《嵌入式系統(tǒng)應用》課程教學思考

時慶濤 張 洋 孫 瑞

(長春工業(yè)大學人文信息學院,吉林長春 130012)

一、前言

嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計算機硬件系統(tǒng)之中。簡單的說就是系統(tǒng)的應用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化,類似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小,高度自動化,響應速度快等特點。特別適合于要求實時的和多任務的體系。作為將計算機技術、電子技術和其他各個領域的具體應用很好結合的產物,嵌入式系統(tǒng)具有技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新等特點,是一個知識集成系統(tǒng)。眾多領域如計算機科學與技術,微電子學,電子科學與技術等都和嵌入式系統(tǒng)應用密切相關。該學科涉及技術從數字電路,模擬電路到嵌入式微處理器,嵌入式操作系統(tǒng)及底層驅動等,如何融會貫通學科差異,提高教學質量,培養(yǎng)專業(yè)人才,提高競爭力,是擺在三本任課教師面前的重要課題。這不僅需要認清嵌入式系統(tǒng)的特點以及目前存在的問題,還要結合自身特點和實際情況制定所需的教學體系,并通過分析成功的經驗做法總結一條適合本學院特點的教學之路。

二、學科特色

1、專用性強、綜合性強。嵌入式系統(tǒng)應用就是指在嵌入式操作系統(tǒng)下進行軟件開發(fā)與應用,一般常用的系統(tǒng)有WinCE,Palm,Linux,Android等。以嵌入式Linux為例,應用開發(fā)具有較強針對性,軟硬件結合緊密,學科涵蓋廣。在實際開發(fā)過程中即便是同一品牌同一系列產品也需要不斷根據系統(tǒng)硬件變化修改軟件,這就導致要涉及多門專業(yè)基礎課程需要學生掌握,如圖1所示,被普遍認為是一科入門門檻較高的學科。

圖1 嵌入式課程體系圖

2、實驗學時有限。為了配合理論教學的內容課內安排了4-6次實驗,絕大多數都是單個模塊實驗基于開發(fā)板實驗平臺上完成,系統(tǒng)性不強,完整的系統(tǒng)概念即便是在課程結束后依然無法建立。

三、存在的問題

1、缺少學習熱情。很多學生只愿學即刻能用、容易上手的知識,這種現象普遍存在于各大高校之中。雖然學生的學習興趣和積極性很高,但基礎知識薄弱直接導致上手速度慢,學習熱情迅速下降。

2、缺少高質量的教材。嵌入式系統(tǒng)課程教材的更新速度遠低于技術的速度更新,而在教學過程中還沒有一套教輔材料能夠實現通用的目的,這給教師教學帶來一定的不利影響。知識面眾多,綜合應用性強的特點也把更高的要求擺在了任課教師面前。經過短期培訓后就給學生授課的教師很難做到軟、硬件精通,而且缺乏相關基礎知識的全面了解,實踐經驗也非常有限。因此,學生學習的內容也僅停留在基本概念、基礎知識階段,根本談不上熟悉某一款處理器。

3、缺少先進實驗設備。目前已有實驗設備都是偏向軟件或偏向硬件的,針對嵌入式應用軟硬結合的實驗設備卻少之又少。市場上現有的嵌入式實驗教學平臺所配的實驗設備,附帶有詳細的實驗指導書,雖然降低了教師準備實驗講義的工作量,但學生按照步驟重復實驗內容,既沒新意實驗效果也得不到保障。

四、思考

照抄照搬已有成功經驗或案例的做法很難達到提高教學質量的目的,分析本校教學特點和學生特點,認真思考并選擇屬于自己的道路才是解決問題的關鍵。

1、教學內容選擇

嵌入式知識綜合性強,需要學生具備一些基礎知識。因此在授課時必須以微機原理、C語言編程、數字電路設計、網絡操作系統(tǒng)等為先修課,一般安排在第6學期比較合適。教學內容選擇方面,應根據專業(yè)的特點制定嵌入式教學目標和教學大綱,明確培養(yǎng)學生具備什么樣的能力。根據目標選擇授課內容,有理有據有先有后,明確教學重點難點,總體課程設置遵循計算機基礎課程、嵌入式系統(tǒng)相關技術及工程實踐技能課程的原則。課程體系應涵蓋嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面的課程。

