基于智慧課堂構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐案例

李國(guó)斌 李新路 張艷明

摘要：針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)和能力培養(yǎng)存在的問題和不足，嘗試基于智慧課堂進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)案例庫(kù)的建設(shè)。通過實(shí)踐課程的組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，選用合適的平臺(tái)和項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng);實(shí)踐教學(xué);智慧課堂

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）08-0116-02

作為當(dāng)今社會(huì)最富有生命力的技術(shù)之一，嵌入式系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。嵌入式領(lǐng)域中的人才需求成了上升趨勢(shì)，人才缺口在逐年擴(kuò)大。但高校在培養(yǎng)嵌入式人才時(shí)面臨課程要求基礎(chǔ)過高、實(shí)踐能力有待加強(qiáng)、與實(shí)際工程應(yīng)用需求脫節(jié)等問題[2]。

嵌入式系統(tǒng)課程要求學(xué)生已經(jīng)掌握面向?qū)ο蟮木幊趟枷胍约败浖こ痰幕驹?，并為后續(xù)工程實(shí)訓(xùn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下重要。鑒于課程在人才培養(yǎng)方案中的重要地位和作用，課程組成員加強(qiáng)教學(xué)創(chuàng)新意識(shí)，經(jīng)過多年的教學(xué)改革，使用智慧課堂手段[3]，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)案例庫(kù)，形成了一套完整的創(chuàng)新的課程教學(xué)體系。

1 嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)背景

1.1 目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

目前嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涉及的知識(shí)面廣，難以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成。同時(shí)實(shí)驗(yàn)難度大，教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理，學(xué)時(shí)動(dòng)手能力差。實(shí)驗(yàn)案例以知識(shí)傳授為主線，與現(xiàn)有工程實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

1.2 目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境以廣州致遠(yuǎn)的嵌入式ARM試驗(yàn)箱為硬件環(huán)境，通過基于Linux嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟件、硬件驅(qū)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)形成教學(xué)內(nèi)容。多數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的項(xiàng)目圍繞硬件的使用，與具體工程實(shí)踐案例的應(yīng)用需求差距較大，學(xué)生難以形成直觀的感性認(rèn)識(shí)。

2 基于智慧課堂構(gòu)建實(shí)踐課程案例目的

嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐項(xiàng)目基于智慧課堂構(gòu)建的目的，是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)富有智慧的教學(xué)環(huán)境，以支持智慧的教與學(xué)[4]。關(guān)鍵目標(biāo)包括實(shí)現(xiàn)課堂動(dòng)態(tài)開放，增進(jìn)課堂高效互動(dòng);促進(jìn)合作探究學(xué)習(xí)，促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí);實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)性施教，提升課堂教學(xué)機(jī)智[5]。

3 智慧課堂構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)案例

嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系精選真實(shí)項(xiàng)目案例為載體，按照項(xiàng)目化課程理念組織課程內(nèi)容傾目一任務(wù)一案例），教學(xué)內(nèi)容面向職業(yè)、面向企業(yè)、面向生活，按照項(xiàng)目式課程組織教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目對(duì)嵌入式系統(tǒng)要求組織了6個(gè)難度循序漸進(jìn)的獨(dú)立項(xiàng)目，并對(duì)每個(gè)項(xiàng)目劃分成較為獨(dú)立的任務(wù)，以“任務(wù)分析——相關(guān)知識(shí)——任務(wù)實(shí)施”這一思路，將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)融入具體任務(wù)的實(shí)現(xiàn)當(dāng)中。

選取課程實(shí)踐教學(xué)案例其中之一加以說明。項(xiàng)目案例1內(nèi)容包括搭建嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境，傳感器數(shù)據(jù)采集，利用SQLite存儲(chǔ)、管理數(shù)據(jù)，開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件UI，網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用等。實(shí)踐教學(xué)中，嘗試以《便攜式環(huán)境檢測(cè)儀》項(xiàng)目為切入點(diǎn)，基于智慧課堂手段，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，改革教學(xué)模式，教學(xué)評(píng)價(jià)等方面人手。

3.1 教學(xué)平臺(tái)的使用

“智慧課堂”重點(diǎn)是課堂中的應(yīng)用。根據(jù)這一需求，嵌入式系統(tǒng)課程智慧課堂的云平臺(tái)目前基于Moodle平臺(tái)[6]和超星學(xué)習(xí)平臺(tái)搭建，主要包括以下內(nèi)容：

（1）課程標(biāo)準(zhǔn)，及課程模塊大綱，能力輸出等;

（2）課時(shí)教案，包括教學(xué)方法、教學(xué)思路及教學(xué)過程等;

（3）配套課件，包括案例導(dǎo)學(xué)，演示實(shí)例，源碼;案例視頻;

