基于学习通的《嵌入式技术》课程新型教学模式研究

刘旭东 王淼

摘要：该文在研究《嵌入式技术》课程建设现状后，以线下《嵌入式技术》课程资源库为基础，开展线上课程建设，寻找课堂教学和线上教学的结合点，依托于“项目驱动、案例导向”理念进行启发教学和项目实训开发，将嵌入式课程资源库内容移植到超星学习通平台，学生可以通过学习通进行自由访问、自主学习，同时根据企业需要针对汽车应用设计项目形成资源库，便于学生进行线上学习，经过实践开课一学期，取得了较好的教学效果。

关键词：嵌入式;学习通;线上教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）26-0156-02

1 《嵌入式技术》课程建设现状

随着嵌入式技术的发展，我校自2012年来将《嵌入式系统》课程作为电气自动化技术专业（四年制）的专业必修课程。通过多年的课程建设和研讨，课题组总结从高职高专院校来看《嵌入式系统》课程建设现状如下。

（1）《嵌入式系统》作为第四学期课程，需要的前序课程内容较多。以我校电气自动化课程体系为例，前序课程包括《电子技术》《单片机应用技术》共120课时左右，学生需要上手8位单片机后才能去学习嵌入式系统的软硬件设计，前序课程学时紧张。

（2）课程难度相对较大。相对于8位单片机，嵌入式芯片一般是32位机，涉及的知识体系也更为复杂，除了芯片结构和寄存器用法以外，还需要掌握嵌入式系统开发环境搭建方法、嵌入式系统引导程序解析与改写步骤、嵌入式系统应用层软硬件处理、Linux系统基础等，内容远大于8位单片机，学生刚接触会有吃力感。

（3）《嵌入式系统》课程需结合实训设备才能实战。除了学习基础的体系结构，学生还需要在实际硬件上进行硬件调试、软件编程，从而才能进行嵌入式系统的综合调试。相对于8位机的实训平台，嵌入式系统是实训箱的价格更贵，包括各种测试软件、GPS模块等价格都不低，同时后期的维护费用也要远远高于8位机。

2 基于学习通的《嵌入式技术》课程建设目标

项目组研究的课题的研究目标是根据学生职业能力的培养和电子大赛知识点的需求及工业创新技术人才的培养，基于现在已有的《嵌入式技术》课程教學内容开发网络教学新模式，使高职高专学生通过“学习通”等网络平台就能将理论与实践相结合，有针对性地将ARM课程内容与汽车电控单元相结合。解决高职高专学生能在项目中尽快进入角色，得到知识，能有扎实的ARM嵌入式系统的编程、调试能力。具体目标为：

（1）完成基于网络环境下《嵌入式技术》课程新型教学模式的开发，依托于“项目驱动、案例导向”理念进行启发教学和项目实训。完成建立64课时的网络教学任务设计，完成课程标准、教学计划、课件PPT、课程资源库的制定;

（2）在课程教学实施过程中，进一步完善网络课程项目实训指导与课程教学课件，针对每个项目制作相关的符合项目教学法的教学课件，并且针对项目考核评价都有相关的评价指标材料;

（3）将网络课程资源库内容进行层次化设计，循序渐进分为三个层次，学生可以根据自己的需要，初学者选择基本资源库，有一定基础后选择应用资源库和创新资源库;

（4）基于“学习通”等网络课程媒体，将ARM嵌入式课程和“学习通”网站相结合。“学习通”是超星学习平台的一类课程网站，课题组在此工具上自建课程，上传学生必需的课程资源，网站建设原则是资源同步，包括课件、教学视频、电子教材、教学资源库等。学生通过手机、电脑、平板即可完成课程和期末考核，获得成绩和学分。

3 基于学习通的《嵌入式技术》课程建设的主要内容

《嵌入式技术》课堂教学是以一节课45分钟，四节课作为一个教学单元进行课程设计。但面对实际情况，不建议学生面对手机屏幕或者电脑进行180分钟的长时间观看。所以将已有的课程资源库进行重新设计，在项目内容、总课时不变的前提下，延续通过“项目驱动、案例导向”的启发式与项目式教学思路，进一步完善和细化网络课程项目实训指导与课程教学课件，针对每个项目制作相关的符合项目教学法的教学课件，并且针对项目考核评价都有相关的评价指标材料，将学习通系统评价和学生“自评”“互评”相结合，同时加强建设“第二课堂”教学内容，充分利用好学生居家的“碎片化”时间。项目组完成《嵌入式技术》网络课程体系的建立，通过“项目驱动、案例导向”进行启发式与项目式教学。完成建立64课时的教学任务设计，定制网络课程标准、网络教学计划、网络课程课件PPT、网络课程资源库的制定。网络资源库内容如下。

