嵌入式课程（共12篇）
嵌入式课程 篇1
所谓嵌入式课程, 就是把特色课程嵌入国家、地方、校本课程框架所预留的空间, 形成结构严谨、内容丰富的完整课程体系。嵌入, 是一种课程编制、设计、实施的方式, 其基本要义是一种融入后的整合, 形成一个新的有机体。从这个角度看, 嵌入不是单一的某种方式, 而是一种理念, 是在理念引领下, 通过嵌入这种方式使课程走向整合, 实现新的创造。嵌入式课程, 不只是特色课程嵌入国家、地方、校本课程中, 而是实行多方面的嵌入, 概括起来主要有三个方面:一是课程内容的嵌入, 即生活元素的嵌入、不同资源的嵌入;二是课程方式、方法的嵌入, 即有意义的接受性学习与小组、合作、探究的学习方式嵌入, 不同学科的方式、方法的嵌入;三是学习过程中, 多元评价方式的嵌入, 即让教学过程逐步成为伴随着评价的过程。而这一切嵌入都以学生为主体, 学生是嵌入的参与者, 没有学生的主体作用就没有真正的嵌入, 而很有可能变成一种硬性的灌输, 甚至可能是“侵入”。此外, 嵌入还体现在教学中, 把知识镶嵌在情景中, 这样的知识是生动的、活跃的。学习就发生在镶嵌的情景中, 而且使整个教学成为学习的情境。嵌入式课程寻找到了学习发生的地方和方式, 通过这样的实践, 学生在今后的发展中就掌握了产生知识的方式, 嵌入式课程会“嵌入”在学生的一生发展之中。
嵌入式课程 篇2
论文题目: 无线传感网络中的定位算法综述
学 院: 信息科学技术学院 专 业: 仪器仪表工程
班 级: 81430 学 号: 8143035 学生姓名：
沈天颖
二○一五 年 一 月 十 日
无线传感器网络（WSN）是一个多学科的研究领域，具有很广泛的应用前景，其中，WSN的定位是非常重要的研究方向。本课程论主要对WSN定位研究进行了归纳和总结。将每种定位算法按照需不需要测距分为两大类，而且在具体算法中讨论了其以下几个特征，包括：需要/不需要锚节点、集中式/分布式、固定/移动等。
质心定位算法
DV-Hop算法
MDS-MAP算法
分簇算法
嵌入式系统课程教学方式改革初探 篇3
【摘 要】本文针对当前嵌入式教学与人才培养的一些问题，提出了以“网络化”为窗口，以“专业项目模块”为驱动，以“开放性实验”为载体的创新实践教学活动，从完善课程网站、改革教学内容及手段和建设开放实验室等方面进行探讨，以期寻求合适的教学方式。实践证明，该教学模式的探索提高了学生的实际动手能力和创造力，提高了教学质量。
【关键词】嵌入式系统课程 教学方式 改革 开放实验室 专业项目
嵌入式系统作为当今IT应用领域最有发展前途的技术之一，现已被广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器等众多领域[1]。其广泛应用及其良好的发展潜力促进了社会对该方面人才的需求。由于该领域入门门槛较高，既与计算机专业课程有关，也与电子、通信、自动化等诸多学科的课程有关，需要C 语言程序基础课、数/模电子技术课、嵌入式Linux 操作系统及嵌入式应用程序等课程的支撑，需要结合PCB 电路设计，在具体应用时还牵涉相关的应用背景知识[2-3]。而教学实验基本上都是基础性的验证实验学习，没有与实际的工程应用结合起来。学生在做完实验之后，动手能力依然欠缺，仍不具备独立开发的能力，仅依靠目前的教学模式，不利于较好地掌握嵌入式技术；加之软硬件技术知识更新很快，掌握新技术的人需要适时更新[4-5]。因此，如何开展嵌入式系统的教与学，以及通过什么样的教学方式进行知识的学习和提升，探索一种新的嵌入式教学模式的改革势在必行。为此，本文采用 “网络化”“项目化”“开放实验室”教学模式，对嵌入式系统的课程进行重新设计。具体而言，是以“网络化”为窗口，以“专业项目模块”为驱动，以“开放性实验”为载体，采用任务驱动的方法，通过老师和学生的共同参与来进行教学活动。在此基础上，依据对专业项目模块的学习和使用，以期探索一条嵌入式系统课程教学改革的新路。
一、完善课程网站
课题组在探索嵌入式技术教学与实验的基础上，提出了“多融合，重素质，到前沿”的专业教学目标。所谓“多融合”就是综合多个名校的嵌入式课程网站，选取有典型教学案例的课程实例并相应链接，引导学生在线学习。为此，我们对网络教学环节进行了大胆的探索，实现所有教案和较好的多媒体效果课件的电子化与网络化，包括网上作业的发布与提交、网上小测验、网上辅导与答疑、师生适时对话等，通过创新网络教学体系的构建、在网上公布创新性实验、结合工程实践、嵌入式设计竞赛、大学生科技活动和学生兴趣小组等一系列实践教学的创新，探索出培养大学生专业基础知识扎实、综合素质好、动手能力强、具有创新意识和能力的新途径，并取得了良好的效果，受到了学生的好评。
二、专业项目驱动
经过课题组努力，共完成了五个作品：（1）俄罗斯方块设计；（2）基于无线控制的贪吃蛇游戏；（3）基于ARM的音乐演奏器设计；（4）蓝牙控制小车；（5）基于蓝牙控制的ARM板。这些项目的开展均针对计算机专业特点，具有较强的趣味性和知识性。例如，利用蓝牙简化了移动通信终端设备之间通信的有效性，该项目根据基于Linux操作系统和ARM板，设计了基于蓝牙的ARM板控制系统，包含打开电机模块、调节电机模块、关闭电机模块、播放视频模块、监控播放录像模块等，不仅把读取的内容反馈在开发板上，而且可连接到手机上，或者连接到快速发展的因特网上，激发了学生学习嵌入式技术的积极性和创造力。俄罗斯方块运用在开发板上的LED显示和键盘驱动程序的结构，用数组模拟LED中的8×8点阵来实现。当方块显示的部分是1，不显示的部分是0；先将方块的形状按照当前的坐标（cx，cy）存放在数组中；然后将当前的方块从数组中删除，待改变了坐标值后重新将方块放入数组中；并在主方法中添加两个线程，分别让方块每隔一段时间向下移动一格；另一个线程接收键盘输入的字符，按照字符的值变换方块的坐标或形状；最后将数组中的值按照列转换成一个16进制的数，把这8个数分别送给LED显示；最后在宿主机上面将编写C程序编译成开发板上的执行程序，调试运行达到方块效果。该作品的完成有助于防止创伤后应激障碍的发生，能有效消除大脑储存视觉记忆功能产生的干扰，这样极大地增强了学生学习的趣味性。
三、建设开放实验室
为了提高计算机专业学生学习嵌入式技术的兴趣，依托学校的实验室建设经费，我院筹建了嵌入式系统实验室，以“自由、促进、创新”为理念，为对嵌入式技术感兴趣的学生提供了一个沟通交流、学习提高的良好环境。开放实验以嵌入式技术为研究主体，嵌入式技术开放实验题目具有应用性、先进性和趣味性，通过嵌入式技术开放实验途径，为学生提供学习、实践、交流、承担项目、就业对接等机会。从这几年的教学实践看，学生对嵌入式系统这种教学与实践相结合的课程非常感兴趣，尤其在综合实验中表现出很高的热情和积极性，所投入的精力和时间已远远超出课程的要求，教学效果非常明显，实现了课程的实验教学做到实验时间、实验内容和实验器材对学生的真正开放，使学生能够实现理论与实践相结合、验证型实验与设计型实验相结合、课内与课外相结合。不足之处是在开放实验室下的课程辅导、监管、考核方式都需要新的探索。
四、跟踪国际前沿，改革教学手段和方法
近几年来，本课程的建设一直注意跟踪国际先进水平，始终坚持对国际著名大学同类课程的比较分析研究，结合我校生源的实际情况，针对不同类别、不同层次的学生，认真研究讨论，及时修订调整培养方案，保证全面反映嵌入式系统领域的最新研究成果和发展趋势，使本课程内容始终保持其先进性和适应性。同时，为贯彻本课程的基本理念，建立以应用为主线，重系统设计、重典型系统的案例分析，重工程能力实践锻炼的教学方法，摆脱传统教学中重课堂授课轻实验实践、重技术学习轻总体设计而造成的学生系统设计能力弱、动手能力差的问题，在教学方式上进行了一系列改革，将“耳闻（授课听课）+目睹（课堂演示）+手动（学生做实验）”有机结合起来，突出重点，以点带面，为学生打下良好的实践基础。课堂讲授是课程教学的关键环节。为此，课程组在以下五个方面下功夫：（1）保证重点内容的精炼，讲解透彻，并能覆盖嵌入式系统各个主要组成部分；（2）每年举办专题讲座，介绍最新出现的思想和技术，并结合科研实际进行案例教学；（3）积极引导学生开展自主性研究式和讨论式学习，通过上网搜索、专题讨论、撰写报告的方式提升和扩大课堂教学效果，针对不同培养对象，因材施教，进行不同的教学安排；（4）通过采用将电子教案发给学生，实施动画和多媒体课件教学，增强学生学习兴趣，提高学生的自主学习能力；（5）通过网络课程建设，以在线答疑、思考提示、模拟考试等互动方式进行启发式教学。
五、结语
总之，嵌入式系统教学方式的转变永远都在路上，本文基于上述几个方面进行了初步论述。在具体实施过程中，需要因材施教，适应不同水平和能力学生的个性要求，给予学生选择、创造、表现、提高的机会，激发学生的主观能动性，调动学生参与实践活动的积极性，培养学生的工程素养和解决问题的能力。在以后的教学中，可进一步增加更多应用领域的实践。在具体开展过程中，我们要在参考成功案例的基础上结合专业实际情况不断思考，完善嵌入式教学方法，激发出学生所具有的强大潜力和主动学习、创新学习、批判性学习的意识，培养学生的团队合作精神和创新实践能力。
【参考文献】
[1]杨刚，白楒锋，石光明，等.新形势下以项目为中心的嵌入式教学与人才培养新模式探索[J].实验室研究与探索，2008，27（07）：8-10，17.
