楊曉敏

摘 要： 對“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了分析，根據(jù)目前課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)手段、前驅(qū)課程的建設(shè)、綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增設(shè)、課程內(nèi)容的調(diào)整、考核方式等五方面進(jìn)行了改革的探索，并通過建設(shè)課程網(wǎng)站、建立開放實(shí)驗(yàn)室、鼓勵學(xué)生參加競賽等方面進(jìn)行改革的實(shí)施。通過教學(xué)實(shí)踐過程證明，不斷調(diào)整的教學(xué)手段對嵌入式課程教學(xué)起到了積極的作用，提高了學(xué)生的實(shí)際動手能力，促進(jìn)了高新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng)； 教學(xué)內(nèi)容； 改革方向； 教學(xué)手段

中圖分類號：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）08-46-02

Research and practice of teaching reform of "embedded systems technology development"

Yang Xiaomin

（Department of Computer Science and Technology， Yuncheng University， Yuncheng， Shanxi 044000， China）

Abstract： In this paper， the teaching situation and content of "embedded technology development system" is analyzed. Based on the existing problems in classroom and laboratory teaching， the reform is explored from teaching methods， precursor curriculum construction， the addition of a comprehensive experimental project， the course content adjustment and assessment methods. The implementation of reforms is carried on through the construction of the course website， the establishment of an open laboratory， the encouragement to the students to participate in competitions and other aspects. The practice proves that adjusting teaching methods constantly has played a positive role for embedded course teaching in enhancing the students' practical ability and promoting the cultivation of new applications of high talent.

Key words： embedded systems； teaching content； direction of reform； teaching methods

0 引言

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)是面向計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級本科生開設(shè)的專業(yè)課，是一門以計(jì)算機(jī)各種專業(yè)知識綜合應(yīng)用為主要特色的課程，其指導(dǎo)思想是培養(yǎng)學(xué)生從“整體”的角度認(rèn)識、研究和解決嵌入式計(jì)算工程問題的方法和能力，為學(xué)生在嵌入式計(jì)算工程領(lǐng)域研究和開發(fā)奠定相關(guān)基礎(chǔ)。該課程采用理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)并重的教學(xué)方法，教學(xué)內(nèi)容盡量反映該領(lǐng)域內(nèi)最新的理論和技術(shù)成果，使學(xué)生了解該學(xué)科最新的前沿發(fā)展動態(tài)和方向，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的專業(yè)技術(shù)人才。

1 目前教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)狀

目前，理論教學(xué)體系包括以下具體內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)概述、ARM體系結(jié)構(gòu)與指令集、ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)、嵌入系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)、ARM應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)及開發(fā)簡述[1-2]。

通過理論課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生基本掌握嵌入式系統(tǒng)的基本理論、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本知識、操作系統(tǒng)的基本原理、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程，以及Embest 教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的組成、嵌入式Linux的開發(fā)原理，為下一步的實(shí)驗(yàn)課程打下基礎(chǔ)。理論教學(xué)非?？菰?，嵌入式的理論涉及的內(nèi)容多而深，學(xué)生理解很困難，所以一定要與實(shí)例相結(jié)合，以實(shí)例為驅(qū)動來承載理論知識。

實(shí)踐教學(xué)體系包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括七個實(shí)驗(yàn)：嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、I/O接口實(shí)驗(yàn)、中斷實(shí)驗(yàn)、A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、矩陣LED實(shí)驗(yàn)、Linux字符驅(qū)動程序之LED、Linux字符驅(qū)動程序之鍵盤。課程設(shè)計(jì)是對單元實(shí)驗(yàn)的綜合應(yīng)用。

通過基礎(chǔ)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)的外設(shè)和底層有了進(jìn)一步的理解，為后序的實(shí)踐項(xiàng)目打好良好的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)生的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是對單元實(shí)驗(yàn)的綜合應(yīng)用。另外，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)是面向應(yīng)用的課程，每年國家都會組織很多大賽，在課程進(jìn)行的同時，積極組織學(xué)生參加大賽，通過大賽的承載，進(jìn)一步擔(dān)高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

2 改革方向

通過該課程的開設(shè)，我們積累了一些經(jīng)驗(yàn)，同時也發(fā)現(xiàn)了一些需要繼續(xù)改進(jìn)的方面。從學(xué)生的反饋上看，該課程對于三年級的本科生來說，涉及的知識面廣、內(nèi)容偏深，既要求學(xué)生有硬件電路知識，又要有計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等方面的知識，還要熟悉編程語言及應(yīng)用系統(tǒng)組成。在有限的學(xué)時內(nèi)，學(xué)生很難完全掌握和消化，往往占用了他們很多的課余時間。因此，如何在有限的學(xué)時內(nèi)，讓學(xué)生基本掌握嵌入式系統(tǒng)的基本知識，培養(yǎng)他們的綜合創(chuàng)新能力，是課程進(jìn)一步改進(jìn)的重點(diǎn)。改革從以下幾方面著手。

