基于案例驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革與研究

宋洪軍+胡軍國+童孟軍

摘要：針對目前嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，如教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法傳統(tǒng)等，本文重點(diǎn)對該課程進(jìn)行了教學(xué)與研究。通過密切聯(lián)系企業(yè)修訂教學(xué)大綱更新教學(xué)內(nèi)容，引入案例教學(xué)改革教學(xué)方法以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用寓教于樂的方式促使教與學(xué)的有效結(jié)合。該教學(xué)模式在課程教學(xué)中已取得了良好的培養(yǎng)效果。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)改革；案例驅(qū)動

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0112-02

一、引言

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用是電子信息類專業(yè)，如計(jì)算機(jī)、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的一門學(xué)科綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課，它包含操作系統(tǒng)、電子電路、通信與網(wǎng)絡(luò)等知識。嵌入式系統(tǒng)是以微控制器為核心，將其嵌入到產(chǎn)品或設(shè)備中以實(shí)現(xiàn)其功能數(shù)字化和智能化的系統(tǒng)[1-2]。目前嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用覆蓋了消費(fèi)電子、智能家電、工業(yè)控制、通訊網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、汽車電子、醫(yī)療電子等多個(gè)領(lǐng)域。隨著嵌入式行業(yè)的迅猛發(fā)展，嵌入式開發(fā)也已經(jīng)成為當(dāng)前最熱門、最有發(fā)展前途的行業(yè)之一，同時(shí)，嵌入式行業(yè)的快速發(fā)展造成了它巨大的人才缺口，越來越多的人抓住這個(gè)機(jī)遇投身到嵌入式這個(gè)行業(yè)當(dāng)中。為了適應(yīng)市場需求，目前國內(nèi)很多高校也陸續(xù)開展了嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)。

二、課程教學(xué)存在的問題

目前，大多數(shù)高校都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的相關(guān)課程，針對農(nóng)林類院校電子信息類專業(yè)，同學(xué)們大多認(rèn)為該課程難度比較大，學(xué)習(xí)起來較為吃力，平常不注重學(xué)習(xí)積累，而只看重于考試結(jié)果[3]。

根據(jù)近幾年嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)與思考，本人認(rèn)為主要原因是由于在課程講授的過程中，教學(xué)內(nèi)容得不到及時(shí)更新，教學(xué)手段存在很大的局限性，學(xué)生實(shí)踐能力得不到鍛煉。因此應(yīng)大力加強(qiáng)與應(yīng)用，密切聯(lián)系實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用學(xué)校所配備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，加強(qiáng)對本課程的創(chuàng)新教學(xué)，引入案例教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，著重培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)[3-4]。本人結(jié)合多年的嵌入式系統(tǒng)理論和實(shí)踐教學(xué)，針對目前教學(xué)過程中所存在的問題，采用案例教學(xué)法對嵌入式課堂教學(xué)進(jìn)行了新探索[5]。

三、案例教學(xué)，寓教于樂

嵌入式系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果單純的在課堂上給學(xué)生們只是灌輸理論知識，例如寄存器、分頻、定時(shí)器等這些枯燥的概念，學(xué)生們的積極主動性往往調(diào)動不起來，課堂氣氛也較為沉悶。尤其針對農(nóng)林類院校電子信息類的學(xué)生，普遍認(rèn)為課程比較難，概念較為抽象，無法與實(shí)際相結(jié)合，容易造成學(xué)習(xí)興趣性不高。因此，根據(jù)筆者近幾年的嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在課堂上引入案例教學(xué)，把枯燥的理論知識與日常生活聯(lián)系起來，來提高學(xué)生課堂參與的積極性和主動性。學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要，有了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生們就會主動探求知識，不會讓教師督促去做一些事情，有利于師生關(guān)系的和諧，也有利于課堂教學(xué)的順利推進(jìn)。[6-7]

例如，在講授GPIO接口時(shí)，引入“跑馬燈”的教學(xué)案例，通過案例來學(xué)習(xí)硬件連接圖、寄存器和程序燒寫等知識就不會感到理論的枯燥，學(xué)生們在主動編寫代碼的過程中感受到了樂趣，這樣學(xué)習(xí)起來效果事半功倍。另外，在講授“PWM定時(shí)器”和“看門狗定時(shí)器”時(shí)，通過控制蜂鳴器設(shè)計(jì)一段音樂，這樣就能把定時(shí)器所涉及到的寄存器、分頻、工作頻率等概念結(jié)合起來，通過編程來實(shí)現(xiàn)音樂的播放。學(xué)生們在設(shè)計(jì)的過程中積極性得到了提高，也同時(shí)寓教于樂?？鞓返貙W(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，培養(yǎng)他們積極樂觀的品質(zhì)，有助于他們綜合素質(zhì)的提高，也有助于他們心靈的成長和進(jìn)步。

