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關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);人才培養(yǎng)目標(biāo);計算機(jī)本科專業(yè);課程體系
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9599(2011)23-0000-01
Curriculum Study for Computer Undergraduate Embedded System
Li Biyun,Shi Junping,Li Zongshou
(College of Information Science&Engineering,Jishou University,Jishou 416000,China)
Abstract:For the lag teaching and training in higher education embedded system,this article analyzes the development characteristics of the embedded system,identify curriculum thinking and personnel training objectives of building embedded systems of major computer science in colleges,a new curriculum system with theory and practice of the embedded system is proposed based on the courses of major in computer.
Keywords:Embedded system;Talents training objective;Computer undergraduate;
Curriculum system
一、引言
嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心,以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件,和嵌入在存儲器中的微型操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成,共同實(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心,以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)硬件軟件的協(xié)同性與整合性,軟件與硬件可剪裁,以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求[1]。
嵌入式系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域,如手機(jī)、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機(jī)頂盒等,可以說嵌入式技術(shù)無處不在。由于社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求,使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業(yè)之一。
目前,隨著嵌入式技術(shù)越來越熱,國內(nèi)越來越多的高校陸續(xù)開設(shè)了相關(guān)課程,并建立了嵌入式實(shí)驗(yàn)室。但是通過各種渠道反映出,很多高校嵌入式課程開設(shè)的情況不理想,很多學(xué)校建立了優(yōu)良的嵌入式實(shí)驗(yàn)室,卻很難達(dá)到理想的授課效果。歸結(jié)其原因主要有兩點(diǎn):一、沒有完善的課程體系;二、需要合適的師資力量。吉首大學(xué)作為一所辦在民族地區(qū)的省屬高校,其辦學(xué)宗旨之一就是為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。吉首大學(xué)計算機(jī)系一直就是秉承此種宗旨來發(fā)展和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的。從目前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢來看,計算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)不僅要面向計算機(jī)軟硬件系統(tǒng),更應(yīng)與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合,與人才培養(yǎng)模式和人才需求相結(jié)合進(jìn)行適時調(diào)整,從理論及實(shí)踐課程體系、師資能力到人才培養(yǎng)模式進(jìn)行整體規(guī)劃,以適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的嵌入式系統(tǒng)人才需要。
二、計算機(jī)本科專業(yè)嵌入式方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)
按照嵌入式技術(shù)及其密切相關(guān)的電子信息產(chǎn)業(yè)目前及未來的發(fā)展需求,培養(yǎng)與我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)的,在德、智、體、美等方面全面發(fā)展,掌握計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)基本理論、基本知識和基本技能,具有深厚嵌入式理論基礎(chǔ)、能從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、集成電路設(shè)計與應(yīng)用、無線通信等實(shí)際工作,具有良好的政治素養(yǎng)、文化科學(xué)素養(yǎng)、較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識和綜合解決實(shí)際問題能力的高級應(yīng)用型人才。嵌入式系統(tǒng)方向重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)軟件工程實(shí)踐能力,包括軟件工程及各種嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、調(diào)試和測試工具[2],畢業(yè)后學(xué)生將具備嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)能力,有能力適應(yīng)巨大的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品市場需求,成為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品企業(yè)所急需的掌握嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)的人才。
畢業(yè)生具有的知識、素質(zhì)、能力包括:1.具有良好的思想道德素養(yǎng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神,熟悉計算機(jī)方面的有關(guān)法規(guī),遵紀(jì)守法,善于合作,勇于創(chuàng)新。掌握較豐富的科學(xué)文化知識、較扎實(shí)的計算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能,了解計算機(jī)專業(yè)的發(fā)展趨勢和新進(jìn)展。2.具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力,能夠熟練地運(yùn)用多種方法獲取知識、理解知識、掌握知識,能夠綜合性地提出問題、分析問題和解決問題;具有較強(qiáng)的計算機(jī)綜合應(yīng)用能力和一定的科學(xué)研究能力。3.掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的理論和基本方法,具有嵌入式系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試及維護(hù)的基本能力。具體掌握一種嵌入式操作系統(tǒng),具有在該操作系統(tǒng)環(huán)境下設(shè)計、編程及開發(fā)的能力。兼具軟件及硬件的協(xié)調(diào)開發(fā)能力。4.具有良好的語言表達(dá)和書面表達(dá)的能力,適應(yīng)現(xiàn)代社會的交往溝通方式,具有較強(qiáng)的集體合作和組織協(xié)調(diào)的意識與能力。5.熟練掌握一門外語,并能順利閱讀本專業(yè)的外文書刊,了解文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法。能夠較熟練地使用英語從事嵌入式方向的研究與開發(fā)。
三、計算機(jī)本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)思路
嵌入式系統(tǒng)作為一個完整的智能電子系統(tǒng),需要掌握有關(guān)電子和計算機(jī)等相關(guān)領(lǐng)域的硬、軟件綜合知識。一般而言,自動化、測控和電子類的學(xué)生電子設(shè)計的基礎(chǔ)較好,程序設(shè)計偏弱;而計算機(jī)類的學(xué)生程序設(shè)計基礎(chǔ)好,電子設(shè)計能力偏弱。計算機(jī)本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的建設(shè)和規(guī)劃,應(yīng)從以下幾方面結(jié)合進(jìn)行。