[2]丁玲.嵌入式应用程序开发教学改革探讨[J].信息通信，2014（02）：285-286.
[3]吴磊.嵌入式教学与实验的研究[J].实验室研究与探索，2011，30（11）：102-104.
[4]孙敬武，范秀平，马雅超.“嵌入式教学模式”在软件专业教学中的研究与应用[J].河北师范大学学报（教育科学版），2009，11（02）：110-112.
“嵌入式”课程教学探索 篇4
随着CPU技术的迅猛发展以及应用层市场日渐饱和, 愈来愈多的人开始关注底层技术的发展, 嵌入式这个领域渐渐地登上了广阔的舞台。从航空航天到铁路运输, 从PC机到移动电话、PDA产品等, 几乎各个领域都广泛采用了嵌入式技术。
在嵌入式系统中软硬件协同设计, 软件开发通过硬件载体来实现。嵌入式系统需要一套高度简练、界面友善、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务, 并且价格低廉的操作系统。LINUX成本极低, 源代码是开源的, 能够很快成为各种设备的操作系统。如今, 嵌入式LINUX巨大的市场潜力与无限商机必然会吸引众多的厂商进入这一领域。
嵌入式课堂教学以整体结构为主线, 理论实际相结合的方式。充分发挥教师主导和学生主体作用, 培养学生的实践能力等方面进行。
二、开展嵌入式教学必要性
二十一世纪是嵌入式计算机系统时代, 又称“后PC时代”。消费电子市场迅猛发展, 嵌入式技术及产品得到了有力的拉动, 在消费电子、信息家电、网络通信、军事装备、船舶等众多领域中得到广泛的应用。嵌入式系统技术与产品凝聚了信息技术发展的最新成果, 数字化智能, 成为新的经济增长点。市场对嵌入式系统人员需求日趋上升, 权威部门统计, 我国“嵌入式”软件人才缺口每年50万人左右。而嵌入式领域却面临人才匮乏的现状, 主要原因有:
(1) 高校作为人才重要的输出机构, 传统的计算机、电子工程人才培养模式, 与实际应用严重脱节。计算机专业的明显偏软, 而电子专业的明显偏硬。而实际上, 嵌入式系统需要的软硬件紧密结合的复合型人才。嵌入式方向开设的相关专业较少, 人才供给远远小于社会需求;
(2) 传统的教育偏重于计算机理论的传授, 而嵌入式技术具有学科交叉性强、实践比重大的特点, 这使大量高校毕业生在嵌入式技术的实际应用上没有良好的锻炼, 无法很快地胜任嵌入式工程师的重任;
(3) “嵌入式”相关产业发展太快, 很多软硬件技术出现时间短, 掌握这些技术的人少。“嵌入式”人才稀缺。所以说培养嵌入式人才, 各高校开设嵌入式教学, 建设嵌入式开发实训室是必要的, 是当今各大院校事在必行的解决方案。
三、嵌入式教学培养目标
本专业以嵌入式系统软件开发为主, 培养学生在嵌入式领域进行软件开发、软/硬件测试、系统维护等方面的技能, 旨在为社会输送嵌入式软件开发、产品测试、技术支持等方面的实用型人才。
四、学习中存在的问题
(1) 师生间缺乏情感的交流
(2) 上课的节奏掌握不好
(3) 学生缺乏正确的学习和听课方法
五、优化嵌入式教学
教学中, 我们总结了一套切实可行的教学方法, 以教学角度出发, 充分发挥从思想、过程、讲授等方面来产述多模式教学方法。如, 项目式学习, 学徒式学习, 分级式教学。
(1) 思想上, 以学生为本, 以能力培养为中心、以开展研究性学习活动为重点;
(2) 过程上, 趋于开放和灵活, 关注学生的发展, 关注学生学习专业方向的兴趣、信心、意志、毅力等, 根据个人特点, 建议定向专业发展空间。
(3) 讲授上, 应用3边法
边讲授:引入案例教学;多媒体演示吸引学生。提高学习效率;
边练习:强调实践环节的重要性;培养动手能力
边指导:强调学生综合素质的培养;自主查找资料, 项目方案, 口头表达能力, 团队合作等;
(4) 以新课程的实施为主旋律, 以提高新课程的实施水平为重点, 强化创新意识, 抢抓机遇, 加快推进课程改革, 促进学生持续、全面、和谐地发展。
我们要为学生创设有意义的生活氛围, 呈现真实的生活图景, 引导学生走进生活, 真实而深刻地把握生活的脉搏, 让学生从生活中去看世界, 并从实践中感受成功的喜悦。我们将会寻找属于自己的人生坐标, 找到属于自己的人生亮点, 为学生的明天撑起一片翠绿的天空!世界喧嚣、心灵浮躁, 守住自己宁静的心灵, 把平凡的工作看成伟大的事业, 把简单的教室看成是宏大的广场, 把每一个学生看成是一个崭新的世界, 全身心的爱教育事业, 打造属于自己的精神家园。
六、结束语
嵌入式系统课程建设 篇5
近年来，我国嵌入式系统产品发展十分迅猛，中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益，所带动的相关工业产值超过万亿元，成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下，许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程。在IEEE计算机协会和ACM共同制定的2004版计算机类课程体系中，嵌入式系统已经被列为核心课程之一。北京航空航天大学计算机学院于2002学年开始开设了“嵌入式系统设计”课程，下面对该课程的建设情况作简单介绍。课程基本情况
该课程是面向计算机学院高年级本科生（或研究生）开设的专业课，是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力，为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。课程采用理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法，教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果，使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向，培养出适应社会需求的专业化技术人才。
该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理，使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。课程在教学内容安排上遵循“面向市场需求、定位人才培养”的原则，强调将计算机系统不同层次专业知识的基础性与实际工程设计思想和架构的前沿性相结合，重视将计算机系统自底向上的各种专业课程内容的有机整合，使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景，让学生进一步认识和掌握上述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。在课件设计上，采取统一的知识体系结构，涵盖“基础知识+ 基本技能+ 技术讲座+ 项目实践”四大模块，突出注重工程能力培养的特色。通过课程学习和实验，学生应能够熟悉一种典型的微处理器体系结构，掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统，熟练使用一门开发语言，使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。
目前该课程为48学时，其中理论授课24学时，实验24学时。该课程的理论教学内容包括：
（1）嵌入式系统概述；（2）嵌入式硬件基础；（3）嵌入式操作系统；（4）嵌入式系统的设计与建模；（5）嵌入式系统设计实例分析；（6）专用接口和硬件加速器；（7）分布嵌入式系统；
（8）高可靠性嵌入式系统等扩展内容。课程的实验包括了基础性实验和综合设计实验两部分，基础性实验主要是一些预先设计好的实验，通过让学生的实际操作，能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解，同时，能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境，主要包括嵌入式操作系统的移植和裁减、驱动程序的开发及对开发工具链的使用。综合设计实验则要求学生面向某综合应用（指定或者自主提出）而进行设计、编码和调试并给出完整的解决方案。
课程的考核由三部分组成：理论课作业和小测验20%，基础性实验40%,综合设计实验40%。
经过四年的建设，该课程的已整理编写完成配套的教案、讲义和实验指导书，形成了一整套课程指导和考核体系，建立了以相关学科学术带头人为课程负责人，以博士中青年教师为教学骨干，以博士青年教师和博士生为教辅人员的教学团队。几年来的教学实践表明，该课程的教学实现了教与学的有机结合，理论教学和实践环节高度统一，有力地促进了学生的工程能力提高。在学生的作品中创新成为主题，学生在国内外各种嵌入式方面的竞赛中屡创佳绩，也从另外一个侧面印证了良好的教学效果。精品课程创新点
（1）本硕一体化设置。
课程强调研究生与本科生学习内容的连贯性、层次性，从理论课到实验课都设置了基本、中级和高级三个层次的内容，学生可根据自己的基础选听（或选做）具有不同加权值的内容（或实验）。突出体现了学院本、硕一体化的课程建设思路。
（2）兼顾理论，重在实践。
作为一门实践性很强的课程，本课程在不断更新最新的国内外理论知识的同时，非常重视加强实践环节，主要体现在两个方面：
一、课程理论授课部分，每一章都有设计实例，这些设计实例大部分来自教师实际的科研或工程项目，并且随着科研工作的变化而动态更新，具有很强的实践性。
二、课程设计了大量的实验，实验课时也占到了整个课程的一半时间，实验课本身加强了指导力度，由骨干教师加多名具有较强实践能力的助教组成的指导队伍，负责整个实验期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作。
（3）紧密结合企业核心技术，具有较强的实用性和前沿性。
课程内容的设置与动态调整，都是在充分分析当前国际上有影响的嵌入式系统软、硬件平台最新的核心技术、充分考虑嵌入式应用系统开发企业技术需求的基础上进行的，课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点，是企业界普遍关心的核心技术，具有较强的实用性，有利于培养出业界需要的人才。课程前沿性则表现在：
一、课程的主讲教师是从事嵌入式系统研究与开发一线的科研人员，能够及时地根据技术发展动向调整教学大纲和教学计划，及时地将最新的技术和设计理念引入到课程中。
二、及时地对国际上一些著名大学（目前我们主要选择的是卡耐基·梅隆和普林斯顿大学）的相关课程的开设情况进行跟踪分析，对我们的课程安排适时调整。
（4）注重创新素质的培养。
