應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程的教改研究

摘要：針對(duì)該科院校培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才的目標(biāo)，為有效提升教學(xué)質(zhì)量，提出了嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程的教改研究。首先，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;然后利用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，引入“賽”“課”結(jié)合的思想;最后采用信息化教學(xué)手段，提升教學(xué)機(jī)制。結(jié)果表明，該方法在提高學(xué)習(xí)熱情的同時(shí)，大大增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐和專業(yè)應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用;應(yīng)用型人才;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);“賽”“課”結(jié)合

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）05-0164-02

1 引言

隨著“新工科”的推進(jìn)，以及社會(huì)對(duì)信息化教育發(fā)展形勢(shì)的需求，結(jié)合電子信息類學(xué)科專業(yè)特色和人才培養(yǎng)需求，切實(shí)以教育信息化為契機(jī)推動(dòng)教學(xué)改革和課程改革[1]，提出了對(duì)嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程進(jìn)行改革，以進(jìn)一步推進(jìn)加快建設(shè)“教育強(qiáng)國(guó)”和“制造強(qiáng)國(guó)”，并在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力及動(dòng)手能力起到積極的推動(dòng)作用。與此同時(shí)，通過(guò)課程改革，提高學(xué)生在智能硬件技術(shù)中應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)智能硬件行業(yè)技術(shù)的應(yīng)用升級(jí)，更好地為市場(chǎng)推送優(yōu)秀的智能硬件行業(yè)人才，這也是高等教育發(fā)展的核心。

嵌入式技術(shù)是一門綜合多領(lǐng)域知識(shí)的工程應(yīng)用技術(shù)，具有很強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性，而嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用作為我校電子信息類嵌入式方向的一門專業(yè)必修課，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的關(guān)鍵。我校此課程是在單片機(jī)原理及應(yīng)用和嵌入式操作系統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的，掌握其方法是后期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)必不可少的。嵌入式技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴和智能儀表等產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中占有重要地位[2]。從早期通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變來(lái)的嵌入式微控制器，到近年來(lái)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，嵌入技術(shù)日漸普及，日常生活中也處處可見其身影，從隨身攜帶的手機(jī)，到家庭中的智能冰箱，再到工業(yè)生產(chǎn)、汽車電子等，無(wú)不采用嵌入式技術(shù)[3]，隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，以及不斷提高的工業(yè)領(lǐng)域的智能化程度，嵌入式系統(tǒng)的重要性愈發(fā)凸顯。在當(dāng)今世界，嵌入式技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前，當(dāng)代大學(xué)生大多應(yīng)用能力不強(qiáng)，難以適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，因此，基于嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程的改革對(duì)學(xué)生而言，是極為重要的，也是提升學(xué)生綜合競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。此外，隨著企業(yè)對(duì)嵌入式人才需求越來(lái)越大，也側(cè)面促使嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程教學(xué)會(huì)迎來(lái)一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。而對(duì)于重視培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐能力的本科院校來(lái)說(shuō)，這更是完美契合了我校深化實(shí)踐教學(xué)改革，致力于培養(yǎng)具有實(shí)踐精神和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才的宗旨。

2 課程教學(xué)方式的改革

2.1 激發(fā)學(xué)生自身學(xué)習(xí)興趣

信息化時(shí)代，電子產(chǎn)品縱橫，隨著短視頻泛濫，多數(shù)大學(xué)生容易沉迷于網(wǎng)絡(luò)娛樂，導(dǎo)致大部分學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的自覺性，尤其是對(duì)于難度較大實(shí)用性強(qiáng)的專業(yè)課程，而嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程所涉及的原理內(nèi)容、專業(yè)知識(shí)較多，且需要學(xué)生從實(shí)踐的角度去掌握嵌入式的知識(shí)。所以，課堂上，很多同學(xué)容易出現(xiàn)注意力不集中的現(xiàn)象，教師與學(xué)生互動(dòng)相對(duì)較少，學(xué)習(xí)效果不佳。針對(duì)此現(xiàn)象，本文建議授課教師可以在教學(xué)過(guò)程中，利用信息化教學(xué)手段，以進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)將教學(xué)融入實(shí)際生活，在課件或授課過(guò)程中，加入形象生動(dòng)的視頻或產(chǎn)品實(shí)物演示，讓教學(xué)更貼近生活，學(xué)生明白學(xué)為所用，學(xué)有所用，從而學(xué)習(xí)目標(biāo)更為明確。此外，為進(jìn)一步有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力，應(yīng)注重前沿科技，教師有機(jī)會(huì)可以向?qū)W生展示緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的嵌入式技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目的成果，并以直觀演示，這種理論與科技的融合方式，結(jié)合視覺上帶來(lái)的沖擊，可以充分激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新欲。與此同時(shí)，將思想育人、道德育人貫穿教學(xué)過(guò)程，在課堂加入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、探索創(chuàng)新的科學(xué)精神，樹立為建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)奮斗的理念，進(jìn)一步加強(qiáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

