唐永鋒+梁倩+吳宣邑

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍日益廣泛。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用移動互聯(lián)、項(xiàng)目化、團(tuán)隊(duì)化、校企共建等教學(xué)模式，優(yōu)化了嵌入式教學(xué)體系、教學(xué)方法，結(jié)合過程化的考核機(jī)制，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性與創(chuàng)造性，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，同時也加強(qiáng)了師生之間的溝通與互動，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新和求知欲望，取得了很好的教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)；案例教學(xué)；移動互聯(lián)；校企共建；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

中圖分類號：TP39；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095-1302（2017）08-0-03

0 引 言

嵌入式課程的知識點(diǎn)涉及面廣、實(shí)踐操作性強(qiáng)，課程教學(xué)對教師的專業(yè)技能、學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)踐操作能力都有非常高的要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，給嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用提供了更廣闊的空間，因此物聯(lián)網(wǎng)背景下的嵌入式技術(shù)課程體系設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法及教學(xué)手段、教材知識點(diǎn)的更新、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的升級都要相應(yīng)進(jìn)行更新。對于嵌入式課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生須通過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)來加深對嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜理論知識的理解、開發(fā)技能的掌握，既要深入闡述理論，又要增進(jìn)實(shí)踐，但學(xué)時有限，課程體系結(jié)構(gòu)不健全。

針對嵌入式課程的特點(diǎn)，對嵌入式教學(xué)中存在的問題加以分析，并通過團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目化、案例化教學(xué)、云班課、泛雅平臺等移動互聯(lián)模式、校企合作模式，建立完善的嵌入式教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)誤區(qū)及新思路

1.1 課程教學(xué)體系優(yōu)化

眾多高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面，普遍采用“ARM處理器+Linux操作系統(tǒng)”的教學(xué)模式，這是個學(xué)習(xí)誤區(qū)，其主要原因是對嵌入式系統(tǒng)的本質(zhì)沒有很好的把握。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，嵌入式系統(tǒng)更多體現(xiàn)為軟件+硬件+行業(yè)知識。嵌入式系統(tǒng)不能局限于單獨(dú)一個專業(yè)，因?yàn)椴煌男袠I(yè)需求不同。課程教學(xué)要遵循由簡到難、循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，從最簡單的8 位單片機(jī)開始，然后再進(jìn)行ARM Cortex—M3（如STM32）處理器、無線單片機(jī)等的教學(xué)，之后逐步提升到32位ARM、64位的Cortex—A8/A9嵌入式系統(tǒng)，隨著C、C++、Java、Qt、SQL數(shù)據(jù)庫操作編程水平的提高，再開設(shè)Linux操作系統(tǒng)和Android操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)課程。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)建立了如圖1所示的嵌入式課程教學(xué)體系。團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目開發(fā)如圖2所示。

1.2 課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

不能將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡單等同于ZigBee，物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，嵌入式設(shè)備通過各種網(wǎng)絡(luò)形式接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。而接入的網(wǎng)絡(luò)可以是RS 485/232、CAN總線、以太網(wǎng)等有線網(wǎng)絡(luò)，也可以是ZigBee、GPRS、GPS、藍(lán)牙、WiFi、射頻等無線網(wǎng)絡(luò)。因此在教學(xué)中針對自動化方向著重講解RS 485、CAN總線的原理及應(yīng)用，針對電子方向重點(diǎn)講解ZigBee、GPRS、GPS、射頻通信等的原理及應(yīng)用。

1.3 課程教學(xué)模式創(chuàng)新

1.3.1 移動互聯(lián)模式

采用云班課、視頻動畫、手機(jī)移動課堂等科技新平臺對教學(xué)效果進(jìn)行助推，及時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，踐行因材施教理念。本團(tuán)隊(duì)采用過程化考核機(jī)制，運(yùn)用泛雅網(wǎng)絡(luò)課程平臺，將教學(xué)的全過程納入考核范疇，增加學(xué)生日常知識積累與自主學(xué)習(xí)的考核，注重考核學(xué)生實(shí)際分析問題與解決問題的能力，從而使課程考核過程化、經(jīng)?；推髽I(yè)化。為了鼓勵學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，將考核內(nèi)容多元化，不局限于書本知識的考核，并將學(xué)生的新創(chuàng)意、新思路、課堂演講等都納入考核范圍，從而達(dá)成對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的綜合考核，形成一套可對學(xué)生進(jìn)行客觀公正評價的體系。

1.3.2 團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)、項(xiàng)目教學(xué)、案例教學(xué)模式

在教學(xué)中，將教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到科研項(xiàng)目開發(fā)中，并指導(dǎo)學(xué)生積極參加嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)意技能競賽，促進(jìn)嵌入式技術(shù)教學(xué)和改革。在實(shí)施過程中，將3～4名學(xué)生組成一個嵌入式實(shí)例應(yīng)用開發(fā)的興趣小組，為每組學(xué)生提供自編教材中的設(shè)計(jì)性、綜合性課題選擇，讓其初步掌握面向本專業(yè)應(yīng)用的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開發(fā)全過程。這種教學(xué)模式不僅能發(fā)揮學(xué)生的個性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、創(chuàng)新性。每學(xué)期讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)上臺為大家講述課題研究方案與實(shí)現(xiàn)過程，提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力與勇于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識。

