工程實踐能力培養(yǎng)嵌入式課程教學改革

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摘要：在新工科建設和工程認證快速發(fā)展的背景下，根據(jù)《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》這門課程知識結(jié)構(gòu)復雜豐富、實踐操作內(nèi)容多的特點，將案例化教學和項目化教學相結(jié)合，應用在課程的教學過程中，同時整合課程資源建設網(wǎng)絡教學平臺，改革課程考核方式，更加注重過程和實踐能力的考核，激發(fā)學生自主學習、獨立思考的能力，對培養(yǎng)學生的實踐動手能力、工程項目應用能力起到很大的作用。

關(guān)鍵詞：嵌入式；案例化教學；項目化教學；教學方法改革

引言

《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》是我院電子科學與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，主要對嵌入式硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理、驅(qū)動軟件設計、Linux應用軟件設計等內(nèi)容進行講解。從講授內(nèi)容上看，理論知識和實踐能力兼?zhèn)洌乙詫嵺`能力培養(yǎng)為主，而現(xiàn)有的教學體系偏重理論知識的傳授，不利于學生實踐創(chuàng)新能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。雖然每年都組織學生參加各種電子實習、各類電子競賽和智能車競賽等實踐創(chuàng)新活動，且每年舉辦一次校內(nèi)電子設計大賽和智能車大賽，以此促進學生通過參加競賽提高實踐動手能力，這些創(chuàng)新活動每年開展的都很多，組織的也很好，但這還遠遠不夠。一是這些競賽的覆蓋面有限，或者設計難度和質(zhì)量參差不齊；二是這些競賽涉及的內(nèi)容沒有把《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》這門課程的主要內(nèi)容都包含進去，所以很有必要對《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》這門課程的教學方式進行改革，將偏重理論的課堂講授改為以案例引導和項目設計為主的“案例化+項目化”教學方法，以此提高學生的工程實踐能力。

1“案例化+項目化”教學方法設計

以案例引導和項目設計為主的“案例化+項目化”教學方法是指在講解課程理論知識的基礎上，將《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》課程的主要教學內(nèi)容組織在設計的教學案例和綜合性實踐項目里。通過課堂上對教學案例進行講授、引導，讓學生掌握基本的知識模塊，提高學生的學習興趣、激發(fā)學生解決實際問題的能力、培養(yǎng)學生主動學習的習慣之后，再通過綜合性實踐項目的練習，讓學生能夠從整體上理解嵌入式項目的架構(gòu)，掌握基本的設計方法，能在設計過程中鍛煉查閱文獻和技術(shù)資料的能力，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力；同時通過對項目設計結(jié)果進行考核，為最終成績提供依據(jù)。教學案例的設計主要源于實驗設備中的實驗項目資源，或者綜合性實踐項目分解后的子模塊，這些教學案例要具備通用性高、典型性強、操作性好、易于整合等特點，讓學生學習后能方便地應用到綜合性實踐項目中。學生在學習過程中需對所有教學案例進行學習和操作，保證都能掌握本課程的所有教學重點。主要教學案例有：I/O口程序設計、A/D采集程序設計、觸摸屏接口程序設計、串口通信程序設計、IIC接口通信程序設計、SPI接口通信程序設計、嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境搭建、嵌入式Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序設計、嵌入式Linux系統(tǒng)C程序設計、嵌入式Linux系統(tǒng)可視化程序設計。綜合性實踐項目的設計主要源于本課程組的任課教師研發(fā)的實際工程項目，把實際工程項目中和本課程有關(guān)的功能設計分解出來，制作成相對獨立、工作量適中、且具有應用價值的綜合性實踐項目，讓學生以組為單位進行選題，通過團隊協(xié)作的方式完成整個項目設計和調(diào)試，既提高工程實踐能力，又鍛煉團隊協(xié)作能力。主要綜合性實踐項目案例有：建筑物安全監(jiān)測系統(tǒng)設計、感應加熱設備功率監(jiān)測系統(tǒng)設計、產(chǎn)品使用壽命檢測系統(tǒng)設計、特種材料膨脹特性監(jiān)測系統(tǒng)設計、特種材料抗折特性監(jiān)測系統(tǒng)設計、企業(yè)職工工作量統(tǒng)計系統(tǒng)設計、產(chǎn)品生成過程追溯系統(tǒng)設計等。

