“嵌入式系統技術開發”教學改革研究

楊曉敏

摘 要： 對“嵌入式系統技術開發”課程教學現狀和教學內容進行了分析，根據目前課堂教學和實驗教學中存在的問題，從教學手段、前驅課程的建設、綜合實驗項目的增設、課程內容的調整、考核方式等五方面進行了改革的探索，并通過建設課程網站、建立開放實驗室、鼓勵學生參加競賽等方面進行改革的實施。通過教學實踐過程證明，不斷調整的教學手段對嵌入式課程教學起到了積極的作用，提高了學生的實際動手能力，促進了高新型應用人才的培養。

關鍵詞： 嵌入式系統； 教學內容； 改革方向； 教學手段

中圖分類號：TP311.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）08-46-02

Research and practice of teaching reform of "embedded systems technology development"

Yang Xiaomin

（Department of Computer Science and Technology， Yuncheng University， Yuncheng， Shanxi 044000， China）

Abstract： In this paper， the teaching situation and content of "embedded technology development system" is analyzed. Based on the existing problems in classroom and laboratory teaching， the reform is explored from teaching methods， precursor curriculum construction， the addition of a comprehensive experimental project， the course content adjustment and assessment methods. The implementation of reforms is carried on through the construction of the course website， the establishment of an open laboratory， the encouragement to the students to participate in competitions and other aspects. The practice proves that adjusting teaching methods constantly has played a positive role for embedded course teaching in enhancing the students' practical ability and promoting the cultivation of new applications of high talent.

Key words： embedded systems； teaching content； direction of reform； teaching methods

0 引言

嵌入式系統技術開發是面向計算機專業高年級本科生開設的專業課，是一門以計算機各種專業知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養學生從“整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發奠定相關基礎。該課程采用理論知識傳輸與工程能力培養并重的教學方法，教學內容盡量反映該領域內最新的理論和技術成果，使學生了解該學科最新的前沿發展動態和方向，培養出適應社會需求的專業技術人才。

1 目前教學內容和現狀

目前，理論教學體系包括以下具體內容：嵌入式系統概述、ARM體系結構與指令集、ARM匯編語言程序設計、嵌入系統軟件基礎、ARM應用系統設計、嵌入式操作系統及開發簡述[1-2]。

通過理論課的學習，使學生基本掌握嵌入式系統的基本理論、計算機體系結構的基本知識、操作系統的基本原理、嵌入式系統的開發過程，以及Embest 教學實驗平臺的組成、嵌入式Linux的開發原理，為下一步的實驗課程打下基礎。理論教學非常枯燥，嵌入式的理論涉及的內容多而深，學生理解很困難，所以一定要與實例相結合，以實例為驅動來承載理論知識。

實踐教學體系包括課內實驗和課程設計。課內實驗包括七個實驗：嵌入式軟件開發基礎實驗、I/O接口實驗、中斷實驗、A/D轉換實驗、矩陣LED實驗、Linux字符驅動程序之LED、Linux字符驅動程序之鍵盤。課程設計是對單元實驗的綜合應用。

通過基礎的課內實驗，使學生對嵌入式系統的外設和底層有了進一步的理解，為后序的實踐項目打好良好的基礎。在此基礎上進行學生的課程設計。課程設計是對單元實驗的綜合應用。另外，嵌入式系統開發技術是面向應用的課程，每年國家都會組織很多大賽，在課程進行的同時，積極組織學生參加大賽，通過大賽的承載，進一步擔高學生的實際應用能力。

2 改革方向

通過該課程的開設，我們積累了一些經驗，同時也發現了一些需要繼續改進的方面。從學生的反饋上看，該課程對于三年級的本科生來說，涉及的知識面廣、內容偏深，既要求學生有硬件電路知識，又要有計算機體系結構、操作系統等方面的知識，還要熟悉編程語言及應用系統組成。在有限的學時內，學生很難完全掌握和消化，往往占用了他們很多的課余時間。因此，如何在有限的學時內，讓學生基本掌握嵌入式系統的基本知識，培養他們的綜合創新能力，是課程進一步改進的重點。改革從以下幾方面著手。

2.1 轉變教學手段

目前，理論課由教師用PPT授課。PPT授課有其優勢，例如課程容量大、使課堂更加生動。但是，它也有缺陷，由于大量使用PPT，很容易使學生產生厭學情緒，所以，教師一定要轉變思路，在授課時PPT做為輔助手段，采用多種教學模式，做到以學生為核心[3]，不斷改進教學手段，設計教學過程，更大地激發學生的學習興趣，讓學生真正參與到課堂中，心情愉快地獲取知識。

