高等師范院校工科嵌入式系統專業實踐教學模式研究

摘 要：本文通過對信息技術類工科專業中嵌入式系統的實踐教學課程的特點進行分析，探討了現階段嵌入式系統課程實踐教學的現狀和主要問題，并針對高等師范院校里實踐教學的特點提出了改進實踐教學的幾種方法，以便更好的提高該專業學生的動手能力和實踐創新能力。

關鍵詞：師范院校;工科;實踐教學;模式研究

在高等師范院校教學中提高學生實踐能力以及創新能力，主要是針對工科相關專業而言的。而隨著電子技術和信息技術的快速發展及嵌入式硬件技術與軟件技術的不斷成熟，嵌入式系統的應用越來越廣泛，對嵌入式產品開發人才的需求增大，許多高校都開設了嵌入式系統開發方面的系列課程。由于嵌入式系統課程涉及的知識面寬、實踐性強，對實踐教學的要求較高，包括實踐教師、硬件配置、實踐項目的設置等[1]。但是高等師范院校工科類專業少，教學經驗不足，特別是實踐條件不充分，對學生如何按工科要求培養創新實踐能力的培養模式缺乏深入的研究。因此，盡快加強對嵌入式專業人才的實踐能力培養，并逐漸形成較規范的教學體系已成為一個重要的研究課題。

1.嵌入式系統實踐教學方法出現的問題

嵌入式系統課程有一定的難度，在實踐環節上同其他成熟課程相比還有較大差距，現在的實踐教學方法主要存在以下幾點問題：

（1）實踐課程和理論相脫節。實踐課程和理論課程不匹配，常常是實踐課程和理論課程各自為戰，成為兩個互不相干的課程，如經常是理論課程還未學習的內容，而實踐課程已經進行[2]，或者是理論課程正在學習利用嵌入式完成對鍵盤的識別等相關知識，而實踐卻是學習利用嵌入式完成對LCD的控制，不利于學生對知識的系統掌握以及實際應用。

（2 ）硬件知識和應用能力較差。由于信息技術專業的學生本身對硬件課程學習不夠深入，因此學生無論是對嵌入式的理論還是還是實踐都缺乏足夠的了解，所投入的時間和精力遠遠比不上在軟件方面的學習，結果造成信息技術專業學生的硬件知識和應用能力普遍較差。

（3） 過分依賴現有的實踐平臺。隨著實踐平臺的完善和豐富，很多本身需要由學生獨立完成的部分，都由實踐平臺的某些模塊所替代，因此在實踐過程中很多步驟無需學生親自動手，只要按照實踐說明的步驟操作即可，而其中的某些原理學生在實踐中根本不用理會，雖然降低了實踐難度，但使學生對整個實踐過程缺乏整體的理解，嚴重影響了學生的創造能力。

（4） 缺乏自主創新實踐。在嵌入式實踐體系中，多數實踐都是按照實踐手冊提供的已有實踐，并按照一定的順序完成的一系列實踐，很少是利用實踐仿真開發系統平臺開發的具有自己特色的實踐，整個實踐體系過于僵化和形式化[3]。嵌入式仿真系統不僅是一個實踐系統，也是一個仿真開發系統，應當充分利用現有的軟硬件資源和師資開發具有自己特色和方向的嵌入式系統實踐。

2嵌入式系統實踐教學方法的改進

針對以上問題，為了提高實踐教學的效果，有以下幾點新建議：

（1） 引導學生組成興趣小組。興趣小組一般由2-3名專業教師和若干名學生組成，每個小組分配幾名基礎較好、自學能力較強的同學，以帶動激發、提高其他學生的求知興趣。以學校成立的計算機創新基地為平臺，開展嵌入式方面的技術探討。鼓勵學生參加各種競賽，進行項目開發訓練;也可參與到教師平時的科研中，增加動手機會，并在科研中進一步培養學生的科研興趣。在“雙創”教育中以激發學生的學習興趣和探索技能為主，培養自我學習、創新意識和團隊協作精神[5]。

（2）規范實踐課程。將實踐步驟以實踐指導書的形式體現;實踐時由教師講解，并演示操作步驟;學生開始實踐操作時教師要明確實踐項目的目標和要求，在實踐過程中適時提供指導;實踐結束后要求學生按標準格式書寫實踐報告，教師及時批改和總結。

（3） 合理組合搭配實踐項目。由于嵌入式系統涉及到多門專業基礎課，實踐課時又有限，比如在理論教學中，將硬件電路設計和軟件設計的要求，特點及處理器的端口選擇、芯片的選擇等除了在課上講授之外，還要作為多個大作業布置給學生，學生可以自主選擇大作業的不同內容，在掌握理論知識基礎上確保硬件電路正確，合理選擇元器件;才會在硬件電路出問題時，快速查處原因，及時采取正確措施，才會使實踐課上知其然知其所以然，而不是盲目的跟著實踐步驟做實踐，從而真正提高學生掌握設計、制備、焊接和調試的系統流程[5]。

（4） 采用分層次實踐項目設計的方法。在嵌入式系統課程實踐項目的設置過程中，根據學生對所需知識的掌握程度、運用水平以及動手能力循序漸進地組織安排實踐內容，而且前后實踐內容要有一定的關聯性。另外，由于學生的基礎狀況有差異，可將實踐教學體系設計為幾個層次，并且每個層次安排一定得必修實踐和選修實踐：

1）基礎型。這部分實踐，是每個學生必須完成的，旨在使學生了解開發環境和開發流程，掌握實踐開發工具的使用方法，熟悉軟件編程環境，根據實踐指導書的內容進行實踐的調試，讀懂實踐源程序和程序運行過程，使學生能夠進行修改、組合和補充的應用編程。

2）提高型。這部分實踐安排從操作系統的移植到應用程序的設計和編程，循序漸進地讓學生了解基于嵌入式操作系統的開發的全過程。

3）綜合應用設計型。這部分實踐是提供給基礎較好、自學能力強的學生深入學習的，他們希望能夠對嵌入式系統理論有更深入的掌握，并有更多的實踐機會進行綜合課題的設計。這種綜合型課題設計，作為學生的畢業設計課題進行，內容涉及多門課程的知識。這部分學生不僅要進行軟件的設計和編制，還要進一步進行軟硬件的聯合調試，建立起軟硬件課程之間的知識的有機聯系，培養綜合運用各學科知識的能力。

3? 結束語

本文通過對實踐教學方法改進，提高學生對實踐的積極主動性以及創新能力。同時考慮到學生的層次不同，讓學生由淺入深，從而掌握嵌入式系統的基本知識和設計方法。總之，實踐教學方案要緊跟嵌入式技術前沿的快速發展，及時更新嵌入式系統實踐內容，靈活自主地選擇和設計方案，培養出技術創新能力強的工科嵌入式信息技術人才。

參考文獻

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[3] 謝東.嵌入式系統實踐課程教學改革及實踐裝置開發[J].計算機教育，2010（10）：30-33.研究與探索，2009，28（4）：175-177，181.

[4] 孫紅艷.新工科背景下應用型高校雙創教育研究——以電氣工程及其自動化專業為例[J].現代職業教育，2020（32）：42-43.

[5] 徐志江，王麗婷，孟利民.通信專業嵌入式系統實踐教學設計[J].計算機教育，2011（17）：108-109，112.

基金資助：重慶市教委教改項目：高等師范院校信息技術類工科人才創新實踐能力培養模式研究（項目編號：173053）

作者簡介：彭靜，女，副教授，研究方向為信息安全、圖像處理。