付琳 江世明

摘? 要 針對嵌入式系統(tǒng)教學中實踐性和創(chuàng)新性不足的問題，在研究PBL教學模式與傳統(tǒng)教學方式差異的基礎(chǔ)上，將問題導向、項目驅(qū)動的教學方法引入嵌入式系統(tǒng)課程教學中，圍繞具體項目設(shè)計、開展教學。實踐表明，課程改革在提高學生的學習主動性及團隊協(xié)作能力等方面有著良好效果。

關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng);問題導向;項目驅(qū)動;PBL教學模式

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）14-0077-03

Application of PBL Teaching Model in Reform of Embedded Sys-

tem//FU Lin， JIANG Shiming

Abstract This paper studied the differences between the PBL tea-

ching model and the traditional teaching method， adopted the problem-

oriented and project-driven teaching method in embedded system teaching， and the teaching organization forms were modified accor-dingly. Practice has shown that the integration of embedded system curriculum with PBL teaching model could improve the students' study initiative and cooperative ability effectively.

Key words embedded system; problem-oriented; project-driven; PBL

teaching model

1 前言

嵌入式系統(tǒng)是面向電子信息類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)核心課。它將硬件電路知識與程序設(shè)計結(jié)合，涵蓋硬件開發(fā)、系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的設(shè)計開發(fā)等內(nèi)容，具有多學科交叉、工程應(yīng)用突出的特點。通過該課程的學習，學生應(yīng)掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一般方法，具備一定的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)能力。在以往的嵌入式系統(tǒng)教學中，學生普遍反映所學內(nèi)容涉及面廣、學習難度較大，學習效果不盡如人意，無法適應(yīng)用人單位對嵌入式人才的需求，偏離地方高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學目標，對嵌入式系統(tǒng)課程教學進行改革勢在必行。

2 課程改革思路

嵌入式系統(tǒng)課程將電子信息理論與工程實際緊密結(jié)合，側(cè)重于引導學生思考、實踐，解決實際工程應(yīng)用問題，這與PBL（Problem/Project-based Learning）教學方法倡導的以學生為主體，基于問題、目標的學習方式不謀而合。PBL教學法源于20世紀50年代的醫(yī)學教育，主張從實踐和經(jīng)驗中學習，在掌握知識的同時培養(yǎng)技能，引導學生自我發(fā)展，倡導團隊合作。PBL教學模式已經(jīng)在國外高等醫(yī)學及工程教育等領(lǐng)域取得良好的應(yīng)用效果[1]。

通過將PBL教學模式應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)課程教學中，在教學過程中創(chuàng)設(shè)工程技術(shù)問題情境，將教學任務(wù)轉(zhuǎn)化為具體工程項目的開發(fā)任務(wù)，讓學生在分析、解決問題的過程中構(gòu)建知識，掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技能。教師由教學的主導者逐漸過渡為學習促進者[2]，與我國古代的“師者所以答疑解惑也”不謀而合，在民主、協(xié)作的教學氛圍中，盡可能調(diào)動學生學習的主觀能動性，從而取得更好的教學效果。

3 PBL教學模式與傳統(tǒng)教學方式的對比

傳統(tǒng)工科教學理念提倡“教師主導、學生主體”，其中“教師主導”要求教師首先精心設(shè)計教學過程，明確教學方向。然而在實踐中由于學生無法自行決定學習目標和學習內(nèi)容，導致學習動機弱化，學生的“學習主體”地位難以有效保證。此外，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)教學側(cè)重知識點的覆蓋率，在有限的課堂時間內(nèi)灌輸盡可能多的內(nèi)容，教學中的許多知識點都是一帶而過，學生難以構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。

PBL教學模式認為學生是學習的中心[3]，學生應(yīng)對自己的學習全面負責。通過在教學過程中設(shè)置問題情境[4]，引導學生對問題進行分析，根據(jù)自身情況自行制定學習目標、安排學習進度、組織開展學習活動。教師作為教學的促進者，主要關(guān)注學生對知識的理解深度，對學生的學習予以支持，起到拋磚引玉的作用。這種教學模式能夠極大地調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的思辨能力、動手能力、表達能力，提高團隊合作意識，為自主學習、終身學習打下堅實的基礎(chǔ)。

4 課程改革實施過程

根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)方案，嵌入式系統(tǒng)課程安排在大三的第一個學期，原教學安排為54課時，七周完成。在課程實施過程中，摒棄傳統(tǒng)的按照課時開展教學，為學生提供一個開放的學習環(huán)境及配套開發(fā)裝置，除教師安排的研討時間外，學生在開課的七周里自主安排學習時間。在教學任務(wù)的設(shè)計上，嵌入式系統(tǒng)課程被劃分為十個逐層遞進的項目任務(wù)，每個項目圍繞一個具體的工程實踐問題展開。其中前八個項目為基礎(chǔ)項目，引導學生熟悉掌握嵌入式項目的開發(fā)設(shè)計過程，著重培養(yǎng)學生的自主學習能力及工程應(yīng)用能力;最后兩個項目為綜合創(chuàng)新項目，重點考查學生的電子綜合創(chuàng)新應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力。項目及典型問題如表1所示。

