团组式教学模式改革论文
0、引言
嵌入式系统课程涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性和实践性强，传统的教学方法在理论教学上侧重于原理、方法和技术，实验内容大多由教师预先指定。学生学完课程之后，虽然能较清楚地掌握嵌入式开发原理、技术和开发方法学，但其开发技能和素养离专业嵌入式研发者的要求还有很大差距。嵌入式系统课程教学不应满足于对嵌入式基本原理和基本开发技能的掌握，还应进一步提高学生的综合素质。学生的综合素质培养需要一个多维、全方位的学习研究环境，将课内教学与课外实践相结合、知识学习与应用背景相结合、个人兴趣与社会责任相结合，贯穿于课堂教学、实验教学、课外学习、业余兴趣和社会活动中。
为了提高嵌入式系统课程的教学效果，国内外很多高校采取了一系列改革措施，如长春大学采用讲授与实验一体化的教学方式；河南科技大学采用面向硬件和软件两种不同发展路线的教学方法；西南大学建立“基础型、综合设计型、研究创新型”三层次的嵌入式系统实验教学体系，采用开放式实验教学的思路和方法；国防科技大学提出采用案例式、研讨式、层次性教学，要求学生走完一个项目的全过程，重视方案设计、节点检查和全过程培养；美国Syracuse University等大学在嵌入式课程实验中推行为期两周的难度系数较低的综合性实验和为期两学期的自选课题综合实验，并参与学校组织的嵌入式设计竞赛活动，每项自选课题可获得500美元的资助。
我们在借鉴国内外教学方法的基础上，本着“创新创造、开放思想、学以致用”的原则，积极提倡基于自命课题的以学生为中心的团组式教学模式，学生在学习完嵌入式系统导论的基础知识后，以自愿组合的方式按3~5人分为一组，或组织多个小组形成更大的团队，以团组方式经历一个项目研发的全过程。
1、基于自命课题的团组式教学模式的设计
1.1设计思想
基于自命课题的团组式教学模式融合了美国高校Seminar课程的教学方式，积极引导学生围绕自命课题研究方向进行专题阅读和讨论，要求学生围绕专题提出自己的研究题目，写出选题报告，然后集体讨论。选题经教师批准后，学生便开始收集和整理资料，但仍然继续参加阅读和讨论，并将研究和思考带到课堂上，作为讨论的内容。大家在课堂上交流研究的心得，分享研究的信息。在项目研究过程中形成项目研发规范所需的各类文档，包括立项报告、技术报告、产品说明书和宣传资料，积极引导鼓励学生撰写科技论文在刊物上发表。本教学模式的实施过程中应积极将案例式、研讨式、互动式、项目驱动式等教学方法融入其中。
1.2与其他教学方法的融合
为了更好更快地提高学生的专业素养，基于自命课题的团组式教学模式中需要积极融合其他多种教学方法，以解决初学者面临的“入门难、提高慢”的问题。
1）与案例教学法融合。
课堂教学环节采用科研成果、往届学生作品等作为案例，给学生讲解嵌入式系统开发的核心关键技术和设计流程，帮助学生快速上手，减少在核心关键技术上学习的难度和时间，并让学生体会项目管理和分工协作的经验。
2）与研讨式教学法融合。
在对学生的自命课题进行充分论证和立项后，组织学生对以下内容进行研讨和交流：应用领域的技术专题、团组间开发的进展与经验、嵌入式开发的核心和难点技术开发经验等。在分享交流和研讨中开阔学生的学术视野，丰富其知识面。
3）与项目驱动式教学法融合。
学生自命课题的内容来源于学生的兴趣，涉及的范围很广泛。将项目目标和学生兴趣结合，在项目研发的全过程中，学生更能主动地去获取和应用知识，提高团队协作意识，享受项目研发过程中不断克服困难所带来的成功感受，树立自信心。
2、实施新教学模式的综合措施
新教学模式的推行需要在教学团队、课程体系、实验场地和时间保证、器材保证等方面做出调整。
2.1教学团队的调整
教学团队应将教学研讨活动制度化，每周进行一次教学研讨。研讨内容包括嵌入式课程群课程体系设计、课程教学内容组织、案例的'筛选与优化、教学经验的总结与交流、学科方向新技术、学生对于项目管理和开发技术等方面的需求分析、自命课题跟踪与调研情况分析。积极鼓励有嵌入式开发经验的教师将科研成果转化为教学案例，以模块化教学方式重组课程内容；鼓励教师积极参加国际会议和外出进修活动，不断提升教学团队各成员自身的研发水平和综合素养。
