嵌入式系統教學模式的改革與探索

【摘 要】本文分析了目前國內部分著名高校嵌入式系統的教學現狀，探討了嵌入式系統教學改革的方法，其中包括教學目標的確定、教學體系的建立、嵌入式系統課程的具體教學模式的探討。

【關鍵詞】嵌入式系統 教學模式 教學體系

一、國內嵌入式系統的教學思路

目前，國內已有眾多高校開設了嵌入式系統課程，并且根據不同的專業，教學內容也有不同的側重，但是基本分為計算機類專業和電子等相關專業的嵌入式教學兩種。

浙江大學在2002年開設了“嵌入式系統”課程，是國內最早開展嵌入式系統課程教學的大學。該校課程分為嵌入式體系結構、嵌入式操作系統、嵌入式軟件開發。在教學過程中，針對不同專業和年級的學生，教學側重點也不同：計算機學院的教學偏重原理理論與設計；軟件學院的教學偏重軟件產品的使用；本科教學結合“計算機體系結構”，側重實驗；研究生教學結合“普適計算”、“高級計算機體系結構課程”，側重系統設計。

北京航空航天大學于2002年開設了“嵌入式系統設計”課程。該課程是面向計算機學院高年級本科生和研究生開設的專業課，是一門以計算機各種專業知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養學生從“整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發奠定相關基礎。課程采用理論知識傳輸與工程能力培養并重的教學方法，主要培養學生實際的嵌入式軟、硬件設計能力。

二、嵌入式系統的教學模式的探索

（一）確立教學目標

目前，嵌入式系統被廣泛地應用到工業控制、醫療儀器、信息家電、通信設備等眾多領域中。由于市場需求的巨大，社會和企業都急需掌握嵌入式系統的人才。因此，教學目標應定位為培養具有優秀工程開發能力的畢業生，為社會和企業輸送合格甚至優秀的工程開發人員。

（二）建立合理的教學體系

為了實現教學培養的目標，嵌入式系統教學體系中應包括涵蓋計算機軟、硬件的基礎知識。如計算機硬件知識應包括計算機系統結構、微機原理、數字電路設計和單片機、網絡通信接口知識等；計算機軟件方面涉及操作系統、軟件工程、程序設計等相關課程知識。同時還應當包括一些相關交叉學科（如通信、電子、自動控制等）的基礎知識和專業領域知識。嵌入式系統發展到現在， 基本上形成了兩種模式：電子技術應用模式和計算機應用模式。前者是以電子技術應用工程師為主體，從事控制、儀器儀表、機械電子等方面的單片機應用開發；后者是以計算機專業人士為主的基于嵌入式系統軟、硬件平臺從事網絡、通信、多媒體、商務電子等方面的單片機應用開發。兩種模式的側重點不同，如計算機應用設計模式側重實時操作系統分析、軟硬件模塊化設計，電子應用設計模式側重外圍接口設計、應用編程等。因此課程設計要合理， 可以將課程設置分為：公共基礎課、專業必修課、專業選修課， 學生可以根據專業方向、興趣愛好和個人發展等因素， 自主地選擇適合自己學習嵌入式系統的課程。

（三）嵌入式系統課程的具體教學模式

嵌入式系統課程軟硬結合，理論性強；知識點覆蓋面廣，綜合性強；與工程實踐結合緊密，實踐性強。這就要求嵌入式系統課程采取理論和實踐相結合的方式，以嵌入式系統的整體概念以及嵌入式實時操作系統為重點，使學生既能對嵌入式系統有一個整體性的認識，又能深入理解嵌入式系統的核心技術，進而掌握基本的嵌入式系統軟硬件設計與開發技能。

嵌入式系統的教學可以分為課堂理論學習、實驗教學和課程設計三個層面。

在課堂理論學習的教學內容的組織上，首先講解嵌入式系統的基礎知識，包括嵌入式系統的基本概念與平臺構建、處理器與接口等硬件系統基礎知識；然后圍繞嵌入式實時操作系統，詳細介紹嵌入式系統的軟件系統設計與開發；最后，可通過一些簡單的實例講解來使學生們了解嵌入式系統的設計，從而使學生掌握嵌入式系統的原理性的知識。

在實驗教學中，根據學生對知識的理解程度和接收能力，針對教學內容的難點和重點，合理地安排實驗內容和順序，培養學生依據實驗開發系統進行嵌入式系統軟硬件實驗，使學生熟悉嵌入式系統的開發環境，全面了解嵌入式系統的開發流程，掌握課堂所學的理論知識。嵌入式系統的實驗教學以學生為主體，將嵌入式系統的實驗教學融入學生的實踐課程中，以開放實驗、仿真實驗等形式貫穿實驗課程教學的始終。

在課程設計中，針對嵌入式系統設計課程體系的特點，以實踐促進理論的學習方法，以項目為引導，結合一些經典的工程實例，例如嵌入式系統引導程序、功耗檢測系統、數字相框等課程設計的案例，引導學生們循序漸進地理解嵌入式系統的基本設計方法，掌握一般的設計流程和常用工具，加強對學生的自我學習和綜合設計能力的培養。

三、結束語

我國信息化的快速發展對嵌入式系統的人才市場提出了巨大的要求。而目前很多高校的嵌入式系統的教學才剛剛起步，在實際教學工作中還存在著許多不足，一些教學方法的教學效果還需要時間來驗證，同時還將有許多新的教學手段需要我們進一步的探討和研究。因此在高校嵌入式系統教學方面迫切需要建立起能夠追隨時代步伐的嵌入式系統教學體系，才能夠培養出真正適應社會的嵌入式系統人才。

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