“嵌入式系統(tǒng)”課程的教學(xué)改革與實踐

王 崴

(常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，江蘇 常州 213002)

伴隨著半導(dǎo)體、電子信息等技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)進入了一個新的發(fā)展階段，32位的高端MCU已經(jīng)取代8位低端MCU，成為電子系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的處理器，并在很大程度上改變了人們的生活和工作方式。［1-3］

“嵌入式系統(tǒng)”是一門學(xué)科綜合性很強的專業(yè)課，它包含操作系統(tǒng)、電子電路、通信與網(wǎng)絡(luò)、控制與檢測等知識。［2，4-5］嵌入式系統(tǒng)常常用來實現(xiàn)監(jiān)控、管理、數(shù)據(jù)處理、通訊等任務(wù)。目前，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用無處不在，覆蓋了消費類電子、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)療電子等多個領(lǐng)域。

目前，大多數(shù)高校都開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)”課程，但教學(xué)效果均不理想，學(xué)生覺得課程太難，很難聽懂。造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于在課程講授的過程中，教學(xué)手段存在很大的局限性，學(xué)生實踐能力得不到鍛煉，因此應(yīng)大力加強與應(yīng)用密切聯(lián)系的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用學(xué)校所配備的實驗設(shè)備，加強對本課程的創(chuàng)新教學(xué)，對學(xué)生進行能力培養(yǎng)，特別是創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。

1 “嵌入式系統(tǒng)”課程改革的必要性

1.1 傳統(tǒng)教材不適合課程特點

現(xiàn)在高校所采用的教材基本類似，多以知識結(jié)構(gòu)為主線，先后講解嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，指令集和匯編程序，最后分析綜合應(yīng)用實例。此類教材內(nèi)容翔實，理論性強，但缺乏直觀性，導(dǎo)致學(xué)生感到學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象、枯燥，難以理解。因此要選用易理解，實用性強，實踐與理論相結(jié)合的教材。在教學(xué)過程中應(yīng)強調(diào)實用性和實踐性，并要從易到難。涉及到的操作系統(tǒng)方面的知識可以少講或不講，先讓學(xué)生學(xué)會如何在沒有操作系統(tǒng)的情況下應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上講授操作系統(tǒng)知識，讓學(xué)生學(xué)會帶有實時操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。

1.2 教學(xué)方法運用不當(dāng)

“嵌入式系統(tǒng)”課程的理論、實用性很強。大多數(shù)高校的實驗設(shè)備主要依托各個教學(xué)儀器廠商的集成實驗箱。學(xué)生在實驗過程中，主要以實驗箱為主體，所進行的理論驗證性實驗，實驗教學(xué)形式單一，方法簡單，學(xué)生只需按照指導(dǎo)書上的步驟完成相同的實驗，大大限制了學(xué)生應(yīng)用理論去解決實際問題的能力。要改變這種實驗教學(xué)方法，讓學(xué)生自己去創(chuàng)新，就必須多嘗試，多思考，這樣才能使學(xué)生真正掌握知識，學(xué)會運用知識。

1.3 考核制度不合理

“嵌入式系統(tǒng)”課程的實踐性很強，如果采用傳統(tǒng)考核方式對學(xué)生進行考核，很難準(zhǔn)確衡量和反映學(xué)生真實的學(xué)習(xí)情況。［6］很多學(xué)生卷面考試成績很好，但是動手實踐能力很差，甚至基本的流水燈實驗都無法獨立完成。對于“嵌入式系統(tǒng)”這種實踐性極強的課程，傳統(tǒng)的考核方式極不合理，不益于學(xué)生動手能力的提高，也難以使學(xué)生真正掌握課程的精髓。

2 “嵌入式系統(tǒng)”課程的教學(xué)改革與探索

2.1 理論內(nèi)容的改革

教師在進行課堂理論教學(xué)時，應(yīng)該把相對枯燥乏味的理論知識與直觀性強的實驗相結(jié)合。將各知識點的學(xué)習(xí)劃分到各個實驗或?qū)嵗腥?，讓學(xué)生通過觀看實驗理解和消化理論性強的系統(tǒng)原理。這樣不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，還能收到事半功倍的教學(xué)效果。