(一)計算機(jī)本科專業(yè)課程與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以粗略分為兩大類:電子系統(tǒng)的智能化(工業(yè)控制、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、家用電器、汽車電子、測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集等),計算機(jī)應(yīng)用的延伸(MP3、手機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)設(shè)備等)。從這些應(yīng)用可以看出,要完成一個以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計,需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識。硬件主要有MCU的硬件最小系統(tǒng)、輸入/輸出電路、人機(jī)接口設(shè)計。軟件設(shè)計有固化軟件的設(shè)計,也可能含PC機(jī)軟件的設(shè)計,這些有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計和測試也是計算機(jī)系統(tǒng)的組成部分之一,嵌入式系統(tǒng)知識體系最主要的三大技術(shù)仍然是計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計算機(jī)操作系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),嵌入式系統(tǒng)方向的課程設(shè)置應(yīng)與這些計算機(jī)本科專業(yè)課程相結(jié)合,在計算機(jī)相關(guān)軟硬件知識基礎(chǔ)進(jìn)一步拓展設(shè)計和應(yīng)用知識。
(二)與嵌入式系統(tǒng)自身特點(diǎn)相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)以計算機(jī)、電子技術(shù)為基礎(chǔ),但嵌入式系統(tǒng)也有其自身的特點(diǎn)。按照層次結(jié)構(gòu)看待嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)分為4層:硬件層、驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層,不能片面地從“電子”或“計算機(jī)軟件”角度認(rèn)識嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)軟件硬件密切相關(guān),軟硬件協(xié)同設(shè)計已經(jīng)成為電子系統(tǒng)級工具和方法的主要應(yīng)用,是軟件與硬件的綜合體,沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件,同沒有對軟件的理解也不可能設(shè)計好嵌入式硬件。軟硬件相結(jié)合進(jìn)行課程設(shè)置是嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)要求之一[3]。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計也是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,作為以應(yīng)用為中心的課程,實(shí)踐教學(xué)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)鍵,要求理論與實(shí)踐并重,為將學(xué)生的操作能力、分析能力、工程設(shè)計能力與應(yīng)用實(shí)踐結(jié)合起來,引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的理論與技術(shù),嵌入式系統(tǒng)方向課程設(shè)置應(yīng)以培養(yǎng)實(shí)踐動手能力為核心。
(三)與市場、企業(yè)需求相結(jié)合
高校計算機(jī)專業(yè)嵌入式方向從需求的角度,總體培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)人才市場緊缺,企業(yè)需求量大,就業(yè)率高的軟硬結(jié)合的復(fù)合型嵌入式開發(fā)工程師。嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)應(yīng)與社會需求相接軌,充分培養(yǎng)學(xué)生技能水平與職業(yè)素養(yǎng),使學(xué)生能夠達(dá)到企業(yè)實(shí)際崗位的用人標(biāo)準(zhǔn),滿足企業(yè)應(yīng)用需求,縮短企業(yè)二次崗前培訓(xùn),成為具有完備的專業(yè)知識和技術(shù)能力的應(yīng)用型人才。
四、嵌入式方向課程體系基本內(nèi)容
要完成一個嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計,需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識與實(shí)踐訓(xùn)練,嵌入式方向人才培養(yǎng)的定位為應(yīng)用型技術(shù)人才,綜合計算機(jī)本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)的三個結(jié)合點(diǎn),制定一套培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程體系[4]。
(一)理論課程體系
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程包括電路與模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯電路、匯編語言程序設(shè)計、計算機(jī)組成原理、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、微機(jī)原理與接口技術(shù)等硬件課程;C語言程序設(shè)計、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(Java和C++)、軟件工程等軟件課程;操作系統(tǒng)原理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理等專業(yè)核心課程,這些課程也應(yīng)該為嵌入式方向的支撐課程群。操作系統(tǒng)考慮嵌入式方向課程設(shè)置,應(yīng)增加Linux操作系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
在這些計算機(jī)專業(yè)課程基礎(chǔ)上,刪減原來與嵌入式方向聯(lián)系不大,相對獨(dú)立的若干專業(yè)課程,適當(dāng)增大嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)方向課程比例,構(gòu)成計算機(jī)專業(yè)嵌入式方向理論課程體系?;A(chǔ)課程中增加嵌入式系統(tǒng)概論,硬件層面上增加可編程邏輯器件及描述語言FPGA/VHDL、嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)。軟件層面上增設(shè)Linux下C語言編程、嵌入式Linux驅(qū)動開發(fā)、嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用程序開發(fā);嵌入式系統(tǒng)級別上考慮軟硬結(jié)合增設(shè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程,考慮嵌入式發(fā)展方向,增設(shè)WinCE設(shè)計與開發(fā)、嵌入式軟件測試技術(shù)課程。
(二)實(shí)踐課程體系
嵌入式系統(tǒng)是面向應(yīng)用的,實(shí)踐是整個嵌入式系統(tǒng)課程體系中最重要的環(huán)節(jié),其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際的嵌入式軟硬件設(shè)計能力。在嵌入式課程實(shí)踐中,采用多層次專業(yè)實(shí)踐與培訓(xùn)認(rèn)證相結(jié)合的實(shí)踐體系。專業(yè)實(shí)踐包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、綜合項目實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計,課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時占每門課總學(xué)時數(shù)比例不低于30%,課程設(shè)計包括軟硬件和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等課程,綜合項目實(shí)踐以項目團(tuán)隊的形式使學(xué)生得到團(tuán)隊協(xié)作的訓(xùn)練,畢業(yè)實(shí)習(xí)以校企合作、實(shí)習(xí)基地形式進(jìn)行。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計可使學(xué)生課程理論知識得到鞏固提高,綜合項目實(shí)踐則培養(yǎng)學(xué)生階段性綜合性實(shí)踐能力,畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計可培養(yǎng)學(xué)生綜合分析設(shè)計的應(yīng)用能力。目前,在嵌入式專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名廠商及相關(guān)認(rèn)證也越來越為更多的大學(xué)畢業(yè)生及在職工程師所關(guān)注,在實(shí)踐教學(xué)中,引入國際和國內(nèi)嵌入式認(rèn)證的培訓(xùn)內(nèi)容和知識更新體系,增加實(shí)踐動手能力,積累項目開發(fā)經(jīng)驗(yàn),增加就業(yè)競爭力。