2.2 提升動(dòng)手實(shí)踐能力

在本科院校人才培養(yǎng)體系中，常見的嵌入式系統(tǒng)課程主要側(cè)重于技術(shù)原理的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。本課程是一門以理論為引導(dǎo)，實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，整個(gè)課程體系中，其理論教學(xué)課時(shí)分布相對(duì)較多，而傳統(tǒng)的實(shí)際課堂中，主要以介紹或鞏固理論知識(shí)為主，灌輸式現(xiàn)象嚴(yán)重;實(shí)踐部分主要由單獨(dú)的主題實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，導(dǎo)致學(xué)生記憶相對(duì)零散，極易造成一種理論和實(shí)踐分離的錯(cuò)覺，從而很容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的整體把握不強(qiáng)。對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的電子信息類學(xué)生而言，所學(xué)專業(yè)知識(shí)希望能與可視化實(shí)踐操作無(wú)縫連接，但學(xué)生難以抽離課堂進(jìn)行相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)踐操作。因此，為更好地融合課程，促進(jìn)課程的整體意識(shí)，建議將課堂分成兩部分，線下以實(shí)體課堂為主，注意以理論課的理論知識(shí)主為主，線上課堂則主要用于放置預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)以及重難點(diǎn)知識(shí)視頻，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，并及時(shí)引入學(xué)生實(shí)踐視頻或產(chǎn)品制作流程，確立以實(shí)踐為重點(diǎn)的理念，注重知識(shí)的新穎性，實(shí)用性。例如增加一些外設(shè)的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)課再進(jìn)行理論的鞏固，其中，由于實(shí)踐過(guò)程中，會(huì)需要完成一個(gè)具體功能小項(xiàng)目的綜合性實(shí)驗(yàn)，通常包含幾個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，可以由指導(dǎo)教師指定或讓學(xué)生自由選擇組隊(duì)共同完成項(xiàng)目，鍛煉其團(tuán)隊(duì)合作能力，并讓理論的實(shí)踐成為可能，這樣不但便于知識(shí)的整體掌握，而且還能激發(fā)創(chuàng)造力和想象力。最后，指導(dǎo)老師根據(jù)每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐表現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的參與度以及實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)分，確保實(shí)踐成績(jī)的公平性。因此，課程改革的主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)體實(shí)踐能力與理念思想的全面提高。

3 課程體系的改革

3.1 以學(xué)生為中心

針對(duì)以往教學(xué)過(guò)程中的灌輸式為主，對(duì)學(xué)生主體和學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏關(guān)注的教學(xué)現(xiàn)象，為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)更為自主，本課程改革強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主，灌輸性與啟發(fā)性相統(tǒng)一的理念。因此，高校教師需要樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師是導(dǎo)航者、輔導(dǎo)者，而學(xué)生則是學(xué)習(xí)的主體，鼓勵(lì)給學(xué)生提供更多的時(shí)間和空間去自主探索，開拓思維。如：采用翻轉(zhuǎn)式課堂，上課前，學(xué)生通過(guò)平臺(tái)學(xué)習(xí)教師事先錄制的視頻，并完成其測(cè)試，有不懂或需要擴(kuò)展的地方，學(xué)生可自行在論壇上提出或通過(guò)同學(xué)間討論，然后查詢相關(guān)資料，帶著思考性去學(xué)習(xí)或上課，這樣有助于提高學(xué)生的啟發(fā)性，進(jìn)一步提升學(xué)生的課堂專注力和學(xué)習(xí)效率。然后，課堂上，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性，教師給予足夠的時(shí)間互動(dòng)，讓學(xué)生及時(shí)反饋預(yù)習(xí)中遇到的問(wèn)題，并逐一答疑，針對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的同學(xué)，進(jìn)行拓展式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生擴(kuò)展學(xué)習(xí)視野，與此同時(shí)，課堂交流的過(guò)程中，讓學(xué)生和教師的關(guān)系進(jìn)一步升華，有效促進(jìn)學(xué)習(xí)效率。因此，這種學(xué)生為主，教師為輔的教學(xué)方式， 重點(diǎn)關(guān)注了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，同時(shí)將預(yù)習(xí)的灌輸性學(xué)習(xí)與課堂的啟發(fā)性教學(xué)相結(jié)合，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，為課程改革的順利開展奠定了基礎(chǔ)。

