鄧超 趙小亞 郭輝

隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，簡(jiǎn)要分析目前課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出“以案例促學(xué)習(xí)，以聯(lián)系促理解，以應(yīng)用促掌握，以項(xiàng)目促精通”的教學(xué)改革方案。實(shí)踐表明這種教學(xué)模式在提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面具有積極有效的作用。

1 嵌入式系統(tǒng)課程的現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α募夹g(shù)角度來(lái)講，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。大多數(shù)包含電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高校都會(huì)開(kāi)設(shè)此課程，該課程具有知識(shí)內(nèi)容綜合、面向應(yīng)用、動(dòng)手實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。近些年來(lái)，我國(guó)嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，嵌入式領(lǐng)域中對(duì)具有能夠適應(yīng)社會(huì)需求的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)人才的需求日益旺盛，人才缺口問(wèn)題日益突出，高等學(xué)校對(duì)嵌入式人才的培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上嵌入式系統(tǒng)方向新形勢(shì)的要求。

而目前嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程中存在一些問(wèn)題，一是傳統(tǒng)的以教師為主的教學(xué)模式，雖然老師保證了教學(xué)任務(wù)和教學(xué)進(jìn)度能按時(shí)完成，但學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，動(dòng)手能力得不到鍛煉;二是課程內(nèi)容涉及的面廣、知識(shí)內(nèi)容較多，在有限的課時(shí)內(nèi)，很多內(nèi)容只是淺顯地介紹，最終學(xué)生只是了解了很多關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)容但并沒(méi)完全掌握相關(guān)知識(shí)。三是各高校教師的教學(xué)水平參差不齊，教學(xué)生“學(xué)會(huì)”的教師多一些，教學(xué)生“會(huì)學(xué)”的教師相對(duì)很少，不少教師也缺乏及時(shí)更新相關(guān)知識(shí)的動(dòng)力。

隨著高效與社會(huì)的聯(lián)系日益緊密，過(guò)去的“象牙塔”已經(jīng)不能滿足社會(huì)的發(fā)展需要和學(xué)生的就業(yè)需求。大部分地區(qū)高校也提出要大力培養(yǎng)地方和行業(yè)急需的應(yīng)用型人才，并在其人才培養(yǎng)方案培養(yǎng)目標(biāo)中明確規(guī)定：培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的，具有科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才。因此在教學(xué)過(guò)程中，需改革其教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)建設(shè)，更多的側(cè)重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。而人才培養(yǎng)是以社會(huì)需求為導(dǎo)向，突出所培養(yǎng)畢業(yè)生從事社會(huì)工作的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，這就要求所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都以實(shí)踐能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。

2 以應(yīng)用型為向?qū)У那度胧较到y(tǒng)改革策略

2.1 ?以案例促學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生課堂積極性

案例教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下，對(duì)案例提供的客觀事實(shí)和問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行分析研究，提出自己的見(jiàn)解，做出判斷和決策，達(dá)到提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的一種理論聯(lián)系實(shí)際的啟發(fā)式教學(xué)方法。它是一種開(kāi)放性強(qiáng)且互動(dòng)性高的教學(xué)方式，例如以嵌入式系統(tǒng)課程中的“中斷”概念為例，首先教師在嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板上編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)四個(gè)LED燈以不同順序閃爍的程序并展示給學(xué)生，指導(dǎo)他們針對(duì)該案例開(kāi)展討論并提出是什么控制著LED燈的亮滅，從而引發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論分析，最終教師對(duì)案例討論的過(guò)程進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。此外，如果學(xué)生肯在課后花時(shí)間對(duì)此課堂案例教學(xué)進(jìn)行歸納整理，將對(duì)知識(shí)的有效掌握有著非常重要的幫助。

因此筆者在嵌入式系統(tǒng)課程中應(yīng)用案例教學(xué)，引導(dǎo)對(duì)案例進(jìn)行深入的討論和分析，不僅能提高課堂的教學(xué)效率，還有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。從而有效的提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析能力和解決問(wèn)題的能力。

2.2 以練習(xí)促理解，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

練習(xí)是教師課堂教學(xué)中學(xué)生實(shí)踐的主要形式，也是學(xué)生鞏固新知、熟練掌握技能必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。一個(gè)好的練習(xí)不但能培養(yǎng)學(xué)生敢于探索、積極進(jìn)取的精神，而且也能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。但值得注意的是教師在設(shè)計(jì)習(xí)題時(shí)，不僅要圍繞教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，內(nèi)容要清晰;還應(yīng)充分地考慮到不同學(xué)生之間存在的個(gè)體差異性，既要落實(shí)因材施教，又要體現(xiàn)習(xí)題的價(jià)值。對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)、基礎(chǔ)知識(shí)較好的學(xué)生布置稍難的練習(xí)題目，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的差距并產(chǎn)生繼續(xù)努力的動(dòng)力和目標(biāo);對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生可進(jìn)行案例練習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己努力用功，樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心和目標(biāo)。例如，在嵌入式系統(tǒng)課程中介紹嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)容時(shí)，讓學(xué)生練習(xí)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)報(bào)警程序，一些學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)、基礎(chǔ)較好的學(xué)生可根據(jù)生活需要設(shè)計(jì)一個(gè)老人防摔倒和失蹤的報(bào)警系統(tǒng)裝置，而基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生就只設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)報(bào)警裝置。因此，教師在設(shè)計(jì)練習(xí)時(shí)應(yīng)著眼于學(xué)生的基礎(chǔ)和實(shí)際需要，要照顧到每一名學(xué)生的練習(xí)感受和接受效果，讓每一名學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)中得到練習(xí)和提升。此外，練習(xí)還應(yīng)建立在知識(shí)數(shù)量的基礎(chǔ)上，以量變求質(zhì)變，但同時(shí)要把握習(xí)題的質(zhì)量，促進(jìn)活學(xué)活用，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)及批判的學(xué)習(xí)方法。

