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摘要：针对当前高校嵌入式系统课程中出现的问题，我们对该课程进行了改革与建设，对于课程的教学内容，将嵌入式理论与技术设计成一个个案例，形成新型的案例教学内容，对于课程的教学模式改革，以案例教学为重点，各种教学形式结合，开展多方位的教学。经过实践，表明课程改革改进了教学效果，提高了教学质量，为嵌入式行业培养具备开发能力和创新能力的卓越人才，达到了教学目标。
关键词：嵌入式系统；案例教学；教学内容；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0076-02 嵌入式系统是当前最热门最具有发展前途的IT应用领域之一，嵌入式系统不仅在日常生活中无处不在，而且已广泛应用于国民经济各个领域中，成为国民经济发展不可缺少的一项技术，因此普及和提高嵌入式系统技术水平迫在眉睫。如今许多高校在本科生和研究生教育中都开设了嵌入式系统课程，旨在培养学生掌握嵌入式系统技术，为以后的工作和学习奠定基础，并推动嵌入式系统行业的发展。
嵌入式系统课程是电子信息工程、通信与信息系统、自动化等专业重要的一门专业课程，着重培养学生掌握嵌入式系统的原理与体系结构，掌握嵌入式应用系统的开发流程和开发技术，培养学生具备从事嵌入式行业的能力，成为创新能力的卓越人才。
由于该课程是一门技术性很强的实践类课程，课程质量的好坏直接决定了学生的应用水平高低，因此需要结合新世纪人才需求与培养，参考当代嵌入式行业的发展趋势，对该课程进行改革与探索，提高课程质量，使其更能满足嵌入式系统行业发展和技术进步，培养更高级的人才。
一、当前课程存在的问题
尽管许多高校都开设了嵌入式系统课程，并且也取得了一定的成效，但由于该课程是一门实践性非常强的课程，而嵌入式行业发展又非常迅速，使得高校中设置的嵌入式课程跟不上时代的发展，导致内容不实用，学生的学习积极性不高，教学效果较差，达不到人才培养的目的。总体来讲，该课程存在如下不足之处：（1）相关知识与技术较陈旧过时，近年来嵌入式行业发展非常迅速，教学内容跟不上时代的发展，迫切需要将当前使用最广泛有效的理论与开发技术讲授给学生，培养学生解决实际问题的能力。例如许多老师仍然将如今嵌入式行业内几乎不用的μC/OS-II作为嵌入式操作系统讲解，导致课程没有实用性。（2）部分内容理论性很强但是实用性不高。需要对内容进行剪裁，对其中重要的知识进行教学，其他内容进行拓展教学。例如将嵌入式开发中较少用到的ARM汇编指令作为课程的重点内容讲解，导致舍本逐末，没有讲解如何使用C语言进行嵌入式开发。（3）缺乏嵌入式应用系统的完整开发流程和开发要领，无法使学生边学习理论知识的同时进行实践，缺乏培养解决实际问题的能力。学生在学完该课程后，仅仅是记住了几个概念，没有掌握如何进行实际嵌入式开发的能力。（4）没有具体的实践教学，学生只是学习理论，无法学以致用。学生需要一个个具体的案例来理解掌握嵌入式系统知识。对于缺乏开发经验的学生，迫切需要通过案例来熟悉和掌握嵌入式系统，具备解决实际问题的能力。
针对上述问题，我们对该课程进行了课程改革，解决当前存在的种种问题，改善学习效果，提高该课程的教学质量。
二、基于案例教学的课程改革
我们以案例教学为核心，对该课程进行两方面的改革与建设：（1）课程教学内容改革，即理论与实践相结合，将嵌入式理论与技术设计成一个个案例，形成新型的案例教学内容。（2）课程教学模式改革，即探索适应教学内容的新型教学模式，各种教学形式结合，以案例教学为重点，做到因材施教，提高教学质量。
在课程教学内容改革中，采用“三基”（基本理论、基本知识和基本技能）和“六性”（思想性、科学性、先进性、启发性、生动性和适用性）的原则，首先对课程教学内容进行“二增二减”，即：一增，增加当前使用最广泛的嵌入式系统理论与开发技术，例如当前广泛使用的ARM11系列微处理器、嵌入式Linux操作系统等。二增，增加讲授嵌入式应用系统的完整开发流程，使学生学习理论知识的同时能够对嵌入式系统有一个直观的认识，帮助其理解并掌握解决实际问题的方法。一减，减掉陈旧过时的知识，或者理论性很强但是没有实用性的内容，这样可以将更多的课时用在案例教学上。例如ARM11体系结构，完整地介绍不仅占用过多课时，而且太复杂，难于理解，可以将其剪裁，对其中重要的内容进行教学，其他内容作为课外材料供拓展学习。二减，减掉工作学习中用不到的知识，例如对于μC/OS-II操作系统，在实际嵌入式系统行业中用途非常狭隘，因此将其删除而选择广泛使用的嵌入式Linux作为讲解内容。
