嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容改革探討

【摘 要】分析當(dāng)前嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的能力要求及現(xiàn)狀，闡述對嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容改革的有關(guān)舉措。

【關(guān)鍵詞】嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容 改革 探討

【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）07C-0042-03

近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)和程序開發(fā)技術(shù)也都有了迅速發(fā)展，針對嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)涉及的技術(shù)越來越廣泛，對從業(yè)者能力的要求也越來越高。但是，嵌入式產(chǎn)品對工業(yè)控制、機電以及電子消費市場等領(lǐng)域所產(chǎn)生的促進與推動作用十分巨大，因此可以預(yù)見，在未來的發(fā)展過程中，嵌入式技術(shù)還將繼續(xù)受到人們的關(guān)注和發(fā)展，應(yīng)用嵌入式技術(shù)開發(fā)出來的各種應(yīng)用產(chǎn)品也將越來越多地深入到社會各個角落之中。但是在嵌入式技術(shù)迅猛發(fā)展的大環(huán)境下，傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程和開發(fā)能力不能夠很好地適應(yīng)未來嵌入式技術(shù)發(fā)展的需要。嵌入式領(lǐng)域中的新知識新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將進一步促使嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程在課程內(nèi)容和組織形式上必須進行改革和創(chuàng)新，以適應(yīng)嵌入式技術(shù)迅猛發(fā)展的大環(huán)境，使學(xué)生在學(xué)習(xí)了嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程之后，能夠更好地適應(yīng)社會就業(yè)環(huán)境的需求，將其所學(xué)習(xí)的知識和技術(shù)無縫地應(yīng)用到嵌入式領(lǐng)域中的各個崗位中去。

為此，本文深入分析了嵌入式開發(fā)課程的教學(xué)內(nèi)容及組織形式，針對當(dāng)前嵌入式技術(shù)開發(fā)的職業(yè)需求環(huán)境以及對人才的基本要求，提出更適合于未來嵌入式技術(shù)應(yīng)用需求的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能真正理解和掌握嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)中的核心技術(shù)。

一、就業(yè)市場需求分析

從目前的調(diào)研情況來看，嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的課程培養(yǎng)情況與學(xué)生的能力和市場需求存在比較明顯的脫節(jié)現(xiàn)象。具體體現(xiàn)在以下三個方面：

（一）嵌入式技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致現(xiàn)有的教學(xué)水平滯后于當(dāng)前的主流技術(shù)。近年來，隨著電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于嵌入式技術(shù)開發(fā)的各種應(yīng)用系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。在嵌入式平臺上所研究的各種程序開發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)集成開發(fā)技術(shù)有了很大的發(fā)展和變化。而傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程的授課內(nèi)容往往是在若干年前制定的，器件和芯片的功能相對簡單，用戶難以進行一些復(fù)雜高深的程序開發(fā)應(yīng)用。因此，在嵌入式技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，如果仍然沿用此前針對品種單一、功能簡單的嵌入式芯片和系統(tǒng)所設(shè)計的程序開發(fā)技術(shù)，必然是與當(dāng)前的嵌入式技術(shù)發(fā)展不相適應(yīng)的。

（二）學(xué)生基礎(chǔ)條件的發(fā)展導(dǎo)致現(xiàn)有的嵌入式程序開發(fā)課程與其不相匹配。當(dāng)前，雖然高職院校的學(xué)生入學(xué)條件和所具備的基本能力比一些重點本科院校的學(xué)生弱，但是，隨著教育的改革與深化，越來越多的中學(xué)生在進入高等院校之前，已經(jīng)通過課外興趣小組、課程競賽小組或自我學(xué)習(xí)等方式對嵌入式應(yīng)用技術(shù)有了一定了解，這使得傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程中的很多內(nèi)容對當(dāng)前的學(xué)生而言，是過于簡單和過時的。學(xué)生可以很輕松地掌握嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)中的一些基本概念和技術(shù)。如果仍然使用傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和組織模式，必然會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有相當(dāng)一部分時間和精力沒有得到很好地發(fā)揮。相對于高職院校學(xué)生緊張的課程安排和學(xué)習(xí)計劃，這種對學(xué)生時間和精力的浪費顯然不利于學(xué)生綜合能力的提高。

