TOLI模式下嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)研究與實踐

王福林+胡晗+龐丹君

摘要：了培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及創(chuàng)新能力，本文介紹TOLI模式下的嵌入式系統(tǒng)課程理論教學(xué)與實踐。理論教學(xué)上，緊緊圍繞 TOLI的指導(dǎo)思想，精心設(shè)計組織課程的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法和手段。實踐教學(xué)上，為了更好地踐行TOLI理念，精心設(shè)計課程實驗項目， 鼓勵學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等實踐。通過TOLI模式下的理論教學(xué)與實驗實踐教學(xué)改革使學(xué)生更好地掌握嵌入式系統(tǒng)課程的基礎(chǔ)理論，同時具備一定的工程實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)、創(chuàng)新能力，實現(xiàn)實用型人才培養(yǎng)的整體目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)實踐；TOLI；嵌入式；創(chuàng)新

1引言

嵌入式系統(tǒng)依靠電子技術(shù)、操作系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)滲透到日常生活、工業(yè)控制、交通設(shè)施、移動通信等眾多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)是計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，嵌入式系統(tǒng)是一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)課。因此，嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)難度大。如何讓學(xué)生在有限的教學(xué)時間里既能掌握書本的理論知識，又能培養(yǎng)工程實踐能力，是教學(xué)過程中亟待解決的問題。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點，對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式進行探索，本文提出了TOLI模式下嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)研究與實踐，提高嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)效果。

2嵌入式系統(tǒng)課程的特點

嵌入式系統(tǒng)涉及多方面的內(nèi)容， 從工程的角度來看，它涉及了電子、通信、自動控制等多個學(xué)科，而從計算機專業(yè)的角度分析，它涉及計算機組成與結(jié)構(gòu)、實時操作系統(tǒng)和高級語言等諸多知識內(nèi)容，這決定了嵌入式系統(tǒng)具有其鮮明的特點。

（1）知識面廣，綜合性強。嵌入式系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分，是計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和通信技術(shù)等共同發(fā)展的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)課程綜合性強，涉及的知識面廣，在教學(xué)的時候必須理清知識點，有條理有計劃地組織教學(xué)內(nèi)容。

（2）涉及多學(xué)科，領(lǐng)域廣。嵌入式系統(tǒng)涵蓋了電子、自動化、計算機等諸多學(xué)科，這就對嵌入式系統(tǒng)專業(yè)人才提出了較高的要求。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點，嵌入式人才要具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。

（3）應(yīng)用面廣，實踐性強。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)控制、通信以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，?yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。因此，嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)需面向應(yīng)用，其重要的一個環(huán)節(jié)便是實踐教學(xué)。學(xué)生必須通過實驗實訓(xùn)、項目設(shè)計等實踐才能真正提高專業(yè)知識與專業(yè)能力。

綜上所述，對于嵌入式系統(tǒng)課程，如果完全依靠課堂講解和課程內(nèi)實驗教學(xué)，那是遠遠不夠的。因此，如何將 TOLI 模式貫穿在課程理論教學(xué)、課程實驗和課程實踐整個教學(xué)活動中，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)，是在教學(xué)過程中需要探討的問題。

3 TOLI模式下的理論教學(xué)

TOLI代表移植（Transplant）、優(yōu)化（Optimization）、庫研究（Library research ）、創(chuàng)新（Innovation）。

移植可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的理論知識，提高學(xué)生的代碼調(diào)試能力。優(yōu)化有利于提高學(xué)生的代碼編碼技巧，提高程序的效率。庫研究可以幫助學(xué)生掌握寄存器的相關(guān)知識，進一步提高代碼的效率。創(chuàng)新有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

TOLI 理念有利于教學(xué)工作從以“教師為中心”的注入式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)為中心的自主研究式學(xué)習(xí)。在授課過程中，努力調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的積極性，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新等能力。TOLI模式下的理論教學(xué)改革如下：

