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摘要：所谓的嵌入式自主学习教学法是指在以往的讲授式教学中，科学合理的局部嵌入自主学习教学法，帮助学生由以往的被动接受学习，逐渐转变为主动探究学习。实践表明，使用嵌入式自主学习进行教学，学生的学习能力明显增强，学习成绩亦优于普通教学班。
关键词：嵌入式设计教学；强化自主；学习法
引言
我国高校的主要目的就是要培养创新型、复合型、实用型人才，务必要深化教学方法改革。这既是教学改革的切入点，也是大学教学改革的重点。针对新形势对高等教育的要求，人们对高校教学法进行了各种探索，其主流是由讲授式教学向自主性学习转型。而，多年来的教法改革不见明显成效，究其原因，主要是由于转变突然，教师、学生都难以适应，完全的自主学习并不普适于每一所高校、每一个学生。
1教改思想：强化自主式学习
引导性学习以老师讲、学生听，老师出题、学生备考为基本学习形式，这一典型教学方法并不太适用于嵌入式系统的教学。首先嵌入式教学内容覆盖广泛，从电子技术基础、原理图设计、ARM 芯片原理、汇编设计，到嵌入式操作系统、交叉编译、驱动程序设计、上层应用程序设计，很难在规定课时内完整讲解所有内容。其次，嵌入式课程大量内容还是技术性和设计型的，课堂讲授效果比纯理论类课程差，需要补充大量实验来强化教学效果。自主性学习一般是指个体自觉确定学习目标、制订学习计划、选择学习方法、监控学习过程、评价学习结果的学习。自主学习不是放任不管，结合嵌入式学习要求，在自主式学习基础上需要引入教师的强化引导要求，以使自主学习增加以下 3 个要求。（1）有目标。 布置的学习任务均带有明确的课题目标或阶段性目标，学生在完成任务后能得到阶段性评分，并形成自我反馈。（2）有强度。每个阶段布置的学习任务都具备一定的复杂度，需要学生花费一定时间思考和尝试，在完成任务后有成就感，并获得继续深入的动力。（3）有意义。具化为能力的培养，使学生能感受到自身进步，培养解决问题的信心。
2教改层次：逐步深入，设计多阶目标满足不同需要
（1）小系统设计是指在训练之初，每一步的复杂度都限制在小型组合系统框架内，如设计ARM CPU+ 存储器组合系统、 CPU+ 矩阵键盘系统、CPU+ 串口通讯系统、CPU+IIC 实时时钟系统等，这些独立的小系统设计均覆盖了系统设计的一个方面，由于限制了系统规模，在设计和实验时不会造成各个模块之间的干扰，学生容易上手。（2）驱动设计则提高了难度，要求在软件的设计中融合特定硬件的用法，如 CPU+LCD 显示系统设计实验，是编程点亮 12864LCD 液晶屏幕显示点阵和字符（学生姓名学号）。（3）通过上述两个阶段的训练，学生具备了基本的完整应用系统设计能力，可以布置应用层的实验项目，如电子秤系统、贪食蛇游戏机等，这些实验均由多个小系统实验组合而成，只是范围更大、难度更深了。（4）综合设计实验进一步在上述各种实验基础上，以课程设计的形式，实现多科目融合设计，如将网络通讯、界面开发、嵌入式数据库、软件工程包含在一起，设计无线点菜系统。这样的设计任务接近实用化需求，学生在完成最终的综合设计训练后会有极大的成就感，开发信心倍增。具體到编排实验内容时，还要注意纵横结合。纵向多阶是指教学与实验内容的逐次递进，横向多阶是指编排的内容在同一个阶层有不同的难度要求和分数奖励。目前采用的方法是在同一个层次编排两个以上的实验，以适应普通学生和学有余力的学生。Proteus 实验分为基础实验和进阶实验。在组建交叉编译环境实验时，基础实验只要求建立环境，而进阶实验要求安装 skyeye 模拟器进行实验验证。又如在接口实验中，IIC与SPI接口实验是设计温湿度检测器，而进阶实验是设计基于 TFT LCD 屏幕的贪食蛇图形游戏，用矩阵键盘控制蛇的移动方向，其挑战性非常强，完成时间需要 15 个机时。设计这些进阶实验的目的是通过优秀学生的努力与成就展示，带动普通学生更加努力投入自主钻研的学习中。
3教改方法：虚实结合的软硬件组合设计强化训练
