嵌入式课程体系（精选10篇）
嵌入式课程体系 篇1
0 引言
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
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[3]李珍香《.嵌入式系统》课程实验教学探讨[J].福建电脑,2009,1.
[4]赖晓晨,刘文杰.高校嵌入式实验室建设探索[J].实验室研究与探索,2007,26(6).
嵌入式课程体系 篇2
关键词:综合电子系统;嵌入式计算机体系;结构
中图分类号:TD672文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 06-0000-01
Integrated Electronic System Embedded Computer Architecture
Feng Lipei
(The State Administration of Radio Film and Television 723 Radio,Shijiazhuang050086,China)
Abstract:As the modern electronic information technology development and innovation and electronic information technology application of the areas of diversification of integrated electronic computer system,and embedded in the military,a smart appliance,the digital machine tools,
refrigerators and other areas of electronic devices are widely used. this article by a brief analysis and study electronics and computer system to embedded systems architecture to meet the new generation of integrated electronic computer systems for performance of the embedded application requirements.
Keywords:Integrated electronic systems;Embedded computer system;Structure
一、综合电子系统嵌入式计算机的特点
综合电子系统嵌入式计算机是嵌入到对象体系中的专用计算机,其物理结构和功能都嵌入到应用系统中,不能脱离系统操控程序而独立运行。进入21世纪以后,综合电子系统嵌入式计算机在军事上得到了广泛的推广与应用,同时在智能家电、数字机床、车载电子设备等生活领域也得到不少的应用,为人类的发展注入了全新的科技动力。综合电子系统嵌入式计算机的特点,主要表现在以下几方面:
(一)实时性
综合电子系统嵌入式计算机直接从前端传感器获取信息和资料,进行实时或近实时的操控处理和技术分析,因此,综合电子系统嵌入式计算机对信息的处理、分发和管理的实时性要求极高。
(二)与宿主系统相匹的性能与功能
综合电子系统嵌入式计算机是宿主系统的主要组成部分,其体积、重量、形状、性能等诸多数据参数必须满足各种宿主系统的不同技术性要求,其功能性与技术性必须与宿主系统的水平相适应,符合技术应用的科学发展方向。[1]
(三)环境的可靠性和适应性
综合电子系统嵌入式计算机被大量应用于工业、军事、野外等恶劣环境中,要经受振动、辐射、盐雾、高低温、电磁干扰等经验,对可靠性要求极高。传统综合电子系统嵌入式计算机的体系结构设计主要根据嵌入式系统的应用特点进行剪裁。[2]综合电子系统嵌入式计算机采用模板化结构,但是总线带宽和扩展能力有限,不具备动态重构、数据信号综合处理等功能。
二、综合电子系统嵌入式计算机的体系结构
嵌入式系统是现代电子信息技术、计算机技术和半导体技术,以及各个行业具体应用相结合的产物。因此,嵌入式系统是一个资金密集、技术密集、高度创新、不断创新的知识集成系统。综合电子系统嵌入式计算机体系结构的核心部件是处理器,系统结构较为复杂。
图1 综合电子系统嵌入式计算机的体系结构
(一)嵌入式微控制器
嵌入式微控制器将整个计算机系统集成到一块芯片中,芯片内部集成RAM、ROM/EPROM、总线逻辑、总线、定时/定时器,WatchDog、串行口、D/A、A/D、Flash RAM、EEPROM等各种基础功能和外设。为了适用综合电子系统嵌入式计算机不同的体系结构和功能需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理内核体系结构都是相近的,不同的存储器和外设的配置及封装。[3]这种体系机构可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。目前,世界通用的嵌入式控制器型号主要有:P51XA、8051、C166/167、MCS-96/196/296、MC68HC05/11/12/16等。
图2 嵌入式微控制器结构图
(二)嵌入式微处理器
嵌入式微处理器是综合电子系统嵌入式计算机的CPU,在实际应用中,微处理器被装配在专门设计的电路板上,只是保留和嵌入式应用的相关母版功能,这种体系结构可以最大幅度减少系统的体积和能源消耗。[4]嵌入式微处理器具有重量轻、体积小、可靠性高、成本低等优点,其体系结构的电路板上必须包括:总线路接口、各种外线器件、RAM、ROM等,技术保密性相对较强。目前,世界主要应用的嵌入式微处理器主要有:386EX、Power PC、SC-400、MIPS、68000、ARM等系列。
