嵌入式系統技術與應用課程教學改革探討

胡晗++張靜

摘要：針對嵌入式系統技術與應用課程的特點、教學中存在的問題，提出以學生為本、使學生在學習過程中建立自信，提高學以致用的實踐能力為目標，對理論教學設計、實驗教學以及課程設計等教學環節進行了有益探討。

關鍵詞：嵌入式系統；教學設計；實踐教學

嵌入式系統是以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪，為特定應用而設計的電子系統。目前，嵌入式系統大量應用在工業控制、智能儀器儀表、家電、汽車電子、醫療設備等領域[1]。正是應為如此，社會對嵌入式應用人才的需求巨大，各類高等院校很多也都在電子信息類專業中開設了嵌入式系統相關課程。這門課程以模擬電子技術、數字邏輯電路、C語言程序設計基礎、微機原理、單片機原理等課程為基礎，是一門綜合性、應用性很強的課程，對初學者來說具有一定難度[2-3]。如果按照傳統的教學模式，有時會讓學生覺得很難學習這門課程，會產生“挫敗感”，逐漸失去學習興趣，因此也就無法實現教學目標。

1 傳統教學中存在的問題

嵌入式系統技術與應用是一門綜合性、應用性很強的課程，一般除了理論教學之外，還安排有實驗教學環節。按照常規的教學安排，理論教學學時、實驗教學學時的比例通常為2：1，這樣的安排使得理論教學偏重，而實驗教學偏輕，不利于對學生動手能力的培養。

除此之外，傳統教學模式是以教師為主，以多媒體、黑板為載體進行理論知識講解，學生則坐在教室聽講、做筆記等等，這種模式對于理論性強、需要經常進行公式推導和計算的課程來說，是十分適宜的；但對于嵌入式系統課程這種既有理論，又有應用的課程來說，這種教學方式則通常會使得學生覺得枯燥乏味，甚至會讓學生逐漸失去學習興趣，使得教學效果大打折扣[4]。

傳統的實驗教學以實驗箱為主，實驗項目多以驗證性實驗為主，對于學生動手能力培養存在諸多弊端，這樣培養出來的學生根本無法適應企業的要求。

傳統的考核方式以試卷為主，平時成績考核比例過輕，往往不能有效促進學生平時的學習。

2 教學安排及教學模式改革

（1）、教學環節與學時安排

根據嵌入式系統課程的特點以及以學生為本的教學指導思想，在課程教學安排上應當進行適當地調整。按照以往對學生的了解，學生在具有一定專業知識的基礎上，更加偏向于通過動手實踐來學習和消化理論知識，因此需要大膽地對教學安排做出調整，即減少理論教學學時，加大實驗教學學時，增加課程設計這樣的實踐教學環節，建議將課程學時按照理論、實驗和實踐的學時比例調整為1：2：1。實踐證明，這樣的調整大大提高了學生學習的興趣，并且很好地提高了學生的動手能力。

（2）課堂教學模式改革

課堂理論學時的壓縮，并不意味著理論教學不重要，這反而讓教師在講授內容選擇上需要精心組織，例如對硬件體系結構中的地址映射、時鐘樹、中斷系統、GPIO、DMA、定時器、AD轉換等與開發密切相關的部分需要重點講授。另外，還要花一定學時講授外圍電路設計，這對于后續軟件開發設計實例講解打下基礎。

在講授過程中，部分理論知識仍然按照傳統教學模式教學，但軟件開發方面需要充分利用軟件仿真、實驗開發板的演示等，將一些實例在課堂上展示出來，不僅可以使學生掌握原理，而且可以讓學生了解開發過程和方法。同時，把抽象的內容變得具體，從而有效提高學生的學習興趣。

（3）實驗教學改革

由于嵌入式系統課程屬于綜合性、實踐性很強的課程，因此只有加強實驗教學才能做到讓學生在動手實驗的過程中消化吸收課堂上學到的理論知識。在具體實踐中，把實驗學時調整為36學時（12個實驗項目）。實驗項目分為驗證性、綜合性、設計性實驗，由淺入深、由簡單到復雜。學生在驗證實驗中，通過對原理的理解、簡單程序的分析，最后觀察到實驗現象，得到實驗結果，這使得學生會產生一定的“成就感”，進而激發出進一步學習的興趣。學生通過分層次的實驗，不斷地積累經驗，動手能力也不斷地提高。

（4）增加實踐教學環節

要想使學生滿足企業要求，還必須加大對學生工程方面的訓練，因此對嵌入式系統課程增加實踐教學環節就顯得必不可少。在實際教學中安排了一周的課程設計，由學生2-3人一組完成一個簡單的嵌入式應用系統設計。課程設計的課題建立在各實驗基礎上，并在此基礎上增加一些外圍電路，使得應用系統具有一定的功能，例如數字頻率計設計、出租車計價器的設計、轉速表設計、基于電位器控制的PWM輸出設計、路燈控制系統設計等等。在這個環節中，讓學生自己查閱整理相關資料、繪制出原理圖、程序流程圖、開發程序、上機調試、固化芯片等。經過訓練，學生初步具備了嵌入式系統的設計能力。

（5）考核方式改革

改變以前舊的考核方式，例如以前的綜合成績考核中，平時成績占30%、期末考試成績占70%，這樣的考核過于側重期末成績，對學生的平時學習環節要求不夠高，往往造成學生期末突擊來應付考試。這樣的考核方式需要改革，根據嵌入式系統課程的教學安排，同時也為了加強平時對學生的約束，需要加大對學生平時的考核，例如平時成績占40%、實驗成績占30%、期末成績占30%，這使得學生更加重視平時的學習。

3 結語

嵌入式的應用已經深入到生活的各個方面，應用范圍廣泛，社會對嵌入式應用人才需求很大，如何能與企業更好地對接，培養出符合企業要求的高級應用型人才是亟待解決的問題。因此對于類似嵌入式系統這樣的課程教學改革需要不斷進行探索，一方面要加強硬件設施建設，另一方面還要不斷提高教師素質和教學水平，只有這樣才能提升學生的學習興趣，提高學生動手和創新實踐能力。

參考文獻：

[1]韋照川，李德明. 嵌入式系統發展概述[J]. 科技信息. 2010，1：839-840.

[2]凌明，劉昊，時龍興. 關于嵌入式系統課程教學過程中幾個問題的思考[J]. 電氣電子教學學報. 2007，10：94-96.

[3]吳建寧. 面向實踐教學的“嵌入式系統”課程體系構建與探索[J]. 實驗室科學，2014，17（6）：184-186.

[4]徐文超，耿艷香，陳雷，閆智. 嵌入式系統原理課程創新型教學改革研究[J]. 計算機教育. 2015，4（8）：55-57.endprint