序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇嵌入式課程總結(jié)范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

【論文摘要】介紹嵌入式系統(tǒng)的概念和發(fā)展?fàn)顩r，以及目前國(guó)內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)在獨(dú)立學(xué)院教育的現(xiàn)狀，根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合目前本校開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出適合我國(guó)獨(dú)立學(xué)院開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)模式。

1.引言

目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)有關(guān)嵌入式系統(tǒng)課程的獨(dú)立學(xué)院極少，培養(yǎng)出的基于Linux平臺(tái)上的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員更是鳳毛麟角。所以，注重應(yīng)用能力培養(yǎng)的獨(dú)立院校，特別是有計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工科獨(dú)立院校，應(yīng)該盡早引入嵌入式系統(tǒng)的教育，結(jié)合自己專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，大力開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)工作。

2.嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介

嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，而是指小型、專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起，應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。

3.國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)教育界將嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)大致分為三類(lèi)：軟件學(xué)院專(zhuān)業(yè)嵌入式教學(xué)；計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)嵌入式教學(xué)；電子、自動(dòng)化等相關(guān)專(zhuān)業(yè)嵌入式教學(xué)，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)研討從嵌入式課程體系的設(shè)置、嵌入式理論教學(xué)的開(kāi)展、嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展、嵌入式綜合設(shè)計(jì)與學(xué)生工程實(shí)訓(xùn)等幾方面展開(kāi)。

4.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式的探討

綜觀國(guó)內(nèi)外，長(zhǎng)期以來(lái)都沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科設(shè)置，從事該領(lǐng)域的研發(fā)人員都來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)背景，例如自控、電子工程、通信工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專(zhuān)業(yè)。由于知識(shí)結(jié)構(gòu)不能完全滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)工程的要求，需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的再培訓(xùn)才能勝任嵌入式系統(tǒng)工程師的工作。嵌入式系統(tǒng)教育給傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)、電子信息工程教育帶來(lái)了巨大的沖擊和挑戰(zhàn)，也帶來(lái)了歷史的發(fā)展機(jī)遇。嵌入式系統(tǒng)工程（ESE）是一個(gè)全新的專(zhuān)業(yè)，需要企業(yè)和社會(huì)的認(rèn)知過(guò)程，課程體系需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、發(fā)展、完善的過(guò)程。

通過(guò)與國(guó)內(nèi)其他高校的專(zhuān)家的探討與學(xué)習(xí)，結(jié)合西部高校普遍存在的資金非常缺乏，實(shí)驗(yàn)條件的局限，以及電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，我們積累和總結(jié)出關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教育教學(xué)模式的一些想法，列舉如下：

4.1 建立一套適合學(xué)校特點(diǎn)的課程體系

嵌入式課程是近幾年來(lái)建立的一門(mén)新課程，有它自身的特點(diǎn)、規(guī)律。嵌入式的課牽扯面很廣，包括研究生的課程、本科生的課程、技能課程的培訓(xùn)等。由于該課程與實(shí)際結(jié)合得非常緊密，容易教成短期培訓(xùn)，而作為一門(mén)課程要有自己的規(guī)律，不要把這個(gè)課程做成嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的技能培訓(xùn)，要結(jié)合獨(dú)立學(xué)院的自身培養(yǎng)目標(biāo)特點(diǎn)制定出相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃以及實(shí)施方案。例如在我校，針對(duì)電子信息工程專(zhuān)業(yè)，目前師資力量等都不能滿(mǎn)足直接建立一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)，設(shè)想把嵌入式系統(tǒng)設(shè)定為電子信息工程專(zhuān)業(yè)本科主修方向，在低年級(jí)時(shí)開(kāi)設(shè)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)選修課，讓有意于此方向的學(xué)生打好基礎(chǔ)，在本科高年級(jí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)。作為電子信息工程專(zhuān)業(yè)，在教學(xué)中一定不能光注重應(yīng)用，也要將清楚計(jì)算機(jī)本身的規(guī)律在什么地方，為什么發(fā)展嵌入式，有什么原理進(jìn)行探討，從而建立一套適合我們特點(diǎn)的課程體系。

4.2 課程應(yīng)該分層次

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的層面應(yīng)不同，有研究生、本科生高年級(jí)、重點(diǎn)大學(xué)、普通大學(xué)、獨(dú)立學(xué)院等的分別，在授課時(shí)有所區(qū)別。在本學(xué)院推行這門(mén)課，考慮到針對(duì)的是電子信息工程專(zhuān)業(yè)，和其他學(xué)院的側(cè)重點(diǎn)是不同的，但作為電子信息專(zhuān)業(yè)中的一個(gè)主修方向，在教學(xué)中應(yīng)該突出原理與應(yīng)用的緊密結(jié)合且能體現(xiàn)出理論和實(shí)踐并重的特點(diǎn)，在教材的選定上應(yīng)該包括有關(guān)嵌入式處理器、操作系統(tǒng)（linux或ubantu）、開(kāi)發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用，重點(diǎn)學(xué)習(xí)原理及相關(guān)應(yīng)用。

4.3 主動(dòng)去獲得更多的支持

由于學(xué)校在技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、資金等方面有很多的困難，所以應(yīng)該主動(dòng)尋求以獲得更多的幫助，例如主動(dòng)跟國(guó)內(nèi)外相關(guān)公司索取資料、設(shè)備，要求一些技術(shù)支持等，積極組織教師參加全國(guó)范圍的各種嵌入式系統(tǒng)教學(xué)研討會(huì)、及到各知名企業(yè)進(jìn)修，讓教師深入了解技術(shù)發(fā)展。

4.4 可利用仿真軟件、書(shū)籍內(nèi)容輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

如果讓理論知識(shí)能讓學(xué)生達(dá)到所見(jiàn)即所得是本課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，由于資金的缺乏，現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)板很昂貴，應(yīng)采用仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，一部分學(xué)生在SkyEye、microwindows仿真環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)，一部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)板上面做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)之后再一起互相討論。

4.5 利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行教學(xué)交流

由于教師對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程不熟悉，在教學(xué)中要自己一邊學(xué)習(xí)一邊講課，應(yīng)該充分利用極其豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，例如教學(xué)課件及背景資料都可以從網(wǎng)站上下載，教師和學(xué)生均可通過(guò)論壇交流。

4.6 全國(guó)高校大學(xué)生電子競(jìng)賽及行業(yè)相關(guān)競(jìng)賽

通過(guò)組織學(xué)生參加全國(guó)高校大學(xué)生電子競(jìng)賽來(lái)深入了解和學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)。雖現(xiàn)在的電子競(jìng)賽還沒(méi)有直接用到嵌入式系統(tǒng)，但是我們必須現(xiàn)在開(kāi)始在思想上有所改變，主要是使學(xué)生多搞創(chuàng)新想法，而不僅僅是產(chǎn)品創(chuàng)新。

5.結(jié)語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)工程是一個(gè)全新的專(zhuān)業(yè)，目前的關(guān)鍵是怎樣與現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)學(xué)科融合，以及怎樣進(jìn)行現(xiàn)有課程體系的改革和調(diào)整。我國(guó)在嵌入式系統(tǒng)教育方面起步較早的是北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院的嵌入式系統(tǒng)系，他們已經(jīng)形成了較為完善的課程體系、專(zhuān)業(yè)水平較高的師資隊(duì)伍和與國(guó)際技術(shù)接軌的嵌入式系統(tǒng)工程實(shí)踐環(huán)境，目前，嵌入式系統(tǒng)系在我院本科生達(dá)到480人。獨(dú)立學(xué)院由于很多因素的制約在教育上也比較落后，但已經(jīng)積極行動(dòng)起來(lái)，投身到嵌入式系統(tǒng)教育中去，為我國(guó)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展輸送更多的優(yōu)秀人才。

參考文獻(xiàn)

[1]馬忠梅.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式探討[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2008（11）：5-37.

