淺談嵌入式系統課程項目式教學方法培養模式的研究

朱哈南 張仁丹 馬英宸

嵌入式技術是工業控制、儀器儀表、汽車電子等行業的關鍵技術之一，掌握嵌入式技術已經成為相應領域從業人員必備的基本技能，因此，嵌入式控制是國內外儀器類、電子信息類、自動化類等專業的核心專業課、支撐畢業要求和培養目標的重要課程。本課程具有知識面廣、綜合性強、實踐性強和發展更新快等特點，應用型高等院校需要從創新和實踐的角度去重新定位嵌入式課程的教學目標和方法，培養真正具備自由創新能力的嵌入式人才。本文針對嵌入式系統課程的教學現狀，以提高教學水平、教學效率和教學效果為目標，研究與探索嵌入式系統課程項目式教學方法。

一、教學現狀

嵌入式控制系統課程涉及C語言程序設計、微機原理與接口技術、單片機原理與應用等諸多專業課程，是現在最為流行的系統平臺之一。課程知識點重疊交叉較多，為了提高教學效果和人才培養質量，需要研究與探索嵌入式系統課程的教學方法并改進。根據調研，目前的教學實踐中存在的問題體現在：

1）學過程中，理論課時占比過多，實踐學時占比較低。

2）部分高校雖然對實踐教學的重視程度有所提高，但實驗內容安排不合理，實驗任務過于簡單，深度和廣度不夠，驗證性實驗和單一性實驗較多，綜合開發設計性實驗較少。而且實驗教學只能輔助學生了解嵌入式系統的基本概念和原理，熟悉嵌入式系統開發的基本步驟和流程，無法培養學生解決復雜工程問題的能力。

3）教師專業能力不足，缺乏嵌入式產品相關項目經驗，導致教學方式過于傳統，教學過程偏向于理論性講解，學生學習興趣不搞，沒有積極性。

4）學生參加各類電子大賽的積極性不高，能夠在大賽中完成任務和獲得榮譽的就更少，導致學生逐漸失去了大賽的鍛煉機會，對于培養應用型人才有不利影響。

教學效果方面，面對復雜工程問題時，學生不能運用相關的知識提出解決方案和措施，具體表現為學生綜合應用能力不強，缺乏分析問題和解決問題的能力。主要原因在于課程內容與專業、應用背景脫節，而且沒有及時與工程案例相結合，學生往往當時能聽懂、會練習，但到真正解決實際問題時需要綜合若干知識點，卻不能根據實際情況靈活運用已學過的知識，從而失去學習的興趣，導致教學效果很不理想。

課程評價方面，考核方式不合理，由于高等學校教學標準化管理的片面性，目前嵌入式系統課程的考核方式仍然采用傳統的閉卷考試模式，試題無法科學評價學生課程目標達成情況。學生投入較多時間記憶課程中的概念和名詞，而嵌入式系統的課程目標是學生能應用嵌入式控制解決復雜工程問題。

二、教學方法探索

嵌入式課程的綜合性強和實踐性強等特點導致了教學難度較大，傳統教學模式主要講授嵌入式控制系統的基本概念和原理，隨著教學內容的增加，學生學習比較困難，通過對各高校現有教改項目的分析和學習，以培養創新能力為核心思想，對嵌入式系統教學進行了較全面的改革，從理論教學、翻轉課堂、實踐課堂出發建立三合一式混合教學模式，同時制定合理的課程考核方式，強化嵌入式系統課程的項目引導式教學模式，提高教師創新意識，解決傳統教學模式存在的問題。

2.1 理論教學

嵌入式系統教學模式始終處于不斷摸索不斷改革當中，形成了由教學老師經過深思熟慮設計課程問題，通過問題引導，在課堂上調動同學參與和討論的積極性，主觀調動學生思考，從而達到把課程內容教授給學生的目的。

2.2 翻轉課堂

翻轉課堂也被稱為顛倒課堂，把學習的時間重新規劃，將學習的決定權從教師轉移給學生。首先轉變傳統教學模式下師生的角色，教師從知識的講解著轉變為引導者，學生從知識吸收者轉變為知識探索者。在微控制器硬件資源部分的教學時，教師引導學生發掘嵌入式微控制器硬件資源與微機原理、單片機的相通和不同之處，啟發學生應用已掌握的微機原理、單片機的知識體系和學習方法來學習嵌入式控制器的硬件資源，從而可以高效率地學習嵌入式控制，這種教學方法可以使得學生快速入門，并理解嵌入式技術。

2.3 實踐課堂

大學是學生進入社會工作的過渡時期，也是錘煉社會需要型人才的過程。嵌入式系統是一門幫助學生就業的技術型課程，所以要結合科研成果轉化的先進案例引入課堂進行實踐教學。以學生為主體、教師為主導，通過項目背景、團隊合作、技術交流等學習環境要素充分發揮學生的主動性和提高學習興趣，并激發創新意識，達到培養學生自主學習的能力和解決復雜工程問題的能力。

同時在實踐課堂當中引入項目驅動教學的實踐過程，需要設計項目、分解項目、知識教學、項目實施和項目評價等環節，其中，設計項目是項目驅動教學的關鍵，項目工作量和復雜程度需要與學時學分匹配，而且與專業背景相關，并能包含教學大綱規定的重難點。

2.4 建立合理的課程考核方式

嵌入式系統課程的考核不再采用傳統的考核方式，新改革的考評分為兩部分，平時成績占 70%，期末大作業占 30%。平時成績由上課考勤、課堂表現、課堂實踐、案例創新等部分組成，每次理論課、實踐課都會給學生布置一個開放式的案例實踐作業，沒有固定的案例實踐，目的是讓學生將課程的理論與實踐相結合，了解教師講的難點和重點，其他通過學生組隊進行案例實踐，通過學生互動交流討論，實現學生學習過程中的相互促進和互助學習，從而激發學生的主動性，拓展學生的學習思路，并探索解決問題的辦法。積極鼓勵學生參加課程相關競賽，讓學生在競賽中成長，提升學生團隊凝聚力和創新能力。

三、結論

為了提高嵌入式控制的教學效果，在教學實踐的基礎上，本文研究與探索教學內容和教學方法。在教學內容上，聯系實際選擇相關應用領域的案例，并根據專業選擇教學內容;在教學方法上，應針對教學內容和學生的實際情況，建立以老師引導、學生自主學習、強化實踐教學的新模式;形成理論教學、翻轉課堂、實踐課堂三合一式混合項目引導式教學模式;建立更加合理的課程考核方式，不斷探索教學方法和模式的創新。

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