慕课时代嵌入式系统原理与设计课程教学的创新研究

江敏+韩从道+于志强

摘 要： 随着互联网技术在教育领域的发展，慕课（MOOC）已成为一种不容忽视的教育手段和教育资源，给传统的课堂教学模式带来了新的挑战和机遇。在嵌入式系统原理与设计课程的教学中，针对幕课的兴起，对嵌入式系统原理与设计的课程内容选择、教学模式和评价方式等教学问题进行了研究和改革。

关键词： 慕课； 嵌入式课程； 教学模式； 教学改革

中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）12-75-02

Abstract： With the development of Internet technology in the field of education， MOOC has become a means of education and the resource of education that cannot be ignored， and has brought new challenges and opportunities to the traditional classroom teaching mode. During the teaching of embedded system principle and design course， the course content selection， teaching mode and evaluation method are studied and practiced to deal with MOOC.

Key words： MOOC； embedded system； teaching method； teaching reform

0 引言

随着计算机技术，半导体技术，信息处理技术及通信技术的发展，人类正从互联网时代迅速进入物联网时代。物联网简而言之，就是物物相连，那么物与物连起来就离不开嵌入式系统，只有给物嵌入一颗“芯”，物与物才能联起来。因此，嵌入式系统原理及设计的教学在各高校纷纷开展起来，发展的如火如荼。

嵌入式的教学自2000年左右在清华及北航等高校率先开展起来，迄今已有十多年的发展史。主要教学内容有嵌入式微处理器体系结构，嵌入式操作系统及应用系统的设计与开发等。

嵌入式微处理器体系结构方面，基于ARM技术的处理器已经占据了32位RISC芯片75%的市场份额，成为实际上的主流技术。从ARM7，ARM9，ARM10到现在的cortex系列，支持这些标准的芯片生产巨头如三星，飞思卡尔，TI等，生产了大量基于这些IP核的芯片，这给教学提供了丰富的硬件资源。

嵌入式操作系统的也有许多选择。有简单易学的ucOS，开源的ucLinux，高性能高可靠的VxWorks，还有背靠微软的WinCE，异军突起的Andriod等。

在应用与开发方面更有数不清的教学内容，只要是嵌入式的应用领域，就可以成为相应的教学内容。可以是物联网，智能家居，消费电子，汽车电子，医疗，军事，航空航天，机器人等各个方面。

1 慕课对嵌入式课程教学的影响

慕课（MOOCs）始于2012年[1]，虽然发展历史极为短暂，但其影响力不容小觑。美国先后成立的三个开发慕课的公司：Udacity，Coursera和edX，其与著名的哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学等知名高校合作制作了一系列慕课在线课程，这些课程不仅在美国，而且在全世界吸引了的大量的学习者[2]。2013年慕课进入中国，清华大学，北京大学，上海交通大学和复旦大学利用Coursera 及edx 等在线网络平台联合发布网络公开课程。

慕课课程主要由教学视频、阅读材料、作业、小测试、讨论等几个环节组成[3]。教学视频是教师授课，类似于课堂教学，教授课程的知识点，时间可长可短，有些长达一小时，有些由若干微视频（三分钟至十五分钟）组成，经研究，学生的注意力在10分钟左右是最能集中的，因此越来越多的课程采用了微视频的模式。学习了教学视频后，学生需要阅读一些规定的与课程相关的材料。在学习过程中，学生可以通过网上平台与其他学生进行交流与讨论，或者向老师提问，一般可以得到老师的回复。学习完成后，学生可以参加课程小测试， 这些小测试一般由多项选择题、判断题和简单的问答题组成，来检查学习效果。整个课程学习结束，学生可以参加课程考试，成绩合格，发给成绩合格证书。学习者的所有这些活动都可以在免费注册后进行，并获得该校颁发的课程合格证书[4]。

慕课这种基于开放教育的理念强调教育资源的共享性与平等性，得益于互联网的普及，给广大的学生提供了一个接触名师，倾听名师授课的机会，并且有机会获得名校颁发的课程合格证书，这些无疑对学生有很强的吸引力，其对学校的课堂教学造成一定的冲击，无怪乎悲观者惊呼，高等学府的围墙已经逐渐坍塌了。

