虛擬儀器技術在嵌入式系統課程教學考核中的應用

林聰 鄒利蘭

摘 ?要：該文主要分析了嵌入式課程常用考核方式中所存在的一些問題，針對嵌入式課程的特點，結合自身的教學經驗，提出將虛擬儀器技術引入嵌入式課程學習和考核中，引導學生基于labview軟件編寫上位機并用于嵌入式課程設計中，促進學生對自身專業知識的融會貫通，提高學生學習的積極性和知識面，為嵌入式課程提供了一種新的學習和考核方式。

關鍵詞：虛擬儀器 ?嵌入式 ?labview ?課程考核

中圖分類號：TP391.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（a）-0012-03

Abstract： This article mainly analyzes some problems in the common assessment methods of embedded courses. According to the characteristics of embedded courses and combining their own teaching experience， it is proposed to introduce virtual instrument technology into embedded course learning and assessment to guide students based on the labview software is used to compile the host computer and used in embedded curriculum design to promote the integration of students' professional knowledge， improve students' enthusiasm and knowledge， and provide a new way of learning and assessment for embedded courses.

Key Words： Virtual instrument; Embedded; Labview; Course assessment

嵌入式技術在各大領域應用非常廣泛，社會也急需掌握嵌入式技術的人才，各大高校都在相關專業的本科生中開有嵌入式系統這門課程。嵌入式技術涵括計算機、自動化、電氣等多個專業，不同專業對其側重點也各不相同。有些高校將該課程當作理論課程，只要求學生對嵌入式的相關技術有個總體了解，在教材上傾向于選擇嵌入式系統導論等這種泛泛而談的教材，這樣教師上課時不僅只能念PPT和照著書本讀概念，學生除了了解基本的專業術語外對嵌入式技術一無所知，更無法了解某一款嵌入式微處理器的具體開發過程。還有一些高校偏重實踐，所選的通常是由國內幾所較為知名的開發板生產商提供的如數據手冊和開發指南之類的教材，對理論部分的內容介紹不多，導致學生的理論基礎知識普遍不夠扎實，也遠遠達不到企業對該行業人才的聘用標準。

1 ?嵌入式課程的現狀和問題

（1）開課時間晚。嵌入式作為一門重要而且應用廣泛的技術，始終貫穿于該專業學生的大學4年。在自動化專業中，許多重要的學科競賽和項目申報（如智能車比賽、攀登計劃、大創項目等）基本都會需要使用到嵌入式技術的知識。該門課程開課時間越早，學生能更早地應用到該門技術，越有利于學生發揮水平和鞏固知識。然而據調查，部分高校將該門課程放在大三第二學期或大四第一學期，這是十分不合理的。在這個階段的學生，已經錯過了很多比賽和項目的申報，并且在不久的將來就要參加面試和實習，既無太多心思花在學習上，也影響面試和實習時候的發揮。實際上，越重要的專業課，應盡可能地將開課時間提前，讓學生更早掌握和使用該門知識，如此在畢業出來社會，可以更好地勝任工作。

（2）目前常用的考核方式主要分為理論考核和實踐考核。理論考核一般是以試卷形式，主要考查學生對嵌入式一些基本的概念和專業術語的了解[1]，這種考核方式單一和不切實際，因為嵌入式是一門非常注重實操的課程，學生僅僅只是掌握一些基本的知識概念而沒有實際動手去操作，是很難將課本的知識和實際相結合并做到融會貫通，單純以一張試卷，根本不能判斷出學生對嵌入式技術的軟硬件設計、編寫代碼和實物調試等的掌握程度。

2 ?嵌入式課程改革措施

現在的高等教育正在向素質教育改革，更加強調學生的主體地位，注重培養學生的綜合能力，因此授課的內容也應該隨之變革。由于專業課學時被壓縮，在有限的理論學時內濃縮眾多知識，會使學生負擔加重，不能有效理解所學內容。教師的觀念應該從教授轉為引導，對課堂內容進行篩選，精講重點內容，重點培養學生的對嵌入式微控制器的基本原理進行分析，引導學生獨立思考。