嵌入式系统是面向应用的专用计算机系统，与产品和市场有着紧密的联系，设计的创新性直接决定了产品的创新性，加强未来的嵌入式系统设计师的创新素质的培养，是本课程重点之一。具体体现在：
一、课程只对基本原理和方法介绍，对一些具体技术和环境则通过课外参考资料和网上第二课堂提供给学生，学生根据个人兴趣有选择地对某些问题进行深入学习和研究；
二、注意培养学生批判性思维方式，在实例分析中，鼓励学生对实例所采用的技术和方案进行不同角度的评价，变被动灌输为主动思考；
三、加强综合设计性及开放性实验环节，鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容，创新性是综合性实验的考核标准之一。
（5）形式多样的教学模式
我们采用“责任教授＋主讲教师+ 实验辅导教师”的教师团队，采用“讲授+分析+案例+演示+大型作业+实验+查阅资料及撰写综述报告+小课题”的教学模式，改善了这类综合性课程“难教”、“难学”的状况。
讲授：对于基本概念和基本原理方面的内容，采用以传统的讲授法为主，力求讲清概念内含和外延、基本原理的思路，实质意义以及适用范围等内容；
分析：嵌入式系统设计的内容较多，对于某些书本上只提其然而不提其所以然而又比较重要会影响系统级设计理解的问题，找准切入点，逐步分析，使学生深入理解相关概念；
案例：对于应用性较强的内容，精心设计典型案例，通过对案例的分析和逐步实现，使学生理解并能够正确应用相关的技术和原理解决问题。
（6）完整的实验体系
全面的实验内容、实验过程全程指导、严格的考核体系是本课程实践环节的亮点。
课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓励学生创新的综合设计实验两部分组成。基础性实验主要是一些预先设计好的实验，通过让学生的实际操作，能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解，同时，能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境。基础性实验是一组实验集，包括了必做的和根据个人的兴趣选做的。目前针对Xscale硬件平台基于WINCE操作系统和LINUX操作系统分别设计了四大类共24个实验，针对EIA平台设计了4个基本实验，学生可以任选平台，除了3个必做的实验外，每个人按要求选做1～2个实验。综合实验是启发式的引导性实验，主要目的在于培养学生对课程所学知识的综合运用能力和创新能力。由学生结合本课程内容以及前导实验，充分发挥主观能动性，独立设计并实现具有一定演示度的嵌入式系统，原则上不限制硬件和软件平台。考虑到学生水平差异，给出了一些备选方向，鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容。
对于基础性实验，要求每个学生独立完成，实验前要求提交实验预习报告，实验过程中给出实现结果，实验后要求提交实验报告。对于综合设计实验，以兴趣小组方式组织，每个小组3～4人，要求每个小组都要提交项目申请书，经过答辩、确认技术路线可行后，进入实现阶段，实验完成后，提供关于实验的课程设计和实验报告。在整个实验过程中由课程教师和助教一起完成实验指导。建设的具体实施办法
（1）完善课程网站
实现所有教案和课件全部电子化，具有较好的多媒体效果，并放在网站上。实现教学手段的电子化与网络化，包括网上作业的发布与提交，网上小测验，网上辅导与答疑。
（2）建设开放实验室
从这几年的教学实践看，学生对嵌入式系统这种教学与实践相结合的课程非常感兴趣，尤其在综合实验中表现出很高的热情和积极性，所投入的精力和时间已远远超出课程的要求，教学效果非常明显。这促成我们建设开放实验室的想法，即使该课程的实验教学做到实验时间、实验内容和实验器材对学生的真正开放。使学生能够理论与实践相结合、验证型实验与设计型实验相结合、课内与课外相结合。当然在开放实验室下的课程辅导、监管、考核方式都需要新的探索。开放实验室将通过学校的教改项目支持来完成。
（3）逐步构建第二课堂—电子教室
软硬件平台的多样性是嵌入式系统的主要特点之一。由于课时等条件限制，课堂上不可能有覆盖很多内容，为了保证课程的广度和深度，往往需要学生课外学习和掌握一定的知识。因此，我们计划逐步建立第二课堂—电子教室。该教室包括多个专题（如ARM教室、X86教室、Linux教室、WinCE教室、低功耗设计教室等），学生根据自己的时间和兴趣选择，并在网上交互学习。电子教室的建设将依托学院教改项目。相关教材介绍
经过近四年的建设，本课程形成了自己的教案、讲义和实验指导书。《嵌入式系统设计》教材也即将编写成稿。课程的实验内容和指导书已被“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”收录。
主讲教师个人简历
嵌入式课程 篇6
关键词：嵌入式系统；实验教学；教学改革；教学模式
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）20-0134-01
伴随着计算机技术的飞速发展，嵌入式技术在通信、自动化控制、计算机硬件系统设计、仪器仪表开发等领域的应用越来越广泛[1]。面对嵌入式人才稀缺，就业形势看好的现状[2，3]，高校在人才培养方面确远远跟不上嵌入式技术的发展水平，难以满足企业对实践型嵌入式人才的需求。嵌入式系统是高校以电子信息、计算机、自动化等专业本科高年级学生为授课对象，开设的以实践应用为核心的专业技能课程[4]，涉及到电工电子技术、微机原理、接口技术、汇编语言等综合内容[5]。高校在嵌入式系统课程教学过程中面临如下困难：嵌入式系统基础知识多，涉及面广，内容更新快；教学中易产生过分偏软或偏硬的现象，软硬件结合不到位，且理论和实践结合较少；高校实验经费短缺导致嵌入式实验设备投入少等。这些原因直接导致高校在培养嵌入式人才时面临课程孤立、内容不全、实践创新能力有待加强、与实际应用脱节等问题[6]。本文以东北农业大学电气与信息学院计算机专业的嵌入式系统课程实验教学改革为背景，通过对传统嵌入式系统实验教学中存在的问题进行分析，提出了嵌入式系统课程实验教学内容改革的新思路，并基于亚科尔多媒体教学软件和BBS在线学习交流资源共享教学平台构建了课堂实验教学与网上课外教学相结合的教学新模式。
1 实验教学内容改革
基于企业对嵌入式复合型人才的需求，以计算机专业低年级开设的软硬件课程为基础，以嵌入式系统课程的硬件和软件单独实验为抓手，以培养学生软硬件交叉综合实验设计和开发能力为目标，确立嵌入式系统课程实验教学内容为基本接口实验、操作系统应用实验和综合设计实验三大类[7]。其中基本接口实验、操作系统应用实验为基础篇，偏重于大三学生学习，主要基于已有实验教学资料开展；而综合设计实验为提高篇，面向大四及研究生低年级学生开设，以创新项目和电子设计大赛为手段，提升学生的综合实践能力和创新能力。
2 实验教学模式改革
在嵌入式系统课程实验教学内容改革的基础上，利用计算机系服务器搭建BBS在线学习交流资源共享教学平台，结合亚科尔多媒体教学软件，形成网上课外教学与课堂实验教学相结合的教学模式，实现课上重点问题和共性问题集中解答、课下个别问题BBS在线辅导的新型实验教学模式。
2.1课堂实验教学
实验教学以实践训练为主，辅以适当的讲解，重点是对学生实验过程中遇到的共性问题进行集中讲解。基于东北农业大学电气与信息学院实验室购进的亚科尔多媒体教学软件的网络教室功能，实验教师能够高效地进行课堂实验教学，对学生进行课上教学内容的讲解、管理和共性问题的辅导。该多媒体教学软件具有易用性好、兼容性强、稳定性高等优点，通过教师端和学生端软件的安装快速地构建多媒体网络教室，实现教师和学生桌面的录制和快速切换演示、文件的分发和收集、快速关机和重启等。
2.2网上课外教学
通过BBS在线学习交流资源共享教学平台为学生进行网上课外教学辅导，实现相关学习资料的发布、学习内容的在线交流，个别问题的在线辅导，提高学生学习的主动性，增强实验教学效果。为了使学生尽早的了解实验内容，把握实验课的重点、难点及实验安排等信息，做好实验内容预习和实验结束后相关资料的整理，实验教师可通过BBS教学平台进行实验课程介绍、实验教学大纲、实验日历、实验规划、实验指导、实验教学视频等内容的发布[8]；通过使用该BBS教学平台，教师还可以为学生布置综合实验作业，通过学生上传的作业了解学生的完成情况，把握学生对知识的掌握程度，为课堂实验教学提供指导；通过使用该BBS教学平台，教室还可以实时与学生交流实验中遇到的问题，并为学生提供有针对性的网上在线辅导，进一步提高学生对知识的掌握程度。
3 教学成效
为评测该实验教学内容和模式改革的效果，以计算机专业 的学生为对象，以嵌入式系统课程的实验教学为媒介，进行实验教学模式的探讨和实验教学内容的实施。通过问卷调查和课后访谈，学生普遍反映如下：通过实验教学内容的改革，学生在完成基础实验内容后，通过综合性实验项目的开展，综合实践能力得到了一定的提升；通过教学模式的改革，将教师课上实验原理讲授、实验演示与学生课下预习实验、设计实验、教师网上指导等相结合，调动了学生学习的主观能动性，有效提高了学习效果。通过教学实践对比发现，应用该实验教学内容和模式的班级与未应用班级相比，在课上实验完成情况、综合实验设计能力方面都有了一定的提高。
4 结束语
在深入了解嵌入式系统课程特点、现状和不足的基础上，笔者结合自身的实际实验教学经验和体会，对嵌入式系统课程开展了实验教学内容和模式方面的改革探索。在实验教学内容改革的基础上，将基于亚科尔多媒体教学软件的课堂实验教学与基于BBS教学平台的网上课外教学相结合，调动了学生的学习积极性，对学生理论知识和实践能力的提高起到了很好的作用。结合BBS教学平台和亚科尔多媒体教学软件进行网上课外教学与课堂实验教学相结合的教学模式对其他计算机类课程的理论和实验教学也具有一定的可借鉴性。
参考文献：
[1] 张益嘉，宋嘉琳，丁男. 多层次嵌入式课程实践教学体系的建设与探索[J].实验科学与技术， 2014， 12（4）： 148-150.
[2] 胡威，郭宏，蒋旻等. 面向嵌入式系统的本科/研究生连续式课程建设研究[J].现代企业教育， 2014 （22）： 461-462.
[3] 蒋书波，王晓荣.嵌入式系统平台课程体系教学方法探析[J].中国电力教育， 2013（2）： 116-117.
[4] 张晓东，孙丽君，鲁可.高校嵌入式系统课程教学改革探索[J].中国电力教育， 2013（8）： 35-36， 38.
[5] 叶玮琳，包能胜，张兴伟.嵌入式系统教学中学生能力提升探索[J].教育教学论坛， 2014 （15）： 221-222.