2.3 以應(yīng)用促掌握，實(shí)現(xiàn)知識(shí)向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)化

由于嵌入式系統(tǒng)是資源開(kāi)銷(xiāo)小的高性能價(jià)格比的一類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)，它的發(fā)展離不開(kāi)應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)這門(mén)課程最主要的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠通過(guò)所學(xué)的知識(shí)以及所掌握的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工具解決一個(gè)具體的實(shí)際問(wèn)題。所以嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與一般的課程實(shí)驗(yàn)不同，它是以實(shí)際應(yīng)用為中心，讓學(xué)生在了解開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)流程的情況下，通過(guò)修改、組合和補(bǔ)充應(yīng)用程序來(lái)完善、更改現(xiàn)有的功能，構(gòu)建一個(gè)具有實(shí)際意義的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)此應(yīng)用方法能使學(xué)生更深入的掌握嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí)，并有更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

因此“應(yīng)用”作為地方高校辦學(xué)的立足點(diǎn)，不僅要求課程體系具有應(yīng)用性，還要求構(gòu)建完善的理論與時(shí)間相融合的教學(xué)體系。應(yīng)用型教學(xué)應(yīng)以“應(yīng)用”為主導(dǎo)，以滿足社會(huì)需求為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性、應(yīng)用型和技術(shù)性，培養(yǎng)基于有系統(tǒng)的理論知識(shí)，又具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力的及較高綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

2.4 以項(xiàng)目促精通，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)

項(xiàng)目教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在教學(xué)過(guò)程中，把全班學(xué)生分為若干個(gè)小組，教師再根據(jù)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容給出若干個(gè)綜合性的工程項(xiàng)目，學(xué)生可結(jié)合自己的興趣愛(ài)好自行擬定，并在選擇項(xiàng)目后，根據(jù)平時(shí)表現(xiàn)選出每個(gè)小組的“項(xiàng)目經(jīng)理”，負(fù)責(zé)協(xié)作團(tuán)隊(duì)分工、明確成員任務(wù)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。這樣每名學(xué)生都會(huì)帶著自己的問(wèn)題查閱相關(guān)資料進(jìn)行更深入的了解嵌入式系統(tǒng)課程的內(nèi)容。最終期末結(jié)課時(shí)根據(jù)考卷的分?jǐn)?shù)和學(xué)生最終完成的論文以及演示的成品對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。在該課程結(jié)束時(shí)可選擇一些學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異且有從事科研實(shí)踐熱情的學(xué)生參加嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽。通過(guò)教師的指導(dǎo)與學(xué)生的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生參賽作品，根據(jù)作品的優(yōu)異對(duì)挑戰(zhàn)者給予獎(jiǎng)勵(lì)，并在畢業(yè)時(shí)優(yōu)先考慮推薦免試研究生。

在教學(xué)過(guò)程中以團(tuán)隊(duì)作為教學(xué)合作單位，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生能與產(chǎn)業(yè)所需求的工程型、創(chuàng)新型人才相接軌。同時(shí)，教師的角色也從傳統(tǒng)的教學(xué)者轉(zhuǎn)變成學(xué)生解決問(wèn)題的合作者，達(dá)到互幫互學(xué)、互助合作的教學(xué)目的。

隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人才的需求是多樣的，因此在教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，是學(xué)生從事復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，我們通過(guò)對(duì)具體的案例的剖析、相關(guān)練習(xí)的理解、典型應(yīng)用的掌握和創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐，讓學(xué)生能夠具備嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，將學(xué)生培養(yǎng)成為具有實(shí)踐創(chuàng)新思維的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才，滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

項(xiàng)目：河南理工大學(xué)2016年度研究生精品課程建設(shè)項(xiàng)目，編號(hào)：2016YJP02。河南理工大學(xué)2017年度雙語(yǔ)課程建設(shè)項(xiàng)目，編號(hào)：2017YSY03。2017年教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目，編號(hào)：2017JG035。2016年河南省研究生教育優(yōu)質(zhì)課程“編碼理論”，負(fù)責(zé)人：張長(zhǎng)森。

（作者單位：河南理工大學(xué)物理與電子信息學(xué)院）