jù)實(shí)踐指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐的調(diào)試，讀懂實(shí)踐源程序和程序運(yùn)行過(guò)程，使學(xué)生能夠進(jìn)行修改、組合和補(bǔ)充的應(yīng)用編程。

2）提高型。這部分實(shí)踐安排從操作系統(tǒng)的移植到應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和編程，循序漸進(jìn)地讓學(xué)生了解基于嵌入式操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。

3）綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)型。這部分實(shí)踐是提供給基礎(chǔ)較好、自學(xué)能力強(qiáng)的學(xué)生深入學(xué)習(xí)的，他們希望能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)理論有更深入的掌握，并有更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)進(jìn)行綜合課題的設(shè)計(jì)。這種綜合型課題設(shè)計(jì)，作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行，內(nèi)容涉及多門課程的知識(shí)。這部分學(xué)生不僅要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和編制，還要進(jìn)一步進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，建立起軟硬件課程之間的知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)的能力。

3? 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)踐教學(xué)方法改進(jìn)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐的積極主動(dòng)性以及創(chuàng)新能力。同時(shí)考慮到學(xué)生的層次不同，讓學(xué)生由淺入深，從而掌握嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)和設(shè)計(jì)方法。總之，實(shí)踐教學(xué)方案要緊跟嵌入式技術(shù)前沿的快速發(fā)展，及時(shí)更新嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐內(nèi)容，靈活自主地選擇和設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)出技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)的工科嵌入式信息技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫冬玲，石凡，于軍.探究性學(xué)習(xí)實(shí)踐環(huán)境的建設(shè)與探究[J].科技信息，2013（18）： 439

[2] 冼進(jìn)，賈德良，畢盛.嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐課的教學(xué)改革初探[J].實(shí)踐室研究與探索，2011，30（8）：282-284，288.

[3] 謝東.嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐課程教學(xué)改革及實(shí)踐裝置開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（10）：30-33.研究與探索，2009，28（4）：175-177，181.

[4] 孫紅艷.新工科背景下應(yīng)用型高校雙創(chuàng)教育研究——以電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為例[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2020（32）：42-43.

[5] 徐志江，王麗婷，孟利民.通信專業(yè)嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（17）：108-109，112.

基金資助：重慶市教委教改項(xiàng)目：高等師范院校信息技術(shù)類工科人才創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式研究（項(xiàng)目編號(hào)：173053）

作者簡(jiǎn)介：彭靜，女，副教授，研究方向?yàn)樾畔踩?、圖像處理。