2.2 實驗內(nèi)容的改革

“嵌入式系統(tǒng)”課程的實驗是學(xué)生學(xué)好這門課程的關(guān)鍵，學(xué)生只有通過自己動手實踐，才能真正理解所學(xué)到的知識點。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)形式過于單一、呆板，實驗課以老師為中心，學(xué)生按照指導(dǎo)書的規(guī)定步驟機械地完成實驗，沒有思考，實驗技術(shù)、手段落后，效率不高。

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，應(yīng)在實驗中加入更多的設(shè)計環(huán)節(jié)，給學(xué)生制訂實驗題目，學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)，設(shè)計不同的系統(tǒng)來完成實驗，達(dá)到實驗?zāi)康?學(xué)生可以在系統(tǒng)仿真通過的前提下，制作PCB電路板，設(shè)計程序，安裝調(diào)試。在此過程中，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生在實驗中的主體作用，通過自己動手獨立解決實驗中出現(xiàn)的問題，提高學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力。

2.3 考核方式的改革

傳統(tǒng)考核方式已經(jīng)不適合“嵌入式系統(tǒng)”課程，應(yīng)該加大實踐環(huán)節(jié)在考核成績中所占比例，通過實際知識的應(yīng)用來衡量學(xué)生掌握知識的程度，減少筆試成績所占比例。學(xué)生要在實踐環(huán)節(jié)中設(shè)計出實際可行的嵌入式系統(tǒng)，首先必須真正掌握所學(xué)的知識原理，然后分析所要設(shè)計的目標(biāo)系統(tǒng)，最后設(shè)計完成自己的應(yīng)用系統(tǒng)，從而真正學(xué)到“嵌入式系統(tǒng)”課程的精髓。

2.4 課程內(nèi)容講授由不同專業(yè)背景的教師共同完成

“嵌入式系統(tǒng)”課程具有多學(xué)科交叉的特點，以硬件電路和計算機軟件為基礎(chǔ)。而電子專業(yè)或計算機專業(yè)的教師由于專業(yè)的局限性，存在對非本專業(yè)理論知識不了解的情況，所以講授“嵌入式系統(tǒng)”課程的教師應(yīng)按照硬件和軟件來分配，涉及硬件內(nèi)容的部分由具有電子類專業(yè)背景的教師講授，涉及軟件內(nèi)容的部分由具有計算機類專業(yè)背景的教師承擔(dān)。

2.5 成立課外興趣小組

課外興趣小組是“嵌入式系統(tǒng)”課堂教學(xué)的延伸，針對一些對該課程有濃厚興趣的學(xué)生，引導(dǎo)他們成立課外興趣小組，并為他們提供實驗室。另外，鼓勵學(xué)生參加各種大學(xué)生電子設(shè)計大賽。在參與的過程中學(xué)生會積極思考，有針對性地去學(xué)習(xí)，從而有利于提高學(xué)生的應(yīng)用能力和競爭意識。

3 結(jié)語

“嵌入式系統(tǒng)”是一門應(yīng)用性較強的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和所使用的教材已不能適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展和教學(xué)的需求，因此教學(xué)改革勢在必行。在教學(xué)實踐中，要不斷改進教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段，加強實踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性、主動性，使他們學(xué)到更多的知識，以適應(yīng)自動化技術(shù)發(fā)展和社會對人才的需要。

［1］王平.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)及實驗研究［J］.高等教育研究，2008，25(3):39-40.

［2］龔軍，羅杰，汪小燕.基于仿真的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實驗方法［J］.實驗室研究與探索，2009，28(5):53-56.

［3］劉光徽，李耀，章磊.應(yīng)用型嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)研究［J］.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊:科教研究，2010(19):30.

［4］江維，桑楠.面向高等教育的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革［J］.計算機教育，2011(16):33-56.

［5］王威.普通高校自動化專業(yè)嵌入式技術(shù)教學(xué)思考［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010，32(3):9-13.

［6］王志超，王宜懷.從嵌入式系統(tǒng)教學(xué)談學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.計算機教育，2010(3):150-152.