篇(2)

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；嵌入式系統(tǒng)安全；教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）13-0186-02

一、引言

隨著高校培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才需求的提出[1]，高校在課程設(shè)置、教學(xué)模式等方面進(jìn)行了改革。《嵌入式系統(tǒng)安全》課程實(shí)踐性較強(qiáng)，而傳統(tǒng)教學(xué)方法只注重講述理論模型，缺乏創(chuàng)新，加之學(xué)生水平參差不齊，導(dǎo)致課程授課目標(biāo)無(wú)法很好完成。為此，探索新的教學(xué)培養(yǎng)模式勢(shì)在必行。

二、目標(biāo)

嵌入式系統(tǒng)安全課程內(nèi)容涵蓋了安全體系結(jié)構(gòu)/協(xié)議、認(rèn)證技術(shù)、病毒與惡意代碼、網(wǎng)絡(luò)入侵、入侵檢測(cè)與防火墻、嵌入式系統(tǒng)安全等內(nèi)容。課程順應(yīng)嵌入式系統(tǒng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，快速建立對(duì)嵌入式移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全的全貌概覽。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，能夠了解嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全的基本知識(shí)和掌握具體應(yīng)對(duì)辦法，獨(dú)立學(xué)習(xí)與初步設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)安全方案，為今后應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)或從事移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全管理打下良好基礎(chǔ)。為了鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、培養(yǎng)創(chuàng)新思維，在授課過(guò)程中，筆者根據(jù)案例教學(xué)法的特點(diǎn)，照顧到課程綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，逐步采取“案例導(dǎo)向教學(xué)+實(shí)際的案例分析+實(shí)踐操作”的方式實(shí)施教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

三、方法設(shè)計(jì)

案例教學(xué)（CaseTeachingMethod）是由美國(guó)哈佛法學(xué)院前院長(zhǎng)C.C.Langdell于1870年首創(chuàng)[2]，后經(jīng)哈佛企管研究所所長(zhǎng)W.B.Doham推廣，被認(rèn)為是代表未來(lái)教育方向的一種成功教育方法。案例教學(xué)法對(duì)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有深遠(yuǎn)意義[3]。應(yīng)用到本課程中，在每個(gè)技術(shù)專(zhuān)題的講解過(guò)程中，采用“知識(shí)點(diǎn)鋪墊+案例導(dǎo)向教學(xué)+實(shí)際的案例分析+小組討論+實(shí)踐操作+小組實(shí)訓(xùn)總結(jié)”的教學(xué)模式展開(kāi)試點(diǎn)教學(xué)。

四、實(shí)施方案

在實(shí)際授課過(guò)程中，結(jié)合案例教學(xué)法和課程實(shí)際特點(diǎn)，筆者采用如圖1所示的教學(xué)模式展開(kāi)教學(xué)。如在講解網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)專(zhuān)題時(shí)，首先鋪墊知識(shí)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)攻擊分為三個(gè)階段：預(yù)攻擊、攻擊、后攻擊階段。預(yù)攻擊階段要收集目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、目標(biāo)主機(jī)的信息。如，獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、主機(jī)操作系統(tǒng)類(lèi)別、開(kāi)放端口和服務(wù)情況等。有了基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊，必須輔以實(shí)際案例。因此，課堂中為學(xué)生演示信息收集過(guò)程。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)命令ping、tracert/traceroute、nslookup，或網(wǎng)絡(luò)登錄截取banner信息等，推斷目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)主機(jī)的基本信息。這些都是學(xué)生日常使用網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)中常接觸的命令和操作過(guò)程，但沒(méi)有理論知識(shí)的鋪墊，很少有人能夠聯(lián)想到這類(lèi)操作可幫助黑客獲取到如此重要的敏感信息。完成了上述內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性已被調(diào)動(dòng)起來(lái)，接下來(lái)進(jìn)行具體的案例分析。課堂中演示用實(shí)際工具，如端口掃描、漏洞掃描軟件，獲得目標(biāo)主機(jī)的系統(tǒng)漏洞和開(kāi)放端口/服務(wù)情況。通過(guò)案例解析，讓學(xué)生從理論了解到實(shí)際操作，有了直觀、具體的認(rèn)識(shí)。在小組討論階段，老師可提出問(wèn)題：“上述掃描工具的實(shí)施原理是什么？能否借助于之前學(xué)習(xí)過(guò)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)、編程知識(shí)，自己設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)類(lèi)似的軟件工具？”鑒于課堂授課時(shí)間有限，接下來(lái)的“小組討論”和“實(shí)踐操作”階段留在課后完成。但教師需為學(xué)生進(jìn)行小組劃分，并給出具體任務(wù)。在“小組討論”和“實(shí)踐操作”階段，教師不再是課程知識(shí)的傳授者，轉(zhuǎn)而充當(dāng)指導(dǎo)者的角色，幫助學(xué)生完成任務(wù)。之后，要求學(xué)生在課堂上進(jìn)行“小組實(shí)訓(xùn)總結(jié)”，通常是以“作品展示+演說(shuō)答辯”的形式進(jìn)行。

五、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

課程授課模式發(fā)生了變化，相應(yīng)地，課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則也要做出適當(dāng)調(diào)整。筆者在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)踐，總結(jié)出了一套新的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。如圖2所示。由于課程特點(diǎn)，授課內(nèi)容是以專(zhuān)題展開(kāi)的，教學(xué)過(guò)程圍繞項(xiàng)目進(jìn)行，所以評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也以項(xiàng)目為單位。評(píng)價(jià)表的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分為過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)兩部分。每個(gè)部分都充分考慮“案例分析、團(tuán)隊(duì)合作、新知識(shí)點(diǎn)理解、辯論/答辯”等階段的學(xué)生表現(xiàn)，在評(píng)分過(guò)程中，教師評(píng)分和同學(xué)評(píng)分的比例也有所調(diào)整。該評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，涵蓋了教學(xué)過(guò)程的各個(gè)階段，充分尊重教師和學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠合理、準(zhǔn)確地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果。

六、總結(jié)

篇(3)

摘要:本文從嵌入式軟件專(zhuān)業(yè)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題出發(fā),闡釋了嵌入式專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)行模式,論述了該人才培養(yǎng)模式的可行性和發(fā)展前景。同時(shí),本文也對(duì)構(gòu)建新型嵌入式軟件專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式提出了若干建設(shè)性意見(jiàn),指出只有按照嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)發(fā)揮嵌入式軟件專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢(shì),才是嵌入式專(zhuān)業(yè)教學(xué)的成功出路。

關(guān)鍵詞:嵌入式軟件;實(shí)驗(yàn)教學(xué);ARM_Linux

中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1嵌入式軟件專(zhuān)業(yè)發(fā)展和教學(xué)現(xiàn)狀

進(jìn)入90年代以來(lái),以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和通信技術(shù)為核心的綜合性信息技術(shù)取得了迅猛發(fā)展,從而奠定了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。同時(shí),以大量消費(fèi)電子產(chǎn)品為主的個(gè)性化信息終端需求促進(jìn)了嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,使之成為信息化進(jìn)程應(yīng)用技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)。

嵌入式系統(tǒng)的定義為“以應(yīng)用為中心、軟件硬件可裁剪的、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格綜合性要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”,因此,一款嵌入式系統(tǒng)成品可以理解為一款專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完全以應(yīng)用為中心:一切軟硬件都是圍繞著實(shí)現(xiàn)某種功能進(jìn)行定制的。因此嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程具有很強(qiáng)的目的性。

