嵌入式應用程序開發課程教學內容改革探討

【摘 要】分析當前嵌入式應用程序開發的能力要求及現狀，闡述對嵌入式應用程序開發課程教學內容改革的有關舉措。

【關鍵詞】嵌入式應用程序開發課程

教學內容 改革 探討

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）07C-

0042-03

近年來，隨著技術的發展，嵌入式領域的應用技術和程序開發技術也都有了迅速發展，針對嵌入式產品的開發涉及的技術越來越廣泛，對從業者能力的要求也越來越高。但是，嵌入式產品對工業控制、機電以及電子消費市場等領域所產生的促進與推動作用十分巨大，因此可以預見，在未來的發展過程中，嵌入式技術還將繼續受到人們的關注和發展，應用嵌入式技術開發出來的各種應用產品也將越來越多地深入到社會各個角落之中。但是在嵌入式技術迅猛發展的大環境下，傳統的嵌入式應用程序開發過程和開發能力不能夠很好地適應未來嵌入式技術發展的需要。嵌入式領域中的新知識新技術不斷涌現，將進一步促使嵌入式應用程序開發課程在課程內容和組織形式上必須進行改革和創新，以適應嵌入式技術迅猛發展的大環境，使學生在學習了嵌入式應用程序開發課程之后，能夠更好地適應社會就業環境的需求，將其所學習的知識和技術無縫地應用到嵌入式領域中的各個崗位中去。

為此，本文深入分析了嵌入式開發課程的教學內容及組織形式，針對當前嵌入式技術開發的職業需求環境以及對人才的基本要求，提出更適合于未來嵌入式技術應用需求的教學內容，使學生能真正理解和掌握嵌入式應用程序開發中的核心技術。

一、就業市場需求分析

從目前的調研情況來看，嵌入式應用程序開發的課程培養情況與學生的能力和市場需求存在比較明顯的脫節現象。具體體現在以下三個方面：

（一）嵌入式技術的發展導致現有的教學水平滯后于當前的主流技術。近年來，隨著電子技術和嵌入式技術的迅猛發展，基于嵌入式技術開發的各種應用系統得到了廣泛應用。在嵌入式平臺上所研究的各種程序開發技術和系統集成開發技術有了很大的發展和變化。而傳統的嵌入式應用程序開發課程的授課內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雜高深的程序開發應用。因此，在嵌入式技術迅猛發展的今天，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所設計的程序開發技術，必然是與當前的嵌入式技術發展不相適應的。

（二）學生基礎條件的發展導致現有的嵌入式程序開發課程與其不相匹配。當前，雖然高職院校的學生入學條件和所具備的基本能力比一些重點本科院校的學生弱，但是，隨著教育的改革與深化，越來越多的中學生在進入高等院校之前，已經通過課外興趣小組、課程競賽小組或自我學習等方式對嵌入式應用技術有了一定了解，這使得傳統的嵌入式應用程序開發課程中的很多內容對當前的學生而言，是過于簡單和過時的。學生可以很輕松地掌握嵌入式應用程序開發中的一些基本概念和技術。如果仍然使用傳統的教學內容和組織模式，必然會導致學生在學習過程中有相當一部分時間和精力沒有得到很好地發揮。相對于高職院校學生緊張的課程安排和學習計劃，這種對學生時間和精力的浪費顯然不利于學生綜合能力的提高。

（三）市場競爭格局的變化要求嵌入式專業學生掌握主流的嵌入式應用程序開發技術。目前，能夠從事嵌入式應用程序開發培養的學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的專門的嵌入式技術培訓學校。這一系列的培訓學校圍繞嵌入式應用程序開發的能力培養，從不同角度不同途徑每年都向社會輸送大量嵌入式應用程序開發人才。根據不同院校對嵌入式應用程序開發人才培養的層次不同，所培養出的這些學生今后在嵌入式專業領域中所從事的工作也各不相同。但是，無論是哪種形式培養的嵌入式專業人才，如果要在激烈的社會競爭環境中尋得一席之地，必須要有過硬的技術和本領。由此可見，面對當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系統兩個方面來分析，都要求對嵌入式專業的學生進行培養時，必須對嵌入式應用程序開發課程的內容及形式進行深入研究與創新，以使得所開展的教學內容與社會需求保持一致。

二、面向技術發展的教學內容改革

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

（一）嵌入式應用程序開發的操作系統環境內容更新。目前傳統的嵌入式應用程序開發所選擇的操作系統環境主要是以Linux為主，最初在選擇Linux操作系統作為嵌入式應用程序開發環境主要是由于Linux操作系統是一個開源的操作系統，結構非常清晰，有助于學生去理解操作系統的內部結構和操作系統的運行機制以及在該操作系統環境下的程序開發要求。但是，隨著嵌入式技術的發展，單純地以Linux操作系統作為開發環境已經不能滿足當前的應用需求。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不斷被推出，而且在智能手機等各種嵌入式應用系統中得到廣泛應用。因此，在培養學生學習嵌入式應用程序開發過程時，應該有選擇性地對當前的新型操作系統環境以及這類操作系統環境下的程序開發要求與特點進行介紹，讓學生能夠更好地學習和掌握一些新型操作系統應用程序開發的要求及過程，能夠更加適應未來新型操作系統環境下的應用程序開發的需求。

