工程实践能力培养嵌入式课程教学改革

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摘要：在新工科建设和工程认证快速发展的背景下，根据《嵌入式系统原理及应用》这门课程知识结构复杂丰富、实践操作内容多的特点，将案例化教学和项目化教学相结合，应用在课程的教学过程中，同时整合课程资源建设网络教学平台，改革课程考核方式，更加注重过程和实践能力的考核，激发学生自主学习、独立思考的能力，对培养学生的实践动手能力、工程项目应用能力起到很大的作用。

关键词：嵌入式；案例化教学；项目化教学；教学方法改革

引言

《嵌入式系统原理及应用》是我院电子科学与技术专业的一门专业必修课，主要对嵌入式硬件系统结构和原理、驱动软件设计、Linux应用软件设计等内容进行讲解。从讲授内容上看，理论知识和实践能力兼备，且以实践能力培养为主，而现有的教学体系偏重理论知识的传授，不利于学生实践创新能力和素质的培养。虽然每年都组织学生参加各种电子实习、各类电子竞赛和智能车竞赛等实践创新活动，且每年举办一次校内电子设计大赛和智能车大赛，以此促进学生通过参加竞赛提高实践动手能力，这些创新活动每年开展的都很多，组织的也很好，但这还远远不够。一是这些竞赛的覆盖面有限，或者设计难度和质量参差不齐；二是这些竞赛涉及的内容没有把《嵌入式系统原理及应用》这门课程的主要内容都包含进去，所以很有必要对《嵌入式系统原理及应用》这门课程的教学方式进行改革，将偏重理论的课堂讲授改为以案例引导和项目设计为主的“案例化+项目化”教学方法，以此提高学生的工程实践能力。

1“案例化+项目化”教学方法设计

以案例引导和项目设计为主的“案例化+项目化”教学方法是指在讲解课程理论知识的基础上，将《嵌入式系统原理及应用》课程的主要教学内容组织在设计的教学案例和综合性实践项目里。通过课堂上对教学案例进行讲授、引导，让学生掌握基本的知识模块，提高学生的学习兴趣、激发学生解决实际问题的能力、培养学生主动学习的习惯之后，再通过综合性实践项目的练习，让学生能够从整体上理解嵌入式项目的架构，掌握基本的设计方法，能在设计过程中锻炼查阅文献和技术资料的能力，培养学生解决实际问题的能力；同时通过对项目设计结果进行考核，为最终成绩提供依据。教学案例的设计主要源于实验设备中的实验项目资源，或者综合性实践项目分解后的子模块，这些教学案例要具备通用性高、典型性强、操作性好、易于整合等特点，让学生学习后能方便地应用到综合性实践项目中。学生在学习过程中需对所有教学案例进行学习和操作，保证都能掌握本课程的所有教学重点。主要教学案例有：I/O口程序设计、A/D采集程序设计、触摸屏接口程序设计、串口通信程序设计、IIC接口通信程序设计、SPI接口通信程序设计、嵌入式Linux开发环境搭建、嵌入式Linux系统驱动程序设计、嵌入式Linux系统C程序设计、嵌入式Linux系统可视化程序设计。综合性实践项目的设计主要源于本课程组的任课教师研发的实际工程项目，把实际工程项目中和本课程有关的功能设计分解出来，制作成相对独立、工作量适中、且具有应用价值的综合性实践项目，让学生以组为单位进行选题，通过团队协作的方式完成整个项目设计和调试，既提高工程实践能力，又锻炼团队协作能力。主要综合性实践项目案例有：建筑物安全监测系统设计、感应加热设备功率监测系统设计、产品使用寿命检测系统设计、特种材料膨胀特性监测系统设计、特种材料抗折特性监测系统设计、企业职工工作量统计系统设计、产品生成过程追溯系统设计等。

