鄒瑩 姜余祥

摘 要：嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)是一項(xiàng)理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)過(guò)程，本文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的基本特點(diǎn)，并結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的理念，設(shè)置“課下自主實(shí)踐、師生交替翻轉(zhuǎn)”新型教學(xué)模式，通過(guò)多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中探索出一條有益的道路。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)方法

翻轉(zhuǎn)課堂（the Flipped Classroom）是一個(gè)全新的教育概念，它是指知識(shí)的傳授過(guò)程主要通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)的輔助在課后完成，而知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程則在課堂中由師生協(xié)助完成的“翻轉(zhuǎn)課堂”中來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣建立了和傳統(tǒng)授課方法的一個(gè)完全“翻轉(zhuǎn)”的教學(xué)過(guò)程。在翻轉(zhuǎn)課堂中，信息技術(shù)和活動(dòng)學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)者構(gòu)建出個(gè)性化協(xié)作式的學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的自主性。本文作者在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中采取了“課下自主實(shí)踐、師生交替翻轉(zhuǎn)”的互動(dòng)式授課方法，取得良好效果。

一、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的主要特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)是信息產(chǎn)業(yè)中多個(gè)行業(yè)廣泛使用的熱門(mén)技術(shù)，各大高等院校都有相關(guān)的理論和實(shí)踐課程設(shè)置。然而，由于其涉及的知識(shí)體系綜合性較強(qiáng)，學(xué)科交叉度很高，因此，師生在授課和學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍反映課程信息量太大，難以掌握重點(diǎn)，實(shí)踐效果不好。在通常的教學(xué)過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)課程體系一般分為理論和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)：在理論環(huán)節(jié)，一般講授較為抽象難懂的各種嵌入式硬件處理器體系結(jié)構(gòu)以及軟件協(xié)議框架；在實(shí)踐環(huán)節(jié)，則多是指定相應(yīng)的任務(wù)由學(xué)生實(shí)際操作編程實(shí)現(xiàn)。因此，在有限的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，想要對(duì)嵌入式系統(tǒng)面面俱到是一件較為困難的任務(wù)，整個(gè)知識(shí)體系中各個(gè)內(nèi)容只能蜻蜓點(diǎn)水式的涉及到。

實(shí)際上，不同用人單位往往需要底層系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等等不同的知識(shí)基礎(chǔ)以及較為綜合的解決問(wèn)題能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，也常常會(huì)有自身的技術(shù)內(nèi)容偏好。這樣一來(lái)，課程內(nèi)容的設(shè)置與實(shí)際需求之間往往會(huì)產(chǎn)生一定的錯(cuò)位，學(xué)習(xí)效果大受影響。

本課題組所在的學(xué)校是一所以應(yīng)用為主的普通高校，其嵌入式系統(tǒng)課程體系設(shè)置了理論課程和實(shí)踐課程兩個(gè)互相呼應(yīng)的內(nèi)容環(huán)節(jié)。在理論課環(huán)節(jié)中，主要涉及嵌入式系統(tǒng)基本概念、ARM處理器硬件體系結(jié)構(gòu)、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、嵌入式軟件應(yīng)用、嵌入式驅(qū)動(dòng)程序等多個(gè)方面，以某款嵌入式處理器為典型應(yīng)用，側(cè)重講授與當(dāng)前社會(huì)需求中的嵌入式系統(tǒng)基本概念、基本原理和核心設(shè)計(jì)等；在實(shí)踐課環(huán)節(jié)中，則以一個(gè)基本的嵌入式綜合設(shè)計(jì)案例為切入點(diǎn)，要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)和綜合技能，解決擴(kuò)展應(yīng)用問(wèn)題。在理論和實(shí)踐課的進(jìn)行過(guò)程中，學(xué)生需要不斷自主吸收課外的有關(guān)內(nèi)容，才能達(dá)到課程任務(wù)要求。

二、“課下自主實(shí)踐、師生交替翻轉(zhuǎn)”的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)

