嵌入式課程設計總結范文

導語：如何才能寫好一篇嵌入式課程設計總結，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：嵌入式系統 實踐教學 教學體系

一、 研究的目的及意義

嵌入式系統已成為當前最熱門最有發(fā)展前途的IT應用領域之一。嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，從而能夠適用實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的計算機系統。從嵌入式系統的定義可以看出，嵌入式技術是一門專業(yè)性強、實踐性強的綜合性技術。因此搞好嵌入式系統實踐教學的研究對于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新思維能力，提高學生的就業(yè)競爭力具有重要的意義。[1]

二、研究的思路和方法

本項目的研究主要采取調查研究、總結及結合自己特色構建合理的嵌入式系統實踐教學體系，并自主設計嵌入式系統實踐教學平臺，構建相應的綜合實驗室并指導學生參與項目實踐。并通過引導學生參與競賽，并創(chuàng)造條件使學生參與企業(yè)合作。

三、 研究的主要內容

本項目主要內容包括，實踐教學體系、教學平臺和實踐教學實驗室以及最后通過本項目的改革成果積極引導有能力的學生參加國家大賽等四個主要部分。

1嵌入式系統實踐教學體系的構建

在嵌入式系統實踐教學的建設中，要綜合考慮實驗、課程設計、畢業(yè)設計及課外科技實踐活動等實踐環(huán)節(jié)，統籌實驗教學項目的設置。在內容上，做到由淺入深、由單一到綜合、由驗證到設計開發(fā)。在時間上，由課內延伸到課外，充分發(fā)揮課外科技活動這一第二課堂的作用，使學生能夠進行嵌入式系統方面的項目開發(fā)。該環(huán)節(jié)從整體出發(fā)，將實驗、課程設計、畢業(yè)設計及課外科技實踐活動相結合，即驗證性實驗，設計性與綜合性實驗、創(chuàng)新性訓練項目三個層次。

2.嵌入式系統實踐教學平臺的設計

移動專業(yè)實驗室是有50套博創(chuàng)的ARM11開發(fā)板，可以搭建出與計算機科學和電子通信專業(yè)不同，但能體現嵌入式系統軟件開發(fā)的實踐教學平臺，擺脫學生不需要思考而只重視重復操作的示例，也可以彼此構建成實驗拓撲網絡平臺，使其用于與軟件工程一致的嵌入式系統平臺。

四、嵌入式系統實踐教學綜合實驗室的建設及項目實踐

移動專業(yè)實驗室的開發(fā)板集成的示例操作過多，因此需要構建一些可以激發(fā)學生創(chuàng)新和與基礎緊密結合的軟件示例。比如：音頻、視頻、繪圖、游戲等示例，可以使學生通過看、聽等視覺沖擊來感受嵌入式系統軟件開發(fā)帶來的效果。增強學生對嵌入式系統軟件開發(fā)的感性認識，同時引發(fā)學生思考，從而進一步達到理性思考的程度，刺激學生進行實踐，達到“感性認識-理性認識-實踐”的兩次飛躍，形成實踐教學在綜合實驗室的一種良性循環(huán)。

本項目歸納起來可以簡稱為“一個體系，一個平臺，反復實踐，一個競賽”，其過程管理包括“教，學，練，管”等四個內容，形成一個完整的實踐教學體系框架。通過合理的實踐教學平臺，促使學生提高實踐的欲望和興趣，從而在大賽中獲得成果的檢驗。

五、 研究的成果

該研究能夠更加貼近了我校建設“應用型”本科專業(yè)的目標和辦學特色。具體的可以從以下幾個方面進行歸納和概括：

（1）改變了實驗題目設計的指導思想

一方面整個實踐課程的實施內容要以“學生興趣”為導向，另一方面，教師在設計題目的時候，“按模塊、分步驟”的方式要求學生完成實驗的全部內容，最終能夠把不同的模塊整合起來就是一個完整的項目。

（2）課程設計題目自主化、驗收形式和考核標準多樣化

題目自主化主要是指：教師在參與課程設計題目命題時，遵循以“引導學生為主，鼓勵和提倡自我命題”的原則。讓學生有一個充分發(fā)揮自我的空間，這樣有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

由于學生數量較多，很多教師在驗收課程設計時由于時間等問題的因素，不可能做到人人公平、公正的給出驗收成績。所以在課程設計驗收中，針對這些問題已經做出了進一步的修正：

a） 驗收形式的改革：公開組織若干本方向或相關專業(yè)的教師在同一時間，對自愿參加提前驗收的同學作品進行共同進行公開、公正的驗收。驗收的具體流程：驗收學生本著完全自愿的原則參加提前驗收（只要完成的學生都可以參加），先進行自己作品的展示和講解，然后由各位“評委老師”進行提問，最后各位教師根據學生的綜合表現，給出相應的成績，該成績在有課程設計的指導教師予以匯總，最終決定學生本次課程設計的成績。

b） 考核標準多樣化：標準的多樣化是兼顧成績公平的有效手段，在課程設計評分考核中，把以往全由一位指導教師把握的學生“驗收表現”，增加至多位教師同時給出成績，增加了成績的參考尺度;另外，學生的最終成績不再僅僅由學生的作品展示效果所決定，而是由學生在驗收時的綜合表現（如：語言的表達、作品的講解、設計思路等）決定，從而使得成績更加合理。

（3）充分利用了實驗室

充分利用開放實驗室的課余時間，完善開放實驗室的使用和管理制度。[2]增加開放實驗室的數量，讓學生也參與到實驗室的建設和管理中來，鼓勵學生“從宿舍走出來”和在實驗室中完成實驗作業(yè)。

（4）鼓勵學生參與各類競賽，并引導學生與企業(yè)合作，提高動手能力和創(chuàng)新能力，并取得了顯著成效。[3]

六、 結束語

該項目的實施，極大地提高了學生對嵌入式系統的興趣和學習熱情，一部分學生能夠獨立自主的思考，并獨具匠心地設計出具有一定水準的產品。本項目思路清晰，效果明顯，并在其它具有相關近似課程的學校中有推廣應用的價值。

參考文獻：

[1]付順，姚圣國.高校實踐教學工作思路的創(chuàng)新探索[J].實驗技術與管理，2006年08期

[2]王光福.從傳統的實驗教學走向開放式實驗教學[J].實驗科學與技術，2004年01期

[3]彭志廣，楊大鵬.實踐教學體系創(chuàng)新與實踐[J].實驗技術與管理，2006年08期

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關鍵詞： ARM嵌入式系統； 教學輔助系統； 教學實踐； 自主學習能力

中圖分類號：TP368；G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）03-40-04

Abstract： This paper introduces a teaching assistant system for ARM embedded system course based on ARM LPC2148 MCU. The system hardware design includes the minimum system， the serial communication and program download interface circuits， the matrix-keyboard and the independent keys used as the interrupt input， and the character LCD and dot-matrix LCD interface. The software design includes the standard project template of ARM embedded system， complete Proteus circuit schematic and the application package for the related hardware modules. Proved by the teaching practice， the teaching assistant system plays a good supporting role in the classroom teaching of embedded system courses， and in the experiment and practice training of embedded system courses， and in the students' extracurricular scientific researching. It also effectively helps students learning to master the technology of embedded system， and helps to the students' autonomous learning ability and engineering quality training.

Key words： ARM embedded system； teaching assistant system； teaching practice； autonomous learning ability

0 引言

S著嵌入式軟件技術的發(fā)展，高校對嵌入式系統應用型人才的培養(yǎng)日益重視[1-5]。國內很多高校在電子類、儀器類、計算機類等專業(yè)都開設了嵌入式系統課程。其課程特點：①軟硬件技術相結合，專業(yè)性、綜合性強；②嵌入式系統是將計算機技術、半導體技術、電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合，實用性強。③門檻高，要求學生具有相應的專業(yè)基礎素質及自主學習能力。其教學大綱要求通過課程學習，學生能夠掌握基本的嵌入式系統設計、開發(fā)和調試方法。但是在實際教學中往往發(fā)現“學生理論學習理解困難，實驗過程與理論知識融合困難以及課程綜合設計能力差”等問題，而且目前的實驗裝置普遍追求功能強大，實驗內容廣，配置高檔等指標，使得裝置的軟硬件復雜，忽視了學生的實際情況，學生很難在課時內實現對裝置的理解掌握以及達到課程的教學目的要求。

根據我校的實際情況，考慮學生學習的個體差異，本著簡單易懂，實用方便原則，緊密結合課堂教學內容，細分教學例程，研發(fā)設計了ARM嵌入式系統課程教學輔助系統，學生和教師每人一套。該系統作為嵌入式系統課程基礎階段的輔助教學裝置，既可以在理論課堂上幫助教師很好地展現授課內容，又可以在實驗和課程設計等實踐教學環(huán)節(jié)中作為便攜的實用開發(fā)工具，幫助學生切實地掌握ARM嵌入式系統的開發(fā)技術，提高學生的工程實踐動手能力。

1 教學輔助系統設計

1.1 硬件設計

如圖1所示，該教學輔助系統以經典的ARM7 LPC2148/38 MCU為學習對象，分為核心板和擴展板兩部分，配有串口通信/ISP下載控制接口，USB接口等常用接口，擴展有矩陣鍵盤，可以用作中斷輸入的獨立按鍵，字符/點陣LCD顯示接口等輸入/輸出人機界面接口。系統基本功能齊全，所有引腳及電源均有引出，體積小，攜帶方便，便于學生自主擴展應用。

1.1.1 ARM處理器

系統MCU采用ARM7系的一款經典產品ARM LPC2148/38 MCU作為系統的核心CPU。其引腳少，功能模塊較為齊全，配有512KB的高速Flash存儲器和32KB的RAM，具有豐富的外設資源。它還含有向量中斷控制器，可配置中斷優(yōu)先級和向量地址，片內Boot裝載程序可以實現ISP/IAP編程，具有空閑和掉電兩種低功耗模式，并且可通過外部中斷喚醒[6]。ARM LPC2138/48 MCU工作原理簡單且具有強大的處理和控制功能，同時在proteus仿真軟件和keill編程軟件中均支持該MCU，因此特別適合用于ARM嵌入式系統課程基礎階段的教學與學習。

1.1.2 串口通信接口及ISP電路

串口通信使用的是LPC2148/38 MCU的串口0。LPC2148/38 MCU的串口0是其主要組成部分之一，不僅可以用于學習與PC機的串行通訊，配以相應的ISP電路后，PC機借助編程軟件還可以將應用程序直接下載到MCU中，從而降低了教輔系統的使用要求，方便了實踐教學的需要。

1.1.3 USB接口及電源

為了使用方便，教輔系統直接利用PC機USB接口為其供電，無需額外配接電源。同時LPC2148 MCU自備有USB2.0從控制器，配以相應的接口電路后，可以方便地進行關于USB的相關教學，有效地提高了系統功能資源的利用率。

1.1.4 輸入/輸出及引腳擴展

為了提高教輔系統的通用性、實用性和擴展性，同時兼顧教學案例的需要，在系統擴展板中設計了顯示接口、鍵盤輸入端口、A/D采集及調節(jié)電位器、LED及蜂鳴器輸出以及相應的電源輸入輸出端口。在系統擴展板中將MCU的P1端口用于字符LCD（LM1602）與點陣LCD（QC12864）共用輸出，配合矩陣鍵盤輸入端口，以及AD采集及兩個電位器分別設計有相應的教學案例，有效地降低了學生的使用難度，提高了學生對嵌入式系統技術的直觀理解。在擴展板上還通過插針引出了對應的全部引腳和電源，極大地方便了學生對其他應用硬件電路的設計，這也對教輔系統實現進一步的應用開發(fā)使用提供了便捷。