据不完全统计，在好大学在线，学堂在线，网易公开课等国内慕课平台上提供的有关Linux操作系统的课程就多达十几门，有关Andorid操作系统的也有十几门，有关ARM体系结构的课程也有十几门。这些课程对学校开设的嵌入式课程带来了一定的冲击。

2 慕课时代嵌入式教学的创新研究与探索

2.1 引入慕课资源，丰富教学内容

慕课这种在线课程模式为学生提供了极大的便利，不仅能够适应不同层次的学生，更有利于帮助他们建立知识框架体系。如前所述，嵌入式课程的内容十分丰富，在有限的课堂学时中，只能选择授课教师认定的内容，这些内容必然有一定的偏向性，一般是该授课教师或该专业的重点研究方向或领域。这时，慕课的出现，就给学生和教师提供了一个丰富的资源库，教师完全可以引入这些资源，无论是在硬件、软件还是应用上，可以让学生有更全面的认识。例如，在课堂上以简单易懂的ucOS作为讲解对象，让学生深刻领会操作系统在系统设计中的功能和使用方法，并提示学生在课后观看Linux或者Andriod的原理和使用的相关慕课课程，拓展学生的知识面。

2.2 基于问题的探讨型教学模式的构建

传统的嵌入式课程教学以教师为中心，学生处于被动接受知识的地位，对学生批判性思维能力和创造力的培养十分不利[5-6]。慕课的出现，对改变这一现象提供了契机。教师可以尝试将在线视频作为教学的线上环节，要求学生在课堂外先听课，课堂内则侧重深入的分享、探讨和问题解决。这一模式使教师从一个讲授者、讲解者，真正变为学习的激励者、启发者，学生的学习也将变得更有主动性和更加有效。例如，在嵌入式的应用部分的教学，就可以让学生课前了解自己感兴趣的项目，并尝试系统的设计，就相关问题在课堂上集体交流和探讨。

2.3 侧重能力的教学考核体系的构建

传统的嵌入式教学考核体系往往是一张试卷定成绩，对于嵌入式系统这种实践性很强的课程来讲，是不合适的，也无法真正评价学生的实践能力，往往是会背书的同学可以得到较好的分数。如前所述，慕课的小测验环节就侧重课程的知识点考核，如果学生通过小测验，就说明已经掌握了该内容主要知识点。

在这种情况下可以给学生布置论文写作、问题调研、项目实践等难度较大的作业，然后根据学生平时课堂的交流发言情况和项目完成的情况来评定成绩，这对培养学生的批判性思维，提高学生运用知识解决问题的能力十分重要，更能反映学生的实践能力和实践水平。

3 结束语

综上所述，慕课（MOOC）的出现是时代的必然产物，基于慕课（MOOC）时代下的嵌入式系统原理与设计的教学，无论是教学内容，教学模式还是评价体系，都可以引入慕课资源，建构起教学内容丰富，基于问题的探讨式教学模式，评价能力的评价体系等嵌入式教学新机制。慕课及其教学模式和评价体系的建立，有利于师资队伍建设、有利于学生自我学习的需求。另外，慕课还能促进学校改善教学体制和方法，是教学改革的催化剂。但是在这一过程中也存在着如何调动学生的学习积极性以及教师的角色转变等问题，还需要在教学实践中进一步实践和探讨。

参考文献（Reference）：

[1] PAPPANO L. The Year of the MOOC[N]. New York

Times，2012.11（3）.

[2] 王丽华.美国“慕课”的新发展及对中国的启示——基于对斯

隆联盟系列调查评估报告的解读[J].高校教育管理，2014.9：34-40

[3] 张莉.慕课时代的高校计算机应用基础教学方法创新研究[J].

计算机时代，2016.5：87-88

[4] 方旭，杨改学.高校教师慕课教学行为意向影响因素研究开

放[J].教育研究，2016.4：67-76

[5] 李晓东.“慕课”对高校教师教学能力的挑战与对策[J].南京

理工大学学报（社会科学版），2014.3：89-92

[6] 孙彤.慕课时代河北省高校英语教学方法创新研究[J].读与

写杂志，2015.5：15