嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革

汪金寶

摘要：在分析了當(dāng)前高校嵌入式課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題并結(jié)合市場(chǎng)對(duì)人才的要求，提出了高校嵌入式課程培養(yǎng)路線，改革教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法，在有限的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)教與學(xué)，將學(xué)生培養(yǎng)成符合市場(chǎng)需求的人才，通過(guò)實(shí)踐表明，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng);教學(xué)改革;培養(yǎng)路線

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）27-0166-02

近年來(lái)，嵌入式技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，智能家居，通訊，電子，醫(yī)療等行業(yè)，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)行業(yè)中非常熱門的行業(yè)，市場(chǎng)需求旺盛，人才缺口大。而我國(guó)高校在這方面開設(shè)的課程已經(jīng)與市場(chǎng)脫節(jié)，學(xué)生畢業(yè)后要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的培訓(xùn)，才能勝任自己的工作，針對(duì)這些問(wèn)題，提出了高校嵌入式課程培養(yǎng)路線和教學(xué)方案。

1嵌入式教學(xué)問(wèn)題分析

1.1教學(xué)內(nèi)容安排的問(wèn)題

目前大多數(shù)高校對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的安排上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)：（1）硬件方面，有的學(xué)校只注重硬件教學(xué)，在硬件選擇上也不一致，有16位處理器，有32位處理器;學(xué)習(xí)內(nèi)容方面有的還與目前就業(yè)市場(chǎng)嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生畢業(yè)后往往還要經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)才能上手做項(xiàng)目。（2）軟件方面：有的學(xué)校只注重嵌入式軟件開發(fā)，對(duì)硬件基本忽略不提，在開發(fā)語(yǔ)言上有的選擇QT，有的選擇純C，有的選擇匯編。（3）在實(shí)驗(yàn)器材方面：有的選擇功能固定好的實(shí)驗(yàn)箱，缺點(diǎn)是硬件基本固定，引腳已經(jīng)封死，無(wú)法靈活運(yùn)用;有的學(xué)校則選擇小型開發(fā)板，硬件可剪裁，使用也比較靈活。

1.2學(xué)生學(xué)習(xí)的問(wèn)題

目前學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式是在課堂上聽老師講解，在實(shí)驗(yàn)室里完成實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這種講授練習(xí)的模式進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種模式比較單一。課后學(xué)生完全亂了陣腳，不知道怎么學(xué)，還要學(xué)些什么，沒有目標(biāo)，沒有指導(dǎo)，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不好。

2嵌入式課程培養(yǎng)路線

結(jié)合當(dāng)前就業(yè)市場(chǎng)的需要和嵌式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，總結(jié)出以下培養(yǎng)路線。如圖l所示

2.1基礎(chǔ)課程

任何一門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)都需要一些前置課程作為基礎(chǔ)課程，主要包括：

（1）Linux操作系統(tǒng)：主要在Linux系統(tǒng)下搭建開發(fā)環(huán)境，要求學(xué)生必須掌握Linux操作系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)命令，包括對(duì)文件，目錄，磁盤，網(wǎng)絡(luò)的管理，會(huì)搭建并配置FTP，SSH，TFTP服務(wù)等。

（2）c語(yǔ)言：主要要求學(xué)生掌握c語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)言，會(huì)使用指針對(duì)硬件進(jìn)行操作。

（3）電路基礎(chǔ)：要求學(xué)生掌握電路的基礎(chǔ)構(gòu)成，各器件的功能及工作原理，會(huì)讀懂電路圖。

（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：這門課要求學(xué)生理解數(shù)據(jù)的特性，相互之間的關(guān)系及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，根據(jù)這些特性及關(guān)系，能夠設(shè)計(jì)出更高效的算法以便更好地解決實(shí)際問(wèn)題，因此這門課是為設(shè)計(jì)一個(gè)好的程序打下基礎(chǔ)。

2.2專業(yè)課程

（1）ARM接口技術(shù)

以三星S5PV210為基礎(chǔ)，講解ARM的工作原理，ARM指令，GNUc，GPIO，ARM時(shí)鐘，異常處理，串行通信，PWM，AD轉(zhuǎn)換器，12C，MMU等內(nèi)容，讓學(xué)生理解ARM各部分如何工作，從硬件層面掌握ARM處理器。