（三）市場競爭格局的變化要求嵌入式專業(yè)學(xué)生掌握主流的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)。目前，能夠從事嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)培養(yǎng)的學(xué)校包括各種層次的工科院校，不僅有重點院校、一般本科院校、專科和高職院校，甚至還有很多社會上出現(xiàn)的專門的嵌入式技術(shù)培訓(xùn)學(xué)校。這一系列的培訓(xùn)學(xué)校圍繞嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的能力培養(yǎng)，從不同角度不同途徑每年都向社會輸送大量嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)人才。根據(jù)不同院校對嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)人才培養(yǎng)的層次不同，所培養(yǎng)出的這些學(xué)生今后在嵌入式專業(yè)領(lǐng)域中所從事的工作也各不相同。但是，無論是哪種形式培養(yǎng)的嵌入式專業(yè)人才，如果要在激烈的社會競爭環(huán)境中尋得一席之地，必須要有過硬的技術(shù)和本領(lǐng)。由此可見，面對當(dāng)前這種激烈的市場競爭格局，無論是從社會需求還是從人才培養(yǎng)系統(tǒng)兩個方面來分析，都要求對嵌入式專業(yè)的學(xué)生進行培養(yǎng)時，必須對嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程的內(nèi)容及形式進行深入研究與創(chuàng)新，以使得所開展的教學(xué)內(nèi)容與社會需求保持一致。

二、面向技術(shù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容改革

為了提高嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程的針對性，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程中所獲得的知識和內(nèi)容與實踐應(yīng)用的需求結(jié)合更加緊密，本文在研究嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容和組織形式改革過程中，首先提出了面向技術(shù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容改革方案。其核心思想是圍繞著當(dāng)前嵌入式技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，研究最為主流的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)和基本要求。針對這些需求，對課程的教學(xué)內(nèi)容進行改革與創(chuàng)新。具體實施過程主要從以下四個方面來開展：

（一）嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的操作系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)容更新。目前傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)所選擇的操作系統(tǒng)環(huán)境主要是以Linux為主，最初在選擇Linux操作系統(tǒng)作為嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境主要是由于Linux操作系統(tǒng)是一個開源的操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)非常清晰，有助于學(xué)生去理解操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的運行機制以及在該操作系統(tǒng)環(huán)境下的程序開發(fā)要求。但是，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，單純地以Linux操作系統(tǒng)作為開發(fā)環(huán)境已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的應(yīng)用需求。尤其是隨著智能手機的大量推出，基于WinCE 、Symbian、Android等各種新型的操作系統(tǒng)不斷被推出，而且在智能手機等各種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。因此，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程時，應(yīng)該有選擇性地對當(dāng)前的新型操作系統(tǒng)環(huán)境以及這類操作系統(tǒng)環(huán)境下的程序開發(fā)要求與特點進行介紹，讓學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)和掌握一些新型操作系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)的要求及過程，能夠更加適應(yīng)未來新型操作系統(tǒng)環(huán)境下的應(yīng)用程序開發(fā)的需求。

（二）嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的硬件仿真環(huán)境的內(nèi)容更新。傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)所使用的硬件仿真環(huán)境主要是基于51系列或者ARM系列的硬件仿真平臺。能夠支持的應(yīng)用程序開發(fā)難度和復(fù)雜度非常有限，不適合于一些比較復(fù)雜的應(yīng)用程序案例在這種環(huán)境下仿真和分析。而當(dāng)前硬件仿真環(huán)境的技術(shù)有了飛速發(fā)展，而且隨著硬件成本的大幅降低，越來越多的新型硬件仿真環(huán)境得到了很好的市場推廣。為此，在課程的內(nèi)容組織改革過程中，需要對嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程中涉及的硬件仿真環(huán)境的相關(guān)知識和內(nèi)容進行改革和創(chuàng)新，刪減一些不再使用的硬件仿真環(huán)境相關(guān)知識。同時，有選擇性地補充一批有代表性的新型硬件仿真環(huán)境相關(guān)知識，選取當(dāng)前最為主流的硬件仿真環(huán)境，縮短學(xué)生適應(yīng)新型硬件開發(fā)環(huán)境的時間和過程，提高學(xué)生的實踐動手應(yīng)用能力。

