益于自主学习能力培养片上系统教学内容设计研究

益于自主学习能力培养的片上系统教学内容设计研究

摘要：根据相关学习理论，结合片上电子信息系统的教学的特点，分析了益于自主学习能力培养的片上系统教学内容设计的原则，以片上系统体系结构的讲解为例提出了相关的实施方法。该设计方法能够提高学生自主学习能力，为培养符合社会需求的人才提供保障。

关键词：片上系统自主学习教学内容

中图分类号：g424.1 文献标识码：a文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

1研究背景

在《国家中长期教育改革和发规划纲要（2010-2020年）》的大背景下，国家教育部发有文件《关于加强高等院校本科教学工作提高教学质量的若干意见》，重视加强实践教学方面的建设，加大实践教学的改革力度，提高学生的实践能力和创新能力，培养出适应市场的学生，使学生在校学习的知识与获得的能力与将来社会工作有好的衔接。

国内外电子信息技术的发展日新月异，随着集成电路技术、计算机的处理器、移动通信技术的发展，手机、高清电视（hdtv）、智能家电、汽车电子、医疗仪器、航天航空设备等嵌入式系统的广泛应用，嵌入式系统市场在中国预计每年将直接创造千亿元的效益，无疑是当前最热门最有发展前途的应用领域之一[1，2]。

与巨大的市场潜力和产业需求相比，当前我国国民教育体系中片

上电子信息系统的课程定位不够清晰、完整，对学生综合开发能力和创新能力的培养不够重视，对学生实践锻炼、自主学习能力的培养等较为缺乏，培养的人才难以满足社会嵌入式产业发展需要[1]。我们身处知识经济、信息化时代，当代学生与他们的前辈相比，需要学的东西更多，压力更大，对综合能力的要求更高。而传统课堂教学中教师“一言堂”讲授的教学模式无法激发各个层次学生最佳学习状态，多数学生自发学习的兴趣和激情被削弱，自学、研究、创新能力难以进一步提升。所以我们应该更加重视培养学生的自主学习能力，关注他们学习兴趣、动机的激发和保持，关注他们学习迁移能力的培养。因此，我们对如何进行益于自主学习能力培养的《片上电子信息系统》教学内容设计展开了探索研究。

2研究原则及相关理论

我们运用学习理论、学习迁移、学习动机等理论，充分吸收借鉴国内外相关课程、教材的内容，并进行梳理和分析，在了解内容之间的层次、依赖关系的基础上，将教学内容分阶段的展示给学生，控制自主学习的信息量，以保持学生自主学习的积极性。使学生较容易将需要学习的新知识与已有知识结构联系起来，积极构建起易扩展、牢固的知识结构。这些是我们在设计教学内容、编排教学内容时总的研究原则。

布鲁纳提出的相关学习原理可以为我们进行益于自主学习能力

培养的片上系统教学内容设计的研究提供理论依据。布鲁纳在《教育过程》一书中指出：“不论我们选用什么教材，务必使学生理解

该学科的基本结构。”所谓学科的基本结构主要包括两方面的内容：①该学科的基本知识结构：即知识的基本概念及它们之间的关系和联系；“一个人越具有学科结构的观念，就越能毫不疲乏的经历内容密致和时间较长的学习项目。”

②学习的态度和方法：理解结构就是要通晓某一学术领域的基本概念，不但包括掌握一般原理，而且还包括发展对待学习和调查研究、对待推测和预感、对待独立解决难题的可能性等的态度[3]。布鲁纳认为教学的一大任务就是为最佳的理解提供最佳的知识

结构[3，4]。那么[3]：

③从教材理解方面，懂得基本原理会使学科更容易理解；从教材迁移方面，掌握了较基本的原理或结构，就可以把事情作为更普遍的事情的特例去理解，从而有助于增进学习中的迁移。

④从教材记忆方面来看，“除非把一件事情放进构造得好的模式里面，否则很快就会忘记”。

⑤从学习动力方面来说，“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣，而不是诸如等级或往后的竞争便利等外来目标”。学生对一门学科有兴趣的最好办法，是使得这门学科值得学习，也就是使获得的知识能在超越原来学习情境的思维中运用。

⑥布鲁纳还认为，学习的实质在于主动形成认知结构。

3教学内容设计方法

结合上述理论，具体的实施方法我们以片上系统体系结构的讲解为例作如下说明：

例如，在片上电子信息系统的构成体系的教学中，嵌入microblaze核fpga芯片中的部件及他们之间的组织结构，应该是属于布鲁纳③中所述的较为基本的原理或结构，因此是重点内容。根据布鲁纳③，为了方便学生记忆，将片上系统体系中的部件根据功能、组织结构的特点分为几类进行讲解，包括microblaze核、片上总线（plb、opb）、片上外设（gpio、uart、中断控制器）、片上存储器（bram）。而各类部件的讲解结构可分为功能、特点、基本原理与部件间的联系几部分。部件基本原理的讲解结构经笔者分析后应包括内部结构、工作机制、编程实现方法几部分；编程实现方法的讲解结构又包括文件结构、命令结构（参数来源、意义、头文件自定义）、命令的组织等。这样，我们将学习内容分解到统一的基本结构或框架中（布鲁纳③），使得学生在片上系统体系结构中学习的内容都可以嵌套在框架中进行学习，更易于学生理解和掌握，学习时进行知识的横向迁移。

再如讲解片上外设（包括uart，emc、gpio、intc等）时[5]，我们以一种典型外设为例（如uart），按照我们前面设计的关于功能、内部结构、工作机制、编程实现方法等构成的知识框架进行讲解。这样，从知识结构的角度来说，我们就建立了一种较为基础的、易扩展的、牢固的知识结构（布鲁纳①③⑤）。其他片上外设亦可参照这个典型外设进行学习。由于片上外设的种类很多，功能也非常丰富，学生可在根据自己的兴趣选择实验的基础上，学习相关外设并进行相关的实验，这样就是带着较强烈的学习动机，带着任务

或问题学习。根据布鲁纳⑥的理论，学生学习知识本身的动机非常强烈，又有由教师讲授的uart外设所建立的易扩展的基础知识结构做基础，那么完成自主学习就有了非常好的条件。在这种设计教学过程中，学生的自主学习能力、学习兴趣、学习迁移能力、独立探索完成任务的能力更容易得到提高，随之他们的科研、创新能力等也会较依赖老师单一又有限的一一讲解而机械接受的学习过程有所加强，从而打破老师了讲了什么会什么，不讲的就不知道如何下手学习的尴尬局面。学习的态度和方法也会得到提高。

4内容设计方法研究的必要性和益处

在益于自主学习能力培养的教学过程中，教学内容的设计和编排非常必要。教师只有通过教学内容的梳理和分解，才有可能了解哪些知识是基础性或普遍的，哪些是特殊的，才有可能将抽象知识转换为具体的例子、将具体的例子转化为抽象的线索或者模式来展示给学生；教师只有将内容的层次、深度分析清楚、把握准确，才能得知进行学习迁移的条件和内容，才能拥有控制自主学习难度的主动权，进而为准备学生自主学习材料，设计思考题和安排实践教学内容等打下基础，使教师主导学习与学生自主学习互为依托，有机结合，使理论和实践教学构成完整体系，实现已有知识引导自主学习。

这种引导学生自主学习实践的教学内容设计方法，对学生主动获取知识、构建知识结构、加强探索能力等具有重要作用，即能够培养学生的自主学习能力，这种能力会一直延续到学生将来的学习工