1.2 軟件設計

軟件設計工作主要體現在開發(fā)環(huán)境搭建、驅動開發(fā)，應用開發(fā)及SDK程序的移植等方面。

1.2.1 開發(fā)環(huán)境搭建

該教輔系統的軟件開發(fā)環(huán)境搭建主要是Proteus仿真軟件，Keill開發(fā)軟件，Flash Magic編程下載軟件安裝，以及項目工程的建立與配置，程序文件的新建與添加，工程的編譯與鏈接，電路原理圖的繪制，程序下載與仿真運行，程序糾錯等。這是學習嵌入式系統不可繞開的基礎環(huán)節(jié)，學生在實際學習過程中容易出錯，導致學習的自信心受挫。根據這一特點，除了在課程學習資料中細分教學例程講解、對關鍵步驟進行詳細注解外，還在教學過程中要求學生跟著教師逐步操作學習，而且寫出書面總結作業(yè)，確保學生在嵌入式系統學習中能順利邁出這第一步。

1.2.2 例程開發(fā)

例程開發(fā)是幫助學生更好地進入嵌入式系統技術學習的有效方式，既是理論課堂授課的范例教學，也是實踐教學的應用例程。因此，例程設計至關重要，它不僅是對課程教學內容的驗證，也能使學生加深和鞏固對嵌入式系統技術的認識，是合理組織教學內容、設計教學例案、幫助引導學生自主學習提高實踐創(chuàng)新能力的主要方式。例程開發(fā)設計按照單元模塊知識架構以及系統開發(fā)應用的連續(xù)性，遵循“從基礎開始，由簡而難，從小模塊到大系統，應用與原理并存”的原則，設計了教學基礎例程與教學綜合例程。基于ARM嵌入式教輔系統設計的教學基礎應用例程有10個，涉及了對系統的基本認識、驗證以及基本使用等工程應用實踐的各個方面，如表1所示。

教學綜合例程主要是將ARM LPC2148硬件資源、教學案例及其他應用所涉及內容的驅動程序，應用程序集合在一起，供學生閱讀和參考，方便學生在練習中模仿和借鑒，幫助學生逐步過渡到獨立自主應用開發(fā)階段。同時，通過綜合教輔案例，為學生建立嵌入式系統開發(fā)的規(guī)范與好的應用習慣打下基礎。基于ARM嵌入式教輔系統設計了近30余道綜合訓練題目，學生可在綜合實驗和課程設計環(huán)節(jié)自主選擇訓練，進度快的學生也可在此基礎上進一步發(fā)揮，提高嵌入式產品開發(fā)和設計能力。

2 教學應用

ARM嵌入式系統相較于其他單片機應用技術等專業(yè)基礎課程教學而言，ARM芯片資源豐富，實際應用廣泛，具有綜合性、實踐性強的特點，學生不容易理解和掌握。因此在教學中要以應用為主，強調體系結構及實用的設計開發(fā)技術等工程實踐概念，基于教輔系統配以相應的例程項目及實踐，結合項目驅動式教學模式[7-8]，在課堂教學、實驗教學以及課程設計實踐環(huán)節(jié)中進行項目分解講授，直觀、實用，引導學生自主學習，由淺入深，由易到難，由基礎到綜合，切實讓學生從硬件到軟件，再從軟件到硬件實現對嵌入式系統技術的完整認識。

2.1 課堂教學應用

在課堂教學中，以應用為主，借助教輔系統，幫助學生了解嵌入式系統的特點，理解嵌入式系統的基本構成（微處理器、存儲器、外設驅動和I/O接口、電源管理、硬件調試等）；認識嵌入式操作系統，知道操作系統內核，能夠對內核進行移植、修改和裁減；掌握某一種嵌入式操作系統，能夠構建嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境，編寫一些基本的嵌入式設備的驅動程序等。同時，在傳統教學模式的基礎上，重新調整學時分配，部分引入翻轉課堂教學模式，以例程教學和項目開發(fā)驅動教學內容的更新，課堂教學更多的輔以實際范例演示講解和回答學生在課外實踐環(huán)節(jié)中出現的問題，提高學生對嵌入式系統技術的認識和掌握程度。在Proteus仿真軟件和教輔系統的支持下，加大實際編程訓練內容，針對講授內容獨立設計立足于基本概念原理的例程，根據學生個體差異提出不同的任務要求，至少要求學生能跟著教師操作演示，在訓練過程中再學習和升華講授的知識。

2.2 課程實驗應用

嵌入式系統是一個綜合性、實踐性強的軟硬件設計開發(fā)平臺，實驗教學是重要環(huán)節(jié)，實驗教學是嵌入式系統課堂教W的重要延伸。在實驗教學中以教輔系統為載體設計實驗內容，配合課堂教學，能更好地幫助學生建立對嵌入式系統的完整認識。實驗教學除了設計有基礎的ARM嵌入式教學內容，如應用開發(fā)入門實驗、基礎接口和顯示實驗，還有提高的ARM嵌入式教學內容，如音頻、麥克風、SD卡、觸摸屏等擴展接口實驗，UART驅動與應用、LCD驅動及應用、USB接口、PWM驅動及應用等等，基本滿足目前嵌入式系統初級階段的教學需求。經過實際教學應用證明：借助該教輔系統進行實驗教學，學生能有效地認識掌握嵌入式系統實驗裝置的開發(fā)環(huán)境及軟硬件設計方法，理解對應的教學內容與教學目標，提高了學習主動性和實踐動手能力。

2.3 課程設計應用

在課程設計教學環(huán)節(jié)，以教輔系統為支撐設計了近30組綜合訓練內容，如電子日歷制作、音樂播放器、直流電機調速、正弦波示波器、條碼掃描顯示等，供學生自主選擇。由于該系統不僅提供了LPC2148/38的所有硬件資源，還提供了有關輸入/輸出的SDK，大大節(jié)省了ARM基礎軟硬件平臺搭建的時間，使學生將主要精力和時間放在應用開發(fā)上，課程設計的效果和質量明顯得以提高，而且學生還可在此教輔系統基礎上自行研發(fā)應用項目，參與各級課外科研競賽活動，效果良好。學生借助于該教輔系統進行綜合應用學習，可掌握和鞏固嵌入式系統應用技術的基本原理，掌握了32位ARM單片機和嵌入式操作系統應用的基本技術，能夠完成一些簡單的項目研發(fā)，他們走出校園能盡快適應相應的工作崗位。

3 結束語

該教輔系統已經在我校測控專業(yè)兩屆學生的教學中投入使用。該教輔系統將課堂教學、課程實驗、課程設計教學環(huán)節(jié)無縫連接在一起，并可直接應用于其他課外實踐的開發(fā)應用中，使得嵌入式系統課程的教學體系具有更好的系統性、實用性和連續(xù)性，基本解決了嵌入式系統課程難教、難學、難懂的系列問題。同時該教輔系統也使得嵌入式系統課程的課堂教學更加具體形象化，互動性更好，實驗教學內容更加豐富，學生設計制作參與性更強，明顯改善了學生以往對理論知識學習的茫然和不明確性，以及對實驗裝置的畏難情緒，提高了對理論學習和實驗的興趣，培養(yǎng)和鍛煉了自主學習能力和工程實踐能力。

參考文獻（References）：

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[4] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012.4：46-51

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[8] 李寧，宋薇，庫少平.項目化嵌入式教學方法研究[J].單片機與嵌入式系統應用，2010.2：5-7

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在高職計算機應用技術專業(yè)教學中，嵌入式技術是一個重要分支，廣泛應用到工業(yè)控制、儀器儀表、電子產品、汽車、辦公自動化和通信等領域，具有良好的市場前景。嵌入式操作系統是學習嵌入式程序設計的前導課程，是準備從事嵌入式開發(fā)人員必須學習的職業(yè)課程。目前，在嵌入式操作系統教學過程中，教學效果還不夠理想，學生的職業(yè)能力不能很好的適應崗位要求。因此，嵌入式操作系統課程教學改革勢在必行。

1 嵌入式操作系統課程教學過程中存在的問題

高職院校嵌入式操作系統是一門知識點多、概念性強、較為抽象的課程，課程知識涉及程序設計、計算機組成原理、嵌入式系統基礎等，課程教學難度較大。傳統的嵌入式操作系統教學，學生難以掌握知識、學習枯燥無味，普遍感到難學。尤其是職業(yè)院校的學生，很多還沒有接觸過計算機結構，難以理解嵌入式操作系統的內部結構。此外，在嵌入式操作系統教學中，重理論輕應用、理論教學與實踐教學脫節(jié)的問題普遍存在。在課堂教學中學生處于被動接受方式，無法主動參與整個教學活動，沒能達到以學生為中心，以培養(yǎng)學生操作技能為目的的職業(yè)技術教育宗旨。盡管安排有實訓，但實訓環(huán)節(jié)與課堂教學環(huán)節(jié)沒能做到相互連貫、相互映證，習題與課堂內容沒能緊密相扣，考試形式和內容多以理論為主，沒能體現考查學生實際應用知識的實踐能力。

總之，傳統的嵌入式操作系統教材和教學過于重視知識體系的演繹和推理，加之課程本身所固有的抽象性、強實踐性，使大多數學生對嵌入式操作系統課程產生了畏懼心理，以至于影響了他們學習的積極性，使之變成了難講的課程，不僅對學生后續(xù)專業(yè)課的學習形成了一定困難，對開展教學質量工程也產生了消極影響。

2 基于職業(yè)需求的嵌入式操作系統課程教學改革措施

根據高職教育的特點，結合企業(yè)職業(yè)需求，突破原有課程結構和教學模式，更新教學內容，改革教學方法。

2.1 重組課程內容體系

①課程設計理念

依據國家行業(yè)職業(yè)標準和崗位能力需求，對嵌入式程序開發(fā)工作崗位進行調研，分析職業(yè)需求，制定嵌入式操作系統課程標準。以“立足基礎、重在應用、強化能力，服務專業(yè)、適應社會”的思想，重組課程內容體系，體現基于工作過程系統化的課程設計理念。

②課程設計思路

通過企業(yè)專業(yè)人才需求分析、工作崗位分析、典型工作任務分析、學習領域生成、學習情境設計、教學設計、教學資源開發(fā)等環(huán)節(jié)，進行課程開發(fā)。課程以職業(yè)能力為本位、以工作過程為導向，建立基于嵌入式程序開發(fā)工作崗位所需的課程教學體系。

③課程教學內容設計

嵌入式操作系統課程以學習情境為載體組織教學內容，通過設計認識Linux、Linux基本應用、Linux編程應用、Linux網絡管理、Linux系統管理5個學習情境來完成對知識的系統化學習。讓學生在完成具體工作任務、工作過程中構建相關知識，融基礎知識和基本技能于一體。在教學過程中，創(chuàng)建真實工作環(huán)境，以完成任務為中心，整合任務需要的專業(yè)知識和專業(yè)技能，與工作崗位緊密對接，培養(yǎng)學生的崗位技能和職業(yè)能力，切實體現工學結合的職業(yè)教育特色。

2.2 構建任務驅動教學模式

采用“任務驅動”教學模式進行教學，教師的教和學生的學都是圍繞如何完成一個具體的任務進行的。在教學過程中，教師應該充分重視并精心設計教學情境和任務，用精心設計的任務，來激發(fā)學生的探索、思考的興趣，讓學生真正從內心產生強烈的“探索知識”的欲望，以積極探索問題、要求解決問題的心態(tài)來驅動學生的學習欲望并維持濃厚的興趣，讓學生通過完成一個個任務來實現總體的教學目標，從而形成一個系統的知識體系。

①設計并提出任務。在教學過程中，結合嵌入式操作系統課程特點，建立與當前學習主題相關的、盡可能真實的學習情景，引導學生帶著真實的任務進入學習情境，使學生的學習形象化和具有直觀性，任務的設計要注意知識點的系統性、連貫性、功能的遞進性。充分利用多媒體信息設計出具有情境的學習任務，使學生在情境中進行探索實踐，在課堂實施之前先對學生提出任務要求，然后讓他們討論、分析任務中用到的知識點、方法。

②引導學生完成任務。高職教育注重技能的培養(yǎng)，教師要在充分調動學生學習積極性的基礎上，積極提高學生動手操作的能力。在課堂上要采用學生自主學習的方式，以學生為主體，教師為引導。在學生接受學習任務后，給學生足夠思考空間及完成任務的時間，讓學生進行探究學習、解決問題。作為引導者的教師，只需為學生提供一些相關的線索和方法，少提示內容，這樣更有利于培養(yǎng)學生自主合作、探索創(chuàng)新的精神。

