基于案例驱动的嵌入式系统教学改革与研究

宋洪军+胡军国+童孟军

摘要：针对目前嵌入式系统开发与应用课程教学中出现的问题，如教学内容陈旧、教学方法传统等，本文重点对该课程进行了教学与研究。通过密切联系企业修订教学大纲更新教学内容，引入案例教学改革教学方法以激发学生的学习兴趣，采用寓教于乐的方式促使教与学的有效结合。该教学模式在课程教学中已取得了良好的培养效果。

关键词：嵌入式系统；教学改革；案例驱动

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0112-02

一、引言

嵌入式系统开发与应用是电子信息类专业，如计算机、电子信息工程、物联网工程等专业的一门学科综合性很强的专业课，它包含操作系统、电子电路、通信与网络等知识。嵌入式系统是以微控制器为核心，将其嵌入到产品或设备中以实现其功能数字化和智能化的系统[1-2]。目前嵌入式系统应用覆盖了消费电子、智能家电、工业控制、通讯网络、仪器仪表、汽车电子、医疗电子等多个领域。随着嵌入式行业的迅猛发展，嵌入式开发也已经成为当前最热门、最有发展前途的行业之一，同时，嵌入式行业的快速发展造成了它巨大的人才缺口，越来越多的人抓住这个机遇投身到嵌入式这个行业当中。为了适应市场需求，目前国内很多高校也陆续开展了嵌入式系统课程的教学。

二、课程教学存在的问题

目前，大多数高校都开设了嵌入式系统开发与应用的相关课程，针对农林类院校电子信息类专业，同学们大多认为该课程难度比较大，学习起来较为吃力，平常不注重学习积累，而只看重于考试结果[3]。

根据近几年嵌入式系统课程的教学与思考，本人认为主要原因是由于在课程讲授的过程中，教学内容得不到及时更新，教学手段存在很大的局限性，学生实践能力得不到锻炼。因此应大力加强与应用，密切联系实践教学环节，充分利用学校所配备的实验设备，加强对本课程的创新教学，引入案例教学模式，提高学生的学习兴趣，着重培养学生的能力和素质[3-4]。本人结合多年的嵌入式系统理论和实践教学，针对目前教学过程中所存在的问题，采用案例教学法对嵌入式课堂教学进行了新探索[5]。

三、案例教学，寓教于乐

嵌入式系统是一门实践性很强的课程，如果单纯的在课堂上给学生们只是灌输理论知识，例如寄存器、分频、定时器等这些枯燥的概念，学生们的积极主动性往往调动不起来，课堂气氛也较为沉闷。尤其针对农林类院校电子信息类的学生，普遍认为课程比较难，概念较为抽象，无法与实际相结合，容易造成学习兴趣性不高。因此，根据笔者近几年的嵌入式系统课程的教学经验，在课堂上引入案例教学，把枯燥的理论知识与日常生活联系起来，来提高学生课堂参与的积极性和主动性。学生对课程的学习兴趣至关重要，有了学习兴趣，学生们就会主动探求知识，不会让教师督促去做一些事情，有利于师生关系的和谐，也有利于课堂教学的顺利推进。[6-7]

例如，在讲授GPIO接口时，引入“跑马灯”的教学案例，通过案例来学习硬件连接图、寄存器和程序烧写等知识就不会感到理论的枯燥，学生们在主动编写代码的过程中感受到了乐趣，这样学习起来效果事半功倍。另外，在讲授“PWM定时器”和“看门狗定时器”时，通过控制蜂鸣器设计一段音乐，这样就能把定时器所涉及到的寄存器、分频、工作频率等概念结合起来，通过编程来实现音乐的播放。学生们在设计的过程中积极性得到了提高，也同时寓教于乐。快乐地学习体验，有助于学生学习兴趣的培养，培养他们积极乐观的品质，有助于他们综合素质的提高，也有助于他们心灵的成长和进步。

