TOLI模式下嵌入式系統課程教學研究與實踐

王福林+胡晗+龐丹君

摘要：了培養學生的自學能力以及創新能力，本文介紹TOLI模式下的嵌入式系統課程理論教學與實踐。理論教學上，緊緊圍繞 TOLI的指導思想，精心設計組織課程的教學內容，優化教學方法和手段。實踐教學上，為了更好地踐行TOLI理念，精心設計課程實驗項目， 鼓勵學生參與大學生創新創業項目等實踐。通過TOLI模式下的理論教學與實驗實踐教學改革使學生更好地掌握嵌入式系統課程的基礎理論，同時具備一定的工程實踐能力，培養了學生的自學、創新能力，實現實用型人才培養的整體目標。

關鍵詞：教學實踐；TOLI；嵌入式；創新

1引言

嵌入式系統依靠電子技術、操作系統等相關技術的快速發展，已經滲透到日常生活、工業控制、交通設施、移動通信等眾多領域。嵌入式系統是計算機技術、半導體技術和電子技術相結合的產物，嵌入式系統是一門綜合性、實踐性很強的專業課。因此，嵌入式系統的教學難度大。如何讓學生在有限的教學時間里既能掌握書本的理論知識，又能培養工程實踐能力，是教學過程中亟待解決的問題。根據嵌入式系統的特點，對嵌入式系統教學模式進行探索，本文提出了TOLI模式下嵌入式系統課程教學研究與實踐，提高嵌入式系統課程的教學效果。

2嵌入式系統課程的特點

嵌入式系統涉及多方面的內容， 從工程的角度來看，它涉及了電子、通信、自動控制等多個學科，而從計算機專業的角度分析，它涉及計算機組成與結構、實時操作系統和高級語言等諸多知識內容，這決定了嵌入式系統具有其鮮明的特點。

（1）知識面廣，綜合性強。嵌入式系統包括硬件系統和軟件系統兩大部分，是計算機技術、半導體技術和通信技術等共同發展的產物。嵌入式系統課程綜合性強，涉及的知識面廣，在教學的時候必須理清知識點，有條理有計劃地組織教學內容。

（2）涉及多學科，領域廣。嵌入式系統涵蓋了電子、自動化、計算機等諸多學科，這就對嵌入式系統專業人才提出了較高的要求。結合嵌入式系統的特點，嵌入式人才要具有扎實的專業基礎。

（3）應用面廣，實踐性強。目前嵌入式系統已經應用于工業控制、通信以及人們日常生活的方方面面，應用領域非常廣泛。因此，嵌入式系統課程的教學需面向應用，其重要的一個環節便是實踐教學。學生必須通過實驗實訓、項目設計等實踐才能真正提高專業知識與專業能力。

綜上所述，對于嵌入式系統課程，如果完全依靠課堂講解和課程內實驗教學，那是遠遠不夠的。因此，如何將 TOLI 模式貫穿在課程理論教學、課程實驗和課程實踐整個教學活動中，激發學生自主創新學習，是在教學過程中需要探討的問題。

3 TOLI模式下的理論教學

TOLI代表移植（Transplant）、優化（Optimization）、庫研究（Library research ）、創新（Innovation）。

移植可以幫助學生鞏固所學的理論知識，提高學生的代碼調試能力。優化有利于提高學生的代碼編碼技巧，提高程序的效率。庫研究可以幫助學生掌握寄存器的相關知識，進一步提高代碼的效率。創新有利于培養學生的自主創新能力。

TOLI 理念有利于教學工作從以“教師為中心”的注入式教學模式轉變為以學為中心的自主研究式學習。在授課過程中，努力調動學生自主學習和創新的積極性，注重培養學生的自主創新等能力。TOLI模式下的理論教學改革如下：

（1）編寫符合TOLI理念的教學方案。通過制定符合TOLI理念的教學方案來彌補教材的不足，實現TOLI理念。教師根據符合TOLI理念的教學方案進行教學，讓學生獲得知識的同時可以接觸到TOLI理念，這樣有利于后面的教學。

（2）教學方法遵循 TOLI理念。不管采用哪種教學方法進行教學都應遵循TOLI。通過移植、優化的演示講解讓學生體驗到移植的過程和優化的技巧，通過對庫的研究使學生接觸到更好的代碼編寫方法和相關的寄存器知識，課堂上教師應通過提問、討論等方式引導學生的創新能力。

（3）TOLI項目教學法。教師應將嵌入式系統中的知識內容轉化為若干個教學項目，圍繞這些項目組織和展開教學，項目式教學更容易調動學生的學習積極性和創新意識，進一步讓學生體驗TOLI的教育理念。

（4）合理利用網絡資源。為進一步貫徹TOLI自主創新學習的理念，要求學生充分利用網絡資源，通過移植、優化、庫研究和創新這四步驟充分消化網絡資源，不要盲目找資源、下載資源，只有消化的資源才能獲得知識。

4 TOLI模式下的實驗、實踐教學

前面已經介紹了TOLI理論教學，對嵌入式系統這門課程來說光有理論是遠遠不夠的，還需要對實驗、實踐教學進行改革，TOLI模式下的實驗、實踐教學改革如下：

（1）根據TOLI理念對實驗進行改革。首先，要求學生學會軟件的移植并得到正確的實驗效果，要求學生遵循TOLI理念自行思考，并在調試過程中積累開發經驗，提高動手能力。其次，在實驗項目的選擇上，應該增加創新性實驗，各團隊可以根據所學知識自主設計實驗項目、查閱資料、設計實驗方案、選配傳感器和進行調試，鍛煉了學生自主學習和創新的能力。最后，基于現有的實驗教學平臺擴展外部功能模塊。如 GPRS 模塊、SD卡模塊等，這樣既鍛煉了學生動手能力，并能更好地與實際應用接軌。

（2）與大學生創新創業項目有機結合。嵌入式系統課程實踐性較強，如果完全依靠課堂講解和課程內實驗教學，那是遠遠不夠的。因此，鼓勵大學生參與大學生實踐創新訓練項目等創新活動。大學生實踐創新訓練項目能夠很好地契合TOLI模式。大學生實踐創新項目是由學生主持，通過團隊協作完成一個完整的課題項目。TOLI理念有利于項目的實施，學生在項目實施過程中能夠鍛煉獨立思考、自主學習的能力，將課內學習的專業知識綜合運用。

5結束語

嵌入式系統技術及應用是一門綜合性、實踐性很強的專業課程，本文提出了TOLI模式下的嵌入式系統課程教學研究與實踐，在強調學生理論基礎知識的同時，也注重培養學生自主學習能力、團隊合作能力及系統分析能力。本文針對嵌入式系統課程綜合性、實踐性強的特點，結合 TOLI 教學理念對學生的要求，鼓勵學生參與實踐創新等實踐活動，使學生在掌握課程的基礎理論的同時，具備一定的工程實踐能力，實現實用型人才培養的整體目標。

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