（三）嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)語言的更新。在傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程中，由于嵌入式開發(fā)的相關(guān)技術(shù)研究尚不成熟，能夠提供的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的語言和平臺也很少，因此在進行大部分嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程中，所采用的開發(fā)語言絕大多數(shù)是基于匯編語言的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)。面向匯編語言的應(yīng)用程序開發(fā)對程序開發(fā)者提出了很高的要求，可讀性方面都表現(xiàn)較差，開發(fā)難度和工作量都比較大。而當(dāng)前，嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的相關(guān)環(huán)境和平臺有了很大的改善，一些面向?qū)ο蟮那度胧綉?yīng)用程序開發(fā)環(huán)境3G被推出。用戶可以使用類似于VC的應(yīng)用環(huán)境中開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序。而且在不同的應(yīng)用程序開發(fā)平臺中，還能夠為用戶提供大量的庫函數(shù)和調(diào)用接口，方便用戶在較短的時間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量、功能強大的嵌入式應(yīng)用程序。因此，針對這種技術(shù)發(fā)展的成果，嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程在內(nèi)容改革過程中，應(yīng)該打破當(dāng)前僅僅使用匯編語言這一單一的程序開發(fā)語言，引入當(dāng)前主流的面向?qū)ο蟮那度胧綉?yīng)用程序開發(fā)平臺和開發(fā)語言，提高用戶開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序的效率和質(zhì)量。

（四）嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的程序開發(fā)模式的更新。嵌入式應(yīng)用程序的程序開發(fā)模式由于過去使用的相關(guān)開發(fā)技術(shù)不夠成熟和先進，用戶所開發(fā)出的嵌入式應(yīng)用程序功能也相對簡單，規(guī)模較小。因此，在傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程中所采用的程序開發(fā)模式基本上都是基于個人的單一程序開發(fā)模式。整個程序的總體框架到各個內(nèi)部子函數(shù)的實現(xiàn)，都是由一個程序開發(fā)者來完成。然而，隨著當(dāng)前嵌入式應(yīng)用程序的功能越來越復(fù)雜，在面向?qū)ο蟮那度胧綉?yīng)用程序平臺下，是支持多用戶協(xié)同進行嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)的。因此，在多個用戶協(xié)同進行開發(fā)過程中，整個程序的開發(fā)模式和開發(fā)過程都發(fā)生了顯著的改變。所以在給學(xué)生介紹程序開發(fā)模式過程中，也需要圍繞當(dāng)前嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)模式的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，打破當(dāng)前的單一程序開發(fā)模式，給學(xué)生介紹在多用戶環(huán)境和遠程環(huán)境下嵌入式應(yīng)用程序新型開發(fā)模式，擴展學(xué)生的視野，增強學(xué)生從事復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的能力。

三、項目驅(qū)動型的教學(xué)內(nèi)容改革

面向技術(shù)發(fā)展所提出的教學(xué)內(nèi)容改革措施可以從理論上沿用當(dāng)前嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程的教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實需求不相適應(yīng)的地方，并找出改革的解決方案。但在現(xiàn)實過程中，僅僅依靠理論研究分析的改革措施和方案往往還不能夠非常理想地解決好嵌入式程序開發(fā)教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實需求之間的矛盾。在對嵌入式應(yīng)用程序教學(xué)內(nèi)容進行改革和創(chuàng)新的過程中引入基于項目驅(qū)動型的嵌入式應(yīng)用程序教學(xué)內(nèi)容改革是一種針對性和時效性非常強的改革舉措。本文在研究基于項目驅(qū)動的教學(xué)內(nèi)容改革方法中，認為可以從三個方面來開展具體的教學(xué)內(nèi)容改革：

（一）教學(xué)內(nèi)容來源于項目案例。在傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用程序課程教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容基本上是遵照教學(xué)大綱，力求給學(xué)生樹立一個整體和全面的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)內(nèi)容體系。這種教學(xué)內(nèi)容的組織和實施方式，能夠保證學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程過程中所掌握的知識是一個前后連貫、相互聯(lián)系的有機整體，可以促使學(xué)生掌握的知識更加全面和詳細。但是，這種知識內(nèi)容的組織方式也存在一個很明顯的缺陷，即給學(xué)生傳授的知識由于過于全面和完善，在學(xué)生今后實際應(yīng)用這些知識和技術(shù)的過程中往往只能用到其中的一部分知識。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將會面臨學(xué)習(xí)重點不突出，針對性不強的問題，往往會導(dǎo)致學(xué)生對該課程學(xué)的不夠透徹，而且其所欠缺的知識和內(nèi)容也許恰好是今后在從事嵌入式行業(yè)相關(guān)職業(yè)過程中所需要的技術(shù)。