[6] 劉泽平，羊四清.计算机专业嵌入式方向课程体系建设[J].计算机教育， 2013（6）： 103-106.
[7] 沈承舒，杨波.嵌入式课程教学方法的改革与探索[J].计算机教育， 2015（13）： 76-78.
嵌入式系统课程教学改革研究 篇7
关键词：嵌入式,实践,改革
嵌入式系统在家用电器、工业控制、智能仪表以及航空航天等领域中都有广泛的应用。随着物联网的趋热, 作为物联网的底层技术之一的嵌入式智能技术将具有巨大的市场前景。因此, 各院校都将嵌入式系统课程作为计算机、电子、通信工程等相关专业学生的必修课程。嵌入式系统应用技术涉及到电路、电子、计算机和通信等多学科的知识, 实践性很强。嵌入式系统课程对于学生掌握专业技术知识, 获得实用职业技能, 增强就业竞争力具有重要的意义。
1 嵌入式系统课程介绍
嵌入式系统课程是一门软硬结合、偏向于实践与应用的技术课程[1]。通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习, 使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解, 对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识, 通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习, 使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识, 提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力。
在理论教学中, 一般基于ARM9的嵌入式系统为基础, 讲述ARM9的中断、输入输出、UART、时钟、WDT等内容。而实验教学中, 由于Linux具有开源、网络功能强大、内核稳定高效等特性, 在产品开发周期、产品的功能可扩展性、开发时的人力投入等方面都具有显著的优势。一般采用基于ARM9的试验箱, 采用嵌入式Linux系统进行开发。
2 嵌入式系统课程改革探讨
由于“嵌入式系统”这门课程知识内容多、综合性强、对学生动手实践能力要求高等特点, 它的教学也就带来了困难和挑战。尤其是在地州院校中, 对于嵌入式技术这类强调实践性的学科, 面临更大的挑战。在此我们对嵌入式系统课程进行研究和探讨:
(1) 注重教学内容选择针对性和合理性, 理论与实验相结合。
在教学中, 理论的教学增加针对性, 通过实践来增强学生对理论知识的理解。通过以实验为主的教学方法, 打破传统的课堂教学理论与实验单独上的方式, 改为以实验为主线, 实行讲授与实验一体化的教学。根据嵌入式系统课程的知识体系, 开发出与各项内容相适应的实验内容[2,3], 由任课教师事先调试通过后, 整理成实验项目的形式, 以实验内容为教学内容编成课件, 以讲义为主。课堂上首先演示实验项目, 先让学生看到实验的过程及其结果, 变抽象为具体, 变枯燥为有趣。然后再围绕本次实验内容, 讲解该实验中涉及的硬件、软件以及实验目的。最后, 让学生自己动手做该实验, 即学即用, 使学生在自主实验中逐渐加深理解, 进一步体会该实验中所学到的知识, 以取得事半功倍的教学效果。
(2) 结合生活实例, 用启发式教学方法。
启发式教学的真谛就是要充分体现学生在教学过程中的主体地位, 活跃课题气氛, 激励学生主动思考, 使课堂达到“师生互动”的完美效果[4]。在嵌入式系统及应用课程的教学中大量使用启发式教学方法, 让学生带着疑问听讲, 最大限度的吸引学生注意力。当然对实例的选择, 最大限度的结合生活实例。
在教学过程中, 尽量选择一些学生平时能见到的生活问题作为引起学生兴趣的话题。比如我们的家用电器里面一般都嵌入了嵌入式系统作为控制的核心, 那么课堂上就可以引用这些实例来给同学们举例, 并将讲授的知识与学生自己动手实践相结合。
(3) 注重学生实践能力, 培养应用型人才。
传统的嵌入式教学几乎完全脱离实践操作, 只是在课堂上向学生讲解枯燥的原理和概念, 没有具体的操作和动手实践。结果, 很多原本简单的概念都很难被学生理解, 造成了培养出的学生“会考试, 不会做”的尴尬局面, 导致学生参加工作后走重新从头学起的弯路。
从嵌入式系统的课程特点出发, 该课程要求学生具有良好的动手能力。这就要求本课程的教学中, 应该注重学生实践动手能力的培养。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识系统。结合嵌入式系统的特点, 在教学过程中, 对嵌入式系统的硬件和软件进行详细阐述, 确立以教学试验箱为物理基础, 以软件应用设计开发为主。对嵌入式软件开发, 增加一些综合性实验, 比如在综合性实践包括Boot Loader引导、内核烧写、交叉环境搭建、应用开发等。把一些基础实验与应用相结合, 通过综合性实验的方式来加强学生动手能力。这样, 一方面, 可以加强学生对专业基础知识的理解和综合, 另外一方面, 确实的提高了学生嵌入式开发的实践能力。
(4) 鼓励学生参加各种竞赛, 提高学生的学习热情。
学生是学习的主体, 不是知识的容器。教师传授知识、技能, 只有充分发挥学生积极性, 引导学生自己动脑、动口、动手, 才能变成学生自己的财富。适当开展竞赛, 是激发学生学习积极性的有效手段, 在竞赛条件下比在平时正常条件下往往能更加努力学习。学生竞赛中总希望争第一, 利用这种心理可以使学生学习兴趣和克服困难的毅力大增。教师要把学习的主动权交给学生, 激发和调动学生的学习积极性, 让学生有进行深入细致思考的机会、自我体验的机会。在教学中可以鼓励学生各种嵌入式系统相关的比赛, 激发学生的学习兴趣。在参与的过程中他们会积极思考, 努力探索, 有针对性地去学习、讨论, 这对培养学生的应用能力和积极参与竞争的意识有很重要的意义。
3 结论
本文通过分析嵌入式系统课程的特点, 对嵌入式系统的教学进行了研究, 结合教学实际, 给出了一个教学改革方案。
参考文献
[1]舒展.嵌入式系统综述[J].现代计算机 (专业版) , 2011, 05:44-46.
[2]李宁, 宋薇, 库少平.项目化嵌入式教学方法研究[J].单片机与嵌入式系统应用, 2010, 02:5-8.
[3]李文生, 邓春健, 吕燚.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育, 2011, 02:22-25.
高职院校嵌入式技术课程教改探索 篇8
关键词：嵌入式技术,教学改革,ARM9,LPC2124,Cortex-M3内核的STM32
1 引言
目前, 物联网应用技术专业已在高职院校普遍开设。物联网专业的一门主要基础课———嵌入式技术课程, 一般利用ARM9微处理器构建教学平台, 以S3C2410处理器为例, 理解处理器的各个接口、ARM应用系统设计、嵌入式操作系统及嵌入式Linux的开发流程、工具链编译、U-Boot移植、Linux内核移植、根文件系统的制作、Linux内核模块程序和简单字符驱动程序。经过笔者多年的实践发现, 虽然这种方式也达到了初步目的, 但从质量上说, 还远远不够。究其原因, 是教学定位上存在问题。要学习ARM9+Linux, 就必须具备一系列的计算机专业的相关知识, 计算机原理、操作系统、编译原理等, 还要能熟练使用Linux操作系统, 这对第三、四学期开设这门课的高职院校的学生来说, 几乎不太可能, 因为此时学生的基础是C语言程序设计、电子电路基础, 甚至单片机课程也未开设。因此, 很多学生在学习以ARM9和Linux结合的嵌入式课程时, 总感觉云里雾里, 不知老师所云, 老师又不能讲得太深, 否则在有限的课时无法完成教学任务。然而, 基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列单片机出现了, Proteus虚拟仿真支持NXP公司的LPC系列32位嵌入式芯片, 似乎为高职院校专科段的嵌入式教学指明了方向。
2 ARM9教学中的问题
2.1 理论教学
这几年, 我院专科计算机应用及物联网专业的嵌入式教学中, 都使用ARM9的S3C2410嵌入式处理器加上Linux操作系统来开展教学。
在理论课堂上, 要介绍ARM的体系结构、S3C2410处理器的硬件结构、指令集、汇编语言及C语言混合编程技术、S3C2410片上资源、外设资源、Linux操作系统下驱动程序的编程及QT平台的编程。如此多的项目模块, 在学生基础不足, 学时数偏少的情况下, 让同学完全学会上述知识体系非常困难。存在教与学之间的矛盾:如果深入讲解每一部分, 补充学生不具备的知识, 则时间不够;如果只讲解部分模块, 则不能让学生了解嵌入式系统的全貌;如果顾及到每个环节, 那么只能蜻蜓点水, 最终学生可能什么也没有学到。
2.2 实践教学
实践教学环节, 以前我们也开发了项目任务单, 采用项目驱动的实践教学。如嵌入式开发环境搭建 (Linux主机环境搭建) 项目中下设6个任务环节: (1) WMware Workstation8.0的安装、注册、使用。 (2) fedora14虚拟机原始文件的获得。使用VMare Workstion打开, 对虚拟机进行相关设置。 (3) Windows XP超级终端的正确配置。 (4) Xshell 2.0使用方法。 (5) 虚拟机Samb服务器设置。 (6) NFS共享设置。嵌入式实验目标机的搭建包括: (1) 烧写Linux操作系统的Bootloader—vivi; (2) 配置并烧写Linux操作系统内核—z Image; (3) 烧写Linux根文件系统; (4) 烧写应用程序包等环节。在这之前还得补上Linux操作系统基础实验。在练习ARM指令集及汇编C语言混合编程时, 介绍ADS1.2平台下的程序设计, 学习S3c2410的UART、ADC等模块的设计, 还要补充Linux下多线程程序设计技术。到以太网、USB、SD卡、TFT这些综合模块, 做实验就更困难。通常是由老师在课堂演示操作, 然后学生自己动手, 在操作的过程中, 谈不上任何原理、方法, 完全是机械地照搬, 甚至写错一个字符都不会得到想要的结果。经过这样的一个流程, 最终也只能算对嵌入式系统有了一个感性的认识, 而谈不上达到应用的高度。究其原因是, 我们所选的教学平台通常由专业设备厂商提供, 这些实验箱资源丰富、配置一流, 但封装过于严密, 且应用程序过于庞大, 作为教学, 无法在短时间将其深入剖析, 自然也无法教会学生如何去编程、如何去应用相关的模块。从某种角度来看, 大量购置的价格不菲的实验箱, 摆在实验桌上, 仅供表演、参观和展示。