另外，针对嵌入式系统这门理论性很强的课程，单纯的靠课堂教学是远远不够的，还必须通过实验环节锻炼学生们主动思考、实际解决问题的能力。而实验项目是否有创新性、新颖性，直接影响学生对实验的积极性和主动性，因此选择恰当的实验项目成为能否有效训练学生动手能力和创新能力、提高综合素质的关键。本校与国内著名的嵌入式课程培训公司——达内公司形成合作，在实验中引入公司的实际案例项目，通过对实际项目的训练，能够调动学生运用所学一切知识来解决问题，变被动应付为主动思考。此外，对于学有余力的学生，给予他们一定的创新空间和发展空间，可以在课程结束后去达内公司继续培训。学生才能真正在实验过程中充分发挥自己的主观能动性，激发出较强的求知欲。教师应该鼓励学生提出自己的独创性意见，不应该打击他们，应该给他们充足的想象空间，同时鼓励学生多动手，积极将自己在课堂上学到的理论知识用于实践当中去，验证理论知识的正确性，加深对理论知识的理解[8-10]。

此外，在该课程期末考核中，考核方式采用多样化形式，不只看学生们的期末成绩，而更加看重他們的平时表现。考核采用三种方式的结合，包含平时成绩、一次大作业和期末考试。其中平时成绩占20%，期末考试占60%，大作业占20%，另外，各部分所占的比例会根据本年度学生的情况进行相应调整。期末考试分为笔试和机试，笔试占40%，机试占20%。平时成绩包括考勤和实验，一次大作业要求是每3位学生需设计一个嵌入式开发产品，以及撰写项目实验报告。

最后，本课程通过在浙江农林大学电子信息工程、计算机专业的嵌入式系统教学中不断的进行尝试和实践，采取了一些实质性的措施，方便同学们在课堂学习的同时积极进行课外实践。鼓励学生们积极参加“博创杯”全国大学生嵌入式物联网设计大赛，近几年在该类比赛中也获得了良好的成绩。另外，每年也有相当一部分学生到达内公司继续参加嵌入式的培训，并在毕业后能够很好的开展与嵌入式相关的工作。

四、结论

本文对嵌入式系统课程改革进行了课程研究与思考，主要在课程教学模式和教学内容上进行了改革和创新。其中在课堂教学过程中引入案例教学，学生们不仅提高了学习的兴趣，增强了嵌入式系统设计的实践动手能力，为日后就业打下良好的基础。以更好地激发学生对嵌入式课程的兴趣和创新思维能力，变被动灌输为主动思考，最终达到培养学生综合素质的目的。

參考文献：

[1]郭建，章玥.《嵌入式系统概论》课程教学改革与实践[J].计算机工程与科学，2011，33（A1）：19-22.

[2]李文生，邓春健，吕燚，等.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育，2011，（2）：22-25.

[3]王崴，“嵌入式系统”课程的教学改革与实践[J].常州工学院学报，2013，26（1）：83-84.

[4]罗嗣海，周立功，王祖麟.新型校企合作培养零适应期应用型人才探讨：以江西理工大学嵌入式系统人才培养为例[J].江西理工大学学报，2009，30（2）：57-60.

[4]孙晓玲，陈客松，施岱松，等.《嵌入式系统设计》教学改革探索J[].实验科学与技术，2012，10（4）：235-237.

[5]邓春健，李文生，杨亮，等.“ARM嵌入式系统”课程教学方法研究[J].计算机教育，2010（3）：94-96.

[6]郑琪.嵌入式系统教学改革初探[J].电脑知识与技术，2016，（19）：45-46.

[7]叶玮琳，包能胜，张兴伟.嵌入式系统教学中学生能力提升探索[J].教育教学论坛，2014，（15）：77-78.

[8]张庆辉，王学梅.嵌入式系统教学的探索和实践[J].中国科教创新导刊，2014，（10）：55-56.

[9]张亚红，陈辉，郑利华.嵌入式系统教学改革探索[J].科技信息，2012，（10）：41-42.

[10]朱涛.高校计算机专业嵌入式系统教学及实验平台研究[J].电脑知识与技术，2012，（15）：33-34.

Teaching Reform and Research on the Embedded System Based on Case Driven

SONG Hong-jun，HU Jun-guo，TONG Meng-jun

（Research Center for Smart Agriculture and Forestry，School of Information Engineering，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300，China）

Abstract：Aiming at the problems arising from the embedded system course teaching，such as obsolete teaching content and traditional of teaching methods，this paper has carried on the teaching and research to the course. Through contact enterprise closely to revise the syllabus and update the teaching contents，introduction the case in teaching to stimulate students' interest，and adopt the way of learning to promote the effective combination of teaching and learning. The teaching mode in the teaching of course has achieved good effect.

Key words：embedded system；teaching reform；case driven