利用項目驅(qū)動型的教學(xué)內(nèi)容改革可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過程中，有針對性地融入典型的項目案例中所需要的相關(guān)技術(shù)。在對教學(xué)內(nèi)容改革的過程中，重點要解決好的問題是對科研成果進行教學(xué)轉(zhuǎn)化。從科研成果向教學(xué)成果的轉(zhuǎn)化事實上不僅僅是一個簡單的（下轉(zhuǎn)第46頁）（上接第43頁）教學(xué)案例闡述的過程，其中包含更多的是對教學(xué)案例中涉及的關(guān)鍵技術(shù)和核心知識點進行抽取和提煉并加以概括，以學(xué)生能夠接受的方式傳授給學(xué)生，讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中能夠體會到典型的嵌入式應(yīng)用案例過程中所需要的相關(guān)核心技術(shù)和程序開發(fā)過程。

（二）教學(xué)內(nèi)容服務(wù)于項目案例。嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和教學(xué)內(nèi)容最終都是為了促進學(xué)生在嵌入式行業(yè)中去應(yīng)用其所學(xué)習(xí)的相關(guān)知識和技術(shù)。因此，課程傳授的所有知識和內(nèi)容應(yīng)該圍繞著嵌入式應(yīng)用的典型業(yè)務(wù)需求來開展，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程中的相關(guān)核心技術(shù)、程序開發(fā)過程、開發(fā)方法能夠應(yīng)用到未來嵌入式應(yīng)用程序相關(guān)工程項目中去，能夠?qū)崿F(xiàn)將理論知識轉(zhuǎn)化到實踐工程應(yīng)用的過程中去，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序的相關(guān)理論、實驗技術(shù)和程序開發(fā)方法、理念能夠與現(xiàn)實的嵌入式應(yīng)用項目相結(jié)合，在應(yīng)用項目的研究、開發(fā)、設(shè)計過程中，能夠合理地使用其所學(xué)習(xí)到的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的相關(guān)理論和知識。

（三）項目案例能夠檢驗教學(xué)內(nèi)容的合理性。基于項目驅(qū)動的嵌入式程序開發(fā)課程內(nèi)容的改革與創(chuàng)新最終目標(biāo)是為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的質(zhì)量，切實提高學(xué)生應(yīng)用和開發(fā)嵌入式程序的能力。然而，在對教學(xué)內(nèi)容進行改革的過程中，其所實現(xiàn)的改革方法和改革的內(nèi)容能否真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，需要一個有效的檢測標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)就是通過典型的嵌入式項目案例來檢驗教學(xué)內(nèi)容改革的合理性，讓學(xué)生在實際的嵌入式項目案例中把學(xué)到的知識發(fā)揮和應(yīng)用，提高嵌入式應(yīng)用項目的實施質(zhì)量和效率；也可以利用學(xué)生在典型的嵌入式項目案例實踐過程中所反映出的一些技術(shù)和能力上的缺陷，對嵌入式應(yīng)用程序課程教學(xué)內(nèi)容改革的不足之處進行彌補和修正，真正地提高嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程授課內(nèi)容的針對性和時效性。

總之，嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)是嵌入式專業(yè)學(xué)生必須要學(xué)習(xí)的一門課程，而且該課程的內(nèi)容又是嵌入式專業(yè)中一門非常基礎(chǔ)的專業(yè)課程。面對嵌入式技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)狀以及社會上對嵌入式專業(yè)人才提出越來越高的要求，嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)課程在內(nèi)容與組織形式上必須進行改革和創(chuàng)新，以適應(yīng)未來嵌入式技術(shù)發(fā)展的需要，提高嵌入式專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的收獲，切實提高學(xué)生嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)和應(yīng)用的能力。

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【基金項目】廣西新世紀(jì)教改工程2012年立項項目（2012JGA326）；廣西新世紀(jì)教改工程2011年立項課題（2011JGA213）

【作者簡介】黃慶華（1969- ），男，廣西桂平人，柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系副教授，研究生學(xué)歷，研究方向：嵌入式系統(tǒng)教學(xué)。

（責(zé)編 黎 原）