图3嵌入式微处理器结构图
(三)嵌入式片上系统
近年来,随着EDI的推广和VLSI设计的普及化,综合电子系统嵌入式计算机体系结构中一个硅片上实现一个更为复杂的全新计算机系统,也可以称之为SOC。嵌入式片上系统一般可以分为通用和专用两类,通用系列包括Infineon的TirCore,Motorola的M-Core;专用系列包括Philips的Smart XA等。
图4嵌入式片上系统
(四)嵌入式DSP处理器
嵌入式课程体系 篇3
1 人才培养目标与人才规格
嵌入式技术专业方向人才培养方案的设计,应该建立在对职业岗位分析的基础上,要结合区域经济与学校办学实力,瞄准职业岗位,以能力培养为主线,突出实践、实训、实习三个环节,最终实现工学结合、校企共建教学资源。目前,我院已与重庆金美通信达成协议,共同制定课程体系,并由该公司负责该专业的师资培训任务。以上为专业准确定位、后续课程开发奠定了来自企业一线的职业岗位分析基础。
企业对于嵌入式技术应用类技能人才的需求大致可分为四类:嵌入式产品的软、硬件设计类;嵌入式产品的制作、测试类;嵌入式产品的销售和技术支持类;嵌入式IT电子产品生产工艺和生产管理类;嵌入式设备的维护维修类等。对于嵌入式产品的软、硬件设计类,必须具备嵌入式体系结构、计算机接口技术、嵌入式操作系统、嵌入式软件系统开发、EDA及FPGA等专业知识,我院按此嵌入式技术应用类技能人才的需求来确定计算机应用技术专业——嵌入式技术方向的课程体系。
目前得到的职业岗位群、典型工作任务、学习领域映射关系如表1所示。
最终定位于本专业培养与我国社会主义现代化建设要求相适应的,在德、智、体、美等方面全面发展的,具有本专业综合职业能力的,在嵌入式系统生产、技术等第一线工作的高素质技能型人才。
本专业毕业生主要面向嵌入式设备生产企业和经营单位,从事硬件测试工程师、软件测试工程师、系统功能测试工程师工作,以及硬件维修工程师、产品销售工程师、技术支持工程师、上层应用程序开发工程师等工作。
2 课程体系设计
课程分为三个部分:第一部分,公共文化基础课程;第二部分,初级阶段的专业基础课程和专业技能课程;第三部分,中、高级阶段的专业基础课程和专业技能课程。
课堂授课和实践教学根据课程的需求而定,一般情况下保持与整个学期活动进程、步骤和过程相一致。专业技能课程实行分段设置的方法,具体安排依照循序渐进、由浅入深、由易到难、先基础后提高的原则进行。实践教学主要由案例教学和企业运作过程的模拟或真实项目为背景进行教学设计和实施。
2.1 素质、能力、知识结构及要求
(1)本专业毕业生应具备以下职业素质。
诚实守信、爱岗敬业,团结协作,遵纪守法,厚德重能,规范创新。掌握基本的就业、创业知识,有一定的择业、创业能力,知识迁移和继续学习能力,有可持续发展能力。具有一定的体育、军事基本知识和一定的卫生保健知识;具有健康的体魄,健全的心理和良好的生活习惯。
(2)本专业毕业生应具备以下专业知识。
基本的电路知识,模拟、数字电路,电路检测和故障判断的基本方法;计算机原理、接口等硬件底层技术,1～2种主流的嵌入式微处理器;一套嵌入式硬件设计所需的EDA工具;嵌入式系统硬件开发方法和基本流程;硬件系统常用焊接、组装及调试方法;至少一种嵌入式操作系统及开发平台,能以此为基础做简单的开发、测试工作;1～2种嵌入式系统的编程语言,编程常见的接口、通信协议;几种典型的嵌入式应用开发方法,如嵌入式图形系统,嵌入式数据库,嵌入式Web服务器等。
(3)本专业毕业生应具备以下职业能力。
英语应用能力,应获得英语B级证书;计算机应用能力,应获得劳动部办公自动化操作员级证书;就业创业能力;社交能力;硬件测试与维护能力;软件编程能力;嵌入式系统软硬件测试的基本能力。
2.2 主要课程支撑关系(图1)
2.3 毕业条件
本专业方向按学年学分制安排课程,三年总课时为2722学时,其中课内理论教学为1082学时,占总学时的39.75%,实践教学环节为1640学时,占总学时的60.25%,学生毕业时要求学生在学院规定的在校最长学习年限内,修完人才培养方案规定内容,成绩考核合格,达到150学分;完成顶岗实习和毕业设计并至少达到合格标准;取得素质拓展课程15学分,健康体质锻炼1.5分,学生自我管理及服务1分,社会服务3分,德、智、体达到毕业要求。
3 结语
本课程体系是我院组织部分专业教师对市内外部分IT企业,特别是重庆地区IT企业对嵌入式技术人才需求进行调研,并与部分企业专家和部分高职院校的嵌入式专业的教师研讨后制定的,已经在我院2010级计算机应用技术专业——嵌入式技术专业方向实施。该专业方向配备嵌入式实训基地,所有案例都是按照企业真实的开发环境要求进行设计,并且为了保持实训案例的实效性和先进性,每年会对案例进行升级并根据情况替换掉已经不再适合教学的案例,以保持其行业领先地位。
参考文献
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[2]李耀波,杜丽敬.高校嵌入式系统课程群规划的探讨[J].2007,19.
嵌入式系统课程教学方式改革初探 篇4
【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】
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嵌入式课程体系 篇5
1 嵌入式课程设置
我系首次开设的嵌入式系统课程是偏硬件系统设计的一门课程, 目标是通过对本门课程的学习, 使学生了解ARM体系结构, 掌握ARM伪操作及伪指令, 掌握嵌入式Linux系统的构建能力, 包括嵌入式交叉编译环境搭建, bootloader移植, 文件系统制作, 内核的编译过程;掌握Linux下C与汇编混合编程, 同时理解嵌入式系统驱动程序编写思想。
