王福林+胡晗+龐丹君

摘要：嵌入式系統(tǒng)技術及應用是一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)課程，有于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而在實驗過程中，學生打開實驗項目工程文件并運行，結果就出來了，這種方式難以激發(fā)學生的學習興趣，更不用說創(chuàng)新能力的培養(yǎng)了。本文提出了一種TOLI的實踐教學模式，通過TOLI實踐教學模式，學生理論知識的掌握程度和實驗實踐能力都得到了明顯的提升，而且激發(fā)了學生的創(chuàng)新欲望，使主動學習成為學生獲取知識的主要渠道。實踐表明，TOLI實踐教學模式有利于提高嵌入式課程的教學質量及學生的創(chuàng)新能力。

關鍵詞：實踐教學；TOLI；嵌入式

1引言

隨著嵌入式技術的迅猛發(fā)展以及應用領域的不斷拓寬，企業(yè)對嵌入式技術人才的需求也越來越大。這就為嵌入式系統(tǒng)課程體系的建設，尤其是嵌入式實踐教學的改革與研究提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)及應用是一門實踐性相當強的課程，學生在學習了相關理論知識之后，如何能從實踐的角度更好地掌握實用的開發(fā)方法和技能，是我們完善嵌入式實踐教學體系中重點關注的問題。

2 嵌入式課程教學的現(xiàn)狀

目前，國內高校大多數(shù)電氣類專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程一般將實驗的重點放在嵌入式軟件的開發(fā)上，但是由教學實驗箱生產(chǎn)廠家直接提供的一些驗證性的基本接口實驗，學生很難系統(tǒng)地掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的實用技術。作為電氣類專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)實踐教學，如何通過實踐教學內容與方法的改革，培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新型人才是目前迫切需要進行的研究工作。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的課程特點，以提高學生創(chuàng)新能力、實踐開發(fā)能力為目標，本文提出 TOLI實踐教學模式，TOLI實踐教學模式有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力，對提高嵌入式課程的整體教學水平和質量起到了很好的作用。

3 TOLI實踐教學模式

TOLI實踐教學模式代表移植（Transplant）、優(yōu)化（Optimization）、庫研究（Library research ）、創(chuàng)新（Innovation）。下面分別介紹一下：

（1）移植（Transplant）。各個實驗教學平臺生產(chǎn)廠家為了增加銷量，大都會為實驗平臺配備一本實驗指導書，指導書中對各個實驗項目的實驗步驟、實驗原理、實驗代碼都有詳細的描述，并且還會把各個實驗項目做成工程文件。在實驗過程中，學生只需要打開對應的實驗項目工程文件，一運行結果就出來了，對學生的實際鍛煉價值不大。因此，第一步就是訓練學生的移植，做法很簡單，給現(xiàn)有實驗教學平臺提供一個工程文件模版和原理圖，提供的實驗代碼是別的實驗教學平臺的工程文件，要求學生移植成功并得到正確的實驗結果。在移植過程中同學們會了解相關的知識如GPIO的輸入輸出模式、中斷和外設使能等的配置，學生學會修改相應的配置等

（2）優(yōu)化（Optimization）。移植完成并得到正確的實驗效果后就要求學生對程序進行優(yōu)化，優(yōu)化包括算法優(yōu)化、代碼優(yōu)化和移植優(yōu)化等。對于非計算機專業(yè)的學生來說，對程序進行算法優(yōu)化是不現(xiàn)實的，我們只要求學生進行代碼優(yōu)化和移植優(yōu)化，代碼優(yōu)化主要是涉及到具體的編碼技巧。一般而言，代碼優(yōu)化主要是針對循環(huán)結構進行分析處理并進行優(yōu)化如：能把運算放在循環(huán)外的盡量提出去放在外部等。移植優(yōu)化指的是優(yōu)化程序讓程序更容易移植，如把具體的GPIO腳通過宏定義放到頭文件，移植的時候只要修改相應的頭文件既可等

（3）庫研究（Library research ）。ST的STM32系列芯片，ST為開發(fā)者提供了非常方便的開發(fā)庫。我們只要去調用即可。常用的有標準外設庫（STD庫）和HAL庫等。對于學生來說，研究寄存器編程是很有必要的，因為寄存器編程是基礎。研究寄存器編程最好的方法就是研究固件函數(shù)庫，固件函數(shù)庫為了兼容各種芯片所以有很多根據(jù)具體芯片跳轉的宏語句等，所以要求學生研究固件函數(shù)庫的時候一定要把具體函數(shù)里核心的語句理解清楚，這樣就可以寫出高效率的代碼了。

（4）創(chuàng)新（Innovation）。要求學生按自己的想法修改例程實現(xiàn)不同的實驗效果。修改例程會經(jīng)常碰到問題，要求學生不能馬上就到處求助，應該自己多思考、多查資料然后解決問題，這樣才是創(chuàng)新。

4 TOLI模式下的實踐教學改革

前面已經(jīng)介紹了TOLI實踐教學模式，要進行TOLI實踐教學必須對實踐教學進行改革，因此，應該對實驗項目加以改進，具體改進的地方包括：

（1）更改實驗指導書的實驗要求。給現(xiàn)有實驗教學平臺提供一個工程文件模版，提供的實驗代碼是別的實驗教學平臺的工程文件和現(xiàn)有實驗教學平臺提供的原理圖，更改實驗要求，要求學生移植成功并得到正確的實驗效果，要求學生自行思考，自行完成軟件設計，并在調試過程中積累開發(fā)經(jīng)驗，提高動手能力。

（2）減少驗證性實驗，增加創(chuàng)新性實驗。在實驗項目的選擇上，應該提倡創(chuàng)新能力，如果以驗證性內容為主，只把教師在課堂上講的理論知識和范例在實驗教學平臺上驗證，使得學生總是跟著教師的思維走，無法發(fā)揮學生的想象力和主觀能動性。

（3）基于現(xiàn)有的實驗教學平臺擴展外部功能模塊?，F(xiàn)有的實驗教學平臺往往只具備最基本的通用功能模塊，在學生具備了一定的代碼編寫能力之后，可以適當擴展一些功能模塊，如 GPRS 模塊、RFID 模塊、SD卡模塊等，這樣既鍛煉了學生動手能力，并能更好地與實際應用接軌。高等學校嵌入式課程的改革旨在培養(yǎng)與市場需求接軌的，具備扎實的理論基礎和豐富的工程設計經(jīng)驗的嵌入式專業(yè)人才。因此，應該特別注重嵌入式人才的實際動手能力和解決問題能力的培養(yǎng)，使學生理論功底扎實，動手能力強勁，以滿足社會的需求。

5結束語

嵌入式系統(tǒng)技術及應用是一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)課程，本文針對嵌入式系統(tǒng)的實踐教學內容與方法進行了改革探索， 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)實踐教學的特點提出了一種TOLI實踐教學模式，通過TOLI實踐教學模式，使學生在掌握理論知識的同時，提高工程實踐的學習能力和研發(fā)技能，同時激發(fā)了學生的創(chuàng)新欲望，不斷拓寬學生的視野，使主動學習成為學生獲取知識的主要渠道。經(jīng)過不斷實踐，取得了明顯的效果。實踐表明，此實踐教學模式有利于提高課程的教學質量及學生的創(chuàng)新能力，這使得我校的人才培養(yǎng)質量得到了進一步的提高。

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