目前嵌入式系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)以32位嵌入式微處理器為核心,而軟件系統(tǒng)則往往基于一款實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā),借由操作系統(tǒng),該綜合平臺(tái)的處理能力是以往的嵌入式單片機(jī)所根本無(wú)法比擬的。正因?yàn)榍度胧讲僮飨到y(tǒng)的存在,使得嵌入式開(kāi)發(fā)可以獲取更短的開(kāi)發(fā)周期,更低的開(kāi)發(fā)資金以及更高的開(kāi)發(fā)效率,而且隨著嵌入式技術(shù)發(fā)展前景的日益廣闊,越來(lái)越多的嵌入式操作系統(tǒng)不斷出現(xiàn),并且基于這些操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)也層出不窮。

嵌入式設(shè)備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件的開(kāi)發(fā),越是功能復(fù)雜、系統(tǒng)智能的設(shè)備,軟件系統(tǒng)越起到關(guān)鍵作用,這是目前的趨勢(shì)。嵌入式系統(tǒng)之中軟件成分的逐漸擴(kuò)大化已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的新方向。因此在高

校嵌入式系統(tǒng)課程之中,引入嵌入式操作系統(tǒng)以及軟件部分的內(nèi)容,其意義舉足輕重。

鑒于嵌入式軟件系統(tǒng)的裁剪性和移植性方面的要求,我們選擇ARM_Linux系統(tǒng)作為嵌入式軟件系統(tǒng)教學(xué)的操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)在嵌入式領(lǐng)域很有發(fā)展前景,不僅要求資源和功耗極低,而且其設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要比商業(yè)OS的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序更多且更加適于改造。ARM_Linux具有強(qiáng)大的裁剪性,并且由于其開(kāi)源的特性,可移植的應(yīng)用軟件種類(lèi)繁多,因此非常適合學(xué)習(xí)和研究。

2嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn)

與其他計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程相比,嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。首先,嵌入式系統(tǒng)課程要求學(xué)生具有較高的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。如圖1所示,嵌入式軟件系統(tǒng)的先修課程包括:操作系統(tǒng)、組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Linux相關(guān)課程組等等。同時(shí),和嵌入式系統(tǒng)課程相關(guān)的還有DSP、面向?qū)ο蟆⒂?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及電子電路等相關(guān)課程組。

圖1嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)置

作者簡(jiǎn)介:李永,中國(guó)石油大學(xué)(華東)計(jì)算與通信工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)師,從事嵌入式系統(tǒng)方向教學(xué)和研究工作。

嵌入式軟件開(kāi)發(fā)不僅要求對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)有很好的了解,而且能夠基于操作系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)模塊和應(yīng)用軟件的編寫(xiě)。因此嵌入式系統(tǒng)具有很強(qiáng)的滲透性,能夠與各種行業(yè)技術(shù)結(jié)合從而滲透到各個(gè)領(lǐng)域。

除此之外,嵌入式系統(tǒng)教學(xué)對(duì)師資的要求也比較高。嚴(yán)格意義上講,嵌入式系統(tǒng)不是一門(mén)學(xué)科,但是它卻從屬于多門(mén)學(xué)科,這就要求教師不僅能夠在課堂上講述嵌入式系統(tǒng)的理論和外延,而且能夠在實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生進(jìn)行具體代碼的演示和實(shí)踐。為了適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展需求,嵌入式指導(dǎo)教師還需要不斷將新鮮的技術(shù)補(bǔ)充到嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系之中。

基于以上特點(diǎn),“實(shí)踐”和“創(chuàng)新”是嵌入式軟件系統(tǒng)教學(xué)模式的兩個(gè)主要特點(diǎn)。實(shí)踐是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)課程體系中的重要基礎(chǔ),而創(chuàng)新的思想則貫穿了整個(gè)嵌入式教學(xué)的始終。

3嵌入式軟件系統(tǒng)教學(xué)模式

鑒于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn),我們的教學(xué)模式分為如下三個(gè)階段:基礎(chǔ)、應(yīng)用及提高。如圖2所示。

圖2課程知識(shí)結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生的各種基本能力,因此對(duì)于教學(xué)模式的基礎(chǔ)部分,可以分化為L(zhǎng)inux學(xué)習(xí)模塊和構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)模塊。由于嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神,因此傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法需要進(jìn)行一定的改良。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)部分,傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚶卫未蛟旌脤W(xué)生的基礎(chǔ);不過(guò)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用部分和提高部分,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則存在著一定的弊端:

(1) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)概念的整體把握。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式中,學(xué)生往往注意每個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)步驟而忽略了對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體理解。

(2) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),這樣的實(shí)驗(yàn)很容易降低學(xué)生的積極性,喪失學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,從而降低實(shí)驗(yàn)效果。

(3) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于學(xué)生技能的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的之一是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能,可是先入為主的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式降低了學(xué)生的創(chuàng)造性。學(xué)生常常關(guān)注自己期望的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與書(shū)本上的已知結(jié)果一致,而忽略了分析解釋所得數(shù)據(jù)的原因。

綜上所述,我們決定對(duì)嵌入式軟件系統(tǒng)教學(xué)模式的高級(jí)階段采用“案例式”教學(xué)方式。由于嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系相對(duì)比較龐大,因此要求既能保證學(xué)生掌握嵌入式軟件編程的基礎(chǔ),又能夠在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。而如何設(shè)計(jì)相關(guān)“案例”則成了非常關(guān)鍵的問(wèn)題。按照嵌入式軟件開(kāi)發(fā)以及ARM_Linux操作系統(tǒng)的相關(guān)特點(diǎn),我們把整個(gè)嵌入式軟件系統(tǒng)的應(yīng)用部分細(xì)化為五個(gè)方面的內(nèi)容,如圖3所示。

圖3嵌入式軟件系統(tǒng)應(yīng)用部分

其中內(nèi)核實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谑箤W(xué)生充分了解嵌入式系統(tǒng)的精簡(jiǎn)性和裁剪操作。在完成該部分的實(shí)驗(yàn)之后,學(xué)生將了解如何構(gòu)建擁有自己個(gè)性的嵌入式平臺(tái)。內(nèi)核實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚱鸬脚e一反三的作用,使得學(xué)生能夠?qū)?duì)內(nèi)核編程和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解歸納為一個(gè)比較成熟的模型。

驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶒?yàn)從最簡(jiǎn)單的虛擬設(shè)備,到最后的觸摸屏驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和攝像頭驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn),總共有十個(gè)實(shí)驗(yàn)之多。該部分能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)關(guān)于驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,更多地了解驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上豐富的功能,要驅(qū)動(dòng)相關(guān)的寄存器就需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的驅(qū)動(dòng)程序。因此,當(dāng)學(xué)生掌握了驅(qū)動(dòng)程序的模式和規(guī)則之后,只要進(jìn)行相關(guān)的修改和擴(kuò)充,就能夠適應(yīng)不同種類(lèi)的驅(qū)動(dòng)環(huán)境。

圖形界面采用具有良好發(fā)展前景的Qt,以及在該基礎(chǔ)上擴(kuò)展出來(lái)的手機(jī)界面Qtopia。學(xué)生能夠在此基礎(chǔ)上使用Linux自帶的工具進(jìn)行C++編程來(lái)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并且可以使用GUI對(duì)過(guò)去的所有應(yīng)用程序進(jìn)行包裝。

軟件移植,是現(xiàn)在軟件編程世界很流行的一個(gè)導(dǎo)向。對(duì)于Linux豐富的開(kāi)源軟件來(lái)說(shuō),將其從X86系統(tǒng)上移植到ARM平臺(tái)上是很有挑戰(zhàn)性的工作。我們所移植的軟件包含播放器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、網(wǎng)絡(luò)電話、各種引擎等。在進(jìn)行眾多的移植操作之后,學(xué)生將能夠從中歸納出移植的方法和手段,得到移植過(guò)程中的必要體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)。

嵌入式通信內(nèi)容包括串口通信,網(wǎng)絡(luò)socket通信,CAN總線通信,藍(lán)牙通信等實(shí)驗(yàn)。學(xué)生完成這些實(shí)驗(yàn)之后,則能夠把之前的各種單機(jī)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)。學(xué)生完成這五個(gè)應(yīng)用部分的學(xué)習(xí)之后,則已經(jīng)具備了完成嵌入式項(xiàng)目的基礎(chǔ)能力。