3 LPC21XX系列嵌入式教学优势
以上论述了ARM9在物联网低年级偏硬件的物联网专业的嵌入式教学中存在的弊端。目前Cotex—M3内核的STM32单片机在市场上逐步推广, 并且NXP公司推出的基于ARM7内核的32位微处理器LPC2000系列具有很高的性价比, 其接口模块丰富, 使用广泛, 在Proteus环境中可仿真, 相比其他嵌入式处理器更便于学习和掌握。因此, 我们放弃了ARM9+Linux, 取而代之的, 是以NXP公司的LPC2124芯片为载体, 主要介绍基于ARM内核的32位嵌入式微处理器的硬件体系结构和各种常用的外设接口编程技术, 并以项目案例的方式介绍了应用系统的设计过程。程序设计以C语言编程为主, 暂不涉及操作系统, 为“基于嵌入式操作系统的应用开发”等后续课程奠定基础。
在实训部分, 针对理论部分的各个知识点, 设计了一些简明的基础实验项目, 便于学生“对号入座”地理解知识点。另一方面, 为提高学生的综合运用能力, 让学生对应用系统构成和设计有比较清晰的认识, 我们用几个典型的中小型应用系统设计实训项目贯穿整个教学过程。
在芯片和平台的选择上, 选用LPC2124系列的ARM芯片、Real-view MDK4.60程序开发环境和Proteus电路仿真平台及少量LPC2138开发板。这样做的好处有以下几点:
3.1 针对高职学生的认知特点, 学习过程中更加强调动手能力的培养。课程的实验项目的设计必须细化, 且丰富多样。由于LPC2124芯片及其μCOS操作系统的编程都有仿真平台的支持, 因此教师可以“零成本”进行实验设计和项目开发, 也为学生对实验项目进行创新和二次开发留下了余地。
3.2 使用此平台, 几乎可以不受实验设别和场地的限制, 只要有计算机和仿真软件便能做实验。
3.3 实验室配置20块开发板, 2人一块配发给学生, 可将实验室延伸到学生宿舍, 学生能够更从容地进行项目的调试及功能拓展。
另外, 将Cortex-M3架构的STM32系列处理器加上μC/OS-II作为教学平台, 也是很好的选择, 它适合具备单片机基础的学生进行升级学习。
4 LPC2124项目教学案例
例如在学习完LPC2124的GPIO (通用输入输出端口) 后, 我们设计的项目是简单计算器的设计, 分三个层级。任务一:一位数计算器设计, 要求能实现两个一位十进制数的加减乘除运算, 用4×4键盘进行数据输入, 两位LED显示器进行数据及结果输出。任务二:两位数计算器的设计, 在任务一的基础上, 需要将两位LED显示接口电路扩展为4位LED显示接口。任务三:实现多位数的四则运算及相关功能的扩展, 如能实现求%、求对数运算, 平方运算, 开放运算等单目运算符的设计, 有余力的同学完成能对算术表达式中运算符的优先级进行智能处理等功能的软件的设计。
在项目实施阶段, 以两位数计算器设计为例, 我们将其分解成以下几部分。 (1) 系统功能定义:对两位数计算器实现的运算定义。 (2) 电路设计:采用“键盘—LED数码显示”的人机接口电路。即四位LED数码显示和4×4矩阵键盘作为输入输出设计, 如图1所示。 (3) 程序设计阶段:第一步, 分析计算器的工作流程, 获取第一个数, 存Num A, 并显示。获取运算符, 存Operator。获取第二个数, 存Num B, 并显示。获取等号, 计算结果存Result, 并显示。获取“ON/C”命令, 返回初始状态。第二步, 分析程序的基本结构。 (1) 初始化。 (2) 获取键值。 (3) 若有输入, 则进行相应的处理。 (4) 刷新显示。 (5) 返回到 (2) , 进入下一次计算循环。关键问题在 (3) , 计算器的工作流程实质上为一典型的时序逻辑, 即对相同的输入, 但在不同的工作状态时会有不同的处理方式。为此, 根据工作流程需将计算器的工作状态划分为S0~S67种状态。
S0:起始状态, 等待输入第一个数的第一位, LED不显示。S1:收到第一个数的第一位, 等待输入运算符或第一个数的第二位, 显示第一个数的第一位。S2:收到第一个数的第二位, 等待输入运算符, 显示第一个数的两位。S3:收到运算符, 等待输入第二个数的第一位, 不显示。S4:收到第二个数的第一位, 等待输入运算符或第二个数的第二位, 显示第二个数的第一位。S5:收到第二个数的第二位, 等待输入“=” (等号) , 显示第二个数的两位。S6:收到“=”, 等待输入“OK” (ON/C键) , 计算并显示结果。
在程序设计阶段, 设计一个变量status来保存当前工作状态, 其初始状态为0 (S0状态) , 可根据不同工作状态对键盘的输入做相应的处理, 分别用7个函数来处理, 这7种状态在特定的输入条件下会转换。接着进行程序设计、调试, Proteus平台下电路仿真, 软硬件联合仿真。
在完成任务2项目后, 引导同学分析该项目硬件上的缺陷, 只有4位显示, 无法显示多位数的四则运算, 因为LED位数有限, 无法保证运算结果的精度。于是提示任务三, 用液晶字符显示器LCD032L (20×2) 进行显示, 用Proteus自带的23键的键盘作为输入设备, 重新设计硬件电路, 如图2所示。然后进行软件设计、仿真调试。
实践表明通过采用这种递进式的项目教学, 极大地调动了同学学习嵌入式技术的积极性和主动性, 很多同学都利用课上及课后时间完成了项目设计。
5 结语
本文首先介绍了ARM9在高职院校物联网、计算机应用等专业嵌入式课堂上举步维艰的局面, 分析了产生的原因。然后结合当下的技术及高职学校教学特点, 阐述了LPC2124和μC/OS-II+Proteus作为教学平台的优势和可行性。笔者所在学校相关专业将LPC2124、STM32单片机引入课堂已经过两年时间, 效果明显, 很多同学在NXP杯嵌入式大赛上有不俗表现。
参考文献
[1]龚名茂.嵌入式教改之路——从ARM9到Cortex—M3[J].中国科技纵横, 2012 (17) .
[2]马稳.基于ARM的嵌入式系统实验教学研究[J].电脑学习, 2010 (4) .
嵌入式课程 篇9
嵌入式系统涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多项技术领域的应用。国内许多高校已在研究生和本科生中,较早开设了嵌入式系统的相关课程,并筹建了嵌入式系统教学实验平台,高职类院校进行嵌入式系统教学的院校相对较少。由于嵌入式系统产品千变万化,小到MP3播放器,大到飞机导弹,差异非常大,个性多于共性,而且嵌入式技术本身学习难度比较大,由此导致嵌入式系统的人才培养比较困难。嵌入式技术教学目前还没有完整和现成的体系可供参考,而高职由于学生特点和师资的原因不能直接应用本科类院校的课程体系和开课模式,高职类院校因为地域和条件的差异也很难直接参考,我校根据自身的特点在嵌入式系统教学和实验室建设方面进行了有益的尝试与探索。在实践教学基地建设时,首先对嵌入式系统课程体系、实验内容、师资队伍等诸多方面进行详细设计和规划,以保证嵌入式系统实践基地能够满足学生学习掌握嵌入式技术的基本要求及部分较好学生和老师的需要。
1 高职嵌入式人才培养的目标定位
通过对嵌入式系统人才需求报告的研究,我们发现嵌入式系统行业和一般的制造业并不相同,即高技能人才的需求并不在嵌入式产品的制造过程,而是在研发及技术支持环节,这两个环节一个在产品生产之前,一个在产品生产之后。这也是由嵌入式产品自身的特点决定的。由于嵌入式产品普遍采用32位RISC技术,芯片采用超大规模集成电路制造,也决定了产品的生产过程全部采用SMT设备完成。很多从事嵌入式产品设计制造的公司可能都没有自己的制造厂,而是直接委托行业的制造厂家来生产。针对嵌入式技术的特点及高职学生和我校师资的实际情况,我们把培养的嵌入式系统人才定位在嵌入式助理工程师(主要岗位:研发助理工程师,硬件测试工程师,软件测试工程师,系统功能测试工程师,硬件维修工程师和嵌入式产品销售工程师,技术支持工程师等岗位。)
通过对这些岗位的分析,我们能得出所需的嵌入式知识体系:(1)掌握基本的电路知识;(2)掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理;(3)掌握一个嵌入式操作系统;(4)熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。
2 嵌入式系统理论教学体系
嵌入式技术是一门理论性和工程实践性都很强的技术,是公认的有一定难度的技术,对高职学生来说,一定要遵循学生认知的客观规律,由简单到复杂,循序渐进,合理选取理论和实践内容,与工程实践紧密结合,才有助于对嵌入式技术相关内容的理解与掌握。我们的专业课程体系分为三个层次,第一层次:包含通用的基础知识与基本技能课程,适度的可持续发展基础课程;第二层次:包括嵌入式系统与工程应用的专业知识与技能(嵌入式系统基础及应用、实时操作系统、嵌入式软件开发与工具等)。第三层次:涉及相关应用方向的领域知识。主要基础课程包括:电子技术(数电)、微机原理与接口、EDA技术、操作系统、C/C++、网络技术。主要专业课程包括:单片机原理与应用、嵌入式基础及应用(ARM+uC/OS-II)、嵌入式操作系统、嵌入式系统工程技术(涉及嵌入式应用方向的领域知识,主要以项目教学为主)。为真正体现对学生相关能力的培养和学生容易入门,不致产生畏难情绪,为以后进一步的学习打下基础,嵌入式微处理器以ARM7进行嵌入式硬件结构与原理的讲解,以uC/OS-II来进行嵌入式操作系统原理的讲解。在高年级和毕业设计阶段,可以要求学生进行ARM9和Linux的学习与项目的开发。
3 嵌入式系统实践教学体系
嵌入式系统实验项目涉及计算机体系结构、操作系统、微机原理、接口技术、计算机编程等诸多知识内容,多学科交叉,综合性强,因而学习难度大。学生只有亲自动手编程、搭设硬件电路才有助于对嵌入式知识的理解和掌握。嵌入式系统实验项目内容的设计应符合认知过程由简单到复杂、由分散到综合的一般特点,同时也要考虑到学生的个性化特点,允许学生在一个弹性时间内安排自己的实验学习和实践操作,有利于学生创新能力的培养,因此,按照这样的思路,在嵌入式系统实践教学的组织过程中,实验分层进行。
3.1 基础知识实验(及单项功能训练实验):