③展示、交流任務作品。教師或學生通過多種方式向全班學生展示各學生的任務作品，讓學生對任務作品進行自評，這樣可以讓學生通過對學習任務的認真分析，建立屬于自己的思維方式。然后由其他學生進行點評，發(fā)表自己的觀點和見解，這樣有利于學生在交流與點評中鍛煉自己的能力。

④教師點評任務作品

教師首先充分肯定學生的成績，并對本次任務作品進行點評，對某些問題提出個人意見，對沒有被發(fā)現的優(yōu)點和問題進行補充，從提高學生能力的角度進行正確引導、提出期望，鼓勵他們繼續(xù)發(fā)揚這種探索的精神。

2.3 改革教學方法、重視教師隊伍建設

任何一種教學方法能否被成功地運用，是否促進學生的智能發(fā)展，這取決于教師的知識水平和教學才能。因此，要進行教學方法改革，首先必須提高教師的素質水平。嵌入式操作系統是一門實踐性很強的課程，應該創(chuàng)造條件讓教師定期到企業(yè)進行學習和培訓，了解職業(yè)的需求，鼓勵教師取得“技師”或“高級技師”職業(yè)資格證書，鼓勵企業(yè)技術人員擔任高職院校兼職教師。

在教學過程中，以教師為主導，學生為主體，實施“教、學、做、用”為一體的動態(tài)教學模式，真正轉變以課堂、教材為中心的傳統教學模式，突出學生的主體性，倡導學生主動參與、樂于探究，培養(yǎng)學生自主學習的能力、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的職業(yè)能力，讓學生主動去構建知識結構、能力結構和品格結構，使學生把所學的理論、技能及時轉化為現實的職業(yè)操作能力，達到企業(yè)所需的技能要求。同時，應發(fā)揮“以賽促學，以賽促教”的作用，鼓勵學生積極參加嵌入式系統設計競賽、挑戰(zhàn)杯等各類創(chuàng)新實踐活動。在創(chuàng)業(yè)大賽中，對優(yōu)秀團隊學生實行導師制，使學生有機會在教師的指導下完成相應的項目和作品，重點培養(yǎng)學生綜合分析、設計、自主研究及創(chuàng)新能力。

2.4 改革考核方案

嵌入式操作系統是一門綜合性和實踐性比較強的課程，用通常的機考、筆試進行考核存在一定的難度，因此考核方式應該多樣化。在考核過程中，應加大過程考核力度，把考核貫穿學習的始終，主要包括學生在課堂的表現、任務完成情況、職業(yè)能力掌握程度、試卷考核情況等，以提高能力為目標，以完成實際的任務為重點，以考促學，實施“知識、技能、素質”三位一體的考核方案。

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關鍵詞:嵌入式系統;課群建設;教學改革;教學方法

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1前言

嵌入式是近幾年發(fā)展最為迅速的IT領域之一,人才市場的需求量極大,因此,包括北京大學、北京航空航天大學、同濟大學、浙江大學等著名大學在內的全國很多高校及高職院所都紛紛開設了嵌入式系統專業(yè)。如何提高教學質量,培養(yǎng)專業(yè)人才,是擺在專業(yè)建設負責人和任課教師面前的重要課題。要解決好這個問題,必須首先認清嵌入式系統的特點,以及目前存在的問題,通過分析成功的經驗做法,在結合自身特點及現實情況的基礎上制定一套適合自己的教學體系。

2專業(yè)特點

(1) 專業(yè)涉及面太廣、綜合性太強。嵌入式系統是一門“軟硬兼施”、涉及多門專業(yè)基礎類課程內容并具有較強應用針對性的課程,不僅要求學習者具有較好的計算機軟、硬件基礎知識,還要求其具有其他門類專業(yè)的常規(guī)知識(如通信,自動控制,傳感器技術等),被業(yè)界認為是一科入門門檻較高的學科。

(2) 在此之前,學生在算法設計、應用層編程上接觸較多,而嵌入式系統需要大量的理解底層硬件和外設的工作原理,以及內核和驅動的工作原理,涉及到復雜的C語言和操作系統的概念,學生一下子無法接受,甚至產生畏難情緒。

(3) 嵌入式系統往往與應用相關,處理器、操作系統等種類繁多,熟悉這些內容,僅僅靠課內有限的學時是遠遠不夠的,這無疑要求學生們拿出大量的課外時間加以自學,這對他們的自學能力提出了很高的要求,而自學能力的培養(yǎng)普遍沒有得到足夠的重視或訓練。

3存在的問題

(1) 隨著高校的擴招,包括重點大學在內的生源質量普遍下降。很多學生只愿學馬上能用、容易上手的知識,這種現象在除重點大學之外的其他高校普遍存在。學生的學習興趣和積極性亟待提高,沒有這一點作為基礎,任何教學改革都是無源之水,天方夜譚。

(2) 由于涉及的知識面廣,綜合性強,這就對任課教師提出了更高的要求。一般的教師很難做到軟、硬件都精通,很多老師都是在接受短期培訓之后就給學生授課的,對相關基礎缺乏全面足夠的了解,實踐經驗有限。因此,目前學生實踐活動普遍停留在應用程序開發(fā)的階段上,底層內核移植、驅動程序的開發(fā)相對較少。

(3) 現有的嵌入式實驗教學平臺所配的實驗,幾乎都配備了詳細的實驗指導書,雖然老師們準備實驗講義的工作量減輕了,但學生們按照實驗指導書的步驟一步一步按部就班地重復實驗內容,不僅無創(chuàng)新可言,實驗本身的效果也大打折扣。

(4) 有限的課內學時,無法滿足實踐教學,尤其是綜合性、設計性實踐的需要。由于管理體制的原因,很多院校的實驗室并未完全開放,教師指導學生課外實踐的積極性沒有完全調動起來,課內安排的實驗更多的是為了配合課內理論教學的內容,一個實驗一個模塊,缺乏系統性,學生無法建立完整的系統概念。

4成功的做法

縱觀國內高校的成功做法,有以下幾點值得借鑒。

(1) 普遍采取基于項目(Project-Organized)的學習方法,基于問題(Problem-Based)的教學方法。由此產生的實踐教學目標明確,效率高。縱觀實踐教學成功的例子,普遍都是“Learning by Doing”,而不是“Doing by Learning”。

(2) 重視與博創(chuàng)、周立功、Altera、Xilinx、Microsoft、Intel、ARM等知名企業(yè)的合作,以獲得最直接的技術支持。既能彌補課程資源的不足,也能有效地培養(yǎng)師資隊伍。

(3) 重視和參加各種嵌入式大賽。很多學校,如北京工業(yè)大學,同濟大學,北京航空航天大學,電子科技大學在全球性的嵌入式大賽中都取得了驕人的成績,學生們在大賽中得到了極大的錘煉,這些經驗和積累也充實到教學改革中。在歷屆的“博創(chuàng)杯”全國嵌入式大賽中,哈爾濱工程大學多次獲得特等獎,足以看出該校已經形成了良好的競賽氛圍,也積累了豐富的大賽經驗和技術成果,并非一蹴而就。

5思考

看到一些理工科重點大學的成功做法,我們切記一定不能完全照搬,必須充分認識本校的特點,認真思考并選擇屬于自己的道路。

5.1教師隊伍建設

嵌入式是最近幾年才逐漸發(fā)展起來的新專業(yè),教師的教學經驗普遍不足,教師隊伍建設十分關鍵。建議形成以專業(yè)負責人為核心,全員參與的教學隊伍。由于實踐輔導的強度非常大,一名教師往往也無法解決實踐過程中,尤其是創(chuàng)新實踐過程中涉及的所有內容,因此我們要探索一門課以一位老師為主導、由多位老師講授或輔導的模式。協同指導,既能減輕教師的負擔,又能提高輔導的效果。所有教師都要苦練內功,豐富自己的理論水平和實踐經驗,并真正投入到實踐輔導的隊伍中。周立功曾說,與他合作的研究生導師必須親自參與到科研項目中,不能只是指導。

5.2管理體制改革

很多嵌入式大賽取得優(yōu)異成績的高校,都得益于三個方面,一是學生積極參與,二是教師主動投入,三是領導足夠重視。競賽的主體是學生,由于競賽是自愿性質的,面對每年各種各樣的嵌入式大賽,很多高校根本就沒有學生報名。原因是多方面的,除學生的個人基礎外,筆者認為在于引導不夠、宣傳不夠、激勵不夠。北京交通大學的做法是如果要申請保送研究生,必須有這方面的競賽經歷甚至獲獎。另外,很多高校考核教師主要看科研,指導學生實踐活動要占用大量的時間,投入與回報不成正比,很多教師不愿投入精力,而僅靠個別教師指導是無法形成合力的。北京工業(yè)大學在這方面做得很好,不僅有八人的教師梯隊,大部分教師都直接參與指導并有著豐富的實踐經驗,學校也十分重視,投入專款建競賽訓練基地。

5.3教學與科研結合,形成自己的特色

實踐證明,沒有科研的教學是沒有深度的。加州大學伯克利分校規(guī)定,課程教學必須與教師的研究領域緊密相關,他們追求深度甚于廣度。國內在嵌入式領域的著名高校,都十分重視與知名企業(yè)的合作,如同濟大學與微軟在移動方面合作,浙江大學與Intel在多核方面合作,都形成了自己的特色。嵌入式系統與特定行業(yè)應用密不可分,泛泛的教學無法激發(fā)學生的興趣。

5.4課群建設,課程整合

我們發(fā)現,導致學生失去興趣的另外一個原因是課程太多,壓力太大。如我院近幾年相繼開設了嵌入式系統基礎、嵌入式匯編語言、嵌入式操作系統、嵌入式軟件設計、嵌入式軟件測試、課程設計等課程,要通過考試,學生們必須完成相應任課教師布置的大量作業(yè),學生們普遍感覺很累。如果通過一個大的Project,將嵌入式匯編、軟件設計、軟件測試等課程內容有機的整合起來,讓學生得到系統級訓練,作為內容的提升,可以讓學生在嵌入式軟件的優(yōu)化、功耗的降低、可靠性設計等方面作些研究和實驗,甚至可以延續(xù)為畢業(yè)設計題目。因此,必須以專業(yè)為基礎,進行課群建設。

5.5教學方式改革

嵌入式系統實踐性很強,且有一定難度。建議采取自頂向下(尋根究底)的教學模式,這也符合認識事物的規(guī)律。建議學生們最好有一點單片機的基礎,初期用現成的學習板,盡量簡單,后期可嘗試自己設計,從硬件到軟件完全自己做。不僅要進行軟件的設計,而且還要進行硬件電路的設計和制作,以及軟硬件系統的聯合調試,使學生建立相關課程之間知識的有機聯系。讓學生熟悉需求分析、方案設計、原理圖和PCB繪制、元器件采購、電路的焊接和調試、嵌入式軟件開發(fā)等各個環(huán)節(jié),使他們的工程實踐能力得到真正提高。值得注意的是,項目必須盡可能接近真實世界,因為真實的項目有很多約束,而這正是嵌入式系統的特點。考慮到學生的基礎參差不齊,必須分層次要求和考核。針對實驗教材過于詳細的問題,建議任課教師對實驗重新進行逐一設計,制造一些問題,盡管工作量很大,但確實十分必要。要發(fā)揮教師指導、教練的作用,強調學生自學能力的培養(yǎng)和提高。教學中要講思路、思維方式和方法,具體知識讓學生自學,并記錄遇到的問題,長時間無法解決和典型、普遍性的問題再在課堂上統一講授。建立資源庫,尤其是師生互動的教學資源,建立答疑庫,逐漸積累豐富。好的作品建立音視頻錄像永久保存。這樣第二年的項目可在此基礎上再有所發(fā)揮。

5.6教材建設

每個學校都有自己的側重點,基礎也不一樣,建議自編講義,結合教學大綱更多地融于自己的研究內容,在講授的過程中思路也會更加清晰,從而可以在教學中傳授更多的經驗而非簡單的知識,條件成熟時還可以公開出版,很多高校都有類似的做法。