考虑到实际的嵌入式系统设计过程中, 对特定的微处理器内部结构的知识要求淡化的同时, 对处理器接口知识的要求却在增加。因此, 嵌入式系统课程增加了嵌入式系统中常用的接口的基本原理和接口协议部分, 学生可以通过本门课程的学习, 自己动手搭建定制的嵌入式操作系统, 并通过对实际的硬件接口学习及操作, 增强学生的嵌入式系统设计的能力。
嵌入式驱动开发要求学生掌握驱动开发方法、开发流程;掌握内核关键数据结构及中断机制等内容, 但是由于学时限制, 起初开设的嵌入式系统课程, 这部分内容仅要求学生掌握驱动设备的类型及驱动开发流程。本次将嵌入式驱动开发部分的内容独立设置为一门课程——嵌入式内核编程与驱动开发, 目标是通过学习本门课程, 学生能够理解嵌入式驱动开发基本概念、理论和方法;了解嵌入式Linux驱动工作原理, 熟悉Linux内核关键数据结构和机制;掌握交叉编译工具的使用和嵌入式驱动开发整体流程。使学生在学完本门课程后, 能够自己动手开发驱动程序, 并进行内核编程开发。
嵌入式系统经过系统设计和底层开发后, 仅是一个具备了硬件、驱动及操作系统的设备, 还需要在该系统上开发大量的应用软件, 才能称之为有用的受人们欢迎的系统。所以嵌入式系统的软件开发同样重要。起初的嵌入式系统课程仅介绍了Linux下C与汇编混合编程方法, 这仅适用于底层开发驱动的要求, 但这远远不能满足当今企业对嵌入式软件开发人员的要求。本次将嵌入式软件开发独立设置为一门课程, 目标是通过本课程学习掌握Linux常用命令及Linux下C编程及开发流程, 掌握Linux操作系统编程关键技术, 包括进程控制, 多线程编程及网络通信等。使学生在学完本门课程后, 能够进行多进程、多线程编程及网络通信编程等功能, 实现操作系统应用软件的开发。
嵌入式系统, 其前期课程为计算机体系结构, 计算机组成原理, 微机原理与接口技术;嵌入式内核编程及驱动开发, 其前期课程为操作系统, 数据结构与算法, 嵌入式系统;嵌入式软件设计, 其前期课程为程序设计语言I、面向过程程序设计、操作系统, 编译原理, 嵌入式系统及嵌入式内核编程与驱动开发。
2 教学方法的运用
2.1 嵌入式系统课程
1) 嵌入式Linux常用开发工具及GNU工具链生成部分采用案例教学法。通过搭建GNU工具链任务, 让学生在完成任务的同时达到熟练掌握常用命令及工具的作用。
2) 嵌入式Linux系统的构建部分采用项目驱动法, 学生在完成每节的学习后, 完成Linux系统构建的一部分功能, 最终完成Linux系统构建, 通过综合运用以上知识点, 自己动手定制一个U盘上的最小系统, 实现从U盘启动系统。
3) 嵌入式系统基础接口的原理及协议部分, 每部分内容都有丰富的案例, 由于这部分涉及的内容比较多, 采用案例分析法与分组讨论法, 通过设置设计型实验项目, 让学生先讨论, 提出一个可行性方案, 并最终在设备上实现各种功能。
2.2 嵌入式内核编程及驱动开发课程
1) Linux设备驱动概述及开发环境构建及硬件基础部分采用案例分析法, 理解嵌入式驱动开发的方法; (下转第8354页)
2) Linux内核及内核编程、Linux内核模块、Linux文件系统与设备文件系统部分采用任务驱动法, 通过对模块的加载卸载、模块参数和编译模块等任务的操作使学生熟练掌握Linux内核模块的操作;
3) 字符设备驱动部分采用案例分析法, 了解嵌入式Linux驱动工作原理;
4) 并发与竞态、LINUX设备驱动中的阻塞、非阻塞I/O与异步通知、Linux异常处理体系结构部分采用案例分析法进行讲解, 熟悉LLiinnuuxx内核关键数据结构和机制。
2.3 嵌入式软件设计课程
每部分都配有相应的任务或项目, 各重点知识点都配有案例进行分析, 便于学生理解和掌握。具体需要完成的项目包括:Linux下服务器配置项目;简单程序开发项目;多进程及守护进程程序编写任务;管道通信及共享内存任务;生产者消费者项目;NTP协议项目。最终实现一个嵌入式Web应用系统的设计与开发项目。
33结束语
综上所述, 嵌入式课程由原来的一门课程, 即嵌入式系统课程, 通过教学内容的扩充及调整为三门课程。将课程分为系统设计类课程, 即嵌入式系统;底层开发类课程, 即嵌入式内核编程及驱动开发;软件开发应用类课程, 即嵌入式软件设计。通过综合运用项目驱动教学法、分组讨论法、任务驱动法、案例分析法等教学方法开展教学, 引导和激发学生的主动学习和探究意识, 引导和激发学生的动手实践意识, 达到学以致用。
参考文献
[1]邓春健, 李丈生, 杨亮, 等.ARM嵌入式系统课程教学方法研究[J].计算机教育, 2010 (3) :94-96.
嵌入式课程体系 篇6
一方面是课程内容较多且系统性较强, 嵌入式系统属于硬软件的综合体, 实际课程中, 教师不但应讲解嵌入式微处理器的基础知识与其他硬件相关内容, 还要讲解嵌入式软件的知识内容;另一方面是学生对硬件实验课程缺乏正确认识, 硬件实验本身便存在一定难度, 但由于计算机专业学生对硬件课程存在偏见, 以致学生无论在理论知识还是实验教学方面都没有引起高度重视, 所投入的时间与精力也远远比不上软件系统的学习, 以致计算机专业学生的硬件知识与实际应用能力较差。同时, 学生的学习背景也不相同, 学习能力参差不齐。具体表现为电子类学生的软件基础比较薄弱, 而计算机专业学生的电路与硬件知识基础比较薄弱。当前虽然电类专业的学生都已经学习过计算机原理以及C语言等内容, 但由于缺乏实际经验, 以致学生缺乏实际操作知识, 而这些都为嵌入式教学带来了一定困难。除此之外, 在实验过程中, 学生也缺乏自主创新性, 很多实验都是依照实验手册进行, 学生只需要按照顺序完成即可, 缺乏创新意识。
2 嵌入式课程实验教学的改革措施
传统的高校的实验教学一般采用教师讲、学生听的教学模式, 很多教学内容已严重偏离实验大纲, 无法满足实际的实验要求, 也无法培养学生的创新能力。在此种教学模式下, 久而久之, 学生必然会形成懒惰心理, 不愿意主动思考, 缺乏主观能动性。同时, 此种教学模式下的学生也无法满足企业的实际需求, 不符合企业项目的用人标准。除此之外, 学生的主动创新能力也无法被激发, 更无法提升学生的实践动手能力, 不能为国家培养创新型的建设人才。为此, 我们应对嵌入式课程实验教学进行完善的改革, 尤其是嵌入式的课程实验体系。
