嵌入式系統(tǒng)實踐教學改革

摘 要： 本文介紹了在計算機應(yīng)用專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程中的實踐教學改革探索。在培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才的目標下，在實踐教學方法上提出了三層次的嵌入式系統(tǒng)實驗教學體系及實踐方式。在實踐環(huán)節(jié)中提出了新穎的觀點并加以實施，在嵌入式系統(tǒng)實驗教學中起到了推動作用。

關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng) 實踐教學 教學改革 應(yīng)用開發(fā)

1.引言

目前，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、儀器儀表、軍事技術(shù)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域。由于社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使得嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年內(nèi)熱門的職業(yè)之一。因此，高校教學中，為了培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才，計算機應(yīng)用專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)理論與實驗課程已成為一個重要的研究課題。

2.實驗教學模式的更新

經(jīng)過對嵌入式系統(tǒng)的深入分析與教學實踐，并結(jié)合不斷變化的市場需求，總結(jié)出一整套針對嵌入式系統(tǒng)實驗教學的教改模式。

企業(yè)要求嵌入式專業(yè)方向的畢業(yè)生從事嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)、工藝設(shè)計、質(zhì)量管理、市場營銷等工作。因此，經(jīng)過論證和調(diào)研，確立實驗教學的培養(yǎng)目標：要求畢業(yè)生成為在嵌入式計算機系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域從事技術(shù)和管理工作的高等應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才，熟悉基于ARM的嵌入式硬件系統(tǒng)和掌握基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)的基本能力。

根據(jù)培養(yǎng)目標的要求，并依據(jù)當前技術(shù)市場主流的水平，定位新的實驗教學模式。在理論知識的教學中，只講解最基本的概念和原理，并不把相關(guān)原理加深拓寬，從而將重點放在學生實踐能力的培養(yǎng)上。能力的核心是應(yīng)用開發(fā)技能，即畢業(yè)生有能力在面對某種以嵌入式CPU為核心的整體解決方案時，可以根據(jù)方案的要求，實現(xiàn)其具體的功能，并調(diào)試運行成功。在具體的工作崗位上，可以根據(jù)公司的要求，對方案進行裁剪、修改，在高級設(shè)計工程師的指導(dǎo)下，實現(xiàn)新產(chǎn)品的開發(fā)，同時完成模塊的編程、集成及測試等工作。

3.實驗教學體系的建立

在確定了適應(yīng)市場需求的實驗教學模式后，為培養(yǎng)學生的實際應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，建立“基礎(chǔ)型—綜合設(shè)計型—研究型”三層次的嵌入式系統(tǒng)實驗教學體系，并根據(jù)課程的特點，采用開放式實驗教學的思路和方法。

（1）基礎(chǔ)型實驗

采用理論授課與動手實驗相結(jié)合的方式，讓學生了解開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，掌握實驗開發(fā)工具的使用方法，熟悉軟件編程環(huán)境，根據(jù)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容進行實驗的調(diào)試，讀懂實驗源程序和程序的運行過程，并進行修改、組合和補充應(yīng)用編程。

（2）綜合設(shè)計型實驗

在基礎(chǔ)型、驗證型實驗的基礎(chǔ)上，綜合整個課程的知識，盡可能多地利用實驗系統(tǒng)上的資源，構(gòu)造一個具有實際意義的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，即做一個較為復(fù)雜的綜合實驗。

（3）研究型實驗

這部分實驗是提供給基礎(chǔ)較好的學生深入學習的，目的是使他們更深入地掌握嵌入式系統(tǒng)的理論知識，并有更多的實踐機會進行綜合課題的設(shè)計，從而培養(yǎng)學生的科研能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

4.實驗教學體系的實踐

在實際教學中，理論教學方面?zhèn)戎赜谇度胧较到y(tǒng)原理的學習和嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)方法；實驗教學方面基于上述三層實驗教學體系。

通過三個不同的實驗教學階段，提出不同的教學目標，逐漸提升對學生的能力要求，使學生熟練掌握整個教學內(nèi)容，具備可以獨立完成基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)項目的能力。

（1）基礎(chǔ)型實驗采用理論授課與動手實驗驗證相結(jié)合的方式，要求學生獨立完成基礎(chǔ)知識和基本技能實驗。

（2）綜合型實驗由指導(dǎo)教師指定幾個設(shè)計課題或讓學生自由選擇自己感興趣的課題進行設(shè)計，教師在這個過程中僅起指導(dǎo)作用。學生每人一題，自行設(shè)計實驗方案、編寫實驗程序、選擇硬件接口及調(diào)試。

（3）研究型實驗是作為學生的畢業(yè)設(shè)計課題進行的，研究課題和內(nèi)容來自教師的科研課題，或是與企業(yè)相結(jié)合的科研項目。學生不僅要進行軟件的設(shè)計和編制，而且要進行一部分硬件電路的設(shè)計和制作，以及軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，這樣使學生建立了不同課程之間知識的有機聯(lián)系，培養(yǎng)了綜合運用各學科知識的能力。

在這個環(huán)節(jié)中，要求學生開發(fā)一個典型的嵌入式產(chǎn)品雛形，可能從功能上、產(chǎn)品化方面還有待改善，但其過程包含了一個嵌入式產(chǎn)品基本的開發(fā)過程。教學過程都指向了這樣一個最終的目標，即通過一系列的訓(xùn)練，學生熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的各個環(huán)節(jié)，并最終實現(xiàn)一個典型產(chǎn)品的開發(fā)。這個過程將使學生更為直接地了解嵌入式系統(tǒng)的原理、開發(fā)手段和調(diào)試技巧，效果將更為直接、顯著。

根據(jù)課程的特點，同時采取開放式實驗教學的思路和方法。學生可以花整天的時間待在實驗室，對學生學習能力、實踐能力和對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)能力實訓(xùn)的開展就更為有效，完成一個較復(fù)雜的項目也變?yōu)榭赡堋＿@一環(huán)節(jié)的教學目標在于全力提升學生的獨立開發(fā)能力。

5.結(jié)語

三層次實驗教學體系較好地培養(yǎng)了計算機應(yīng)用專業(yè)學生分析問題、解決問題，以及綜合應(yīng)用知識的能力，受到了學生的熱烈歡迎，增強了教學效果。總之，理論教學與實驗教學只有不斷改革、創(chuàng)新和實踐，才能共同提高嵌入式系統(tǒng)實踐教學的水平，而嵌入式系統(tǒng)的教學也有著很廣泛的空間需要我們探索。

參考文獻：

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課題項目：河北省高等學校科學研究計劃課題課題編號：Z2010289。