6結束語

任何一個專業(yè)從新生走向成熟都需要經過幾年甚至更長時間的探索與磨合。在建設的過程中,必須針對學校的特點、生源的質量制定符合自己的培養(yǎng)計劃,根據教學反饋,實事求是,不斷調整。教與學都必須苦練內功,不斷積累,切忌急功近利,膚淺浮躁,只有這樣,教學質量才能實質性的提高。

參考文獻:

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篇5

關鍵詞：嵌入式系統；教學改革；課程建設；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）27-0101-03

近年來，以計算機技術，通訊技術、消費電子技術為主的電子信息技術的高速發(fā)展和國際互聯網絡的廣泛應用已經改變了人們的生活方式，其中以嵌入式為核心的電子信息技術是當前發(fā)展最快、應用最廣、最有發(fā)展前景的領域之一。由于嵌入式產品市場的蓬勃發(fā)展以及嵌入式技術的廣泛應用，嵌入式系統軟、硬件開發(fā)工程師等技術人員在就業(yè)市場上較為緊缺，社會對嵌入式相關技術人才有迫切需求。從培養(yǎng)嵌入式系統應用開發(fā)人才角度來看，教學內容和教學模式都與實際脫節(jié)，培養(yǎng)的學生在嵌入式專業(yè)技能、實踐能力、創(chuàng)新意識等方面都不能滿足用人單位的要求，缺乏利用規(guī)范的工程方法構建符合應用需求的系統能力，入職后需要較長的適應期。因此，如何適應形勢的變化和發(fā)展，消除校企之間的鴻溝，提高嵌入式系統課程教學質量，培養(yǎng)社會需求的高素質嵌入式系統應用開發(fā)人才，是我們面臨的一個緊迫課題。自2006年起，山東科技大學在電子信息科學與技術專業(yè)開設了嵌入式系統設計方向，經過10年的教學實踐和不斷改進，積累了一些經驗，摸索出了一個適合自己專業(yè)的“軟硬結合，高低兼顧，重實踐”的教學模式，取得了較好的效果。

一、培養(yǎng)目標與定位

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。山東科技大學的電子信息科學與技術專業(yè)由信息學院于2000創(chuàng)建，因為其誕生于計算機類學院，因而比較注重高層應用、嵌入式操作系統等方面的教學。同時，由于其自身又屬于電子類學科，因而也注重于數字電路、模擬電路、電路設計等底層硬件電路方面的教學，從而自然形成了自己這種“軟硬結合、高低兼顧”的教學體系。培養(yǎng)學生“硬可以設計電路，軟可以編寫程序”，既符合電子儀器儀表類企業(yè)或者工業(yè)控制類企業(yè)所要求的傳統實時嵌入式系統設計，又符合高端消費類電子企業(yè)所要求的高端應用編寫（比如信息家電、網關、手機應用等的設計），是符合我校綜合實際情況的合理定位。

二、嵌入式教學改革

（一）課程體系設置

在課程體系方面，依據培養(yǎng)目標和定位，主要遵循“緊跟時代潮流，堅持軟硬兩條腿走路”的原則設計，可歸納為“三層遞進，左硬右軟”的架構。左半部分為偏硬件類課程，第一層以數電、模電和電路三門公認的電子類經典課程為基礎，讓學生打下良好的理論基礎；第二層通過8051單片機的學習，掌握微處理器的工作原理和編程方法。在學習51單片機的同時，開設電子線路CAD課程，讓學生掌握電路板的設計方法。因為嵌入式是專用的系統，往往每個項目都需要設計與之匹配的電路板，所以特別強調電路板設計的基本功。FPGA和SOPC的課程，則完全得益于2005年我校與Altera公司聯合建立的“山東科技大學―Altera SOPC/信息家電聯合實驗室”，該實驗室是目前Altera公司在全球設立的唯一信息家電聯合實驗室。通過FPGA課程的學習，學生不僅僅更加鞏固了數字電路知識，而且從更底層理解了處理器的設計原理，在該課程中以8051單片機的內核設計為主導，逐步引導學生理解并設計出功能較為完善的8051單片機。與前面所學單片機知識相互印證，加深理解和應用能力，在隨后的第三層次中，以嵌入式ARM原理為核心課程，重點講述ARM的體系結構、匯編與C編程應用，再結合“一高一低”兩款具體ARM處理器的具體學習和大量的實驗實踐，使學生既能從事實時工業(yè)應用設計又能從事高端頂層軟件的開發(fā)。而在SOPC課程設計中，則強調嵌入式與可編程邏輯器件的結合應用，以NIOS處理器為中心，結合各種外設IP核的運用，使學生體驗到可編程硬件的靈活性，與ARM形成優(yōu)勢互補。右半部份課程則為軟件設計類課程，以嵌入式C語言、計算機體系結構、信號與系統作為基礎。第二層則以數據結構、面向對象編程、數字信號處理為主干課。數據結構有利于學生理解操作系統的原理，面向對象設計使學生的編程思路發(fā)生轉變，可以很快適應高級嵌入式操作系統例如linux、android等系統的高級圖形界面應用編程。第三層次則以嵌入式操作系統為主，主要教授強實時的ucos-II和軟實時的linux兩種典型操作系統，使學生達到既可以編寫基于強實時的控制類應用，也可以編寫類似手機應用類的軟實時應用。最后軟硬件課程匯集到嵌入式系統設計這門主課。在這門課中，以綜合應用設計的方式，配以案例教學和大量的實踐實驗，使學生切實體會到一個項目的提出、方案選擇、硬件設計、軟件設計、調試等一系列過程，達到各種所學知識的高度融合，也更適應于企業(yè)項目的開發(fā)方式，更加符合企業(yè)對設計應用人才的實際需求，有利于其盡快適應企業(yè)的工作要求。

（二）教學方法改革

嵌入式系統是以應用為目的，尤其強調動手實踐能力的專業(yè)，能綜合運用所學知識，解決實際問題是嵌入式教學的最終目的。嵌入式系統后期的專業(yè)課程具有理論較少，而需實踐應用的內容較多的特點，因而在教學方法上也不能再采用“滿堂灌”的形式。這種方式因為不夠直觀，又無理論推導，導致學生很容易失去方向感，進而失去求知的欲望。還有些學生由于受到我國教育體制的影響，從小到大都是在教室學習，缺乏對外界事物的了解，導致不能理解老師講授的具體應用。針對這些問題，我系提出“興趣+實踐”的教學方針，通過激發(fā)學生的學習興趣和進行大量的實踐幫助學生學好嵌入式。圍繞教學方針，在教學手段上，盡量避免大量長時間的口頭授課，盡量采用形象直觀的多媒體技術，演示教授內容，包括使用方法、具體現象、結果等，讓學生有個直觀的認識，產生動手實踐的興趣。盡可能地采用先進流行的教學手段，比如采用微課的方式，講解演示難點內容；利用在線通訊QQ、論壇等，建立在線學習交流平臺，在老師積極解答學生提出的問題的同時，也鼓勵其他同學解答探討問題，經過多年的積累，大多數學生提出的問題都能直接在平臺中找到答案。還有采用項目驅動的方式授課，比如在嵌入式系統設計這門課中，圍繞信息家電這個項目，從需求的提出、可行性分析、硬件選型方案、軟件設計方案、操作系統的選擇等逐步細化展開。通過這種方式，學生解決實際問題的綜合能力得到提高，所學的方方面面的知識也得到了綜合利用，而且最終學生可以做出實物演示系統，極大地提高了學生的學習熱情。

配合“興趣+實踐”的方針，經過綜合考量和多年實踐，對專業(yè)課的授課學時和實驗學時也做了調整。為此我系對一些專業(yè)課程的教學和實驗學時的設置，過程中可以發(fā)現，各課程大量減少了課堂授課時間，而增加了實驗時間，提高了實驗占比。如此一來，有些課程甚至可以達到一堂授課，接著下一堂就馬上實驗體會的效果，使學生及時消化吸收其所學知識。單片機原理與設計這門課是學生接觸到的第一種處理器，因而授課時間較多，又因單片機集成資源較少，20個學時的實驗也基本上能完全覆蓋其每個功能部件。對于電子線路CAD來講，其理論性較少，操作流程和操作技巧的內容較多，因而實驗占比較大，可達1.1。嵌入式ARM原理這門課由于ARM體系結構的復雜性，以及要講解ARM9和Cortex M3兩種架構的芯片，因此總體授課學時設置為72，實驗授課比為0.8。嵌入式操作系統是一門理論與實踐并重的課程，既要講解操作系統的原理，又要讓學生能實際運用UCOS-II和Linux操作系統的功能，因而課程總學時也為72，實驗授課比也為0.8。而嵌入式系統設計這門課則更強調實踐性，因而其實驗授課比可達1.4。

（三）評價機制

合理的評價考核機制可以引導促進學生的實踐熱情，為了刺激學生的實踐積極性，我系考試成績的評定機制向實驗實踐方向上做了較大的傾斜。通過這種比例分配，學生不再只是死背硬記課本，而是花更多的時間在實驗室實際動手做實驗，徹底改變了過去學生對實驗課漫不經心，應付了事的態(tài)度，取得了良好的效果。

三、實驗環(huán)節(jié)改革

（一）實驗儀器建設

嵌入式技術的發(fā)展日新月異，實驗儀器設備既要緊跟時代潮流的發(fā)展，又要沉淀積累共性的知識。2005―2010年，我系先后引進了從低端的ARM7到高端的ARM11的實驗系統，在實際應用過程中，我們發(fā)現這些實驗箱為了滿足各個高校的普遍需求，往往是大而全，缺少針對性，從而增加了學生學習的難度。比如我系引進的某款實驗設備，因為要集成的功能太多，廠家人為地增加了一款CPLD來擴充CPU的功能，導致每屆學生在做這方面的實驗時都難于理解，老師不得不額外花費功夫來講解CPLD所實現的功能，既浪費了時間又偏離了實驗的核心內容。自2010年后，我系就開始自行研發(fā)實驗開發(fā)板，定位為既能滿足我系的培養(yǎng)目標又能用于教師學生科研競賽的需求。2013年底成功開發(fā)出基于三星蜂鳥S5PV210的雙核Cortex A8處理器的實驗板，主要用于基于嵌入式Linux操作系統和Android系統的高端實驗應用。2015年初又研制了基于STM32F103的Cortex M3實驗板，主要用于工業(yè)控制類、儀器儀表類實驗課。研發(fā)成果不僅節(jié)省了大量的設備經費，而且更符合我系的教學需求。以普通的AD轉換為例，我系原來引進的實驗箱，都是直接把一個滑動電阻接在CPU的引腳上，沒做任何的信號調理，只能輸入0-3.3V的電壓信號，這種設計只能用作最初級的功能驗證，與實際工業(yè)現場的需求完全不符。而自行開發(fā)的系統中，則大量融入了老師們實際項目中積累的經驗和設計，AD轉換部分加入了信號調理和濾波電路，完全符合工業(yè)的需求，輸入信號可以是0-10V或±10V的電壓、4-20ma或0-20ma的電流等標準工業(yè)模擬信號，學生可以直接應用于將來的工作中，最大程度地消除教學與企業(yè)實際應用之間的差別，極大地提高了教學效果。

（二）實驗內容建設

針對嵌入式系統“重實踐，重經驗積累”的特點，對實驗內容和實驗方式也做了相應的調整，將每次實驗調整為為基本驗證、功能綜合擴展、總結與測評三大部分。基本驗證部分主要是對本次實驗涉及的功能部件的測試，比如串口部件、定時器部件等，這部分實驗內容一般都提供參考例程，主要是讓學生迅速地掌握該部件的使用方法和特點，時間一般為30～40分鐘。在功能綜合擴展階段，則要求學生在驗證例程的基礎上擴充功能，時間為40～50分鐘，不提供參考例程，要求將多個功能部件綜合應用或者將前幾次的實驗內容進行綜合，進一步提高現有程序的功能等。例如學生第一次實驗內容為按鍵控制的各種流水燈，第二次實驗為串口通信，那么在功能擴展部分就要求學生用串口通信來控制流水燈和按鍵監(jiān)測，第三次實驗又學了液晶顯示，則功能進一步擴充，要求學生不僅僅會顯示字符，還要將前兩次實驗的內容也整合進來。如此一來，隨著實驗的不斷增加，學生的綜合運用能力也在不斷的增強。第三階段要求每個學生總結本次實驗情況，實驗老師對實驗進行打分，作為實驗成績的評定基礎。這樣就充分調動了學生的實驗積極性，取得了良好的實驗效果。

四、總結

經過多年的實踐和不斷優(yōu)化，我系取得了可喜的成果，在歷年的大學生電子設計大賽、博創(chuàng)杯嵌入式設計大賽、齊魯軟件設計大賽中，每年都會獲得優(yōu)異成績；學生就業(yè)良好，一直保持需求旺盛的狀態(tài)。用人企業(yè)普遍認為我系學生具有工作上手快、工作積極、適應性強、善于動手、學習速度快的優(yōu)點，這也充分印證了我系“興趣+實踐”模式的特點。當然嵌入式技術還在不斷發(fā)展，企業(yè)的需求也在不斷變化，何種模式才是最優(yōu)的培養(yǎng)方式，還需繼續(xù)研究與探索。

參考文獻：

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篇6

〔關鍵詞〕信息素養(yǎng)；嵌入式教學；教學設計；教改研究

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.10.027

〔中圖分類號〕G642〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2015）10-0147-04

Embedded Teaching Research Based on Information Literacy EducationZhang Bilan

（Library，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

〔Abstract〕This paper summarized the development of domestic and overseas information literacy education status and trends.On this basis，combined with practical experience in information literacy education，this paper did a detailed research on embedded realization approach of specialized courses，curriculum design，teaching and research，and other incentives，and proposed the establishment of the teaching team and the importance of carrying out educational reform research.Thesis on information literacy embedded analysis and design of teaching，intended to provide reference of information literacy education for university learning，having a good practical significance.

