胡海芝,郭慧玲

(周口師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河南周口466001)

隨著人們對(duì)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的電子產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,嵌入式系統(tǒng)逐漸走入人們的日常生活,嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)。然而,目前我國(guó)嵌入式系統(tǒng)方面的人才比較缺乏。為了適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)的需求,高校開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程成為趨勢(shì)。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。嵌入式系統(tǒng)具有綜合性、實(shí)踐性、學(xué)科發(fā)展快等特點(diǎn),作為綜合性很強(qiáng)的課程,嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)還處在不斷探索和磨合的階段[2]。如何培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高水平嵌入式系統(tǒng)人才成為高校關(guān)注的焦點(diǎn)。本文首先分析目前在嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和不足,然后針對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討,提出相應(yīng)解決方法以供討論和研究。

1 現(xiàn)狀分析

嵌入式系統(tǒng)課程對(duì)高校來(lái)說(shuō)是一門(mén)新課程,沒(méi)有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教材,各高校根據(jù)本校的師資力量在實(shí)踐中不斷摸索,在理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在著不足,主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.1 門(mén)檻高

嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程。它集成了微處理器、存儲(chǔ)器、外圍電路等硬件結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)工具鏈等軟件系統(tǒng)[3],這要求學(xué)生應(yīng)具備相關(guān)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。目前計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置主要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)軟件理論與應(yīng)用層面的技能,學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作及軟件方面的能力較強(qiáng)。相對(duì)而言,底層的硬件、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序等方面比較薄弱。對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)門(mén)檻比較高的綜合課程。

1.2 教學(xué)資源缺乏

1 )師資力量有限。嵌入式系統(tǒng)是一項(xiàng)發(fā)展迅速的計(jì)算機(jī)技術(shù),要求教師的知識(shí)體系應(yīng)該隨之更新。除了完成日常的教學(xué)任務(wù)之外,教師需投入一定的精力及時(shí)更新及補(bǔ)充相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。而對(duì)一般院校來(lái)說(shuō),具有相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的嵌入式系統(tǒng)任課教師數(shù)量有限,具有相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的非嵌入式系統(tǒng)任課教師擔(dān)任嵌入式系統(tǒng)課程也有一定難度。

2 )缺乏課程教學(xué)大綱和統(tǒng)一的教材。嵌入式系統(tǒng)主要分為硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。可是選擇什么樣的硬件平臺(tái),讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握哪種嵌入式操作系統(tǒng)及主要涉及到哪方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā),各高校教師、學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)不盡相同。針對(duì)本課程沒(méi)有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教材,嵌入式系統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有成熟的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以學(xué)習(xí)與借鑒。就目前而言,對(duì)綜合性很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué),各高校一直處在摸索階段。

3 )實(shí)驗(yàn)器材匱乏。嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,實(shí)踐是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)理論知識(shí)的學(xué)習(xí),學(xué)生雖然能夠掌握一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí),但如果不通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固理論知識(shí)和提高動(dòng)手能力,就很難適應(yīng)社會(huì)需要?？墒?有很多高校缺少相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果不理想。同時(shí),嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展很迅速,對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材如果沒(méi)有根據(jù)學(xué)科的發(fā)展及時(shí)調(diào)整,相對(duì)而言太陳舊,同樣達(dá)不到教學(xué)效果。

1.3 缺乏合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中,大多數(shù)是針對(duì)教師上課所講內(nèi)容的驗(yàn)證,或者根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行演示。這樣學(xué)生并不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)更好地掌握知識(shí),也沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到讓學(xué)生鍛煉思考問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力,這樣實(shí)驗(yàn)的作用沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。

1.4 教學(xué)模式單一

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)可循,在教學(xué)模式上存在以下幾個(gè)問(wèn)題:

1 )很多高校沒(méi)有考慮到自身的師資隊(duì)伍、學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)等因素直接照搬其他學(xué)校的教學(xué)模式,所設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容不符合本校的實(shí)際情況;

2 )很多教師直接按其他課程的教學(xué)方法搬過(guò)來(lái)用;

3 )為了完成教學(xué)計(jì)劃而一味的填鴨式教學(xué),甚至有些只有理論講解,對(duì)實(shí)踐不夠重視,這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)有“看不見(jiàn),摸不著”的感覺(jué)。

以上幾種原因都是沒(méi)有充分地考慮到嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn),采用教學(xué)模式單一,從而導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和信心。

2 應(yīng)對(duì)措施

筆者結(jié)合實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和平時(shí)的工作總結(jié)及對(duì)兄弟院校的調(diào)研,針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題提出以下對(duì)策以供探討。對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)一般過(guò)程如圖1所示。

圖1 嵌入式教學(xué)過(guò)程

2.1 合理制訂教學(xué)計(jì)劃

制訂嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)因素:

首先應(yīng)根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)置教學(xué)計(jì)劃,如果只為完成教學(xué)任務(wù)忽略學(xué)生的知識(shí)背景,選擇的教學(xué)內(nèi)容太高學(xué)生無(wú)法接受,從而影響學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性與興趣。本校學(xué)生有較好的C++及Windows編程基礎(chǔ),筆者在教學(xué)中選擇Windows CE進(jìn)行教學(xué),微軟對(duì)桌面Windows和Windows CE采用幾乎一樣的編程接口,這樣可使Windows下的應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員快速、平滑地過(guò)渡到Windows CE平臺(tái)下[4],對(duì)于相應(yīng)平臺(tái)上的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)比較容易上手。