（2）ARM Linux驅(qū)動(dòng)編程

該課程在掌握ARM接口技術(shù)的前提下，學(xué)習(xí)如何在Linux操作系統(tǒng)下編寫各種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，只有這樣才能將所學(xué)技術(shù)應(yīng)用在工程上面，發(fā)揮實(shí)際價(jià)值。

（3）嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)：掌握QT5 uI編程，QT5網(wǎng)絡(luò)編程，QT5服務(wù)器編程，通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠直接基于Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行界面應(yīng)用程序開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)，服務(wù)器開發(fā)。學(xué)生通過(guò)掌握這些編程技術(shù)，能更好地適應(yīng)市場(chǎng)需要。

2.3實(shí)踐課程

實(shí)踐課程是在學(xué)生學(xué)習(xí)的了理論課的基礎(chǔ)上，為了更好地掌握相關(guān)技術(shù)而開設(shè)的一門課程，課程設(shè)計(jì)應(yīng)該緊跟上課內(nèi)容并結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，在有條件的情況下，可以以真實(shí)的項(xiàng)目里的部分內(nèi)容或全部?jī)?nèi)容進(jìn)行實(shí)踐，一方面通過(guò)實(shí)踐可以讓學(xué)生更好地掌握這門課程，另一方面也可以讓學(xué)生了解當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)技術(shù)的要求，使學(xué)生有目的地去學(xué)。為此在項(xiàng)目選擇上我們選擇了以下綜合項(xiàng)目

（1）校園網(wǎng)內(nèi)部通信工具：

完成學(xué)生之間的信息交流，數(shù)據(jù)的發(fā)送等功能，目的是讓學(xué)生掌握QT5應(yīng)用程序開發(fā)。

（2）監(jiān)獄空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

在這個(gè)項(xiàng)目中要求學(xué)生完成Linux驅(qū)動(dòng)程序的編寫，服務(wù)器編寫，客戶端編寫。

（3）智能醫(yī)療項(xiàng)目

完成體溫采集器的開發(fā)，服務(wù)器監(jiān)控開發(fā)，報(bào)警程序開發(fā)，手機(jī)App開發(fā)。

2.4就業(yè)指導(dǎo)課程

該課程的目的就是讓學(xué)生能夠更好地通過(guò)企業(yè)面試，順利進(jìn)人理想企業(yè)而設(shè)置的，主要包括以下內(nèi)容：

（1）簡(jiǎn)歷編寫：指導(dǎo)學(xué)生如何編寫簡(jiǎn)歷，達(dá)到企業(yè)招聘要求的預(yù)期。

（2）面試技巧：指導(dǎo)學(xué)生如何解決在面試過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，以達(dá)到成功面試的目的。

（3）企業(yè)常見筆試題訓(xùn)練：很多企業(yè)在招聘時(shí)都要進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的考試，通過(guò)訓(xùn)練讓學(xué)生了解筆試的內(nèi)容及過(guò)程，對(duì)提高筆試成功率有很大的幫助。

（4）企業(yè)常見面試題訓(xùn)練：面試是企業(yè)招聘過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，主要訓(xùn)練學(xué)生在面試過(guò)程中一些常見的問(wèn)題如何回答，提高面試成功率。

（5）壓力面試訓(xùn)練：企業(yè)壓力面試是指有意制造緊張的氣氛，以了解求職者將如何面對(duì)工作壓力的一種測(cè)試方法，考驗(yàn)人際關(guān)系能力。通過(guò)壓力面試訓(xùn)練，可以大大提高學(xué)生壓力面試的成功率。

3教學(xué)方法

3.1協(xié)同式課堂教學(xué)

