基于智慧課堂構建嵌入式系統課程實踐案例

李國斌 李新路 張艷明

摘要：針對嵌入式系統課程實踐教學和能力培養存在的問題和不足，嘗試基于智慧課堂進行實踐教學案例庫的建設。通過實踐課程的組織、實施和評價環節的設計，選用合適的平臺和項目，培養學生綜合實踐能力和創新能力。

關鍵詞：嵌入式系統;實踐教學;智慧課堂

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）08-0116-02

作為當今社會最富有生命力的技術之一，嵌入式系統在諸多領域都已經得到了廣泛的應用[1]。嵌入式領域中的人才需求成了上升趨勢，人才缺口在逐年擴大。但高校在培養嵌入式人才時面臨課程要求基礎過高、實踐能力有待加強、與實際工程應用需求脫節等問題[2]。

嵌入式系統課程要求學生已經掌握面向對象的編程思想以及軟件工程的基本原理，并為后續工程實訓及畢業設計打下重要。鑒于課程在人才培養方案中的重要地位和作用，課程組成員加強教學創新意識，經過多年的教學改革，使用智慧課堂手段[3]，構建實踐教學案例庫，形成了一套完整的創新的課程教學體系。

1 嵌入式系統課程實踐教學背景

1.1 目前實驗教學現狀

目前嵌入式系統實驗教學內容涉及的知識面廣，難以在有限的學時內完成。同時實驗難度大，教學內容設置不合理，學時動手能力差。實驗案例以知識傳授為主線，與現有工程實踐脫節，學生學習興趣不高。

1.2 目前實驗教學環境

實驗教學環境以廣州致遠的嵌入式ARM試驗箱為硬件環境，通過基于Linux嵌入式系統進行軟件、硬件驅動等實驗形成教學內容。多數實驗內容涉及的項目圍繞硬件的使用，與具體工程實踐案例的應用需求差距較大，學生難以形成直觀的感性認識。

2 基于智慧課堂構建實踐課程案例目的

嵌入式系統課程實踐項目基于智慧課堂構建的目的，是利用先進的信息技術，創設富有智慧的教學環境，以支持智慧的教與學[4]。關鍵目標包括實現課堂動態開放，增進課堂高效互動;促進合作探究學習，促進個性化學習;實現引導性施教，提升課堂教學機智[5]。

3 智慧課堂構建實踐教學案例

嵌入式系統課程實驗教學體系精選真實項目案例為載體，按照項目化課程理念組織課程內容傾目一任務一案例），教學內容面向職業、面向企業、面向生活，按照項目式課程組織教學內容，根據實際項目對嵌入式系統要求組織了6個難度循序漸進的獨立項目，并對每個項目劃分成較為獨立的任務，以“任務分析——相關知識——任務實施”這一思路，將嵌入式系統技術融入具體任務的實現當中。

選取課程實踐教學案例其中之一加以說明。項目案例1內容包括搭建嵌入式軟件開發環境，傳感器數據采集，利用SQLite存儲、管理數據，開發嵌入式應用軟件UI，網絡傳輸應用等。實踐教學中，嘗試以《便攜式環境檢測儀》項目為切入點，基于智慧課堂手段，進行教學設計，改革教學模式，教學評價等方面人手。

3.1 教學平臺的使用

“智慧課堂”重點是課堂中的應用。根據這一需求，嵌入式系統課程智慧課堂的云平臺目前基于Moodle平臺[6]和超星學習平臺搭建，主要包括以下內容：

（1）課程標準，及課程模塊大綱，能力輸出等;

（2）課時教案，包括教學方法、教學思路及教學過程等;

（3）配套課件，包括案例導學，演示實例，源碼;案例視頻;

（4）互動評價，包括師生互評，團隊互評等;題庫;

（5）作品展示，主要包括學生的項目Demo演示;

