工程實踐能力培養嵌入式課程教學改革

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摘要：在新工科建設和工程認證快速發展的背景下，根據《嵌入式系統原理及應用》這門課程知識結構復雜豐富、實踐操作內容多的特點，將案例化教學和項目化教學相結合，應用在課程的教學過程中，同時整合課程資源建設網絡教學平臺，改革課程考核方式，更加注重過程和實踐能力的考核，激發學生自主學習、獨立思考的能力，對培養學生的實踐動手能力、工程項目應用能力起到很大的作用。

關鍵詞：嵌入式；案例化教學；項目化教學；教學方法改革

引言

《嵌入式系統原理及應用》是我院電子科學與技術專業的一門專業必修課，主要對嵌入式硬件系統結構和原理、驅動軟件設計、Linux應用軟件設計等內容進行講解。從講授內容上看，理論知識和實踐能力兼備，且以實踐能力培養為主，而現有的教學體系偏重理論知識的傳授，不利于學生實踐創新能力和素質的培養。雖然每年都組織學生參加各種電子實習、各類電子競賽和智能車競賽等實踐創新活動，且每年舉辦一次校內電子設計大賽和智能車大賽，以此促進學生通過參加競賽提高實踐動手能力，這些創新活動每年開展的都很多，組織的也很好，但這還遠遠不夠。一是這些競賽的覆蓋面有限，或者設計難度和質量參差不齊；二是這些競賽涉及的內容沒有把《嵌入式系統原理及應用》這門課程的主要內容都包含進去，所以很有必要對《嵌入式系統原理及應用》這門課程的教學方式進行改革，將偏重理論的課堂講授改為以案例引導和項目設計為主的“案例化+項目化”教學方法，以此提高學生的工程實踐能力。

1“案例化+項目化”教學方法設計

以案例引導和項目設計為主的“案例化+項目化”教學方法是指在講解課程理論知識的基礎上，將《嵌入式系統原理及應用》課程的主要教學內容組織在設計的教學案例和綜合性實踐項目里。通過課堂上對教學案例進行講授、引導，讓學生掌握基本的知識模塊，提高學生的學習興趣、激發學生解決實際問題的能力、培養學生主動學習的習慣之后，再通過綜合性實踐項目的練習，讓學生能夠從整體上理解嵌入式項目的架構，掌握基本的設計方法，能在設計過程中鍛煉查閱文獻和技術資料的能力，培養學生解決實際問題的能力；同時通過對項目設計結果進行考核，為最終成績提供依據。教學案例的設計主要源于實驗設備中的實驗項目資源，或者綜合性實踐項目分解后的子模塊，這些教學案例要具備通用性高、典型性強、操作性好、易于整合等特點，讓學生學習后能方便地應用到綜合性實踐項目中。學生在學習過程中需對所有教學案例進行學習和操作，保證都能掌握本課程的所有教學重點。主要教學案例有：I/O口程序設計、A/D采集程序設計、觸摸屏接口程序設計、串口通信程序設計、IIC接口通信程序設計、SPI接口通信程序設計、嵌入式Linux開發環境搭建、嵌入式Linux系統驅動程序設計、嵌入式Linux系統C程序設計、嵌入式Linux系統可視化程序設計。綜合性實踐項目的設計主要源于本課程組的任課教師研發的實際工程項目，把實際工程項目中和本課程有關的功能設計分解出來，制作成相對獨立、工作量適中、且具有應用價值的綜合性實踐項目，讓學生以組為單位進行選題，通過團隊協作的方式完成整個項目設計和調試，既提高工程實踐能力，又鍛煉團隊協作能力。主要綜合性實踐項目案例有：建筑物安全監測系統設計、感應加熱設備功率監測系統設計、產品使用壽命檢測系統設計、特種材料膨脹特性監測系統設計、特種材料抗折特性監測系統設計、企業職工工作量統計系統設計、產品生成過程追溯系統設計等。