五、結(jié)束語
在IEEE計算機(jī)協(xié)會和ACM共同制定的2004版計算機(jī)類課程體系中,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。嵌入式系統(tǒng)課程群建設(shè)是一項長期、艱難的任務(wù),新知識更新速度明顯快于傳統(tǒng)學(xué)科,計算機(jī)本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的規(guī)劃與建設(shè),需要明確人才培養(yǎng)目標(biāo)和建設(shè)思路,并在計算機(jī)專業(yè)課程基礎(chǔ)上進(jìn)行,既重視融合學(xué)科的基礎(chǔ)知識積累,又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性,使嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)緊隨嵌入式技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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[作者簡介]
關(guān)鍵詞:嵌入式課程;自動化專業(yè);課程定位;教學(xué)實(shí)踐
嵌入式系統(tǒng)己被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器等眾多領(lǐng)域。隨著社會的快速發(fā)展,行業(yè)對嵌入式技術(shù)人才的需求日益增加。嵌入式系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)受到廣大工程技術(shù)人員和教育者的關(guān)注,正成為新興的熱門領(lǐng)域。與傳統(tǒng)8位單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)相比,以32位微處理器為核心構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是具有自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件,在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多任務(wù)功能時具有明顯優(yōu)勢。兩者在系統(tǒng)構(gòu)成和研發(fā)方式上都明顯不同。近年來,國內(nèi)高校陸續(xù)開展嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的教學(xué)。但由于嵌入式技術(shù)覆蓋的知識面較廣,各高校不同專業(yè)對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的相關(guān)理論教學(xué)內(nèi)容的選擇、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的組織,依然處于不斷探討和修正的階段[1-3]。
本文主要針對我校自動化專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué),從課程定位、課程內(nèi)容、教學(xué)手段、課程考核等方面進(jìn)行探討。
1嵌入式技術(shù)課程體系及其在本專業(yè)的定位研究
嵌入式系統(tǒng)不是一個獨(dú)立的學(xué)科。2004年,IEEE和ACM對計算機(jī)專業(yè)本科教育的課程體系進(jìn)行設(shè)置,并認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)的課程應(yīng)包括以下內(nèi)容:嵌入式的發(fā)展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌入式軟件設(shè)計、實(shí)時操作系統(tǒng)、低功耗計算、系統(tǒng)可靠性設(shè)計、設(shè)計方法學(xué)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工具、嵌入式多處理器系統(tǒng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)、接口和混和信號系統(tǒng)等[4]。據(jù)此可看出嵌入式技術(shù)是一項綜合性非常強(qiáng)的技術(shù),涉及的知識面很廣,既涉及底層微處理器及硬件接口設(shè)計,又涉及上層應(yīng)用軟件設(shè)計,同時涉及信號的采集與處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、可靠性設(shè)計技術(shù),等等。
除了嵌入式專業(yè)外,相關(guān)專業(yè)本科階段的嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)時都非常有限,多則48學(xué)時,少則32學(xué)時。在有限的學(xué)時里,完成這么多內(nèi)容,學(xué)生無法充分消化所學(xué)知識,老師授課也很困難,由此,學(xué)生會產(chǎn)生畏難情緒,影響今后的學(xué)習(xí)。因此,我們認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容的選取是課程首先需要解決的問題,它取決于課程在本專業(yè)的定位,而定位的重要依據(jù)應(yīng)是用人單位對嵌入式人才的需求。
一般來說,一個典型的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)涉及以下3個方面。
1) 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計:包括嵌入式處理器及設(shè)備接口硬件平臺的構(gòu)建和操作系統(tǒng)的裁剪和移植;
2) 嵌入式驅(qū)動開發(fā):包括特定操作系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計開發(fā);
3) 嵌入式應(yīng)用開發(fā):包括基于特定軟硬件平臺的應(yīng)用或控制軟件的設(shè)計開發(fā),包括網(wǎng)絡(luò)、圖形等。
因此,相關(guān)企業(yè)也是從嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工程師、嵌入式驅(qū)動開發(fā)工程師、嵌入式應(yīng)用開發(fā)工程師3個不同方向招收相關(guān)技術(shù)人才。從業(yè)者大多來自電子類和計算機(jī)類的相關(guān)專業(yè)。
在參加相關(guān)課程教學(xué)研討會、與兄弟院校教師交流、借鑒先期開設(shè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計學(xué)校課程設(shè)置,及學(xué)生學(xué)習(xí)效果討論的基礎(chǔ)上,我們結(jié)合上述企業(yè)需求,從學(xué)生特點(diǎn)出發(fā),對本校自動化專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程進(jìn)行如下定位。
1) 與計算機(jī)專業(yè)相比,自動化專業(yè)學(xué)生的優(yōu)勢偏硬件,從利于學(xué)習(xí)的角度考慮,我們將課程重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和驅(qū)動開發(fā)能力上;
2) 將相關(guān)嵌入式知識依難易程度劃分成基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和深入進(jìn)階兩個階段,在本科生和研究生中開展系列教學(xué)。根據(jù)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)和基礎(chǔ)情況,在本科生高年級階段和研究生階段按不同側(cè)重點(diǎn)安排教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
在本科生高年級階段,我們以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主,主要是為學(xué)生今后進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。自動化專業(yè)一般應(yīng)在大三下或大四上安排嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)課程。此時,學(xué)生一般已具備模電、數(shù)電、單片機(jī)與微機(jī)原理、C語言編程、自動控制原理等基礎(chǔ)知識,但對于軟件工程和操作系統(tǒng),特別是嵌入式操作系統(tǒng)的知識卻相對比較缺乏,反映到嵌入式系統(tǒng)研發(fā)上,就是缺乏比較完善的知識結(jié)構(gòu),即只了解硬件,不了解軟件,只了解傳統(tǒng)51單片機(jī)系統(tǒng)的編程模式,而缺乏“有操作系統(tǒng)的”嵌入式編程的概念。
因此,我們認(rèn)為學(xué)生沒有必要在學(xué)習(xí)階段掌握所有和嵌入式相關(guān)的知識。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ),本科生階段的課堂講述和相關(guān)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)應(yīng)放在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和簡單驅(qū)動程序的開發(fā)上,對操作系統(tǒng)移植只作一般性介紹,不做重點(diǎn)詳細(xì)講解。教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生了解典型嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成和研發(fā)方式,特別是開發(fā)環(huán)境的建立和研發(fā)過程中相關(guān)工具軟件的使用。對于初學(xué)者暫時用不到,且目前理解困難的知識點(diǎn),教師要用簡單的例子來說明,讓學(xué)生明白這些知識點(diǎn)是何時、如何在嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過程中起作用,而更深更細(xì)的內(nèi)容我們不必深究。同時,我們要讓學(xué)生了解他們正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容在整個嵌入式技術(shù)中所處的位置,了解課上未涉及內(nèi)容的獲取途徑,鼓勵學(xué)生上網(wǎng)查找資料解決問題,教師可提供一些好的學(xué)習(xí)網(wǎng)站供學(xué)生平時學(xué)習(xí)瀏覽。
