张志勇1 徐杨1 刘淑雅2

　　1. 西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌 712100

　　2. 陕西宝鸡凤翔县页渠学校 7120000

　　关键词：嵌入式;开放实验;项目化;网络化

　　项目名称：西北农林科技大学2012年研究生优质课程建设项目(Z107021201)

　　嵌入式系统，作为当今IT应用领域最有发展前途的技术之一。现已被广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器等众多领域[1]。其广泛应用及其良好的发展潜力促进了社会对该方面人才的需求，由于该领域入门门槛较高，既与计算机专业课程有关，也与电子、通信、自动化等诸多学科的课程有关，具有C 语言程序基础课、数/模电子技术课、嵌入式Linux 操作系统及嵌入式应用程序等课程的支撑，需要结合PCB 电路设计，在具体应用时还牵涉到相关的应用背景知识[2-3]。而教学实验基本上都是基础性的验证实验学习，没有与实际工程应用结合起来。学生在做完实验之后，动手能力依然欠缺，仍不具备独立开发的能力，仅依靠目前的教学模式，不利于较好的掌握嵌入式技术;加之软硬件技术知识更新很快，掌握新技术的人需要适时更新[4-5]。因此如何开展嵌入式系统的“教”与“学”，以及通过什么样的教学方式进行知识的学习和提升，探索一种新的嵌入式教学模式的改革势在必行。为此，本文采用 “网络化”、“项目化的”、“开放实验室”教学模式，对嵌入式系统的课程进行重新设计。具体而言，是以“网络化”为窗口，“专业项目模块”为驱动，“开放性实验”为载体，采用任务驱动的方法，通过老师和学生的共同参与来进行教学活动。在此基础上，依据对专业项目模块的学习和使用，以期探索一条嵌入式系统课程教学改革的新路。

　　1、完善课程网站

　　课题组在探索嵌入式技术教学与实验的基础上，提出了“多融合，重素质，到前沿”的专业教学目标，所谓“多融合”就是综合多个名校的嵌入式课程网站，选取有典型教学案例的课程课程实例并相应链接，引导学生在线学习。为此，我们对网络教学环节进行了大胆的探索，实现所有教案和较好的多媒体效果课件的电子化与网络化，包括网上作业的发布与提交，网上小测验，网上辅导与答疑，师生适时对话等。通过创新网络教学体系的构建、并在网上公布创新性实验、结合工程实践、嵌入式设计竞赛、大学生科技活动和学生兴趣小组等一系列实践教学的创新，探索出培养大学生专业基础知识扎实、综合素质好、动手能力强、具有创新意识和能力的新途径，并取得了良好的效果，受到了学生的好评。

　　2、专业项目驱动

　　经过课题组努力共完成了5个作品：(1)俄罗斯方块设计;(2)基于无线控制的贪吃蛇游戏;(3) 基于ARM的音乐演奏器设计;(4)蓝牙控制小车;(5)基于蓝牙的控制的ARM板。这些项目的开展均针对计算机专业特点，具有较强的趣味性和知识性。例如利用蓝牙简化了移动通信终端设备之间的通信的有效性，该项目根据基于Linux操作系统和ARM板，设计了基于蓝牙的ARM板控制系统，包含“打开电机模块”、“调节电机模块”、 “关闭电机模块”、“播放视频模块”、“监控播放录像模块”等。不仅把读取的内容反馈在开发板上，而且可连接到手机上，或者连接到快速发展的因特网上，激发了学生学习嵌入式技术的积极性和创造力。俄罗斯方块运用在开发板上的LED显示和键盘的驱动程序的结构，用数组模拟LED中的8X8点阵来实现。当方块显示的部分是1，不显示的部分置0;先将方块的形状按照当前的坐标cx、cy存放在数组中;然后将当前的方块从数组中删除，待改变了坐标值后重新将方块放入数组中;并在主方法中添加两个线程，分别让方块每隔一段时间向下移动一格;另一个线程接收键盘输入的字符，按照字符的值变换方块的坐标或形状;最后将数组中的值按照列转换成一个16进制的数，把这8个数分别送给LED显示;最后在宿主机上面将编写C程序编译成开发板上执行程序，调试运行达到方块效果。该作品的完成有助于防止创伤后应激障碍的发生，能有效消除大脑储存视觉记忆的功能产生的干扰。这样极大的增强了学生学习的趣味性。