在对课程教学内容剪裁中，案例教学始终贯穿其中。通过一个个实际的案例，将嵌入式系统的原理、体系结构、系统开发等部分组织在一起，例如对于嵌入式系统硬件及接口部分，我们针对每个接口设计一个简单的案例，对GPIO设计一个走马灯案例，对于A/D转换设计一个触屏案例等，最后，我们再通过一些综合案例将这些知识组织起来，形成一个完整的开发流程案例。这样将知识溶解在开发过程中，不但避免了枯燥的知识讲解，而且能够学以致用，不仅能够让学生理解和掌握所学的知识，而且还可以调动学习的积极性，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。
通过对课程教学内容的剪裁，最后的教学内容将形成一个有机的整体，如图1所示。课程的核心内容是“嵌入式系统原理与技术”，讲述嵌入式系统的基本原理与基本技术，在讲授过程中，将结合最新最广泛使用的嵌入式系统技术，使得课程内容与时俱进，满足当前行业发展要求。这两者是密切联系在一起的，例如针对“嵌入式微处理器”理论，在讲述时将借助广泛使用的ARM11系统微处理器来介绍，帮助学生理解和应用。理论方法与技术两者的结合是通过实际的嵌入式系统案例来实现的，通过各种各样的实际嵌入式系统案例，让学生们掌握如何利用所学的知识来开发实际项目，这样可以让学生更深入地理解所学知识并能够学以致用，起到较好的教学效果。这样该课程的教学内容最终形成以理论与实践相结合，以案例教学为重点，讲授嵌入式系统深层次理论、先进技术，以培养创新型人才为目标的课程体系。 为了达到较好的教学效果，提高教学质量，在课程教学模式改革中，我们采取了以下几个措施：（1）在教学手段方面，根据新的教学内容，制作新的课件，将理论性较强或较为复杂的理论具体化，使学生能够较清晰、直观地理解所讲授的内容，提高了授课效率。（2）在课堂讲授方面，采用课堂讲授与课后自学相结合、采取启发式、讨论式、案例式等多种教学方法，开阔了学生的视野，鼓励学生利用所学知识去解决实际问题。（3）在教学资源方面，建立网络课程信息资源库，提供丰富的学习资源；开展实时在线网上答疑，使教学活动从课堂延伸到课外。（4）在教学实验课方面，提供实际嵌入式开发项目，让学生身临其境地讨论解决方案并指导学生解决。（5）在教学中，鼓励学生多观察、多思考、培养学生的创新能力，例如鼓励成立seminar班或者科研小组，利用学到的知识解决相关专业的老师科研中遇到的问题。
这样，新型教学模式由CAI教学手段、多种教学方法、丰富的教学资源、嵌入式实验课建设、其他培养学生创新的教学方式组成，这些教学方法相互联系，相互影响，最终形成该课程新型的教学模式。
三、课程改革效果
在对该课程进行了建设后，分别在本科生和研究生教育中进行了实践教学，取得了较好的效果。学生们反映这种“以学生为主体、教师为主导”的教学模式发挥了学生的主观能动性，调动了学生的学习积极性、培养了学生的创新能力。我们在教学中采用了案例教学方式，学生较易理解复杂的理论，能够较清晰直观地理解所讲授的内容，提高了授课效率和课程质量；能够学以致用，培养了解决实际问题的能力。
在教学中我们鼓励学生根据所讲授的案例进行扩展和深入，以加深对课程知识的掌握和运用，使得学生的嵌入式系统水平有较大的提高，学习完课程的学生参加2012年度全国大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛（Intel杯），共有两个队六名同学参赛，获得了两项三等奖的成绩。即将毕业的学生中，也在嵌入式系统行业中找到了满意的工作。这说明该课程的改革是成功有效的，达到了该课程改革的目的。
四、结论
嵌入式系统课程对于嵌入式行业人才的培养起着举足轻重的作用，为了适应当前嵌入式行业的发展，我们对该课程进行了改革和实践，通过案例教学，将嵌入式系统基本理论与嵌入式系统技术相结合，建设一种新型的教学内容与教学模式，改进了教学效果，提高了教学质量，为其他学科课程的改革和建设做出典范。
参考文献：
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[Z].
http：//www.gov.cn
[2]仇润鹤，孙培德，刘堂友，倪琳.电气信息类工程型人才培养模式研究与实践[J].云南大学学报（自然科学版），2011，（33）：358-360.
[3]吴庆麟.认知教学心理学[M].北京：上海科学技术出版社，2000.
