慕課時代嵌入式系統原理與設計課程教學的創新研究

江敏+韓從道+于志強

摘 要： 隨著互聯網技術在教育領域的發展，慕課（MOOC）已成為一種不容忽視的教育手段和教育資源，給傳統的課堂教學模式帶來了新的挑戰和機遇。在嵌入式系統原理與設計課程的教學中，針對幕課的興起，對嵌入式系統原理與設計的課程內容選擇、教學模式和評價方式等教學問題進行了研究和改革。

關鍵詞： 慕課； 嵌入式課程； 教學模式； 教學改革

中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-75-02

Abstract： With the development of Internet technology in the field of education， MOOC has become a means of education and the resource of education that cannot be ignored， and has brought new challenges and opportunities to the traditional classroom teaching mode. During the teaching of embedded system principle and design course， the course content selection， teaching mode and evaluation method are studied and practiced to deal with MOOC.

Key words： MOOC； embedded system； teaching method； teaching reform

0 引言

隨著計算機技術，半導體技術，信息處理技術及通信技術的發展，人類正從互聯網時代迅速進入物聯網時代。物聯網簡而言之，就是物物相連，那么物與物連起來就離不開嵌入式系統，只有給物嵌入一顆“芯”，物與物才能聯起來。因此，嵌入式系統原理及設計的教學在各高校紛紛開展起來，發展的如火如荼。

嵌入式的教學自2000年左右在清華及北航等高校率先開展起來，迄今已有十多年的發展史。主要教學內容有嵌入式微處理器體系結構，嵌入式操作系統及應用系統的設計與開發等。

嵌入式微處理器體系結構方面，基于ARM技術的處理器已經占據了32位RISC芯片75%的市場份額，成為實際上的主流技術。從ARM7，ARM9，ARM10到現在的cortex系列，支持這些標準的芯片生產巨頭如三星，飛思卡爾，TI等，生產了大量基于這些IP核的芯片，這給教學提供了豐富的硬件資源。

嵌入式操作系統的也有許多選擇。有簡單易學的ucOS，開源的ucLinux，高性能高可靠的VxWorks，還有背靠微軟的WinCE，異軍突起的Andriod等。

在應用與開發方面更有數不清的教學內容，只要是嵌入式的應用領域，就可以成為相應的教學內容。可以是物聯網，智能家居，消費電子，汽車電子，醫療，軍事，航空航天，機器人等各個方面。

1 慕課對嵌入式課程教學的影響

慕課（MOOCs）始于2012年[1]，雖然發展歷史極為短暫，但其影響力不容小覷。美國先后成立的三個開發慕課的公司：Udacity，Coursera和edX，其與著名的哈佛大學、麻省理工學院、斯坦福大學等知名高校合作制作了一系列慕課在線課程，這些課程不僅在美國，而且在全世界吸引了的大量的學習者[2]。2013年慕課進入中國，清華大學，北京大學，上海交通大學和復旦大學利用Coursera 及edx 等在線網絡平臺聯合發布網絡公開課程。

慕課課程主要由教學視頻、閱讀材料、作業、小測試、討論等幾個環節組成[3]。教學視頻是教師授課，類似于課堂教學，教授課程的知識點，時間可長可短，有些長達一小時，有些由若干微視頻（三分鐘至十五分鐘）組成，經研究，學生的注意力在10分鐘左右是最能集中的，因此越來越多的課程采用了微視頻的模式。學習了教學視頻后，學生需要閱讀一些規定的與課程相關的材料。在學習過程中，學生可以通過網上平臺與其他學生進行交流與討論，或者向老師提問，一般可以得到老師的回復。學習完成后，學生可以參加課程小測試， 這些小測試一般由多項選擇題、判斷題和簡單的問答題組成，來檢查學習效果。整個課程學習結束，學生可以參加課程考試，成績合格，發給成績合格證書。學習者的所有這些活動都可以在免費注冊后進行，并獲得該校頒發的課程合格證書[4]。

慕課這種基于開放教育的理念強調教育資源的共享性與平等性，得益于互聯網的普及，給廣大的學生提供了一個接觸名師，傾聽名師授課的機會，并且有機會獲得名校頒發的課程合格證書，這些無疑對學生有很強的吸引力，其對學校的課堂教學造成一定的沖擊，無怪乎悲觀者驚呼，高等學府的圍墻已經逐漸坍塌了。

