面向卓越人才培养嵌入式系统教学改革

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1、面向卓越人才培养嵌入式系统教学改革　　摘要：以同济大学卓越人才培养计划实施过程中嵌入式系统教学改革与实践为例，提出一种具有明确教学目标、先进教学理念、教学评价激励机制的，能够有效优化教学方法、提升教学质量和教学效果的教学模式，期望能促进嵌入式系统教学体系的完善和卓越人才的培养。关键词：卓越人才培养计划；嵌入式系统；教学改革；教学目标；教学理念；教学方法；激励机制0引言嵌入式系统是高等院校电子与信息类专业面向应用、面向大学生综合与创新能力培养、面向就业而开设的一门专业主干基础课程，涉及模拟电路、数字电路、自动控制原理、嵌入式实时操作系统、程序语言设计、数据结构、软

2、件工程等教学内容；不仅具有深厚、完备的理论体系，而且强调跨学科、跨专业理论、方法、技术的融合及应用。嵌入式系统教学改革以卓越人才培养计划为指导，在教学实践中探索卓越人才的科学培养模式，并落实到教师“教”和学生“学”的具体行动中去。文章既对嵌入式系统教学团队教改经验进行总结，同时也对教学目标、教学理念、教学方法和教学评价激励机制进行探讨。111教学现状分析嵌入式系统是以现代计算机技术为基础，以应用为中心和导向，可以根据系统或用户需求（环境、体积、功耗、成本、安全性和可靠性等），通过灵活剪裁软硬件模块并进行综合优化，以实现对微控制器功能和性能定制的一类专用计算机系统

3、。就教学而言，嵌入式系统以“应用”为中心，集软硬件技术于一体，涉及电路、计算机、自动控制等相关专业基础课程的知识，其基础性、综合性和实践性不言而喻。课程教学要求教师具有宽广和深入的知识储备，掌握高超的教学方法，在学生对先行课程理解程度参差不齐的情况下因材施教，激发学生的学习兴趣，提高动手能力，培养创新能力和创新精神。同济大学卓越人才培养计划实施前，嵌入式系统教学存在以下主要问题：（1）教材内容陈旧，不能反映嵌入式技术发展的最新成就，不能满足社会发展对人才的培养需求。当前，ARM和Cortex体系架构的微控制器已成为无线通信和智能家电领域产品研发的主流…，继续一成

4、不变地采用MCS-51等单片机教材，不仅教学内容的先进性受到限制，而且在实践环节会遇到“学非所用”的问题。（2）教学内容繁多，但教学时间只有34课时，理论与实验教学的安排难以保证全面覆盖课程内容。11（3）教学手段单一，课堂气氛沉闷。教学照本宣科，缺乏启发式、引导式、探究式等有吸引力和挑战性的教学方法。（4）教与学脱节。老师教与学生学无法有机地结合起来：一方面，教师以“填鸭式、灌输式教学”为主，达不到启发学生思考和引导学生学习的目的；另一方面，学生总是埋怨老师讲课不生动，上课说话、开小差、睡觉等现象较多，很少主动与老师交流，多为平时自学、考前突击。（5）理论学习

5、综合性不强且与实验教学联系不紧密，所学知识难以巩固、提高。主要表现在教学过程中缺乏对所涉及的先行课程知识的讲解，特别是在基础知识的综合运用方面。（6）实验教学以验证式、案例式实验项目为主。在实验过程中学生只需按给出的实验步骤简单地连接几条线，运行给定程序，甚至不需怎么动手就能顺利完成实验。这样不利于对学生动手能力的培养，也不利于推动学生深入思考实验项目的软硬件设计等深层次和综合性问题。（7）教学在学生自主学习能力、学术表达能力、独立与协作研究能力、创新研究能力、科学精神的培养等方面，与卓越人才培养的目标存在较大差距。11教与学是人类继承前人研究成果的重要方式。嵌

6、入式系统课程涉及面广且内容深，很多学生觉得枯燥、难学。同济大学卓越人才培养计划的实施对我们明确教学目标、树立先进的教学理念、优化嵌入式系统教学方法、探索符合学习规律性的教学模式提供了难得的契机。2嵌入式系统教学改革2.1教学内容与教学方法近年来，教学团队以ARM体系架构微控制器作为嵌入式系统教学的主要对象，同时审时度势，搜集、整理代表嵌入式系统前沿技术的Cortex体系架构微控制器技术资料，编写了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《嵌入式系统及其应用——基于Cortex-M3内核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发》（2011年5月由同济大学出版社

7、正式出版）。2010年教学团队使用该教材电子版开展嵌入式系统的教学与实验工作。11教学团队采用课堂讲授与实验有机结合的分班教学模式，注意理论与应用实践紧密结合，以问题驱动学生讨论，引导学生独立思考，培养他们的学习兴趣和学习的积极性、主动性。在实验教学环节，为提高学生的动手能力，教学团队降低了软硬件集成度，并在基础实验教学之外，推出智能小车的嵌入式系统开发项目，以学生为主体，辅以教师引导，将研究型教学模式引人到实验教学中。邀请企业精英参与教学，鼓励学生参与教师主持的国家级、省部级等相关性项目研究，鼓励学生参加与嵌入式系统相关的国际、国内高水平科技竞赛。教学团队在课

8、程的教学内容、课时安排和