研究生階段,我們可在本科生教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向縱深方向擴(kuò)展各部分內(nèi)容,同時進(jìn)一步安排若干大作業(yè),并讓學(xué)生組成項目小組,根據(jù)個人興趣,組員分別負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計、驅(qū)動開發(fā)和應(yīng)用程序的開發(fā),在項目實(shí)現(xiàn)的過程中,進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)知識并體會工程概念。
有了這樣的課程定位,我們就可進(jìn)一步進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇和安排。
2嵌入式系統(tǒng)理論教學(xué)內(nèi)容的選擇
我們在理論教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)側(cè)重系統(tǒng)設(shè)計和驅(qū)動程序開發(fā)的相關(guān)知識。在眾多嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)中,選擇應(yīng)用廣泛的Linux操作系統(tǒng)和ARM處理器作為軟硬件平臺。
我們應(yīng)以學(xué)生比較了解的硬件為學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)的出發(fā)點(diǎn),選擇當(dāng)前主流嵌入式微處理器(如SUNGSAM公司的S3C2410芯片),讓學(xué)生先掌握底層核心硬件及外設(shè)接口部件的無操作系統(tǒng)簡單編程,再將它們組合起來構(gòu)成一個相對復(fù)雜的軟件系統(tǒng),其實(shí),這就是Bootloader的雛形,通過這種方式使學(xué)生輕松過渡到理解和編寫自己的Bootloader,進(jìn)而編寫基于操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序,并有機(jī)會深入鉆研操作系統(tǒng)內(nèi)核。
對于系統(tǒng)移植,我們只給出一般性介紹,不做重點(diǎn)詳細(xì)講解。實(shí)驗(yàn)中直接利用移植好的系統(tǒng)。
對于嵌入式驅(qū)動部分,我們在本科階段只進(jìn)行簡單字符設(shè)備驅(qū)動程序的介紹,讓學(xué)生掌握設(shè)備驅(qū)動程序工作的基本原理、掌握字符設(shè)備驅(qū)動程序的基本架構(gòu)、相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和訪問控制,會編寫字符設(shè)備驅(qū)動程序。
大多例程都進(jìn)行無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)兩種情況下的編程,通過比較簡單的例程讓學(xué)生更好地理解兩種編程方式,尤其是理解有操作系統(tǒng)時應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用與驅(qū)動程序間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用的編程。
有些觀點(diǎn)認(rèn)為在高校嵌入式教學(xué)中注重處理器硬件結(jié)構(gòu)和ARM指令的講解上是浪費(fèi)時間,對此,我們認(rèn)為要一分為二地看。如果學(xué)習(xí)者主攻方向?yàn)锽ootloader和底層驅(qū)動,那么,必須花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r間和精力才能掌握。目前,嵌入式應(yīng)用的主流處理器在體系結(jié)構(gòu)上采用的哈佛結(jié)構(gòu)和更深流水線架構(gòu)甚至超深流水線、跳轉(zhuǎn)預(yù)測、單指令多數(shù)據(jù)等復(fù)雜技術(shù),如果不進(jìn)行詳細(xì)講解,學(xué)生很難理解透徹。當(dāng)沒有操作系統(tǒng)時,嵌入式處理器就是一個功能強(qiáng)大的單片機(jī),完全可以用于工業(yè)控制,那么,只有充分了解相關(guān)處理器的硬件結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制,才能很好地利用它完成所需功能;當(dāng)有操作系統(tǒng)時,對開發(fā)人員來說,不論編寫B(tài)ootloader還是驅(qū)動程序,都需要對處理器及其相關(guān)接口具有相當(dāng)?shù)牧私獠拍芡瓿?;但典型系統(tǒng)硬件組成比較復(fù)雜,全部在課堂上講解不可能也沒有必要。我們認(rèn)為講解嵌入式處理器及其指令系統(tǒng)時最好結(jié)合Bootloader。將Bootloader第一階段匯編程序部分用到的硬件進(jìn)行比較詳細(xì)的講解,可以為學(xué)生理解和編寫B(tài)ootloader創(chuàng)造條件,學(xué)生有了這部分的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),對底層硬件中其他部分的自主學(xué)習(xí)也會變得順利。
3嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計安排
嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)依托本校實(shí)驗(yàn)中心嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,該實(shí)驗(yàn)室配備多套北京博創(chuàng)公司的UP-NETARM2410-s試驗(yàn)箱,可用于相關(guān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排與理論教學(xué)內(nèi)容相輔相成,主要是加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。
由于學(xué)生沒有操作系統(tǒng)的知識,在課程初期,我們從應(yīng)用角度先簡單介紹Linux操作系統(tǒng)的安裝和配置方法及主要命令,同時,讓學(xué)生在課下加以學(xué)習(xí)和體會,彌補(bǔ)這部分知識的不足。
在實(shí)驗(yàn)中,對于無操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),我們強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動手編寫程序,然后調(diào)試,以此熟悉底層硬件的調(diào)試環(huán)境和調(diào)試方法。所涉及的硬件操作應(yīng)盡量簡單,主要目的是讓學(xué)生了解方法。
帶操作系統(tǒng)后的程序一般比較龐大,對這類實(shí)驗(yàn),我們主要強(qiáng)調(diào)對程序結(jié)構(gòu)的理解,以驗(yàn)證為主,在此基礎(chǔ)上,增加一些簡單功能,讓學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)軟硬件工作機(jī)制和設(shè)計流程。這樣既可以對嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中所涉及的硬件接口、操作系統(tǒng)移植、底層驅(qū)動、應(yīng)用程序設(shè)計環(huán)節(jié)及流程都有模塊化了解,又可為今后根據(jù)個人興趣進(jìn)行更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建立概念。另外,有興趣的同學(xué)也可在畢業(yè)設(shè)計階段進(jìn)行相關(guān)選題的實(shí)現(xiàn),繼續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)。
由于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠家提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書不能完全滿足使用要求,對此,我們針對教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計實(shí)驗(yàn),并編制相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,方便學(xué)生學(xué)習(xí)和驗(yàn)證。
4教學(xué)手段和課程考核方式
4.1強(qiáng)調(diào)對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及調(diào)試方法的重視
嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn),然而,嵌入式系統(tǒng)的代碼規(guī)模較大,本科生實(shí)驗(yàn)學(xué)時有限,課堂實(shí)驗(yàn)應(yīng)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。因此,學(xué)生必須認(rèn)真對待基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)熟悉開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具及程序調(diào)試方法,為自主學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
在嵌入式學(xué)習(xí)過程中,實(shí)驗(yàn)課對學(xué)生有非常重要的意義,但是,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中如果只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所描述的原理和步驟,按部就班進(jìn)行操作,那么,他們也只能得到一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果,卻無法了解具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),基本達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的目的。要想通過實(shí)驗(yàn)真正達(dá)到學(xué)習(xí)的目的,學(xué)生必須扎扎實(shí)實(shí)地從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)做起,不僅要了解實(shí)驗(yàn)原理和步驟,還要認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)程序,搞清具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),并在開發(fā)環(huán)境中利用各種工具對各個細(xì)節(jié)加以調(diào)試和驗(yàn)證,從中不斷發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題,學(xué)習(xí)別人的編程方法和程序撰寫風(fēng)格,逐步建立工程概念,達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。每一個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都有其學(xué)習(xí)重點(diǎn),或針對某一具體硬件接口,或針對某種訪問方法,只有掌握了相關(guān)基礎(chǔ)硬件操作方法和實(shí)驗(yàn)方法,才能通過實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)和研究新器件、新原理、新方法,才能進(jìn)行綜合設(shè)計、才能談到創(chuàng)新。本科生嵌入式課程總課時少、實(shí)驗(yàn)課時有限、課下自主學(xué)習(xí)時間不能保證,因此,認(rèn)真做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、熟悉開發(fā)環(huán)境和掌握開發(fā)調(diào)試實(shí)驗(yàn)方法,對學(xué)生今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)非常有益。
對嵌入式技術(shù)興趣濃厚的學(xué)生,我們可指導(dǎo)其在課余或畢業(yè)設(shè)計時進(jìn)行綜合性項目實(shí)踐,將任務(wù)按處理器及硬件接口設(shè)計、系統(tǒng)移植、驅(qū)動程序設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計等劃分成若干模塊,讓學(xué)生分工合作,在實(shí)踐過程中深入學(xué)習(xí)。
4.2通過學(xué)生自己的設(shè)計實(shí)例演示激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心
嵌入式技術(shù)內(nèi)容多、學(xué)時少,學(xué)習(xí)難度大。因此,本科教學(xué)應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用為主選擇教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn),理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)各占20學(xué)時。同時,由于嵌入式系統(tǒng)與特定行業(yè)應(yīng)用密不可分[5],泛泛的教學(xué)很難激發(fā)學(xué)生的興趣。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,我們可以利用畢業(yè)設(shè)計對學(xué)生感興趣的消費(fèi)類電子產(chǎn)品,如家庭安防系統(tǒng)、mp3、mp4、學(xué)生信息管理系統(tǒng)進(jìn)行先期研發(fā),并在完善后將其在教學(xué)中給學(xué)生演示,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生有一個感性認(rèn)識,并作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)分析。雖然上述示例中的內(nèi)容學(xué)生比較熟悉,但是,如果它們是由學(xué)生親自動手設(shè)計制作,其意義就不同了,它不僅大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也大大提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性。
4.3考核方式設(shè)計
我們在考核方式上采用筆試+實(shí)驗(yàn)的形式,筆試題目主要考察基本概念,實(shí)驗(yàn)考核方式則是將實(shí)驗(yàn)題目按難度分成若干等級,等級越高分值也越高,學(xué)生可自由選擇實(shí)驗(yàn)等級,依完成程度在相應(yīng)等級內(nèi)得分,以此鼓勵學(xué)生多學(xué)習(xí)、多實(shí)踐。
5課程的長期建設(shè)問題
隨著社會的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)課程越來越重要。嵌入式系統(tǒng)課程要想持續(xù)發(fā)展,必須具有一支實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師隊伍,實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練設(shè)備和場所要有保證;同時,我們應(yīng)鼓勵教師引導(dǎo)學(xué)生參加嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽,在大賽中鍛煉學(xué)生,也鍛煉教師。目前,我校在這些方面都還處于起步階段,需適當(dāng)加大這些方面的人力物力投入,逐步建立校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地。
由于一門課程涵蓋的內(nèi)容有限,因此需要對嵌入式系統(tǒng)課程體系進(jìn)行深入研究,將嵌入式系統(tǒng)課程體系中的某些內(nèi)容與現(xiàn)有教學(xué)計劃中相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行合理拆分和組合融合,或適當(dāng)增加一兩門選修課,使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程在自動化專業(yè)的教學(xué)更加順暢,學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加合理,更加適應(yīng)社會的需求。
嵌入式技術(shù)綜合性強(qiáng)、涉及知識面廣,要想在一門課程里覆蓋所有內(nèi)容不現(xiàn)實(shí)。本文在分析企業(yè)對嵌入式技術(shù)人才需求的基礎(chǔ)上,結(jié)合本校自動化專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)特點(diǎn),進(jìn)行課程定位,并對嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、教學(xué)手段及考核方式等相關(guān)問題進(jìn)行論述。本文提出的方法,在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)自動化專業(yè)本科選修課教學(xué)及畢業(yè)設(shè)計中進(jìn)行了實(shí)施,學(xué)生在40學(xué)時的課程學(xué)習(xí)中,對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中包括嵌入式處理器及設(shè)備接口硬件平臺的構(gòu)建和操作系統(tǒng)的裁剪和移植及Linux下設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計開發(fā)的流程和方法有了基本的認(rèn)識和了解,為后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ),達(dá)到了課程設(shè)置的目的。實(shí)踐表明,本文提出的有關(guān)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)思路和方法切實(shí)可行、行之有效。
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New Thinking on Automation Undergraduate Teaching Issues Related to Embedded Systems
ZHANG Lijun
