高等师范院校工科嵌入式系统专业实践教学模式研究

摘 要：本文通过对信息技术类工科专业中嵌入式系统的实践教学课程的特点进行分析，探讨了现阶段嵌入式系统课程实践教学的现状和主要问题，并针对高等师范院校里实践教学的特点提出了改进实践教学的几种方法，以便更好的提高该专业学生的动手能力和实践创新能力。

关键词：师范院校;工科;实践教学;模式研究

在高等師范院校教学中提高学生实践能力以及创新能力，主要是针对工科相关专业而言的。而随着电子技术和信息技术的快速发展及嵌入式硬件技术与软件技术的不断成熟，嵌入式系统的应用越来越广泛，对嵌入式产品开发人才的需求增大，许多高校都开设了嵌入式系统开发方面的系列课程。由于嵌入式系统课程涉及的知识面宽、实践性强，对实践教学的要求较高，包括实践教师、硬件配置、实践项目的设置等[1]。但是高等师范院校工科类专业少，教学经验不足，特别是实践条件不充分，对学生如何按工科要求培养创新实践能力的培养模式缺乏深入的研究。因此，尽快加强对嵌入式专业人才的实践能力培养，并逐渐形成较规范的教学体系已成为一个重要的研究课题。

1.嵌入式系统实践教学方法出现的问题

嵌入式系统课程有一定的难度，在实践环节上同其他成熟课程相比还有较大差距，现在的实践教学方法主要存在以下几点问题：

（1）实践课程和理论相脱节。实践课程和理论课程不匹配，常常是实践课程和理论课程各自为战，成为两个互不相干的课程，如经常是理论课程还未学习的内容，而实践课程已经进行[2]，或者是理论课程正在学习利用嵌入式完成对键盘的识别等相关知识，而实践却是学习利用嵌入式完成对LCD的控制，不利于学生对知识的系统掌握以及实际应用。

（2 ）硬件知识和应用能力较差。由于信息技术专业的学生本身对硬件课程学习不够深入，因此学生无论是对嵌入式的理论还是还是实践都缺乏足够的了解，所投入的时间和精力远远比不上在软件方面的学习，结果造成信息技术专业学生的硬件知识和应用能力普遍较差。

（3） 过分依赖现有的实践平台。随着实践平台的完善和丰富，很多本身需要由学生独立完成的部分，都由实践平台的某些模块所替代，因此在实践过程中很多步骤无需学生亲自动手，只要按照实践说明的步骤操作即可，而其中的某些原理学生在实践中根本不用理会，虽然降低了实践难度，但使学生对整个实践过程缺乏整体的理解，严重影响了学生的创造能力。

（4） 缺乏自主创新实践。在嵌入式实践体系中，多数实践都是按照实践手册提供的已有实践，并按照一定的顺序完成的一系列实践，很少是利用实践仿真开发系统平台开发的具有自己特色的实践，整个实践体系过于僵化和形式化[3]。嵌入式仿真系统不仅是一个实践系统，也是一个仿真开发系统，应当充分利用现有的软硬件资源和师资开发具有自己特色和方向的嵌入式系统实践。

2嵌入式系统实践教学方法的改进

针对以上问题，为了提高实践教学的效果，有以下几点新建议：

（1） 引导学生组成兴趣小组。兴趣小组一般由2-3名专业教师和若干名学生组成，每个小组分配几名基础较好、自学能力较强的同学，以带动激发、提高其他学生的求知兴趣。以学校成立的计算机创新基地为平台，开展嵌入式方面的技术探讨。鼓励学生参加各种竞赛，进行项目开发训练;也可参与到教师平时的科研中，增加动手机会，并在科研中进一步培养学生的科研兴趣。在“双创”教育中以激发学生的学习兴趣和探索技能为主，培养自我学习、创新意识和团队协作精神[5]。

（2）规范实践课程。将实践步骤以实践指导书的形式体现;实践时由教师讲解，并演示操作步骤;学生开始实践操作时教师要明确实践项目的目标和要求，在实践过程中适时提供指导;实践结束后要求学生按标准格式书写实践报告，教师及时批改和总结。

（3） 合理组合搭配实践项目。由于嵌入式系统涉及到多门专业基础课，实践课时又有限，比如在理论教学中，将硬件电路设计和软件设计的要求，特点及处理器的端口选择、芯片的选择等除了在课上讲授之外，还要作为多个大作业布置给学生，学生可以自主选择大作业的不同内容，在掌握理论知识基础上确保硬件电路正确，合理选择元器件;才会在硬件电路出问题时，快速查处原因，及时采取正确措施，才会使实践课上知其然知其所以然，而不是盲目的跟着实践步骤做实践，从而真正提高学生掌握设计、制备、焊接和调试的系统流程[5]。

（4） 采用分层次实践项目设计的方法。在嵌入式系统课程实践项目的设置过程中，根据学生对所需知识的掌握程度、运用水平以及动手能力循序渐进地组织安排实践内容，而且前后实践内容要有一定的关联性。另外，由于学生的基础状况有差异，可将实践教学体系设计为几个层次，并且每个层次安排一定得必修实践和选修实践：

1）基础型。这部分实践，是每个学生必须完成的，旨在使学生了解开发环境和开发流程，掌握实践开发工具的使用方法，熟悉软件编程环境，根据实践指导书的内容进行实践的调试，读懂实践源程序和程序运行过程，使学生能够进行修改、组合和补充的应用编程。

2）提高型。这部分实践安排从操作系统的移植到应用程序的设计和编程，循序渐进地让学生了解基于嵌入式操作系统的开发的全过程。

3）综合应用设计型。这部分实践是提供给基础较好、自学能力强的学生深入学习的，他们希望能够对嵌入式系统理论有更深入的掌握，并有更多的实践机会进行综合课题的设计。这种综合型课题设计，作为学生的毕业设计课题进行，内容涉及多门课程的知识。这部分学生不仅要进行软件的设计和编制，还要进一步进行软硬件的联合调试，建立起软硬件课程之间的知识的有机联系，培养综合运用各学科知识的能力。

3  结束语

本文通过对实践教学方法改进，提高学生对实践的积极主动性以及创新能力。同时考虑到学生的层次不同，让学生由浅入深，从而掌握嵌入式系统的基本知识和设计方法。总之，实践教学方案要紧跟嵌入式技术前沿的快速发展，及时更新嵌入式系统实践内容，灵活自主地选择和设计方案，培养出技术创新能力强的工科嵌入式信息技术人才。

参考文献

[1] 孙冬玲，石凡，于军.探究性学习实践环境的建设与探究[J].科技信息，2013（18）： 439

[2] 冼进，贾德良，毕盛.嵌入式系统实践课的教学改革初探[J].实践室研究与探索，2011，30（8）：282-284，288.

[3] 谢东.嵌入式系统实践课程教学改革及实践装置开发[J].计算机教育，2010（10）：30-33.研究与探索，2009，28（4）：175-177，181.

[4] 孙红艳.新工科背景下应用型高校双创教育研究——以电气工程及其自动化专业为例[J].现代职业教育，2020（32）：42-43.

[5] 徐志江，王丽婷，孟利民.通信专业嵌入式系统实践教学设计[J].计算机教育，2011（17）：108-109，112.

基金资助：重庆市教委教改项目：高等师范院校信息技术类工科人才创新实践能力培养模式研究（项目编号：173053）

作者简介：彭静，女，副教授，研究方向为信息安全、图像处理。