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1、嵌入式课程中项目教学法的应用研究与实践嵌入式系统是当前最热门、最具发展前途的IT应用领域之一。手机、电子字典、可视电话、数码相机等都是典型的应用嵌入式系统的产品。嵌入式系统是一门实践性很强的课程,它需要软件、硬件等多方面知识的综合运用。传统的理论教学方式不能很好地使学生掌握此门课程内容。在嵌入式课程中引入适当的实际项目,引导同学们掌握嵌入式系统开发的方法和技巧就显得非常重要。在建设创新型国家的进程中,高等工程教育变革的核心是实现从传统的知识传授主导型向能力培养主导型的转变。回归实践、面向产业现状及发展需求是当前国内外工程教育改革的主要目标。针对目前高等教育培养方式的不足之处,本文提出以项目为桥
2、梁,使学校与企业和科研机构紧密结合,充分利用两者之间不同教育环境的互补和资源优势,在项目驱动下完成人才培养的一种开放式教学模式。1一、目前嵌入式课程讲授中存在的问题1.实践内容与人才要求之间的矛盾随着计算机学科自身的迅速发展,知识更新换代的速度也越来越快。嵌入式课程作为一门交叉学科,更新的速度更是日新月异。同时,面对越来越严峻的就业压力,学生对教学过程中的“质”和“量”都提出了更高的要求,这就使得很多新的教学内容和思想需要及时地充实到各门课程中。但是目前学校开设的实践内容还基于一些基本的实验,远不能满足社会对嵌入式人才的要求。如何对课程的实践内容进行更新,在有限的课时内,既能保证学生对基本教学
3、内容的理解,又能提高学生的创造性是广大教育工作者应认真思考的问题。2.各个专业课程之间缺少交融嵌入式系统涉及到硬件和软件等多方面的知识。涉及到的课程包括模拟电子电路、数字电子电路、C语言、数据结构和操作系统等。当前计算机专业课的实践环节均是以课程为单位,实践内容大都围绕本课程进行设计,而忽略了多门课程之间的联系。通过分析计算机科学与技术的专业课程设置,笔者发现其中不乏有联系紧密、互为基础课和提高课的课程,这为解决上述问题提供了思路,即将多门联系紧密的专业课实践环节组成有机整体,通过调整、规划和整合实践内容,让学生有计划、分阶段、循序渐进地完成实践环节。这不仅有利于整合多门课程的基础知识部分,而
4、且有利于学生连贯地学习相关知识,并综合运用这些知识解决一些实际问题。23.综合性设计型实践教学内容在整体教学中的比重较小实践环节是理论教学过程的延伸和拓展,主要目的是使学生通过动手实践,加深对理论知识的理解。传统的实践课程内容一般从验证型的基础实践开始,逐步提升到设计型的综合实践。但限于学时数和课程自身的特点,后期的综合性实践往往相对简单,学生的综合应用能力得不到有效地提高。面对如今越来越严峻的就业形式,怎样培养学生对所学知识的综合运用能力,提高其就业竞争力,是高校本科教学必须要面对的一个新课题。笔者认为,提高综合性设计型实践在整个实践环节中的比重是解决该问题的有效手段之一。二、嵌入式课程中项
5、目教学法的总体思路在嵌入式课程教学过程中应用的项目教学法中的“项目”概念是多层次的。首先,以产业为渠道,选择实际项目为载体,建立、健全实践教学体系,建设一批条件较好的校内、外实训基地,围绕行业需求能力的形成,驱动人才培养的全过程。其次,以教学为中心,优选相应的教学项目,使教学过程与项目实现充分地融合,将“项目教学法”充分应用于教学实践,最终实现专业教学与市场行业运作的衔接,实现学生与行业、社会的无缝对接。最后,以科研为强势推进,开展应用性科研项目,加强教师对高新技术的开发与应用研究,把握本专业的前沿动态,让学生参与到相关科研项目或子项目中,培养学生发现问题、研究创新的工作思维和习惯;并以服务寻
6、求企业的支持,以贡献谋求更大的发展。3综合型高校一般都有计算机专业,但专业特色少,学生就业困难。然而嵌入式方向的岗位需求量大,增加嵌入式方向的教学对提高学生的就业率,能起到很重要的作用。工程类高校教学改革的目标和方向是学生动手能力、创新能力以及综合素质的提高,要实现这种改革必须加大项目实践教学的比重。在不断的课程体系和教学内容改革中,必然会有很多新理念、新方法涌现。在把这些探索性成果广泛应用之前,要经历一个测试、修正的过程。本项目就可以提供这样一块试验田:在项目教学法的应用研究与实践中融入新成果,并根据学生的反馈情况进行相应变化。通过在课程中引入项目教学的方法,逐渐把眼界放宽,从简单的项目开发