(Department of Automation, Faculty of Mechanical and Electronic Information, China University of Geosciences,Wuhan 430074, China)
關(guān)鍵詞:新課程 課程觀 高三 語文 復(fù)習(xí)效率
高三是學(xué)習(xí)生涯的重要階段,現(xiàn)在普遍反映的是“老師教得很辛苦,學(xué)生學(xué)得很辛苦”。高三語文復(fù)習(xí)是對學(xué)過的大量基礎(chǔ)知識的一再牢記鞏固,但在復(fù)習(xí)課的教學(xué)過程中,如果老師只是一味地給學(xué)生灌輸課本上的基礎(chǔ)知識,學(xué)生不僅會逐漸失去獨(dú)立思考的能力,還會漸漸地對語文這門學(xué)科感覺到厭煩。學(xué)習(xí)要講究效率,高效的復(fù)習(xí)方法,才能帶來更好的復(fù)習(xí)效果。因此,高三的教師和學(xué)生們應(yīng)該識別并走出高三語文復(fù)習(xí)課的誤區(qū),對新課程的課程觀要有充分的認(rèn)識和理解,新課程視野下的高三學(xué)生們苦于學(xué)的同時,更應(yīng)該樂于學(xué)。
一、新課程的內(nèi)涵
新課程的改革目的是通過推行素質(zhì)教育,改變傳統(tǒng)教學(xué)太過注重知識傳授的機(jī)械記憶,強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與、勤于思考、樂于探究的態(tài)度,提倡多學(xué)科綜合教學(xué),注重學(xué)生實(shí)踐能力的提高?;诘睦砟钍顷P(guān)注學(xué)生發(fā)展、強(qiáng)調(diào)教師的成長、以學(xué)定教。
新課程的課程觀總結(jié)起來,主要包括以下幾個方面[1]:
(一)課程價值觀:以學(xué)生為本。新課程視野下,基礎(chǔ)教育最重要的價值是學(xué)生的全面發(fā)展與個性培養(yǎng), 尊重學(xué)生的獨(dú)特個性和學(xué)習(xí)能力的差異,促進(jìn)學(xué)生健康成長,快樂學(xué)習(xí)的課程價值觀。
(二)課程文化觀:科教與人文的結(jié)合。不僅要注重科學(xué)知識的傳授,也應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)??茖W(xué)人文主義,應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)科學(xué)與人文彼此關(guān)照、相互包容, 最終達(dá)到二者你中有我、我中有你, 協(xié)調(diào)統(tǒng)一、渾然一體[1]。
(三)課程生態(tài)觀:回歸現(xiàn)實(shí)生活。學(xué)習(xí)高于生活,也源于生活,基礎(chǔ)課程的設(shè)置應(yīng)該突破學(xué)科的束縛,回歸生活,避免學(xué)生一味讀書,缺乏生活常識。
(四)課程實(shí)施觀:教學(xué)相長。新課程背景下,應(yīng)該營造一種引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究, 促進(jìn)學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動地、富有個性地學(xué)習(xí)的環(huán)境。
二、高三語文復(fù)習(xí)目前存在的問題
(一)偏愛“題?!?戰(zhàn)術(shù),學(xué)習(xí)任務(wù)重
高三語文教學(xué)過程中,教師注重提高學(xué)生的應(yīng)試能力,在高三復(fù)習(xí)過程中,教師偏愛“題?!睉?zhàn)術(shù),引導(dǎo)學(xué)生通過大量做題,牢記正確答案,寄希望于考試中的撞車現(xiàn)象的發(fā)生[2]。這樣的復(fù)習(xí)方式,加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù),減少了學(xué)生看書的時間,讓學(xué)生只是盲目地做題,并不能真正的掌握知識,短時間的強(qiáng)效記憶也并不是很牢靠。
(二)重視復(fù)習(xí)資料,對教材的重視不夠
高三的復(fù)習(xí)過程中,會有很多資料需要學(xué)習(xí),歷屆的高考真題可以讓學(xué)生了解試卷結(jié)構(gòu),熟悉考試模式,但太過依賴真題、密卷之類的命中率,而忽視教材內(nèi)容的學(xué)習(xí),是常見的教學(xué)復(fù)習(xí)的誤區(qū),高考試題都是源于教材的,不能本末倒置。
(三)多媒體教學(xué)下,學(xué)生缺乏思考
信息技術(shù)分發(fā)展給教學(xué)帶來了便利,很大程度上減輕了教師的負(fù)擔(dān),也調(diào)動了學(xué)生的積極性,但過分地依賴課件,忽略教材內(nèi)容,會讓學(xué)生失去了獨(dú)立思考,自主學(xué)習(xí)的能力。
(四)注重基礎(chǔ)知識的熟記,忽略了閱讀和寫作的重要性
閱讀和寫作在語言類學(xué)習(xí)中很重要,在高考中也占了很大的一部分分值,但在教學(xué)過程中教師和學(xué)生容易將復(fù)習(xí)重心放在基礎(chǔ)知識的識記上,輕視閱讀與作文的訓(xùn)練,??赡苁怯捎谝恍┥У幕A(chǔ)知識題目比較難,但一段時間的學(xué)習(xí)后容易產(chǎn)生明顯的效果,而閱讀合作需要長時間的積累。
三、新課程視野下提高高三語文復(fù)習(xí)效率的策略
針對上述問題,本文主要給出了以下幾點(diǎn)建議:
(一)營造廣泛閱讀、樂于求知的氛圍
語文課堂教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣,只有當(dāng)學(xué)生自己感受到了學(xué)習(xí)的樂趣,才會更愿意學(xué),學(xué)起來會更有效率。應(yīng)該鼓勵學(xué)生在課余時間廣泛閱讀,關(guān)注一些時事熱點(diǎn),將課程知識和課下的收獲結(jié)合,知識面更豐富,視野也更廣闊。有教育專家曾指出,復(fù)習(xí)過程中,讓學(xué)生做一張試卷與做十張試卷效果是一樣的[3]??梢婎}海戰(zhàn)術(shù)是不夠科學(xué)的,掌握解題方法比做海量的試題更有效,要學(xué)會舉一反三。
(二)教材為主,復(fù)習(xí)資料為輔
在復(fù)習(xí)的過程中,應(yīng)該以教材為主,復(fù)習(xí)資料只是起輔助作用,高考試題源于教材,教材是根據(jù)教學(xué)大綱編制的,應(yīng)該是學(xué)生最重要的復(fù)習(xí)資料。教師對復(fù)習(xí)資料的把握應(yīng)該要適當(dāng),同時也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材對復(fù)習(xí)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)。但也不能忽視復(fù)習(xí)資料的重要性,復(fù)習(xí)資料能彌補(bǔ)教材內(nèi)容的缺陷,畢竟教材的更新速度比較慢,每年都會出來一些新的題型和考點(diǎn),復(fù)習(xí)資料可以幫助學(xué)生了解新題型和考試重點(diǎn),結(jié)合起來學(xué)習(xí)才能夠更有效。
(三)培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的能力
“授之以魚,不如授之以漁”[3],不能太依賴參考答案,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生有自己的學(xué)習(xí)方法,讓學(xué)生自己去探索,并掌握規(guī)律,形成能力。注重對學(xué)生語感的培養(yǎng),可以開設(shè)閱讀和寫作訓(xùn)練課程,讓學(xué)生在練習(xí)過程中提高自己的語言理解能力,也能積累更多的知識。
(四)給學(xué)生心理減壓,營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍
現(xiàn)在經(jīng)常會出現(xiàn)有高三的學(xué)生不堪重負(fù),心理壓力太大不能正常參加高考的新聞。高三的學(xué)習(xí)很重要,時間很緊張,有時候家長和老師就容易在行動和語言上給學(xué)生心理暗示,讓他們時刻想著高考的重要性,這樣會造成學(xué)生的心理負(fù)擔(dān),當(dāng)長期處于高壓狀態(tài),不利于學(xué)生個性的健全成長,反而會適得其反。所以,在高三語文的復(fù)習(xí)過程中,老師不僅應(yīng)該少給學(xué)生心理暗示,還需要注意合理引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識高考,幫助學(xué)生減緩心理壓力。
四、結(jié)束語
隨著教學(xué)體制的不斷改革,學(xué)習(xí)效率成了教學(xué)過程中探索的熱點(diǎn)話題。教育體制改革的核心是怎樣組織教學(xué)的實(shí)施,而最重要的途徑就是課堂的教學(xué)。語文復(fù)習(xí)的過程是溫習(xí)學(xué)過的知識,不像學(xué)習(xí)新事物那樣讓人有新鮮感,記記背背過程也比較枯燥,高三學(xué)生的復(fù)習(xí)時間很緊張,所以提高學(xué)習(xí)效率顯得尤為重要。在高三語文復(fù)習(xí)的過程中,容易出現(xiàn)一些教學(xué)上的誤區(qū),比如大搞題海戰(zhàn)術(shù);重復(fù)習(xí)資料,輕教材;不注重寫作閱讀能力的培養(yǎng),教師和家長容易給學(xué)生施加心理壓力等,這些都可能導(dǎo)致教師和學(xué)生都很辛苦,但是教學(xué)質(zhì)量不高。所以,本文主要是結(jié)合新課程的一些理念,給出了上述的一些教學(xué)上的建議。
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關(guān)鍵詞 嵌入式課程 教學(xué)改革 創(chuàng)新能力
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1新課程體系模式的基礎(chǔ)改革
1.1 整體設(shè)置課程內(nèi)容,解決體系內(nèi)部課程間的內(nèi)容交叉問題
