基于學習通的《嵌入式技術》課程新型教學模式研究

劉旭東 王淼

摘要：該文在研究《嵌入式技術》課程建設現狀后，以線下《嵌入式技術》課程資源庫為基礎，開展線上課程建設，尋找課堂教學和線上教學的結合點，依托于“項目驅動、案例導向”理念進行啟發教學和項目實訓開發，將嵌入式課程資源庫內容移植到超星學習通平臺，學生可以通過學習通進行自由訪問、自主學習，同時根據企業需要針對汽車應用設計項目形成資源庫，便于學生進行線上學習，經過實踐開課一學期，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：嵌入式;學習通;線上教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）26-0156-02

1 《嵌入式技術》課程建設現狀

隨著嵌入式技術的發展，我校自2012年來將《嵌入式系統》課程作為電氣自動化技術專業（四年制）的專業必修課程。通過多年的課程建設和研討，課題組總結從高職高專院校來看《嵌入式系統》課程建設現狀如下。

（1）《嵌入式系統》作為第四學期課程，需要的前序課程內容較多。以我校電氣自動化課程體系為例，前序課程包括《電子技術》《單片機應用技術》共120課時左右，學生需要上手8位單片機后才能去學習嵌入式系統的軟硬件設計，前序課程學時緊張。

（2）課程難度相對較大。相對于8位單片機，嵌入式芯片一般是32位機，涉及的知識體系也更為復雜，除了芯片結構和寄存器用法以外，還需要掌握嵌入式系統開發環境搭建方法、嵌入式系統引導程序解析與改寫步驟、嵌入式系統應用層軟硬件處理、Linux系統基礎等，內容遠大于8位單片機，學生剛接觸會有吃力感。

（3）《嵌入式系統》課程需結合實訓設備才能實戰。除了學習基礎的體系結構，學生還需要在實際硬件上進行硬件調試、軟件編程，從而才能進行嵌入式系統的綜合調試。相對于8位機的實訓平臺，嵌入式系統是實訓箱的價格更貴，包括各種測試軟件、GPS模塊等價格都不低，同時后期的維護費用也要遠遠高于8位機。

2 基于學習通的《嵌入式技術》課程建設目標

項目組研究的課題的研究目標是根據學生職業能力的培養和電子大賽知識點的需求及工業創新技術人才的培養，基于現在已有的《嵌入式技術》課程教學內容開發網絡教學新模式，使高職高專學生通過“學習通”等網絡平臺就能將理論與實踐相結合，有針對性地將ARM課程內容與汽車電控單元相結合。解決高職高專學生能在項目中盡快進入角色，得到知識，能有扎實的ARM嵌入式系統的編程、調試能力。具體目標為：

（1）完成基于網絡環境下《嵌入式技術》課程新型教學模式的開發，依托于“項目驅動、案例導向”理念進行啟發教學和項目實訓。完成建立64課時的網絡教學任務設計，完成課程標準、教學計劃、課件PPT、課程資源庫的制定;

（2）在課程教學實施過程中，進一步完善網絡課程項目實訓指導與課程教學課件，針對每個項目制作相關的符合項目教學法的教學課件，并且針對項目考核評價都有相關的評價指標材料;

（3）將網絡課程資源庫內容進行層次化設計，循序漸進分為三個層次，學生可以根據自己的需要，初學者選擇基本資源庫，有一定基礎后選擇應用資源庫和創新資源庫;

（4）基于“學習通”等網絡課程媒體，將ARM嵌入式課程和“學習通”網站相結合。“學習通”是超星學習平臺的一類課程網站，課題組在此工具上自建課程，上傳學生必需的課程資源，網站建設原則是資源同步，包括課件、教學視頻、電子教材、教學資源庫等。學生通過手機、電腦、平板即可完成課程和期末考核，獲得成績和學分。

3 基于學習通的《嵌入式技術》課程建設的主要內容

《嵌入式技術》課堂教學是以一節課45分鐘，四節課作為一個教學單元進行課程設計。但面對實際情況，不建議學生面對手機屏幕或者電腦進行180分鐘的長時間觀看。所以將已有的課程資源庫進行重新設計，在項目內容、總課時不變的前提下，延續通過“項目驅動、案例導向”的啟發式與項目式教學思路，進一步完善和細化網絡課程項目實訓指導與課程教學課件，針對每個項目制作相關的符合項目教學法的教學課件，并且針對項目考核評價都有相關的評價指標材料，將學習通系統評價和學生“自評”“互評”相結合，同時加強建設“第二課堂”教學內容，充分利用好學生居家的“碎片化”時間。項目組完成《嵌入式技術》網絡課程體系的建立，通過“項目驅動、案例導向”進行啟發式與項目式教學。完成建立64課時的教學任務設計，定制網絡課程標準、網絡教學計劃、網絡課程課件PPT、網絡課程資源庫的制定。網絡資源庫內容如下。

