淺談嵌入式系統(tǒng)課程項目式教學(xué)方法培養(yǎng)模式的研究

朱哈南 張仁丹 馬英宸

嵌入式技術(shù)是工業(yè)控制、儀器儀表、汽車電子等行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，掌握嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為相應(yīng)領(lǐng)域從業(yè)人員必備的基本技能，因此，嵌入式控制是國內(nèi)外儀器類、電子信息類、自動化類等專業(yè)的核心專業(yè)課、支撐畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的重要課程。本課程具有知識面廣、綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)和發(fā)展更新快等特點(diǎn)，應(yīng)用型高等院校需要從創(chuàng)新和實(shí)踐的角度去重新定位嵌入式課程的教學(xué)目標(biāo)和方法，培養(yǎng)真正具備自由創(chuàng)新能力的嵌入式人才。本文針對嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，以提高教學(xué)水平、教學(xué)效率和教學(xué)效果為目標(biāo)，研究與探索嵌入式系統(tǒng)課程項目式教學(xué)方法。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

嵌入式控制系統(tǒng)課程涉及C語言程序設(shè)計、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用等諸多專業(yè)課程，是現(xiàn)在最為流行的系統(tǒng)平臺之一。課程知識點(diǎn)重疊交叉較多，為了提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，需要研究與探索嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)方法并改進(jìn)。根據(jù)調(diào)研，目前的教學(xué)實(shí)踐中存在的問題體現(xiàn)在：

1）學(xué)過程中，理論課時占比過多，實(shí)踐學(xué)時占比較低。

2）部分高校雖然對實(shí)踐教學(xué)的重視程度有所提高，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排不合理，實(shí)驗(yàn)任務(wù)過于簡單，深度和廣度不夠，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和單一性實(shí)驗(yàn)較多，綜合開發(fā)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)較少。而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能輔助學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)的基本概念和原理，熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本步驟和流程，無法培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

3）教師專業(yè)能力不足，缺乏嵌入式產(chǎn)品相關(guān)項目經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致教學(xué)方式過于傳統(tǒng)，教學(xué)過程偏向于理論性講解，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不搞，沒有積極性。

4）學(xué)生參加各類電子大賽的積極性不高，能夠在大賽中完成任務(wù)和獲得榮譽(yù)的就更少，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去了大賽的鍛煉機(jī)會，對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才有不利影響。

教學(xué)效果方面，面對復(fù)雜工程問題時，學(xué)生不能運(yùn)用相關(guān)的知識提出解決方案和措施，具體表現(xiàn)為學(xué)生綜合應(yīng)用能力不強(qiáng)，缺乏分析問題和解決問題的能力。主要原因在于課程內(nèi)容與專業(yè)、應(yīng)用背景脫節(jié)，而且沒有及時與工程案例相結(jié)合，學(xué)生往往當(dāng)時能聽懂、會練習(xí)，但到真正解決實(shí)際問題時需要綜合若干知識點(diǎn)，卻不能根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用已學(xué)過的知識，從而失去學(xué)習(xí)的興趣，導(dǎo)致教學(xué)效果很不理想。

課程評價方面，考核方式不合理，由于高等學(xué)校教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化管理的片面性，目前嵌入式系統(tǒng)課程的考核方式仍然采用傳統(tǒng)的閉卷考試模式，試題無法科學(xué)評價學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成情況。學(xué)生投入較多時間記憶課程中的概念和名詞，而嵌入式系統(tǒng)的課程目標(biāo)是學(xué)生能應(yīng)用嵌入式控制解決復(fù)雜工程問題。

二、教學(xué)方法探索

嵌入式課程的綜合性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)導(dǎo)致了教學(xué)難度較大，傳統(tǒng)教學(xué)模式主要講授嵌入式控制系統(tǒng)的基本概念和原理，隨著教學(xué)內(nèi)容的增加，學(xué)生學(xué)習(xí)比較困難，通過對各高校現(xiàn)有教改項目的分析和學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心思想，對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行了較全面的改革，從理論教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐課堂出發(fā)建立三合一式混合教學(xué)模式，同時制定合理的課程考核方式，強(qiáng)化嵌入式系統(tǒng)課程的項目引導(dǎo)式教學(xué)模式，提高教師創(chuàng)新意識，解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題。

