《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》課程教學(xué)思考

時慶濤 張 洋 孫 瑞

(長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院,吉林長春 130012)

一、前言

嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計算機硬件系統(tǒng)之中。簡單的說就是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化,類似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小,高度自動化,響應(yīng)速度快等特點。特別適合于要求實時的和多任務(wù)的體系。作為將計算機技術(shù)、電子技術(shù)和其他各個領(lǐng)域的具體應(yīng)用很好結(jié)合的產(chǎn)物,嵌入式系統(tǒng)具有技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新等特點,是一個知識集成系統(tǒng)。眾多領(lǐng)域如計算機科學(xué)與技術(shù),微電子學(xué),電子科學(xué)與技術(shù)等都和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用密切相關(guān)。該學(xué)科涉及技術(shù)從數(shù)字電路,模擬電路到嵌入式微處理器,嵌入式操作系統(tǒng)及底層驅(qū)動等,如何融會貫通學(xué)科差異,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)專業(yè)人才,提高競爭力,是擺在三本任課教師面前的重要課題。這不僅需要認清嵌入式系統(tǒng)的特點以及目前存在的問題,還要結(jié)合自身特點和實際情況制定所需的教學(xué)體系,并通過分析成功的經(jīng)驗做法總結(jié)一條適合本學(xué)院特點的教學(xué)之路。

二、學(xué)科特色

1、專用性強、綜合性強。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用就是指在嵌入式操作系統(tǒng)下進行軟件開發(fā)與應(yīng)用,一般常用的系統(tǒng)有WinCE,Palm,Linux,Android等。以嵌入式Linux為例,應(yīng)用開發(fā)具有較強針對性,軟硬件結(jié)合緊密,學(xué)科涵蓋廣。在實際開發(fā)過程中即便是同一品牌同一系列產(chǎn)品也需要不斷根據(jù)系統(tǒng)硬件變化修改軟件,這就導(dǎo)致要涉及多門專業(yè)基礎(chǔ)課程需要學(xué)生掌握,如圖1所示,被普遍認為是一科入門門檻較高的學(xué)科。

圖1 嵌入式課程體系圖

2、實驗學(xué)時有限。為了配合理論教學(xué)的內(nèi)容課內(nèi)安排了4-6次實驗,絕大多數(shù)都是單個模塊實驗基于開發(fā)板實驗平臺上完成,系統(tǒng)性不強,完整的系統(tǒng)概念即便是在課程結(jié)束后依然無法建立。

三、存在的問題

1、缺少學(xué)習(xí)熱情。很多學(xué)生只愿學(xué)即刻能用、容易上手的知識,這種現(xiàn)象普遍存在于各大高校之中。雖然學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性很高,但基礎(chǔ)知識薄弱直接導(dǎo)致上手速度慢,學(xué)習(xí)熱情迅速下降。

2、缺少高質(zhì)量的教材。嵌入式系統(tǒng)課程教材的更新速度遠低于技術(shù)的速度更新,而在教學(xué)過程中還沒有一套教輔材料能夠?qū)崿F(xiàn)通用的目的,這給教師教學(xué)帶來一定的不利影響。知識面眾多,綜合應(yīng)用性強的特點也把更高的要求擺在了任課教師面前。經(jīng)過短期培訓(xùn)后就給學(xué)生授課的教師很難做到軟、硬件精通,而且缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識的全面了解,實踐經(jīng)驗也非常有限。因此,學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容也僅停留在基本概念、基礎(chǔ)知識階段,根本談不上熟悉某一款處理器。

3、缺少先進實驗設(shè)備。目前已有實驗設(shè)備都是偏向軟件或偏向硬件的,針對嵌入式應(yīng)用軟硬結(jié)合的實驗設(shè)備卻少之又少。市場上現(xiàn)有的嵌入式實驗教學(xué)平臺所配的實驗設(shè)備,附帶有詳細的實驗指導(dǎo)書,雖然降低了教師準備實驗講義的工作量,但學(xué)生按照步驟重復(fù)實驗內(nèi)容,既沒新意實驗效果也得不到保障。

四、思考

照抄照搬已有成功經(jīng)驗或案例的做法很難達到提高教學(xué)質(zhì)量的目的,分析本校教學(xué)特點和學(xué)生特點,認真思考并選擇屬于自己的道路才是解決問題的關(guān)鍵。

