李文杰，王 勛

(1.鹽城師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224002；2.廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

1 引言

近些年來新工科背景下CDIO 工程教育模式，在工程教育改革中炙手可熱。CDIO 理論中，C—構(gòu)思、D—設(shè)計、I—實現(xiàn)、O—運作，本身注重工程項目的學(xué)習(xí)與管理、大團隊協(xié)同合作意識、工程應(yīng)用能力的鍛煉，工程實踐性極強，它時下所倡導(dǎo)的“學(xué)以致用”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的培養(yǎng)目標不謀而合，所以被廣泛地應(yīng)用到工科教育教學(xué)中[1]。

ARM 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁、適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。新工科課程培養(yǎng)方案中，嵌入式課作為電子與通信工程專業(yè)的支撐課程，備受重視，成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主要手段，綜合性電子工程師必須要貫通的技術(shù)，也是當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點[2]。

2 傳統(tǒng)課程教學(xué)的缺點

目前，一般高校在傳授《ARM 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》課程時，采用的教學(xué)方式：學(xué)生課前預(yù)習(xí)，老師課堂通過多媒體、板書形式剖析知識點，在課程改革的大環(huán)境下，理論課時不斷的被削減壓縮，要就老師在有限的時間內(nèi)完成課程內(nèi)容的講解，課堂新知識的刷新速度較快，嵌入式系統(tǒng)課程又是一門知識點的分布且多，應(yīng)用性較強的課程，學(xué)生對所學(xué)軟硬件知識點沒有直觀感受，掌握理解知識點深度不夠，課程疑問不斷累加，最終一部分同學(xué)直接放棄課程學(xué)習(xí)。在實踐應(yīng)用部分，課堂主要驗證ARM 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程的理論知識部分，學(xué)生沒有通過自主性實驗和創(chuàng)新性實驗的操練，停留在紙上談兵階段，遇到一定復(fù)雜度的工程應(yīng)用性較強的實驗項目，學(xué)生很難完成。

3 教學(xué)模式的改革與實踐

針對上述問題，提出了相應(yīng)的改革方案[3,4,5]：

1）教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

在CDIO 模式對新工科強應(yīng)用性能力要求背景下，電子系課程組老師經(jīng)過反復(fù)的揣摩、開展教研討論活動，對ARM 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程的教學(xué)內(nèi)容進行編排，響應(yīng)課程改革要求，構(gòu)建項目教學(xué)框架，輔助項目案例的教學(xué)方法，對教學(xué)內(nèi)容進行分解，列出知識點大綱，根據(jù)大綱擬定實踐性項目，把課程知識點融入項目的開發(fā)之中，將項目開發(fā)中的重點和難點進行標識，在理論講解中著重去引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題。制定每個項目的開發(fā)步驟、設(shè)計的開發(fā)結(jié)果、開發(fā)過程資料和提交實驗報告的評價標準和記分原則。學(xué)生根據(jù)老師對項目預(yù)期結(jié)果的整體要求，利用開發(fā)平臺對項目進行模擬開發(fā)，結(jié)果得到驗證后再做實物的制作。學(xué)生可以根據(jù)老師的要求，結(jié)合自己的理解，可以對項目加以創(chuàng)新應(yīng)用。具體分配如表1 所示。

表1 項目分配

2）SPOC+云班課的混合教學(xué)模式

學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有強有弱，采用SPOC 教學(xué)模式，一些在課堂存有疑惑的學(xué)生，課后觀看視頻自主學(xué)習(xí)。另外，SPOC 教學(xué)模式，針對于每個章節(jié)里的重點、難點，老師不必花費大量的時間去重復(fù)講解，學(xué)生可以利用自己的閑暇時間通過視頻對重點難點的部分進行推敲，提高學(xué)習(xí)效率。面對工程性較強的專業(yè)型電子類課程，學(xué)生可以通過SPOC 在線平臺提供的模擬實驗環(huán)境，進行項目仿真，將理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，教師通過試題庫、考試系統(tǒng)進行隨堂小測，及時得到學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)反饋[6]。在創(chuàng)新的第二課堂中，每組項目成員利用SPOC 平臺上制作項目操作過程教學(xué)，閱讀參考文獻，構(gòu)建項目的總體框架設(shè)計，進行虛擬仿真。教師利用雨課堂在線教學(xué)平臺，推送已講授知識點的復(fù)習(xí)資料、作業(yè)，設(shè)計智能問答。根據(jù)后臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對沒及時完成學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)生給出預(yù)警并對收集到的數(shù)據(jù)進行分析，改進各個環(huán)節(jié)的教學(xué)。

4 教學(xué)模式的考核評價指標

采用“課堂教學(xué)+SPOC 教學(xué)—虛擬仿真—工程實踐”教學(xué)模式，重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，以項目化方式讓學(xué)生自主完成，學(xué)生通過前期的基礎(chǔ)性理論+實驗，夯實了嵌入式應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，可以分工合作完成所選的項目，在實際的教學(xué)過程中，項目完成之后，組織每個項目成員進行演示和答辯，所有的學(xué)生討論和評價，并提交結(jié)項報告，最終成績由組內(nèi)互評，組間互評和老師的成績組成。任務(wù)化教學(xué)徹底推翻了紙質(zhì)化考核學(xué)生模式，所選項目完全根據(jù)大綱內(nèi)容制定，難度適中，表2 中，任務(wù)一，要求學(xué)生從思政角度出發(fā)，以小論文的形式提交，第二項以多媒體形式匯報（ppt+視頻），拓展當(dāng)前就業(yè)與科研的最新動向，任務(wù)二，學(xué)生進行分組，6 人一組，完成后并以PPT 或者視頻的形式講解演示設(shè)計，最終，提交項目設(shè)計報告。

表2 任務(wù)化教學(xué)

5 結(jié)論

本文探討了CDIO背景下《ARM嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》教學(xué)模式的改革，構(gòu)建“課堂教學(xué)+SPOC教學(xué)—虛擬仿真—工程實踐”的教學(xué)模式，采用項目式線上線下的混合教學(xué)模式，充分利用學(xué)校建設(shè)的SPOC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，給學(xué)生創(chuàng)造了自主學(xué)習(xí)的機會，線上第二課堂可以做到查缺補漏，扎實學(xué)生的基本功，使學(xué)生的應(yīng)用動手能力得到極大程度的鍛煉。