在計(jì)算機(jī)、電子、通信等專(zhuān)業(yè)中，根據(jù)專(zhuān)業(yè)要求的不同，嵌入式系統(tǒng)理論與實(shí)踐教學(xué)通常設(shè)置在2.5-4學(xué)分左右。課程通常設(shè)置在大三和大四第一學(xué)期進(jìn)行，先修基礎(chǔ)較多，同時(shí)也是一項(xiàng)就業(yè)技能課程。學(xué)生在先修課中已經(jīng)掌握一些技能，經(jīng)過(guò)不同難度的內(nèi)容設(shè)置，已經(jīng)可以完成不同階段的自主實(shí)踐過(guò)程。為此，設(shè)置以下的教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)。

（一）開(kāi)放式教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)嵌入式系統(tǒng)多樣化的特點(diǎn)，以ARM Cortex A8處理器為主要內(nèi)容，推薦若干教材與信息來(lái)源渠道，有效利用微課資源，介紹網(wǎng)絡(luò)開(kāi)源社區(qū)，以師生共同學(xué)習(xí)的視角，通過(guò)圍繞若干個(gè)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的常見(jiàn)主題，構(gòu)建工程設(shè)計(jì)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)自主學(xué)習(xí)。

（二）課下自主實(shí)踐

布置一組自主實(shí)踐學(xué)習(xí)的題目，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣點(diǎn)進(jìn)行自主選擇，完成課下的自主學(xué)習(xí)過(guò)程。多個(gè)方面的實(shí)踐題目覆蓋了課程中不同的技術(shù)要點(diǎn)，使得學(xué)生可以結(jié)合自身專(zhuān)業(yè)、興趣和發(fā)展方向在本課程中找到合適的立足點(diǎn)。例如計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生常選擇嵌入式GUI、嵌入式Web Server等內(nèi)容，而電子信息專(zhuān)業(yè)學(xué)生則傾向選擇Linux驅(qū)動(dòng)程序等內(nèi)容，完成自主實(shí)踐。

（三）師生交替翻轉(zhuǎn)

師生交替翻轉(zhuǎn)課堂是翻轉(zhuǎn)課堂的進(jìn)一步應(yīng)用。如嵌入式Linux開(kāi)發(fā)中在NFS概念的認(rèn)識(shí)上，教師提出構(gòu)建NFS的基本思路，讓學(xué)生利用自己的電腦自主搭建NFS共享平臺(tái)，再進(jìn)一步翻轉(zhuǎn)，通過(guò)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，讓學(xué)生分享自己搭建平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程嵌入式操作的基本過(guò)程，這樣不僅使學(xué)生理解基本的概念方法，還能夠讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)和分享的方式加深對(duì)概念的認(rèn)識(shí)。

（四）與其他課程交叉結(jié)合

作為一門(mén)綜合而又抽象的平臺(tái)課，本課程可以與其他課程或領(lǐng)域交叉結(jié)合，通過(guò)增加實(shí)際應(yīng)用的案例，有效提升學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握；通過(guò)課堂演示、大作業(yè)、開(kāi)放式互動(dòng)等方式，提高鞏固課堂效果。

1.與智能技術(shù)結(jié)合

AI人工智能技術(shù)，例如近年熱度極高的人機(jī)大戰(zhàn)等等案例，使學(xué)生產(chǎn)生極大興趣和熱情，從技術(shù)角度展逐漸開(kāi)，使得講授過(guò)程中加深了對(duì)嵌入式系統(tǒng)性能與能耗之間的管理特性。

2.與Form編程結(jié)合

Form編程是計(jì)算機(jī)常見(jiàn)應(yīng)用技術(shù)，但與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合講授時(shí)，系統(tǒng)與應(yīng)用的結(jié)合使很多不可見(jiàn)、難理解的要素，能方便的看到可視化結(jié)果，從而加強(qiáng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)本身的認(rèn)識(shí)和理解。

結(jié)語(yǔ)

翻轉(zhuǎn)課堂的理念在于強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的主動(dòng)掌握，更易產(chǎn)生問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)效果，而學(xué)生在課下的自主實(shí)踐則有助于加強(qiáng)理論與實(shí)踐的互通，使學(xué)生回到學(xué)習(xí)的主體。實(shí)踐表明，這種方法對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力提升大有裨益，在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中取得了良好的效果。

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作者簡(jiǎn)介

鄒瑩（1982—），男，博士，講師，研究方向：嵌入式機(jī)電控制系統(tǒng)。