〔Key words〕information literacy；embedded teaching；design of teaching；educational reform research

信息素養(yǎng)培養(yǎng)是當今世界各國圖書情報界、教育界關注的重要課題[1]。發(fā)展至今，構建了許多代表性的信息素養(yǎng)教育模式，如Big6信息素養(yǎng)培養(yǎng)模式、館員與教師協同教學模式、PBL信息素養(yǎng)培養(yǎng)模式等[1]。近年來，基于信息共享空間、媒介教育、嵌入式教育的信息素養(yǎng)培育研究逐步形成新的研究熱點[2-5]。

國內的信息素養(yǎng)教育實踐，多以講座培訓、文獻檢索課（或者信息檢索課）的形式，由圖書館作為主體單獨開展教學，一般為選修課。這種教學方式，由于學生來源的學科多樣性特點，一般只針對共性需求進行培訓，比較適應大學生信息素養(yǎng)培育的初期教學。但這種教學模式，脫離了實際問題環(huán)境，對于想利用信息解決具體專業(yè)問題能力，準確地獲取、跟蹤學科信息進展的高年級本科生或研究生來說，就呈現很大不足。美國大學與研究圖書館協會（ACRL）制定的《高等教育信息素養(yǎng)能力標準》中強調大學生信息素養(yǎng)教育與專業(yè)課程整合教育的必要性，認為“信息素養(yǎng)培養(yǎng)并非游離于學科課程之外，而是交織在其內容、體系結構與順序安排之中”[6]。要解決傳統信息素養(yǎng)教學模式的缺陷，增加教師和學生信息素養(yǎng)教育的主觀能動性和積極性，就需要將信息素養(yǎng)教學與專業(yè)課教學相結合，共同推進信息素養(yǎng)培養(yǎng)模式的改革。一種有效的辦法是借鑒國外經驗，把信息素養(yǎng)教育嵌入專業(yè)課程教學活動中，這，也被學界認為是信息素養(yǎng)教育發(fā)展的方向[7]。

1信息素養(yǎng)培育的嵌入式教學途徑探尋

信息素養(yǎng)嵌入學科課程教學，這一教學模式已經得到國內外學者的認同，但總體來說研究成果較少，目前實踐和研究的發(fā)起主體多為零散的學校或個別老師，較少有基于實踐的成熟案例或者嵌入專業(yè)課程的方案出現，因此，探尋信息素養(yǎng)培育的嵌入教學途徑，無論是對信息素養(yǎng)教育還是對專業(yè)課程的教學來說，都有其現實指導意義。

綜合現有的研究成果以及筆者的實踐研究，將信息素養(yǎng)對專業(yè)課程的嵌入式教學分為兩個途徑：嵌入專業(yè)課程的課程教學、嵌入專業(yè)課程的教改研究。

2015年10月第35卷第10期現？代？情？報Journal of Modern InformationOct，2015Vol35No102015年10月第35卷第10期信息素養(yǎng)教育的嵌入式教學研究Oct，2015Vol35No1011嵌入專業(yè)課程的課程教學

111信息素養(yǎng)嵌入專業(yè)課程教學模式及其本地化

信息素養(yǎng)嵌入專業(yè)課程教學模式實際上是一種館員―教師的協同合作教學模式，按嵌入程度的不同，有學者將其分為以下形式[7-8]：

（1）學科服務模式：這種模式基本上就是一種學科館員服務模式，館員根據學科教師和學生需求，提供信息服務，包括學科導航、資源推薦、專題講座等。這種模式，教師和學生處于一種被動服務模式，館員和服務主體關系比較松散。

（2）嵌入教學模式：館員和教師共同合作，全程參與課程教學結構和內容設計，將信息素養(yǎng)教育嵌入課程教學中，提高教學質量。

12嵌入教學團隊的教改研究及實踐

信息素養(yǎng)嵌入專業(yè)課的教學實踐，不但體現在課堂教學的實踐中，也體現在課后與教師、學生的交流和輔導中以及實踐者在教學實踐過程展開的研究中。館員與教師密切合作，置身于同一研究環(huán)境中，總結實踐經驗和教訓、升華理論知識的總結和拓展，形成有指導和推廣意義的教學實踐方案和案例。

重慶工商大學圖書館開展信息素養(yǎng)嵌入式教學實驗研究已經開展6年，從個別學院的高年級本科生逐漸拓展到研究生群體，區(qū)別于一般本科生的《信息檢索課》，這種嵌入式教學因課時短，時間安排靈活，針對性強，備受師生好評。目前，主要采取自行預約方式開展，圖書館主要安排有教學和研究經驗比較豐富的研究館員負責，并與學校相關專業(yè)教師成立了信息素養(yǎng)教育研究團隊，從2009年以來，取得一定的研究成果，并將這些研究成果反饋到教學中，指導獲得更好的教學效果。

研究團隊一共7人，其中專業(yè)課教師3人。圖書館和3名專業(yè)課教師聯合開展嵌入教學的實驗研究，并取得了一定的研究成果。根據教學實踐，2009年，申報了重慶工商圖2選題方法與流程詳圖

大學教改項目《信息素質教育嵌入專業(yè)課的實驗研究》、2010年成功申報重慶市教委教改項目《信息素質教育嵌入專業(yè)課的實驗研究――以電力拖動自動控制系統為例》；在此團隊已經成果基礎上，2011年，在此成功申報重慶市教委項目2項、2012年成功申報國家社科基金項目《農轉城新市民信息素養(yǎng)及促進模式研究》、2013年成功申報教育部項目《基于觀點勢場演化的輿情極化預測模型研究》，并出版信息素養(yǎng)專著1部。

2結語

信息素養(yǎng)嵌入式教育的開展，不僅需要在課程設計明確教學的目的和原則，設計好教學內容和方案，更為重要的是應當建立一個教學研究團隊。一個良好的教學研究團隊的形成，對信息素養(yǎng)教育可以起到事半功倍的效果，在豐富的理論研究成果指導下，教學內容和教學方法才能更能契合教學實際、切合學生需求。這是嵌入式信息素養(yǎng)教學有效推進的關鍵因素。同時，與代表性專業(yè)課教師教學和科研的固定教學研究合作，也能使整個信息素養(yǎng)嵌入式教學不脫離需求實際，也更能在合作中促進交流分享，讓館員在了解師生需求的同時，教師也更加認識信息素養(yǎng)對教學、對學生職業(yè)可遷移能力培養(yǎng)、對終身學習的重要性，從而提高參與的主動性和積極性，共同推進信息素養(yǎng)教育的開展。

參考文獻

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【關鍵詞】專業(yè)建設 人才培養(yǎng) 課程體系 實踐教學

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0212-01

物聯網是我國戰(zhàn)略性新興產業(yè)，人才需求與缺口巨大。國內高校物聯網工程專業(yè)的開設時間較短，專業(yè)建設經驗積累較少，急需對物聯網工程專業(yè)人才培養(yǎng)與教學體系進行研究。我校物聯網工程專業(yè)于2011年經教育部批準設立，由計算機科學與軟件學院負責具體專業(yè)建設與人才培養(yǎng)工作。現就專業(yè)建設的相關內容進行以下闡述。

一、人才培養(yǎng)目標

物聯網工程專業(yè)前承計算機、通信與網絡、電子等傳統信息學科，銜接移動互聯網、云計算、智能嵌入式設備等新興技術學科，體現出“學科復雜交叉，技術高度集成，應用綜合廣泛”的特征。在充分研究了物聯網專業(yè)特色和計算機類學院開辦該專業(yè)的優(yōu)勢與特色的前提下，將該專業(yè)的人才培養(yǎng)目標定位為：培養(yǎng)掌握數學等相關自然科學基礎知識以及物聯網相關的計算機、網絡、傳感和軟件工程方面的基本理論、基本知識、基本技能和基本方法，具有較強的物聯網系統集成與應用開發(fā)能力和良好外語運用能力，能夠在工業(yè)生產、商貿流通、民生服務等領域中從事物聯網相關技術的研發(fā)及物聯網系統分析、設計、開發(fā)、管理與維護等工作的高級工程技術人才。

通過研究與制定物聯網專業(yè)人才培養(yǎng)目標，逐步發(fā)現并總結出4個專業(yè)人才培養(yǎng)的基本要求，即知識要求、能力要求、素質要求和職業(yè)素養(yǎng)要求。在制定和實施人才培養(yǎng)方案過程中重點圍繞這4個方面進行。

1.知識要求

掌握英語、數學和計算機科學與技術等方面的基本理論和基本知識，具有扎實的自然科學基礎、較好的外語綜合能力，掌握計算機網絡、傳感器技術、無線通信網絡、物聯網數據處理等的基本知識和基本技能，具有較寬廣的專業(yè)知識面，較強的工作適應能力。掌握本專業(yè)所需的計算機、軟件、通信與網絡相關學科的基本理論和基本知識，系統地掌握物聯網技術領域的基本理論、基本知識，掌握物聯網感知與標識的基本理論與技術、物聯網數據處理技術；掌握數據傳輸與安全技術；掌握物聯網系統的硬件、軟件設計和開發(fā)知識。

2.能力要求

具備進行物聯網設備的使用、設計和制造能力，具有典型物聯網系統的維護和管理能力，具備較好的軟件編程能力以及網絡系統分析、設計能力，有從事物聯網相關軟硬件產品的開發(fā)能力，具備在物聯網系統及其應用方面進行設計、集成與研發(fā)的能力；有獲取最新科學技術知識和信息的能力；能夠熟練閱讀英文專業(yè)科技文獻、并運用英語進行溝通和交流的能力；了解相關的技術標準，具有一定的國際視野和跨文化的交流、競爭與合作的能力。

3.素質要求

了解物聯網的理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)，具有獲取新知識的基本能力，了解國家科學技術政策、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策、知識產權、網絡安全等方面的法律、法規(guī)，具有高度的社會責任感，具有全球視野及可持續(xù)發(fā)展理念；具有鍥而不舍、追求真理的精神。

4.職業(yè)素養(yǎng)要求

職業(yè)素養(yǎng)包括：職業(yè)認知、職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)劃能力。了解從事物聯網相關行業(yè)的技能要求、工作內容，行業(yè)規(guī)范和章程，及發(fā)展遠景等內容。職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和養(yǎng)成，對于學生本身，行業(yè)和全社會健康和可持續(xù)發(fā)展都有重大的意義。

