以競促教、競教結合的嵌入式課程實踐教學

董雷剛　崔曉微　張丹

摘要：嵌入式課程的實踐性強，難度大，一般高校在該方面的實踐教學效果并不理想。文章結合授課和學科競賽經驗，提出以競促教、競教結合的嵌入式教學改革理念，探討存在的問題、競賽的組織與開展、競賽對教學的促進、教學對競賽的推動、競教結合的效果。通過相關數據分析，指出此方法在很大程度上能激發學生的學習動力，提高學生在嵌入式開發方面的綜合能力。

關鍵詞：嵌入式課程；以競促教；競教結合

0、引言

隨著嵌入式技術的日益普及，國內外企業紛紛加大了對嵌入式產品的研發，嵌入式系統產業的人才需求也日益旺盛。為適應社會和行業的廣泛需求，全國各高校紛紛開設嵌入式系統課程，使嵌入式系統課程一時成為各高校最受歡迎和最熱門的課程之一。然而，與嵌入式技術的快速發展相比，嵌入式系統課程在理論教學和實踐教學方面存在很多不足，尤其是在教學實踐中遇到的困難和問題較多。如何真正提高學生的實踐動手能力，促進嵌入式實踐教學水平，是非常值得研究的。

1、目前存在的問題

嵌入式課程是操作性和應用性很強的課程，在高校的實踐教學過程中會遇到很多問題，主要表現為：課程涉及的知識較多，對學生的能力要求相對較高；教學過程重理論輕實驗；驗證性實驗較多，綜合創新性實驗較少；實驗平臺過多，學生不能觸類旁通等。這些問題導致嵌入式課程實踐教學效果不理想。為解決該問題，有些高校開始通過學科競賽來彌補實踐教學的不足。下面以大慶師范學院嵌入式學科競賽為例，闡述競賽對教學的促進作用、競教結合的實施過程以及競教相互促進的效果。

2、以競促教、競教結合

為豐富學生的課外活動，筆者在2007年開始嘗試組織學生參加各種嵌入式方面的學科競賽。通過幾年的探索與實踐，逐漸形成了一種“以競促教、竟教結合”的教學模式，不僅在學科競賽上獲得了優異成績，也使實踐教學內容豐富和實用了很多，提高了教學效果。

2.1 競賽的開展

任何競賽都是有挑戰性的，為了使競賽的效果達到預期，使學生嘗到勝利的喜悅，一般會把比賽過程分為5個階段。

（1）賽前動員：通過賽事介紹和優秀作品演示，激發學生的學習興趣，提高其自信心。

（2）選拔測試：通過學生自學DSl302芯片知識來完成電子時鐘的效果，選取能力較優秀的學生。

（3）集中培訓：將競賽有關的學科知識、相關文檔的書寫以及團隊合作等知識傳授給學生，提高其綜合技能。

（4）項目的確立與完成：選取有創意的題目，利用相關知識實現預期功能，并完成相關的文檔書寫。

（5）賽后總結：總結經驗，分析不足，明確努力方向，提出改進措施。

2.2 學科競賽對實踐教學的促進

1）激發學生學習的主觀能動性。

學生參加比賽，體會到解決問題后的喜悅，增強了自信心，親眼看到作品從無到有的過程，逐漸將“要我學”變為“我要學”的積極狀態，學習主觀能動性得到加強，提高了學習效率。

2）提高學生學以致用的實踐能力。

競賽項目需要把理論知識轉化為實際操作，所需要的知識種類較多，該過程是能力的一種培養。在此過程中，會遇到理論與實際有出入的情況，需要學生根據實際情況進行解決，從而切實提高學生將知識轉化為實踐的能力。

3）懂得團隊成員之間的合作。

參加競賽的過程時間緊、任務重，單靠個人能力遠不能完成，因此需要小組成員之間的合作配合。通過分工合作，增強了學生的責任心，培養學生與他人合作的方法與技巧，尤其是當成員間出現意見分歧的時候。不同成員的工作不同，這就需要大家學會溝通、學會理解、學會合作，對學生來說這樣做可以提高自身的綜合素質，而這種能力正是企業和社會所需要的。