其次選擇教學(xué)內(nèi)容,要綜合考慮市場(chǎng)需求及學(xué)校現(xiàn)有資源。嵌入式系統(tǒng)是一項(xiàng)發(fā)展較快的計(jì)算機(jī)技術(shù),教學(xué)內(nèi)容不能一直保持不變,需根據(jù)其發(fā)展適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

最后在教學(xué)過(guò)程中,針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題及學(xué)生掌握情況的反饋信息對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,努力提高教學(xué)效果,使學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)并能學(xué)以致用。

2.2 教學(xué)方法應(yīng)靈活多樣

馬斯洛認(rèn)為“自我實(shí)現(xiàn)是人類(lèi)的最高理想”, “興趣是學(xué)習(xí)最好的老師”[5]。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō),嵌入式系統(tǒng)對(duì)他們來(lái)說(shuō)是個(gè)未知的世界,如果課程開(kāi)始直接講述理論性的東西,容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏懼情緒,失去學(xué)習(xí)興趣。課程開(kāi)始時(shí)采用以學(xué)生的一天生活所接觸的產(chǎn)品(手機(jī)、MP3等)為引入的方式,使學(xué)生對(duì)本課程產(chǎn)生興趣,并使學(xué)生感受到嵌入式系統(tǒng)的重要性。

另一方面,在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際,將課本知識(shí)點(diǎn)與最新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用相結(jié)合,以鞏固知識(shí)及拓展學(xué)生的知識(shí)面。以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為開(kāi)始,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與思考。針對(duì)所授班級(jí)可以組成興趣小組,一部分專(zhuān)業(yè)知識(shí)強(qiáng)的、動(dòng)手能力好的學(xué)生帶動(dòng)其他學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和思考問(wèn)題的能力。

2.3 實(shí)例分析貫穿于教學(xué)過(guò)程

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中,若僅從理論上進(jìn)行講授,內(nèi)容抽象不易理解和掌握,在教學(xué)過(guò)程中有必要選擇相應(yīng)實(shí)例。對(duì)實(shí)例根據(jù)講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解,以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)力,采用案例教學(xué)法,把實(shí)例貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。采用這種方法一方面使抽象的內(nèi)容具體化,另一方面可以啟發(fā)學(xué)生根據(jù)已學(xué)的內(nèi)容解決實(shí)際問(wèn)題。在授課過(guò)程中筆者根據(jù)本校學(xué)生的情況以監(jiān)控系統(tǒng)為例,整體上按照設(shè)計(jì)流程針對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解后講解,分解情況如表1所示。

表1 案例分析

2.4 注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握是基礎(chǔ),而目的是要學(xué)會(huì)使用。對(duì)于課堂上所講的例子,首先是驗(yàn)證、理解知識(shí)點(diǎn)的階段,要求通過(guò)實(shí)踐來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以充分利用模擬器及硬件相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)不能僅停留在驗(yàn)證階段。為了能達(dá)到很好的教學(xué)效果,鍛煉學(xué)生的思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,在課程進(jìn)行到一半的時(shí)候,給學(xué)生布置任務(wù),讓他們?cè)隍?yàn)證的基礎(chǔ)上,自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品。將上課所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合,解決實(shí)際問(wèn)題。

對(duì)于本課程實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)置如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)安排

2.5 擴(kuò)充教學(xué)資源

作為一門(mén)發(fā)展很快的學(xué)科,為避免教學(xué)內(nèi)容與市場(chǎng)脫節(jié),教師應(yīng)不斷地更新自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)以適應(yīng)市場(chǎng)需求,可采用假期培訓(xùn)、線上交流及自行查閱資料的方法。由于課時(shí)有限,要想很好地掌握嵌入式系統(tǒng),僅靠課堂教學(xué)是不夠的,鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。比如在講Windows CE時(shí)采用對(duì)比法介紹android、嵌入式Linux等操作系統(tǒng)的應(yīng)用。教師可以提供一些資料或者網(wǎng)址讓學(xué)生在課外補(bǔ)充知識(shí)。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材不足的情況,高校可以采取校企合作的方式。這樣不僅解決了實(shí)驗(yàn)器材的問(wèn)題,而且還可以讓學(xué)生接觸社會(huì),提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.6 采用綜合的課程考核方法

嵌入式系統(tǒng)采用綜合的考核方法,不讓一張?jiān)嚲碓u(píng)判學(xué)生的掌握程度?？己瞬扇∑綍r(shí)實(shí)踐加最終實(shí)訓(xùn)的方法。本校采取以下考核方法:在平時(shí)的教學(xué)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。通過(guò)各個(gè)實(shí)驗(yàn)及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給學(xué)生相應(yīng)等級(jí);在課程結(jié)束之后,學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)內(nèi)容做一個(gè)具體的項(xiàng)目,這樣既整合了所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)又鍛煉了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。與此同時(shí)根據(jù)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的結(jié)果適當(dāng)?shù)貙?duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。實(shí)踐證明這種考核方式效果較好。

3 結(jié)語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的廣闊前景和未來(lái)發(fā)展的潛力得到了全社會(huì)的共識(shí)。要想培養(yǎng)出好的嵌入式系統(tǒng)方面的人才,各高校應(yīng)在市場(chǎng)需求的導(dǎo)向下,根據(jù)自身的情況及學(xué)生的知識(shí)特點(diǎn)制訂出合適的教學(xué)計(jì)劃,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),努力提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以滿足市場(chǎng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的需求。

[1]陳渝,韓超,李明.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用開(kāi)發(fā)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:1-2.

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