赤峰學院嵌入式方向課程教學改革研究

劉偉學

（赤峰學院 學科建設規劃處，內蒙古 赤峰 024000）

1 引言

赤峰學院“十二五”期間突出培養應用型、復合型、創新型人才，著力構建“厚基礎、重應用”的人才培養模式，計算機與信息工程學院是我校應用型院系之一，對地方應用型人才的培養有不可推卸的責任.但我校計算機教學卻仍然停留在計算機技術的初期階段，主要圍繞基礎理論加通用PC機來進行計算機教學的.

伴隨著計算機技術與行業應用的緊密結合，通用PC已經不再是IT舞臺的主角，嵌入式計算機系統，正逐漸成為計算機時代的另一后起之秀[1].目前，嵌入式系統已經滲透到生活的方方面面，這為計算機教學的發展指明了新的方向.我校計算機與信息工程學院將嵌入式方向作為一個新型人才培養的突破口，設置了這一新興的發展方向.

2 存在問題

高校作為嵌入式技術人才培養的搖籃開展的教育相對滯后，特別是一些新建的地方本科院校，培養的嵌入式技術人才數量和質量遠遠不能滿足市場的需求[2].我校嵌入式系統教育剛剛起步，在2007年以前還沒有真正的涉足這一行業，只是開設了簡單的一些與嵌入式方向相關的課程，大都作為選修課，課時很短，還沒有形成統一的教學體系和人才培養模式，學生對此的重視程度也遠遠不夠.且知識體系系統性和針對性較差，知識較為陳舊，還停留在8位單片機低水平層次上，學生的工程實踐能力差，無法適應社會企事業的實際需要.對于高層次嵌入式軟件工程人才的培養更是嚴重缺乏.

3 教學改革

隨著嵌入式系統的迅速發展，人才需求以及相應政策導向，嵌入式系統將成為計算機技術新的研究方向，也是高校進行“計算機教學結構調整”和“課程實用化改造”的大勢所趨，越來越多的高校也認識到了開設嵌入式教學課程的必要性和緊迫性[3].我校計算機與信息工程學院從2007年將嵌入式作為一個新的方向進行培養，多次派青年教師參加嵌入式研討會和培訓班，為嵌入式系統的教學培養“雙師型”人才.嵌入式教學與行業技術的應用發展緊密相關，國內高校嵌入式教學還處于試驗階段，缺乏成功的教學案例和教學資源，如何根據嵌入式應用方向進行正確的人才定位，開設哪些嵌入式課程，如何設計教學內容等成為開設嵌入式方向面臨的難題.我校分析了傳統的嵌入式教學的弊端，結合研討會以及開設嵌入式比較早的學校的經驗，結合我校服務于區域經濟發展的目標，對我校嵌入式方向課程進行了改革.

3.1 課程體系改革

對課程體系進行精心、科學的組織和建設是保證課程教學質量的關鍵[4].我校嵌入式方向課程體系主要分成三個階段：基礎階段、專業階段、實訓階段.基礎階段主要是指大一、大二這兩年，基礎階段的課程主要包括：高等數學、普通物理、模電、數電等.專業階段指大三和大四第一學期，這一階段是學生掌握專業知識的關鍵時期，嵌入式方向摒棄了傳統的嵌入式教學知識體系系統性差的缺點，該方向的專業課程按照嵌入式系統的知識體系進行了設置，主要開始的專業課包括：單片機與自動控制、嵌入式系統原理、Linux操作系統、ARM原理與嵌入式應用、嵌入式編程等.實訓階段指大四第二學期，這一階段是檢驗學生大學四年所學知識的綜合運用能力，為學生步入社會做銜接.嵌入式實訓主要包括畢業生的實習和畢業設計工作，學生在實訓中能夠真正的接觸到嵌入式系統的實際應用，使學生掌握嵌入式系統的軟硬件設計的基本方法，實踐嵌入式系統項目開發基本流程，培養學生理論聯系實際、解決嵌入式系統具體應用問題的實踐動手能力.

3.2 教學內容改革

根據學生的知識水平、學習能力動態的安排教學內容是保證課程教學質量的核心.嵌入式方向課程的特點實踐性強，所以我們在教學內容的安排上采取以實驗為主，理論教學服務于實驗的思想.

3.2.1 實驗教學內容改革

實驗教學內容包括實驗室組建和實驗教學兩部分.根據嵌入式方向課程體系的設置，該方向實驗室應主要有模擬電子技術實驗室、數字電子技術實驗室、計算機組成原理實驗室，單片機實驗室、嵌入式應用技術實驗室，嵌入式實訓室等.模擬電子技術實驗室、數字電子技術實驗室、計算機組成原理實驗室，單片機實驗室為已有實驗室，可以完成模電、數電、計算機組成原理、單片機的實驗教學.嵌入式應用技術實驗室主要承擔嵌入式專業課程的實驗教學，在嵌入式實驗平臺的選擇上，著重考慮嵌入式CPU的體系結構、實驗平臺的可擴展性、對操作系統的支持度、是否可滿足軟硬件實驗的需要、實驗文檔資料是否齊全等幾個方面.我校實驗室建設初期主要考察了北京博創、深圳英蓓特、西普科技等多家嵌入式實驗設備，在對各實驗平臺的性能進行綜合比較與考察之后，我們實驗室選擇了北京博創的ARM9/Xscale經典雙核實驗平臺.該平臺使用基于三星公司ARM920T內核的S3C2410處理器，帶有網絡接口、CF卡、LCD、觸摸屏、USB 接口、CAN總線接口、A/D轉換接口等資源，并且可以外接FPGA、GPS/GPRS、藍牙、攝像頭等模塊，可支持 Linux、VxworksμCOS-II、Windows CE4 套操作系統，提供了豐富的軟硬件資源并且留有可復用資源的擴展插槽，方便以后的二次開發與擴展[5].嵌入式實訓室是嵌入式方向學生綜合知識展示的平臺，該實訓室可以完成學生的實習、畢業設計、教師的科研等內容，實驗項目有：智能家居系統、視頻監控系統、物聯定位控制系統、ETC實訓系統、魔法師創意實訓系統等.廠家提供了項目所有的PCB圖、源代碼、擴展模塊等軟硬件資源，教師很容易擴展可研項目，并且可以引導學生參與進來.