在教學(xué)模式的提高階段,使用一個(gè)獨(dú)立的“案例”系統(tǒng)作為學(xué)生最后的大作業(yè)。這樣不僅能夠提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新思維,而且可以作為一種考核方式進(jìn)行總結(jié)。因此案例首先需要有一定的挑戰(zhàn)性,能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和能動(dòng)性,而且需要符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)和考核要求。整個(gè)過(guò)程按照嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行運(yùn)作,學(xué)生以團(tuán)隊(duì)模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)。最后提交的成果將采用科技論文的形式,包括中英文的摘要和關(guān)鍵詞、小組成員分工名單、設(shè)計(jì)功能與設(shè)計(jì)特色、模塊介紹與使用手冊(cè)、體系結(jié)構(gòu)、刻錄光盤(pán)和測(cè)試結(jié)果性能分析等,同時(shí)還要進(jìn)行系統(tǒng)答辯。這樣可以從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度培養(yǎng)學(xué)生一定的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

案例還要有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。例如我們所設(shè)計(jì)的案例有“自動(dòng)取款機(jī)”、“手持游戲機(jī)”、“可視對(duì)講機(jī)”、“電梯監(jiān)控系統(tǒng)”、“智能家居系統(tǒng)”、“移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)”等,這些都是完全以生產(chǎn)產(chǎn)品的角度進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué)的。以“基于藍(lán)牙的移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)”為例,設(shè)計(jì)內(nèi)容包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、任務(wù)策劃、功能實(shí)現(xiàn)、各個(gè)模塊編碼以及系統(tǒng)測(cè)試等幾個(gè)步驟。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,我們要求完全基于功能進(jìn)行定制(圖4);之后按照提供的相應(yīng)系統(tǒng)功能進(jìn)行任務(wù)分配和功能解析(圖5);在完成各個(gè)模塊編碼之后,將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整合并測(cè)試(圖6、圖7)。

圖4移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖

圖5移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)的功能解析圖

圖6移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)的工作流程

圖7移動(dòng)點(diǎn)菜系統(tǒng)的最終效果圖

“教學(xué)相長(zhǎng)”,學(xué)生完成的多個(gè)案例對(duì)老師的能力培養(yǎng)能夠起到良好的促進(jìn)作用。由于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)性和通行性,因此其經(jīng)驗(yàn)的積累和案例的沉積非常重要。按照這種教學(xué)模式進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向的建設(shè),不僅可以提高教師的實(shí)踐能力和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),同時(shí)對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè)也能夠起到積極作用。

4嵌入式系統(tǒng)教學(xué)成果和總結(jié)

在實(shí)踐過(guò)程中有極高的自由度,就能夠極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。興趣是最好的老師,學(xué)生能夠?qū)⒆约焊鞣N創(chuàng)新的想法進(jìn)行總結(jié)、歸化并且實(shí)現(xiàn)出來(lái),無(wú)疑是很有成就感的。依靠興趣產(chǎn)生的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力,能夠把從外界給予的壓力而內(nèi)化到學(xué)生自身學(xué)習(xí)產(chǎn)生的興趣上,往往會(huì)引發(fā)學(xué)生非常高漲的學(xué)習(xí)情緒,并能夠形成良好的氛圍和傳統(tǒng)。

按照如上教學(xué)模式所培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生,一般都具有很強(qiáng)的系統(tǒng)架構(gòu)能力和程序分析設(shè)計(jì)能力。例如在2007年山東省所舉辦的“齊魯軟件大賽”中,我們學(xué)院參賽的三個(gè)嵌入式組全部獲獎(jiǎng),其中兩個(gè)組分獲相關(guān)方向的第一名;2008年全國(guó)高校“博創(chuàng)杯嵌入式大賽”中,我們學(xué)院參賽的三支隊(duì)伍全部獲獎(jiǎng),其中兩支分獲相關(guān)方向的一等

獎(jiǎng);2008年的“齊魯軟件大賽”中,我院參賽的兩個(gè)嵌入式組也分獲相關(guān)方向的一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)。

另外,我們將這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用在“東軟班”和“阿爾卑斯班”的嵌入式教學(xué)中,也具有非常顯著的效果。相對(duì)于其他院校所培養(yǎng)的學(xué)生來(lái)說(shuō),從這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下走出來(lái)的學(xué)生具有更強(qiáng)的實(shí)踐能力和更加豐富的編程能力和經(jīng)驗(yàn)。因此他們一畢業(yè)就能夠直接步入技術(shù)領(lǐng)域,極強(qiáng)的動(dòng)手能力和“項(xiàng)目構(gòu)造”的設(shè)計(jì)思想使他們能夠很快得到企業(yè)的認(rèn)可和好評(píng)。

我們與在這種模式下培養(yǎng)出來(lái)的畢業(yè)生聯(lián)系,從他們給我們的反饋信息中得知,我們之前所培養(yǎng)的學(xué)生,現(xiàn)在幾乎都成了各個(gè)所在單位的技術(shù)中堅(jiān)力量,并且一般都具有非常廣闊的發(fā)展前景。

綜上所述,新型人才培養(yǎng)模式能夠突出嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn),發(fā)揮嵌入式系統(tǒng)本身存在的優(yōu)勢(shì),適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)創(chuàng)新人才的需求,因此值得推廣。

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篇(4)

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；人才培養(yǎng)模式；課程體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G623.58

嵌入式從早期的單片機(jī)，到后來(lái)的DSP，再到現(xiàn)今的32位的基于ARM架構(gòu)的處理器及以Soc片上系統(tǒng)的應(yīng)用，嵌入式的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式教育目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了足夠的重視，但我們?cè)诤芏喾矫嫠龅墓ぷ鬟€不夠，還存在一些問(wèn)題如：師資力量不夠，教材過(guò)于籠統(tǒng)，教學(xué)方式陳舊，培養(yǎng)嵌入式專(zhuān)業(yè)技能方面不能滿(mǎn)足社會(huì)需求等。

本文將結(jié)合哈爾濱華德學(xué)院計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，以“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合本校學(xué)生的特點(diǎn)，探討如何培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要的嵌入式人才。

1.專(zhuān)業(yè)定位

哈爾濱華德學(xué)院于2007年在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)設(shè)置嵌入式系統(tǒng)方向，本專(zhuān)業(yè)的定位是培養(yǎng)能夠在消費(fèi)電子、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)控制、汽車(chē)電子等領(lǐng)域從事嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的軟/硬件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試等領(lǐng)域具有綜合解決實(shí)際問(wèn)題能力的實(shí)用型高等工程技術(shù)人才。

2.課程體系

2004年IEEE和ACM對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科教育的課程系進(jìn)行的設(shè)置認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)的課程應(yīng)包括以下內(nèi)容：嵌式的發(fā)展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌入式軟件設(shè)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、低功耗計(jì)算、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、嵌入式多處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)、接口和混合信號(hào)系統(tǒng)等。

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，針對(duì)學(xué)生的實(shí)際接受知識(shí)的情況和社會(huì)的需求，本專(zhuān)業(yè)方向課程體系的理論教學(xué)分必修課程和選修課程，理論與實(shí)踐的比例在6：4。課程體系主要分四個(gè)階段：嵌入式原理基礎(chǔ)、嵌入式編程基礎(chǔ)、嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)和嵌入式綜合應(yīng)用。整個(gè)課程體系如圖1所示