嵌入式课程实验教学主要围绕实验体系开展的, 在实验中心的平台下, 根据实际实验需求, 开发出不同特点的课程体系内容, 而后在结合实验环境、实验课程以及实验设备等条件的前提下, 形成完善的人才培养方案。
2.1 创造良好的实验环境
高校的实验室建设应该按不同院系、不同专业特点去搭建, 如果依然按照传统的管理办法搭建实验平台会造成资源的严重浪费。嵌入式实验体系设计涉及C语言、VHD语言以及数字电路设计、数据结构等内容, 在进行开发学习之前, 教师应引导学生学会这些知识内容, 但这些实验资源也会被用于其他专业, 比如电子专业、计算机专业等, 既然嵌入式教学与其他课程教学都需要这样的实验环境, 那么高校在建设此实验环境时, 应该对校内的所有资源进行整体评估, 并将共性的基础实验设施都联系在一起, 进行资源的统一整合利用, 而不必专门为了具体的实验课程而搭建基础实验环境。因此, 高校在搭建实验环境时应综合考虑实验室建设、实验室管理等问题, 且在这些方面, 我国的很多研究型大学已经取得了不错的成效, 但应用型大学却相对比较落后。为此, 应该多借鉴研究型大学的方法, 建立灵活性更强的实验室, 并充分挖掘各种实验资源, 以便支持建设嵌入式的实验环境。
2.2 实验课程设计应突出重点
嵌入式课程实验体系包括道德素质教育、专业理论基础教育、专业技能教育以及专业技术实践等四方面。其中专业技能基础与专业技能实践都属于实验课程体系的内容, 为此, 高校教师应确保学生在有限的学习时间内, 掌握大量的应用技能, 而这也是嵌入式实验课程教学的设计重点所在。高校在安排嵌入式课程实验体系的基础上, 也应该适当进行项目的开发实验。基础实验主要为了提升学生的基础实验技能, 但项目的开发综合实验则为了确保学生可以充分体验整个嵌入式过程, 并在其中积累经验, 了解嵌入式开发所需知识, 从而可以发现自身缺点。一定条件下, 高校也可以让教师挂职去企业学习锻炼, 使其真正了解企业需求, 并将此经验融入今后的实验教学过程中, 这样嵌入式实验课程才能够起到应有的教学效果。
2.3 利用网上教学方法
教师可以利用BBS在线学习交流平台, 与学生们共享学习资源, 并在网上对学生进行课外辅导, 实现学习资料的发布、学习内容的在线交流等教学目的。同时, 学生还可以有针对性地提出问题, 增强了他们的学习主动性, 也强化了实验效果。为了确保学生尽快了解全部的实验内容, 并及时掌握实验课程中的重难点内容, 教师还应要求学生做好实验预习与实验结束后的资料整理任务, 并利用BBS在线平台发布实验课程介绍、实验教学大纲以及实验规划指导等信息。除此之外, 利用BBS教学平台, 教师还可以为学生布置综合实验作业, 并通过学生上传的作业了解学生的完成情况, 掌握学生的知识水平, 以便为课堂教学提供针对性的指导。
2.4 增强实验的自主创新力度
在整个实验课程体系中, 自主创新实验始终是一个薄弱环节, 为了使学生可以完全掌握并运用课程知识, 就必须增加自主创新实验。一方面, 应摒弃以往只依靠实验手册机械完成实验的教学方法, 不能将实验看作一种任务, 而是使其成为自身的兴趣爱好, 并充分体验实验开发过程中的成就感, 以充分拓宽自身的创作思路。另一方面, 理论教师与实验教师还应为学生布置除常规实验之外的应用课题, 并循序渐进地在嵌入式实验体系中引入具备应用价值与自身特色的实验课题, 扩大学生的知识层面, 使学生可以更为全面、深入地认识嵌入式的知识内容, 进而提升自身的实验创新水平。
3 构建嵌入式课程实验教学体系的具体方法
3.1 建立实验软硬件平台
在建设过程中, 主要采取两种方式:一种是利用校企合作方式, 获得更多资源, 例如与Winbond电子合作, 并在教学过程中引入ARM7系统等;另一种是自行设计开发教学模板, 针对嵌入式系统硬件多样性的特点, 为不同的硬件平台设计实验版本, 使学生充分了解不同硬件平台之间的差异性与共同性, 从而加深知识理论的理解, 进而进行针对性的学习。在此基础上, 还应提出更为高级的教学内容, 比如将嵌入式系统移植到不同的硬件平台等。而后再按照由底层至高层的设计思路, 细分嵌入式系统的生命周期, 设计不同作用的操作系统。
3.2 设计实验项目
在建立嵌入式的开发环境后, 应该设立De1ta0S的基本应用、QT Embedded程序设计、ARM接口编程技术、SH接口编程技术等不同层次的实验项目, 以适应不同层次的软件学习需求。这些实验并非一次性操作, 而是根据课程内容的变化, 进行由简至难的推进, 并在结合课程设计的原则下开发实验项目。在设计实验项目的同时不可避免地也要设计开发程序, 但学生的编程能力各不相同, 实验速度也有所差异。为此, 教师应调节课程节奏, 并协调教学进度。
3.3 成绩考核阶段
此阶段应摒弃传统的纸质考试方式, 采取上机考试, 这样才可以客观地反映学生的实际水平。为了保证考试的公平性, 还应在考试前严格检查实验机器, 确保实验环境处于正常运行状态。
4 结语
嵌入式课程实验教学要求从业人员具备完善的知识结构体系及较强的动手能力, 这也是改革实验教学的主要动力所在。为了培养出合格的高校毕业人才, 学校应建立嵌入式的实验课程体系, 并整合计算机实验室的所有资源, 努力改善实验室的教学环境。同时, 还应遵循嵌入式实验体系的生命周期, 规划完整的嵌入式实验教程, 且此体系中应该包括建设开发环境、移植操作系统以及开发上层应用等内容, 这样才可以培养出真正符合标准的嵌入式技术人才。
参考文献
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[4]徐友, 赵涛, 沈亚斌.基于实践能力培养的嵌入式系统课程教学改革研究[J].安徽电子信息职业技术学院学报, 2015 (10) .