2.2 加強前驅課程的建設

嵌入式技術是單片機的高端延伸，產品設計的目的是大量集成微控制器的外圍設備，簡化用戶硬件設計的復雜性[4]。嵌入式系統課程涉及到諸多前驅課程，如：操作系統、C語言、網絡技術等。C語言作為其他編程語言的基礎，也是嵌入式系統開發的基礎學科，在C語言的教學過程中，要加強C語言的位操作和基于Linux下的C語言編程，這樣學生在進行嵌入式系統開發時能夠很快上手，提高嵌入式系統的教學效果。

2.3 增加綜合實驗項目

對于專題實驗，學生可以按照實驗講義一步步地完成。但到了項目實驗階段學生普遍感覺跨度較大，無從下手，需要教師多次引導和幫助。這是因為學生習慣于單元實驗，而缺少系統實驗的訓練。所以要通過一個系統實驗，從系統的分析、系統軟硬件的設計、系統實現等幾方面進一步提高學生分析問題和解決問題的方法。

2.4 課程內容的調整

要緊密結合企業核心技術，使課程具有較強的實用性和前沿性[5]。課程內容的設置與動態調整，要充分分析當前國際上嵌入式系統軟、硬件平臺最新的核心技術，充分考慮企業的技術需求，課程內容要體現嵌入式領域的熱點和企業界普遍關心的核心技術，具有較強的實用性，培養出業界需要的人才。

2.5 考核方式

嵌入式系統開發采用的考核方式是考察，課程的考核由以下四部分組成：考勤20%，作業20%，實驗45%，課程設計15%。實驗的考核不能單純以實驗報告為標準，而要加入隨堂抽檢和實驗的綜合考核，使考核更驅合理化。考核方式的合理化，一方面可以激發學生的學習興趣，另一方面可以促進教學的落實。要使考核能夠更進一步促進教學，要側重與實驗考核以及最后的課程設計。課程設計根據實驗箱所具有的功能和附加模塊，提供給學生若干題目，學生根據自己的興趣選取相應的題目，最后進行課程設計答辯。

3 實施措施

3.1 建設課程網站

為了使師生更方便的交流，建立了課程網站，實現所有教案和課件全部電子化。網站設立留言板，供師生更好地交流，并對本領域的前沿技術和案例進行跟蹤分析，使學生站在技術的最前沿。

3.2 建設開放實驗室

從幾年的教學實踐看，學生對嵌入式系統這種教學與實踐相結合的課程非常感興趣，尤其在綜合實驗中表現出很高的熱情和積極性，所投入的精力和時間已遠遠超出課程的要求，教學效果非常明顯。這促成我們建設開放實驗室的想法，做到實驗時間、實驗內容和實驗器材對學生的真正開放。使學生能夠理論與實踐相結合、驗證型實驗與設計型實驗相結合、課內與課外相結合。對于在開放實驗室下的課程輔導、監管、考核方式還需要新的探索。開放實驗室將通過學校的教改項目支持來完成。

3.3 以競賽促教學

我院為鍛煉學生實際動手能力，組織學生積極參加各種大型競賽，通過參加競賽進一步激發學生對課程的興趣。目前學生已經在一些大型競賽中取得了一些成績，競賽不但提高了學生綜合設計案例的能力，而且使學生的組織能力和團隊協作能力有了很大的提高。

4 結速語

嵌入式系統技術開發是面向計算機系高年級本科生開設的專業課，是一門面向應用的課程，學好本門課程對學生的就業有很大幫助，所以在實踐與教學的過程中，要不斷地進行教學方法、教學內容的改革與探索以取得更佳的教學效果。本文從改革方向和實施措施兩方面進行了課程改革的探討，并不斷地應用到后續的教學中。實踐證明，改革有效培養了學生的工程實踐能力和創新能力，提高了學生的動手能力，實現了應用型人才培養的目標，為學生畢業后從事相關工作奠定了良好的基礎。

參考文獻：

[1] 章民融，徐亞鋒.嵌入式教學關鍵點的研究和嵌入式實驗教學平臺的

設計[J].計算機應用與軟件，2009.26（3）：160-162

[2] 劉洪濤.嵌入式系統技術與設計[M].人民郵電出版社，2012.

[3] 胡沛.JavaScript課程教學改革探索[J].電腦知識與技術，2011.7（32）：

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[4] 李耀波，杜麗敬，徐洋.高校嵌入式系統課程群規劃的探討[J].科技信

息，2007.19：24-250

[5] 吳磊.嵌入式教學與實驗的研究[J].實驗室研究與探索，2011.30（11）：

103-104