圖1哈爾濱華德學(xué)院計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)嵌入式方向課程體系

課程體系中加強(qiáng)注重“精”，重點(diǎn)強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，課程內(nèi)容較大程度地體現(xiàn)了嵌入式領(lǐng)域的熱點(diǎn)，是企業(yè)界普遍關(guān)心的核心技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。教學(xué)中微處理器介紹MCS-51、ARM、FPGA、DSP，嵌入式操作系統(tǒng)介紹Linux、WinCE，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹C++、Java。四年的教學(xué)要求學(xué)生做到四個(gè)“1”，即“精通1種主流微處理器系統(tǒng)+1套開(kāi)發(fā)工具+1種嵌入式操作系統(tǒng)+1門(mén)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”。

3.實(shí)踐教學(xué)體系

嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)應(yīng)用性，實(shí)踐性很強(qiáng)的的課程。結(jié)合哈爾濱華德學(xué)院的實(shí)際教學(xué)特點(diǎn)，積極開(kāi)展啟發(fā)式、討論式、案例式等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，考慮到學(xué)生的層次不同，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，由淺入深，進(jìn)行循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)。在設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，我們分為課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)，另外發(fā)揮發(fā)揮學(xué)生社團(tuán)組織的作用，組織開(kāi)展課外創(chuàng)新訓(xùn)練與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。

3.1課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)又分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，一般驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是4學(xué)時(shí)，綜合性實(shí)驗(yàn)是8學(xué)時(shí)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是4學(xué)時(shí)。如嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用課程共16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，4學(xué)時(shí)的GPIO輸入輸出、中斷實(shí)驗(yàn)；8學(xué)時(shí)的電機(jī)控制、顯示實(shí)驗(yàn)，4學(xué)時(shí)的電子相框設(shè)計(jì)。通過(guò)這幾個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠基本掌握ARM9處理器的應(yīng)用。

3.2課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)一般都是1周-2周的教學(xué)周期，由老師給出題目，學(xué)生三人組成一組并選題，完成設(shè)計(jì)內(nèi)容。此環(huán)節(jié)即鍛煉了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，又鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

3.3畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，周期為13周，學(xué)生通過(guò)前期的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于自己的特長(zhǎng)已經(jīng)有了定位，因此，自由選擇導(dǎo)師并定出研究題目，畢業(yè)設(shè)計(jì)分為論文開(kāi)題、中期檢查、末期檢查、論文換審、論文答辯五個(gè)環(huán)節(jié)，本專(zhuān)業(yè)方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生動(dòng)手制作出實(shí)物，然后寫(xiě)出論文。這個(gè)環(huán)節(jié)提高學(xué)生的綜合實(shí)踐和語(yǔ)言表述的能力，在增強(qiáng)學(xué)生理論基礎(chǔ)的同時(shí)，提高了實(shí)踐能力。

3.4課外實(shí)踐

采取“導(dǎo)師制”的方式，組織科研活動(dòng)小組，指導(dǎo)學(xué)生參加各種科技實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生在大學(xué)生電子競(jìng)賽、飛思卡爾競(jìng)賽、ACM大學(xué)生競(jìng)賽等競(jìng)賽中獲得獎(jiǎng)項(xiàng)累計(jì)有40余項(xiàng)。

4結(jié)論

基于以上的教學(xué)實(shí)踐，哈爾濱華德學(xué)院開(kāi)展了一系列嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)，通過(guò)教學(xué)，學(xué)生能夠建立嵌入式系統(tǒng)的思想，掌握嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法，收到了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]楊霞.嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程教學(xué)研究與實(shí)踐[J].學(xué)科建設(shè)與教學(xué)改革，2008（5）：71-74.

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篇(5)

[摘 要]目前，全國(guó)高職院校陸續(xù)增開(kāi)嵌入式相關(guān)專(zhuān)業(yè)，對(duì)于核心課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的開(kāi)發(fā)與研討各有特色。本文針對(duì)《Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)》這門(mén)嵌入式專(zhuān)業(yè)核心課程的課程建設(shè)及教學(xué)方法做出了一些研討，進(jìn)一步將項(xiàng)目教學(xué)法融入到嵌入式專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)之中，以項(xiàng)目為載體，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

[關(guān)鍵詞]項(xiàng)目教學(xué) 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 嵌入式Linux ARM

引言：嵌入式Linux是應(yīng)用最廣泛的嵌入式操作系統(tǒng)之一，而ARM處理是嵌入式開(kāi)發(fā)中所占較大分額的處理器產(chǎn)品。基于ARM與Linux的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是目前市場(chǎng)嵌入式產(chǎn)品主流開(kāi)發(fā)模式，嵌入式專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)歸根結(jié)底是課程的建設(shè)，而課程建設(shè)的成功與否取決于是否采用了合理的教學(xué)方法。不同的課程，有著不同的教學(xué)方法，開(kāi)發(fā)一種合理的、配套的教學(xué)方法對(duì)于一門(mén)課程的建設(shè)顯得尤為重要。

一、企業(yè)、行業(yè)調(diào)研，提供有力依據(jù)

利用近半年時(shí)間，采用問(wèn)卷調(diào)查、訪談、查閱資料等方式，對(duì)吉林省內(nèi)電信、醫(yī)療、汽車(chē)、安全、工業(yè)控制和消費(fèi)類(lèi)等行業(yè)的20家生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研。最終確定嵌入式系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)《Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)》課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握Linux的基本操作及系統(tǒng)應(yīng)用、Linux下C語(yǔ)言編程，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程和基于Linux的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)。使學(xué)生具備嵌入式程序員從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的能力。

通過(guò)調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，為達(dá)到良好的教學(xué)效果，將知識(shí)傳授最大化轉(zhuǎn)化為能力培養(yǎng)，最有效的途徑是實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法。采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，能為學(xué)生提供體驗(yàn)實(shí)踐的情境和感悟問(wèn)題的情境，圍繞任務(wù)展開(kāi)學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程等，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)探究、實(shí)踐、思考、運(yùn)用、解決、高智慧的學(xué)習(xí)體系，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，由“為什么要我學(xué)習(xí)”，轉(zhuǎn)變成“我要學(xué)習(xí)”。

二、確定研究方向及內(nèi)容，明確目標(biāo)

經(jīng)過(guò)多方論證，確定我校嵌入式系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)主要面向消費(fèi)類(lèi)電子、通信、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)、IT 、軍工等領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)助理工程師、嵌入式軟件工程師、系統(tǒng)功能測(cè)試工程師與嵌入式系統(tǒng)實(shí)施與維護(hù)員崗位群，培養(yǎng)具備嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的基本能力，能夠熟練設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)上層應(yīng)用軟件，完成嵌入式系統(tǒng)測(cè)試與維護(hù)的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品測(cè)試、技術(shù)支持等方面的德、智、體全面發(fā)展高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才。因此，確定《Linux開(kāi)發(fā)應(yīng)用》課程的培養(yǎng)目標(biāo)為：

（1）素質(zhì)培養(yǎng)

1.具有良好的身心素質(zhì)、政治素質(zhì)、人文與科學(xué)素質(zhì)；

2.協(xié)作精神：具有團(tuán)隊(duì)精神和合作意識(shí)，具有協(xié)調(diào)工作的能力和組織管理能力；

3.探索改革精神：盡量培養(yǎng)銳意改革、大膽創(chuàng)新精神；

4.具備基本的職業(yè)能力和較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感。

（2）技能培養(yǎng)

1.掌握ARM技術(shù)，了解ARM920T處理器的體系結(jié)構(gòu)、編程模型、指令系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)環(huán)境，主流嵌入式操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，嵌入式處理器結(jié)構(gòu)（ARM架構(gòu)為主），異常處理、系統(tǒng)控制過(guò)程、存儲(chǔ)處理、ARM內(nèi)部資源、各種I/O接口；

2.掌握Linux系統(tǒng)內(nèi)核的剪裁和配置、文件系統(tǒng)的構(gòu)建、開(kāi)發(fā)板的使用、嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)與調(diào)試；

3.掌握Linux系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)技術(shù)，能夠獨(dú)立在Linux操作系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)各種驅(qū)動(dòng)程序；

《Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)》是嵌入式專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程，是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)中是的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的核心步驟之一，因此，開(kāi)發(fā)一種合理的、有效的教學(xué)方法，是非常有必要的。

三、深入理解項(xiàng)目教學(xué)法

所謂“項(xiàng)目教學(xué)法”，是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程，可以用下面結(jié)構(gòu)圖來(lái)表示：

項(xiàng)目教學(xué)法的載體，是項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目又可以劃分多個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目教學(xué)法的關(guān)鍵，是設(shè)計(jì)和制定一個(gè)項(xiàng)目的工作任務(wù)。教師需將原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系打散，分散到各個(gè)項(xiàng)目中，再重新裝載到每個(gè)工作任務(wù)當(dāng)中，使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中，完成任務(wù)的同時(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。

同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，由原來(lái)以教師講授為主導(dǎo)變成以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、交流為主導(dǎo)，教師在學(xué)生完成項(xiàng)目過(guò)程中，給予以指導(dǎo)性建議的輔幫助，讓學(xué)生的自主創(chuàng)新能力得以發(fā)揮。am h明，可以用下面結(jié)構(gòu)圖天

篇(6)

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)方法；軟硬件結(jié)合；理論聯(lián)系實(shí)際

近年來(lái)，為了適應(yīng)信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)高速發(fā)展的需要，大部分高等院校都開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)、嵌入式單片機(jī)或者嵌入式操作系統(tǒng)等課程。開(kāi)設(shè)此類(lèi)嵌入式相關(guān)課程的目的主要是使學(xué)生能夠在本科階段對(duì)該領(lǐng)域及相關(guān)技術(shù)有一個(gè)預(yù)先的了解，為將來(lái)從事該行業(yè)打下良好的理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。但隨著嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程的開(kāi)展也逐漸暴露了一些在教學(xué)方法方面存在的問(wèn)題，比如課程內(nèi)容過(guò)于偏重原理介紹，忽視了理論與實(shí)際的結(jié)合、以軟件編程（操作系統(tǒng)方面）作為主導(dǎo)使嵌入式教學(xué)變成了典型的編程語(yǔ)言教學(xué)等。因此，本文在上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)了如下幾個(gè)關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的改進(jìn)方法和措施。

一、注重對(duì)于嵌入式系統(tǒng)硬件的講解

眾所周知，嵌入式系統(tǒng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件系統(tǒng)或者操作系統(tǒng)，無(wú)論是單片機(jī)、DSP還是FPGA等都是嵌入式系統(tǒng)的承載媒體或介質(zhì)。脫離了承載的硬件進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)教學(xué)容易使學(xué)生脫離實(shí)際進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，而且可能使學(xué)生產(chǎn)生諸如“嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)就是C語(yǔ)言編程嗎？”“嵌入式系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)有什么區(qū)別？”“嵌入式系統(tǒng)的硬件就是一塊電路板嗎？”等疑問(wèn)。因此，本課程在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)有意識(shí)地在每堂課中穿插加入關(guān)于嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的內(nèi)容，包括GPIO（LED燈、按鍵、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、溫度傳感器、USB、WDG（看門(mén)狗）、定時(shí)器、液晶顯示、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、Flash存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信等功能模塊。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)原理的同時(shí)更清楚、直觀地認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分及其功能。這樣，一方面對(duì)于已經(jīng)完成的如“數(shù)字邏輯電路”“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”“模擬電路技術(shù)基礎(chǔ)”和“單片機(jī)原理”等課程是一種鞏固和加強(qiáng)；另一方面可以使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生更加真切的認(rèn)識(shí)，避免出現(xiàn)“學(xué)完不知道學(xué)的是什么、也不知道用于何處”等諸如此類(lèi)的問(wèn)題。

二、在開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)試驗(yàn)的過(guò)程中注重各功能模塊的試驗(yàn)教學(xué)

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的過(guò)程中試驗(yàn)環(huán)節(jié)是必不可少的，學(xué)生不僅可以通過(guò)試驗(yàn)對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行鞏固，而且可以將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，更真切地理解嵌入式系統(tǒng)的原理。但在以往的教學(xué)過(guò)程中，試驗(yàn)的重點(diǎn)更側(cè)重于軟件環(huán)境的搭建、開(kāi)發(fā)板環(huán)境的搭建、應(yīng)用程序的移植、內(nèi)核的裁剪移植和根文件系統(tǒng)的制作等。在實(shí)際中缺乏對(duì)前述的GPIO、串行通信接口、溫度傳感器、USB、WDG、定時(shí)器、液晶顯示、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、Flash存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信等功能模塊進(jìn)行單獨(dú)的、有針對(duì)性的試驗(yàn)訓(xùn)練和練習(xí)，而所缺失的功能訓(xùn)練環(huán)節(jié)對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是非常有益的。并且，單個(gè)功能模塊的功能調(diào)試相對(duì)于整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試來(lái)說(shuō)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生很容易通過(guò)簡(jiǎn)單操作看到實(shí)際效果，比如LED小燈閃爍、液晶屏顯示溫度以及與電腦進(jìn)行簡(jiǎn)單串行通信等。每實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的功能都會(huì)給予學(xué)生新的興趣點(diǎn)，這樣可以在一定程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的積極性和效果。因此，在嵌入式系統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，增加一定的針對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件功能模塊的試驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)于提高教學(xué)效果和學(xué)生興趣是非常必要的。

三、采用理論授課與實(shí)際操作同時(shí)進(jìn)行的方式

作為一類(lèi)學(xué)生比較陌生的操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)在學(xué)習(xí)初期上手的難度較大。特別是其采用命令行操作式的交互方式，與傳統(tǒng)的Windows圖形操作方式有較大的差別。全新的用戶(hù)、文件系統(tǒng)、進(jìn)程、線程的概念以及網(wǎng)絡(luò)管理、內(nèi)存管理、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、網(wǎng)絡(luò)接口和虛擬文件系統(tǒng)等內(nèi)核相關(guān)內(nèi)容對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)理解起來(lái)都存在一定的困難。因此，為了實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果，在條件允許的情況下可以選擇在機(jī)房授課的方式，通過(guò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)和虛擬機(jī)軟件（VMware），在講解的同時(shí)進(jìn)行演示操作并可以隨時(shí)方便快捷地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

四、采用課程設(shè)計(jì)的方式使學(xué)生完整地參與一個(gè)嵌入式項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程

僅有理論教學(xué)的嵌入式系統(tǒng)課程很難獲得良好的效果。一個(gè)完整的嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程（從設(shè)計(jì)、編程到調(diào)試、實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程）可以使學(xué)生將之前所學(xué)的相關(guān)知識(shí)綜合運(yùn)用、融會(huì)貫通。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校從事嵌入式系統(tǒng)教學(xué)多年的Edward A. Lee教授認(rèn)為“在六周的嵌入式相關(guān)教學(xué)課程之后，學(xué)生須要利用九周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間參與一個(gè)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，從列表中選擇一個(gè)他們感興趣的項(xiàng)目進(jìn)行研究。而且，在這個(gè)研究過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)的不是講授嵌入式系統(tǒng)課程的教師，而是一些真正從事實(shí)際嵌入式項(xiàng)目的技術(shù)人員”。由此可以看出，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的高等院校在進(jìn)行嵌入式教學(xué)的過(guò)程中會(huì)利用較長(zhǎng)的時(shí)間（嵌入式課程理論教學(xué)時(shí)間的1.5倍）來(lái)引導(dǎo)學(xué)生參與完整的嵌入式課程設(shè)計(jì)并接受具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的嵌入式專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，這對(duì)學(xué)生形成完整的知識(shí)體系、提高實(shí)際動(dòng)手能力都是很有幫助的。同時(shí)，可以采用分組的方式使學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，充分培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。因此，我們通過(guò)采用更偏重實(shí)際的嵌入式課程設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得更多的相關(guān)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