由教师指导,让学生了解嵌入式系统的开发平台和软硬件开发环境与流程,熟悉嵌入式系统开发工具,掌握仪器、设备及工具的正确使用方法,安全操作规程和基本的嵌入式编程方法,并学会熟练使用嵌入式系统汇编语言,其目的是让学生掌握嵌入式系统开发的基本知识,熟悉ARM7硬件结构和uC/OS-II操作系统,ARM接口实验内容有:ARM串行口实验,键盘及LED驱动实验,D/A和A/D接口实验,电机控制实验,LCD驱动控制实验,触摸屏驱动实验,CAN总线通讯实验。操作系统实验有:定时器中断和驱动程序实验,BootLoader实验,uC/OS-II在ARM微处理器上的移植及编译,uC/OS-II应用实验。
3.2 基本技能训练。
这个层次实验,将采取精讲精练的方式进行。课前向学生提出明确的实验要求,并请学生提前预习,课堂对所涉及内容进行介绍,并要求学生能参照实验指导书修改部分代码,实验后要求检查实验结果,并记入成绩。这部分实验项目有:交通管制信号灯模拟实验,触摸屏应用,ARM的图形界面设计实验,基于ARM的多通道仪表信号采集等实验内容,这级实验教学的目的是让学生掌握基本的嵌入式系统程序的开发方法,学生可以按照具有参考性质的实验指导书内容进行实验的调试与修改,在亲自动手调试的过程中,潜移默化地培养规范的开发习惯和分析解决问题的能力。
3.3 综合应用项目,目的在于综合运用学生在基础技能部分所学,创造性地进行综合应用。
教师统一指定题目,在第二阶段即给出题目与具体要求,要求学生在整个实验阶段进行构思与准备,最后组装代码,实现功能。教师在项目实现过程中给予辅导与指导。这部分项目有:电子菜单,基于ARM7 MP3播放器设计与实现。
3.4 开放实验项目。
学生自主在实验室开放期间选择感兴趣的题目进行设计实现,或进行毕业设计,课外科技活动等。这部分项目内容可涉及ARM 9和Linux,甚至DSP,FPGA的相关内容。这部分内容要在开放实验室管理制度保证下以确保实施。
4 嵌入式实验室建设
根据我系的人才培养目标和课程内容计划,嵌入式实训室设备以ARM平台为主,包括ARM7实验平台和配套开发环境及相关软件,ARM9实验开发板及多个应用模块,少量的ARM9和ARM10双核心平台,DSP和FPGA实验平台及智能家居平台。
4.1 ARM7实验平台主要用于ARM7体系结构与原理和UC/OS-II操作系统的学习和实践,ARM7实验平台上主要有ARM7核心模块和各种接口资源,它支持操作系统μCLinux和μC/OS-Ⅱ。
4.2 ARM9开发板主要用于高年级学习Linux下的开发应用和比较优秀的学生做毕业设计,学生参加嵌入式系统大赛以及进行嵌入式助理工程师认证的需要而选购的,支持操作系统Linux,WinCE,uC/OS-II。配套模块有:摄像头模块,接触式IC卡,CF卡,SD卡,通用GPS模块,通用GPRS模块,射频模块+非触点式IC卡,蓝牙适配器,CAN结点模块,USB无线网卡,通用FPGA模块,指纹识别模块,USB2.0转换模块,高精度AD采集卡,传感器模块,智能语音识别套件,ZigBee无线网络应用套件等二十多个模块。这些模块可以为学生毕业设计及进行具体应用项目的学习实践提供了方便。
4.3智能家居平台计算机控制技术的发展与电子信息通信技术的成长,也促成了智能家居的诞生与发展。据预测,智能家居市场在中国前景广阔,所以我校还选购了智能家居平台,主要包括传感监测单元,门禁子系统,窗户子系统,模拟家电扩展单元等。可以进行常见的智能控制、远程控制、家居安防等主要实训功能,同时可以扩展无线传感器网络、家庭智能网关等功能。通过智能家居实训系统,可以进一步加强学生单片机应用能力和进行嵌入式技术的学习与综合应用能力。
4.4其它平台实验室还有数量较少的ARM9和ARM10双核心平台,DSP和FPGA实验平台,老师可以进行相关方面应用的科研与教研,有兴趣和能力的学生也可利用此设备开展课外科技活动或进行嵌入式大赛的训练准备。
嵌入式实验室从嵌入式技术应用的广泛性和我校实际出发,综合考虑,设备类型多,既能够满足教学的需要,又能够满足老师进行科研的需要,也容易根据学生的个人能力与兴趣进行单独培养,。为学生应用理论知识解决实际问题和实践创新设计思想提供了一个很好的环境。
5 师资建设
教学效果的保证要靠老师。进行嵌入式技术的教学,对老师的要求也比较高,老师既要有扎实的理论知识,也要有工程实践经验。针对我校师资较弱的实际情况,我们进行了一些有益的尝试。主要做法有:
5.1我系在实验室建设初期和公司进行合作,对我系老师进行专门的培训,部分老师还以访问学者的身份在公司进行为期半年甚至一年的学习,并参与公司一些项目的研发工作。
5.2针对嵌入式教学理论和实践紧密结合的特点,我系没有设立专门的实验老师。而是成立了项目开发小组,让有专长的老师专门进行教学项目的开发以及项目资料的准备与完善。并让他们和理论老师一起辅导实验和实训,这样可以及时的更新实验内容和项目,同时在老师之间加强了沟通与教学工作的配合。
5.3老师定期进行教研科研交流,主要以主题讨论或以讲座的形式进行。对嵌入式教学过程中碰到的教学问题,技术问题等在大家集思广益下得到较好解决。
6 结论
嵌入式设备平台多,型号多,就如何根据自身情况进行设备定位和选择,不至导致设备过时或超本校教学实力的情况发生,使资源得到有效和充分利用,本文结合我校实际情况,在实验室建设前期针对人才培养目标,课程体系,实验内容,课程设计,毕业设计及课外科技实践活动等统筹考虑配置实验设备,在教学中感觉是一种合理的配置。在师资建设方面的方法和措施保证了师资队伍的建设,促进了嵌入式系统的教学。
摘要：嵌入式系统涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多项技术领域的应用。随着高职教育的发展和嵌入式技术越来越广泛的应用,嵌入式技术教学在高职院校开始由点到面的推广开来,依据我校嵌入式系统人才培养目标的定位,阐述了嵌入式系统课程体系、实践教学体系及多平台多层次的实验室配置,并就师资培养提出了一些卓有成效的方法。在实践教学基地建设时,首先对嵌入式系统课程体系、实验内容、师资队伍等诸多方面进行详细设计和规划,以保证嵌入式系统实践基地能够满足学生学习掌握嵌入式技术的基本要求及部分较好学生和老师的需要。
关键词：嵌入式系统,教学体系,实验室配置,师资建设
参考文献
[1]姜仲秋,蔡长安.嵌入式技术的发展与高职院校应用教学实验室的建设[J].河北能源职业技术学院学报,2006,12(4).
[2]曲学楼,王富昕.嵌入式系统实验教学基地的建设与探索,实验室研究与探索,2006,12(25).
[3]李珍香《.嵌入式系统》课程实验教学探讨[J].福建电脑,2009,1.
高职院校嵌入式课程教学改革探讨 篇10
关键词：高职院校,嵌入式,实验课程,教改
1 引言
随着嵌入式技术在电子产品中的广泛应用, 在各种常用的电子产品中, 如智能玩具、智能家电、MP3、PDA、手机、车载电子设备等产品均使用了嵌入式技术。同时, 在工业和服务领域中, 嵌入式技术也广泛应用于工业控制、工业机器人、智能工具、数控机床、服务机器人等各个行业, 正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。
目前相关企业对嵌入式从业人员的需求持续增加, 相对从事嵌入式产品研发的高技术人才岗位数量来说, 从事嵌入式产品的生产制造和维护的技师、技工岗位数量要多得多, 这对高职院校的毕业生来说也是一个机会。但是现有高职院校对嵌入式人才培养上存在一些问题, 其集中表现是, 高职院校毕业的学生真正达到嵌入式产品从业人员标准的却不多。多数高职毕业生并不具备从事嵌入式产品生产制造相关工作的能力, 导致企业通常需要对这些毕业生进行一段时间的再培训。
2 现有教学情况分析
现有高职院校毕业生难以达到嵌入式产品从业的标准的现象, 一个重要的原因是嵌入式产品制造和维护岗位的特点对高职院校的教学提出了新的要求。嵌入式产品的制造和维护岗位与嵌入式产品的开发岗位有所不同, 嵌入式产品的开发岗位要求从业人员精通嵌入式产品某部分的知识, 而嵌入式产品制造和维护岗位的特点要求从业人员具备完整的嵌入式知识体系, 包含硬件应用和故障处理、软件系统维护、嵌入式产品系统应用技术等知识。同时, 嵌入式产品制造和维护岗位还要求具备较强的动手能力。要使高职院校培养的毕业生具备这两个方面的素质, 一方面需要在课程设置上要全面兼顾嵌入式的软硬件知识;另一方面, 也需要相关嵌入式实验的密切配合。二者相辅相成, 缺一不可, 本文着重探讨如何在高职教学中建设与嵌入式产品制造和维护岗位的实验课程。
3 嵌入式实验课程
在实验课程的建设中, 应该从嵌入式技术各个方面相互配套, 形成完整的培养方案。本文将从多个方面讨论如何建设与嵌入式产品制造和维护岗位的实验课程。
1) 要包含计算机相关领域的实验课程。嵌入式产品制造和维护岗位的特点要求从业人员具有广泛的知识结构, 包括数字逻辑、数字系统设计、计算机系统结构等硬件相关的知识和汇编、C语言等软件相关知识。虽然这些实验往往在其他基础课程上已经开设, 但是这些实验尚未和嵌入式系统的知识点联系起来, 因此嵌入式相关实验课程需要将这些基础实验结合起来。
2) 要采用最新的嵌入式技术来进行实验。由于嵌入式技术的快速发展, 嵌入式技术也面临着较快的更新换代。例如, 以前嵌入式产品普遍采用8051等单片机来做开发。近年来, 随着微电子技术的发展, 采用ARM体系结构的嵌入式产品越来越多。因此在进行嵌入式相关实验时, 需要结合最新技术, 例如基于ARM体系的嵌入式产品进行实验。
3) 要建立覆盖嵌入式产品制造和维护岗位的实验体系。正如上文所述, 一个合格的嵌入式产品制造和维护人员应该具有完整的知识结构, 而对这些知识结构的透彻理解是离不开相关实验课程的。嵌入式实验课程必须从整体上进行规划设计, 需要完全涵盖嵌入式制造和维护所涉及的知识点。具体而言, 嵌入式实验课程按照硬件应用和故障处理、软件系统维护、嵌入式产品系统应用技术的需求进行规划。例如对硬件应用和故障处理的实验课程来说, 主要应安排高职学生对某个故障嵌入式设备进行相关现象分析, 故障排出的实验。这种实验课程与企业所需的技能密切结合, 提高了高职学生的就业竞争力。
4 结论
对高职院校毕业生的嵌入式课程教学应结合嵌入式产品制造和维护岗位的特点, 安排密切结合企业所需技能的实验课程, 可大大提高高职院校毕业生的就业率。
参考文献
[1]赵维, 黄培灿, 徐钦桂.《实时与嵌入式系统》课程实验教学平台的选择[J].东莞理工学院学报, 2009, 16 (1) :118-122.