2.2课程体系的调整
经过梳理与优化，嵌入式课程群主要包括以下核心课程：微机原理、接口技术、汇编语言、嵌入式系统概论、嵌入式系统原理与设计、Verilog硬件设计语言、VHDL硬件设计语言、DSP开发技术。结合学校自身特色，积极创设嵌入式系统安全性分析、虚拟化技术、嵌入式操作系统、电子设备逆向分析等新课程。针对不同培训层次和授课对象分别制订教学大纲和实施措施。
2.3实验场地和时间的保证
教研室在实验室中划出公共试验台以进行焊接、测试等工作。实验场地的开放时间不局限于课内，学生还可在业余时间使用实验场地进行项目的开发工作。教师要帮助学生利用简易器材在自己的电脑上建立软件开发调试环境。学生设计的核心模块可以带出实验室，将课堂延伸到课外，鼓励学生在课程结束后继续完善系统，参加嵌入式设计大赛等活动。
2.4器材的保证
在新的教学模式下，学生结合自身兴趣自命课题，并由实验室提供必要的MPU/FPGA/DSP核心模块、开发工具和基础性器材（小规模集成电路、分立元件、焊线等）。对于示波器、逻辑分析仪等昂贵设备会放在公共试验台，便于学生使用。自选课题另需的关键组件和器材，考虑由教研室科研与教改等项目进行资助。
3、新教学模式的能力培养目标
新的教学模式将学生培养目标设定为：能快速适应面向领域开发的高技能研发人员，具体有以下几方面。
1）对社会的责任感。
从目前调研情况来看，学生的自命课题都立足于解决当前社会、经济、生活中的实际问题。例如雾霾检测系统、汽车防撞系统、北斗自动定位系统、穿戴计算系统等。新的授课模式会促使学生从自己的兴趣和爱好出发，以社会现实需求作为课题研究目标，无形中提高了学生对社会的责任感。
2）宽广的学术视野和多学科交叉的知识结构。
课题研究越来越呈现学科融合的趋势，需要和其他领域的知识整合并综合应用。为顺应培养目标多元化的趋势，在学生选题时鼓励课题的多学科的交叉和融合。学生只有具备交叉学科的知识，掌握更多的新技术、新进展，才能够充分借鉴相近领域的新成果和新方法，才能在能力结构、学术思想、科学思维上形成交叉复合效应，才会有更大的创造力，在专业领域内做出创造性的成果。基于自命课题的团组式教学模式有助于促使学生主动进行应用领域国内外技术现状的调研与学习，开阔学术视野，完善知识结构。
3）系统设计、开发与调试能力。
在自命课题的研发过程中，学生需要经历硬件电路设计、焊接、连通性检测、功能调试、系统测试等过程，掌握烙铁、万用表、示波器、逻辑分析仪和协议分析仪等设备的使用。在教学设计中，要突出硬件设计和测试技能的培养。
4）文档撰写与交流能力。
结合项目管理规范，要求学生完成项目各阶段所需的文档，另提供立项报告、设计报告、总结报告、产品说明书等文档。教师要鼓励学生基于实验结果公开发表科技论文，强调文档撰写与交流是科学过程中的重要环节。各小组在课堂上分享进展情况、开发经验、专题技术研讨，营造相互学习、相互促进的学习氛围。
5）团队协作与组织协调能力。
以小组为单位整体完成系统设计、系统总调、文档撰写、共享交流、作品展示等环节。自选课题设定的任务过大时，指导学生进行目标定位与调整，或组织多个小组形成更大的团队以保证在规定学时内完成预定目标。
4、结语
嵌入式系统课程着力于培养学生基于MPU/FPGA/DSP的开发设计技能。学生对于嵌入式系统的开发技能有很强的学习积极性，也有迫切的愿望将嵌入式系统应用到社会生活各领域中。基于自命课题的团组式教学模式营造了真实的专业研究者的工作环境，教会学生如何进行批判性思考，如何使用学术规范，如何使用各种研究资源和仪器仪表，如何设计研究题目，如何解读原始资料，以激发学生的自主能动性和创造力、综合提高教学实效和学生综合素质。一个完善的教学方法不可能一蹦而就，还需要在以后的教学实践中不断改进和完善。
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