嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)改革

耿玉菊

摘 要：本文介紹了在計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程中的實(shí)踐教學(xué)改革探索。在培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才的目標(biāo)下，在實(shí)踐教學(xué)方法上提出了三層次的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及實(shí)踐方式。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中提出了新穎的觀點(diǎn)并加以實(shí)施，在嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到了推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)改革 應(yīng)用開(kāi)發(fā)

1.引言

目前，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、儀器儀表、軍事技術(shù)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。由于社會(huì)對(duì)掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使得嵌入式軟硬件工程師成為未來(lái)幾年內(nèi)熱門(mén)的職業(yè)之一。因此，高校教學(xué)中，為了培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才，計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)課程已成為一個(gè)重要的研究課題。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的更新

經(jīng)過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的深入分析與教學(xué)實(shí)踐，并結(jié)合不斷變化的市場(chǎng)需求，總結(jié)出一整套針對(duì)嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教改模式。

企業(yè)要求嵌入式專(zhuān)業(yè)方向的畢業(yè)生從事嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等工作。因此，經(jīng)過(guò)論證和調(diào)研，確立實(shí)驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)：要求畢業(yè)生成為在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域從事技術(shù)和管理工作的高等應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，熟悉基于ARM的嵌入式硬件系統(tǒng)和掌握基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本能力。

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，并依據(jù)當(dāng)前技術(shù)市場(chǎng)主流的水平，定位新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在理論知識(shí)的教學(xué)中，只講解最基本的概念和原理，并不把相關(guān)原理加深拓寬，從而將重點(diǎn)放在學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)上。能力的核心是應(yīng)用開(kāi)發(fā)技能，即畢業(yè)生有能力在面對(duì)某種以嵌入式CPU為核心的整體解決方案時(shí)，可以根據(jù)方案的要求，實(shí)現(xiàn)其具體的功能，并調(diào)試運(yùn)行成功。在具體的工作崗位上，可以根據(jù)公司的要求，對(duì)方案進(jìn)行裁剪、修改，在高級(jí)設(shè)計(jì)工程師的指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，同時(shí)完成模塊的編程、集成及測(cè)試等工作。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立

在確定了適應(yīng)市場(chǎng)需求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式后，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，建立“基礎(chǔ)型—綜合設(shè)計(jì)型—研究型”三層次的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并根據(jù)課程的特點(diǎn)，采用開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路和方法。

（1）基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

采用理論授課與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，讓學(xué)生了解開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)流程，掌握實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)工具的使用方法，熟悉軟件編程環(huán)境，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的調(diào)試，讀懂實(shí)驗(yàn)源程序和程序的運(yùn)行過(guò)程，并進(jìn)行修改、組合和補(bǔ)充應(yīng)用編程。

（2）綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

在基礎(chǔ)型、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合整個(gè)課程的知識(shí)，盡可能多地利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的資源，構(gòu)造一個(gè)具有實(shí)際意義的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，即做一個(gè)較為復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn)。

（3）研究型實(shí)驗(yàn)

這部分實(shí)驗(yàn)是提供給基礎(chǔ)較好的學(xué)生深入學(xué)習(xí)的，目的是使他們更深入地掌握嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí)，并有更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)進(jìn)行綜合課題的設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)踐

在實(shí)際教學(xué)中，理論教學(xué)方面?zhèn)戎赜谇度胧较到y(tǒng)原理的學(xué)習(xí)和嵌入式應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)方法；實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面基于上述三層實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，提出不同的教學(xué)目標(biāo)，逐漸提升對(duì)學(xué)生的能力要求，使學(xué)生熟練掌握整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，具備可以獨(dú)立完成基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的能力。

（1）基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)采用理論授課與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式，要求學(xué)生獨(dú)立完成基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能實(shí)驗(yàn)。

（2）綜合型實(shí)驗(yàn)由指導(dǎo)教師指定幾個(gè)設(shè)計(jì)課題或讓學(xué)生自由選擇自己感興趣的課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，教師在這個(gè)過(guò)程中僅起指導(dǎo)作用。學(xué)生每人一題，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序、選擇硬件接口及調(diào)試。

（3）研究型實(shí)驗(yàn)是作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行的，研究課題和內(nèi)容來(lái)自教師的科研課題，或是與企業(yè)相結(jié)合的科研項(xiàng)目。學(xué)生不僅要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和編制，而且要進(jìn)行一部分硬件電路的設(shè)計(jì)和制作，以及軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，這樣使學(xué)生建立了不同課程之間知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)了綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)的能力。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生開(kāi)發(fā)一個(gè)典型的嵌入式產(chǎn)品雛形，可能從功能上、產(chǎn)品化方面還有待改善，但其過(guò)程包含了一個(gè)嵌入式產(chǎn)品基本的開(kāi)發(fā)過(guò)程。教學(xué)過(guò)程都指向了這樣一個(gè)最終的目標(biāo)，即通過(guò)一系列的訓(xùn)練，學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)典型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。這個(gè)過(guò)程將使學(xué)生更為直接地了解嵌入式系統(tǒng)的原理、開(kāi)發(fā)手段和調(diào)試技巧，效果將更為直接、顯著。

根據(jù)課程的特點(diǎn)，同時(shí)采取開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路和方法。學(xué)生可以花整天的時(shí)間待在實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力實(shí)訓(xùn)的開(kāi)展就更為有效，完成一個(gè)較復(fù)雜的項(xiàng)目也變?yōu)榭赡?。這一環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)在于全力提升學(xué)生的獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力。

5.結(jié)語(yǔ)

三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系較好地培養(yǎng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，以及綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，受到了學(xué)生的熱烈歡迎，增強(qiáng)了教學(xué)效果?？傊碚摻虒W(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)只有不斷改革、創(chuàng)新和實(shí)踐，才能共同提高嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的水平，而嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)也有著很廣泛的空間需要我們探索。

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課題項(xiàng)目：河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計(jì)劃課題課題編號(hào)：Z2010289。