1、教學(xué)內(nèi)容選擇

嵌入式知識綜合性強,需要學(xué)生具備一些基礎(chǔ)知識。因此在授課時必須以微機原理、C語言編程、數(shù)字電路設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等為先修課,一般安排在第6學(xué)期比較合適。教學(xué)內(nèi)容選擇方面,應(yīng)根據(jù)專業(yè)的特點制定嵌入式教學(xué)目標和教學(xué)大綱,明確培養(yǎng)學(xué)生具備什么樣的能力。根據(jù)目標選擇授課內(nèi)容,有理有據(jù)有先有后,明確教學(xué)重點難點,總體課程設(shè)置遵循計算機基礎(chǔ)課程、嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)及工程實踐技能課程的原則。課程體系應(yīng)涵蓋嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面的課程。

2、教師培養(yǎng)

教師培養(yǎng)是教學(xué)效果好壞的關(guān)鍵所在,鑒于目前嵌入式應(yīng)用爆炸式發(fā)展的實際情況和教師的教學(xué)經(jīng)驗普遍不足的特點,可以形成以專業(yè)負責(zé)人為核心,全員參與的教學(xué)隊伍。并實現(xiàn)校企合作,給教師更多的實戰(zhàn)經(jīng)驗,解決實踐經(jīng)驗匱乏的問題。實際操作過程中實踐輔導(dǎo)的強度非常大,實踐過程中尤其是創(chuàng)新實踐過程中涉及的所有內(nèi)容不是一名教師可以完全解決的。因此一位老師為主多位老師為輔的教學(xué)模式值得推廣,以達到協(xié)同指導(dǎo)共同提高的目的。所有教師都要苦練內(nèi)功,豐富自己的理論水平和實踐經(jīng)驗,并真正投入到實踐輔導(dǎo)的隊伍中。

3、群建設(shè),大整合

課程太多,壓力太大使得學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式平臺應(yīng)用等課程的集中開設(shè),使得學(xué)生把注意力更多的集中在掌握原理概念、完成作業(yè)和通過考試上。作為實踐性很強的課程,教學(xué)成敗的關(guān)鍵是實踐,這也是學(xué)生普遍忽略的部分。根據(jù)我院對學(xué)生培養(yǎng)的要求,結(jié)合計算機專業(yè)的特點,把嵌入式實驗分成基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和設(shè)計創(chuàng)新性實驗三部分來設(shè)計實驗項目和內(nèi)容,按比例分配,進而培養(yǎng)學(xué)生理論、綜合、創(chuàng)新和實踐能力。

4、教學(xué)方式改革

嵌入式系統(tǒng)實踐性很強,且有一定難度,因此檢驗學(xué)習(xí)效果必須通過考察學(xué)生實踐能力來完成。傳統(tǒng)的實踐教學(xué)服從于理論教學(xué)的觀念必須摒棄,理論教學(xué)與實踐教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的氛圍亟待形成,使得實踐教學(xué)成為整個教學(xué)過程的重要組成部分之一。注重實踐能力培養(yǎng),結(jié)合不斷更新的教學(xué)方法和教學(xué)手段,從而形成具有鮮明特色的實驗教學(xué)方法,最終達到學(xué)生動手能力培養(yǎng)的目的。計算機專業(yè)的學(xué)生不僅要進行軟件的設(shè)計,而且還要進行硬件電路的設(shè)計和制作,以及軟硬件系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,使學(xué)生建立相關(guān)課程之間知識的有機聯(lián)系。針對實驗教材過于詳細的問題,建議任課教師對實驗重新進行逐一設(shè)計制造一些問題,盡管工作量很大但確實是十分必要的。要發(fā)揮教師指導(dǎo)、教練的作用,強調(diào)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)和提高。

五、結(jié)束語

在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用教學(xué)中,不斷地探索與磨合,針對學(xué)校的特點、生源的質(zhì)量形成自己的教學(xué)方法,發(fā)揮優(yōu)勢取長補短并根據(jù)教學(xué)反饋實事求是不斷調(diào)整教學(xué)重點難點,探索出一條符合本專業(yè)需求的教學(xué)模式是今后努力的主要方向。而教與學(xué)都必須苦練內(nèi)功,不斷積累,切忌急功近利,膚淺浮躁,只有這樣,教學(xué)質(zhì)量才能得到實質(zhì)性的提高。

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