[4]2010-2012年中国嵌入式软件产业发展研究报告[R].
http：//www.askci.com/
基金项目：东华大学专业学位研究生培养综合改革项目（104-18-0186022）资助
关键词：嵌入式系统；案例教学；教学内容；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0076-02 嵌入式系统是当前最热门最具有发展前途的IT应用领域之一，嵌入式系统不仅在日常生活中无处不在，而且已广泛应用于国民经济各个领域中，成为国民经济发展不可缺少的一项技术，因此普及和提高嵌入式系统技术水平迫在眉睫。如今许多高校在本科生和研究生教育中都开设了嵌入式系统课程，旨在培养学生掌握嵌入式系统技术，为以后的工作和学习奠定基础，并推动嵌入式系统行业的发展。
嵌入式系统课程是电子信息工程、通信与信息系统、自动化等专业重要的一门专业课程，着重培养学生掌握嵌入式系统的原理与体系结构，掌握嵌入式应用系统的开发流程和开发技术，培养学生具备从事嵌入式行业的能力，成为创新能力的卓越人才。
由于该课程是一门技术性很强的实践类课程，课程质量的好坏直接决定了学生的应用水平高低，因此需要结合新世纪人才需求与培养，参考当代嵌入式行业的发展趋势，对该课程进行改革与探索，提高课程质量，使其更能满足嵌入式系统行业发展和技术进步，培养更高级的人才。
一、当前课程存在的问题
尽管许多高校都开设了嵌入式系统课程，并且也取得了一定的成效，但由于该课程是一门实践性非常强的课程，而嵌入式行业发展又非常迅速，使得高校中设置的嵌入式课程跟不上时代的发展，导致内容不实用，学生的学习积极性不高，教学效果较差，达不到人才培养的目的。总体来讲，该课程存在如下不足之处：（1）相关知识与技术较陈旧过时，近年来嵌入式行业发展非常迅速，教学内容跟不上时代的发展，迫切需要将当前使用最广泛有效的理论与开发技术讲授给学生，培养学生解决实际问题的能力。例如许多老师仍然将如今嵌入式行业内几乎不用的μC/OS-II作为嵌入式操作系统讲解，导致课程没有实用性。（2）部分内容理论性很强但是实用性不高。需要对内容进行剪裁，对其中重要的知识进行教学，其他内容进行拓展教学。例如将嵌入式开发中较少用到的ARM汇编指令作为课程的重点内容讲解，导致舍本逐末，没有讲解如何使用C语言进行嵌入式开发。（3）缺乏嵌入式应用系统的完整开发流程和开发要领，无法使学生边学习理论知识的同时进行实践，缺乏培养解决实际问题的能力。学生在学完该课程后，仅仅是记住了几个概念，没有掌握如何进行实际嵌入式开发的能力。（4）没有具体的实践教学，学生只是学习理论，无法学以致用。学生需要一个个具体的案例来理解掌握嵌入式系统知识。对于缺乏开发经验的学生，迫切需要通过案例来熟悉和掌握嵌入式系统，具备解决实际问题的能力。
针对上述问题，我们对该课程进行了课程改革，解决当前存在的种种问题，改善学习效果，提高该课程的教学质量。
二、基于案例教学的课程改革
我们以案例教学为核心，对该课程进行两方面的改革与建设：（1）课程教学内容改革，即理论与实践相结合，将嵌入式理论与技术设计成一个个案例，形成新型的案例教学内容。（2）课程教学模式改革，即探索适应教学内容的新型教学模式，各种教学形式结合，以案例教学为重点，做到因材施教，提高教学质量。
在课程教学内容改革中，采用“三基”（基本理论、基本知识和基本技能）和“六性”（思想性、科学性、先进性、启发性、生动性和适用性）的原则，首先对课程教学内容进行“二增二减”，即：一增，增加当前使用最广泛的嵌入式系统理论与开发技术，例如当前广泛使用的ARM11系列微处理器、嵌入式Linux操作系统等。二增，增加讲授嵌入式应用系统的完整开发流程，使学生学习理论知识的同时能够对嵌入式系统有一个直观的认识，帮助其理解并掌握解决实际问题的方法。一减，减掉陈旧过时的知识，或者理论性很强但是没有实用性的内容，这样可以将更多的课时用在案例教学上。例如ARM11体系结构，完整地介绍不仅占用过多课时，而且太复杂，难于理解，可以将其剪裁，对其中重要的内容进行教学，其他内容作为课外材料供拓展学习。二减，减掉工作学习中用不到的知识，例如对于μC/OS-II操作系统，在实际嵌入式系统行业中用途非常狭隘，因此将其删除而选择广泛使用的嵌入式Linux作为讲解内容。