（1）編寫符合TOLI理念的教學(xué)方案。通過制定符合TOLI理念的教學(xué)方案來彌補教材的不足，實現(xiàn)TOLI理念。教師根據(jù)符合TOLI理念的教學(xué)方案進行教學(xué)，讓學(xué)生獲得知識的同時可以接觸到TOLI理念，這樣有利于后面的教學(xué)。

（2）教學(xué)方法遵循 TOLI理念。不管采用哪種教學(xué)方法進行教學(xué)都應(yīng)遵循TOLI。通過移植、優(yōu)化的演示講解讓學(xué)生體驗到移植的過程和優(yōu)化的技巧，通過對庫的研究使學(xué)生接觸到更好的代碼編寫方法和相關(guān)的寄存器知識，課堂上教師應(yīng)通過提問、討論等方式引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（3）TOLI項目教學(xué)法。教師應(yīng)將嵌入式系統(tǒng)中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目，圍繞這些項目組織和展開教學(xué)，項目式教學(xué)更容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新意識，進一步讓學(xué)生體驗TOLI的教育理念。

（4）合理利用網(wǎng)絡(luò)資源。為進一步貫徹TOLI自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的理念，要求學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，通過移植、優(yōu)化、庫研究和創(chuàng)新這四步驟充分消化網(wǎng)絡(luò)資源，不要盲目找資源、下載資源，只有消化的資源才能獲得知識。

4 TOLI模式下的實驗、實踐教學(xué)

前面已經(jīng)介紹了TOLI理論教學(xué)，對嵌入式系統(tǒng)這門課程來說光有理論是遠遠不夠的，還需要對實驗、實踐教學(xué)進行改革，TOLI模式下的實驗、實踐教學(xué)改革如下：

（1）根據(jù)TOLI理念對實驗進行改革。首先，要求學(xué)生學(xué)會軟件的移植并得到正確的實驗效果，要求學(xué)生遵循TOLI理念自行思考，并在調(diào)試過程中積累開發(fā)經(jīng)驗，提高動手能力。其次，在實驗項目的選擇上，應(yīng)該增加創(chuàng)新性實驗，各團隊可以根據(jù)所學(xué)知識自主設(shè)計實驗項目、查閱資料、設(shè)計實驗方案、選配傳感器和進行調(diào)試，鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力。最后，基于現(xiàn)有的實驗教學(xué)平臺擴展外部功能模塊。如 GPRS 模塊、SD卡模塊等，這樣既鍛煉了學(xué)生動手能力，并能更好地與實際應(yīng)用接軌。

（2）與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目有機結(jié)合。嵌入式系統(tǒng)課程實踐性較強，如果完全依靠課堂講解和課程內(nèi)實驗教學(xué)，那是遠遠不夠的。因此，鼓勵大學(xué)生參與大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目等創(chuàng)新活動。大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目能夠很好地契合TOLI模式。大學(xué)生實踐創(chuàng)新項目是由學(xué)生主持，通過團隊協(xié)作完成一個完整的課題項目。TOLI理念有利于項目的實施，學(xué)生在項目實施過程中能夠鍛煉獨立思考、自主學(xué)習(xí)的能力，將課內(nèi)學(xué)習(xí)的專業(yè)知識綜合運用。

5結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用是一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)課程，本文提出了TOLI模式下的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)研究與實踐，在強調(diào)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識的同時，也注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團隊合作能力及系統(tǒng)分析能力。本文針對嵌入式系統(tǒng)課程綜合性、實踐性強的特點，結(jié)合 TOLI 教學(xué)理念對學(xué)生的要求，鼓勵學(xué)生參與實踐創(chuàng)新等實踐活動，使學(xué)生在掌握課程的基礎(chǔ)理論的同時，具備一定的工程實踐能力，實現(xiàn)實用型人才培養(yǎng)的整體目標(biāo)。

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