嵌入式系统教学改革初探
中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0145-02
The Teaching Reform of the Embedded System
ZHENG Qi
（Xi’an University of Science and Technology，The Center of Engineering Training， Xi’an 710000，China）
Abstract： The author based on the summary of embedded systems teaching process in recent years ，pointed some problems，and put forword the measures and solutions.Practice has proved： the effect of these measures and solutions to improve the teaching quality and students' quality， it is very significant.
Key words：embedded system；teaching reform；reform measures
嵌入式系统是以微控制器为核心，嵌入到产品或设备中以实现其功能数字化和智能化的系统。是一种以应用为中心，以计算机为基础，软、硬件可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。
1 嵌入式系统教学改革的必要性
嵌入式系统的发展及嵌入式系统技术的广泛应用，社会对这方面的人才需求越来越大，掌握该技术对学生就业起着重要作用。各大高校相继开出了嵌入式系统课程。我校近年来也开出了嵌入式系统实验选修课。在具体的课程教学过程中存在以下问题：
1）教学时间相对较少。如何充分利用有限的课堂教学时间，最大限度地提高教学效率和教学成果是教师需要解决的重大问题。
2） 学生基础、所学知识水平参差不齐。嵌入式系统是多门学科的交叉部分，需要多门课程先修基础。而我们的学生从大一到大三都有。
3）成绩考核单一。传统的考核方式以理论笔试考核为主，不能体现学生的动手实践能力，而实践性、综合性、应用性是嵌入式系统的重要特点。
2 教学改革措施和方案
1）合理规划和设计教学内容。理论和实践充分结合。怎样激发学习热情、使学生乐于并积极地在自主学习时间里深入到嵌入式系统学习中，是当前嵌入式系统课程教学面对并需要解决的长期问题。
我所讲授的嵌入式系统主要为ARM类型。由于ARM是一种32位处理器内核，课程知识点众多，涉及体系结构、实时操作系统、C语言、硬件结构等，涉及的内容过于广泛和深入。在实际的理论教学中，为了达到教学目标又获得良好的教学效果，适度地裁减、调整教学内容是十分必要的。结合我校的情况，学生从大一到大三不等，分层次、由简单到一般、再到复杂地大致讲解单片机原理、程序流程图的绘制、实时操作系统、C语言基础等。有选择性的讲解硬件结构及接口，把重点放在基础的GPIO、定时器、外部中断、DAC、ADC、DMA、PWM和串行接口，避免全部涉及而没有主次之分。经过这样选择性的讲解，学生的接受度提高很多。
教学内容分为理论和实践两部分，又分为初级、中级和高级多个层次。初级内容要求每个学生必须掌握，中级的要求学生基本掌握，高级内容主要针对基础比较好的、学习兴趣高的学生设置，不要求每个学生都掌握。理论知识分为基础性和综合性。实践教学分为课内实验和课外作业两部分。课内实验是所有学生必须在实验室内完成的、一些基础性的实验。课外作业分为简单、一般和复杂。围绕实验平台布置作业，完成后可以马上进行调试、运行，立马看到运行结果，提高学生学习兴趣，使作业不再是负担。
2）先演示、实践再讲授理论。改变先前“理论在先、实践在后”的传统教学模式。在讲解理论知识之前，先进行实践演示，使学生先明白该节课的教学任务与目的。理论讲述围绕实验模块进行。经过现场的程序讲解并要求学生根据目标自行改动、调试运行，基本在课堂上就能掌握大部分的知识，再经过课后作业更进一步练习，使学生达到对理论知识的完全理解与吸收。
兼顾理论，注重实践。在实验教学中，对于验证性实验，不能简单地以实验结果作为评价学生的主要标准，应充分考虑学生得到实验结果的过程表现。只有学生在实验的程序调试过程中不断改正错误或方法，才能逐渐的提高学生分析和解决问题的能力，为完成后续难度更大的综合性及创新性实验打下坚实的基础。对于基础好、年级高的学生，除了完成验证性实验以巩固加强理论知识外，应更多地关注对综合性和创新性实验的发挥、更好地激发学习兴趣和创新思维能力，变被动接收为主动思考，最终达到培养学生综合能力的目的。
3）开放设计性实验，提高学习自主性。实践是检验真理的标准，理论与实践之间相互促进。不仅丰富实验内容，而且激发学习兴趣，培养学生敢于创新、探索，不怕困难的精神。围绕实验板来布置作业（简单、一般和复杂的），使学生自己改写或编写出程序、调试运行。当直接看到运行结果时，就会产生极强的成就感，就愈加激发出学习的强烈兴趣，增强学习的主动性。并请调试运行成功的学生将自己的程序讲给大家听，对其他学生而言，开阔了思路，起到了标杆的作用，对整个教学而言，逐步以点带面，最终达到共同进步的结果。将嵌入式系统实验室对学生开放，使学生业余时间到实验室实践更为灵活，只要有时间、有兴趣，就能到实验室进行实验。
选择合适的实验项目。针对不同基础的学生设计不同层次的实验项目。选择恰当的实验项目是能否有效训练学生动手能力和创新能力、提高综合素质的关键。实训项目的选择按照不同层次由浅入深、由易到难、逐步深入。好的项目要有一定的综合性和创新性，还要具备一定的柔韧性。使学生有一定的空间发挥想象，激发学有余力的学生充分发挥个性，培养和提高学生的创新能力。
4）改革传统的“实验成绩+试卷成绩”的考核方式。只有笔试方式不能完全反映学生掌该门课程的情况，必须充分考虑学生在整个实验过程中的表现。加大实验考核成绩比重，让学生真正认识到实践在这门课中的重要性，从而激发学生对实验的积极性，进一步提高嵌入式系统演练操作和应用能力。
经过课堂与课后的各种练习作业后，当学生面对一个设计题目时，不会不知所措。学生在完成题目的过程中，达到对知识更深入的理解，使学生全面了解嵌入式系统的开发过程。
考核方案经过不断地调整，现在各部分所占比重为：平时（考勤、实验）15%、基础作品20%、特色作品15%、大作业50%。
以保证达到教学大纲要求为基本目标，对不同知识水平、不同学习兴趣的学生设计层次不同的教学、考核方案，实现教学内容的实践化和多样化。
3 结语
经过几年来的教学历程，教学经验得到不断积累，教学改革不断深入。教学改革的成效显著，教学质量和效率不断提升，学生的满意度不断提高。嵌入式系统不断发展，要求教师不断探索、改进教学体系、方案、手段、内容、方式，以适应科学技术的高速发展。