由于硬件条件受限，目前国内大部分高校沿用的还是 ADS 环境结合实验箱进行实验，但是ADS 是纯粹的软件环境，只能将最后编译结果下载到实验箱建立与硬件的联系，欠缺软件到硬件中的必要联系。一些大学在嵌入式系统的教学中引入了 Verilog 设计工具进行仿真，该工具的使用与 C 语言环境有较大不同，要求先学习硬件描述语言，适用于电子或自动化等专业，对计算机类等本科专业学习门槛较高。而 Proteus 仿真与设计软件可以在 PC 上完成从原理图设计、电路仿真、PCB 设计到软件代码调试、实时仿真、测试和 PCB 3D 视图验证的整个开发过程，8.0以上的版本不但直接对 Keil 等编译环境进行集成设置，还增加了Arduino流程图设计集成环境，可以做机器人仿真设计，大大丰富了软硬件之间的直接联系。利用 Proteus，学生可以完成从硬件电路设计到软件代码联调仿真的综合，他们可在自己的电脑上充分自主地设计、联调和观察结果，不但弥补了硬件设计的短板，而且能克服实验箱引起的诸多限制，是绝大多数工程技术专业学生进行自主式学习的有利工具。大多数 ADS 实验内容是验证和思考型的，比如大多数 GPIO 控制实验是要求控制 IO 引脚点亮 LED 灯，实验相对简单，难以对学生产生足够的刺激。增加实验次数，提高实验复杂度，在实验中布置个性化检查点，事前充分辅导讲解，事后严格逐个检查，这些措施是使学生从自主式学习迈向强化自主式学习的关键。
结语
总而言之，嵌入式自主学习教学法的实践，逐渐培养了学生的自学能力和主动性的人格，增强了团体合作性，提高了学习成绩和学习效率。“嵌入式自主学习教学法”更加适合我国国情。
参考文献：
[1]陈乃金， 周鸣争. 计算机系统能力背景下的嵌入式系统实验教学研究[J].电脑知识与技术， 2016， 12（12）： 98-99.
[2]万松峰. 基于Proteus的单片机原理与应用的教学改革[J]. 高教学刊， 2016（14）： 121-123.
作者简介：邱雅，性别：女，出生年月：19810325，民族：汉，籍贯：河南南阳，学历：硕士，职称：讲师，研究方向：计算机应用，工作单位：南阳理工学院。
第二作者：王新超，南阳职业技术学院。
关键词：嵌入式设计教学；强化自主；学习法
引言
我国高校的主要目的就是要培养创新型、复合型、实用型人才，务必要深化教学方法改革。这既是教学改革的切入点，也是大学教学改革的重点。针对新形势对高等教育的要求，人们对高校教学法进行了各种探索，其主流是由讲授式教学向自主性学习转型。而，多年来的教法改革不见明显成效，究其原因，主要是由于转变突然，教师、学生都难以适应，完全的自主学习并不普适于每一所高校、每一个学生。
1教改思想：强化自主式学习
引导性学习以老师讲、学生听，老师出题、学生备考为基本学习形式，这一典型教学方法并不太适用于嵌入式系统的教学。首先嵌入式教学内容覆盖广泛，从电子技术基础、原理图设计、ARM 芯片原理、汇编设计，到嵌入式操作系统、交叉编译、驱动程序设计、上层应用程序设计，很难在规定课时内完整讲解所有内容。其次，嵌入式课程大量内容还是技术性和设计型的，课堂讲授效果比纯理论类课程差，需要补充大量实验来强化教学效果。自主性学习一般是指个体自觉确定学习目标、制订学习计划、选择学习方法、监控学习过程、评价学习结果的学习。自主学习不是放任不管，结合嵌入式学习要求，在自主式学习基础上需要引入教师的强化引导要求，以使自主学习增加以下 3 个要求。（1）有目标。 布置的学习任务均带有明确的课题目标或阶段性目标，学生在完成任务后能得到阶段性评分，并形成自我反馈。（2）有强度。每个阶段布置的学习任务都具备一定的复杂度，需要学生花费一定时间思考和尝试，在完成任务后有成就感，并获得继续深入的动力。（3）有意义。具化为能力的培养，使学生能感受到自身进步，培养解决问题的信心。
2教改层次：逐步深入，设计多阶目标满足不同需要