基础资源库：嵌入式系统编程基础;基于嵌入式系统硬件的Bootloader底层引导程序开发;嵌入式开发环境搭建方法。

应用资源库：汽车日行灯控制系统设计（基于嵌入式系统查询功能）;汽车转向灯控制系统设计（基于嵌入式系统中断功能）;汽车空调控制系统设计（基于嵌入式系统DMA模块）;汽车与外部传感器通信控制系统设计（基于嵌入式系统串口功能）;汽车传感器信号采集控制系统设计（基于嵌入式系统AD功能）。

创新资源库：汽车人机界面系统设计;汽车导航仪触摸系统设计;汽车人机交互系统（音频）控制方案。

以汽车中控台触摸屏系统设计为例，项目功能的提出包括：（1）了解触摸屏工作的基本原理;（2）理解LCD如何和触摸屏相配合;（3）在开发环境中编程实现触摸识别功能。项目内容是在320X240的彩色LCD上显示触摸点的坐标。课题资源库中为学生提供系统硬件资料：嵌入式控制芯片通过A/D模块采集触摸屏输出电平的大小，从而通过算法计算出坐标的X，Y坐标。

4 基于学习通的《嵌入式技术》课程的建设思路和方法

4.1 建设思路

（1）通过到一汽大众公司、一汽轿车公司等研究开发部门进行调研，得出的成果浓缩为8个汽车电子技术开发项目，进行ARM资源库的建立通过8个汽车电子案例练习，把课程内容与今后就业相结合。

（2）在课程资源库建设方面充分发挥教师专长，課题组中有企业经验的教师分别根据企业需求开发软件和硬件资源库，实现“双师制”的开发方式，发挥教师所长。

（3）建立ARM嵌入式网络资源库并且能够借此平台开发更多的工业创新成果。

（4）采用项目教学法、慕课法、网上资源库。

4.2 建设方法

（1）结合线下课程资源，实现线上、线下资源优势互补的模式，生成的新型网络课程资源，课堂教学视频利用视频承载授课内容提供给学生观看，形式丰富，使用便捷，微课的应用有助于学生自我安排学习时间，注意力更集中，效率高。教师也可以在网上24小时单独辅导，可以把最优的设计随时发给每个学生。

（2）通过网络教学平台和模拟仿真软件，让学生成为课堂的主题，学生的动手实践机会增加，学习的惰性减少，积极性获得提高。而且明显提高了教学的效率。对于高职高专学生，有一些嵌入式系统体系结构内容难度较高，在项目设计中将这些难点和实际问题相结合，实现“做中学”，使学生建立自信，通过潜移默化的方式将难点融会贯通。

（3）紧密联系企业，做企业的“配套商”，满足实际岗位需求。在“学习通”上建立嵌入式资源库并且能够借此平台开发更多更实用的项目。

5 课程建设成果

课程建设小组经过到一汽大众公司、一汽轿车公司、启明技术中心调研，同时研究多个网络教学软件，分析使用情况，最后课程选择使用超星学习通为在线平台、S3C2410作为主控芯片进行教学准备工作。在校领导支持下，为培养满足汽车工业发展需求的高认知、高技能、高素养高职高专人才，专业继续针对电气自动化四年制专开设线上课程，课程已进行一学期，为了提高学生参加电子设计竞赛的水平和具有高技术含量的职业能力，我们课题组成员将继续紧紧与汽车电子行业相联系建设课程的教学项目。

截至发稿日，课程门户网站访问量已经超过10万次，课程评价星级是满分，针对选课学生进行线上课阶段考核一次，通过率100%，在学校的期中教学检查中《嵌入式技术》课程得到了督导组的认可。

参考文献：

[1] 徐英慧.ARM9嵌入式系统设计：基于S3C2410与Linux：“十一五”高等院校规划教材[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2] 李蒙.基于学习通平台的混合学习教学实践探索[J].河南教育（高教），2018（5）：74-76.

[3] 虎二梅，谢斌.基于学习通平台的混合式教学实践研究——以“现代教育技术应用”为例[J].数字教育，2020，6（1）：49-53.

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