原有的嵌入式課程體系內(nèi)部相關(guān)課程之間各自形成體系,教學(xué)內(nèi)容存在重復(fù)和交叉的問題。為此,我們對課程設(shè)置進(jìn)行了一定的調(diào)整,通過實(shí)踐項目,將課程體系中的主要內(nèi)容相互銜接與融合,使學(xué)生建立完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的概念。嵌入式課程體系主要分為“理論課程體系”與“實(shí)踐課程體系”兩部分,其中“,理論課程體系”又分為“基礎(chǔ)理論課程體系”與“面向應(yīng)用的理論課程體系”兩個子體系。3個子體系間具有一種階梯式的遞進(jìn)關(guān)系,他們相互補(bǔ)充,相輔相成。其中,“基礎(chǔ)理論課程體系”是“面向應(yīng)用的理論課程體系”的基礎(chǔ),“面向應(yīng)用的理論課程體系”是“基礎(chǔ)理論課程體系”的提升,通過“面向應(yīng)用的理論課程體系”的學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)對“基礎(chǔ)理論課程體系”的全面鞏固,“理論課程體系”是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式中“學(xué)”這一環(huán)節(jié)的具體實(shí)施,在該教學(xué)模式中具有重要的指導(dǎo)意義。“實(shí)踐課程體系”是對“理論課程體系”的全面提升,是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)中“做”與“用”兩個環(huán)節(jié)的具體實(shí)施,該體系包括了“專業(yè)實(shí)踐”與“培訓(xùn)認(rèn)證”兩個方面,其中“專業(yè)實(shí)踐”培養(yǎng)學(xué)生從理論到實(shí)踐的應(yīng)用能力,在此過程中注重的是不同課程間的內(nèi)容交叉與整合。“培訓(xùn)認(rèn)證”環(huán)節(jié)通過讓學(xué)生參與相關(guān)認(rèn)證,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力;另外,一旦通過認(rèn)證,學(xué)生的就業(yè)前景將會更加廣泛,這反過來也刺激了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與目的性。
1.2 改變教學(xué)模式,解決理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)“骨肉”分離的教學(xué)模式
在理論教學(xué)中,往往采用的都是“粉筆 + 黑板 +PPT”的傳統(tǒng)教學(xué)模式。在這個過程中,為了使學(xué)生理解相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,教師通常會通過PPT 對相應(yīng)實(shí)例程序進(jìn)行講解、分析。有些學(xué)生看到冗長的程序后直接放棄,有些雖然能堅持聽下來,但對程序的整體系統(tǒng)思路及實(shí)現(xiàn)過程不太了解,只有“就事論事”,把這一個實(shí)例搞清楚,等到實(shí)驗(yàn)課時直接將示例程序?qū)懭雽?shí)驗(yàn)板中,甚至只照搬實(shí)驗(yàn)書進(jìn)行簡單的連線了事。這種“骨肉”分離的理論和實(shí)踐教學(xué)模式難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面的掌握與創(chuàng)新。為了解決這一問題,課題組老師經(jīng)過長時間的思考與摸索,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,將每一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解成多個子模塊,通過循序漸進(jìn)的方式,使學(xué)生逐個完成這些子模塊,最終完成一個個的項目。在這個過程中,學(xué)生會經(jīng)常用到一些編程工具,所以,這個過程學(xué)生對編程工具的使用會越來越熟練,同時編程能力也得到較大的提高。這樣可以使理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)融合,有效地解決這兩個教學(xué)環(huán)節(jié)相脫節(jié)的問題,徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)分離的教學(xué)方法。
1.3 構(gòu)建“階梯式”的設(shè)計項目,提高學(xué)生綜合素質(zhì)
根據(jù)“學(xué)―做―用”一體化的教學(xué)模式,按照分階段、遞進(jìn)式的教學(xué)改革思路,構(gòu)建階梯式的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計項目,創(chuàng)新嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)與實(shí)踐方案。再通過諸如大學(xué)生科技創(chuàng)新項目、科技競賽、工程認(rèn)證等創(chuàng)新層的擴(kuò)展鍛煉,經(jīng)歷過基礎(chǔ)層和應(yīng)用層學(xué)習(xí)鍛煉的學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計能力得到大幅提高。
2“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式的實(shí)踐效果
2.1調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了創(chuàng)新能力
這也是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式的主要目的。該教學(xué)模式通過基礎(chǔ)層、應(yīng)用層及創(chuàng)新層 3 層分階段、遞進(jìn)式的教學(xué)基本思路,能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生真正做到“在學(xué)習(xí)中思考,在思考中鞏固,在鞏固中提高”的總體目標(biāo)。
2.2激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了創(chuàng)新意識
通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能,并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。在該教學(xué)模式中,我們設(shè)置了學(xué)生自我設(shè)計、自我完成的研究型項目,可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鍛煉他們的動手能力,同時也可培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。
2.3學(xué)會了合作,培養(yǎng)了團(tuán)隊精神
隨著科學(xué)研究的發(fā)展和深入,建立團(tuán)隊、相互合作是必然趨勢,這就要求項目中每一位成員必須具有團(tuán)隊精神。因此,我們在“階梯式”教學(xué)項目中注重培養(yǎng)學(xué)生合作和團(tuán)隊精神,特別是“應(yīng)用層”和“創(chuàng)新層”兩個階段的項目需要同學(xué)們分工合作,共同完成這個項目。
2.4教學(xué)相長,師生共同提高
通過“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式,特別是在“創(chuàng)新層”,學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成一個個項目,實(shí)際上是一個共同合作,相互學(xué)習(xí)的過程。在這個過程中,學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高,導(dǎo)師的科研能力也到了進(jìn)一步的鍛煉。
2.5因材施教,促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展
通過“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式,教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和綜合素質(zhì),進(jìn)行不同分工,分別側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的理論水平、動手能力和創(chuàng)新能力,達(dá)到個性化發(fā)展。
3結(jié)語
新教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式,對學(xué)生的理論水平和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng),有效提高了學(xué)生在嵌入式課程體系中的學(xué)習(xí)效果,提升了其創(chuàng)新能力。雖然該教學(xué)模式取得了一定的成功,但在教學(xué)實(shí)施過程中還存在著教學(xué)體系還不夠完善的問題,尤其是進(jìn)一步建立和完善“學(xué)―做―用”教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室的管理體系,管理制度,安全防范措施等,逐步優(yōu)化適應(yīng)現(xiàn)代學(xué)科發(fā)展的項目內(nèi)容,形成更有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神,創(chuàng)新能力的教學(xué)體系。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:模塊化教學(xué);教學(xué)資源;農(nóng)民工