2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)手段

目前，理論課由教師用PPT授課。PPT授課有其優(yōu)勢，例如課程容量大、使課堂更加生動。但是，它也有缺陷，由于大量使用PPT，很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，所以，教師一定要轉(zhuǎn)變思路，在授課時PPT做為輔助手段，采用多種教學(xué)模式，做到以學(xué)生為核心[3]，不斷改進(jìn)教學(xué)手段，設(shè)計(jì)教學(xué)過程，更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生真正參與到課堂中，心情愉快地獲取知識。

2.2 加強(qiáng)前驅(qū)課程的建設(shè)

嵌入式技術(shù)是單片機(jī)的高端延伸，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的是大量集成微控制器的外圍設(shè)備，簡化用戶硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性[4]。嵌入式系統(tǒng)課程涉及到諸多前驅(qū)課程，如：操作系統(tǒng)、C語言、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。C語言作為其他編程語言的基礎(chǔ)，也是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)學(xué)科，在C語言的教學(xué)過程中，要加強(qiáng)C語言的位操作和基于Linux下的C語言編程，這樣學(xué)生在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時能夠很快上手，提高嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)效果。

2.3 增加綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

對于專題實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以按照實(shí)驗(yàn)講義一步步地完成。但到了項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)階段學(xué)生普遍感覺跨度較大，無從下手，需要教師多次引導(dǎo)和幫助。這是因?yàn)閷W(xué)生習(xí)慣于單元實(shí)驗(yàn)，而缺少系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練。所以要通過一個系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，從系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等幾方面進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題和解決問題的方法。

2.4 課程內(nèi)容的調(diào)整

要緊密結(jié)合企業(yè)核心技術(shù)，使課程具有較強(qiáng)的實(shí)用性和前沿性[5]。課程內(nèi)容的設(shè)置與動態(tài)調(diào)整，要充分分析當(dāng)前國際上嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺最新的核心技術(shù)，充分考慮企業(yè)的技術(shù)需求，課程內(nèi)容要體現(xiàn)嵌入式領(lǐng)域的熱點(diǎn)和企業(yè)界普遍關(guān)心的核心技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，培養(yǎng)出業(yè)界需要的人才。

2.5 考核方式

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)采用的考核方式是考察，課程的考核由以下四部分組成：考勤20%，作業(yè)20%，實(shí)驗(yàn)45%，課程設(shè)計(jì)15%。實(shí)驗(yàn)的考核不能單純以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為標(biāo)準(zhǔn)，而要加入隨堂抽檢和實(shí)驗(yàn)的綜合考核，使考核更驅(qū)合理化。考核方式的合理化，一方面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面可以促進(jìn)教學(xué)的落實(shí)。要使考核能夠更進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)，要側(cè)重與實(shí)驗(yàn)考核以及最后的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱所具有的功能和附加模塊，提供給學(xué)生若干題目，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選取相應(yīng)的題目，最后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯。

3 實(shí)施措施

3.1 建設(shè)課程網(wǎng)站

為了使師生更方便的交流，建立了課程網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)所有教案和課件全部電子化。網(wǎng)站設(shè)立留言板，供師生更好地交流，并對本領(lǐng)域的前沿技術(shù)和案例進(jìn)行跟蹤分析，使學(xué)生站在技術(shù)的最前沿。

3.2 建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室

從幾年的教學(xué)實(shí)踐看，學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)這種教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的課程非常感興趣，尤其在綜合實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出很高的熱情和積極性，所投入的精力和時間已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出課程的要求，教學(xué)效果非常明顯。這促成我們建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室的想法，做到實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)器材對學(xué)生的真正開放。使學(xué)生能夠理論與實(shí)踐相結(jié)合、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合。對于在開放實(shí)驗(yàn)室下的課程輔導(dǎo)、監(jiān)管、考核方式還需要新的探索。開放實(shí)驗(yàn)室將通過學(xué)校的教改項(xiàng)目支持來完成。

3.3 以競賽促教學(xué)

我院為鍛煉學(xué)生實(shí)際動手能力，組織學(xué)生積極參加各種大型競賽，通過參加競賽進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對課程的興趣。目前學(xué)生已經(jīng)在一些大型競賽中取得了一些成績，競賽不但提高了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)案例的能力，而且使學(xué)生的組織能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力有了很大的提高。

4 結(jié)速語

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)是面向計(jì)算機(jī)系高年級本科生開設(shè)的專業(yè)課，是一門面向應(yīng)用的課程，學(xué)好本門課程對學(xué)生的就業(yè)有很大幫助，所以在實(shí)踐與教學(xué)的過程中，要不斷地進(jìn)行教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的改革與探索以取得更佳的教學(xué)效果。本文從改革方向和實(shí)施措施兩方面進(jìn)行了課程改革的探討，并不斷地應(yīng)用到后續(xù)的教學(xué)中。實(shí)踐證明，改革有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的動手能力，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 章民融，徐亞鋒.嵌入式教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)的研究和嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的

設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2009.26（3）：160-162

[2] 劉洪濤.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社，2012.

[3] 胡沛.JavaScript課程教學(xué)改革探索[J].電腦知識與技術(shù)，2011.7（32）：

7944-7945

[4] 李耀波，杜麗敬，徐洋.高校嵌入式系統(tǒng)課程群規(guī)劃的探討[J].科技信

息，2007.19：24-250

[5] 吳磊.嵌入式教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011.30（11）：

103-104