2教学团队建设

为了保障项目式教学方法改革的顺利进行，对本课程的教学团队进行高质量的扩充。在原有的课程教学团队的基础上，将每年参加各类竞赛组织的指导教师、经常参与横向课题研发的专业教师、以及长期合作企业中的专业技术工程师等多种具备工程实践能力的人员组织起来，建设一支教学能力强、理论知识扎实、工程实践经验丰富的专业教学团队。在课程教学过程中，先由原任课教师对本课程的基本理论知识进行讲解，让学生完成基础知识的学习，再由原任课教师和竞赛指导教师对教学案例进行讲授，让学生掌握各个应用模块的使用方法，最后组织本课程教学团队所有教师，以学生分组为单位进行指导，并在设计完成后给出评测结果，作为学生最终成绩的重要参考。

3教学资源网络化

《嵌入式系统原理及应用》这门课程的知识结构复杂、丰富、实践操作内容多，在有限的课堂教学环节中做不到每部分都能进行精讲细讲；此外，每个学生对新知识的接受理解能力有差异，部分学生可能在课堂上无法理解所有讲授内容；同时，为了方便学生在课下进一步对课程相关内容和知识进行学习，建设一套资料完整、形式多样、使用方便的课程网络教学资源显得非常重要。本课程教学团队依托慕课网络平台，建设以基础知识讲解视频、教学案例讲解视频、综合实践项目课题资料及丰富的嵌入式课外学习资源为主的课程网络学习平台。该平台除了能提供课程学习功能外，还能进行课堂签到、布置作业和通知、随堂测试、学生学习情况统计等功能，大大丰富课堂活动的形式，方便课程教学活动的设计。

4考核方式设计

传统教学中的成绩考核主要通过平时成绩、实验成绩、期末考试成绩给出每个学生的最终成绩，虽然在一定程度上体现出学生对本课程的学习情况，但无法对学生的学习过程和实践动手能力进行有效考核，不能适应课程改革后的考核要求。为此，对课程考核方式进行了改革，打破原有的考核机制，将学生成绩分为以下四部分进行考核：

4.1随堂测试

在基础理论和教学案例授课过程中，任课教师根据情况设计相关测试题目，在课堂上通过网络教学平台测试，学生通过手机APP在规定时间内完成，任课教师批改后将此项成绩计入每个学生的随堂测试成绩中。

4.2项目设计日志

综合性实践项目的设计是本课程教学环节的重要部分，每个学生在项目制作过程中不仅要完成相应的设计任务，同时还要认真记录项目设计日志，将项目设计整体思路、设计过程中遇到的问题以及解决的办法等内容记录在案，项目完成后，项目组指导教师根据项目设计日志的质量进行打分，体现了设计过程的成绩。

4.3团队参与和贡献程度

每个小组在项目设计的过程中，每个学生的分工和参与程度有一定差异，所花精力和所做工作对整个项目的贡献程度有一定区别，为体现这方面的不同，由项目组成员为本组人员进行打分，体现团队成员在项目中的参与和贡献程度。

4.4设计报告和答辩

综合实践项目完成后，最终要提交项目设计报告，并以作品功能演示和答辩的形式进行汇报，答辩小组教师给出报告成绩、作品演示成绩和答辩成绩，体现学生项目设计的整体效果。将以上四部分成绩进行加权综合后，得到学生最终成绩，并以优、良、中、及格、不及格的形式给出。考核方式改革后，最终成绩体现了学生的基础知识掌握情况、项目设计能力、团队协作能力、报告书写和口头表达能力，全方位展现学生在课程学习过程中的完成情况。

5结论

文章根据《嵌入式系统原理及应用》这门课程的知识结构复杂、丰富、实践操作内容多的特点，将案例化教学和项目化教学相结合，应用在课程的教学过程中，增加了课程的强度和挑战度，同时整合课程资源，建设网络教学平台，改革课程考核方式，更加注重过程和实践能力的考核，提高学生自主学习、独立思考的能力。通过全方位的课程教学改革，学生对课程的学习兴趣有很大提高，对课程知识结构的理解明显增强，对培养学生的实践动手能力、工程项目应用能力起到很大作用。

参考文献

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作者：姚雷博 郭超 任亚飞 单位：洛阳理工学院