據不完全統計，在好大學在線，學堂在線，網易公開課等國內慕課平臺上提供的有關Linux操作系統的課程就多達十幾門，有關Andorid操作系統的也有十幾門，有關ARM體系結構的課程也有十幾門。這些課程對學校開設的嵌入式課程帶來了一定的沖擊。

2 慕課時代嵌入式教學的創新研究與探索

2.1 引入慕課資源，豐富教學內容

慕課這種在線課程模式為學生提供了極大的便利，不僅能夠適應不同層次的學生，更有利于幫助他們建立知識框架體系。如前所述，嵌入式課程的內容十分豐富，在有限的課堂學時中，只能選擇授課教師認定的內容，這些內容必然有一定的偏向性，一般是該授課教師或該專業的重點研究方向或領域。這時，慕課的出現，就給學生和教師提供了一個豐富的資源庫，教師完全可以引入這些資源，無論是在硬件、軟件還是應用上，可以讓學生有更全面的認識。例如，在課堂上以簡單易懂的ucOS作為講解對象，讓學生深刻領會操作系統在系統設計中的功能和使用方法，并提示學生在課后觀看Linux或者Andriod的原理和使用的相關慕課課程，拓展學生的知識面。

2.2 基于問題的探討型教學模式的構建

傳統的嵌入式課程教學以教師為中心，學生處于被動接受知識的地位，對學生批判性思維能力和創造力的培養十分不利[5-6]。慕課的出現，對改變這一現象提供了契機。教師可以嘗試將在線視頻作為教學的線上環節，要求學生在課堂外先聽課，課堂內則側重深入的分享、探討和問題解決。這一模式使教師從一個講授者、講解者，真正變為學習的激勵者、啟發者，學生的學習也將變得更有主動性和更加有效。例如，在嵌入式的應用部分的教學，就可以讓學生課前了解自己感興趣的項目，并嘗試系統的設計，就相關問題在課堂上集體交流和探討。

2.3 側重能力的教學考核體系的構建

傳統的嵌入式教學考核體系往往是一張試卷定成績，對于嵌入式系統這種實踐性很強的課程來講，是不合適的，也無法真正評價學生的實踐能力，往往是會背書的同學可以得到較好的分數。如前所述，慕課的小測驗環節就側重課程的知識點考核，如果學生通過小測驗，就說明已經掌握了該內容主要知識點。

在這種情況下可以給學生布置論文寫作、問題調研、項目實踐等難度較大的作業，然后根據學生平時課堂的交流發言情況和項目完成的情況來評定成績，這對培養學生的批判性思維，提高學生運用知識解決問題的能力十分重要，更能反映學生的實踐能力和實踐水平。

3 結束語

綜上所述，慕課（MOOC）的出現是時代的必然產物，基于慕課（MOOC）時代下的嵌入式系統原理與設計的教學，無論是教學內容，教學模式還是評價體系，都可以引入慕課資源，建構起教學內容豐富，基于問題的探討式教學模式，評價能力的評價體系等嵌入式教學新機制。慕課及其教學模式和評價體系的建立，有利于師資隊伍建設、有利于學生自我學習的需求。另外，慕課還能促進學校改善教學體制和方法，是教學改革的催化劑。但是在這一過程中也存在著如何調動學生的學習積極性以及教師的角色轉變等問題，還需要在教學實踐中進一步實踐和探討。

參考文獻（Reference）：

[1] PAPPANO L. The Year of the MOOC[N]. New York

Times，2012.11（3）.

[2] 王麗華.美國“慕課”的新發展及對中國的啟示——基于對斯

隆聯盟系列調查評估報告的解讀[J].高校教育管理，2014.9：34-40

[3] 張莉.慕課時代的高校計算機應用基礎教學方法創新研究[J].

計算機時代，2016.5：87-88

[4] 方旭，楊改學.高校教師慕課教學行為意向影響因素研究開

放[J].教育研究，2016.4：67-76

[5] 李曉東.“慕課”對高校教師教學能力的挑戰與對策[J].南京

理工大學學報（社會科學版），2014.3：89-92

[6] 孫彤.慕課時代河北省高校英語教學方法創新研究[J].讀與

寫雜志，2015.5：15