2教學團隊建設

為了保障項目式教學方法改革的順利進行，對本課程的教學團隊進行高質(zhì)量的擴充。在原有的課程教學團隊的基礎上，將每年參加各類競賽組織的指導教師、經(jīng)常參與橫向課題研發(fā)的專業(yè)教師、以及長期合作企業(yè)中的專業(yè)技術(shù)工程師等多種具備工程實踐能力的人員組織起來，建設一支教學能力強、理論知識扎實、工程實踐經(jīng)驗豐富的專業(yè)教學團隊。在課程教學過程中，先由原任課教師對本課程的基本理論知識進行講解，讓學生完成基礎知識的學習，再由原任課教師和競賽指導教師對教學案例進行講授，讓學生掌握各個應用模塊的使用方法，最后組織本課程教學團隊所有教師，以學生分組為單位進行指導，并在設計完成后給出評測結(jié)果，作為學生最終成績的重要參考。

3教學資源網(wǎng)絡化

《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》這門課程的知識結(jié)構(gòu)復雜、豐富、實踐操作內(nèi)容多，在有限的課堂教學環(huán)節(jié)中做不到每部分都能進行精講細講；此外，每個學生對新知識的接受理解能力有差異，部分學生可能在課堂上無法理解所有講授內(nèi)容；同時，為了方便學生在課下進一步對課程相關(guān)內(nèi)容和知識進行學習，建設一套資料完整、形式多樣、使用方便的課程網(wǎng)絡教學資源顯得非常重要。本課程教學團隊依托慕課網(wǎng)絡平臺，建設以基礎知識講解視頻、教學案例講解視頻、綜合實踐項目課題資料及豐富的嵌入式課外學習資源為主的課程網(wǎng)絡學習平臺。該平臺除了能提供課程學習功能外，還能進行課堂簽到、布置作業(yè)和通知、隨堂測試、學生學習情況統(tǒng)計等功能，大大豐富課堂活動的形式，方便課程教學活動的設計。

4考核方式設計

傳統(tǒng)教學中的成績考核主要通過平時成績、實驗成績、期末考試成績給出每個學生的最終成績，雖然在一定程度上體現(xiàn)出學生對本課程的學習情況，但無法對學生的學習過程和實踐動手能力進行有效考核，不能適應課程改革后的考核要求。為此，對課程考核方式進行了改革，打破原有的考核機制，將學生成績分為以下四部分進行考核：

4.1隨堂測試

在基礎理論和教學案例授課過程中，任課教師根據(jù)情況設計相關(guān)測試題目，在課堂上通過網(wǎng)絡教學平臺測試，學生通過手機APP在規(guī)定時間內(nèi)完成，任課教師批改后將此項成績計入每個學生的隨堂測試成績中。

4.2項目設計日志

綜合性實踐項目的設計是本課程教學環(huán)節(jié)的重要部分，每個學生在項目制作過程中不僅要完成相應的設計任務，同時還要認真記錄項目設計日志，將項目設計整體思路、設計過程中遇到的問題以及解決的辦法等內(nèi)容記錄在案，項目完成后，項目組指導教師根據(jù)項目設計日志的質(zhì)量進行打分，體現(xiàn)了設計過程的成績。

4.3團隊參與和貢獻程度

每個小組在項目設計的過程中，每個學生的分工和參與程度有一定差異，所花精力和所做工作對整個項目的貢獻程度有一定區(qū)別，為體現(xiàn)這方面的不同，由項目組成員為本組人員進行打分，體現(xiàn)團隊成員在項目中的參與和貢獻程度。

4.4設計報告和答辯

綜合實踐項目完成后，最終要提交項目設計報告，并以作品功能演示和答辯的形式進行匯報，答辯小組教師給出報告成績、作品演示成績和答辯成績，體現(xiàn)學生項目設計的整體效果。將以上四部分成績進行加權(quán)綜合后，得到學生最終成績，并以優(yōu)、良、中、及格、不及格的形式給出。考核方式改革后，最終成績體現(xiàn)了學生的基礎知識掌握情況、項目設計能力、團隊協(xié)作能力、報告書寫和口頭表達能力，全方位展現(xiàn)學生在課程學習過程中的完成情況。

5結(jié)論

文章根據(jù)《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》這門課程的知識結(jié)構(gòu)復雜、豐富、實踐操作內(nèi)容多的特點，將案例化教學和項目化教學相結(jié)合，應用在課程的教學過程中，增加了課程的強度和挑戰(zhàn)度，同時整合課程資源，建設網(wǎng)絡教學平臺，改革課程考核方式，更加注重過程和實踐能力的考核，提高學生自主學習、獨立思考的能力。通過全方位的課程教學改革，學生對課程的學習興趣有很大提高，對課程知識結(jié)構(gòu)的理解明顯增強，對培養(yǎng)學生的實踐動手能力、工程項目應用能力起到很大作用。

參考文獻

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作者：姚雷博 郭超 任亞飛 單位：洛陽理工學院