為實現上述專業(yè)人才培養(yǎng)目標，物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)模式采取“寬口徑、厚基礎、重實踐”的理念與方式。所謂“寬口徑”是指專業(yè)領域畢業(yè)生既具備服務管理機構、服務產業(yè)所需求的知識結構和能力，又能夠勝任相關產品研發(fā)的工作。“厚基礎”是指建立公共基礎課、學科基礎課、專業(yè)基礎課、公共選修課、基礎教育平臺的基礎知識結構。“重實踐”體現在增加本專業(yè)學生的實驗、實習的時間和機會，鼓勵動手實踐，理論應用于實際，解決企業(yè)和社會的實際問題。

二、專業(yè)課程體系

對物聯網工程技術體系與層次化認知是課程體系建設的前提和基礎。專業(yè)課程建設首先研究物聯網技術體系和關鍵技術，對物聯網技術體系進行層次化建模與分析，按照自底向上方式建立對應的層次化認知模型，完成物聯網理論與技術的層次化漸進式的認知方案的設計，建立分階段的認知能力評價標準作為認知里程碑。抓住能夠體現物聯網專業(yè)特色的專業(yè)核心課和實踐環(huán)節(jié)作為課程體系建設的突破口，重點建立了分層次的物聯網專業(yè)課程群和具備頂層設計的實踐教學體系。

我們以《普通高校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹（2012年）》和教育部高等學校計算機科學與技術專業(yè)教學指導分委員會對物聯網工程專業(yè)知識體系與課程體系的規(guī)范為依據，參照培養(yǎng)目標和培養(yǎng)要求，確定了專業(yè)核心課程及主要實踐性教學環(huán)節(jié)，并根據課程與實踐內容的內在邏輯劃分為4個專業(yè)課群組，與物聯網技術體系的各個層次形成對應關系：硬件平臺類課程（感知層）、通信網絡類課程（網絡層）、數據處理類課程（公共管理層）、應用開發(fā)類課程（應用層）。各課程群組中的具體課程與實踐環(huán)節(jié)如下：

？S硬件平臺類：微機原理與接口技術（45學時）、傳感器節(jié)點與RFID技術（45學時）、嵌入式系統開發(fā)與應用（45學時）、物聯網感知綜合課程設計、嵌入式系統綜合課程設計。

？S通信網絡類：計算機網絡（60學時）、物聯網通信技術（30學時）、物聯網數據傳輸技術（30學時）、異構網絡互聯與融合（30學時）應用網絡程序分析與設計實習，物聯網傳輸綜合課程設計。

？S數據處理類：物聯網數據處理技術（45學時），物聯網數據處理課程設計、云計算與云存儲技術（45學時）、物聯網信息安全技術（30學時）、物聯網安全與管理課程設計。

？S應用開發(fā)類：面向對象程序設計（45學時）、數據庫系統原理（45學時）物聯網應用開發(fā)技術（45學時），物聯網應用系統分析（30學時）、面向對象程序設計課程設計、數據庫課程設計、物聯網應用開發(fā)課程設計、物聯網綜合應用設計。

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關鍵詞:創(chuàng)新精神;實踐能力;計算機專業(yè);硬件課程

隨著我國高等教育改革的不斷深入,高等教育由原來的畢業(yè)教育轉向就業(yè)教育,要求畢業(yè)生要有創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)能力,具有一技之長。合格大學生的標準不再是完成學校規(guī)定的課程及取得相應的成績,就業(yè)成為評價畢業(yè)生優(yōu)劣的標準,也是評價高校辦學水平和教學質量的標準[1]。畢業(yè)生就業(yè)工作,直接關系到高校的生存與發(fā)展。在我國人才培養(yǎng)方面有一種現象值得注意:一方面是大量計算機專業(yè)的學生難以找到合適的職位,另一方面卻是相關用人單位難以找到滿意的人才,其中一個重要的原因是學生缺乏必要的創(chuàng)新精神和實踐能力[2]。如何提高學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,一直是計算機學科教學的難點問題。幾年來,我們轉變教育觀念,不斷創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,探索出一條培養(yǎng)大學生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。

1現狀分析

從專業(yè)的角度,計算機類專業(yè)學生具備的創(chuàng)新能力應該從計算機軟、硬件兩個方面體現。我們以培養(yǎng)學生在硬件方面的創(chuàng)新能力出發(fā),推進在計算機硬件環(huán)節(jié)方面的教育,從課程群設置、教學大綱、實驗設置、課程設計設置、畢業(yè)設計訓練等方面,構建硬件類課程教學與實踐體系等,著力培養(yǎng)學生獨立思考問題的能力和創(chuàng)新意識,提高學生的實踐能力。

經過2004年教學評估過程以及近幾年的質量工

程實施,我校在相關專業(yè)都增加了綜合設計型實驗項目,從教學大綱、實驗內容上都有所體現,但是實際的執(zhí)行情況并不樂觀,部分綜合設計型實驗從實驗項目確定、實驗內容以及實驗的開放模式等,還不能成為真正的創(chuàng)新型實驗。以計算機組成原理實驗室提供的綜合設計型實驗項目為例,實驗室開出了時序邏輯電路分析與設計、存儲器設計、運算器設計、總線設計等綜合設計型實驗項目,但是從實驗效果來看,并不十分令人滿意。其中的原因是多方面的,一是實驗內容本身的問題。從學生的角度,實驗內容本身的可實施性較差,學生學到的知識與綜合設計型實驗的內容存在較大的差距,有些實驗雖然是綜合設計型的,但到學生真正操作階段,難于下手,實驗起不到預想的效果;其二,實驗室的管理模式,實驗人員的配備不能滿足綜合設計型實驗的正常高水平開出。實驗室雖然列出了綜合設計型實驗項目,但是這些實驗項目大多是從公司引進的裝置,對實驗項目內容的開發(fā)有待進一步深化。

針對上述存在的問題,我們從計算機硬件類課程的角度,建立一套培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學及實驗系統,包括培養(yǎng)方案中的課程設置,課程實施機制,從實驗項目的確定、開發(fā),到實驗項目實施過程中的管理,提出一系列具體的管理辦法和措施,以期做好計算機專業(yè)硬件類實踐性課程綜合設計型實驗的管理模式,為創(chuàng)新型實驗提供一種可以借鑒的模式。

作者簡介:馬禮(1968-),男,教授,博士,研究方向為分布式系統、嵌入式系統;張永梅(1967-),女,教授,博士,研究方向為人工智能、圖像處理;宋麗華(1979-),女,講師,博士,研究方向為嵌入式系統。

2具體做法

結合目前的狀況和實驗條件,通過調研、分析和比較等研究,從以下幾個方面作了一些工作。

2.1研究課程設置與修課序列

以計算機硬件類課程群相關課程為依托,通過與國內兄弟院校溝通、交流,建立了更趨合理的硬件課程群設置方案。從課程群的內涵出發(fā),以培養(yǎng)學生獨立思考問題和創(chuàng)新意識為出發(fā)點,設置相應的課程并調整為合理的先后修課程順序。針對計算機專業(yè)的特點,結合當前課時數相對緊張的實際情況,將“數字邏輯電路”、“計算機組成原理”、“匯編語言程序設計”、“計算機系統結構”、“接口技術”、“嵌入式系統”等幾門課程的實踐環(huán)節(jié)合理有機結合,深入探究課程之間的邏輯關系,設置循序漸進的教學內容和實驗,通過“驗證型―設計型―綜合型”實驗環(huán)節(jié),為學生學好硬件類課程奠定一個良好的基礎。

對于“數字邏輯電路”課程,受總學時和課程實際需求關系制約,我們認為以滿足后續(xù)課程學習夠用為止,安排并講述數字電路的核心基礎部分,并在集成電路特性方面重點加強,目的是讓學生能夠應用集成電路芯片完成硬件電路的初步設計。

“計算機組成原理”是計算機科學與技術及相關專業(yè)的核心硬件類專業(yè)基礎課程,需要“數字邏輯電路”、“計算機導論”、“程序設計”等先修課程支持。該課程是學生接觸計算機硬件核心的第一門主干課程,以講述通用計算機原理為重點,包括計算機硬件各主要組成部分的組成原理,實現方法等。多年來的教學實踐和交流溝通,學生們普遍認為“計算機組成原理”是較為抽象和難于掌握的課程之一。我們從課程的內容入手,結合計算機發(fā)展的現狀,進行分析認為:“計算機組成原理”之所以學起來困難,主要原因就是課程內容比較抽象,講述的都是實實在在的計算機原理,但學生學習的過程中卻根本無法進行具體的操作實踐。例如,計算機組成原理中最為核心和重要的知識點是“控制器內部組成原理”,同學們接觸到PC機時,往往看不到,摸不著其心臟。學起來就很枯燥,不易掌握。針對這種情況,我們嘗試在“計算機組成原理”課程中將功能部件的實現部分加強,

具體的做法就是通過采用VHDL(超高速硬件描述語言)描述功能部件,將功能具體化到FPGA(現場可編程邏輯陣列)電路中,學生在掌握各功能部件基本原理的基礎上,通過具體的實驗設計完成控制單元的設計,并調試通過。這樣就把抽象的概念和內容具體化,學生就容易接受,從而也就容易掌握。

在完成課內實驗的基礎上,專門設置了依托“計算機組成原理”的硬件課程設計。利用VHDL技術和FPGA技術,將組成原理的各功能部件進一步綜合和具體化,從而為后續(xù)課程的深入學習奠定基礎。

在“計算機組成原理”學習完成之后,設置并逐步學習“匯編語言”、“接口技術”、“嵌入式系統”等課程,并逐漸接觸并學習具體的應用系統設計,完成從理論到實踐的系統訓練。為學生參加電子設計競賽和科技活動提供良好的基礎訓練,為學習計算機應用技術和系統結構奠定良好基礎。

2.2界定課程內容

計算機硬件系列課程教學內容多,技術發(fā)展快,而各課程學時數緊張。硬件類相關課程在課程內容上存在著一定的相互交叉和依賴關系[2],單純考慮某一門課程,從課程的系統性角度,往往力求知識點完備,但結合多門課程綜合考慮,課程之間又具有內容重復設置的實際。在這一課程群中,我們認真研究課程的內涵,合理確立各門課程的授課內容,構建知識內容前后銜接、實驗環(huán)節(jié)密切配合的一體化教學與實驗體系,寫出合格的教學大綱,為教學實施提供具體合理的依據。硬件課程群各門課程的內容界定以基礎知識在某門課程中體現即可,避免在多門課程中重復出現相同的內容,從而對課程內容進行精煉。通過整合,我們將“數字邏輯”、“計算機組成原理”、“匯編語言”、“接口技術”、“嵌入式技術”等課程的內容進行了界定,具體如下。

(1) “數字邏輯”主要講述數字邏輯的基礎門電路、邏輯表達式與化簡、編碼器/譯碼器、組合邏輯電路、時序邏輯電路、集成電路基礎等內容。

(2) “計算機組成原理”主要講述通用計算機主要組成部分的組成原理。講述數據表示與編碼,運算方法與運算器實現,一般意義上的指令系統及其設計方法,控制單元構成原理與實現,存儲器基本原理與存儲器構成、存儲系統的構成,輸入輸出部件與輸入輸出系統,總線系統等。特別指出,數據表示中的各種進制數表示與相互轉化,由于已經在計算機導論等課程中已經講過,在本課程中不講,但是要求學生熟練掌握。只提示,不深入講述。

(3) “匯編語言”主要講述Intel x86系列CPU的內部結構與寄存器組織、尋址方式、指令系統、匯編語言的語句格式、匯編語言程序設計方法與技巧等。本課程中不講二進制數及其各種編碼。

(4) “接口技術”以Intel x86系列CPU為原型機核心,講述處理器與存儲器、與IO設備之間的接口方法,具體存儲器的擴展、地址分配等,IO端口及編程方法,串行接口與并行接口,A/D與D/A接口等內容。學生通過學習掌握基本的接口實現方法。

(5) “嵌入式系統”從應用角度出發(fā),直接結合目前廣泛使用的嵌入式系統,講述一般的組成原理,以一種具體的嵌入式系統為例,從其內部結構、操作系統定制、驅動程序編寫、具體的IO接口等部分,實現具體應用系統的設計和實現。

