嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式的改革與探索

【摘 要】本文分析了目前國內(nèi)部分著名高校嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀，探討了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的方法，其中包括教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)體系的建立、嵌入式系統(tǒng)課程的具體教學(xué)模式的探討。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng) 教學(xué)模式 教學(xué)體系

一、國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)思路

目前，國內(nèi)已有眾多高校開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程，并且根據(jù)不同的專業(yè)，教學(xué)內(nèi)容也有不同的側(cè)重，但是基本分為計算機類專業(yè)和電子等相關(guān)專業(yè)的嵌入式教學(xué)兩種。

浙江大學(xué)在2002年開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)”課程，是國內(nèi)最早開展嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的大學(xué)。該校課程分為嵌入式體系結(jié)構(gòu)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件開發(fā)。在教學(xué)過程中，針對不同專業(yè)和年級的學(xué)生，教學(xué)側(cè)重點也不同：計算機學(xué)院的教學(xué)偏重原理理論與設(shè)計；軟件學(xué)院的教學(xué)偏重軟件產(chǎn)品的使用；本科教學(xué)結(jié)合“計算機體系結(jié)構(gòu)”，側(cè)重實驗；研究生教學(xué)結(jié)合“普適計算”、“高級計算機體系結(jié)構(gòu)課程”，側(cè)重系統(tǒng)設(shè)計。

北京航空航天大學(xué)于2002年開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”課程。該課程是面向計算機學(xué)院高年級本科生和研究生開設(shè)的專業(yè)課，是一門以計算機各種專業(yè)知識綜合應(yīng)用為主要特色的課程，其指導(dǎo)思想是培養(yǎng)學(xué)生從“整體”的角度認(rèn)識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學(xué)生在嵌入式計算工程領(lǐng)域研究和開發(fā)奠定相關(guān)基礎(chǔ)。課程采用理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)并重的教學(xué)方法，主要培養(yǎng)學(xué)生實際的嵌入式軟、硬件設(shè)計能力。

二、嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)模式的探索

（一）確立教學(xué)目標(biāo)

目前，嵌入式系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、信息家電、通信設(shè)備等眾多領(lǐng)域中。由于市場需求的巨大，社會和企業(yè)都急需掌握嵌入式系統(tǒng)的人才。因此，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)定位為培養(yǎng)具有優(yōu)秀工程開發(fā)能力的畢業(yè)生，為社會和企業(yè)輸送合格甚至優(yōu)秀的工程開發(fā)人員。

（二）建立合理的教學(xué)體系

為了實現(xiàn)教學(xué)培養(yǎng)的目標(biāo)，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系中應(yīng)包括涵蓋計算機軟、硬件的基礎(chǔ)知識。如計算機硬件知識應(yīng)包括計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微機原理、數(shù)字電路設(shè)計和單片機、網(wǎng)絡(luò)通信接口知識等；計算機軟件方面涉及操作系統(tǒng)、軟件工程、程序設(shè)計等相關(guān)課程知識。同時還應(yīng)當(dāng)包括一些相關(guān)交叉學(xué)科（如通信、電子、自動控制等）的基礎(chǔ)知識和專業(yè)領(lǐng)域知識。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在， 基本上形成了兩種模式：電子技術(shù)應(yīng)用模式和計算機應(yīng)用模式。前者是以電子技術(shù)應(yīng)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(yīng)用開發(fā)；后者是以計算機專業(yè)人士為主的基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺從事網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體、商務(wù)電子等方面的單片機應(yīng)用開發(fā)。兩種模式的側(cè)重點不同，如計算機應(yīng)用設(shè)計模式側(cè)重實時操作系統(tǒng)分析、軟硬件模塊化設(shè)計，電子應(yīng)用設(shè)計模式側(cè)重外圍接口設(shè)計、應(yīng)用編程等。因此課程設(shè)計要合理， 可以將課程設(shè)置分為：公共基礎(chǔ)課、專業(yè)必修課、專業(yè)選修課， 學(xué)生可以根據(jù)專業(yè)方向、興趣愛好和個人發(fā)展等因素， 自主地選擇適合自己學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的課程。

（三）嵌入式系統(tǒng)課程的具體教學(xué)模式

嵌入式系統(tǒng)課程軟硬結(jié)合，理論性強；知識點覆蓋面廣，綜合性強；與工程實踐結(jié)合緊密，實踐性強。這就要求嵌入式系統(tǒng)課程采取理論和實踐相結(jié)合的方式，以嵌入式系統(tǒng)的整體概念以及嵌入式實時操作系統(tǒng)為重點，使學(xué)生既能對嵌入式系統(tǒng)有一個整體性的認(rèn)識，又能深入理解嵌入式系統(tǒng)的核心技術(shù)，進(jìn)而掌握基本的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計與開發(fā)技能。

嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)可以分為課堂理論學(xué)習(xí)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計三個層面。

在課堂理論學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容的組織上，首先講解嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，包括嵌入式系統(tǒng)的基本概念與平臺構(gòu)建、處理器與接口等硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識；然后圍繞嵌入式實時操作系統(tǒng)，詳細(xì)介紹嵌入式系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)；最后，可通過一些簡單的實例講解來使學(xué)生們了解嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計，從而使學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的原理性的知識。

在實驗教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生對知識的理解程度和接收能力，針對教學(xué)內(nèi)容的難點和重點，合理地安排實驗內(nèi)容和順序，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)實驗開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)軟硬件實驗，使學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，全面了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，掌握課堂所學(xué)的理論知識。嵌入式系統(tǒng)的實驗教學(xué)以學(xué)生為主體，將嵌入式系統(tǒng)的實驗教學(xué)融入學(xué)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(xué)的始終。

在課程設(shè)計中，針對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程體系的特點，以實踐促進(jìn)理論的學(xué)習(xí)方法，以項目為引導(dǎo)，結(jié)合一些經(jīng)典的工程實例，例如嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序、功耗檢測系統(tǒng)、數(shù)字相框等課程設(shè)計的案例，引導(dǎo)學(xué)生們循序漸進(jìn)地理解嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，掌握一般的設(shè)計流程和常用工具，加強對學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)。

三、結(jié)束語

我國信息化的快速發(fā)展對嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)的教學(xué)才剛剛起步，在實際教學(xué)工作中還存在著許多不足，一些教學(xué)方法的教學(xué)效果還需要時間來驗證，同時還將有許多新的教學(xué)手段需要我們進(jìn)一步的探討和研究。因此在高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面迫切需要建立起能夠追隨時代步伐的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系，才能夠培養(yǎng)出真正適應(yīng)社會的嵌入式系統(tǒng)人才。

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