另外，針對嵌入式系統(tǒng)這門理論性很強(qiáng)的課程，單純的靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生們主動思考、實(shí)際解決問題的能力。而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是否有創(chuàng)新性、新穎性，直接影響學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性，因此選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)項(xiàng)目成為能否有效訓(xùn)練學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力、提高綜合素質(zhì)的關(guān)鍵。本校與國內(nèi)著名的嵌入式課程培訓(xùn)公司——達(dá)內(nèi)公司形成合作，在實(shí)驗(yàn)中引入公司的實(shí)際案例項(xiàng)目，通過對實(shí)際項(xiàng)目的訓(xùn)練，能夠調(diào)動學(xué)生運(yùn)用所學(xué)一切知識來解決問題，變被動應(yīng)付為主動思考。此外，對于學(xué)有余力的學(xué)生，給予他們一定的創(chuàng)新空間和發(fā)展空間，可以在課程結(jié)束后去達(dá)內(nèi)公司繼續(xù)培訓(xùn)。學(xué)生才能真正在實(shí)驗(yàn)過程中充分發(fā)揮自己的主觀能動性，激發(fā)出較強(qiáng)的求知欲。教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生提出自己的獨(dú)創(chuàng)性意見，不應(yīng)該打擊他們，應(yīng)該給他們充足的想象空間，同時(shí)鼓勵學(xué)生多動手，積極將自己在課堂上學(xué)到的理論知識用于實(shí)踐當(dāng)中去，驗(yàn)證理論知識的正確性，加深對理論知識的理解[8-10]。

此外，在該課程期末考核中，考核方式采用多樣化形式，不只看學(xué)生們的期末成績，而更加看重他們的平時(shí)表現(xiàn)?？己瞬捎萌N方式的結(jié)合，包含平時(shí)成績、一次大作業(yè)和期末考試。其中平時(shí)成績占20%，期末考試占60%，大作業(yè)占20%，另外，各部分所占的比例會根據(jù)本年度學(xué)生的情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。期末考試分為筆試和機(jī)試，筆試占40%，機(jī)試占20%。平時(shí)成績包括考勤和實(shí)驗(yàn)，一次大作業(yè)要求是每3位學(xué)生需設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式開發(fā)產(chǎn)品，以及撰寫項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

最后，本課程通過在浙江農(nóng)林大學(xué)電子信息工程、計(jì)算機(jī)專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中不斷的進(jìn)行嘗試和實(shí)踐，采取了一些實(shí)質(zhì)性的措施，方便同學(xué)們在課堂學(xué)習(xí)的同時(shí)積極進(jìn)行課外實(shí)踐。鼓勵學(xué)生們積極參加“博創(chuàng)杯”全國大學(xué)生嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)大賽，近幾年在該類比賽中也獲得了良好的成績。另外，每年也有相當(dāng)一部分學(xué)生到達(dá)內(nèi)公司繼續(xù)參加嵌入式的培訓(xùn)，并在畢業(yè)后能夠很好的開展與嵌入式相關(guān)的工作。

四、結(jié)論

本文對嵌入式系統(tǒng)課程改革進(jìn)行了課程研究與思考，主要在課程教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了改革和創(chuàng)新。其中在課堂教學(xué)過程中引入案例教學(xué)，學(xué)生們不僅提高了學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐動手能力，為日后就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。以更好地激發(fā)學(xué)生對嵌入式課程的興趣和創(chuàng)新思維能力，變被動灌輸為主動思考，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

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Teaching Reform and Research on the Embedded System Based on Case Driven

SONG Hong-jun，HU Jun-guo，TONG Meng-jun

（Research Center for Smart Agriculture and Forestry，School of Information Engineering，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300，China）

Abstract：Aiming at the problems arising from the embedded system course teaching，such as obsolete teaching content and traditional of teaching methods，this paper has carried on the teaching and research to the course. Through contact enterprise closely to revise the syllabus and update the teaching contents，introduction the case in teaching to stimulate students' interest，and adopt the way of learning to promote the effective combination of teaching and learning. The teaching mode in the teaching of course has achieved good effect.

Key words：embedded system；teaching reform；case driven