嵌入式系统及应用课程案例教学模式的研究与探索

白玉

摘要：本文通过电子信息工程学院嵌入式系统及应用的教学实践，改革现有课堂教学模式为案例教学模式，重新整合教学内容，将教师的科研项目融入到案例中，使其更能满足嵌入式系统行业发展和技术进步，培养更高级的人才。

关键字：案例教学；嵌入式系统；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0155-02

嵌入式系统是近年来发展迅速又非常具有前途的计算机应用领域。渗透到工业控制、智能手机、汽车电子等各个领域。市场对嵌入式系统人才有巨大需求，因此许多高校在本科生和研究生教育中都开设了嵌入式系统课程。在嵌入式系统的教学中应该看到，一方面嵌入式技术是一个实践性很强的技术，如果没有必要的实验环节和动手环节，可能教学过程简单枯燥，学生没有兴趣。另一方面，嵌入式教学还有着与其他学科不同的特点。嵌入式技术是一种发展很快的应用技术，就目前而言，其应用已经超前于理论研究了，其教育教学环节更是滞后于发展的需要。这就需要我们更加有效、合理地组织教学内容，改革教学方法，培养学生理论联系实际的能力，让学生运用所学的理论知识去分析和解决实际问题，提高实践动手能力，激发学生的创新能力，最终提高教学质量，达到学校教育创新的目标。

一、嵌入式系统及应用现有教学模式中存在的问题

嵌入式系统及应用是我校电子信息系统和通信工程专业的硕士研究生选修课。其设置目的是培养学生具有嵌入式系统的分析和应用能力，为嵌入式系统开发奠定良好的基础。但从教学实践看，存在以下几个方面的问题：

1.教学内容严重落后于行业发展。由于嵌入式系统是一门实践性非常强的课程，而嵌入式行业发展又非常迅速，使得现有嵌入式系统的教材内容很难跟上行业的发展。现有的教材大多局限于理论知识的讲解，很少有工程项目的应用案例，再加上嵌入式系统本身又有知识点多、涉及面广的特点，使学生既烦恼于过多的理论知识，又陷于理论和实践脱离的苦恼中，严重打击学生学习的积极性。因此，迫切需要精简理论教学内容，将当前使用最广泛有效的理论与开发技术传授给学生，培养学生解决实际问题的能力。

2.教学方式单一。教师按照课本沿用一贯的思维方法传授知识。教育手段单一，主要是老师讲学生听的状态，学生接受的知识局限于教材和老师授课的内容。这种单向的知识传输方式，忽视了学生的兴趣和接受能力，影响了学生创造和分析问题的能力。由于感受不到所学知识的实用价值，容易使学生产生厌倦情绪。

3.缺乏对学生实践能力的培养。例如我校嵌入式系统及应用课程设置为36学时，其中，理论课26学时，实验课10学时，也就是说学生大部分都在上理论课，上机机会偏少。而在有限的实验学时中又多以完成实验箱固定的实验为主，学生往往是按照实验指导书上的步骤机械地完成实验。而嵌入式系统及应用这门课强调培养学生对问题的分析处理能力，而这能力的培养在这类实验中并不能得到提升。

二、案例教学模式的研究与探索

1.以培养应用型人才为目标，构建嵌入式系统及应用课程教学内容体系。本项目以电子信息学院作为试点单位，根据学院的专业特点，将嵌入式系统及应用的理论教学和实验教学内容整合成几大类案例模块，每类模块由理论知识及若干应用案例组成。对案例模块的划分不是简单的对各知识点进行划分，而是要找出教学内容与专业应用之间的内在联系，科学的规划案例模块。应用案例的制定由教师对在研的科研项目进行分解，设计应用案例，由学生评价各应用案例的难易程度，再由教师设计各应用案例说明。在这里还要强调一点，我们鼓励学生发挥想象力和创新力，利用所学知识设计开发自己的案例。例如在设计GPS无线通信系统案例时，理论知识包：GPS的系统构成；GPS导航系统的工作原理；GPS的数据格式。这部分内容可以让学生先预习并查资料丰富书本上的内容。在掌握理论知识的基础上，学生可先进行基础验证性实验：通过软件接收GPS模块的定位、时间等信息并进行显示，使学生了解GPS设备的基本工作方法和通用的指令格式；通过对GPS数据解析软件源代码的剖析，理解针对NMEA—0183信息格式的解析方法。通过验证性实验，学生已经掌握了GPS模块的功能，再结合教师的科研设计应用案例，如导航系统等可进一步拓展学生的科研能力。同时鼓励学生发挥想象力和创造力，设计自己的应用实例如校园电子地图等。

2.采取多元的教学模式，注重学生实战能力的培养。压缩理论教学时数，课堂教学以学生为主导，多以讨论工作进展情况汇报等形式进行。鼓励学生自主学习，使学生由被动的接受知识到主动的查资料、做实验，丰富所学知识。把学生分成若干个课题小组，每个小组由4～5名学生组成，组长轮流担任。在每一类案例模块实施之初，由任课教师介绍所需知识点，对较难知识点进行讲授，然后由各课题组组长组织组员选题、分工、实施等，其间任课教师对有共性的问题可以组织研讨。教师的主要工作由课堂讲授转为答疑解惑。学生对这门课程的学习也不再局限于课堂，而是在课下大量的自主学习。

具体教学过程如表1：

3.构建科学合理的考核评价体系。改变过去以笔试为主的考核模式，强调学生“学习过程”的评价，注重运用所学知识解决实际问题的能力的评价。学科成绩由各案例模块的阶段成绩相加构成。杜绝了对知识的死记硬背，转变为对能力的考查。制定项目考核计划书，细化项目考核的程序。考核表如表2：

嵌入式系统及应用是一门实践性很强的课程，随着案例教学模式的开展，新的教学体系在实践中不断完善，激发了学生大胆探索和敢于创造的积极性，鼓励学生独立思考、分工协作，分析问题能力、动手能力、表达能力都得到了极大地提高。

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