《嵌入式系统》课程实践教学模式的探索与研究
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0119-02
一、引言
《中国制造2015》是制造业转型、升级、发展的重要纲领，中国要想走出制造业困境，最需要加强的就是人才培养和提高人才的自主创新能力。因此，在高校教学中提出实践教学理念，既能提高学生实践创新能力，又能与社会需求相?Y合，避免教学与社会实际相脱离，这样才更能发挥出高校“产学研”的特色。嵌入式系统是一个内容广泛的课程，包括单片机、ARM、FPGA、DSP、IC设计、微处理器等方面，要求学生掌握计算机组成/微机原理、操作系统、数字电路、C语言、数据结构和算法、软件工程测试管理等知识。嵌入式系统集硬件、操作系统和应用软件于一体，具有实时性、尺寸小、功耗低、效率高的优点，所以是一个软硬件结合、强调动手能力的课程，是培养测控技术与仪器专业学生成为程序员和工程师的必备技能。
二、课程状态分析
1.课程教学目标。杭州电子科技大学生仪学院仪器专业培养方向包括模式识别与智能系统、检测技术与自动化装备等，要求学生具备扎实的电子、计算机、光学、机械知识基础上，具备跨学科研究开发能力，能在各领域拥有较强竞争力的应用型人才。本课程改革的主要目的为：（1）培养学生依据实验开发条件进行嵌入式系统软硬件实验，熟悉开发环境，了解嵌入式系统开发流程，而这就需要教师做好学生的基础实验教学工作。（2）在第一层次基础上，培养学生依据现有实验平台进行二次开发，熟悉平台多样化功能，提高学生的开发能力。（3）培养学生进行系统设计，根据现有平台进行自主化设计，充分发挥学生的想象力和研发力。（4）学生在充分掌握理论知识的同时，教师也要对其应用能力和思维创新能力进行一定的培养，这有助于启发教师对课程改革进行一定的探索。（5）促进学生对知识进行一定的解读，促进教师学术的发展，加强对学生综合能力的培养。
2.课程条件分析。（1）实验设备方面：学院实验条件，从ARM7到Cortex以及配套学习教材，最新的Cortex A8平台，配合相关使用手册和开发文档。（2）实验内容方面：从在linux系统环境中编程、调试、完成对LED灯的控制，到充分使用实验箱大部分功能，包括物联网仓储系统、多功能音乐播放器等。（3）考核方式方面：主要考察学生在实验过程中的态度和能力、实验效果的创新性等，而不仅仅是学生的实验报告和其理论考试成绩。学生在现有实验经验和教师指导下完成项目中的功能内容，也可以让学生分组完成小项目，通过项目合作既能让学生相互合作、沟通学习，教师也能有针对性地教授学生一些课外感兴趣的知识；通过电子课程设计及竞赛也可以锻炼学生的科研能力，为后续参加大学生电子设计等全国性比赛培养人才，同时也能提升学院的整体实力，但是这需要保证充分的课题时间，学生也可以全身心地投入其中。
3.教学现状。生仪学院为本校的新学院，各专业人数不似大学院人数多，所以非常适合小班化和有针对性的教学，能实现因材施教的理念，同时教学资源也可以合理分配，师生之间的交流更多。但是生仪学院现有课程在教学过程中侧重于理论教学，学生学习和接触的知识不足以满足社会的实际需求，对日后学生的学习和工作作用较小，所以教学改革要求在基础研究和科研能力之外，多增加实践教学部分，可以从本专业人才的培养目标出发，逐渐改革培养模式，发挥学院和学校人才培养上的特点，提高学生的动手能力。教学改革在一定程度上需要以学生的就业为导向，符合社会和学生的实际需求，否则将失去创新的潜力和学习深度，偏离正确的学习和研究道路。实践教学除了能培养学生的动手能力和创新能力外，还能促进师生间交流讨论，教师可以有更多的时间给学生答疑解惑，深入了解每个学生的特点和其学习进度。同时，高等学校教学也需要培养学生的职业素养和技能，将横向项目有针对性地引入课堂，可以给学生创造更多的机会来锻炼自己，提高其在实习和求职过程中的竞争力。另外，也能帮助学生树立良好的专业定位规划，使教学能依托企业的优势和便利，学生可以更快地融入到社会环境中去，做好未来的工作准备。
三、课程改革具体方法设计
1.改革课程教学内容。本校的硬件设备主要为Cortex A8嵌入式平台，软件设备为虚拟机下ubuntu开发环境，交叉编译工具链等，教学内容包括搭建Linux系统安装和开发环境，shell命令及窗口系统使用，简单程序编译、链接、调试，编译工程文件，编写Makefile文件，客户服务器通信，板载LED灯控制等基础实验。
2.具体课程工作计划。第一阶段：嵌入式系统课程教学主要为实验室FS210嵌入式平台和开发手册，对教学内容侧重点进行相应调整，适当增加目前应用广泛且易于上手的硬件设备系统内容，增加学生对应用系统和开发内容的了解，找到学生感兴趣的环节以便其后期可以进行深入学习，同时教师可以缩减陈旧知识的比例，减少行业应用比较少的知识比重。第二阶段：在了解课程内容之后，教师可以对学生进行分组，同时强调组内的分工讨论和合作。学生能在独立思考的基础上，通过组间合作、互相交流等来共同解决问题。此外，通过预先选定小组项目作业，学生能边学习边完成项目作业，若时间太过仓促的话，学生则不能按时完成项目作业。第三阶段：各学习小组在组长在带领下进行钻研，协调组员自主学习任务，在脱离教师监督的环境下，学生能具有更加自由、轻松的学习环境。第四阶段：每周课程教学中，教师要与各小组交流学习成果，启发小组的学习思路和想法，并讨论学习研究中的难点，分享小组间优秀的学习成果。教师在课程教学过程中可以每周抽出15分钟的时间，由各小组做理论知识报告，其余小组讨论交流，教师旁听并作点评和指导。案例教学贯穿其中，通过小组案例分析使学生在短期内获取更多内容，更好地理解整个嵌入式系统。第五阶段：评选优秀小组，并进行程序展示和解说，促使其余学生从中可以学习到优秀小组的优点和精神，促进其进步。实施实践教学后，教师的教学质量通常可以达到预期效果：学生既掌握了教师所教授的知识，也扩展了眼界和宽度，自主钻研的学习态度、能力等也得到了一定的锻炼，同时其实践动手能力也大大增强了。 3.考核方式改革。?收各小组项目作业，并评分等级。（1）优秀为实现功能的同时，系统性能和交互性良好；（2）良好为实现功能，系统性能一般；（3）合格为实现功能。考勤、提问、讨论可以作为学生平时成绩的主要依据，而项目可以作为学生知识掌握的重要依据。考核学生的学习情况，可以对比以往的教学成果，并进行课后调查，收到了学生对教学改革的好评和改进意见。
四、结语
随着时代的进步，教学条件的提高，师资力量的增强，社会对学生实践能力的要求也越来越高，而现有高等学校教学条件完全满足实践教学的要求，同时高校教学具有实践教学的需求。实践教学要因材施教，依据学生的特点与兴趣进行一定的引导，对学生持开放性态度。课程结果表明，笔者所设计的课程改革方案，对提高学生的实践动手能力及教师对课程教学能有更多的思考和改变，有助于从总体上提高课堂的授课质量。
