《微机原理与嵌入式系统》优质核心课程建设的研究与实践

王咏梅，张 妍

（华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北 保定 071003）

0 引言

进入21 世纪以来，计算机技术日新月异，发展迅速。微型计算机向微型化、网络化、智能化发展，微机和单片机技术已在仪器仪表、过程控制、数据采集、信号处理、家用电器、机电一体化等领域得到广泛的应用[1]。嵌入式系统是计算机技术、电子技术、测量技术、通讯技术和控制技术综合发展的产物，已“嵌入”到工业、民用等各种仪器设备中。自动化专业更是与计算机技术密切相关，嵌入式方向类课程在其中扮演起越来越重要的作用。因此，需要建设一门综合性强，技术先进，实践性强的优质核心课程来满足时代的需要。

1 课程建设的指导思想

在当前“减学时强能力”的教育环境下，本校自动化专业2017 版培养方案将总学时进行压缩的同时，提出了“培养具有系统思维、多学科知识交叉融合和创新能力，具有较强的实践能力、具有团队合作精神和良好的沟通能力，能在自动化工程领域尤其是在能源电力自动化领域从事研究、设计、开发及管理工作的高素质复合型人才”的培养目标，对学生的创新实践能力和设计研发能力提出了更高的要求。

在此背景下，将教学内容相近又有部分重叠的《微机原理及应用》和《单片机与嵌入式系统》课程合并，设立《微机原理与嵌入式系统》课程，并增设综合实践环节。目的是整合并更新课程内容以满足社会发展对人才的需求，加大实验力度助力实践能力的培养，推进教学方法和考试方法改革，更注重学习过程中创新能力、设计开发能力的培养，将其建设成为自动化专业优质核心课程，以达到“能力做加法，学时做减法”的目的。

2 优质课程建设的研究

《微机原理与嵌入式系统》是一门理论与实践并重的课程[2]，根据该课程的特点，在教学内容，教学方法及教学实践等方面进行了一系列的改革探索。

2.1 教学课程内容改革

将原来的《微机原理及应用》《单片机及嵌入式系统》两门课程内容整合，并不是简单的内容合并，而是提炼出微型计算机和嵌入式微处理器在基本概念和基本理论的共性内容，形成课程的基础理论部分。应用部分以单片机为主，在综合实践环节以STM32 内容作为应用扩展，课程结构如表1 所示。

2.2 开展以项目为导向的研究型教学

教育部在多个文件中提出，高校人才培养模式的改革要以“倡导启发式教学和研究性学习为核心”。对某一门具体课程的研究型教学，是将该教育理念融入教学全过程的实践，即在教师的主导下，将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题，以学生为中心，在教师的帮助下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题，最终达到学生获取知识且更重在提高能力的一种教学过程。

2.3 探索翻转课堂新模式

翻转课堂教学活动的重点，既包含知识传递环节视频教学内容的设计，又包含课堂合作学习的组织，以实现启发学生思考，组织小组协作，自主探究问题的目标[3]。

针对难理解的课程内容，录制成微视频。视频短而精，每一个视频都针对一个特定的问题，有较强的针对性，查找起来也比较方便；同时视频具有暂停、回放等多种功能，可以自我控制，有利于学生的自主学习。课前借助网络教学平台，推送视频到学生手机端作为课前预习任务发布，合理延拓课外学时；课上针对预习内容展开讨论，鼓励学生走向讲台，促进学生主动学习和与教师的交流，及时发现学习中的问题，探讨解决的方法。

表1 课程结构设置Table 1 Course structure settings

2.4 信息化教学手段辅助管理

探索“以学生学习为中心”的信息化教学新模式，在教学管理中引入在线课堂管理平台“课堂派”。利用该平台可以很方便地对学生的平时成绩和教学资源进行管理，积极促进课堂内互动。而且，新颖的授课方式能大大激发学生的学习积极性，拓宽师生间交流渠道。

图1 实践层次体系Fig.1 Practice hierarchy

图2 学生成果展示Fig.2 Student achievement show

3 实践教学改革

该课程实践性强，合理的实验设计是顺利开展研究型教学的核心。整个实践教学体系分为三层如图1 所示。对于基础理论知识，入门级实验有助于对抽象原理的理解，同时及时建立学生的学习成就感，激发深入学习的动力；基础级实验有助于引导学生完成项目分解后的各项任务，消除对项目设计的畏难情绪；综合实践有助于对知识的灵活掌握、融会贯通，对综合实践环节采用“类工程项目管理方法”管理。竞赛提高层结合工程项目的应用需求，构建便于二次开发的多样化嵌入式系统实践开发平台。项目组老师在课堂教学的同时，积极组织学生参加与课程内容相关的科技竞赛，如全国大学生智能车竞赛、全国机器人大赛等。实行全过程指导教师负责制，开展参赛学生的选拔、培训和参赛等工作。通过导向性、趣味性、开放性及综合性问题的设计，使学生完成由浅入深、由易到难一系列环环相扣、逐层递升的实践训练，从而引导创新人才培养向纵深推进，构建循序渐进的嵌入式实践创新人才培养方法[4]。

4 优质课程建设的成果

课程改革促进了学生学习兴趣、工程能力和创新意识的全面提升，教学效果在大学生创新训练项目和毕业设计中得到了充分体现。如图2 所示为学生成果展示。同时，调动了学生参加科技活动的热情，学生在全国大学生智能车竞赛、全国机器人大赛、计算机应用大赛，全国大学生智能互联创新大赛等科技活动中多次取得赛区一、二、三等奖，全国一、二等奖的好成绩。

5 总结

优质课程建设是学校课程建设的重要内容和主要目标，是一个长期坚持的过程[5]。通过《微机原理及嵌入式系统课程》优质课程的建设，优化课程内容，加强实践环节，取得了一定的成效。今后将进一步提升课程建设水平，加强教师团队建设，激发学生系统知识和实践能力、创新能力的综合发展。