[2]徐敏, 林瑞金, 关健生.嵌入式系统教学改革与实践[J].电气电子教学学报, 2009, 31 (3) :13-14.
嵌入式课程 篇11
一、教育信息化改变教学手段
一是电子课件。按照工作过程系统化课程开发的原则和方法，每一学习领域由3个以上、同一个范畴的有逻辑关系的工作过程——学习情境构成。学习情境一部分选自授课教材，另一部分选自典型工作任务案例。教师需要对教材和典型工作任务案例进行选取和排序。对于授课教材内容，电子课件无需照搬照抄教材内容，这样只会让学生淡化教材的作用，失去对教材的依赖，以后遇到问题都不懂得“翻书”。采用“引导式”和“提问式”等教学方式更适合制作这类教学内容的电子课件。对于典型工作任务案例，电子课件需要将任务要求、教学目的、教学内容、实操步骤和实操现象完整展示出来。这些“无书可查”的案例以校本教材形式组成起来，丰富教学资源。
对教学内容进行选取应注意高职学生的智力特点，使学生掌握过程性知识，有利于形象思维的锻炼。例如，学习安卓视图组件，包括组件的概念、作用、属性、方法和事件。对于形象思维的受众对象，不善于接受这种符号系统，对学习内容产生排斥。如果把视图组件与员工信息登记这个环境联系在一起，受众对象通过这个学习情境学习视图组件，就更容易接收各种视图组件的作用、属性、方法和事件，更容易掌握各种视图组件的应用过程，解决“怎样使用”和“怎样更好地使用”视图组件。
对教学内容进行排序应注意3个维度、6个要素和6个阶段。3个维度包括专业能力、方法能力和社会能力。学习过程不是简单地学习教材的知识点，而是工作过程中技能、知识和态度如何整合起来。要求学生学会“做什么”、学会“如何做”、学会“做得更好”，更要学会“一起做”。6个要素包括对象、内容、手段、组织、产品和环境。它们始终处在不断的变化之中，除了让学生学会本课程的所有学习情境，还得让学生明白学习情境之间的平行、递进和包容关系。以科学发展的眼光预测6个要素在变化的情况下，如何利用已习得的3个维度的能力解决新问题和新困难。6个阶段包括资讯、决策、计划、实施、检查和评价。学生学会一个学习情境，就掌握一个学习经验。当面对类似的问题时，学生能够利用习得的经验来解决。但是当面对复杂的问题时，学生就会显得“缺乏经验”。这种情况下，一种熟悉而有效的思维过程有利于指导学生解决这些复杂问题。
二是教学视频。教师可以将每节课的教学内容拍成教学视频，最终形成视频公开课。学生通过教学视频完成课前预习、课后复习和远程学习等学习活动。教师也可以把围绕某个知识点或技能等的单一教学任务拍成微课。不超过10分钟的简短教学视频，主题突出、内容具体、趣味创作，更容易实现“学生全程集中注意力”。学生学习知识和技能不受时空的限制，学习场合和学习形式在不断变化中。
三是动画。动画以一个场景形式展示学生内容。例如，动画可以将嵌入式实操训练的步骤和硬件连接展示出来。动画也可以制作成交互式，让学生进行动手操作。例如，动画要求学生拖拉图形模拟硬件连接，再提示学习者是否操作正确。可见，动画有利于学生进行虚拟学习。
四是模拟器仿真。学习者根据教材内容可以在电脑上搭建安卓开发环境，同时也完成模拟器的搭建。安卓模拟器能够完成安卓操作系统绝大部分功能，除了蓝牙、GPS和前后摄像头等与硬件有关系功能。学生可以通过模拟器进行模拟学习。
五是论坛、QQ群、微信群和微博。与校企使用单位共建论坛、QQ群、微信群和微博。这些网络平台不仅提供教师和学生交流信息的环境，还有企业工程师参加，更前沿的信息扩展学生的视野，更专业的回答解决实际问题，更准确的行业发展趋势。
六是以“手机APP——网络课程——微信公众号”的网络架构模式，解决学生获取教学资源的困难，如图1所示。当教师准备丰富的教学资源时，还需要解决一个实际问题——“如何获取”。在机房中，学生可以通过网络课程获取全部教学资源；在多媒体课室中，学生可以通过投影仪观看教学资源；在普通课室，难道要学生看着U盘吗？手机APP和微信公众号让学生的手机立刻变成一台学习工具，让学生更自由、更容易、更实时获取电子课件和教学视频等教学资源，打通学生获得教学资源的最后一关。
七是网络实操平台。《嵌入式应用技术》以讲解安卓操作系统的应用为主，配合广州天嵌计算机科技有限公司的 Cortext-A8硬件平台TQ210进行实操训练。实操训练需要带备一些工具，包括电脑、电源适配器、TQ210底板、7寸电容屏以及USB延长线等等，还要进行安装、调试和拆卸。本课程团队制作一套网络实操平台，包括实操训练工具、网络摄像头、云服务硬件终端、云服务管理平台、云服务用户终端。实操训练工具、网络摄像头和云服务硬件终端存放在实训室。教师和学生均可以通过云服务用户终端向云服务管理平台申请实操训练，成功申请后可以远程控制实操训练工具，通过网络摄像头观察实操结果。学生除了远程进行实操训练，也可以申请到现场实操训练。同时使用者可以将整个实操过程录下来，可以供教师演示、学生复习和教师点评。当学生实操训练时，教师可以通过云服务用户终端向云服务管理平台申请远程观察，再通过文字和语音帮助学生完成学习活动，实现“一对一”的专门辅导。这套网络实操平台不单改变教师的教学手段，还改变学生的学习方式，教学活动不再局限于上课地点和上课时间，将教育信息化的优势进一步提升。
二、教育信息化提升学习趣味性
加快现代教育技术的应用与融合。老师的角度可以是导游，要进行导学策略的研究；可以是教练，有针对性对不同的教育对象进行训练；也可以是医生，对学生进行及时的诊断。教育信息化不单是要求教师制作一系列教学资源，更注重教师如何运用这些教学资源。电子课件和教学视频等教学资源始终是没有生命，更像一个工具，不同教师在使用同一工具也会产生不同的效果。教育信息化的共享性让教师更容易获得教学资源，照搬照抄不可取，理解精神更重要。
一是教学视频过程适当使用慢动作、放大镜头、360度拍摄等拍摄手法。例如，教学视频只是一个镜头地显示教师在埋头苦干地完成安卓系统烧录到TQ210上。这样枯燥的教学视频勉强算是实现地教育信息化，但是学生对此并不感兴趣，在教学活动过程中只是一种摆设。适合使用慢动作、放大镜头、360度拍摄等拍摄手法，教学视频就像具有灵魂的生命体。例如，在拍摄过程中，对繁复的硬件连接来个慢动作，对细小接线处来个放大镜头，对镜头死角来个360度拍摄，等等。学生在观察教学视频时有种感同身受的感觉。
二是动画增加鼓励性和奖励性的交互。学生对动画产生兴趣，表示学生爱上这个动画。教师需要解决一个问题：“学生为什么会爱上这个动画？”经过实践，动画制作需要满足以下几点要求：第一，动画用于学习，其展示内容要突出课程的教学内容。第二，动画需要交互性，互动会产生交流，交流内容要一直在变化着。重复展示相同内容的动画很容易让学生失去新鲜感。第三，动画在交互过程中不应责备学生、不应批评学生。总的来说，教师应该注重动画的言辞，不应产生任何负能量。学生在交互过程中，成功就奖励，失败就鼓励。再厌学的学生也爱听好话。爱听好话的学生离不开这正能量的动画，学习积极性自然而生。
三是开发一种触控式的题型。电子试卷可以自动改卷，学生很快就能知道自己的学习结果。电子试卷常是把纸质试卷的判断题和选择题直接转成电子版。判断题提供对和错两种单选，而单选题提供A、B、C和D四种单选。这两种题型虽然能够帮助学生学习，但是趣味性一般。为提高电子试卷的趣味性，本课程团队设计一种触控式的题型。它属于填空题的一种，但是答案数量比填空数量还要多，学生只需将答案拖拉到空格上方，不要求很准确的位置，只需答案与空格有一部分重叠就行，立刻弹出对话告诉答案，同时答对就有很丰富的奖品，而答错也有鼓励奖品。例如，《嵌入式应用技术》课程有一个学习情境是讲解如何编写linux硬件驱动。C语言、满屏的代码吓跑了许多学生。当第一次使用触控式题型来学习这个学习情境时，学生给了笔者一个很大的惊喜——一是全部学生都在训练，二是学生的笑容流露出学习的幸福感。
三、成效与结论
基于行动体系对《嵌入式应用》课程进行开发，再有机地融入教育信息化技术，在课程学习的过程中注重培养学生的学习能力，增强他们的自我效能感，让学生在获取知识的过程中，发现自己，肯定自己。经过近几年的教学实践证明，教育信息化促进教师积累更多的教学资源，教师应该更注重如何运用教学资源，才能活化教学资源，让它们成为具有灵魂的生命体。以“手机APP——网络课程——微信公众号”的网络架构模式让学生更容易获得教学资源，打通学生获得教学资源的最后一关。网络实操平台帮助教师和学生进行远程教学、远程学习和“一对一”的专门辅导。教师提升教育信息化的趣味性，还提高学习积极性，增强学习氛围。
嵌入式课程 篇12