2.1 理論教學(xué)

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式始終處于不斷摸索不斷改革當(dāng)中，形成了由教學(xué)老師經(jīng)過深思熟慮設(shè)計課程問題，通過問題引導(dǎo)，在課堂上調(diào)動同學(xué)參與和討論的積極性，主觀調(diào)動學(xué)生思考，從而達(dá)到把課程內(nèi)容教授給學(xué)生的目的。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂也被稱為顛倒課堂，把學(xué)習(xí)的時間重新規(guī)劃，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。首先轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式下師生的角色，教師從知識的講解著轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者，學(xué)生從知識吸收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R探索者。在微控制器硬件資源部分的教學(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘嵌入式微控制器硬件資源與微機(jī)原理、單片機(jī)的相通和不同之處，啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用已掌握的微機(jī)原理、單片機(jī)的知識體系和學(xué)習(xí)方法來學(xué)習(xí)嵌入式控制器的硬件資源，從而可以高效率地學(xué)習(xí)嵌入式控制，這種教學(xué)方法可以使得學(xué)生快速入門，并理解嵌入式技術(shù)。

2.3 實(shí)踐課堂

大學(xué)是學(xué)生進(jìn)入社會工作的過渡時期，也是錘煉社會需要型人才的過程。嵌入式系統(tǒng)是一門幫助學(xué)生就業(yè)的技術(shù)型課程，所以要結(jié)合科研成果轉(zhuǎn)化的先進(jìn)案例引入課堂進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，通過項目背景、團(tuán)隊合作、技術(shù)交流等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和提高學(xué)習(xí)興趣，并激發(fā)創(chuàng)新意識，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。

同時在實(shí)踐課堂當(dāng)中引入項目驅(qū)動教學(xué)的實(shí)踐過程，需要設(shè)計項目、分解項目、知識教學(xué)、項目實(shí)施和項目評價等環(huán)節(jié)，其中，設(shè)計項目是項目驅(qū)動教學(xué)的關(guān)鍵，項目工作量和復(fù)雜程度需要與學(xué)時學(xué)分匹配，而且與專業(yè)背景相關(guān)，并能包含教學(xué)大綱規(guī)定的重難點(diǎn)。

2.4 建立合理的課程考核方式

嵌入式系統(tǒng)課程的考核不再采用傳統(tǒng)的考核方式，新改革的考評分為兩部分，平時成績占 70%，期末大作業(yè)占 30%。平時成績由上課考勤、課堂表現(xiàn)、課堂實(shí)踐、案例創(chuàng)新等部分組成，每次理論課、實(shí)踐課都會給學(xué)生布置一個開放式的案例實(shí)踐作業(yè)，沒有固定的案例實(shí)踐，目的是讓學(xué)生將課程的理論與實(shí)踐相結(jié)合，了解教師講的難點(diǎn)和重點(diǎn)，其他通過學(xué)生組隊進(jìn)行案例實(shí)踐，通過學(xué)生互動交流討論，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的相互促進(jìn)和互助學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生的主動性，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，并探索解決問題的辦法。積極鼓勵學(xué)生參加課程相關(guān)競賽，讓學(xué)生在競賽中成長，提升學(xué)生團(tuán)隊凝聚力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)論

為了提高嵌入式控制的教學(xué)效果，在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，本文研究與探索教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。在教學(xué)內(nèi)容上，聯(lián)系實(shí)際選擇相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的案例，并根據(jù)專業(yè)選擇教學(xué)內(nèi)容;在教學(xué)方法上，應(yīng)針對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，建立以老師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)的新模式;形成理論教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐課堂三合一式混合項目引導(dǎo)式教學(xué)模式;建立更加合理的課程考核方式，不斷探索教學(xué)方法和模式的創(chuàng)新。

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