嵌入式系统技术与应用课程教学改革探讨

胡晗++张静

摘要：针对嵌入式系统技术与应用课程的特点、教学中存在的问题，提出以学生为本、使学生在学习过程中建立自信，提高学以致用的实践能力为目标，对理论教学设计、实验教学以及课程设计等教学环节进行了有益探讨。

关键词：嵌入式系统；教学设计；实践教学

嵌入式系统是以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，为特定应用而设计的电子系统。目前，嵌入式系统大量应用在工业控制、智能仪器仪表、家电、汽车电子、医疗设备等领域[1]。正是应为如此，社会对嵌入式应用人才的需求巨大，各类高等院校很多也都在电子信息类专业中开设了嵌入式系统相关课程。这门课程以模拟电子技术、数字逻辑电路、C语言程序设计基础、微机原理、单片机原理等课程为基础，是一门综合性、应用性很强的课程，对初学者来说具有一定难度[2-3]。如果按照传统的教学模式，有时会让学生觉得很难学习这门课程，会产生“挫败感”，逐渐失去学习兴趣，因此也就无法实现教学目标。

1 传统教学中存在的问题

嵌入式系统技术与应用是一门综合性、应用性很强的课程，一般除了理论教学之外，还安排有实验教学环节。按照常规的教学安排，理论教学学时、实验教学学时的比例通常为2：1，这样的安排使得理论教学偏重，而实验教学偏轻，不利于对学生动手能力的培养。

除此之外，传统教学模式是以教师为主，以多媒体、黑板为载体进行理论知识讲解，学生则坐在教室听讲、做笔记等等，这种模式对于理论性强、需要经常进行公式推导和计算的课程来说，是十分适宜的；但对于嵌入式系统课程这种既有理论，又有应用的课程来说，这种教学方式则通常会使得学生觉得枯燥乏味，甚至会让学生逐渐失去学习兴趣，使得教学效果大打折扣[4]。

传统的实验教学以实验箱为主，实验项目多以验证性实验为主，对于学生动手能力培养存在诸多弊端，这样培养出来的学生根本无法适应企业的要求。

传统的考核方式以试卷为主，平时成绩考核比例过轻，往往不能有效促进学生平时的学习。

2 教学安排及教学模式改革

（1）、教学环节与学时安排

根据嵌入式系统课程的特点以及以学生为本的教学指导思想，在课程教学安排上应当进行适当地调整。按照以往对学生的了解，学生在具有一定专业知识的基础上，更加偏向于通过动手实践来学习和消化理论知识，因此需要大胆地对教学安排做出调整，即减少理论教学学时，加大实验教学学时，增加课程设计这样的实践教学环节，建议将课程学时按照理论、实验和实践的学时比例调整为1：2：1。实践证明，这样的调整大大提高了学生学习的兴趣，并且很好地提高了学生的动手能力。

（2）课堂教学模式改革

课堂理论学时的压缩，并不意味着理论教学不重要，这反而让教师在讲授内容选择上需要精心组织，例如对硬件体系结构中的地址映射、时钟树、中断系统、GPIO、DMA、定时器、AD转换等与开发密切相关的部分需要重点讲授。另外，还要花一定学时讲授外围电路设计，这对于后续软件开发设计实例讲解打下基础。

在讲授过程中，部分理论知识仍然按照传统教学模式教学，但软件开发方面需要充分利用软件仿真、实验开发板的演示等，将一些实例在课堂上展示出来，不仅可以使学生掌握原理，而且可以让学生了解开发过程和方法。同时，把抽象的内容变得具体，从而有效提高学生的学习兴趣。

（3）实验教学改革

由于嵌入式系统课程属于综合性、实践性很强的课程，因此只有加强实验教学才能做到让学生在动手实验的过程中消化吸收课堂上学到的理论知识。在具体实践中，把实验学时调整为36学时（12个实验项目）。实验项目分为验证性、综合性、设计性实验，由浅入深、由简单到复杂。学生在验证实验中，通过对原理的理解、简单程序的分析，最后观察到实验现象，得到实验结果，这使得学生会产生一定的“成就感”，进而激发出进一步学习的兴趣。学生通过分层次的实验，不断地积累经验，动手能力也不断地提高。

（4）增加实践教学环节

要想使学生满足企业要求，还必须加大对学生工程方面的训练，因此对嵌入式系统课程增加实践教学环节就显得必不可少。在实际教学中安排了一周的课程设计，由学生2-3人一组完成一个简单的嵌入式应用系统设计。课程设计的课题建立在各实验基础上，并在此基础上增加一些外围电路，使得应用系统具有一定的功能，例如数字频率计设计、出租车计价器的设计、转速表设计、基于电位器控制的PWM输出设计、路灯控制系统设计等等。在这个环节中，让学生自己查阅整理相关资料、绘制出原理图、程序流程图、开发程序、上机调试、固化芯片等。经过训练，学生初步具备了嵌入式系统的设计能力。

（5）考核方式改革

改变以前旧的考核方式，例如以前的综合成绩考核中，平时成绩占30%、期末考试成绩占70%，这样的考核过于侧重期末成绩，对学生的平时学习环节要求不够高，往往造成学生期末突击来应付考试。这样的考核方式需要改革，根据嵌入式系统课程的教学安排，同时也为了加强平时对学生的约束，需要加大对学生平时的考核，例如平时成绩占40%、实验成绩占30%、期末成绩占30%，这使得学生更加重视平时的学习。

3 结语

嵌入式的应用已经深入到生活的各个方面，应用范围广泛，社会对嵌入式应用人才需求很大，如何能与企业更好地对接，培养出符合企业要求的高级应用型人才是亟待解决的问题。因此对于类似嵌入式系统这样的课程教学改革需要不断进行探索，一方面要加强硬件设施建设，另一方面还要不断提高教师素质和教学水平，只有这样才能提升学生的學习兴趣，提高学生动手和创新实践能力。

参考文献：

[1]韦照川，李德明. 嵌入式系统发展概述[J]. 科技信息. 2010，1：839-840.

[2]凌明，刘昊，时龙兴. 关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考[J]. 电气电子教学学报. 2007，10：94-96.

[3]吴建宁. 面向实践教学的“嵌入式系统”课程体系构建与探索[J]. 实验室科学，2014，17（6）：184-186.

[4]徐文超，耿艳香，陈雷，闫智. 嵌入式系统原理课程创新型教学改革研究[J]. 计算机教育. 2015，4（8）：55-57.endprint