嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

許永花++趙俊穎++張喜海++張迅航++張鐵軍++孟繁鋒

摘要：針對高校人才培養(yǎng)難以滿足企業(yè)對嵌入式人才需求的現(xiàn)狀，對東北農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行了改革，提出了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)與網(wǎng)上課外教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)新模式，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生在嵌入式方面的綜合實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）20-0134-01

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式技術(shù)在通信、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀器儀表開發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[1]。面對嵌入式人才稀缺，就業(yè)形勢看好的現(xiàn)狀[2，3]，高校在人才培養(yǎng)方面確遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上嵌入式技術(shù)的發(fā)展水平，難以滿足企業(yè)對實(shí)踐型嵌入式人才的需求。嵌入式系統(tǒng)是高校以電子信息、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專業(yè)本科高年級學(xué)生為授課對象，開設(shè)的以實(shí)踐應(yīng)用為核心的專業(yè)技能課程[4]，涉及到電工電子技術(shù)、微機(jī)原理、接口技術(shù)、匯編語言等綜合內(nèi)容[5]。高校在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過程中面臨如下困難：嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識多，涉及面廣，內(nèi)容更新快；教學(xué)中易產(chǎn)生過分偏軟或偏硬的現(xiàn)象，軟硬件結(jié)合不到位，且理論和實(shí)踐結(jié)合較少；高校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺導(dǎo)致嵌入式實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入少等。這些原因直接導(dǎo)致高校在培養(yǎng)嵌入式人才時(shí)面臨課程孤立、內(nèi)容不全、實(shí)踐創(chuàng)新能力有待加強(qiáng)、與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)等問題[6]。本文以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為背景，通過對傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，提出了嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的新思路，并基于亞科爾多媒體教學(xué)軟件和BBS在線學(xué)習(xí)交流資源共享教學(xué)平臺構(gòu)建了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)與網(wǎng)上課外教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)新模式。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

基于企業(yè)對嵌入式復(fù)合型人才的需求，以計(jì)算機(jī)專業(yè)低年級開設(shè)的軟硬件課程為基礎(chǔ)，以嵌入式系統(tǒng)課程的硬件和軟件單獨(dú)實(shí)驗(yàn)為抓手，以培養(yǎng)學(xué)生軟硬件交叉綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和開發(fā)能力為目標(biāo)，確立嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為基本接口實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三大類[7]。其中基本接口實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)篇，偏重于大三學(xué)生學(xué)習(xí)，主要基于已有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料開展；而綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為提高篇，面向大四及研究生低年級學(xué)生開設(shè)，以創(chuàng)新項(xiàng)目和電子設(shè)計(jì)大賽為手段，提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

在嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)系服務(wù)器搭建BBS在線學(xué)習(xí)交流資源共享教學(xué)平臺，結(jié)合亞科爾多媒體教學(xué)軟件，形成網(wǎng)上課外教學(xué)與課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)課上重點(diǎn)問題和共性問題集中解答、課下個(gè)別問題BBS在線輔導(dǎo)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

2.1課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)以實(shí)踐訓(xùn)練為主，輔以適當(dāng)?shù)闹v解，重點(diǎn)是對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中遇到的共性問題進(jìn)行集中講解。基于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣與信息學(xué)院實(shí)驗(yàn)室購進(jìn)的亞科爾多媒體教學(xué)軟件的網(wǎng)絡(luò)教室功能，實(shí)驗(yàn)教師能夠高效地進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行課上教學(xué)內(nèi)容的講解、管理和共性問題的輔導(dǎo)。該多媒體教學(xué)軟件具有易用性好、兼容性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，通過教師端和學(xué)生端軟件的安裝快速地構(gòu)建多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生桌面的錄制和快速切換演示、文件的分發(fā)和收集、快速關(guān)機(jī)和重啟等。

2.2網(wǎng)上課外教學(xué)

通過BBS在線學(xué)習(xí)交流資源共享教學(xué)平臺為學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上課外教學(xué)輔導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)學(xué)習(xí)資料的發(fā)布、學(xué)習(xí)內(nèi)容的在線交流，個(gè)別問題的在線輔導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。為了使學(xué)生盡早的了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把握實(shí)驗(yàn)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)安排等信息，做好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后相關(guān)資料的整理，實(shí)驗(yàn)教師可通過BBS教學(xué)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程介紹、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)日歷、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻等內(nèi)容的發(fā)布[8]；通過使用該BBS教學(xué)平臺，教師還可以為學(xué)生布置綜合實(shí)驗(yàn)作業(yè)，通過學(xué)生上傳的作業(yè)了解學(xué)生的完成情況，把握學(xué)生對知識的掌握程度，為課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供指導(dǎo)；通過使用該BBS教學(xué)平臺，教室還可以實(shí)時(shí)與學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，并為學(xué)生提供有針對性的網(wǎng)上在線輔導(dǎo)，進(jìn)一步提高學(xué)生對知識的掌握程度。

3 教學(xué)成效

為評測該實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式改革的效果，以計(jì)算機(jī)專業(yè) 的學(xué)生為對象，以嵌入式系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為媒介，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施。通過問卷調(diào)查和課后訪談，學(xué)生普遍反映如下：通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革，學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，通過綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，綜合實(shí)踐能力得到了一定的提升；通過教學(xué)模式的改革，將教師課上實(shí)驗(yàn)原理講授、實(shí)驗(yàn)演示與學(xué)生課下預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、教師網(wǎng)上指導(dǎo)等相結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，有效提高了學(xué)習(xí)效果。通過教學(xué)實(shí)踐對比發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式的班級與未應(yīng)用班級相比，在課上實(shí)驗(yàn)完成情況、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力方面都有了一定的提高。

4 結(jié)束語

在深入了解嵌入式系統(tǒng)課程特點(diǎn)、現(xiàn)狀和不足的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合自身的實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，對嵌入式系統(tǒng)課程開展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式方面的改革探索。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，將基于亞科爾多媒體教學(xué)軟件的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)與基于BBS教學(xué)平臺的網(wǎng)上課外教學(xué)相結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對學(xué)生理論知識和實(shí)踐能力的提高起到了很好的作用。結(jié)合BBS教學(xué)平臺和亞科爾多媒體教學(xué)軟件進(jìn)行網(wǎng)上課外教學(xué)與課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式對其他計(jì)算機(jī)類課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有一定的可借鑒性。

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