下面以本人在課程設(shè)計(jì)中采用的嵌入式基站控制系統(tǒng)項(xiàng)目為例進(jìn)行說(shuō)明：該系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)大量移動(dòng)通信基站的安保、安防以及遠(yuǎn)距離自動(dòng)無(wú)人值守監(jiān)控功能為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以利用視頻和傳感探測(cè)單元等對(duì)本地的異常報(bào)警事件進(jìn)行儲(chǔ)存或通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)信息上傳控制中心，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的設(shè)計(jì)目標(biāo)。該系統(tǒng)軟件環(huán)境采用Linux嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，硬件采用飛思卡爾IMX.53X系列微處理器作為核心控制單元，通過(guò)與多通道視頻控制器（TW2835）相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)集視頻監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)采集為一體的多功能操控平臺(tái)。

考慮到培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，此課程設(shè)計(jì)以六人為一個(gè)小組，每個(gè)小組推選一名負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)進(jìn)行分工和協(xié)調(diào)。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)教材的內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求，將整個(gè)嵌入式基站控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)分為如下6個(gè)部分：1）人機(jī)界面：通過(guò)LED指示燈和音頻對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、報(bào)警和故障進(jìn)行指示以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程呼叫、對(duì)講功能；2）視頻監(jiān)控：采用420線NTSC制式的CCD球式或槍式攝像機(jī)CATV型視頻接入，將視頻錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行本地保存并采用覆蓋方式存儲(chǔ)；3）有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信：通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及指令的交互通信；4）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信：采用支持CDMA標(biāo)準(zhǔn)的3G通信模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信功能；5）RS-485/RS-232通信：與球式攝像機(jī)的云臺(tái)、空調(diào)監(jiān)控模塊和UPS等動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控模塊進(jìn)行通信；6）報(bào)警事件本地存儲(chǔ)：將報(bào)警事件信息及相應(yīng)的視頻錄像數(shù)據(jù)保存在本地的Flash或SD卡中，隨時(shí)可以遠(yuǎn)程對(duì)本地存儲(chǔ)的報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

五、采用多種方式對(duì)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)

與傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主的專(zhuān)業(yè)課程不同，嵌入式系統(tǒng)課程本身更偏重于實(shí)踐操作。因此，采用傳統(tǒng)的期末“一張考卷”的成績(jī)?cè)u(píng)定方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力進(jìn)行評(píng)價(jià)并不盡合理，同時(shí)也容易影響學(xué)生參與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)、試驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的積極性。因此，可以考慮適當(dāng)降低理論部分在學(xué)生嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)成績(jī)中的比重，甚至可以考慮取消理論考試，取而代之以試驗(yàn)考試或者課程設(shè)計(jì)的表現(xiàn)作為決定學(xué)生期末成績(jī)的主要依據(jù)。比如，可以將最終評(píng)定方式的比例選擇為理論考試占20%、試驗(yàn)成績(jī)占40%、課程設(shè)計(jì)成績(jī)占40%。當(dāng)然，也可以對(duì)上述比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但主要的原則應(yīng)該是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)地提高自身的動(dòng)手和試驗(yàn)操作能力，使其在畢業(yè)后能夠較快地融入到嵌入式領(lǐng)域的工作中。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀丹丹，張帆，劉峰.嵌入式 Linux 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)教程[M].清華大學(xué)出版社， 2010.

篇(7)

關(guān)鍵詞：ARM嵌入式系統(tǒng)；仿真實(shí)驗(yàn)；項(xiàng)目化教育；創(chuàng)新能力

Research and practice on teaching method of ARM embedded system

Feng Jiqin, Zhu Ge, Chen Gubo

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: A lot of negative factors are existing in ARM embedded system teaching, such as difficulties in theoretical knowledge of books, insufficient time for experiments, deficiency in innovation ability and so on. In order to make students understand and apply ARM embedded system completely, theoretical knowledge of books, simulation experiments and project education were integrated together and taught students step by step in education reforms. In this way, students' learning interesting could be increased, and operation ability and innovation ability could be improved. As a result, good teaching effects could be obtained.

Key words: ARM embedded system; simulation experiments; project education; innovative ability

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)日漸普及，在通訊、網(wǎng)絡(luò)、工控、電子等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。同時(shí)隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式人才的需求量也在逐年增加，人才缺口逐漸擴(kuò)大。對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)作為一門(mén)新興技術(shù)，涵蓋了電子、信息、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，因此對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)也提出更高要求和挑戰(zhàn)。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

為適應(yīng)社會(huì)需要，我校在原有51單片機(jī)課程上開(kāi)設(shè)了ARM嵌入式系統(tǒng)課程，該課程是學(xué)生綜合應(yīng)用其他專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要課程，在電類(lèi)專(zhuān)業(yè)中起著非常重要的作用，很受學(xué)生歡迎。我校每年都有近20個(gè)班的學(xué)生選修ARM嵌入式系統(tǒng)課程，筆者連續(xù)4年都承擔(dān)51單片機(jī)課程和ARM嵌入式課程的教學(xué)任務(wù)。為進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，通過(guò)多種形式和學(xué)生交流，了解他們的需求，并結(jié)合實(shí)際工程開(kāi)發(fā)中對(duì)ARM嵌入式系統(tǒng)的需要，認(rèn)為該課程目前的教學(xué)存在以下問(wèn)題。

1.1 教材理論知識(shí)偏難

因?yàn)锳RM嵌入式技術(shù)是一門(mén)新興技術(shù)，目前該課程的教材偏少，而且大部分教材中的理論知識(shí)偏多、難懂，學(xué)生課后參考資料極少，因此學(xué)生起初熱情大，但后來(lái)越學(xué)越不懂，導(dǎo)致最后學(xué)生不愛(ài)聽(tīng)，教師教學(xué)也困難。即便是大部分高校采用的教材《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》[1]，書(shū)中雖然引入了許多例子，但這些例子多以芯片手冊(cè)描述的方法來(lái)編寫(xiě)，很少有完整的例子來(lái)講解一個(gè)模塊，知識(shí)點(diǎn)相對(duì)比較孤立。學(xué)生學(xué)習(xí)后很難將這些孤立知識(shí)點(diǎn)前后聯(lián)系，而嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用中又要求對(duì)所有知識(shí)融會(huì)貫通，這樣才能學(xué)以致用。學(xué)校在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中，仍然選用該教材，但是在教學(xué)內(nèi)容順序上做了調(diào)整，使理論學(xué)習(xí)由淺入深。

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間太少

嵌入式系統(tǒng)類(lèi)課程最重要的就是實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐，才能將所學(xué)知識(shí)鞏固并靈活應(yīng)用。但是目前該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間開(kāi)設(shè)為16個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間太少[2]，不利于知識(shí)的消化和吸收。即便是能保證充足的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，學(xué)生所完成的幾個(gè)典型實(shí)驗(yàn)也只是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中大多只是按照指導(dǎo)書(shū)給出的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，不能靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。這樣的實(shí)踐方式使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中仍然是理論與實(shí)際脫節(jié)，達(dá)不到理想教學(xué)效果。如果在課堂教學(xué)中引入實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，更能讓學(xué)生將理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)；更重要的是，學(xué)生在課后能自己建立虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不再拘泥于只在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室才能進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，而是會(huì)擁有更多的課后實(shí)踐機(jī)會(huì)。