“橋梁工程”課程所包含的知識,在高鐵的高架橋工程施工中經(jīng)常用到。如何將農(nóng)民工培養(yǎng)成“高素質(zhì)、高能力、創(chuàng)造性”人才。這是考驗(yàn)這門課程教學(xué)體系是否合理,教學(xué)方法是否得當(dāng)?shù)囊粋€關(guān)鍵所在。
1 我國當(dāng)前高鐵工程中橋梁工程的發(fā)展概況
在當(dāng)前的形式下,我國的高鐵建設(shè)發(fā)展十分迅速,特別是在城市地上及地下空間的利用上,橋梁工程起了非常大的作用。近幾年,在我國的橋梁建設(shè)中,一大批設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、科技含量高的橋梁陸續(xù)建成,這些橋梁的建成,一方面標(biāo)志著我國的橋梁建設(shè)水平已躋身于世界前列;另一方面,也使培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)民工成為了當(dāng)前急需解決的問題。
2 “橋梁工程”課程教學(xué)中存在的問題
“橋梁工程”課程在高校教學(xué)中,已經(jīng)有著一定的教學(xué)歷史,累積了非常豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),也取得了一定的教學(xué)成果。但是隨著社會的發(fā)展以及相關(guān)橋梁施工技術(shù)的提高,“橋梁工程”教學(xué)體系所存在的不足逐漸的顯露出來。這些不足之處,對農(nóng)民工學(xué)習(xí)這門課程的專業(yè)知識,形成了巨大的障礙,對農(nóng)民工培訓(xùn)的效果也造成了一定影響。傳統(tǒng)教學(xué)模式主要存在的不足之處有:課堂與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)、教師所教授的內(nèi)容偏難偏少、教學(xué)中缺少實(shí)踐過程、所使用的教學(xué)方法落后。如何解決這些不足之處,如何確定適合培訓(xùn)農(nóng)民工學(xué)習(xí)的教學(xué)體系迫在眉睫。下面我就從模塊化教學(xué)法,來對“橋梁工程”課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。
3 在“橋梁工程”培訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用模塊化教學(xué)
3.1 如何在課程教學(xué)中進(jìn)行模塊化設(shè)計
在課程教學(xué)中,應(yīng)該首先對課程進(jìn)行模塊劃分。在教學(xué)中,應(yīng)改變理論與操作課分開開課的教學(xué)方式。在教學(xué)的過程中,提前考慮好理論、操作與考核相結(jié)合的教學(xué)方式。按兩個結(jié)合的整體模塊進(jìn)行教學(xué),即理論學(xué)習(xí)與技能操作相結(jié)合,模塊學(xué)習(xí)與技能考核相結(jié)合。并在學(xué)習(xí)之前,將每個模塊的教學(xué)要求、技能要求,告知參加培訓(xùn)的農(nóng)民工,使農(nóng)民工在學(xué)習(xí)之初就能明白本階段教學(xué)的具體要求,并知道自己應(yīng)該達(dá)到什么要求。
3.2 如何讓模塊化教學(xué)在課程教學(xué)中應(yīng)用
3.2.1 通過分解工作過程,將課程內(nèi)容分為若干教學(xué)模塊
通常,課程內(nèi)容是由教師基于相關(guān)工作的全過程為依據(jù)進(jìn)行設(shè)定的。將整個工作過程中,所用的實(shí)際技術(shù)理論和技能訓(xùn)練中的內(nèi)容,按照必需夠用的原則,以“如何完成”以及“如何能完成的更好”的目標(biāo),進(jìn)行授課內(nèi)容的選擇。
3.2.2 注重提高農(nóng)民工的施工能力,對課程考核體系進(jìn)行創(chuàng)新
“橋梁工程”課程在模塊化教學(xué)實(shí)施中,進(jìn)行的考核主要分兩個階段進(jìn)行:
(1)第一階段,將基礎(chǔ)技能項目,以及工作過程中的實(shí)踐技能進(jìn)行綜合考核?;A(chǔ)技能項目在進(jìn)行考核時,應(yīng)安排在工人培訓(xùn)結(jié)束前進(jìn)行,成立由專業(yè)教師以及實(shí)踐指導(dǎo)教師組成的技能考評小組。工人在“基礎(chǔ)技能”中任意抽取一個項目進(jìn)行考核。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場的熟練程度和回答問題的準(zhǔn)確性,進(jìn)行現(xiàn)場打分。而工作過程中的實(shí)踐技能成績,應(yīng)由教師在教學(xué)過程中完成。教師應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程項目情況,安排隨機(jī)考核,并結(jié)合生產(chǎn)過程中的綜合表現(xiàn)評定出實(shí)踐技能成績。
(2)第二階段為職業(yè)崗位技能考核。教師應(yīng)安排在工人在上崗前進(jìn)行,主要委托工人所在單位進(jìn)行考核。教師根據(jù)工人在崗工作的不同內(nèi)容,讓工人在相應(yīng)的“崗位技能”中隨機(jī)抽取一個項目進(jìn)行考核??己说淖罱K成績,由工人的實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師根據(jù)技能項目難度,結(jié)合工人在崗位工作期間的綜合表現(xiàn),進(jìn)行綜合評定。
3.2.3 運(yùn)用翻轉(zhuǎn)式課堂進(jìn)行教學(xué)
由于農(nóng)民工本身具有一定的工作經(jīng)驗(yàn),這就要求在學(xué)習(xí)過程中,教師應(yīng)采用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行教學(xué),加強(qiáng)課堂上的互動。只有采取這種方式,才能在課堂上,讓工人對老師提出的問題進(jìn)行互動交流。在教學(xué)過程中,教師應(yīng)在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的過程中,加入一些提問。對于回答不出來的工人,允許其進(jìn)行討論后回答。這樣就能吸引農(nóng)民工在課堂上的注意力,使每一個工人都能積極的參與到問題的解決過程中來。在課堂上教師應(yīng)鼓勵工人多發(fā)表自己的觀點(diǎn),不管對與錯都應(yīng)當(dāng)加以鼓勵,從而激發(fā)工人學(xué)習(xí)的主動性,形成一種輕松的課堂氛圍。通過課堂上的交流,進(jìn)一步增強(qiáng)工人對“橋梁工程”課程所學(xué)知識的理解,同時也提高了工人發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
3.3 模塊化教學(xué)的特點(diǎn)及需要解決的問題
3.3.1 模塊化教學(xué)模式的優(yōu)勢
有著傳統(tǒng)教學(xué)模式無法擁有的優(yōu)勢,這是目前高校教育中普遍應(yīng)用的主要原因。其主要的特點(diǎn)如下:
(1)更接近工程實(shí)際的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。目前從事施工的農(nóng)民工,多為80,90后,這些工人的自控能力、學(xué)習(xí)能力相對而言比較差。他們比較容易接受直觀的、感性的知識。而對于學(xué)習(xí)較為復(fù)雜的理論知識,則有很大的難度。模塊化教學(xué)模式,減少了理論知識的講解,降低了學(xué)習(xí)難度,同時能以有限的時間學(xué)到實(shí)用的知識。
(2)將有限的教學(xué)資源加以充分的利用。將授課內(nèi)容模塊化,增強(qiáng)了授課內(nèi)容之間的獨(dú)立性。這就可以在相同的時間,對多個不同教學(xué)模塊進(jìn)行授課,大大提高了教學(xué)設(shè)備的利用率。同時,由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備直接和模塊化課程教學(xué)體系配套,這就使實(shí)訓(xùn)項目具有較強(qiáng)的針對性。
3.3.2 模塊化教學(xué)模式也存在不足
我們應(yīng)該研究它的不足,從而逐步去克服這些不足,使模塊化教學(xué)走向完美。
(1)課程劃分存在著細(xì)節(jié)上的不協(xié)調(diào)。模塊化教學(xué)中,對課程模塊的劃分,除了考慮內(nèi)容相對獨(dú)立以外,還必須考慮學(xué)習(xí)的周期。如果課程模塊劃分過細(xì),則需要增加相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。這就容易造成,教學(xué)管理難度的增大;如果課程模塊劃分過粗,則工人完成每個模塊的周期較長。因此,過分強(qiáng)調(diào)模塊之間的功能獨(dú)立性,可能會削弱工人對所學(xué)知識的掌握。
(2)工人作為學(xué)習(xí)主體的作用發(fā)揮不夠。模塊化教學(xué),在幫助工人掌握知識技能方面,確實(shí)比傳統(tǒng)的教W模式前進(jìn)了一大步,但是教師依然是擔(dān)任教學(xué)的主體,工人學(xué)習(xí)、掌握知識的情況,仍然依靠教師的引導(dǎo),其個體的主觀能動性難以發(fā)揮。
4 結(jié)語
當(dāng)前,我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正進(jìn)一步加快,橋梁工程建設(shè)的投資規(guī)模和數(shù)量將不斷增加,這就迫切需要大量的橋梁施工和管理等方面的高級技術(shù)人才?!皹蛄汗こ獭弊鳛榕囵B(yǎng)這方面人才的主要手段之一,積極探索科學(xué)合理、高效可行的教學(xué)方法和手段,對于激發(fā)廣大熱愛橋梁施工的農(nóng)民工學(xué)習(xí)熱情,提高教學(xué)效果,以及促進(jìn)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)都將有著重要的意義。
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