（二）嵌入式應用程序開發的硬件仿真環境的內容更新。傳統的嵌入式應用程序開發所使用的硬件仿真環境主要是基于51系列或者ARM系列的硬件仿真平臺。能夠支持的應用程序開發難度和復雜度非常有限，不適合于一些比較復雜的應用程序案例在這種環境下仿真和分析。而當前硬件仿真環境的技術有了飛速發展，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境得到了很好的市場推廣。為此，在課程的內容組織改革過程中，需要對嵌入式應用程序開發過程中涉及的硬件仿真環境的相關知識和內容進行改革和創新，刪減一些不再使用的硬件仿真環境相關知識。同時，有選擇性地補充一批有代表性的新型硬件仿真環境相關知識，選取當前最為主流的硬件仿真環境，縮短學生適應新型硬件開發環境的時間和過程，提高學生的實踐動手應用能力。

（三）嵌入式應用程序開發語言的更新。在傳統的嵌入式應用程序開發過程中，由于嵌入式開發的相關技術研究尚不成熟，能夠提供的嵌入式應用程序開發的語言和平臺也很少，因此在進行大部分嵌入式應用程序開發過程中，所采用的開發語言絕大多數是基于匯編語言的嵌入式應用程序開發。面向匯編語言的應用程序開發對程序開發者提出了很高的要求，可讀性方面都表現較差，開發難度和工作量都比較大。而當前，嵌入式應用程序開發的相關環境和平臺有了很大的改善，一些面向對象的嵌入式應用程序開發環境3G被推出。用戶可以使用類似于VC的應用環境中開發嵌入式應用程序。而且在不同的應用程序開發平臺中，還能夠為用戶提供大量的庫函數和調用接口，方便用戶在較短的時間內開發出高質量、功能強大的嵌入式應用程序。因此，針對這種技術發展的成果，嵌入式應用程序開發課程在內容改革過程中，應該打破當前僅僅使用匯編語言這一單一的程序開發語言，引入當前主流的面向對象的嵌入式應用程序開發平臺和開發語言，提高用戶開發嵌入式應用程序的效率和質量。

（四）嵌入式應用程序開發的程序開發模式的更新。嵌入式應用程序的程序開發模式由于過去使用的相關開發技術不夠成熟和先進，用戶所開發出的嵌入式應用程序功能也相對簡單，規模較小。因此，在傳統的嵌入式應用程序開發過程中所采用的程序開發模式基本上都是基于個人的單一程序開發模式。整個程序的總體框架到各個內部子函數的實現，都是由一個程序開發者來完成。然而，隨著當前嵌入式應用程序的功能越來越復雜，在面向對象的嵌入式應用程序平臺下，是支持多用戶協同進行嵌入式應用程序的開發的。因此，在多個用戶協同進行開發過程中，整個程序的開發模式和開發過程都發生了顯著的改變。所以在給學生介紹程序開發模式過程中，也需要圍繞當前嵌入式應用程序開發模式的現狀和未來的發展趨勢，打破當前的單一程序開發模式，給學生介紹在多用戶環境和遠程環境下嵌入式應用程序新型開發模式，擴展學生的視野，增強學生從事復雜的嵌入式應用程序開發的能力。

三、項目驅動型的教學內容改革

面向技術發展所提出的教學內容改革措施可以從理論上沿用當前嵌入式應用程序開發課程的教學內容與現實需求不相適應的地方，并找出改革的解決方案。但在現實過程中，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教學內容與現實需求之間的矛盾。在對嵌入式應用程序教學內容進行改革和創新的過程中引入基于項目驅動型的嵌入式應用程序教學內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動的教學內容改革方法中，認為可以從三個方面來開展具體的教學內容改革：

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

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

（二）教學內容服務于項目案例。嵌入式應用程序開發的相關技術和教學內容最終都是為了促進學生在嵌入式行業中去應用其所學習的相關知識和技術。因此，課程傳授的所有知識和內容應該圍繞著嵌入式應用的典型業務需求來開展，讓學生在學習嵌入式應用程序開發過程中的相關核心技術、程序開發過程、開發方法能夠應用到未來嵌入式應用程序相關工程項目中去，能夠實現將理論知識轉化到實踐工程應用的過程中去，使得學生在學習嵌入式應用程序的相關理論、實驗技術和程序開發方法、理念能夠與現實的嵌入式應用項目相結合，在應用項目的研究、開發、設計過程中，能夠合理地使用其所學習到的嵌入式應用程序開發的相關理論和知識。

（三）項目案例能夠檢驗教學內容的合理性。基于項目驅動的嵌入式程序開發課程內容的改革與創新最終目標是為了提高學生學習嵌入式應用程序開發的質量，切實提高學生應用和開發嵌入式程序的能力。然而，在對教學內容進行改革的過程中，其所實現的改革方法和改革的內容能否真正提高學生的學習能力，需要一個有效的檢測標準。這個標準就是通過典型的嵌入式項目案例來檢驗教學內容改革的合理性，讓學生在實際的嵌入式項目案例中把學到的知識發揮和應用，提高嵌入式應用項目的實施質量和效率；也可以利用學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和能力上的缺陷，對嵌入式應用程序課程教學內容改革的不足之處進行彌補和修正，真正地提高嵌入式應用程序開發課程授課內容的針對性和時效性。

總之，嵌入式應用程序開發是嵌入式專業學生必須要學習的一門課程，而且該課程的內容又是嵌入式專業中一門非常基礎的專業課程。面對嵌入式技術飛速發展的現狀以及社會上對嵌入式專業人才提出越來越高的要求，嵌入式應用程序開發課程在內容與組織形式上必須進行改革和創新，以適應未來嵌入式技術發展的需要，提高嵌入式專業學生學習該課程的收獲，切實提高學生嵌入式應用程序開發和應用的能力。

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

【作者簡介】黃慶華（1969- ），男，廣西桂平人，柳州職業技術學院電子信息工程系副教授，研究生學歷，研究方向：嵌入式系統教學。

（責編 黎 原）