嵌入式系統是一門非常注重實操和理論相結合的課程，兩者屬于相輔相成的關系，學生需要在理解相應概念和知識點的基礎上參考相關資料才能設計出實際應用的系統[2]。所以在改進課堂教學方法時。要將學生的能力培養以及考核貫穿于整個教學過程中。而對于自動化和相近專業的學生來說，虛擬儀器技術也是一門選修或必修課程，而該門課程中有很多知識點如串口通信、信號處理、上位機控制等，均跟嵌入式課程的相關知識有交集。虛擬儀器課程主要通過講解labview軟件來教導學生關于虛擬儀器技術的一些知識，最終目的則是教會學生使用labview來編寫上位機軟件。根據這一前提，可以考慮將虛擬儀器課程融匯貫穿于嵌入式課程教學和考核中。

在日常的嵌入式教學活動中，當講解到串口通信、中斷、LCD顯示等章節時，可以著重講解，如通過課堂實物演示的方式，教導學生如何使用嵌入式控制器的串口通信外設來跟外部設備如電腦、手機等進行通信和傳輸數據。一旦學生掌握了控制器如何跟電腦進行數據通信，接下來即可帶學生去機房通過實驗方式，教學生使用嵌入式開發板連接用labview軟件事先編寫好的上位機進行通信，通過上位機下發數據控制開發板進行相應的操作或接收顯示來自開發板的數據，如此可加強學生對兩門課程的進一步理解，將兩門課程有機結合起來。此外，基于labview編寫的上位機，要移植操作系統也是非常方便。學生在做課程設計時將上位機增加進去，能極大地提高系統的實時性。

對于工科來講，實驗環節尤為重要。針對現今嵌入式實驗教學的現狀，增加了多種方式來增加學生的實驗機會：（1）提供更多機會讓學生動手做實驗。由于學生數量多，實驗學時較短，在實驗課上難以為學生提供充裕的時間寫程序，因此要在課前布置相關作業和任務，讓學生提前溫習實驗所需的知識和撰寫代碼，如此在實驗室做實驗時可有充足的時間調試程序。（2）在學生創新項目和專業比賽中加強實踐能力。幫助指導學生參加項目、比賽等實踐環節，將理論與實際結合，進一步加強學生的專業基礎。現今很多國家級比賽項目如智能車競賽、全國電子競賽等都與嵌入式技術有很大關聯，應積極鼓勵學生參加，達到學以致用，加強鞏固在課堂教學中學到的知識。

而在課程設計的考核驗收要求中，可增加虛擬儀器技術的內容，要求學生利用labview軟件搭建跟課設相對應的上位機，實現對課設的控制和顯示，如此可增加課程設計的難度和工作量，避免學生從網上獲取和抄襲他人成果的現象[3]。在課設驗收考核時以小組為單位，小組成員依次進場逐個答辯，改變以往課題小組一刀切的現象，針對不同學生的答辯情況分開給分，如此可極大地調動每個學生的積極性，使學生投入的時間更多，防止再次出現抱大腿的現象。這種考核方式的改革，可以使各個層次的學生都能通過考核得以體現，敦促學生真正掌握知識[4-5]。

3 ?結語

以自動化為背景的嵌入式技術對自動化人才而言是工作中的重要工具，培養出專業技術能力強、知識面廣的應用型自動化技術人才是高等院校的當務之急。嵌入式技術既是時下社會熱門的技術，在高校中也是一門極其重要的課程。為適應社會對嵌入式人才的需求和要求，使學生真正掌握這門技術的使用，有必要改變以往的教學模式和考核方式，充分調動學生的積極性，提高動手能力，擴大學生的知識面，讓學生對本專業的相關課程中的知識進行融會貫通，

參考文獻

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