2.3研究創(chuàng)新實驗項目

硬件類課程的后續(xù)知識點,可以有很多具體實用的項目。為提高學生創(chuàng)新實踐能力提供保障,我院聘請相關教師作為創(chuàng)新能力培養(yǎng)的指導教師。有針對性地建立適當的管理和激勵機制,以支持實踐教學指導教師持續(xù)有效地實施實踐教學環(huán)節(jié)。在實驗項目的制定上,充分考慮學生的需求。通過學生參與提出實驗項目,教師深入研究設置有意義的、實用的、學生感興趣的實驗項目,通過這些項目逐漸培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

開始時,實驗項目主要由教師根據實驗條件和技術發(fā)展狀況提供,在學生熟悉實驗環(huán)境后,根據自己的興趣提出實驗項目,與實驗室協商配套,完成實驗。這種方式,可以啟發(fā)學生積極思維、主動解決問題,最終形成完整的思路和方法。同時,增強學生的責任感和成就感,為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了新思路。

2.4研究實踐環(huán)節(jié)的模式

建立一套適合管理綜合設計型、創(chuàng)新型實驗項目的管理辦法,為實施創(chuàng)新型實驗提供制度上的保證。實踐環(huán)節(jié)從“課內實驗―單獨實驗課―畢業(yè)設計”三個環(huán)節(jié)貫穿實踐教育的各個環(huán)節(jié),從第4～5學期開始,逐漸將實踐環(huán)節(jié)滲透到教學過程中,從“驗證型

實驗―設計型實驗―綜合創(chuàng)新型實驗”三個層次,循序漸進地設置實驗項目,鍛煉學生的實際動手能力。

(1) 基礎驗證型實驗:依托課程,完成課內的基本實驗,以演示、驗證實驗為主。通過這些實驗使學生建立起基本的科學研究和創(chuàng)新理念。

(2) 設計提高性實驗:通過課內綜合設計型實驗、課程設計、大型實驗周等環(huán)節(jié),以設計型、綜合型實驗為主,培養(yǎng)學生對依托課程進一步深入理解,熟練掌握課程核心理論,訓練綜合應用課程知識的技能,具備獨立思考和解決問題的基本能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。通過該層次的培養(yǎng),使學生具備獨立思考問題的能力,具備初步的創(chuàng)新意識。

(3) 綜合創(chuàng)新型實驗:第三層次的實驗結合課程群,綜合運用相互關聯的幾門課程內容,獨立完成具有具體應用背景和一定難度的實驗內容,為學生提供一些與科研項目緊密結合的題目,項目可以滲透到課外和畢業(yè)設計過程中,使學生在具體項目的設計中,參加實際的科研過程,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

在實踐環(huán)節(jié)的具體安排上,結合課程,以課內實驗、課程設計、畢業(yè)設計的形式具體體現到教學過程的各個環(huán)節(jié)。在經過這一系列環(huán)節(jié)的綜合訓練之后,通過參加各級電子設計競賽等形式,將學習到的能力具體運用,增強學生的成就感,從而達到培養(yǎng)初步的創(chuàng)新意識和能力。

2.5綜合、客觀地評價學生的創(chuàng)新能力

一個學生的創(chuàng)新能力體現在許多方面,在對學生評價時,僅考察少數幾個方面是難以做到公平公正的[3]。針對大學生創(chuàng)新能力的評價無法進行量化,而且存在大量的人為因素這種情況,我們給出了各種創(chuàng)新因素,以及各個因素的重要程度,開發(fā)了大學生創(chuàng)新能力評價系統。建立學生創(chuàng)新能力的評價體系,確立評價模型,利用模糊數學將定性指標定量化,設計了多級綜合加權評價算法,從評價因素中提取大量數據進行統計、存儲、計算,并給出了考核分數進行量化,采用定性與定量相結合的方式準確地評價學生的創(chuàng)新能力,有效地減少人為因素的干擾。并對比分析改革前后學生的創(chuàng)新能力,以調整改革中出現的弊端。

3結語

在全面推進大學生素質教育的過程中,高等學校的本科教育必須強調學生的實際動手能力和創(chuàng)新精神[4]。實踐性課程的加強和創(chuàng)新能力培養(yǎng)在質量工程

中必將起到十分重要的作用。本文對培養(yǎng)計算機類專業(yè)學生硬件方向創(chuàng)新能力進行了探討,希望能夠更好地對本科生進行培養(yǎng),從而更好地滿足國家和社會的需要。本研究得到北方工業(yè)大學2009年教育教學改革項目資助,在此表示感謝!

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Research and Practice on Innovation Ability Training in Hardware of Computer Major Students

MA Li, ZHANG Yong-mei, SONG Li-hua

(College of Information Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China)

篇9

論文關鍵詞：智能儀器；教學實踐；教學改革

《智能儀器設計》是為測控技術與儀器專業(yè)本科生開設的一門專業(yè)必修課，主要講授智能儀器的開發(fā)、設計方面的專業(yè)知識，是儀器儀表應用、開發(fā)、生產單位及科研院所技術人員必備的專業(yè)知識。使學生了解、掌握智能儀表設計的原理和方法，培養(yǎng)學生理論聯系實際、獨立分析解決實際問題的能力。該課程是一門融合多項新技術且對實踐性要求很高的核心課程。教學內容分為課堂教學、課內實驗及課程設計三部分。課堂教學與實踐環(huán)節(jié)緊密結合，并與之前進行的微機原理、單片機與嵌入式系統等教學內容相互銜接，對該課程教學內容進行深化、延伸、補充，使學生加深對所學理論知識的理解，達到對教學內容的熟練掌握。通過本課程的學習和實踐，可有效地提高學生的動手能力，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。學生從課堂教學中學到的設計方法可以在實踐環(huán)節(jié)中加以檢驗和提高。從理論教學、設計題目任務的分析、方案設計、硬件設計及實現、編程環(huán)境的掌握、軟件設計直到調試運行，形成一個重實踐類課程教學體系。通過該課程的教學和實踐，既提高了學生的創(chuàng)新意識，又為畢業(yè)設計奠定了堅實的基礎。為不斷提高課程的教學質量，我們在教學研究與實踐中，不斷總結經驗，在課堂教學、實驗、課程設計及成績考核等具體環(huán)節(jié)中采取了一些有效措施，取得了較好的效果。

一、課堂教學內容體系及教學方法改革

課堂教學內容與先修課程微機原理、單片機與嵌入式系統相銜接，主要講授：數據采集技術、模擬量與控制信號輸出技術、人機接口技術、通信接口技術、數字濾波方法、誤差校正和量程自動切換等數據處理算法、智能儀器的軟件結構及程序設計方法、儀器自檢與抗干擾技術及其他常用的提高儀器儀表可靠性的硬軟件設計方法等。

1.以應用為主線結合大作業(yè)組織教學內容。教學過程中，為強調儀器儀表的整體概念，以大作業(yè)形式給出若干儀表設計的實際案例，結合課堂教學的不同階段，分模塊設計完成。大作業(yè)包括：自動供水系統設計、多路溫度采集系統設計、電參數測量儀表設計等。以電參數綜合測量儀為例，首先明確測量儀的功能和技術指標，由此得到測量儀的整體構成框圖，設計則結合授課章節(jié)分階段完成，電參數綜合測量儀可分為：信號調理部分、多路A/D采樣、人機接口、通信接口、數字濾波、標度變換與數據計算處理、量程自動切換、抗干擾技術等。每個模塊均有多種設計方案或算法可供選擇，教學中對學生完成的幾種典型方案或算法進行分析，比較其優(yōu)缺點及設計方案的合理性，使學生能從工程化的角度理解和掌握課堂講授的理論和設計方法。這樣，既可使學生掌握每個環(huán)節(jié)的設計方法，也使其了解一個實際工程化的儀器儀表功能要求的多樣性和實現的復雜性。

2.強化儀器儀表智能化及相關新技術的教學內容。課堂教學中，除介紹智能儀器可以自動選擇量程、自動存儲測量結果、顯示/打印、自校準、自診斷等初級智能外，加強了具有更高層次智能水平儀器方面的知識，如：分析、判斷、推理、學習等在智能儀器中的實現。同時，將模糊數學、神經網絡、專家系統等方面的知識引入到智能儀器設計。結合火電廠的一些控制設備，介紹智能控制方面知識的應用，如：模糊控制、專家控制、自適應控制等。智能儀器的發(fā)展與現代科學技術密切相關，因此教學中也應關注與儀器儀表有關的新理論和新技術及其發(fā)展動向。包括現代傳感技術、新型元器件及智能芯片、可編程器件、網絡及通信技術等。如通信部分，除介紹常規(guī)的RS232/422/485、GP-IB通信接口外，還介紹USB通用串行總線、以太網接口技術、現場總線（CAN、HART、Profi_bus等）、藍牙接口技術等內容，利用Internet、GSM/GPRS等公共網絡實現儀器儀表數據的遠程傳輸方法。微處理器芯片部分除介紹單片機外，也講解DSP、ARM、SoC等作為嵌入式CPU用于智能儀器的設計方法。另外，結合火電廠熱工參數的測量，介紹軟測量技術等新的測量方法及其應用。

3.課內設計型、綜合型實驗教學內容。課內實驗設置要注意兩個方面的問題，一是學時少，二是要避免實驗內容與先修課程重復。因此我們將課內實驗與大作業(yè)相結合，如要求設計一個配用熱電偶的溫度測量智能儀表，對毫伏級電壓信號進行定時采集，設計信號調理、多通道采集、人機接口等硬件電路，并綜合運用數字濾波、非線性特性線性化、零點及量程自動校正、標度變換等技術，實時計算顯示出溫度測量值。將其中更有助于智能儀器概念理解部分中的硬、軟件由學生設計實現方案，自主選擇芯片，用Protel畫出硬件部分原理圖，軟件部分用Visio畫出程序流程圖。將設計方案與智能儀器實驗箱及實訓模塊所采用的方案相比較，分析自己設計方案存在的問題及優(yōu)缺點，并進行改進。最后用匯編或C51編寫程序，并利用實驗學時在實驗裝置上進行調試。實驗報告內容包括設計方案說明、硬件原理圖、軟件流程圖及主要程序清單。

二、課程設計實踐教學內容組織及改革

1.課程設計內容。本課程設計學生要利用單片機開發(fā)系統、實訓擴展模塊及所需的芯片和元器件完成一項設計任務，也可以利用虛擬儀器實驗平臺設計開發(fā)智能儀器或結合大學生科技創(chuàng)新項目、參加教師科研工作選擇設計題目。為提高學生的學習興趣，充分調動學生學習的主動性，并考慮到學生個體之間的差異，總結多年實踐教學中的經驗，我們在以下幾個方面對設計內容進行了改革：設計題目的形式：《智能儀器設計》課程設計所涉及的內容包括測控技術與儀器專業(yè)主要的專業(yè)課和專業(yè)基礎課，如：智能儀器設計、單片機與嵌入式系統、微機原理、測量儀表、數字信號處理、電路、電子技術基礎等。為了提高學生的綜合素質，培養(yǎng)學生運用所學知識分析問題和解決問題的能力，在題目形式的選擇上，我們重點突出了設計內容的綜合性、完成設計任務時方法的靈活性和創(chuàng)造性。給出的設計題目大部分包括：信號調理電路的設計、輸入/輸出通道的設計和軟件設計，并且要在實驗裝置的基礎上由學生自己動手實現信號調理電路，完成硬、軟件功能的調試。鑒于虛擬儀器技術的發(fā)展，并相應開設了選修課，設計題目中增加了利用虛擬儀器實驗平臺設計開發(fā)智能儀器的內容，學生可以利用LabVIEW軟件及相應信號調理、數據采集模塊來完成，如：環(huán)境參數檢測、振動信號分析、無損檢測、距離與位移檢測、環(huán)形輸送線檢測與控制、電參數綜合檢測及質量分析等設計任務。設計題目的難易程度：為了使不同的學生均得到一次完整的鍛煉機會，在題目的難易程度的選擇上，我們將題目分成了難、中、易三類。難題是指涉及內容多、綜合性強的設計題目，如：設計中包括信號調理電路的設計、A/D通道設計、數字濾波、非線性特性線性化、標度變換、人機接口設計等。設計題目中多數是中等難度的題，如在上述內容中去掉數字濾波或非線性特性線性化等要求。設計題目中也有少量較容易做的題，這類題在內容上只是完成了智能儀表的某一部分功能，如：鍵盤/顯示設計、時鐘設計、數字I/O等。這樣，學習成績較落后的同學可以做相對容易、功能固定的設計題目，而成績較好且動手能力強的同學可以做難度高、功能靈活且具有創(chuàng)造性的題目，盡可能發(fā)揮每個學生的主動性，使各種學生都能得到最大的鍛煉，達到最好的教學效果。設計完成的最終結果：課程設計不僅要求學生按照選定的題目完成設計任務，而且要包括對開發(fā)系統、實驗系統及編程語言的掌握。設計方案既要考慮功能的實現、實現方法、結構的優(yōu)化、選用元器件的合理性、運行結果的正確性，也要考慮測量的準確度、可靠性、可移植性及參數調整的方便程度。如：題目中需要設計電流/電壓轉換電路，設計方案有直接采用標準電阻、采用運算放大器的簡單電路及考慮調零調量程的實用電路等。設計方案直接反映了學生對所學知識的綜合應用能力。最終完成的課程設計報告應包括總體方案、軟硬件功能分配、硬件原理圖、軟件流程圖、調試結果結論，并附程序源代碼。報告的書寫可以培養(yǎng)學生的表達和論述能力，為以后的工作和學習打下一定的基礎。

