获奖等级：国家级

课程类别：线下一流课程

完成单位：计算机科学与技术学院/人工智能学院

课程负责人：马维华

课程团队其他主要成员：易畅言、薛善良

一、课程概况

嵌入式系统原理及应用课程是面向计算机科学与技术和物联网两个专业本科学生大三下学期阶段的专业核心课程，且同时面向软件工程和信息安全两个专业开设选修教学。

该课程着重于阐述原理与具体应用的关系，原理部分讲解公共的原理，并不区分具体处理器芯片型号。鉴于此思想，教材选用自主组织编制的《嵌入式系统原理及应用（第三版）》，该教材2017年被列为江苏省精品教材，也是江苏省十三五重点教材。

在配套的实验课教学上，内容主要围绕自主设计的嵌入式实验开发平台进行各模块的功能设计和实现，该平台曾获2018年全国高校教师自制实验仪器设备比赛二等奖。

二、课程建设与改革举措

嵌入式系统原理及应用课程是计算机专业和物联网专业的核心课程，通过该课程学习，学生能够建立嵌入式系统的概念，掌握嵌入式系统基本组成和原理，能在解决计算机复杂工程问题过程中运用所学到嵌入式系统知识，在理解嵌入式系统基本部件如最小系统、数字IO接口、模拟IO接口、通信接口以及人机交互接口的基础上，构建满足实际需求的嵌入式系统，从而具备解决复杂计算机/物联网工程问题的能力，并拓展到南航特色的航空航天应用中。

课程建设过程中重点解决了以下关键问题：

1.坚持成果导向理念，设置课程目标，使得嵌入式系统原理及应用课程能够有效支撑计算机专业的毕业要求指标点，构建“毕业要求-课程达成-持续改进”的课程质量闭环控制。

2.加强对学生课堂内外以及实验的全过程学习的评价，提升课程的广度和深度。

3.如何在较少学时的限制下，能将繁杂且涉及多学科的嵌入式应用系统，变得容易让学生掌握和接受。

4.开展线上线下混合式教学，通过智慧教学工具延伸课堂，进一步激发学生的学习兴趣和热情。

近年来，课程在课程内容、课堂模式、实践教学等方向进行持续改革，具体措施包括：

1.持续优化和完善课程大纲。

从“以学生为中心、面向产出、持续改进”工程教育专业认证理念出发，精炼课程目标，优化课程内容，通过课程达成度分析进行持续改进。

2.利用现代工具，改革课堂教学和课后学习模式。

通过雨课堂和超星学习通，将课前、课中、课后深度融合，开展不同程度混合式教学，探索教学模式的多样化，提升课堂教学质量。

三、课程主要特色

1.突出个性，兼顾共性。在教学内容选取上，力争突出个性，兼顾共性。以内核为主线，介绍嵌入式处理器。使学生对不同内核有基本了解，便于选择。以片上硬件组件为线索，介绍通用功能部件，并将同类组件归类介绍。

2.实施“创新导向，突出实战”实践教学模式改革。针对计算机专业和物联网专业实践性强的需求，授课综合运用“以理论讲解与现场实验展示和验证相结合”教学形式，“软硬兼施”，课堂上带实验板边讲授边演示，充分调动学生的学习兴趣和学习主动性，提高学生的实践能力和创新能力。

3.以教学目标为导向，以学生为中心，以问题驱动为指引，以BOPPPS教学模型为依托，PPT、板书、雨课堂有机结合，提高教学质量。

4.技术、方法和能力相结合。在介绍原理基础上，强调应用系统设计技术和方法，使学生理解嵌入式系统及其功能部件的结构、功能特征、工作原理和应用方法。从系统分析、设计、编程和调试获得嵌入式应用系统设计的基本技能。

5.紧跟嵌入式技术的发展，理论密切联系工程实际。将多年嵌入式相关项目开发所积累的大量实际案例结合最新嵌入式技术，经过筛选，融入嵌入式系统在不同领域不同场合的应用示例。并以自行设计开发的实验开发板为例展开具体应用的介绍，每个模块都可以直接使用，全部通过实验验证。

四、课程建设成效

嵌入式系统原理及应用为计算机专业和物联网专业的核心课程。开设该门课程以来，受到学生的欢迎，讲授的线下该课程在网上评教多次获得优秀。

成效1：通过课程目标达成分析，95%以上的学生能够达成，未达成的学生重修课程。

成效2：新修订的《嵌入式系统原理及应用（第三版）》教材获批江苏省十三五重点教材并于2017年3月由北京邮电大学出版社出版，教材使用遍布东北、华北、西北、华中、华东、华南地区，涉及全国数十所高校。累计印刷十三次。

成效3：自行设计开发的与教材配套的“嵌入系统综合实验开发平台”2018年获全国教师实验仪器大赛二等奖。

成效4：主讲人获评南航教学优秀一等奖。

成效5：出版了配套实验教材《嵌入式系统实验教程》。