“互联网+”时代下嵌入式课程教学辅助系统的研究与实践

时间:2022-06-10 17:20:03 公文范文 浏览次数:

一、研究意义

“互联网+”概念的提出标志着全新信息时代的到来,将互联网与传统领域的深度融合预示着互联网技术将更好地服务于传统行业。广东省教育厅提出积极发展“互联网+教育”的倡导,鼓励有条件的地区和学校应尽快普及移动学习终端,积极探索并建立各种智能学习环境,如建立在云计算、物联网、传感器等新技术和大数据系统上的智能学习环境,为学生提供处处能学、时时可学的信息化应用环境。“互联网+教育”[1][2]是一个时代不可逆的潮流,将推动信息化教育快速发展。

二、嵌入式教学现状分析

1.嵌入式系列课程是实践性和应用性很强的课程,在课程的讲授与学习的过程中,教师和学生需要花费大量的时间和精力进行实践调试和操作,而目前嵌入式系列课程的实验学时严重不足,以《嵌入式系统基础》为例。该课程理论学时为48学时,实验教学16个学时,实验课时少,再加上实验设备的不足(嵌入式ARM开发板有30套,不够人手一套)。学生很难有自己的自主学习时间,导致课程难以开辟嵌入式课程第二课堂,以及培养创新能力与实践能力。

2.实验与教学不同步。为使学生对所学的理论知识点有更直观感性的认识和深入的理解,需配合相应实验课程,尤其是嵌入式系列等抽象课程。但传统的教学是先进行理论,1-2周后再进行实验练习,此时学生已遗忘大部分理论知识,使得实验效果达不到预期的效果。

3.教学形式上,传统教学模式单一枯燥,导致学生学习兴趣低,课程教学效果差。简单的PPT授课方式无法诠释课程内容,通过文字和简单动画形式的PPT多媒体教学,也难以很好地诠释和表述嵌入式多任务系统的运行原理。尤其是对课程的重点和难点的内容,就需要针对性地进行设计,需要更加多样化的教学手段才能满足嵌入式系列课程教学的需要。

4.教学内容上,单一的教学内容与时代脱轨。嵌入式实验教学项目选择不合理,目前嵌入式项目永远离不开传统实驗(如I/O、UART、中断、实时时钟、看门狗控制、PWM接口、A/D转换、I2C、LCD以及存储器等等实验),这些实验教学项目内容陈旧、缺乏新颖性,难以激发学生的学习兴趣。更直接导致了学生在毕业应试时得不到用人单位的青睐。经调查,很多用人单位反映嵌入式的学生简历跟十年前并无不同。

在“互联网+”带来的机遇下,作为嵌入式一线教师,针对上述嵌入式系列课程教学存在的问题,结合互联网的优势,有针对性地对嵌入式教学进行了改革和创新,效果明显。

三、具体措施

1.开发远程开发平台,解决设备不足,实验学时少的问题,提供远程实验条件

远程开发平台结构主要包括客户端、服务器、实验设备3个方面。客户端主要是人机交互界面,用户通过该界面进行远程操作,界面的主要有建立用户信息、新建实验项目、访问设备、电源控制、重置设备及实时监控等功能。服务器主要是对数据库进行操作,把用户信息、实验设备信息、设备工作状态等内容存储到数据库。同时,服务器含有一些对电源控制、摄像头等模块的操作脚本。设备主要是不同架构的实验开发板、电源控制及摄像头等硬件模块。

2.研究基于超星学习通的混合教学模式[3]

基于超星学习通平台,构建嵌入式系列课程线上和线下交互教学系。将各项资源进行深度融合,通过网络教学平台开展由上返下、由下及上的互动教学,吸引学生注意力,活跃课堂气氛。

3.拓展“互联网+”水产养殖项目,丰富传统枯燥的项目内容

针对嵌入式系列课程开发“互联网+”水产养殖项目。项目由用户控制层、网络层、嵌入式服务器层、设备控制层4层组成。用户控制层的作用是便于用户连接入互联网,主要是通过浏览器访问嵌入式服务器的物理地址来实现,通过该层可远程监控整个养殖系统的情况。网络层将实现互联网的数据传输。在数据传输方面,除了传统的有线方式,为更加方便地连接网络和节约成本,本系统同时开发了无线局域网接入模式。嵌入式服务层,该层是本系统的核心部分,负责对养殖场设备与环境的数据收集、分析与处理及处理用户下达的具体指令。设备控制层,该层包括视频监控模块和ZigBee无线网模块,视频监控模块将摄像头分布到整个养殖场,嵌入式服务器通过APP读取监控数据,然后通过浏览器嵌入Java脚本来显示视频数据,网络另一端的用户就可通过浏览器实时观察现场的养殖情况。ZigBee无线网络控制模块负责整个系统最底层的设备驱动。

四、结论

实践表明,远程开发平台在空间和时间上具有更好的灵活性,可以满足师生随时随地进行实验操作的需求。不同于其它虚拟实验平台只能对虚拟环境进行模拟实验,该远程实验室可以向互联网用户提供真实的远程操作。该平台可以让学生身临其境的观察实验现象,并且可以自由地安排实验时间,提高学习效率。解决目前实验教学中设备不足,时间不够的问题,提高学生的积极性,开发效率,促进设备共享、信息交流和远程协作,有效地缩短开发和学习周期。

基于超星学习通平台的交互教学系作为一个新型的互动方式能够很好的提高学生参与度,活跃课堂气氛。

通过把“互联网+”水产养殖项目融入到嵌入式教学中,激发了学生的强烈学习兴趣,培养了学生的创造性,引导学生主动去思考、发现和解决“互联网+”传统行业的问题,做到教与学与时俱进。

参考文献:

[1]杨剑飞,熊海峰.技术引领下“互联网+教育”的再思考[J].出版广角,2019(01):26-28.

[2]张生.北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心主任.“互联网+教育”推动教育均衡发展[N].中国教育报,2019-03-11(002).

[3]徐良,易际磐,冯美玲.基于超星学习通平台的混合式教学模式研究——以验光技术课程为例[J].浙江工贸职业技术学院学报,2018,18(04):30-33.

资助项目:

全国教育信息技术研究课题(编号:176140036)

教育部高等教育司产学合作协同育人项目(编号:201702043025)

教育部高等教育司产学合作协同育人项目(编号:201702071092)

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