　　3、建设开放实验室

　　为了提高计算机专业学生学习嵌入式技术的兴趣，依托学校的实验室建设经费，我院筹建了嵌入式系统实验室，以“自由、促进、创新”为理念，为对嵌入式技术感兴趣的学生提供了一个沟通交流、学习提高的良好环境。开放实验以嵌入式技术为研究主体，嵌入式技术开放实验题目具有应用性、先进性和趣味性，通过嵌入式技术开放实验途径，为学生提供学习、实践、交流、承担项目、就业对接等机会。从这几年的教学实践看，学生对嵌入式系统这种教学与实践相结合的课程非常感兴趣，尤其在综合实验中表现出很高的热情和积极性，所投入的精力和时间已远远超出课程的要求，教学效果非常明显。做到了课程的实验教学做到实验时间、实验内容和实验器材对学生的真正开放。使学生能够理论与实践相结合、验证型实验与设计型实验相结合、课内与课外相结合。不足之处是在开放实验室下的课程辅导、监管、考核方式都需要新的探索。

　　4、跟踪国际前沿，改革教学手段和方法

　　近几年来，本课程的建设一直注意跟踪国际先进水平，始终坚持对国际著名大学同类课程的比较分析研究，结合我校生源的实际情况，针对不同类别、不同层次的学生，认真研究讨论，及时修订调整培养方案，保证全面反映嵌入式系统领域的最新研究成果和发展趋势，使本课程内容始终保持其先进性和适应性。同时为贯彻本课程的基本理念，建立以应用为主线，重系统设计、重典型系统的案例分析、重工程能力实践锻炼的教学方法，摆脱传统教学中重课堂授课轻实验实践、重技术学习轻总体设计而造成的学生系统设计能力弱、动手能力差的问题，在教学方式上进行了一系列改革，将耳闻(授课听课)+目睹(课堂演示)+手动(学生做实验)有机结合起来，突出重点，以点带面，为学生打下良好的实践基础。课堂讲授是课程教学的关键环节。为此，课程组在以下五个方面下工夫：①保证重点内容的精炼，讲解透彻，并能覆盖嵌入式系统各个主要组成部分;②每年举办专题讲座，介绍最新出现的思想和技术，并结合科研实际进行案例教学;③积极引导学生开展自主性研究式和讨论式学习，通过上网搜索、专题讨论、撰写报告的方式提升和扩大课堂教学效果，针对不同培养对象，因材施教，进行不同的教学安排;④通过采用将电子教案发给学生，实施动画和多媒体课件教学，提高学生学习兴趣，增强学生自主学习能力。⑤通过网络课程建设，以在线答疑、思考提示、模拟考试等互动方式进行启发式教学。

　　5、结 语

　　总之，嵌入式系统教学方式的转变永远都在路上，基于上面几个方面进行了初步尝试。需要因材施教，适应不同水平和能力学生的个性要求，给予学生选择、创造、表现、提高的机会，激发学生的主观能动性，调动学生参与实践活动的积极性，培养学生的工程素养和解决问题的能力。在以后的教学中可进一步增加更多应用领域的实践。在具体开展过程中我们会在参考成功案例的基础上结合专业实际情况不断思考，完善嵌入式教学方法，激发出学生所禀赋的强大潜力和主动学习、创新学习、批判性学习的意识，培养了学生团队合作精神和创新实践能力。

　　[参考文献]

　　[1]杨刚,石光明,刘应南等.新形势下以项目为中心的嵌入式教学与才培养新模式探索.实验室研究与探索[J].2008,27(7):8-11

　　[2]丁玲.嵌入式应用程序开发教学改革探讨.信息通信[J].2014,2:285

　　[3]吴磊. 嵌入式教学与实验研究.实验研究与探索[J].2011,30(11):102-103

　　[4]孙敬武，范秀平，马雅超. “嵌入式教学模式”在软件专业教学中的研究与应用.河北师范大学学报[J].2009,11(2):110-112

　　[5]龚芙蓉. 国外高校信息教育之“嵌入式教学模式”的思考与启示.图书馆论坛[J].2010,30(3):147-149