嵌入式课程体系 篇7
一、原专业设置存在的问题
1.1课程安排脉络不清楚
根据原专业的人才培养方案, 人才培养偏向硬件层面一些, 因此, 安排了电路基础、模拟电子技术、数字电子技术、印制电路板设计与制作、单片机小系统制作、ARM原理与应用、linux操作系统应用、嵌入式系统设计与应用等, 学生在学了这些课程之后, 发现与应用电子技术专业学的差不多, 但对基于ARM嵌入式系统的学时比重相对较少, 没有凸显嵌入式系统专业的优势。
1.2课程独立、同质化严重
在原有的专业课设置过程中, 仅限于嵌入式系统所需课程, 课程之间的铺垫和渗透比较差。例如第三学期开设《单片机小系统制作》课程, 课程只限于描述MCS-51系列单片机的学习, 由于学期的限制, 同时还开设的《ARM原理与应用》, 课程限于ARM9系列微控制器的学习, 两门课程结构安排同质化程序较高, 加上同时开设, 前者没有对后者起到铺垫效果。
二、基于物联网的嵌入式专业课程体系构建
2.1课程体系构建的指导思想
课程总目标是培养扎实的电子技术基础和MCS-51单片机、ARM微控制器系统应用能力以及物联网感知层的应用能力, 能够在产品维修工程师、产品安装实施与调试工程师、技术支持工程师、应用程序开发工程师等职业岗位上, 从事物联网嵌入式产品维修、产品安装实施与调试、技术支持以及应用开发等方面工作, 有可持续发展能力和技术技能型专门人才。
嵌入式系统分为低、高端应用, 结合学校实际情况, 在开始学习阶段, 采用8位单片机入门, 详细掌握处理器内部构造和C编程语言, 然后制作相关电子产品。在大二开始接触高端ARM处理器, ARM内部构造复杂, 对高职学生来讲不需掌握其内部构造和指令系统, 详细讲解控制外设的编程, 制作嵌入式产品。从现有的条件来分析, 如何统筹嵌入式的低端和高端系统实现在物联网感知层面上的应用, 是课程体系重构的指导思想。
2.2课程体系构架
根据上述指导思想, 将原有的课程设置全部推翻进行重构, 主要从两个方向来实现:1) 低端课程系列, 以MCS-51系列单片机为主的课程系列, 主要打造常规电子产品的设计与制作;2) 高端课程系列, 以ARM微处理器为主的课程系列, 能对简单嵌入式产品进行设计与制作, 同时对物联网产品进行操作和应用。专业课程体系架构如图1所示:
低端课程系列为电类专业基本都需要开设课程, 结合我院生源情况和市场需求, 培养了常规的电子产品所需人才。该系列的课程安排和原有的安排也略有不同, 为了突显应用性, 将《数字电子技术》放在《模拟电子技术》前面, 为了强化单片机的重要性以及为ARM的学习打下基础, 开设两学期的《单片机小系统制作》, 这样单片机的学习过程中, 模拟和数字电路都学完, 外加Protel技术的学习后, 就可以进行电子产品设计与制作实训了, 实现课程之间环环紧扣, 增加了各知识要点的渗透性。此外, 《传感器》是一个特殊的课程, 在电子产品设计中也是一个必不可少的部件, 而在物联网中更是一个最重要的底层数据的源头, 因此, 在高端课程系列中也很重要。
高端课程系列是基于物联网而建立起来的课程, 在原有嵌入式系统课程上演变而来, 要突出物联网感知层【3】的应用, 减少嵌入式微控制芯片ARM的理论知识, 加大对嵌入式系统应用设计的学习, 以及嵌入式系统在物联网感知层面的应用操作。课程首先安排物联网工程概论, 让学生对物联网建立概念, 建议安排在第一学期, 然后开设基础课程《Linux操作系统应用》, 懂得操作系统的应用后, 接着开设《嵌入式系统技术与应用》, 就可以在ARM开发板上进行嵌入式系统的学习和设计了, 主要在Linux启动引导程序、内核、文件系统、字符型设备驱动程序、GPIO接口控制程序、嵌入式图形界面设计等方面、可以做出SD卡驱动、GPIO控制LED灯、PWM控制蜂鸣器等内容。在对嵌入式系统有一定程度的认识后, 就开始进行物联网感知层的课程开设, 由于感知层的模块很多, 模块之间实现无线通信, 因此, 射频技术、移动通信技术、无线传感网、数据库等方面的知识都需开设, 满足感知层的认识和应用。由于物联网在很多学科有交叉, 所涉及到的知识也很多, 结合我校实际情况, 暂且在感知层上扩展嵌入式系统的应用。
实训课程系列中《电子产品设计与制作》主要针对低端课程的训练, 可以制作心形灯、数字钟、电子广告屏、多任务控制器、无线取餐呼叫器、音乐光立方等电子产品。《嵌入式系统设计与制作》主要针对单个嵌入式控制系统的训练, 可以制作远程温度采集与曲线生成器、基于手机遥控的视频监测车的设计与实现等嵌入式系统。《物联网技术应用实践》针对物联网感知层的应用, 基于目前物联网在实际教学过程中遇到的问题, 可以通过购买中智讯科技有限公司的ZW-s210m4in1 IPv6下一代物联网实验平台来实现。最后, 综合实训放在第五学期, 通过制作简易智能家居产品将两大类课程知识进行有效地整合, 达到人才培养的目标。
2.3教学形式
对于两个系列的课程, 采用什么样的授课形式, 须得由课程性质来决定。事实上, 目前高职院校推广项目式教学由来已久, 学校有段时间全部课程都推行项目式教学, 但运行效果并不理想, 对基础性质的课程如数字电子技术、模拟电子技术采用传统的教学模式效果要优于教改模式, 并不是说教改模式不好, 影响其教学效果的原因很多。结合学校实际情况, 嵌入式专业在基础课程教学上采用传统的理论加实验的教学模式, 像protel、单片机、传感器课程采用理论知识与项目实践1:1的形式。由于高端系列课程其理论知识要艰深一些, 高职层面的学生难以理解, 应尽量压缩在理论方面的学时, 加大实践操作学时, 可以采用1:2的形式, 或是更高。理论和技术知识也很重要, 像单片机、ARM课程没有理论的支撑, 其功能根本就无法达到, 但只讲理论没有应用, 其知识内容也很难理解, 所以, 理论学习的原则以够用即可。