7、转变为与企业深层次的项目合作。力争使计算机专业嵌入式方向构造一种以提高学生的嵌入式系统开发能力为主线,融合嵌入式企业的基础资源与高校的教学、管理资源,构建嵌入式专业的基础理论教学体系、嵌入式项目案例教学体系和嵌入式实训项目综合实践体系。高校、企业密切配合,形成校企对接、产教结合的嵌入式人才培养模式,形成“一条主线、两类资源、三个体系、校企对接”的嵌入式人才培养模式。三、嵌入式课程中项目教学法的具体措施1.教学方法的改革原有的嵌入式系统教学一般分为:处理器总体结构、存储器、指令、伪指令、I/O口应用、定时器、中断、串行口、应用,等。从知识的系统性、完整性来说,这些环节层层推进,若想省掉中间任何一
8、环节都很困难,改革的核心就是要放弃这样一条主线。4采用项目教学法,以工作任务引领理论,使理论从属于实践。嵌入式系统要求掌握的内容很多,从应用出发,设计若干任务,由学生完成。项目式的实验管理过程是本课程实验部分的一个亮点。并非所有实验小组都能取得实验资格,需要根据其对选定方向所作调查和准备工作的具体情况来进行评估,合格者方可获得实验资格。为便于上述评估,实验小组应按顺序提供下列实验文档,格式应符合相应软件工程文档的规范。(1)实验项目申请书。实验项目申请书应该是一份描述实验计划的报告,用以说明实验者选择的实验方向、为何选择该方向、兴趣点何在、可行性如何等。该申请需要通过由任课老师及助教组成的评审
9、团的审查。该报告中应该包括如下组成部分:实验动机、设计目标、技术路线、需要的支持、概要步骤。(2)实验计划。在实验者上述的试验申请获得批准后,应该完成实验项目计划书。实验项目计划书应该包括:项目需求、系统结构、测试方案、实验时间、可能的检查点。(3)实验的仿真验证。因为并不是所有的实验内容都可以并且需要真的完成目标系统的真实功能,所以实验者应进行实验的仿真验证,即通过在实验平台上以仿真系统的形式来验证实验计划中提出的系统结构。该仿真系统应该包括与目标系统一一对应的软件和硬件,能够完成目标系统的基本功能,并最成作为本实验的演示系统。(4)课程设计实验报告。完成实验后,实验者应提供关于试验的课程设
10、计实验报告,该报告同样必须通过最终的答辩,获得评审团的评价,以便结合实际演示得出实验成绩。具体内容应该包括:实验环境介绍、准备情况、设计流程、难度分析和评估、实验结论、经验体会。2.嵌入式竞赛的带动作用学科竞赛是对知识深入理解、系统整理和实践运用的过程,竞赛结果集中体现了学生对知识的理解和运用能力、身体素质、心理素质和协作精神等,并反映教学计划、教学内容的合理性,通过总结、交流发现教与学中存在的问题,为教改提供借鉴。学科竞赛是掌握基础知识和运用基础知识到实际中去的完美结合。从竞赛中,学生能够深切体会自己理论上的不足,明白基础知识的重要性,从而提高学生的学习兴趣。学科竞赛中获奖的学生,是学生中比
11、较优秀的群体。该群体在竞赛过程及获奖表彰中,获得了全校乃至社会各种媒体的关注,会产生强烈的示范和影响力,有助于优良学风的营造与形成。在嵌入式课程讲授的过程中引入实际的项目,先后开展了家庭智能系统、残疾人助理、多功能嵌入式数据采集卡等项目的开发。在教学与实践过程中,学生们的热情非常高,连续取得了2008年、2009年全国大学生嵌入式设计大赛两次国家二等奖,两次国家三等奖,2009年全国大学生挑战者杯辽宁省一等奖的好成绩。四、嵌入式课程中项目教学法的实施原则1.确立实用、优秀的项目项目的确立不是一件轻松随意的事情。首先,项目要包含全部教学内容并尽可能自然、有机地结合多项知识点;其次,项目的难易程度
12、要根据学生的实际水平来确定;最后,项目要被大多数学生喜爱,并可以用某一标准(正确答案、实用价值等)公平、准确地给予评价。2.项目活动团体的确立要根据具体情况妥善安排项目是由学生独立完成,还是分组合作来完成,要根据项目的具体特点来确定。3.建立课程成果考查与评价体系视其情况选择教师评价、学生自评、小组互评等评价形式。教学评价要重视过程评价,以鼓励学生积极参与、体验成功,培养其热爱专业、敢于创新、乐于实践的综合素质。五、结论项目的内容是根据市场需求的典型岗位来确定的,强调了实用性,突出了针对性,企业需要什么技术就教什么技术,避免了课程教学中存在的理论脱离实际的问题,增强了学生理论联系实际,特别是综合运用所学知识和技能的能力,提高了学生对就业上岗和职业变化的适应能力,同时也好年青教师快速提高有针对性的实践能力提供了一条有效途径。当然,对于项目研究和项目教学还需要进一步细化、完善,能否将其应用到其它课程上去还有待进一步探索和论证。
