[摘 要]《嵌入式系统工程实践》是嵌入式方向的重要课程,是该专业方向的一门集大成的收官课程。本文对该课程的教学进行了深入探讨,提出了点面结合、增强互动教学、采用内容开放式的实践教学,对提高该课程的教学水平有一定的参考价值。
嵌入式系统课程的实践性、应用性非常强,对教学提出了很高的要求。提高嵌入式课程的教学水平,对应用型嵌入式人才培养有着重要的意义,尤其是在当前嵌入式人才紧缺的情况下,其意义更加显著。本文就《嵌入式系统工程实践》这门课程的教学内容及方法进行深入研究。
教学目标及难点
《嵌入式系统工程实践》是嵌入式方向的一门专业课程,安排在大学四年级上学期,与《嵌入式系统课程设计》课程不同,前者更加突出工程实践方面的教学,在综合性和应用性方面提出了更大的要求。
修学该课程的学生都学过嵌入式系统原理,部分选修学过嵌入式Linux、WinCE,较多部分学生在暑期短学期的培训课程,或者因为兴趣爱好采用自学方式学过Android开发。学生在嵌入式方向的知识积累参差不齐,兴趣爱好也有很大不同,很多学生在这一阶段对自己的职业方向有了明确的认识。
嵌入式技术种类很多,这些技术所研究的领域跨度非常大,采用传统的教学方式明显不能达到教学的目标。
1.1教学目标
教学目标按照知识目标、技能目标、素质目标来分析:
知识目标:
1)能够深入掌握一种嵌入式应用系统的开发技术;
2)了解成为一个嵌入式工程师应该具备的知识体系。
技能目标:
1)能够根据项目需求完成项目分析;
2)能够完成小型项目的开发工作。
素质目标:
1)具有自主学习能力、有责任心、能自主完成工作岗位任务;
2)具有分析能力,善于创新和总结经验;
3)具有合作精神和管理协调能力。
1.2教学难点:
1)嵌入式系统涉及面非常广,开发技术种类多,各技术间跨度很大;
2)学生基础不同,兴趣、爱好不同,不能指定一种技术作为主讲内容;
3)各种技术都讲,势必造成学生学习深度不够,达不到课程教学要求;
4)项目案例的整理、学生实践的指导和监督。
教学模式思考
做好这门课程的教学,首先要明确指导思想:
2.1 关于能力诉求
通过研究ACM 2013(Computer Science),明确毕业生能力诉求:
熟悉核心原则、理论和实践结合、具有系统观、足够的项目经验、建立终身学习习惯、团队沟通和组织技巧。
2.2 要注意的三个问题
在确立教学方案时,应当注意以下三个基本问题:
第一,不要过于突出课程教材完整性,缺乏课程之间融通性。
每门课程教材是一个独立的知识体系,强调完整性,相关知识面面俱到,忽略了前序课程已经讲授的知识,以及与课程之间知识的相关性。前后课程知识不能有效整合与衔接,课程之间知识重复严重。学生难于系统地理解课程知识体系。
第二,不要过于突出原理性知识,缺乏工程性方法。
课程教学往往突出原理性知识的传授,没有讲授一套有效的工程性构建方法。学生虽然了解了基本概念,却难于实现具有一定规模的实验。
第三,不要过于突出分析式教学,缺乏综合式教学。
分析教学方法,有利于学生学习以往经验,但缺点是难以培养学生创新能力。
2.3 关于能力培养不得忽视的因素
关于能力培养,国内高校都普遍存在着学生能力不足的问题,受到普遍关注;考试成绩不能反映学生实际能力;高分低能现象普遍存在。
学生能力不足的主要原因有:实践教学流于形式,抄袭现象严重;个性化学习需求得不到满足;学生没有空间去学习感兴趣的内容。
另外,由于学生的个体差异性,个性化培养很重要,如何在教学过程中进行具体实施,值得我们认真思考。
教学具体措施
通过上述分析,本次教学需要注重的主要因素有:具有系统观、足够的项目经验、建立终身学习习惯、工程性方法、培养学生创新能力、课程之间融通性、避免突出分析式教学,采用综合式教学、解决抄袭现象、实施个性化培养等。
3.1 课程内容设计
根据这些因素,我决定采用理论课和实验课贯穿式教学,上课地点安排在实验室进行。主要讲述学生尚未掌握的嵌入式系统知识,介绍工程性方法和经验,结合一本面向就业的教材进行互动式教学,然后采用内容开放式的实践教学,由学生根据自己的兴趣爱好选择喜欢的技术方向进行深入研究。
课时及课程内容设计(周课时2-2)
序号
内容
课时
1
嵌入式系统工程概述
1
2
嵌入式系统基础知识
12
3
《嵌入式工程师必知必会》互动教学
10
4
工程实践介绍:实时系统(含ZigBee)
4
5
工程实践介绍:Linux+QT嵌入式开发
4
6
工程实践介绍:Android+OpenCV图像处理
4
7
Andriod+游戏开发引擎
28
3.2 互动教学环节
在互动教学环节中,选择《嵌入式工程师必知必会》作为互动教学教材,教材主要内容有:
进入嵌入式工程领域至少要学习多少电子学知识、必需掌握的实践技能;
小型嵌入式系统(单片机);
大型嵌入式系统(各种嵌入式操作系统);
如何做自由职业者;
如何在小公司工作;
如何在大公司工作。
这是一本接近嵌入式方向的就业工作,知识领域介绍完善的教材,符合本次教学思路。
学生分组按照教材章节进行课后预习,小组成员自行协调、分工,准备10到15分钟的演讲ppt,小组成员都上台按照分工进行演讲。在学生讲述过程中,若发现学生讲解错误,及时纠正,学生讲完后进行点评和补充。
3.3 实践课程内容
根据本人科研经历分成三个技术方向,由学生根据自己的知识基础、就业偏好、兴趣爱好等情况自由选择,三个方向是:
嵌入式实时系统、嵌入式Linux+QT、Android实用项目开发。
在学生进行选择前,先分别介绍三种技术所能完成的目标任务,各种技术所需的技术知识,以及采用该技术完成大作业的基本要求。
然后根据学生选择情况,实践课程分组聚集,进行分别指导。
实施过程中,因为选择Android实用开发技术的学生所占的比例大,所以决定选择该技术方向作为案例分析主讲内容,小比例的学生安排实验课时进行分别指导。
3.4 如何进行案例分析
《Journal of Harbin Institute of Technology》
《信息网络安全》
《物理教学》
《实用预防医学》
《外国经济与管理》
编辑QQ
编辑联络