2.4考核方式
课程考核的形式对课程的学习起着非常重要的作用, 好的考核形式可以很好地调动学生的学习主动性, 提高动手能力。对于重构后的课程考核形式, 这需要取决于其教学形式, 采用传统教学模式的, 笔试考核比较合适;采用理论与项目1:1形式的, 笔试加作品考核比较合适;采用理论与项目1:2或以上的, 采用作品考核比较合适。嵌入式系统和物联网课程适合采用作品考核形式, 需要进行分组, 一般3人为一组, 完成一个作品。当然, 考核方式并局限于此, 可以采用多样化, 只要有利于提高学生的学习热情都是合适的方式。
三、结语
基于物联网方向的嵌入式系统工程专业课程体系, 是建立在人才培养模式前提条件下的, 关于重构后人才培养模式已经撰文发表了。新的课程体系形成了前后有序、层次推进的体系架构, 推行两个系列课程体系, 满足物联网嵌入式不同层次的人才培养。
该课程体系已在2013级嵌入式系统工程专业的学生上实践2年了, 目前学生学习热情高涨、运行效果良好, 做出了形式多样的产品。
参考文献
[1]百度百科.无线龙新型物联网实验实训室[EB/OL].[2014-07-07].http://blog.sina.com.cn/s/blog_8cc8e3990102uwr9.html
[2]教高厅函[2010]13号文件《教育部办公厅关于战略新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》[EB/OL].[2011-09-12].http://bksy.zju.edu.cn/attachments/2010-03/01-126830215-136490.doc.
嵌入式课程体系 篇8
近年来, 随着移动互联网技术、云计算技术以及大数据的迅猛发展, 越来越多的人使用移动设备。据有关数据显示到2015年为止仅在智能手机这一项已基本普及到每个家庭, 几乎是每个人[1]。当前的时代已不纯粹是信息时代了, 现在的已进入互联网加时代。在这个时代里, 人们的生活从学会使用到依赖智能设备及软件。因此, 对于现在及未来相当长一段时间里市场是非常需要能够从事移动互联硬件及软件生产或开发的人员。而基于移动开发的软件及硬件开发是正是属于嵌入式技术与应用的一个范畴。
1 人才培养的定位及培养目标
嵌入式技术与应用专业学生毕业后对岗位的选择包括如下几个类型:嵌入式硬件产品的设计与制作;嵌入式产品的测试与调试;嵌入式硬件设计;嵌入式软件设计等。由于目前我校在开设嵌入式技术与应用专业之前有了相关的专业软件外包服务与应用专业, 目前比较具备的关于软件开发相关的师资力量。因此, 将本专业侧重的方向定义为移动APP开发方向。
另外, 由于当前的市场形势表明随着时代的发展, 使用移动设备数量的增多, 一些更有创新创意的APP的需求量也会越来越多。因此, 基于移动智能平台的开发在未来相当一段时间里有很大的用人需求。另外, 在人才培养方案的修订时, 要考虑到各类学生的发展情况, 从而才能体现出职业教育的开放性。因此, 在人才培养方案修订的时候, 大致从如下的职业岗位的能力进行培养:对于一部分逻辑思维比较强, 专业学习扎实的同学, 可以从事本专业的主要的职业岗位--软件开发工程师;而对于一些爱好设计的同学, 就应该考虑让他们走UI设计的方向;还有一部分学生可以走软件测试或是软件实施与维护方向;最后有一些社会交际能力较强的学生还可以从事软件销售或是售前售后工程师之类的岗位。
2 课程体系设计思路
2016年6月8日, 重庆市人民政府办公厅、教育部办公厅联合印发《教育部重庆市人民政府共建现代职业教育体系国家制度建设试验区实施方案》中提出:要促进产教对接, 健全产业与职业教育的同步规划制度, 健全职业教育行业指导制度, 建立人才需求预测制度, 建立行业与职业教育对话机制, 密切校企合作, 明确企业参与职业教育职责。这也就是说职业教育机构对才的培养是面向社会的, 面向产业的, 所以人才培养的方案与应该及时和相关用人企业保持对话和长期的交流合作。[2]
为了让人才培养真正服务于社会, 需要与对应的企业保持长期的对话与合作, 这种对话与合作应该渗透到人才培养的每一个环节。首先, 从人才培养方案的修订上, 应该需要企业的人参与讨论。人才培养方案制定的人必须要将企业专家的建议和意见考虑到人才培养的方案中去。其次, 在教学的过程中, 不仅需要教师不断的到企业进行实作, 还需要利用企业的项目作为教学的内容, 更需要有实际经验的企业一线能手为学生进行实习实训。最后, 在学生就业的过程中, 相应的专业负责人应多和用人单位沟通, 了解学生在企业实习的情况, 通过企业的反馈, 我们会进一步了解学校的学习那些地方需要改进。
3 专业课程体系的构建
本专业在与多家企业进行多次的调研和交流之后, 对以前的人才培养方案进行了修订。最终确定我校嵌入式技术与应用专业的学生的课程体系应该更加接近企业的一线对用人的需求上来。通过研究与探索, 确定学生就业的两个大的课程主线, 一条主线是基于APP开发工作岗位的课程线路, 包括程序设计基础—面向对象程序设计—Android应用程序开发—Web应用程序开发—软件工程等;另一条主线就是面向界面设计的工作岗位, 这些课程包括网页美工基础—Html设计基础和JS—基于Web的UI设计等。具体的专业必修课程如下表所示:
另外, 为了丰富和拓展学生在专业的其它方面的学习, 也为了体现职业的开放性。针对部分学生兴趣设置一些适合他们的选修课。这些课程包括:Excel高级应用、计算机系统维护、Linux配置与管理、云计算基础与应用、容灾技术与应用、物联网基础与应用、IT项目管理、IT产品营销等。