4）提高“綜合創新性”實驗的比例。

經常參加各種嵌入式方面的競賽，可以提高“綜合創新性”實驗的比例。由于要引入實驗課堂，面對的是全體學生，所以競賽項目既不能太簡單，又不能過于復雜，可以選取競賽項目中觀賞性較好、功能較實際、難度中等偏上的項目作為實驗內容。這樣既減少了簡單的驗證性實驗，又可以使大部分學生通過綜合性實驗更好地掌握知識，提高自身的實踐能力。

5）豐富實踐教學內容，提高師資水平，推動教學改革。

每次參賽后，教師和學生均收獲較多，不僅包括本學科的知識，還包含其他相關的課外知識。將歷次參賽的項目及知識點引入實踐教學，可以豐富教學內容，擴充學生的知識面，提高實踐教學的含金量。同時，參賽過程對指導教師來說也是很好的考驗和能力提升的過程。嵌入式知識發展較快，相關的作品功能種類較多，如果教師不能很好地進行試驗，時刻提高自己的知識水平和創新能力，就不能很好地指導學生，這就要求教師的水平要隨之增長。豐富的參賽經驗和實踐操作水平，可以增加教師在教學過程中的靈活性、教學方式的多樣性，從而更好地推動教學改革。

6）促進跨學科合作和校企之間的合作。

此類比賽屬于綜合性比較高的賽事，凡是與電子相關的專業均可參加，將計算機、電子信息、自動化、機械控制等專業的學生進行交叉組隊，充分發揮各自學科的優勢進行互補，從而可以做出功能更完善、難度更大、更有創新性的作品，學生在合作中也學到了多學科的相關知識，可謂一舉多得。

參賽作品的實用性越來越強，可以促進校企間的合作。企業提供資金和項目支持，學校提供科研場地和器材，雙方共同合作進行項目的設計與開發，企業不僅得到了自己的項目，還為學生提供了鍛煉和實習的機會，甚至有的學生畢業后便被公司直接聘用，既解決了公司的用人問題，又增加了學校的就業率。

2.3 競賽與教學的結合

1）制定競賽管理章程，使其規范化。

目前有關嵌入式方面的學科競賽類型較多，政府機構和企業各自主辦。政府機構主辦的比賽一般以命題形式出題，流程較嚴謹，注重知識的全面性和連續性；企業主辦的比賽一般會以開放式命題出現，靈活性較大，注重理念的新穎和功能的創新。我們根據自身的實際情況，并依據人才培養要求，制定了《學科競賽章程》，按不同標準對競賽進行了規定，并詳細確定了比賽的組織過程、培訓的具體內容及進度、各指導教師的不同分工、學生團隊的各項工作及分工、訓練場地的管理以及相關設備的使用要求等，以確保相關競賽能在各種情況下有條不紊地進行。endprint

2）將競賽納入嵌入式專業人才培養方案。

結合嵌入式競賽所涉及的內容，在嵌入式專業開設嵌入式Linux應用設計與開發、電子系統設計、電路板的設計與制作等多門專業選修課，主要講授在嵌入式競賽中涉及的基礎而重要的知識，并在教學過程中適當引入與競賽相關的內容，從而將競賽成果的受益面進一步擴大，有助于學生發現自己的學習興趣。同時規定，凡在參賽中獲得省級以上獎項的學生，可以得到l-3個不同的創新學分，以頂替選修課的學分，這在很大程度上激發了學生參賽的積極性，也促進了學院教學方式的靈活性。