2、教師培養(yǎng)

教師培養(yǎng)是教學效果好壞的關鍵所在,鑒于目前嵌入式應用爆炸式發(fā)展的實際情況和教師的教學經驗普遍不足的特點,可以形成以專業(yè)負責人為核心,全員參與的教學隊伍。并實現校企合作,給教師更多的實戰(zhàn)經驗,解決實踐經驗匱乏的問題。實際操作過程中實踐輔導的強度非常大,實踐過程中尤其是創(chuàng)新實踐過程中涉及的所有內容不是一名教師可以完全解決的。因此一位老師為主多位老師為輔的教學模式值得推廣,以達到協(xié)同指導共同提高的目的。所有教師都要苦練內功,豐富自己的理論水平和實踐經驗,并真正投入到實踐輔導的隊伍中。

3、群建設,大整合

課程太多,壓力太大使得學生失去了學習興趣。嵌入式系統(tǒng)應用、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式平臺應用等課程的集中開設,使得學生把注意力更多的集中在掌握原理概念、完成作業(yè)和通過考試上。作為實踐性很強的課程,教學成敗的關鍵是實踐,這也是學生普遍忽略的部分。根據我院對學生培養(yǎng)的要求,結合計算機專業(yè)的特點,把嵌入式實驗分成基礎實驗、綜合實驗和設計創(chuàng)新性實驗三部分來設計實驗項目和內容,按比例分配,進而培養(yǎng)學生理論、綜合、創(chuàng)新和實踐能力。

4、教學方式改革

嵌入式系統(tǒng)實踐性很強,且有一定難度,因此檢驗學習效果必須通過考察學生實踐能力來完成。傳統(tǒng)的實踐教學服從于理論教學的觀念必須摒棄,理論教學與實踐教學統(tǒng)籌協(xié)調的氛圍亟待形成,使得實踐教學成為整個教學過程的重要組成部分之一。注重實踐能力培養(yǎng),結合不斷更新的教學方法和教學手段,從而形成具有鮮明特色的實驗教學方法,最終達到學生動手能力培養(yǎng)的目的。計算機專業(yè)的學生不僅要進行軟件的設計,而且還要進行硬件電路的設計和制作,以及軟硬件系統(tǒng)的聯(lián)合調試,使學生建立相關課程之間知識的有機聯(lián)系。針對實驗教材過于詳細的問題,建議任課教師對實驗重新進行逐一設計制造一些問題,盡管工作量很大但確實是十分必要的。要發(fā)揮教師指導、教練的作用,強調學生自學能力的培養(yǎng)和提高。

五、結束語

在嵌入式系統(tǒng)應用教學中,不斷地探索與磨合,針對學校的特點、生源的質量形成自己的教學方法,發(fā)揮優(yōu)勢取長補短并根據教學反饋實事求是不斷調整教學重點難點,探索出一條符合本專業(yè)需求的教學模式是今后努力的主要方向。而教與學都必須苦練內功,不斷積累,切忌急功近利,膚淺浮躁,只有這樣,教學質量才能得到實質性的提高。

[1]疏國會,金鑫.基于μ C/OS的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)平臺的研究[J].制造業(yè)自動化,2012(07):145-147.

[2]冼進,賈德良,畢盛.嵌入式系統(tǒng)實驗課的教學改革初探[J].實驗室研究與探索,2011(08):282-284.

[3]柯亨玉,謝銀波等.充分利用第二課堂,深入開展嵌入式系統(tǒng)教學[J].武漢大學學報(理學版),2012(S2):77-80.

[4]劉鈺,張燕,沈奇.計算機專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向人才培養(yǎng)探究[J].實驗技術與管理,2010(09):164-167.

[5]郭建,章 .《嵌入式系統(tǒng)概論》課程教學改革與實踐[J].計算機工程與科學,2011(S1):19-22.