虚拟仪器技术在嵌入式系统课程教学考核中的应用

林聪 邹利兰

摘  要：該文主要分析了嵌入式课程常用考核方式中所存在的一些问题，针对嵌入式课程的特点，结合自身的教学经验，提出将虚拟仪器技术引入嵌入式课程学习和考核中，引导学生基于labview软件编写上位机并用于嵌入式课程设计中，促进学生对自身专业知识的融会贯通，提高学生学习的积极性和知识面，为嵌入式课程提供了一种新的学习和考核方式。

关键词：虚拟仪器  嵌入式  labview  课程考核

中图分类号：TP391.9                         文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）12（a）-0012-03

Abstract： This article mainly analyzes some problems in the common assessment methods of embedded courses. According to the characteristics of embedded courses and combining their own teaching experience， it is proposed to introduce virtual instrument technology into embedded course learning and assessment to guide students based on the labview software is used to compile the host computer and used in embedded curriculum design to promote the integration of students' professional knowledge， improve students' enthusiasm and knowledge， and provide a new way of learning and assessment for embedded courses.

Key Words： Virtual instrument; Embedded; Labview; Course assessment

嵌入式技术在各大领域应用非常广泛，社会也急需掌握嵌入式技术的人才，各大高校都在相关专业的本科生中开有嵌入式系统这门课程。嵌入式技术涵括计算机、自动化、电气等多个专业，不同专业对其侧重点也各不相同。有些高校将该课程当作理论课程，只要求学生对嵌入式的相关技术有个总体了解，在教材上倾向于选择嵌入式系统导论等这种泛泛而谈的教材，这样教师上课时不仅只能念PPT和照着书本读概念，学生除了了解基本的专业术语外对嵌入式技术一无所知，更无法了解某一款嵌入式微处理器的具体开发过程。还有一些高校偏重实践，所选的通常是由国内几所较为知名的开发板生产商提供的如数据手册和开发指南之类的教材，对理论部分的内容介绍不多，导致学生的理论基础知识普遍不够扎实，也远远达不到企业对该行业人才的聘用标准。

1  嵌入式课程的现状和问题

（1）开课时间晚。嵌入式作为一门重要而且应用广泛的技术，始终贯穿于该专业学生的大学4年。在自动化专业中，许多重要的学科竞赛和项目申报（如智能车比赛、攀登计划、大创项目等）基本都会需要使用到嵌入式技术的知识。该门课程开课时间越早，学生能更早地应用到该门技术，越有利于学生发挥水平和巩固知识。然而据调查，部分高校将该门课程放在大三第二学期或大四第一学期，这是十分不合理的。在这个阶段的学生，已经错过了很多比赛和项目的申报，并且在不久的将来就要参加面试和实习，既无太多心思花在学习上，也影响面试和实习时候的发挥。实际上，越重要的专业课，应尽可能地将开课时间提前，让学生更早掌握和使用该门知识，如此在毕业出来社会，可以更好地胜任工作。

（2）目前常用的考核方式主要分为理论考核和实践考核。理论考核一般是以试卷形式，主要考查学生对嵌入式一些基本的概念和专业术语的了解[1]，这种考核方式单一和不切实际，因为嵌入式是一门非常注重实操的课程，学生仅仅只是掌握一些基本的知识概念而没有实际动手去操作，是很难将课本的知识和实际相结合并做到融会贯通，单纯以一张试卷，根本不能判断出学生对嵌入式技术的软硬件设计、编写代码和实物调试等的掌握程度。

2  嵌入式课程改革措施

现在的高等教育正在向素质教育改革，更加强调学生的主体地位，注重培养学生的综合能力，因此授课的内容也应该随之变革。由于专业课学时被压缩，在有限的理论学时内浓缩众多知识，会使学生负担加重，不能有效理解所学内容。教师的观念应该从教授转为引导，对课堂内容进行筛选，精讲重点内容，重点培养学生的对嵌入式微控制器的基本原理进行分析，引导学生独立思考。

嵌入式系统是一门非常注重实操和理论相结合的课程，两者属于相辅相成的关系，学生需要在理解相应概念和知识点的基础上参考相关资料才能设计出实际应用的系统[2]。所以在改进课堂教学方法时。要将学生的能力培养以及考核贯穿于整个教学过程中。而对于自动化和相近专业的学生来说，虚拟仪器技术也是一门选修或必修课程，而该门课程中有很多知识点如串口通信、信号处理、上位机控制等，均跟嵌入式课程的相关知识有交集。虚拟仪器课程主要通过讲解labview软件来教导学生关于虚拟仪器技术的一些知识，最终目的则是教会学生使用labview来编写上位机软件。根据这一前提，可以考虑将虚拟仪器课程融汇贯穿于嵌入式课程教学和考核中。