基礎資源庫：嵌入式系統編程基礎;基于嵌入式系統硬件的Bootloader底層引導程序開發;嵌入式開發環境搭建方法。

應用資源庫：汽車日行燈控制系統設計（基于嵌入式系統查詢功能）;汽車轉向燈控制系統設計（基于嵌入式系統中斷功能）;汽車空調控制系統設計（基于嵌入式系統DMA模塊）;汽車與外部傳感器通信控制系統設計（基于嵌入式系統串口功能）;汽車傳感器信號采集控制系統設計（基于嵌入式系統AD功能）。

創新資源庫：汽車人機界面系統設計;汽車導航儀觸摸系統設計;汽車人機交互系統（音頻）控制方案。

以汽車中控臺觸摸屏系統設計為例，項目功能的提出包括：（1）了解觸摸屏工作的基本原理;（2）理解LCD如何和觸摸屏相配合;（3）在開發環境中編程實現觸摸識別功能。項目內容是在320X240的彩色LCD上顯示觸摸點的坐標。課題資源庫中為學生提供系統硬件資料：嵌入式控制芯片通過A/D模塊采集觸摸屏輸出電平的大小，從而通過算法計算出坐標的X，Y坐標。

4 基于學習通的《嵌入式技術》課程的建設思路和方法

4.1 建設思路

（1）通過到一汽大眾公司、一汽轎車公司等研究開發部門進行調研，得出的成果濃縮為8個汽車電子技術開發項目，進行ARM資源庫的建立通過8個汽車電子案例練習，把課程內容與今后就業相結合。

（2）在課程資源庫建設方面充分發揮教師專長，課題組中有企業經驗的教師分別根據企業需求開發軟件和硬件資源庫，實現“雙師制”的開發方式，發揮教師所長。

（3）建立ARM嵌入式網絡資源庫并且能夠借此平臺開發更多的工業創新成果。

（4）采用項目教學法、慕課法、網上資源庫。

4.2 建設方法

（1）結合線下課程資源，實現線上、線下資源優勢互補的模式，生成的新型網絡課程資源，課堂教學視頻利用視頻承載授課內容提供給學生觀看，形式豐富，使用便捷，微課的應用有助于學生自我安排學習時間，注意力更集中，效率高。教師也可以在網上24小時單獨輔導，可以把最優的設計隨時發給每個學生。

（2）通過網絡教學平臺和模擬仿真軟件，讓學生成為課堂的主題，學生的動手實踐機會增加，學習的惰性減少，積極性獲得提高。而且明顯提高了教學的效率。對于高職高專學生，有一些嵌入式系統體系結構內容難度較高，在項目設計中將這些難點和實際問題相結合，實現“做中學”，使學生建立自信，通過潛移默化的方式將難點融會貫通。

（3）緊密聯系企業，做企業的“配套商”，滿足實際崗位需求。在“學習通”上建立嵌入式資源庫并且能夠借此平臺開發更多更實用的項目。

5 課程建設成果

課程建設小組經過到一汽大眾公司、一汽轎車公司、啟明技術中心調研，同時研究多個網絡教學軟件，分析使用情況，最后課程選擇使用超星學習通為在線平臺、S3C2410作為主控芯片進行教學準備工作。在校領導支持下，為培養滿足汽車工業發展需求的高認知、高技能、高素養高職高專人才，專業繼續針對電氣自動化四年制專開設線上課程，課程已進行一學期，為了提高學生參加電子設計競賽的水平和具有高技術含量的職業能力，我們課題組成員將繼續緊緊與汽車電子行業相聯系建設課程的教學項目。

截至發稿日，課程門戶網站訪問量已經超過10萬次，課程評價星級是滿分，針對選課學生進行線上課階段考核一次，通過率100%，在學校的期中教學檢查中《嵌入式技術》課程得到了督導組的認可。

參考文獻：

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[3] 虎二梅，謝斌.基于學習通平臺的混合式教學實踐研究——以“現代教育技術應用”為例[J].數字教育，2020，6（1）：49-53.

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