2教學團隊建設

為了保障項目式教學方法改革的順利進行，對本課程的教學團隊進行高質量的擴充。在原有的課程教學團隊的基礎上，將每年參加各類競賽組織的指導教師、經常參與橫向課題研發的專業教師、以及長期合作企業中的專業技術工程師等多種具備工程實踐能力的人員組織起來，建設一支教學能力強、理論知識扎實、工程實踐經驗豐富的專業教學團隊。在課程教學過程中，先由原任課教師對本課程的基本理論知識進行講解，讓學生完成基礎知識的學習，再由原任課教師和競賽指導教師對教學案例進行講授，讓學生掌握各個應用模塊的使用方法，最后組織本課程教學團隊所有教師，以學生分組為單位進行指導，并在設計完成后給出評測結果，作為學生最終成績的重要參考。

3教學資源網絡化

《嵌入式系統原理及應用》這門課程的知識結構復雜、豐富、實踐操作內容多，在有限的課堂教學環節中做不到每部分都能進行精講細講；此外，每個學生對新知識的接受理解能力有差異，部分學生可能在課堂上無法理解所有講授內容；同時，為了方便學生在課下進一步對課程相關內容和知識進行學習，建設一套資料完整、形式多樣、使用方便的課程網絡教學資源顯得非常重要。本課程教學團隊依托慕課網絡平臺，建設以基礎知識講解視頻、教學案例講解視頻、綜合實踐項目課題資料及豐富的嵌入式課外學習資源為主的課程網絡學習平臺。該平臺除了能提供課程學習功能外，還能進行課堂簽到、布置作業和通知、隨堂測試、學生學習情況統計等功能，大大豐富課堂活動的形式，方便課程教學活動的設計。

4考核方式設計

傳統教學中的成績考核主要通過平時成績、實驗成績、期末考試成績給出每個學生的最終成績，雖然在一定程度上體現出學生對本課程的學習情況，但無法對學生的學習過程和實踐動手能力進行有效考核，不能適應課程改革后的考核要求。為此，對課程考核方式進行了改革，打破原有的考核機制，將學生成績分為以下四部分進行考核：

4.1隨堂測試

在基礎理論和教學案例授課過程中，任課教師根據情況設計相關測試題目，在課堂上通過網絡教學平臺測試，學生通過手機APP在規定時間內完成，任課教師批改后將此項成績計入每個學生的隨堂測試成績中。

4.2項目設計日志

綜合性實踐項目的設計是本課程教學環節的重要部分，每個學生在項目制作過程中不僅要完成相應的設計任務，同時還要認真記錄項目設計日志，將項目設計整體思路、設計過程中遇到的問題以及解決的辦法等內容記錄在案，項目完成后，項目組指導教師根據項目設計日志的質量進行打分，體現了設計過程的成績。

4.3團隊參與和貢獻程度

每個小組在項目設計的過程中，每個學生的分工和參與程度有一定差異，所花精力和所做工作對整個項目的貢獻程度有一定區別，為體現這方面的不同，由項目組成員為本組人員進行打分，體現團隊成員在項目中的參與和貢獻程度。

4.4設計報告和答辯

綜合實踐項目完成后，最終要提交項目設計報告，并以作品功能演示和答辯的形式進行匯報，答辯小組教師給出報告成績、作品演示成績和答辯成績，體現學生項目設計的整體效果。將以上四部分成績進行加權綜合后，得到學生最終成績，并以優、良、中、及格、不及格的形式給出。考核方式改革后，最終成績體現了學生的基礎知識掌握情況、項目設計能力、團隊協作能力、報告書寫和口頭表達能力，全方位展現學生在課程學習過程中的完成情況。

5結論

文章根據《嵌入式系統原理及應用》這門課程的知識結構復雜、豐富、實踐操作內容多的特點，將案例化教學和項目化教學相結合，應用在課程的教學過程中，增加了課程的強度和挑戰度，同時整合課程資源，建設網絡教學平臺，改革課程考核方式，更加注重過程和實踐能力的考核，提高學生自主學習、獨立思考的能力。通過全方位的課程教學改革，學生對課程的學習興趣有很大提高，對課程知識結構的理解明顯增強，對培養學生的實踐動手能力、工程項目應用能力起到很大作用。

參考文獻

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作者：姚雷博 郭超 任亞飛 單位：洛陽理工學院