在对课程教学内容剪裁中，案例教学始终贯穿其中。通过一个个实际的案例，将嵌入式系统的原理、体系结构、系统开发等部分组织在一起，例如对于嵌入式系统硬件及接口部分，我们针对每个接口设计一个简单的案例，对GPIO设计一个走马灯案例，对于A/D转换设计一个触屏案例等，最后，我们再通过一些综合案例将这些知识组织起来，形成一个完整的开发流程案例。这样将知识溶解在开发过程中，不但避免了枯燥的知识讲解，而且能够学以致用，不仅能够让学生理解和掌握所学的知识，而且还可以调动学习的积极性，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。
通过对课程教学内容的剪裁，最后的教学内容将形成一个有机的整体，如图1所示。课程的核心内容是“嵌入式系统原理与技术”，讲述嵌入式系统的基本原理与基本技术，在讲授过程中，将结合最新最广泛使用的嵌入式系统技术，使得课程内容与时俱进，满足当前行业发展要求。这两者是密切联系在一起的，例如针对“嵌入式微处理器”理论，在讲述时将借助广泛使用的ARM11系统微处理器来介绍，帮助学生理解和应用。理论方法与技术两者的结合是通过实际的嵌入式系统案例来实现的，通过各种各样的实际嵌入式系统案例，让学生们掌握如何利用所学的知识来开发实际项目，这样可以让学生更深入地理解所学知识并能够学以致用，起到较好的教学效果。这样该课程的教学内容最终形成以理论与实践相结合，以案例教学为重点，讲授嵌入式系统深层次理论、先进技术，以培养创新型人才为目标的课程体系。 为了达到较好的教学效果，提高教学质量，在课程教学模式改革中，我们采取了以下几个措施：（1）在教学手段方面，根据新的教学内容，制作新的课件，将理论性较强或较为复杂的理论具体化，使学生能够较清晰、直观地理解所讲授的内容，提高了授课效率。（2）在课堂讲授方面，采用课堂讲授与课后自学相结合、采取启发式、讨论式、案例式等多种教学方法，开阔了学生的视野，鼓励学生利用所学知识去解决实际问题。（3）在教学资源方面，建立网络课程信息资源库，提供丰富的学习资源；开展实时在线网上答疑，使教学活动从课堂延伸到课外。（4）在教学实验课方面，提供实际嵌入式开发项目，让学生身临其境地讨论解决方案并指导学生解决。（5）在教学中，鼓励学生多观察、多思考、培养学生的创新能力，例如鼓励成立seminar班或者科研小组，利用学到的知识解决相关专业的老师科研中遇到的问题。
这样，新型教学模式由CAI教学手段、多种教学方法、丰富的教学资源、嵌入式实验课建设、其他培养学生创新的教学方式组成，这些教学方法相互联系，相互影响，最终形成该课程新型的教学模式。
三、课程改革效果
在对该课程进行了建设后，分别在本科生和研究生教育中进行了实践教学，取得了较好的效果。学生们反映这种“以学生为主体、教师为主导”的教学模式发挥了学生的主观能动性，调动了学生的学习积极性、培养了学生的创新能力。我们在教学中采用了案例教学方式，学生较易理解复杂的理论，能够较清晰直观地理解所讲授的内容，提高了授课效率和课程质量；能够学以致用，培养了解决实际问题的能力。
在教学中我们鼓励学生根据所讲授的案例进行扩展和深入，以加深对课程知识的掌握和运用，使得学生的嵌入式系统水平有较大的提高，学习完课程的学生参加2012年度全国大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛（Intel杯），共有两个队六名同学参赛，获得了两项三等奖的成绩。即将毕业的学生中，也在嵌入式系统行业中找到了满意的工作。这说明该课程的改革是成功有效的，达到了该课程改革的目的。
四、结论
嵌入式系统课程对于嵌入式行业人才的培养起着举足轻重的作用，为了适应当前嵌入式行业的发展，我们对该课程进行了改革和实践，通过案例教学，将嵌入式系统基本理论与嵌入式系统技术相结合，建设一种新型的教学内容与教学模式，改进了教学效果，提高了教学质量，为其他学科课程的改革和建设做出典范。
参考文献：
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[Z].
http：//www.gov.cn
[2]仇润鹤，孙培德，刘堂友，倪琳.电气信息类工程型人才培养模式研究与实践[J].云南大学学报（自然科学版），2011，（33）：358-360.
[3]吴庆麟.认知教学心理学[M].北京：上海科学技术出版社，2000.
[4]2010-2012年中国嵌入式软件产业发展研究报告[R].
http：//www.askci.com/
基金项目：东华大学专业学位研究生培养综合改革项目（104-18-0186022）资助