3）結合學科競賽，建立“重能力”的教學模式。

嵌入式學科競賽，旨在通過激勵學生參加電子創新設計活動，提高學生的創新能力和實際操作能力，有助于高校在實踐教學過程中注重培養大學生的創新能力、團隊合作精神，注重培養學生通過理論知識解決實際問題的能力，注重加強工程實踐能力的訓練。同時，根據各類競賽的要求，尤其是根據企業主辦的競賽要求，面向學生就業，仔細分析目前企業中的技術和能力需求，修訂和完善嵌入式方向的教學計劃和教學大綱，緊緊圍繞“重能力”的培養方向，促使競賽活動與平時教學相結合。

4）加強宣傳工作，改變師生觀念。

通過定期舉辦學科競賽成果展的方式，向師生宣傳新的教學理念，并引入第二課堂和實驗室開放活動，使教與學不再局限于課堂之上。充分支持教師將課堂外內容向課堂內滲透，并通過任務驅動法、案例教學法、課堂討論法等教學理念的應用，使課堂上的教學與課外的學科競賽活動緊緊結合，從而激發學生的學習興趣，提高教學質量。

5）鼓勵優秀教師參與競賽指導，為教學改革提供新動力。

為了使學科競賽活動能更好地進行下去，學院鼓勵優秀的教師參與競賽指導，并在政策上給予支持。學院根據競賽的類別和獲獎級別給予相應的獎金獎勵，在教師評定職稱時，省級二等獎以上的獎項可頂替一項省級教學成果獎。同時，積極支持與競賽相關的教學改革活動，教師可以根據平時的競賽指導經驗，將自己好的想法在課堂上進行試驗，充分發揮參賽成員在班級中的輻射作用，利用他們的經驗幫助其他學生完成課上和課下的實際問題，以更好地實現教學任務，為教學改革提供新的思路和動力。

3、競教結合的成果

自2007年以來，大慶師范學院計算機科學與信息技術學院（簡稱計算機學院）每年定期參加4次官方與企業各自舉辦的嵌入式比賽，如全國大學生電子競賽、全國信息技術應用水平大賽（ITAT）、“畢舁杯”“博創杯”全國大學生電子創新大賽。官方舉辦的比賽一般會給定項目，便于參賽隊鍛煉短時間內完成特定任務的能力；企業舉辦的比賽，形式比較開放，一般自擬題目，給參賽隊更大的發展空間。

自參賽以來，學生取得了優異的成績，也積累了豐富的經驗和資料，更重要的是學生之間形成了梯隊。在平時學習、集中訓練、備賽過程中，實現了高年級帶低年級的良好現象，而這些學生也在影響和吸引著周圍更多的學生參與到相關的學習中來，更好地擴大了教學效果。

競教結合的效果如何，要看歷年參賽人數的變化和學生最終就業情況。大慶師范學院各二級學院在學生大二的時候會進行專業的選擇，計算機學院歷年選擇嵌入式方向的人數統計見表1。選擇嵌入式方向的學生在逐年增加，表明嵌入式競賽激發了學生的學習興趣，在很大程度上影響了學生的專業選擇。隨著嵌入式競賽影響力的不斷增加，學生對該競賽的關注度和參與度也在升溫，全校歷年參加嵌入式競賽的人數統計見表2，歷年參賽人數呈遞增形勢。

由于參賽學生無論在知識的廣度、知識的運用、團隊合作、自學能力等方面都有出色的表現，個人綜合能力得到了很大提升，能較快地適應公司的氛圍，因此更易受到企業的認可，在就業方面可選擇的余地更大，就業情況良好。計算機學院歷年參賽學生的就業情況見表3。

4、結語

在以競促教、競教結合的實踐過程中，我們發現教學與課外競賽是互相促進，相輔相成的。一方面，課外競賽可以激發學生的學習興趣，幫助學生從理論到實踐的應用與轉變，擴大學生的知識面，提高其創新能力及解決問題的能力，同時可以為教學提供更多的素材和內容；另一方面，實踐教學中的基礎知識和教學理念也反過來推動著競賽工作的發展。學科競賽與實踐教學的密切結合，對培養學生的能力以及提高教學質量都有著積極的意義。endprint