4 对学生的要求
1) 思想政治素质——拥护中国共产党的领导, 拥护社会主义制度, 坚定中国特色社会主义理想信念;树立正确的世界观、人生观、价值观、道德观和法制观;实现德智体美全面发展, 成为中国特色社会主义事业的合格建设者和可靠接班人。
2) 学业成绩——修完专业人才培养方案规定的各门课程达到合格标准, 取得规定的最低毕业总学分135学分 (包括公选课8学分) 。
3) 素质拓展——获得重庆商务职业学院大学生素质拓展证书, 并修满6学分;获得社会实践活动学分至少6学分。
4) 计算机及英语等级要求——获得全国高等学校 (重庆考区) 非计算机专业计算机等级考试一级 (含一级) 以上证书或微软认证考级证书, 国家高等学校英语应用能力考试B级 (含B级) 以上证书。
5) 职业技能——获得工信部软件水平考试、Android开发工程师、国家信息化计算机教育认证 (CEAC) 或与专业相关的其它职业资格证书。
5 目前实施的效果与不足
通过对企业的长期对话与合作, 也使得课程体系进行不断的调整, 让学生学习的内容较以前更加接近相应的岗位能力了, 也缩小了学校学习与企业工作的差别。当然, 这个过程中也存在一定的不足, 其一, 在执行的过程中有时候学习知识的深度和难度较实际工作岗位有一定的差别。其二, 由于企业对人才需求的量有限, 不能让未毕业的学生也能到企业去从事力所能及的工作岗位。为了解决以上的问题, 可利用工作室的方式, 以工作室承接商业项目或内部产生项目的方式让学生上手练习, 从而让工作室作为一个学校与企业的桥梁。在未来专业建设中, 相信这些问题能得以实现和解决。
参考文献
嵌入式课程体系 篇9
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。
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嵌入式课程体系 篇10
什么是创业教育?美国考夫曼基金会为创业教育作出了如下定义:创业教育是向个人传授一种理念和技能的过程, 它帮助被教育者识别那些被别人忽视的机会, 使其有足够的洞察力将他人犹豫的事付诸行动。内容应包括识别风险与机会整合资源以开创新企业并对企业进行管理等。大部分国外学者普遍赞同的观点是创业教育应以唤醒学生的创业精神与意识、提高学生创业技能以及培养企业家行为为主要目标。而要实现创业教育的目标, 如果没有系统性的教育课程体系设计, 创业教育同人才培养方案不能相结合, 使不同专业教育相融合、不同实践相结合, 创新创业教育不仅凌乱无序, 也很难取得好的教育效果。事实证明也正是如此。而创业教育指导的有效性, 其根源在于创业教育课程设计缺乏系统性和融合性。主要表现在以下几个方面:
(一) 缺乏总体设计
尽管许多高职院校也开展了创业教育, 部分院校也开设了相关创业教育课程, 少则几门, 多则十几门。但由于缺乏总体设计, 缺少专门针对大学生的创新创业实践教育课程体系, 对于每门课程要达到什么目标, 要教会大学生哪些创业技能, 课程之间有何必然联系, 创业课程与专业技能培养相关性如何, 每门课程通过什么教学方式来实现等一些基本的理论和实践问题并没有理清, 因此必然会出现学校有教学, 学生有学习, 但效果不明显的情况。
(二) 缺乏兼容性
部分高校针对大学生的创新创业教育课程相对封闭, 往往是作为单独一门或几门课程出现在大学生的选修课表上, 较少与专业、与第二课堂、与公选课等其他教学和人才培养形式融合。这种课程设计形式直接导致两个方面的问题:一是学生缺乏对创业系统知识的学习, 无法通过学习一两门课程获得创业的技能;二是因为学生难以从思想深处认识到创新创业教育的重要意义, 只是为了获取学分而学习, 学习效果不显著。
(三) 缺乏与实践的结合
创新创业教育不仅是在课堂上的理论教学, 更重要的是与社会实践相结合。就目前而言, 大多数高职院校创新创业教育课程还未能达到这一要求。主要表现为:一是重知识轻方法, 教学中未能使学生真正掌握如何深入市场, 了解市场上行业市场动态和行业发展前沿, 切实从现实市场需求中找到创业点;二是重理论教学轻项目实践, 难以做到通过实际的创业项目带动学生的技能学习。
总而言之, 由于高职院校创新创业教育的系统性缺失和融合性不够, 使教育效果不尽如人意。学生创业的技能不足以应对真正的创业实践。因此, 要提高高职院校创业指导的有效性, 必须以新思路重新构建大学生创新创业教育的课程体系。
二、高职院校嵌入式创新创业教育课程体系的设计理念
嵌入式源于计算机领域专用名词“嵌入式系统”, 该系统是面向用户、面向产品、面向应用的, 它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。在高职院校的创新创业教育中引入“嵌入式”方法, 也即根据培养对象的专业特征, 将创新创业教育嵌入日常的人才培养过程之中, 把创新创业的课程与专业理论课程、实践课程、公选课程以及学生活动的第二课堂有机结合, 在专业教育、素质教育过程中实现创新创业教育的目标。具体而言, 包括四个方面的嵌入。
(一) 在专业理论教学中嵌入创新创业教育课程
根据培养目标, 将创业课程体系嵌入专业课程体系中, 设计全方位的课程体系, 实现专业教育与创业教育的实质性融合。高职创业课程与专业课程的组合与重构的进程, 是创业知识与专业知识重新组构、获取、分享与应用的过程, 不是创业课程与专业课程的简单叠加, 而是如何将创业知识融入高职专业教育教学的有机整体中, 在传授好专业知识的同时, 积极进行创业意识、创业思维和创业技能的培养, 其目的是使创业知识、专业知识融为一体, 使学生在学习专业知识的同时, 获取创业知识, 培养创业能力。