3.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，“賽”“課”結(jié)合

隨著科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的提出，對(duì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)尤為重要 [4]。為進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，在嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程改革過(guò)程中，應(yīng)兼顧原理注重實(shí)用，確立以實(shí)踐為重點(diǎn)的理念，利用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，注重知識(shí)的新穎性、實(shí)用性，讓學(xué)生有盡可能多的機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)踐，加深理解和記憶。同時(shí)，采用項(xiàng)目式教學(xué)的形式推進(jìn)教學(xué)方法的改進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量，增加課程建設(shè)的實(shí)用性。此外，根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中練”，鼓勵(lì)走出“第一課堂”，投入“第二課堂”，利用課余時(shí)間，參加課程相關(guān)的電子競(jìng)賽，進(jìn)行“賽”“課”結(jié)合，在實(shí)際比賽中進(jìn)一步鞏固理論所學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)體協(xié)作意識(shí)。同時(shí)，把加強(qiáng)學(xué)科競(jìng)賽工作納入實(shí)踐教學(xué)建設(shè)中，改革課程體系，以達(dá)到充分激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力的目的。

此外，教師可進(jìn)行探究式、企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)，積極引入校企合作，鼓勵(lì)本校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師一起參與實(shí)訓(xùn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)、指導(dǎo)和評(píng)分;使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)緊跟時(shí)代的步伐，讓學(xué)生的工程創(chuàng)新意識(shí)和運(yùn)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力得以形成，有助于學(xué)生全面掌握嵌入式技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容，明確社會(huì)對(duì)人才的需求，促進(jìn)企業(yè)人才的轉(zhuǎn)變，符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.3 采用信息化教學(xué)模式

傳統(tǒng)的嵌入式課程的，側(cè)重于知識(shí)原理的學(xué)習(xí)，課堂上，教師侃侃而談，滔滔不絕，主要任務(wù)是進(jìn)行知識(shí)的灌輸，而嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用課程涵蓋內(nèi)容廣泛，課程學(xué)時(shí)又相對(duì)緊張，學(xué)生很難在課堂教學(xué)中掌握并精通所涉及的硬件、軟件，且教學(xué)資源陳舊、短缺、乏味，大學(xué)生或睡覺者、或發(fā)呆者、或看閑書者、或心不在焉等，而教師在講臺(tái)上或視而不見，或置之不理，始終保持著“教”和“學(xué)”的這種關(guān)系[5]。而專業(yè)課的講授，應(yīng)有效避免陷入單一的專業(yè)知識(shí)介紹或?qū)I(yè)技能訓(xùn)練模式，應(yīng)該側(cè)重專業(yè)思想、方法乃至興趣性學(xué)習(xí)。所以，課程改革過(guò)程中，應(yīng)有效使用多媒體進(jìn)行課堂教學(xué)，讓抽象、內(nèi)容繁多的課堂教學(xué)生動(dòng)形象化，從而打破這種缺乏積極性的學(xué)習(xí)狀態(tài)。除此之外，還可以將嵌入式微處理器的硬件結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)的過(guò)程采用動(dòng)態(tài)模擬給予直觀展示，讓抽象的難理解的內(nèi)容變得更加生動(dòng)，將傳統(tǒng)講授法與多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合進(jìn)來(lái)，利用多媒體網(wǎng)絡(luò)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息共享、人機(jī)交互和即時(shí)反饋。