1.3.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室模式

（1）采用便捷的實(shí)踐教學(xué)模式。我們制作了口袋單片機(jī)，開設(shè)了電子設(shè)計(jì)制作公開課、翔宇實(shí)驗(yàn)班等多種形式促進(jìn)學(xué)科競賽開展；我校推薦學(xué)生將硬件博創(chuàng)S3C2410、S3C2440、Cortex-M3、Cortex-A8/A9等開發(fā)板/實(shí)驗(yàn)箱作為目標(biāo)機(jī)，軟件裝有VMware虛擬機(jī)、Linux操作系統(tǒng)、Qt圖形界面開發(fā)環(huán)境、Eclipse/Android Studio等開發(fā)環(huán)境，該平臺可以完成基于Ubuntun的Linux操作系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)、基于Java的安卓系統(tǒng)項(xiàng)目開發(fā)、基于App Inventor的安卓系統(tǒng)開發(fā)等。

（2）Arduino智能小車。通過Arduino豐富的教學(xué)案例和擴(kuò)展電路板，學(xué)生就能自行實(shí)現(xiàn)各種功能，也能激發(fā)他們的創(chuàng)造興趣，學(xué)生可快速掌握嵌入式開發(fā)技術(shù)，因此他們在聽課和動手實(shí)踐環(huán)節(jié)也會變得更加積極主動，促使師生在教與學(xué)的過程中進(jìn)入良性循環(huán)。

（3）充分利用現(xiàn)有STM32系列嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐平臺，將實(shí)驗(yàn)室面向全體師生開放，只要學(xué)生有時間和興趣，就可以隨時到實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐，指導(dǎo)教師也應(yīng)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)。鼓勵學(xué)生積極申報(bào)或參與學(xué)校和市級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、電子設(shè)計(jì)科技競賽，部分優(yōu)秀學(xué)生積極參與指導(dǎo)老師承擔(dān)的國家、省部級縱向課題和企業(yè)橫向項(xiàng)目，申報(bào)并完成大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目，讓學(xué)有余力的同學(xué)進(jìn)行拓展性實(shí)踐，極大地提高了學(xué)生從事科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)的能力。endprint

近幾年本教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃”項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)見表1所列。學(xué)生競賽獲獎情況見表2所列。

1.3.4 校企共建模式

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入了達(dá)內(nèi)、華清遠(yuǎn)見、千鋒、上嵌等嵌入式培訓(xùn)結(jié)構(gòu)，同時江蘇瑞特電子、江蘇國光信息、澳洋順昌光電、盛宇電子、中興微電子等企業(yè)工程師進(jìn)校開展項(xiàng)目案例教學(xué)，在授課過程中不局限于概念的講解和分析，更引入大量最新電子設(shè)計(jì)理念、行業(yè)新發(fā)展方向，擴(kuò)展了學(xué)生的專業(yè)視野。企業(yè)技術(shù)人員在介紹專業(yè)術(shù)語、概念后立即進(jìn)入代碼的驗(yàn)證階段，動手實(shí)踐、修改例程、分析結(jié)果是非常有效的學(xué)習(xí)方法，師生互動良好。校企合作共建實(shí)況如圖3所示。

1.3.5 項(xiàng)目化、應(yīng)用型教材的編寫

本專業(yè)根據(jù)教師、企業(yè)嵌入式項(xiàng)目開發(fā)案例和學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，編寫了適合電子信息類專業(yè)的項(xiàng)目化教學(xué)教材，如《嵌入式原理及應(yīng)用》、《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)》、《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技能培訓(xùn)》、《嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》等。教材以應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)為綱，以提高專業(yè)技能培養(yǎng)、職業(yè)能力發(fā)展為主線，根據(jù)企業(yè)需求和科研項(xiàng)目確定教材編寫的原則、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，案例豐富全面。內(nèi)容編排由淺入深，通俗易懂，注重整體，兼顧一般，利于學(xué)生的理解和掌握，體現(xiàn)了職業(yè)性、實(shí)用性。同時制作了內(nèi)容豐富的多媒體課件，遴選題材豐富的視頻資源，積極搜索麥動網(wǎng)、ARMmbed主頁、北京博創(chuàng)科技、華清遠(yuǎn)見、智能家居解決方案以及博客資源，力爭建設(shè)立體化的數(shù)字教材資源。

2 結(jié) 語

本教學(xué)團(tuán)隊(duì)所在的電子信息工程專業(yè)獲批校品牌專業(yè)建設(shè)，嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教材被評為江蘇省重點(diǎn)新建立項(xiàng)教材，嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程于2016年度獲批2門校企共建精品課程建設(shè)、1門校企共建優(yōu)秀課程建設(shè)，教師指導(dǎo)學(xué)生競賽項(xiàng)目獲得省級以上獎項(xiàng)10余次，學(xué)生近幾年參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目十余項(xiàng)。本文的改革方法和措施已在我校電子信息工程、通信工程等專業(yè)的嵌入式課程教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

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