教学内容能够和嵌入式技术发展的新方向和新趋势紧密联系,也长期保持了教学内容的鲜活生命力和可持续发展性。
在实验教学环节,实验内容分成基本实验类型和自主设计型,在完成必须实现的4个基本实验外,鼓励有能力、基础较好的学生组建兴趣小组,充分发挥实验设备所提供的硬件扩展模块、软件模块和源代码资源,设计和实现自己感兴趣的嵌入式设备。通过这些环节,既锻炼了学生的科研、创新和实践能力,也可以进一步丰富教学资源,真正体现了教学相长的新型教学理念。
2.4强调创新性和研究性的教学思想
嵌入式系统无处不在,越来越多的数码产品充斥着我们的日常生活,如手机、数码相机、各式各样的机器人、电子交通工具、智能仪器和车载电子系统等等,而且其更新升级的速度也越来越快。这些都体现了嵌入式系统的设计和开发需要有不断创新的精神,并且需要采用研究性方法来进行设计和开发。
传统的嵌入式教学只是注重于知识的单向传播,即老师向学生灌输最终的概念、原理和结论,学生则是被动的接收和被动的记忆。学生被禁锢在课堂上、实验指导书上,为100分而奋斗。这种教育的本质是知识教育,而不是智能教育,这种封闭式的教学,极大地限制了学生的素质和创新能力的培养。在本《嵌入式系统设计》的教学中,通过课后project和自行创新实验的设置,大大地激发了学生的创造潜力,培养了学生的科研能力。而且通过鼓励学生参加各种嵌入式相关的比赛,也提高了学生自主创新的积极性和成就感。
为了提高学生的创新和研究和能力,我们采用了多种教学方法和实施策略。比如,学院接收一定的学生进入教师科研项目;鼓励学生参与自主设计实验;在教师指导下,自愿参加学校或者业界的一些公司组织的嵌入式比赛,如微软嵌入式大赛、四川省挑战杯科技比赛和博创杯嵌入式比赛。2005年我院学生参加微软组织的全球嵌入式大赛,取得全球30强的好成绩,并赴美国参加了全球总决赛。另外,通过课后project训练,让学生在指定的题目范围内,利用课后时间,完成包括“需求分析、系统设计、系统实现、系统测试和系统发布”等一般嵌入式开发和研究的各个环节,并且提交最终产品报告。这些也让学生通过实践体会到了嵌入式开放和科研设计实施的一般流程,为其今后的工作和科研打下了良好的基础。
研究性课后project训练的设计、自主嵌入式实验项目的设计和嵌入式比赛的参与,充分发挥了学生的想象力和创造力,有利于学生的个性和才能的发展,同时通过在项目中的实
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践,可以锻炼学生的自学和解决实际问题的能力,而且通过自由组合进行团队软件项目开发,也培养了学生的团队合作能力。
2.5采用启发式的课堂教学方法
现代教学理论的一个重要思想就是改变和转换传统陈旧教学理念下教师和学生的角色,让教师从知识的传输者变为指导者,学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者。传统的嵌入式教学在讲解嵌入式的理论和知识的时候,采用的是结论灌输的形式,孤立了嵌入式系统中一些技术和通用计算机系统的相似之处。在本课程教学当中,在讲解嵌入式系统的硬件平台和软件技术的时候,我们强调了嵌入式系统和通用计算机系统的相同和不同的地方,启发式地引导学生把已有的通用计算机系统知识和理论,放到嵌入式的场景当中来,从而可以更加深刻地体会和理解嵌入式系统中的一些重点理论和特点。启发式的授课方式更能让学生理解嵌入式技术的发展过程和形成背景,这样比让学生单纯的死记硬背一些结论性的概念更有实际意义。
在课堂教学当中,我们利用启发性教学,促进学生把其他相关课程中所学习到的通用计算机平台的知识进行转换、进而映射到嵌入式平台下。比如,在讲解ARM的指令和汇编语言的时候,如果采用传统的方法,则是逐一讲解其指令系统、寻址方式和汇编伪指令。采用启发式教学,在学生二年级已经学习的80x86汇编语言的基础之上,通过启发、对比和完善,把ARM指令和汇编语言的独特的地方推理出来,然后通过课后project训练,让学生通过阅读和分析程序,快速掌握这部分知识。这样既可以节约课堂授课时间,也可以让学生更加深刻的理解到嵌入式平台和通用平台80x86的区别所在,从而加深对嵌入式系统特点的理解。同样,在讲解嵌入式Linux和Win CE平台的时候,我们也采用了启发和对比的方法,让学生把旧的、已有的知识自己构造性地转换到嵌入式平台上来。
三、进一步的设想和展望
鉴于实验和实践在本课程的重要性,所以希望逐步增加实验课程和课程设计的学时,目前本课程组已经着手实验教材的编写工作。初步考虑设计一个把全部教学内容贯彻始终的综合性教学实验,这样可以在每个章节讲解完成之后,则可以立刻动手实践,而不是在每一部分教学内容完成之后再进行实验。
同时,扩大自主实验项目设计范围,从教学和实验设计的开始,就鼓励更多的学生参加
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嵌入式设计的项目和竞赛。
除了计算机学院/软件学院以外,校内还有电子信息学院、电气信息学院教授《嵌入式系统》的相关课程,由于我校本科实行学分制,所以我们还将考虑将三个学院的教学整合为一个完整的课程体系,提供从硬件到软件层次的多种教学选择。
本课程目前是教育部-微软的精品课程和四川大学的精品课程,我们将首先立足于把精品课程建设好。希望通过3年左右的进一步建设,能和国内其他高校一起,切实推进嵌入式教学,培养出更多的优秀嵌入式系统设计人才。
四、参考文献和资料
1.迎九, 嵌入式系统高校教学模式的探讨, 电子产品世界, 2005年 19期 2.俸皓,嵌入式系统教学体系改革的探讨, 科技信息(科学教研),2007年 30期 3.罗钧,廖红华,付丽,黄勇, 嵌入式实验教改与创新性人才培养的关系, 实验室研究与探索, 2006年 08期
4.牛小玲, 嵌入式系统实验教学的探讨, 实验室科学,2006年04期,
5.汪蕙,张文雪,袁德宁 关于研究型大学教学模式的认识和实践, 清华大学教育研究 ,2002年01期
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