基于智慧课堂构建嵌入式系统课程实践案例
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作者:李国斌 李新路 张艳明
摘要：针对嵌入式系统课程实践教学和能力培养存在的问题和不足，尝试基于智慧课堂进行实践教学案例库的建设。通过实践课程的组织、实施和评价环节的设计，选用合适的平台和项目，培养学生综合实践能力和创新能力。
关键词：嵌入式系统;实践教学;智慧课堂
中图分类号：TP399 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）08-0116-02
作为当今社会最富有生命力的技术之一，嵌入式系统在诸多领域都已经得到了广泛的应用[1]。嵌入式领域中的人才需求成了上升趋势，人才缺口在逐年扩大。但高校在培养嵌入式人才时面临课程要求基础过高、实践能力有待加强、与实际工程应用需求脱节等问题[2]。
嵌入式系统课程要求学生已经掌握面向对象的编程思想以及软件工程的基本原理，并为后续工程实训及毕业设计打下重要。鉴于课程在人才培养方案中的重要地位和作用，课程组成员加强教学创新意识，经过多年的教学改革，使用智慧课堂手段[3]，构建实践教学案例库，形成了一套完整的创新的课程教学体系。
1 嵌入式系统课程实践教学背景
1.1 目前实验教学现状
目前嵌入式系统实验教学内容涉及的知识面广，难以在有限的学时内完成。同时实验难度大，教学内容设置不合理，学时动手能力差。实验案例以知识传授为主线，与现有工程实践脱节，学生学习兴趣不高。
1.2 目前实验教学环境
实验教学环境以广州致远的嵌入式ARM试验箱为硬件环境，通过基于Linux嵌入式系统进行软件、硬件驱动等实验形成教学内容。多数实验内容涉及的项目围绕硬件的使用，与具体工程实践案例的应用需求差距较大，学生难以形成直观的感性认识。
2 基于智慧课堂构建实践课程案例目的
嵌入式系统课程实践项目基于智慧课堂构建的目的，是利用先进的信息技术，创设富有智慧的教学环境，以支持智慧的教与学[4]。关键目标包括实现课堂动态开放，增进课堂高效互动;促进合作探究学习，促进个性化学习;实现引导性施教，提升课堂教学机智[5]。
3 智慧课堂构建实践教学案例
嵌入式系统课程实验教学体系精选真实项目案例为载体，按照项目化课程理念组织课程内容倾目一任务一案例），教学内容面向职业、面向企业、面向生活，按照项目式课程组织教学内容，根据实际项目对嵌入式系统要求组织了6个难度循序渐进的独立项目，并对每个项目划分成较为独立的任务，以“任务分析——相关知识——任务实施”这一思路，将嵌入式系统技术融入具体任务的实现当中。
选取课程实践教学案例其中之一加以说明。项目案例1内容包括搭建嵌入式软件开发环境，传感器数据采集，利用SQLite存储、管理数据，开发嵌入式应用软件UI，网络传输应用等。实践教学中，尝试以《便携式环境检测仪》项目为切入点，基于智慧课堂手段，进行教学设计，改革教学模式，教学评价等方面人手。
3.1 教学平台的使用
“智慧课堂”重点是课堂中的应用。根据这一需求，嵌入式系统课程智慧课堂的云平台目前基于Moodle平台[6]和超星学习平台搭建，主要包括以下内容：
（1）课程标准，及课程模块大纲，能力输出等;
（2）课时教案，包括教学方法、教学思路及教学过程等;
（3）配套课件，包括案例导学，演示实例，源码;案例视频;
（4）互动评价，包括师生互评，团队互评等;题库;
（5）作品展示，主要包括学生的项目Demo演示;
（6）在线问答，用于学生和老师之间的技术讨论。
以上所有資源都需要利用建立在网络平台上，或利用网站，或使用移动APP供学生自主使用。
3.2 课程实践教学目标及教学内容
课程实践项目案例设计实例如表1所示。
本案例实践教学目标教学内容都配以相应的视频讲解及演示。此外，将能力目标分解成任务模块如表2所示。
对于分解的任务，录制视频，在智慧课堂云平台中进行分享。
3.3 教学活动
本课程的实践教学活动采用基于智慧课堂云平台建立，教学活动被分为三个基本环节包括课前、课中和课后，从而形成了学生自主学习和协作学习的环境。
（1）课前预习教学视频
利用搭建的在线网站提供10-10分钟的短视频，供学生预先学习使用。
（2）课中学习活动
针对前面课程积累的易错实验步骤和实现细节注意事项，穿插实验教学过程中进行演示、讲解、提示。
（3）课后完成实验思考题
完成实验课堂任务后，督促学生完成配套的实验思考题，拓展知识应用，形成新的能力要素。
4 智慧课堂构建实践评价
实验项目评价采用过程评价和综合项目互动考核相结合，过程评价主要在智慧课堂云平台上完成。
4.1 结合项目的题库测试题
智慧课堂实验过程测试题是根据每个项目的技术要点精心设计的，每一个测试题紧扣技能点，难易适中，学生在平台上在线答题后能立即自动评判，使学生马上看到自己的完成情况，了解自己对本项目技能点的掌握情况。
4.2 智慧课堂综合设计互动评价
使用学生互动评价与教师评价结合的评价方式。该形式有助于提高学生参与积极性，踊跃对其他组的实验结果进行评价。多次交流评价可以迭代提升本组设计质量。具体的评价流程包含：
（1）学生将所设计的作品演示，同时制作PPT进行汇报;
（2）其他组学生对设计作品进行评分.并给出评论;
（3）老师同时给出分数与观察评论状况，但不公布;
（4）学生依据评语来修改他的作业;
（5）评价完成，同时教师结合过程评价分数，给出综合评价。
互动评价与教师评价结合的评价方式让学生身兼评分者与受评者的双重角色，形成了学生之间的互相监督和促进，激发了学生的学习主动性。
5 结论
采用包括案例式教学和项目式教学在内的多种教学方法，结合生活中的实际应用，合理选择实验教学项目，激发学生学习嵌入式系统课程实践案例学习兴趣。本文尝试基于智慧课堂构建嵌入式系统课程实践案例库，对其他计算机类课程的理论和实验教学也具有一定的可借鉴性。通过项目案例的实践教学，贴合实践工程案例需求的项目实践，得到学生的认可和关注。
参考文献：
[1]张晓东，孙丽君，鲁可.高校嵌入式系统课程教学改革探索[Jl.中国电力教育，2013（8）：35-36，38.
[2]刘泽平，羊四清.计算机专业嵌入式方向课程体系建设[J].计算机教育，2013（6）：103-106.
[3]高涛，冯兴乐，孙朝云.基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学研究[J].中国教育信息化，2019（12）：48-51.
[4]李祎，王伟，钟绍春，等.智慧课堂中的智慧生成策略研究[J].电化教育研究，2017，38（1）：108-114.
[5]黄杰，曾繁政，曾妍.《嵌入式系统》课程实验教学改革及创新能力培养探索[J].电子世界，2017（7）：74-75.
[6]陈磊，刁绫.基于Moodle的翻转课堂在《Android应用软件开发》中的实践研究[Jl.教育教学论坛，2016（31）：180-182.
【通联编辑：唐一东】
收稿日期：2019-12-15
基金项目：Android嵌入式软件开发智慧课堂试点，省级质量工程项目（项目编号：2017zhkt374）;嵌入式系统智慧课堂试点，校级质量工程项目（项目编号：2018hfzhkt08）
作者简介：李国斌（1981-），男，安徽和县人，硕士，讲师，研究方向为嵌入式系统智能算法应用。
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