嵌入式Linux操作系统源码的开放性, 使Linux倍受业界人士的偏爱。近年来, 随着嵌入式Linux操作系统的广泛应用, 在高职院校中, 有关专业陆续开设了Linux操作系统这门课程。专业不同, 加之高职学生群体的特殊性, Linux操作系统课程在教与学两个方面都面临着严峻的考验, Linux课程改革刻不容缓。
二、高职院校嵌入式Linux教学现状剖析
Linux操作系统是嵌入式专业必设的核心课程, 是嵌入式系统开发与设计的核心技术, 也是学习ARM硬件技术的基础, 只有二者结合, 才能设计或开发出更优秀的嵌入式产品。目前, 高职院校中嵌入式专业Linux课程体系及教学还存在一系列问题有待解决, 只有正确解决存在的问题, 才能使学生更好地领悟到Linux的精髓, 发现Linux的魅力所在。
1. 缺少前导基础课程。
Linux课程的学习, 需要有一定的前导课程。如:数据结构、汇编语言、操作系统原理等。很多高职院校基本都没有开设汇编语言和操作系统原理课程, 这给Linux课程教学带来很大难度。其中操作系统原理是学习Linux课程的基础, 没有操作系统原理的知识, 直接学习Linux课程无疑是雪上加霜。
2. 课程开设次序混乱。
Linux课程需要的一些前导课程, 与Linux课程开设次序混乱, 有的课程平行学期开设, 如JA-VA课程和Linux课程同学期开设;有的课程后置学期开设, 如数据结构在Linux课程下个学期开设。这些问题的存在, 主要是专业课程体系结构设置不合理所致, 进而暴露出高职院校教师专业知识缺乏、专业能力不强等问题。
3. 课程衔接现漏洞。
嵌入式专业, 学习Linux是为学习ARM硬件体系打基础, Linux课程必须开设在ARM课程之前, 避免平行开设。教授Linux课程的教师可以不了解ARM硬件体系结构, 但教授ARM课程的教师必须具备Linux操作系统知识。在具体的教学中, 两门课程间应做到无缝衔接, 但在教学的具体实施中, 两门课程脱节严重, 两门课程的教师应做全面的沟通和交流, 使课程教学能够顺利进行。ARM课程必须在Linux操作系统下学习驱动程序编写、内核移植及代码烧写等工作, 不使用操作系统, ARM就如同单片机一样, 发挥不出自身的技术优势。
4. 教学方法单一。
高职院校的Linux课程教学一般在计算机实验室进行, 采用老师边讲解边操作的传统模式, 在这种情况下, 学生做的有针对性的实验较少, 教学环节中缺少项目设计环节, 学生无机会参与科研项目开发, 更不利于学生创新能力的培养, 很难激发学生的学习兴趣, 教学进行到中间阶段, 学生普遍进入疲劳期和厌学期, 后期教学很难顺利开展。
5. 师资力量薄弱。
在高职院校新兴的嵌入式专业, 精通Linux操作系统的教师为数不多, 严重存在软硬件分家的现象, 有的教师只懂Linux操作系统, 对相应的ARM硬件体系不了解, 有的教师了解ARM体系结构, 但对Linux操作系统望而生畏。如何让嵌入式专业的教师既精通软件, 又精通硬件, 是高职院校嵌入式专业急需要解决的师资能力问题。
三、高职院校嵌入式专业Linux课程改革措施
在高职院校课程改革的大趋势下, 嵌入式专业Linux课程改革势在必行, 在进行Linux课程改革之前, 第一要明确本校嵌入式专业人才培养的方向, 第二要明确Linux课程所对应的业内岗位需求, 在明确这两个问题的基础上, Linux课程改革才能进行开展。采用“理论+实践+应用+项目”的教学思路, 以Linux理论教学为基础, 以创新实践教学为依托, 以培养学生创新思维和创新能力为目标, 形成课程基础理论和创新实践相互促进的互动教学机制。课程建设以实现优质教学资源的最广泛共享为目标, 坚持改变传统的教育教学模式, 创新教学思想和理念, 改革教学内容、教学方法和教学手段, 坚持开拓创新, 依托学校的学科特色, 坚持以学生为本, 促进学生主动构建知识结构[1]。
1. 嵌入式专业课程体系改革。
嵌入式专业为高职院校新兴专业, 课程体系建设尚不成熟, 需要进一步发展和完善。核心课程的前导基础课程尽量增开, 或设置成必修的选修课形式增开。同时, 要严格软硬件课程开设的比例, 电路基础、电子技术、硬件原理及版图制作这三门硬件课程不能割舍, 这三门课程是嵌入式方向硬件基础和灵魂, 本校的嵌入式专业拟增设硬件原理及版图制作这门硬件必修课。总之, 课程体系的改革需要以专业人才培养方向为导向, 以行业的技术发展为指导。
2. 课程结构设置改革。
Linux操作系统用途越来越广泛。目前, 中国多数企业和高校均采用Red Hat Linux操作系统, Red Hat Linux操作系统分为多个版本, 在教学过程中, 教师在授课时应统一版本, 选取对应版本的教材。不同的专业, 学习Linux课程的方向也不同。在某一课程对应的所有岗位需求上, 不同专业的学生均有选择机会, 但作为嵌入式专业的人才培养方向, Linux课程人才培养岗位如表1所示, 嵌入式专业在Linux教材选取、教学内容设计、实践操作等方面, 偏重于Linux命令、shell编程等内容, 嵌入式专业Linux的后续课程ARM体系结构及嵌入式C技术应用开发会在Linux操作系统的基础上进行相应的实践操作、项目开发。上述三门课, 保证了嵌入式专业的学生在毕业时能够胜任表1中1~4对应的职位。课程结构设置应与本课程行业对应岗位密切联系, 将行业岗位需求作为课程结构改革的导向和依据。
3. 实验环境改革。
Linux操作系统这门课和上机操作密不可分, 这就要求有相应的Linux操作系统环境。目前, 部分高职院校采用独立的Linux操作系统环境, Linux操作系统这门课在纯Linux操作系统下完成。Linux操作系统的桌面环境和Windows操作系统的桌面环境差异很大, 学生对Linux操作系统非常陌生, 这给教学工作带来了很大阻力。在Linux操作系统命令的实践过程中, 常出现学生改动或删除系统文件的情况发生, 严重会导致Linux操作系统瘫痪, 这种情况无疑给机房计算机的管理和维护带来压力。鉴于上述问题, 建议在实验室的计算机上安装windows操作系统, 在windows操作系统上安装VMware虚拟机, 在虚拟机上安装Linux操作系统, 这样的实验环境对硬件要求不高, 也利于教师的授课和学生的学习, 用户可在windows和Linux之间灵活切换, 若因学生误操作使Linux操作系统出现问题, 可以轻松在虚拟中实现重装, 也可以事先在虚拟机中对Linux操作系统进行克隆, 做系统的备份, 这种实验环境给机房的管理和维护带来了便利。
4. 教学方法改革。
转换教学模式, 发挥学生的主动性, 高职教师应该重点培养学生如何学的能力, 尤其Linux操作系统这门课, shell命令种类繁多, 每条命令又包括相应功能的参数, 让学生牢记每条指令和参数是不现实的, 这就要求老师培养学生具有独立学习的方法和能力, 灵活运行man手册命令和help在线帮助文档;充实教学内容, 使学生具有扎实的理论基础, 教师在授课的过程中, 要多选几本参考教材, 多参考网络资料和专业技术论坛, 使教学内容能够充实、全面, 项目案例应以典型性和综合性为宜;加强实践操作, 提高学生的实践操作能力, 依托Linux相关技能大赛, 提升学生的动手能力和独立完成项目的能力, 鼓励学生参与教师的科研项目或企业的真实项目, 提升学生真实项目实战经验, 为今后就业创造有利条件[2]。
5. 培养双师型教师队伍。
鼓励并支持教师走出课题, 深入相关企业进行实践锻炼或进行学习深造, 提升教师自身的专业能力与项目组织、管理及实施的能力。目前, 部分高职院校开展教师到企业一线实践锻炼或科技挂职等工作, 均为提升教师自身的专业技术水平和项目实践能力提供了宝贵机会。此外, 部分高职院校也为教师提供假期各种专业技能培训或在线学习的机会, 希望教师们能够重视继续学习的机会, 努力提升自身的双师型教师的能力。
四、结束语
Linux源码的开放性, 使Linux技术使用领域更为广泛, 从桌面环境到嵌入式行业, Linux越来越受欢迎。Linux课程在嵌入式专业扮演着重要角色, Linux课程改革没有成形的套路可循, 需要教师不断地去探索、总结、发现, Linux课程改革任重而道远[3]。
参考文献
[1]郑广海, 曲英伟.“嵌入式Linux操作系统及实践”课程改革[J].计算机教育, 2012, (4) :37-40.
[2]闫大顺, 冯大春.Linux操作系统课程改革探索[J].现代计算机, 2008, (281) :48-50.