學習過程如圖1所示。每個項目的學習過程包括問題調(diào)研、課堂研討、項目實施、撰寫報告及作品展示等任務(wù)。項目開始前提供一周的調(diào)研時間，供學生明確問題解決方向。教師作為指導者，負責為學生提供項目相關(guān)的基礎(chǔ)學習資源，鼓勵學生對問題展開自主探究，要求學生設(shè)計任務(wù)時間表，提出問題的解決方案，對學生所設(shè)計方案的可行性及學生的研究能力進行評價，但不可主觀決定學生的方案。項目執(zhí)行過程包含多次課堂研討、任務(wù)進度匯報。學生在實踐探究過程中不斷檢驗項目初期設(shè)計方案的可行性，通過學習EDA工具的使用，在實踐中分析問題、解決問題，在完成工程任務(wù)的同時對獲得的知識在大腦中再加工，從而加深對所學內(nèi)容的理解，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。一個班級中學生的項目目標、能力高低及投入程度各異，最終產(chǎn)生的學習效果也不盡相同。通過這種教學方式，每個學習個體能夠獲得獨特的學習意義。項目結(jié)束后，學生根據(jù)項目實施情況撰寫報告，并對最終成果進行現(xiàn)場演示，作為項目考核評分的依據(jù)。

5 小組協(xié)作

小組協(xié)作是PBL教學模式中的重要環(huán)節(jié)，在嵌入式系統(tǒng)課程教學過程中，安排兩個具有較強綜合性的項目，學生自行分組，每組推選一名小組長統(tǒng)籌項目任務(wù)分工、組織小組討論、把控項目進度等事務(wù)。學生通過前期基礎(chǔ)項目的學習，已經(jīng)具備基本的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力，在小組協(xié)作過程中對典型問題進行深入分析，借助多種媒介尋找資料，制訂解決方案并予以實施。通過多輪的小組討論與協(xié)作，學生對問題形成共識，實現(xiàn)知識的整合及建構(gòu)。

結(jié)束時，每個小組均需陳述演示及撰寫項目實施報告，演示過程中由教師及其他小組成員就項目相關(guān)問題提問，以充分了解學生對項目的掌握程度。教師在指導過程中，注重培養(yǎng)學生的思辨能力、處理分歧的能力及溝通協(xié)調(diào)能力，幫助小組成員發(fā)掘自身潛質(zhì)，提升學生的心理抗壓能力。在真實的企業(yè)環(huán)境中，工程項目開發(fā)時一般需要組成團隊、分工協(xié)作，運用集體的智慧完成項目，小組協(xié)作通過模擬真實的研發(fā)環(huán)境，幫助學生提前適應(yīng)社會工作。

6 考核評價方式

不同于傳統(tǒng)的考核方式，改革后的嵌入式系統(tǒng)課程考核更加注重學生能力的評價，包括自學能力、表達能力、工程應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力等。單個項目評分由過程評分（40%）及項目考核評分（60%）兩部分組成。過程評分主要考查學生在項目中的參與度、任務(wù)安排的合理性，評分依據(jù)為平時的項目過程記錄、小組研討記錄等;考核評分主要關(guān)注學生對知識點的理解程度，是否通過項目訓練具備了解決此類問題的思路與手段，考核內(nèi)容包括作品演示情況及結(jié)題報告，評分按比例匯總為該項目的最終成績。這種靈活的考核方式避免了一次考分定天下的學習局面，注重考查學生的學習過程與投入程度，促使學生形成你追我趕的學習氛圍。

7 結(jié)語

PBL教學模式在學習過程中實現(xiàn)了知識建構(gòu)與能力提升兩者間的并行發(fā)展[5]。通過將PBL教學模式與嵌入式系統(tǒng)課程相結(jié)合，采用問題導向、項目驅(qū)動的教學方式，將教學任務(wù)分解為相互聯(lián)系又彼此獨立的工程項目，通過對工程技術(shù)問題的求解串聯(lián)學習過程，學生的學習主動性明顯提高，工程應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力得到有效提升。在今后的教學中將進一步將該課程改革經(jīng)驗應(yīng)用于相關(guān)課程教學，逐步構(gòu)建單片機—STM32—嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)的嵌入式課程教學體系，培養(yǎng)具有終身學習能力的電子信息人才?！?/p>

參考文獻

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Based Learning[J].International Journal of Enginee-ring Education，2003，19（5）：657-662.

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[5]劉景福.基于項目的學習模式（PBL）研究[D].南昌：江西師范大學，2002.