引入信息化教學(xué)后，課堂可由課前、課中、課后三大環(huán)節(jié)組成。課前，為改善預(yù)習(xí)效果，通過(guò)教師錄制視頻，并在相關(guān)教學(xué)平臺(tái)將課堂所需的教學(xué)內(nèi)容和視頻上傳，對(duì)學(xué)生觀看視頻情況進(jìn)行監(jiān)控和督促，然后學(xué)生不管是在宿舍，還是食堂，都可以不受時(shí)間地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，有了視頻作為載體，不同層次學(xué)習(xí)能力的學(xué)生可根據(jù)自身理解對(duì)視頻進(jìn)度進(jìn)行掌控，陣地個(gè)別忘記觀看的同學(xué)，教師端系統(tǒng)可發(fā)送提醒消息。課中，教師根據(jù)學(xué)生觀看視頻以及重難點(diǎn)知識(shí)的掌握情況，進(jìn)行二次傳授，并將大部分時(shí)間用于教師跟學(xué)生互動(dòng)以及引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思以及拓展性學(xué)習(xí)，然后，針對(duì)學(xué)生難以理解的重難點(diǎn)內(nèi)容，不斷強(qiáng)化練習(xí)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用展開，以便學(xué)生理解。課后，通過(guò)發(fā)起話題討論，以及課后作業(yè)，及時(shí)考查學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。

4 課程考核方式的改革

為改變傳統(tǒng)單一卷面單一方式的考核方法，本課程改革過(guò)程中，需要建立全面完整的成績(jī)?cè)u(píng)定體系，充分利用仿真平臺(tái)，并結(jié)合硬件電路，增加試題的多樣性，以更真實(shí)地反映學(xué)生的知識(shí)掌握情況。因此，考核手段和考核方式應(yīng)多元化、合理化。在理論考試的基礎(chǔ)上，增加對(duì)實(shí)踐能力的考核，并適當(dāng)調(diào)節(jié)理論考試成績(jī)?cè)谧罱K成績(jī)中的比例，增加實(shí)踐成績(jī)的比重，以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)踐，重在運(yùn)用知識(shí)，向培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)前進(jìn)。因此，建議最終的成績(jī)由理論考試成績(jī)、實(shí)踐成績(jī)以及平時(shí)成績(jī)組成[6]，其中，三者所占比例分別為6：3：1。此外，平時(shí)成績(jī)的組成主要體現(xiàn)在線下課堂點(diǎn)名、網(wǎng)站視頻學(xué)習(xí)程度以及課后作業(yè)三部分組成，分別占比為：1：3：3。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合學(xué)校培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高水平應(yīng)用型人才的宗旨以及嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，本文提出嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用的課程改革。將此課程改革運(yùn)用于教學(xué)中，“賽”“課”結(jié)合的手段，也有助于課堂知識(shí)的掌握和運(yùn)用;信息化教學(xué)的引入，側(cè)重學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，更契合新時(shí)代的要求。目前，嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用已經(jīng)得到了全面優(yōu)化，實(shí)踐證明，該課程改革在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力及動(dòng)手能力起到了積極的推動(dòng)作用，在有效鍛煉了提升學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的同時(shí)，還促進(jìn)了線上線下教師與學(xué)生的互動(dòng)交流，以及提升老師線上組課、管理課堂的能力。結(jié)合我校培養(yǎng)人才的目標(biāo)以及新時(shí)代對(duì)應(yīng)用型人才的需求，對(duì)課程的教學(xué)方式和體系和進(jìn)行了新的探索和改革，旨在改善教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才，大力推動(dòng)新工科建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王莉，蘇波，崔立志，等.新工科建設(shè)背景下“單片機(jī)”課程教學(xué)改革[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（77）：61-63，80.

[2] 李佳，吳同金，龐志華.應(yīng)用型本科電子信息工程專業(yè)嵌入式課程教改研究[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，31（4）：54-56.

[3] 張凱龍，吳曉，苗克堅(jiān).面向新工科的嵌入式系統(tǒng)知識(shí)體系創(chuàng)新研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2019，16（9）：110-114.

[4] 吳愛國(guó)，劉林山.嵌入式應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與ARM嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2004（9）：1-3，12.

[5] 武娟紅.應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的單片機(jī)課程教學(xué)改革[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（47）：68-69.

[6] 羅珍珍.獨(dú)立院校微信小程序開發(fā)與應(yīng)用課程的教改研究[J].科技與創(chuàng)新，2019（22）：154-155.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2021-11-08

基金項(xiàng)目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2019JGA390）;2020年度校級(jí)應(yīng)用型課程建設(shè)項(xiàng)目-嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用（項(xiàng)目編號(hào)：2020YYY29）

作者簡(jiǎn)介：羅珍珍（1992—），女，湖南永州人，講師，碩士，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)以及信號(hào)處理。