（6）在線問答，用于學生和老師之間的技術討論。

以上所有資源都需要利用建立在網絡平臺上，或利用網站，或使用移動APP供學生自主使用。

3.2 課程實踐教學目標及教學內容

課程實踐項目案例設計實例如表1所示。

本案例實踐教學目標教學內容都配以相應的視頻講解及演示。此外，將能力目標分解成任務模塊如表2所示。

對于分解的任務，錄制視頻，在智慧課堂云平臺中進行分享。

3.3 教學活動

本課程的實踐教學活動采用基于智慧課堂云平臺建立，教學活動被分為三個基本環節包括課前、課中和課后，從而形成了學生自主學習和協作學習的環境。

（1）課前預習教學視頻

利用搭建的在線網站提供10-10分鐘的短視頻，供學生預先學習使用。

（2）課中學習活動

針對前面課程積累的易錯實驗步驟和實現細節注意事項，穿插實驗教學過程中進行演示、講解、提示。

（3）課后完成實驗思考題

完成實驗課堂任務后，督促學生完成配套的實驗思考題，拓展知識應用，形成新的能力要素。

4 智慧課堂構建實踐評價

實驗項目評價采用過程評價和綜合項目互動考核相結合，過程評價主要在智慧課堂云平臺上完成。

4.1 結合項目的題庫測試題

智慧課堂實驗過程測試題是根據每個項目的技術要點精心設計的，每一個測試題緊扣技能點，難易適中，學生在平臺上在線答題后能立即自動評判，使學生馬上看到自己的完成情況，了解自己對本項目技能點的掌握情況。

4.2 智慧課堂綜合設計互動評價

使用學生互動評價與教師評價結合的評價方式。該形式有助于提高學生參與積極性，踴躍對其他組的實驗結果進行評價。多次交流評價可以迭代提升本組設計質量。具體的評價流程包含：

（1）學生將所設計的作品演示，同時制作PPT進行匯報;

（2）其他組學生對設計作品進行評分.并給出評論;

（3）老師同時給出分數與觀察評論狀況，但不公布;

（4）學生依據評語來修改他的作業;

（5）評價完成，同時教師結合過程評價分數，給出綜合評價。

互動評價與教師評價結合的評價方式讓學生身兼評分者與受評者的雙重角色，形成了學生之間的互相監督和促進，激發了學生的學習主動性。

5 結論

采用包括案例式教學和項目式教學在內的多種教學方法，結合生活中的實際應用，合理選擇實驗教學項目，激發學生學習嵌入式系統課程實踐案例學習興趣。本文嘗試基于智慧課堂構建嵌入式系統課程實踐案例庫，對其他計算機類課程的理論和實驗教學也具有一定的可借鑒性。通過項目案例的實踐教學，貼合實踐工程案例需求的項目實踐，得到學生的認可和關注。

參考文獻：

[1]張曉東，孫麗君，魯可.高校嵌入式系統課程教學改革探索[Jl.中國電力教育，2013（8）：35-36，38.

[2]劉澤平，羊四清.計算機專業嵌入式方向課程體系建設[J].計算機教育，2013（6）：103-106.

[3]高濤，馮興樂，孫朝云.基于案例驅動的程序設計課程智慧課堂教學研究[J].中國教育信息化，2019（12）：48-51.

[4]李祎，王偉，鐘紹春，等.智慧課堂中的智慧生成策略研究[J].電化教育研究，2017，38（1）：108-114.

[5]黃杰，曾繁政，曾妍.《嵌入式系統》課程實驗教學改革及創新能力培養探索[J].電子世界，2017（7）：74-75.

[6]陳磊，刁綾.基于Moodle的翻轉課堂在《Android應用軟件開發》中的實踐研究[Jl.教育教學論壇，2016（31）：180-182.

【通聯編輯：唐一東】

收稿日期：2019-12-15

基金項目：Android嵌入式軟件開發智慧課堂試點，省級質量工程項目（項目編號：2017zhkt374）;嵌入式系統智慧課堂試點，校級質量工程項目（項目編號：2018hfzhkt08）

作者簡介：李國斌（1981-），男，安徽和縣人，碩士，講師，研究方向為嵌入式系統智能算法應用。