(二) 在专业实践教学中嵌入创新创业教育课程
高职院校各专业实践教学几乎占到全部教学内容的一半以上, 包括专业实训、认岗见习、轮岗见习和顶岗实习。在专业实训中, 可以将创新创业教育的课程内容融入进去, 使学生在真实或仿真环境中了解企业运作的基本过程和要求, 包括产品构造、操作标准、操作过程、人力资源素质等。在这些教学过程中, 完全可以融入创新创业教育的课程要求, 让学生在真实的工作环境中, 去了解企业的组织结构、管理流程和方法、管理制度和手段、资源分配、人才招聘和使用方法、外部环境等知识, 使学生可以在工作中掌握企业管理和运作的相关知识, 增强创新创业能力。
(三) 在公共选修课中嵌入创新创业教育课程
高职院校普遍开设了多门公共选修课程, 涉及专业以外的多种知识和技能培养。在公共选修课中嵌入创新创业教育课程有两种形式, 一是把创新创业教育某些课程, 如创业者素质、创业技能等单独列入学校公选课的目录, 供学生选修;二是可以开设与创新创业相关课程, 如企业管理、人才资源管理、会计知识、税务知识等, 以供有创业梦想的学生选修, 以掌握在自主创业过程中必备的知识和技能。
(四) 在第二课堂中嵌入创新创业教育课程
第二课堂是高职院校中开展学生素质教育的重要途径, 通过学生自主开展的各项活动, 提高学生的综合能力。在第二课程中导入创新创业教育的课程内容, 可以更新创业教育的思维和理念, 可以使学生在内容生动、形式灵活的课外活动中, 体验创新创业教育的乐趣, 增强对创新创业的意识。
三、嵌入式创新创业教育课程体系设计在汽车运用技术专业中的运用
根据嵌入式设计的理念, 广东轻工职业技术学院汽车系汽车运用技术专业从2013年开始, 在改进创新创业教育课程设置和教学方面进行了探索, 有效地提高了本专业学生的创业知识和创业技能。在该系参加“全国第四届创新创业大赛”的参赛队中, 汽车运用技术专业2013级学生占了半壁江山, 近五分之一的学生开展尝试创业实践。其基本做法也即上述四个嵌入。
(一) 与专业理论课程的嵌入
根据创新创业教育课程改革的需要, 汽车运用技术专业2013年重新制定了人才培养方案, 对专业课程进行了再设计。主要包括两方面:第一, 要求每门专业课程教师授课时, 需要用1~2个课时介绍相关专业知识在企业中的运用情况, 使学生掌握在创业过程中, 如何运用好所学专业知识;第二, 增设和调整本专业学生创业所必须掌握的一些技能性知识和课程, 如《管理学》《维修生产管理》《汽车4S店经营管理》《汽车保险与理赔》《二手车评估》《创新能力模块》《团队合作能力》等, 使学生掌握在本专业、本行业进行创业的基本方向、必要的专业管理技巧、解决问题的能力。
(二) 与专业实践课的嵌入
主要形式为专业实训、认岗见习和顶岗实习三种形式。本专业要求教师在学生专业实训过程中, 必须引入企业真实案例, 开设尽可能防真的实训项目, 使学生通过完成实训项目, 深入了解汽车行业相关领域的知识和处事技巧。专业学生在大一上、下学期必须进行认岗见习, 深入到各4S店、维修企业了解企业的岗位设置、人员配备、业务流程。大二和大三共开展半年左右的顶岗实习, 学生根据意愿, 被安排进入各车企相关职业岗位工作。实习结束后, 要撰写详细的实习报告。内容不仅需要报告本岗位工作的情况, 还要对所在企业的组织状况、店面布局情况、公司制度、管理流程、方法和手段等方面的情况进行分析评价, 提出意见建议。通过这些途径, 使学生边工作边学习汽车类企业经营管理的相关知识和技能。
(三) 与公选课的嵌入
根据调整后的人才培养方案, 汽车运用技术专业要求学生选修课的比例不低于10%。总学时不少于240学时, 保证了学生有足够的时间选修足够的课程。全校可供选择的公选课共有256门, 其中与创新创业教育紧密相关课程有51门, 如《创新与创造》《大学生创业》《企业战略管理》《市场分析》《产品策划与营销》《公关与礼仪》《商务沟通》等。汽车运用技术专业要求, 学生选修课程时, 必须选够5门以上, 而且要经营管理类课程、商务类课程为主, 目的在于增加学生创业的必备知识储备。
(四) 与第二课堂的嵌入
根据创新创业教育的需要, 汽车运用技术专业对学生活动中嵌入创业素质培养也作了规定, 包括每学期必须举办一场以创新创业教育为主题的学生活动;学生团体举办的课外活动要以增强综合素质为主线, 不能为娱乐而娱乐;创新创业教育的教师要参与学生活动, 及时发现好苗子, 并及时给予指导等。通过近两年的实践, 确实起到比较好的效果。
摘要：《国务院关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》指出, 深化高等学校创新创业教育改革, 是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要。近年来, 在国家的大力推动下, 高职院校在积极鼓励学生自主创业, 创新创业教育不断加强, 取得了积极进展。但也存在一些不容忽视的突出问题, 特别是创新创业教育课程体系设计不尽合理, 与专业教育结合不紧, 与实践脱节等问题, 直接影响了教育效果和学生创业的成功率。当前, 加强高职院校创新创业教育, 必须以人才培养方案为基础, 以创新创新教育与专业相结合为着眼点, 在课程体系上进行彻底改革。
关键词：创业,嵌入,汽车运用,创业教育,高职院校
参考文献
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[2]易玄, 申丹琳, 我国大学创业教育和专业教育融合模式的探索[J].创新与创业教育, 2012 (2) :68-71.