（1）小系统设计是指在训练之初，每一步的复杂度都限制在小型组合系统框架内，如设计ARM CPU+ 存储器组合系统、 CPU+ 矩阵键盘系统、CPU+ 串口通讯系统、CPU+IIC 实时时钟系统等，这些独立的小系统设计均覆盖了系统设计的一个方面，由于限制了系统规模，在设计和实验时不会造成各个模块之间的干扰，学生容易上手。（2）驱动设计则提高了难度，要求在软件的设计中融合特定硬件的用法，如 CPU+LCD 显示系统设计实验，是编程点亮 12864LCD 液晶屏幕显示点阵和字符（学生姓名学号）。（3）通过上述两个阶段的训练，学生具备了基本的完整应用系统设计能力，可以布置应用层的实验项目，如电子秤系统、贪食蛇游戏机等，这些实验均由多个小系统实验组合而成，只是范围更大、难度更深了。（4）综合设计实验进一步在上述各种实验基础上，以课程设计的形式，实现多科目融合设计，如将网络通讯、界面开发、嵌入式数据库、软件工程包含在一起，设计无线点菜系统。这样的设计任务接近实用化需求，学生在完成最终的综合设计训练后会有极大的成就感，开发信心倍增。具體到编排实验内容时，还要注意纵横结合。纵向多阶是指教学与实验内容的逐次递进，横向多阶是指编排的内容在同一个阶层有不同的难度要求和分数奖励。目前采用的方法是在同一个层次编排两个以上的实验，以适应普通学生和学有余力的学生。Proteus 实验分为基础实验和进阶实验。在组建交叉编译环境实验时，基础实验只要求建立环境，而进阶实验要求安装 skyeye 模拟器进行实验验证。又如在接口实验中，IIC与SPI接口实验是设计温湿度检测器，而进阶实验是设计基于 TFT LCD 屏幕的贪食蛇图形游戏，用矩阵键盘控制蛇的移动方向，其挑战性非常强，完成时间需要 15 个机时。设计这些进阶实验的目的是通过优秀学生的努力与成就展示，带动普通学生更加努力投入自主钻研的学习中。
3教改方法：虚实结合的软硬件组合设计强化训练
由于硬件条件受限，目前国内大部分高校沿用的还是 ADS 环境结合实验箱进行实验，但是ADS 是纯粹的软件环境，只能将最后编译结果下载到实验箱建立与硬件的联系，欠缺软件到硬件中的必要联系。一些大学在嵌入式系统的教学中引入了 Verilog 设计工具进行仿真，该工具的使用与 C 语言环境有较大不同，要求先学习硬件描述语言，适用于电子或自动化等专业，对计算机类等本科专业学习门槛较高。而 Proteus 仿真与设计软件可以在 PC 上完成从原理图设计、电路仿真、PCB 设计到软件代码调试、实时仿真、测试和 PCB 3D 视图验证的整个开发过程，8.0以上的版本不但直接对 Keil 等编译环境进行集成设置，还增加了Arduino流程图设计集成环境，可以做机器人仿真设计，大大丰富了软硬件之间的直接联系。利用 Proteus，学生可以完成从硬件电路设计到软件代码联调仿真的综合，他们可在自己的电脑上充分自主地设计、联调和观察结果，不但弥补了硬件设计的短板，而且能克服实验箱引起的诸多限制，是绝大多数工程技术专业学生进行自主式学习的有利工具。大多数 ADS 实验内容是验证和思考型的，比如大多数 GPIO 控制实验是要求控制 IO 引脚点亮 LED 灯，实验相对简单，难以对学生产生足够的刺激。增加实验次数，提高实验复杂度，在实验中布置个性化检查点，事前充分辅导讲解，事后严格逐个检查，这些措施是使学生从自主式学习迈向强化自主式学习的关键。
结语
总而言之，嵌入式自主学习教学法的实践，逐渐培养了学生的自学能力和主动性的人格，增强了团体合作性，提高了学习成绩和学习效率。“嵌入式自主学习教学法”更加适合我国国情。
参考文献：
[1]陈乃金， 周鸣争. 计算机系统能力背景下的嵌入式系统实验教学研究[J].电脑知识与技术， 2016， 12（12）： 98-99.
[2]万松峰. 基于Proteus的单片机原理与应用的教学改革[J]. 高教学刊， 2016（14）： 121-123.
作者简介：邱雅，性别：女，出生年月：19810325，民族：汉，籍贯：河南南阳，学历：硕士，职称：讲师，研究方向：计算机应用，工作单位：南阳理工学院。
第二作者：王新超，南阳职业技术学院。