在日常的嵌入式教学活动中，当讲解到串口通信、中断、LCD显示等章节时，可以着重讲解，如通过课堂实物演示的方式，教导学生如何使用嵌入式控制器的串口通信外设来跟外部设备如电脑、手机等进行通信和传输数据。一旦学生掌握了控制器如何跟电脑进行数据通信，接下来即可带学生去机房通过实验方式，教学生使用嵌入式开发板连接用labview软件事先编写好的上位机进行通信，通过上位机下发数据控制开发板进行相应的操作或接收显示来自开发板的数据，如此可加强学生对两门课程的进一步理解，将两门课程有机结合起来。此外，基于labview编写的上位机，要移植操作系统也是非常方便。学生在做课程设计时将上位机增加进去，能极大地提高系统的实时性。

对于工科来讲，实验环节尤为重要。针对现今嵌入式实验教学的现状，增加了多种方式来增加学生的实验机会：（1）提供更多机会让学生动手做实验。由于学生数量多，实验学时较短，在实验课上难以为学生提供充裕的时间写程序，因此要在课前布置相关作业和任务，让学生提前温习实验所需的知识和撰写代码，如此在实验室做实验时可有充足的时间调试程序。（2）在学生创新项目和专业比赛中加强实践能力。帮助指导学生参加项目、比赛等实践环节，将理论与实际结合，进一步加强学生的专业基础。现今很多国家级比赛项目如智能车竞赛、全国电子竞赛等都与嵌入式技术有很大关联，应积极鼓励学生参加，达到学以致用，加强巩固在课堂教学中学到的知识。

而在课程设计的考核验收要求中，可增加虚拟仪器技术的内容，要求学生利用labview软件搭建跟课设相对应的上位机，实现对课设的控制和显示，如此可增加课程设计的难度和工作量，避免学生从网上获取和抄袭他人成果的现象[3]。在课设验收考核时以小组为单位，小组成员依次进场逐个答辩，改变以往课题小组一刀切的现象，针对不同学生的答辩情况分开给分，如此可极大地调动每个学生的积极性，使学生投入的时间更多，防止再次出現抱大腿的现象。这种考核方式的改革，可以使各个层次的学生都能通过考核得以体现，敦促学生真正掌握知识[4-5]。

3  结语

以自动化为背景的嵌入式技术对自动化人才而言是工作中的重要工具，培养出专业技术能力强、知识面广的应用型自动化技术人才是高等院校的当务之急。嵌入式技术既是时下社会热门的技术，在高校中也是一门极其重要的课程。为适应社会对嵌入式人才的需求和要求，使学生真正掌握这门技术的使用，有必要改变以往的教学模式和考核方式，充分调动学生的积极性，提高动手能力，扩大学生的知识面，让学生对本专业的相关课程中的知识进行融会贯通，

参考文献

[1] 李娜.嵌入式课程实验体系教学改革分析[J].计算机产品与流通，2019（2）：204.

[2] 李文生，陆洪毅，吕燚.嵌入式人才能力结构分析及教学体系设计[J].计算机教育，2014（7）：76-80.

[3] 李传娣，赵常松.课程设计的改革与实践-以嵌入式课程设计为例[J].科技经济市场，2014（11）：252.

[4] 牛芗洁，徐淑艳，唐剑.嵌入式课程实践教学改革与创新[J].科技创新导报，2013（26）：137-138.

[5] 任凤娟，刘改，郭刚，等.基于高等职业教育的嵌入式实验教学探讨[J].科技创新导报，2011（27）：189.

[6] 林聪，杨燕霞.项目式教学在嵌入式课程中的应用研究[J].教育现代化，2017，4（1）：131-132.

[7] 毕翔，石雷，卫星，等.面向系统能力培养的微机原理课程教学改革研究[J].计算机教育，2020（5）：127-132

[8] 王晶，胡立夫.嵌入式课程设计开放式教学的研究与实践[J].教育现代化，2016，3（38）：257-258.

[9] 贾英茜，李宁.嵌入式课程教学与考核研究[J].学周刊，2016（7）：21.