在實驗教學內容安排上分為：基礎實驗、綜合型實驗、創新型試驗，合理的選擇實驗內容，使學生循序漸進的提高動手能力.

3.2.2 理論教學內容改革

理論教學內容是實驗的先導，應用型本科院校與技術院校的區別是學生不僅要有很強的實踐動手，而且還要具備一定的理論基礎，我校嵌入式方向理論課圍繞實驗平臺安排教學內容，盡量減少理論課的內容，增加實驗課時.在2012年培養方案中，對嵌入式方向的理論教學內容進行了重新的探討，主要專業課程的理論學時和實驗學時進行了修訂，如：“單片機與自動控制”課程由原來的理論72學時，實驗36學時改為理論54學時，實驗60學時、“ARM原理與嵌入式應用”課程由原來的理論72學時，實驗36學時改為理論54學時，實驗66學時，同時又增加了“嵌入式編程”理論54學時和“嵌入式編程實驗”課程54學時，為培養高層次嵌入式軟件工程人才做鋪墊.

3.3 教學模式改革

選擇合理的教學模式是保證教學質量的旗幟.

3.3.1 理論與實踐相結合

傳統的教學方式以理論教學為主，即使有實驗的課程也是理論教學與實驗教學單獨上，學生很難理解非常抽象的理論知識，實驗也是簡單的模仿操作，不能將理論知識很好的體現在試驗中，為了改變這一現象，我校嵌入式方向上以實驗為主，將教學課堂搬到實驗室,充分利用實驗室資源，每堂課都由任課教師演示一個具體的實驗項目，變抽象為具體,變枯燥為有趣,激起學生的學習興趣.然后再圍繞本實驗項目,講解該項目中涉及的理論內容，通過理論內容的學習使學生豁然開朗.理論課的內容學完之后，讓學生自己動手做實驗，即學即用,使學生在自主實驗中逐漸加深理解,進一步體會該實驗中所學到的知識,以取得事半功倍的教學效果.

3.3.2 變被動學習為主動學習

開放實驗室，學生可以充分利用實驗室提供的實驗器材和環境來完成自己感興趣的生活中的嵌入式產品，可以對已有的產品提出更好的改進辦法.有興趣的同學還可以參加教師的科研，進行嵌入式項目的研發工作，為他們步入社會進行科研工作奠定良好的基礎，從而增加了學生自主學習的興趣.

3.3.3 平臺驅動

我校2008年12月加入了中國電子學會嵌入式工作委員會，積極參加專業委員會舉辦的嵌入式學術、技術交流；2010年3月加入了“中國電子學會嵌入式聯合培訓中心合作方案”，開展嵌入式技術培訓及相關的認證考試，取得“嵌入式助理工程師”證書的學生名單將加入嵌入式人才信息庫，為學生提供就業平臺.同時鼓勵學生積極參加各種競賽，培養學生的應用能力和積極參與競爭的意識，推動他們積極思考,努力探索,有針對性地去學習、討論的能力.

4 結束語

嵌入式方向課程體系改革是一個長期的不斷的探索的過程，隨著嵌入式系統技術的迅速發展，教師應該不斷更新教學觀念，不斷提高自己的專業技能，不斷探索與實踐.本文針對嵌入式方向課程實踐性強的特點，從課程體系、教學內容和教學模式幾個方面提出了教學改革措施.實踐證明，該課程改革更有利于赤峰學院為地方培養更多高質量嵌入式開發人才，并為今后我校物聯網專業的開設打下了基礎.

〔1〕http://www.aiai.edu.cn/s/41/t/357/3d/a9/info15785.htm.

〔2〕牛建偉，張炯.北京航空航天大學嵌入式系統課程建設[J].計算機教育,2008(7):64-65.

〔3〕鄭偉.“嵌入式系統設計技術”課程模式轉變及教改研究[J].電氣電子教學學報,2009(S1):47-49.

〔4〕李勇，游磊，蘇長明.嵌入式系統教學體系建設研究[J].教育與教學研究，2011，25（5）：95-98.

〔5〕http://www.up-tech.com/product/detail.asp?id=211.

〔6〕何劍鋒，黃建仁，何月順，等.以ARM － Linux為載體進行嵌入式系統教學關鍵點的研究[J].東華理工大學學報，2011,30（3）:287-290.

〔7〕王蘇峰，唐玉華，陸洪毅，等.嵌入式系統課程教學方法探索[J].計算機教育，2011（20）:65-68.

〔8〕徐慧,金敏.“三點一線”教學方法在“嵌入式系統”課程中的應用[J].教育與教學研究,2009(10):39-4.