關于嵌入式課程實踐教學改革的探討

龍 禮 黃家才

南京工程學院 江蘇南京 211167

關于嵌入式課程實踐教學改革的探討

龍 禮 黃家才

南京工程學院 江蘇南京 211167

嵌入式以其小體積、低功耗、高可靠性等優點在當前信息技術應用領域獲得越來越廣泛的應用，針對目前高校嵌入式課程普遍存在的問題，從應用型人才培養方向和能力要求出發，提出關于嵌入式課程實踐教學改革的探討，通過合理設置課程結構，充分發揮實踐教學對學生理論學習的促進作用，培養工程應用型人才。

嵌入式課程；實踐教學；教學改革

嵌入式技術作為后PC時代被大量使用的計算平臺，廣泛的出現在人們的日常生活、工作的環境中，當今社會對嵌入式技術人才，尤其是應用型人才的需求越來越強勁。嵌入式課程在理論上以C語言程序設計、計算機操作系統、微機原理與接口技術等課程為基礎，課程重點是加強學生將理論知識運用到實踐中的能力，為今后學習嵌入式系統設計以及外圍驅動開發奠定堅實的基礎。應用型本科以培養技術應用能力型人才為宗旨，是勞動力市場的重要供給方。隨著嵌入式技術在工業控制、消費電子、網絡通信、航天航空等領域的應用越來越廣泛，嵌入式課程教學效果應得到越來越多的重視。本文就如何提升高校嵌入式課程實踐教學效果以及培養滿足市場需要的應用型人才等問題進行了思考和探討。

1 目前嵌入式課程教學中普遍存在的問題

1.1 課程之間無法有效結合

嵌入式系統相關課程通常作為專業課開設，在理論上以C語言程序設計、計算機操作系統、微機原理與接口技術等課程為基礎[1]。但在實際教學過程中，由于開課學院以及任課教師不同，各課程之間缺乏溝通，導致教學內容上存在一定程度的重復。同時，嵌入式課程未能做到與前述基礎課程的呼應，使得基礎課程對嵌入式教學的促進作用大打折扣。因此，對嵌入式教學的改革需立足于對課程內容的統籌安排，將基礎課程與嵌入式課程結合成一個完整的、互相促進的綜合體系，實現基礎課程與嵌入式課程之間的無障礙交流，以提高嵌入式教學效率和質量。

1.2 授課計劃重理論而輕實踐

嵌入式在信息技術領域獲得廣泛應用，其課程也具有很強的實操性，實踐教學在嵌入式課程體系中應占有很重要的位置。實踐教學是鏈接學生理論水平與實踐動手能力的橋梁，可有效提高學生的創新思維和實踐能力。通過對各基礎課程的學習，學生實際上已經掌握了嵌入式課程的理論基礎。因此嵌入式教學應將實踐教學作為主要授課形式，通過實驗和實習掌握將理論應用到實際案例中的能力。然而，目前高校的嵌入式授課仍以理論教學為主，實驗實習學時不足總學時三分之一，無法有效開展系統的實踐教學，對學生實踐能力的培養也無法取得很好的效果。

1.3 現有實踐教學內容陳舊 方式死板

隨著信息技術的迅猛發展，嵌入式技術的更新速度也突飛猛進。目前高校的嵌入式教學仍基于課本，很多新的教學內容和思想無法有效得到吸收。當前嚴峻的大學生就業壓力要求嵌入式教學在傳授領域前沿理論知識的同時，提高學生的實踐性和創造性。由于課時限制，目前嵌入式課程開設的實踐內容多為驗證性實驗。教學內容與嵌入式技術的迅猛發展脫節，無法拓展學生的視野；教學方式死板，無法培養學生獨立解決問題的能力。對于實踐教學的改革應立足于增強學生對理論知識的理解和提高學生實踐性與創造性兩方面。

1.4 考核方式脫離實際

由于傳統教育方式的局限性，嵌入式課程的考核仍以試卷形式為主。嵌入式課程的理論基礎知識的考核已在先導課程的學習中進行，試卷形式無法充分考核學生對理論知識的應用能力。在嵌入式實際設計過程中的技巧，以及如何將嵌入式與微機、傳感器等課程結合起來，才是嵌入式考核應該注重的方面。

基于以上問題的思考以及嵌入式課程對應用型本科人才培養的重要性，不難發現，以實踐教學為主導的教學方法，通過合理設置課程結構，改進實踐教學效果，充分發揮實踐教學對學生理論學習的促進作用，是嵌入式實踐教學改革的重要方向。

2 嵌入式課程實踐教學改革探討

我校培養學生的目標是以應用型人才為主，因此，嵌入式課程實踐教學的改革著眼點應該是加強應用知識能力的培養，根據本門課程的特點，通過實驗教學和實習培養學生的專業興趣，提高學生的實踐能力、創造能力，進而可以從容面對日益加劇就業壓力。

2.1 完善嵌入式課程體系 提高教學效率

前文提到的嵌入式先導課程，應與嵌入式課程作為一個完整的體系進行規劃。進行多個理論課程的學習可以拓展學生的知識面，但如果課程間缺乏溝通，則可能導致課程間重復度過高，教學效率降低。因此，必須加強嵌入式課程與其他課程之間的溝通，在教學內容上相同的地方進行合并，相關的地方做到前后呼應。同時，可將多門課程的實踐環節進行合并，既可增加實踐教學的課時，又能提高各課程間的聯系與呼應。從事該體系教學的教師同樣要充分溝通，對嵌入式的先導課程進行探討，避免在嵌入式教學過程中重復講授，同時注意保持教學內容上的承接關系，增強課程間的互動，實現體系中課程的無障礙交流，充分發揮課程體系的相互促進作用。