1.3 學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)不能融會(huì)貫通

該課程的核心內(nèi)容大都是以模塊形式來(lái)講解的，如GPIO模塊、定時(shí)器模塊、PWM模塊等，這些知識(shí)在教師講解和學(xué)生搭建虛擬平臺(tái)實(shí)踐后，都能基本被學(xué)生掌握。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)后，也都把這些模塊當(dāng)做是孤立的模塊，往往不能前后聯(lián)系，不能靈活應(yīng)用。因此學(xué)生在參加一些電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽或者科研創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)，需要綜合知識(shí)。雖然大部分學(xué)生嵌入式系統(tǒng)各模塊知識(shí)都學(xué)得很好，但就是不會(huì)靈活應(yīng)用，不知如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)完成自己的項(xiàng)目。針對(duì)這點(diǎn)，在完成教程各模塊內(nèi)容后，將書(shū)上知識(shí)點(diǎn)串成一些項(xiàng)目，把理論融入項(xiàng)目實(shí)踐中講解，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣，提高了他們的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2 教學(xué)方法

針對(duì)上述教學(xué)現(xiàn)狀，我們提出一套新的ARM嵌入式課程教學(xué)方法，而且在實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果。

2.1 教學(xué)內(nèi)容順序調(diào)整

目前高校開(kāi)設(shè)ARM嵌入式系統(tǒng)這門(mén)課程大都使用《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》，該教材相對(duì)于其他教材而言，更適合工科類(lèi)學(xué)生使用。但是該教材也存在一些缺點(diǎn)。例如在內(nèi)容編排上，該書(shū)前部分較多枯燥理論知識(shí)，后面章節(jié)才是具體應(yīng)用，這種編排比較教材工程技術(shù)人員，不太適合高校學(xué)生學(xué)習(xí)。而學(xué)生學(xué)習(xí)教材內(nèi)容宜由淺入深，先提高其對(duì)嵌入式系統(tǒng)的興趣，這樣才能對(duì)后面的學(xué)習(xí)起到事半功倍的效果。因此在教學(xué)過(guò)程中，依據(jù)學(xué)生的興趣和心理特點(diǎn)，將教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

例如第四章和第五章內(nèi)容調(diào)整前后對(duì)比(見(jiàn)表1)。

表1 第四章和第五章調(diào)整前后內(nèi)容比較

4.9 向量中斷控制器 4.9 SPI接口

4.10 外部中斷輸入 4.10 I2C 接口

4.11 定時(shí)器0和定時(shí)器1 4.11 UART0和UART1

4.12 SPI接口 4.12 A/D轉(zhuǎn)換器

4.13 I2C 接口 4.13 看門(mén)狗

4.14 UART0和UART1 4.14 脈寬調(diào)制器

4.15 A/D轉(zhuǎn)換器 4.15 實(shí)時(shí)時(shí)鐘

4.16 看門(mén)狗 4.16 存儲(chǔ)器尋址

4.17 脈寬調(diào)制器 4.17 系統(tǒng)控制模塊

4.18 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 4.18 存儲(chǔ)器加速模塊

5.1 最小系統(tǒng) 4.19 外部存儲(chǔ)器控制器

調(diào)整后內(nèi)容由淺入深，而且內(nèi)容安排順序上和開(kāi)設(shè)的51單片機(jī)課程類(lèi)似，先硬件再軟件，先實(shí)物后理論。這樣讓學(xué)生從感性到理性的學(xué)習(xí)，對(duì)該課程不再感到枯燥。同時(shí)，適合學(xué)生學(xué)習(xí)51單片機(jī)后形成的思維模式，更易學(xué)習(xí)ARM，同時(shí)也能更好地將51單片機(jī)課程和ARM課程相結(jié)合，尋找其共同點(diǎn)與不同點(diǎn)，做到嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)中“一通百通”的效果。

2.2 虛擬仿真平臺(tái)的搭建

傳統(tǒng)的ARM開(kāi)發(fā)平臺(tái)不但價(jià)格高昂，一般高校實(shí)驗(yàn)室也不具備每個(gè)學(xué)生單獨(dú)使用1套開(kāi)發(fā)平臺(tái)的條件，并且實(shí)際電路連線不可更改。加之實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間是有限的，學(xué)生也無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)將所有實(shí)驗(yàn)消化吸收。如果使用EDA技術(shù)建立嵌入式虛擬仿真平臺(tái)，使學(xué)生自己可以在課后完成以前必須在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的實(shí)驗(yàn)，這樣，他們有充分的時(shí)間消化、吸收、再學(xué)習(xí)，且對(duì)自己所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)自我摸索和提升。

虛擬平臺(tái)搭建的主要工具是Proteus和Keil軟件。Proteus是由英國(guó)Lab Center Electronics公司開(kāi)發(fā)的EDA工具軟件，它的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)，可以仿真微處理器及其電路，且提供軟件調(diào)試功能。Keil是國(guó)際知名軟件公司Keil公司開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是目前嵌入式系統(tǒng)51和ARM微控制器的主流開(kāi)發(fā)工具。

利用上述兩款軟件，可完成ARM嵌入式系統(tǒng)課程中大部分知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)仿真，如GPIO、外部中斷輸入、定時(shí)器0和定時(shí)器1等模塊。

例如，在向?qū)W生講解GPIO這部分知識(shí)的時(shí)候，可以讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上利用Proteus搭建硬件平臺(tái)。例如，通過(guò)P0.17和P0.18分別連接不同顏色的LED燈，作為輸出口，P0.19口接按鍵作為輸入口。然后通過(guò)Keil軟件編寫(xiě)程序，從而讓學(xué)生練習(xí)GPIO的輸入輸出功能，以達(dá)到掌握GPIO的學(xué)習(xí)內(nèi)容的目的。

2.3 理論聯(lián)系實(shí)際，融入項(xiàng)目化教育方法

即使在該課程中引入虛擬平臺(tái)，學(xué)生在一定程度上可以很好地消化課堂的理論教學(xué)，但是所學(xué)知識(shí)點(diǎn)不能串在一起，在真正應(yīng)用的時(shí)候也是無(wú)從下手，更談不上創(chuàng)新。因此在整個(gè)教程內(nèi)容完成后，綜合前5章所有知識(shí)點(diǎn)，以一個(gè)簡(jiǎn)單項(xiàng)目為例，將項(xiàng)目化教育引入課程教學(xué)中，使學(xué)生能將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

具體在項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中，可以將學(xué)生分為幾個(gè)項(xiàng)目組，讓學(xué)生分工合作來(lái)完成項(xiàng)目。近幾年的教學(xué)過(guò)程中，我們實(shí)踐過(guò)許多小項(xiàng)目，具體實(shí)施建議分以下幾步：

(1)確定項(xiàng)目任務(wù)；

(2)對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，各組進(jìn)行任務(wù)分工，明確各自任務(wù)；

(3)方案實(shí)施；

(4)項(xiàng)目總結(jié)及經(jīng)驗(yàn)交流。

在整個(gè)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教師應(yīng)起引導(dǎo)性作用，及時(shí)解決學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題。學(xué)生在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中必須分工合作，具有團(tuán)隊(duì)精神。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生不僅需要將所有知識(shí)綜合運(yùn)用，更需要具有創(chuàng)新能力，這樣才能完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)順序的調(diào)整，使課程內(nèi)容由難變簡(jiǎn)，深入淺出，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論過(guò)程中循序漸進(jìn)，與學(xué)過(guò)的51單片機(jī)做比較學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)變得較輕松。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，可利用現(xiàn)有條件搭建虛擬平臺(tái)，讓學(xué)生不僅在課堂上也可在課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓所學(xué)知識(shí)得到鞏固。在所有知識(shí)點(diǎn)完成后，以一個(gè)小項(xiàng)目總結(jié)前面所學(xué)知識(shí)，這讓學(xué)生對(duì)該課程更有興趣，既拓寬了學(xué)生知識(shí)面，又提高了學(xué)生的綜合能力和動(dòng)手能力，使學(xué)生在教學(xué)教學(xué)過(guò)程中占主導(dǎo)地位。課程改革的實(shí)際應(yīng)用效果較好，但是教學(xué)改革任務(wù)艱巨，需根據(jù)實(shí)際情況不斷對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)學(xué)生及社會(huì)需要。

參考文獻(xiàn)