2.輔導方式。指導教師給出若干設計題目后，由學生自主選擇，受實驗設備數量的限制，一般需2名同學共用一套設備。指導教師在布置設計任務時，主要介紹應完成的功能和要求，而實現方法可以有多種，由學生自己選擇。對學生的指導也以提示性為主，鼓勵學生自己查閱有關資料，結合已學知識分析給定的設計任務，并最終完成課程設計。仍以前面提到的電流/電壓轉換電路為例，一部分同學開始想到的是電子技術基礎中學過的簡單的放大電路，沒有與測量儀表或智能儀表中學過的知識結合，針對這種情況，指導教師提示同學測量電路應具有調零及調量程的功能來引導同學查閱資料設計出合適的電路。

三、考核方法改革

篇10

關鍵詞：課程設計；創(chuàng)新意識；考核機制

作者簡介：馮濟琴（1973-），女，四川雅安人，重慶理工大學電子信息與自動化學院，副教授；魯進（1980-），女，重慶人，重慶理工大學電子信息與自動化學院，講師。（重慶 400054）

基金項目：本文系重慶理工大學2011年高等教育項目“測控技術與儀器專業(yè)課程設計模式改革研究”（項目編號：11002）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0121-02

課程設計是一個通過把所學知識和技能綜合運用，最后實現課程目標的過程，它是本科教學的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)。課程設計水平不僅能夠反映課程理論研究的成果，更是制約教育、教學質量的一個重要因素。有計劃的、高質量的課程設計培養(yǎng)，不僅有利于學生對基礎理論課程的深入理解，提高學生的動手能力，也有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力，提高人才培養(yǎng)的質量，使學生了解畢業(yè)后的就業(yè)方向，為其走向工作崗位做好前期鋪墊。因此，實施好課程設計環(huán)節(jié)，提高課程設計的教學質量對學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質能力培養(yǎng)起著決定性作用，因此對課程設計教學也提出了巨大挑戰(zhàn)。

一、教學現狀

重慶理工大學測控技術與儀器專業(yè)的課程設計種類較多，包括已經存在的測控電路及裝置課程設計、嵌入式系統設計及應用課程設計、測控系統課程設計及精密機械設計基礎課程設計，各課程設計也都有自己的培養(yǎng)目標和實踐內容，旨在培養(yǎng)學生實際實踐能力。近年來筆者一直參與多門課程設計的指導工作，通過各種方式與學生交流，認為目前測控技術與儀器專業(yè)課程設計還存在以下問題：

1.選題內容單一

目前測控技術與儀器專業(yè)許多課程的教學計劃延續(xù)多年，其課程設計內容也比較規(guī)范化和標準化。課程設計每一年的內容和方法更新較少，指導教師也是同一個或同一批人，導致每一屆學生的設計理念都相差無幾，限制了學生的設計思維。另外，由于課程設計是對理論知識的鞏固，所給出的選題大部分是依據教材理論知識設計的，題目內容單一陳舊，學生不感興趣。

2.學生創(chuàng)新意識無法得到培養(yǎng)

傳統的課程設計重點放在“進一步鞏固和加深所學理論知識”上，設計題目往往是多年不變的舊課題，對學生實踐能力的提高沒有多大的作用。教師在指導過程中，又無形地把自己的設計理念和思路傳遞給學生，學生在設計中只需按題目中給定的數據、方案及規(guī)定的設計方法完成一定的工作量即可，整個設計過程中缺乏方案構思等設計能力的訓練，使學生的思維限定在固定模式中，主觀能動性不能得到充分的調動和發(fā)揮，學生的創(chuàng)新意識也就無法得到培養(yǎng)。

3.缺乏健全的課程設計考核機制

指導課程設計需要一定的管理措施，其中最重要的是健全考核機制。如果課程設計沒有嚴格的要求和健全的考核手段，有些學生就很難全身心地投入到課程設計中。同時，有些課程設計需要先修的課程較多，因此只能安排在比較靠后的學期。例如測控系統課程設計一般安排在大四上學期，而該學期學生又忙于找工作或者考研，因此部分學生的心思不能完全放在課程設計上，這時如果又缺乏考核機制，那么就更不能約束學生。此外，雖然大多數學生對課程設計較為重視，但也有部分學生對課程設計的重要性認識不夠，態(tài)度不夠端正，平時不認真，最后抄襲別人的設計資料“交差”，這樣勢必難以達到課程設計最初預想的設計目的。

由此可見，只有對測控技術與儀器課程設計從多方面進行模式改革和實踐探索，才能從根本上提高課程設計質量，讓學生真正了解所學專業(yè)內容，同時提高其設計理念和創(chuàng)新能力。

二、教學改革與實踐

針對以上問題，重慶理工大學測控技術與儀器在課程設計中進行了改革與實踐。

1.課程設計內容

為了激發(fā)學生的興趣，使課程設計能達到一個良好的效果，從以下幾個方面入手予以解決。首先，為了更好地讓學生了解自己所學的專業(yè)方向，同時為學生建立一條從學校到企業(yè)的連接橋梁，對測控技術與儀器專業(yè)的學生來說，其課程設計選題盡量貼近企業(yè)項目，甚至可以直接從企業(yè)中選題。其次，課程設計題目一般兩年或三年一換。為了讓學生更好地了解目前本學科的發(fā)展現狀，課程設計應選擇具有代表性的前沿課題，并盡量選擇綜合性強的設計題目。最后，考慮到學生的現狀，課程設計題目應難易適中，適合不同層次的學生，甚至可以讓學生自擬題目，通過指導教師審批即可選擇自己感興趣的內容作為課程設計題目。課程設計題目的總量應小于學生人數，通常由3到5位學生一組[1]共同完成一個課程設計。

通過選擇前沿和貼近企業(yè)項目的選題，學生都比較感興趣，充分調動了他們的積極性，學生在以后的具體設計過程中充滿熱情和動力。

2.課程設計指導書設計

當課程設計題目選定后，教師將理論教學內容以及學生對知識掌握的程度和工程實際的應用需求結合起來，進行分析和研究，精心組織和合理選擇，從而對每一題目設計不同的課程設計指導書。而且在課程設計指導書中，將題目細化分工成不同部分，每位學生應該完成不同的任務。例如在“嵌入式系統設計及應用”課程設計中，對于某設計題目，可分為方案及原理設計、硬件設計、軟件設計、機械結構設計四部分，這四部分分別由四位學生來完成，因此在指導書就應明確每位學生的任務、目標以及完成設計的指導步驟。同時在指導書中盡可能多地提供或指出有關參考書籍和資料，以幫助學生直接查閱與課程設計相關參考資料。

測控系的課程設計在改革之前是由一位學生完成一個題目，這樣在較短時間內完成一個題目有一定難度，因此學生往往一接到課程設計任務就從心里上畏懼，進而越來越沒信心完成設計，最后只能靠抄襲、拼湊來完成設計報告，學生在課程設計中沒有得到應有的鍛煉，自然就無收獲。改革之后一個題目分解成幾個任務，相對變得簡單，學生比較明確自己的目標，他充滿自信，因此就有飽滿的熱情和信心去接受任務，同時因為每個題目都有設計指導書，學生可參考指導書上步驟一步一步完成自己的任務，達到課程設計目標。

3.創(chuàng)新意識和團隊精神的培養(yǎng)

為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，在整個課程設計過程中，應充分引導和啟發(fā)學生。從查資料到方案設計、元件選擇，都應讓學生獨立完成任務。當學生在設計中遇到問題時，應鼓勵學生刻苦鉆研，自己去找資料，具體情況具體分析，同時因勢利導，啟迪學生的創(chuàng)造思維，盡可能找到比較好的解決問題的方法。

當學生選中自己中意的題目后，在同一題目下一般由3到5位學生共同一組，同組學生雖是同一題目，但任務不同，任務之間彼此卻又相互關聯。這種方法和企業(yè)項目設計的步驟基本相同，讓學生提早適應社會需求，有利于為學生將來進入企業(yè)從事科研設計工作打下良好的基礎。在設計過程中，學生互相交流、共同討論協同完成同一設計題目，培養(yǎng)了學生的團隊協作精神和工程應用能力。教師在整個過程中也可組織學生討論，互相交流，更促進學生團隊精神的培養(yǎng)。

4.改進管理措施，健全考核機制

由于重慶理工大學實行三學期制后，課程設計一般放在第三學期，這時學生一學年的理論課已全部結課，暑期也臨近，學生往往比較散漫，因此必須建立嚴格的考核機制。重慶理工大學測控專業(yè)的課程設計成績一般由平時成績、答辯成績、和撰寫報告成績組成。其中平時成績占總成績的30%，由指導教師給出；答辯成績[2]占總成績的30%，由評閱小組教師給出；撰寫報告成績占總成績的40%，由評閱教師給出。

平時成績里面應包括學生考勤以及平時在實驗室做設計情況，只有這樣才能杜絕學生只以撰寫報告為目標，最后交差了事，根本沒有達到課程設計的目標。

測控系的課程設計一般安排3周左右的時間，在教師指導下學生一般都能完成設計內容。為了充分了解學生完成情況，測控系每門課程設計最后都會將所有學生進行交叉分組，答辯小組成員由3位以上教師組成。答辯過程中，學生先自述，再由教師提問，學生答辯，最后由答辯小組給出成績，其中指導教師不參與自己所指導學生的答辯。

學生完成所有設計后撰寫設計報告，學生的設計報告教師之間交叉評閱，由評閱教師給出成績。

因為有了健全的考核機制，學生必須在整個課程設計期間，通過查閱資料和教師的指導完成題目設計，參加答辯，最終撰寫報告，才能完成整個課程設計任務。因為成績不合格考核不過的學生只能參與下一屆的課程設計。這樣的考核方式給學生一定壓力，這種壓力最終轉換成學生的動力，激發(fā)他們分析問題和解決問題的能力，最終培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和團隊意識，有利于將來的就業(yè)。

三、總結

重慶理工大學測控技術與儀器專業(yè)課程設計改革已經實踐兩屆，通過課程設計內容的改變提高了學生的興趣，指導書的設計給予學生完成課程設計的信心，在設計過程中注重學生創(chuàng)新意識和團隊意識的培養(yǎng)，最后采用類似畢業(yè)設計的考核機制。其增強了學生的動手能力，也是適合企業(yè)需求的人才培養(yǎng)模式。在課程設計中完成較好的學生，畢業(yè)設計必然也完成較好，到工作崗位后也能較好適應企業(yè)的工作方式。因此這些方法使學生創(chuàng)新能力、實踐能力和團隊協作能力得到較好的培養(yǎng)，對測控系的教學水平整體提高起到很大作用。

參考文獻：