2.2 加強實驗實習環節 培養應用能力

課程實踐是嵌入式教學中的重要環節，通過實踐教學旨在讓學生掌握將各門課程中的理論知識應用到實踐的能力。嵌入式課程實踐教學通常采用實驗與實習相結合的形式進行[2]。實驗通常以理論教學的章節為單位，貫穿于理論教學的全過程，可以有針對性地對各知識模塊進行理解加深。但無法從系統層面上鍛煉學生獨立解決問題的能力。實習通常是在完成嵌入式體系的理論課程后，進行綜合形式的實踐教學，指導學生利用所學的理論知識進行系統的嵌入式設計，使得所學知識能夠融會貫通，應用于實踐。

2.3 及時更新教學內容 拓展學生知識面

圖1 嵌入式教學實驗室

嵌入式理論教學內容應以嵌入式市場需求為導向進行刪減和調整，撇棄隨著嵌入式發展而淘汰的相關基礎理論知識，加大前沿知識點和高端應用的授課時間。嵌入式實踐教學同樣要及時更新。隨著嵌入式技術的發展，實驗平臺應逐步升級，實踐教學內容應逐步完善，使學生有條件接觸到嵌入式領域的前沿應用。從而將嵌入式理論知識與實際應用相結合，加深學生對理論教學內容的理解，提高學生的實際動手能力。

2.4 考核形式多樣化 提升考核效果

針對嵌入式課程的特點，考核形式不應拘泥于一點。試卷形式簡單易行，可充分考察學生的理論知識的掌握程度。課程設計通常以實踐形式考核，可考察嵌入式整體方案設計、功能模塊典型應用、前沿嵌入式應用的實現等多方面。因此，嵌入式考核形式應多樣化，可采用試卷與課程設計相結合的形式，試卷考核以開卷為主，考查學生對基礎知識的理解程度，盡量避免死記硬背。課程實踐設計考查學生靈活運用理論知識的能力。

3 面向應用能力培養的嵌入式課程實踐教學的實施

3.1 注重嵌入式軟件開發能力的培養

嵌入式系統以應用為中心，由于嵌入式應用在體積、成本、功耗與可靠性的嚴格要求，設計者需要根據應用的功能要求，設計專用的軟件功能模塊，沒有更多的冗余[3]。因此，嵌入式課程的實踐教學應結合嵌入式實踐教學平臺，合理編排實踐教學指導書，以嵌入式軟件設計為主。嵌入式軟件設計可分功能模塊設計和整體系統設計兩部分。功能模塊設計以基礎理論知識的章節為單位，通過單個實驗對具體的功能模塊進行設計，如ADC，DAC，UART，SPI，存儲器，終端，液晶顯示屏等，重在考查學生對基礎知識的掌握程度。整體系統設計是學生掌握各個功能模塊設計的基礎上進行面向應用的功能產品開發，如智能照明、紅外報警等，注重培養學生的創造性。掌握嵌入式系統從功能模塊到系統設計的整個軟件開發能力，可幫助學生從容面對就業市場的壓力。

圖2 嵌入式實踐教學平臺

3.2 合理編排實踐教學項目

由于實踐教學課時的限制，目前高校的嵌入式實踐課程多采用驗證性實驗為主[4]。實驗平臺廠家提供了詳細的實驗例程，學生只需要根據實驗指導書步驟進行簡單操作即可完成整個實驗，得到實驗結果，無法鍛煉學生的嵌入式開發能力。因此，教師在編排實踐教學項目時，提高試驗指導書的靈活度，避免流程式的實驗指導書，修改實驗要求，使得學生需在配套例程的基礎上進行修改、調試，在加深對例程理解的同時積累一定的工程開發經驗，發揮學生的想象力和主觀能動性。

4 結束語

高等學校尤其是應用型本科嵌入式課程教學需要與市場接軌，根據嵌入式技術的發展合理編排教學內容和形式，培養具備扎實的理論基礎和豐富的工程設計經驗的嵌入式專業人才。因此，嵌入式實踐教學的改革應特別注重學生的實際動手能力和創造性，使學生具備理論知識的同時具有將理論應用于實踐的能力。

[1]丁國超,田麗,馬秀蓮.嵌入式課程實踐教學的改革與探索[J].邊疆經濟與文化,2013(1):102-103.

[2]牛薌潔,徐淑艷,唐劍.嵌入式課程實踐教學改革與創新[J].科技創新導報,2013(26):137-138.

[3]陳海生,郭曉云,王峰.物聯網專業背景下的嵌入式課程體系建設初探[J].中國電力教育,2013(26):63-64.

[4]馬忠梅.嵌入式系統教學模式探討[J].單片機與嵌入式系統應用,2008(11):5-8.

Discussion of the Reform Based on Embedded System Course

Long Li, Huang Jiacai
Nanjing Institute of Technology, Nanjing, 211167, China

Embedded system get more and more applications with its advantages, such as small size, low power consumption, high reliability and so on. Based on the common problems of embedded course, discuss on the embedded practice teaching reform by setting reasonable course structure, promoting the teaching theoretical study use of practical. Finally, trying to cultivate engineering talents.

embedded course; practical teaching; teaching reform

2016-04-08

龍禮，博士，講師。黃家才，博士，教授，教學校長。

測控技術與儀器專業創新實踐教學體系構建研究(編號：JG201401，2014ZC51)。