由于嵌入式課程學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足，我校含實(shí)驗(yàn)在內(nèi)僅為80個(gè)學(xué)時(shí)，這么多內(nèi)容不可能都在課內(nèi)解決，這就需要學(xué)生在課下找時(shí)間學(xué)習(xí)。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)非常發(fā)達(dá)，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源也十分豐富，有很多高校的在線課程，也有很多知名企業(yè)培訓(xùn)視頻，還一些個(gè)人博客，這些網(wǎng)絡(luò)資源都提供了很好的學(xué)習(xí)資料。為了緊跟上課內(nèi)容，有的放矢，節(jié)約學(xué)生時(shí)間，教師應(yīng)當(dāng)篩選一些網(wǎng)絡(luò)資源讓學(xué)生進(jìn)行課下學(xué)習(xí)，補(bǔ)充知識(shí)，針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)強(qiáng)化，以期達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

協(xié)同式教學(xué)把課上教學(xué)與課下自覺有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，課上講解理論，實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，課下通過(guò)自學(xué)補(bǔ)充知識(shí)，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化知識(shí)遷移，課上課下結(jié)合為學(xué)生學(xué)習(xí)好這門課提供方法和渠道。

3.2翻轉(zhuǎn)課堂

多數(shù)高校教學(xué)模式基本是教師講，學(xué)生聽，再加課后作業(yè)的模式，學(xué)生聽課效果不好，學(xué)習(xí)效率低下，為了解決這一問(wèn)題，提出了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。具體做法是將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分成三個(gè)過(guò)程：課前，課中，課后。首先建立一個(gè)QQ群，由老師根據(jù)下節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，將要學(xué)習(xí)的視頻，內(nèi)容發(fā)布到群里，由學(xué)生事先學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完并提交學(xué)習(xí)報(bào)告，在課中讓學(xué)習(xí)針對(duì)問(wèn)題與老師，同學(xué)充分討論，然后再學(xué)習(xí)再討論，最終達(dá)到學(xué)習(xí)的目的，從老師為主體變學(xué)生為主體，同時(shí)還要給予一定的激勵(lì)機(jī)制，比如對(duì)表現(xiàn)好的同學(xué)加一定的平時(shí)分等，這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又起到了好的學(xué)習(xí)效果。

3.2互聯(lián)網(wǎng)課堂

為了提高教學(xué)效率，即時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)成果，使用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)不失為一種好的辦法，首先讓學(xué)生關(guān)注微信公眾號(hào)，當(dāng)教學(xué)需要進(jìn)行測(cè)試檢測(cè)學(xué)習(xí)情況時(shí)，當(dāng)堂將事先準(zhǔn)備好的題目通過(guò)公眾號(hào)推送給學(xué)生，學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)使用手機(jī)解答然后提交，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行提交，提交完成后由服務(wù)器端自動(dòng)批發(fā)，并將結(jié)果反饋給學(xué)生，同時(shí)統(tǒng)計(jì)正確率，將正確率反饋給老師，這樣老師就知道該知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，根據(jù)結(jié)果變更教學(xué)策略。通過(guò)這種方式，帶來(lái)高效反饋，使得教學(xué)效果一目了然，很好地提升了教學(xué)效率。

4評(píng)價(jià)體系

為了檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，要有一個(gè)有效的評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)方式不能太單一化，也就是說(shuō)不能只評(píng)期末考試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞，為此定制了一些評(píng)價(jià)內(nèi)容和占比來(lái)綜合考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，如表1所示。

表1加大了對(duì)學(xué)生的過(guò)程考核的占比，體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)態(tài)度上，這樣有利于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高了學(xué)生在課前，課中及課下的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)教師的教和學(xué)生學(xué)都有很大幫助。

5結(jié)語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中發(fā)展前景良好，但其技術(shù)更新快，市場(chǎng)對(duì)人才要求也在不斷變化，這就要求高校緊跟時(shí)代步伐，根據(jù)技術(shù)和市場(chǎng)要求不斷變更教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，尤其是課前課中課下多種教學(xué)學(xué)習(xí)方式相互融合，才能提高學(xué)生的技術(shù)水平和學(xué)習(xí)效率，另外有條件的話結(jié)合教學(xué)內(nèi)容建立資源庫(kù)，資源庫(kù)每年不斷更新，這樣教師的教與學(xué)生的學(xué)都是最新的技術(shù)，迎合市場(chǎng)要求，培養(yǎng)出有競(jìng)爭(zhēng)力的人才。