（4）互動(dòng)評(píng)價(jià)，包括師生互評(píng)，團(tuán)隊(duì)互評(píng)等;題庫(kù);

（5）作品展示，主要包括學(xué)生的項(xiàng)目Demo演示;

（6）在線問答，用于學(xué)生和老師之間的技術(shù)討論。

以上所有資源都需要利用建立在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，或利用網(wǎng)站，或使用移動(dòng)APP供學(xué)生自主使用。

3.2 課程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容

課程實(shí)踐項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)實(shí)例如表1所示。

本案例實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容都配以相應(yīng)的視頻講解及演示。此外，將能力目標(biāo)分解成任務(wù)模塊如表2所示。

對(duì)于分解的任務(wù)，錄制視頻，在智慧課堂云平臺(tái)中進(jìn)行分享。

3.3 教學(xué)活動(dòng)

本課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)采用基于智慧課堂云平臺(tái)建立，教學(xué)活動(dòng)被分為三個(gè)基本環(huán)節(jié)包括課前、課中和課后，從而形成了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境。

（1）課前預(yù)習(xí)教學(xué)視頻

利用搭建的在線網(wǎng)站提供10-10分鐘的短視頻，供學(xué)生預(yù)先學(xué)習(xí)使用。

（2）課中學(xué)習(xí)活動(dòng)

針對(duì)前面課程積累的易錯(cuò)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)注意事項(xiàng)，穿插實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中進(jìn)行演示、講解、提示。

（3）課后完成實(shí)驗(yàn)思考題

完成實(shí)驗(yàn)課堂任務(wù)后，督促學(xué)生完成配套的實(shí)驗(yàn)思考題，拓展知識(shí)應(yīng)用，形成新的能力要素。

4 智慧課堂構(gòu)建實(shí)踐評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)價(jià)采用過程評(píng)價(jià)和綜合項(xiàng)目互動(dòng)考核相結(jié)合，過程評(píng)價(jià)主要在智慧課堂云平臺(tái)上完成。

4.1 結(jié)合項(xiàng)目的題庫(kù)測(cè)試題

智慧課堂實(shí)驗(yàn)過程測(cè)試題是根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)要點(diǎn)精心設(shè)計(jì)的，每一個(gè)測(cè)試題緊扣技能點(diǎn)，難易適中，學(xué)生在平臺(tái)上在線答題后能立即自動(dòng)評(píng)判，使學(xué)生馬上看到自己的完成情況，了解自己對(duì)本項(xiàng)目技能點(diǎn)的掌握情況。

4.2 智慧課堂綜合設(shè)計(jì)互動(dòng)評(píng)價(jià)

使用學(xué)生互動(dòng)評(píng)價(jià)與教師評(píng)價(jià)結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。該形式有助于提高學(xué)生參與積極性，踴躍對(duì)其他組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。多次交流評(píng)價(jià)可以迭代提升本組設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體的評(píng)價(jià)流程包含：

（1）學(xué)生將所設(shè)計(jì)的作品演示，同時(shí)制作PPT進(jìn)行匯報(bào);

（2）其他組學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)作品進(jìn)行評(píng)分.并給出評(píng)論;

（3）老師同時(shí)給出分?jǐn)?shù)與觀察評(píng)論狀況，但不公布;

（4）學(xué)生依據(jù)評(píng)語(yǔ)來修改他的作業(yè);

（5）評(píng)價(jià)完成，同時(shí)教師結(jié)合過程評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，給出綜合評(píng)價(jià)。

互動(dòng)評(píng)價(jià)與教師評(píng)價(jià)結(jié)合的評(píng)價(jià)方式讓學(xué)生身兼評(píng)分者與受評(píng)者的雙重角色，形成了學(xué)生之間的互相監(jiān)督和促進(jìn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

5 結(jié)論

采用包括案例式教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)在內(nèi)的多種教學(xué)方法，結(jié)合生活中的實(shí)際應(yīng)用，合理選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐案例學(xué)習(xí)興趣。本文嘗試基于智慧課堂構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐案例庫(kù)，對(duì)其他計(jì)算機(jī)類課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有一定的可借鑒性。通過項(xiàng)目案例的實(shí)踐教學(xué)，貼合實(shí)踐工程案例需求的項(xiàng)目實(shí)踐，得到學(xué)生的認(rèn)可和關(guān)注。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

收稿日期：2019-12-15

基金項(xiàng)目：Android嵌入式軟件開發(fā)智慧課堂試點(diǎn)，省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017zhkt374）;嵌入式系統(tǒng)智慧課堂試點(diǎn)，校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018hfzhkt08）

作者簡(jiǎn)介：李國(guó)斌（1981-），男，安徽和縣人，碩士，講師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)智能算法應(yīng)用。