民辦院校嵌入式系統教學改革研究

盛光磊　徐志寧

摘 要：嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統，為了盡快提高教學質量，達到預期的教學效果，該文針對目前民辦院校嵌入式系統教學的特點以及存在的問題，從授課方式、教學內容、師資培養等幾個方面進行教學改革研究，并提出了相應的解決方案。

關鍵詞：嵌入式系統 教學內容 師資培養

中圖分類號：TP368.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（a）-0092-02

嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統[1]。嵌入式技術可應用在工業控制、交通管理、信息家電、家庭智能化管理、網絡及電子商務、環境監測和機器人等方面。隨著物聯網以及智能家居的發展，嵌入式方向的人才需求量與日俱增[2]。為了適應市場的需求，增強學生的就業能力，學院于2013年創建了嵌入式系統實驗室，面向系里的電子信息工程、物聯網工程、通信工程、計算機科學與技術、軟件工程等專業的學生，開設了嵌入式系統這門課程。但是傳統的教學手段與方法并不適用于這門課，主要存在如下問題：（1）理論課時偏多；（2）課程設置與實驗大綱沒有結合學生實際情況；（3）師資力量薄弱。為了盡快提高教學質量，達到預期的教學效果，應從以下幾個方面進行改革。

1 合理安排理論課時數

嵌入式課程是實踐操作很強的課程，不能像傳統的教學那樣，以教師為核心的課堂上講解，學生都是被動接受知識。學習一段時間后，由于學生缺乏學習的主動性，也就漸漸失去了興趣[3]。針對這樣的情況，應加大實踐課時數。首先，理論課時和實踐課時要達到1∶1，原先，筆者所在系采用的教學方式是2節課在多媒體教室進行理論教學，2節課在實驗室做實驗，雖然理論與實踐課時數達到要求，但是這樣做相當于把理論與實驗割裂開，有些實驗現象由于多媒體教室不具備實驗室環境，教師只能干講，沒辦法讓學生看到實驗效果。學生上完理論課，有的時候要過一兩天才能安排實驗課，理論課講的內容基本忘得差不多了。所以，教學效果不太好。后來想到，嵌入式實驗室配備有32臺高性能電腦，可利用凌波或其他教學軟件以屏幕廣播的方式來進行教學，所以，如今系里的嵌入式系統課程全部在實驗室上課，這樣做有如下好處：首先，可以滿足理論教學的需要，采用傳統大屏幕，播放PPT的方式，坐在后面的同學可能看不清，采用屏幕廣播則不存在此問題。其次，老師在講授的過程中，隨時可根據需要，引導學生進行實驗，不用必須等到實驗課在實驗室才能做實驗。采用這樣的方式，理論與實踐教學的課時比例實際可達到1∶3，這樣的教學方式受到學生的好評。

2 根據學生情況安排教學內容以及實驗內容

嵌入式系統所包含的領域非常廣闊，需要學生對許多技術都有深入的了解。要求學生既要懂得硬件，也要懂得軟件，相關的課程，比如電路、數字邏輯電路、軟件工程、C語言程序設計等[4]。筆者曾經對學生進行過調查，普遍的學生認為硬件比軟件學習起來要難。另外，系里和河南智游公司有相關的培訓合作，智游公司主要從事蘋果IOS的應用程序開發，學生經過培訓后，公司負責安排就業，很多學生第一份工作的月薪過萬。有這樣的學長做榜樣，學生更愿意從事嵌入式系統頂層應用程序的設計和開發，不愿意進行底層的驅動和電路板的設計。而傳統的教學大綱和實驗大綱或者是相關教材，面向硬件相關的內容比較多，與之對應的實驗項目也是面向硬件的內容較多，所以，學生學起來比較吃力，而且學習積極性不高。針對這樣的情況，從學生實際出發，改變授課的相關內容，實驗項目也主要面向軟件層面。在實際教學中，主要以ARM9系列S3C2410微處理器為核心，以Linux為主要平臺來講授[5]，講授過程中發現學生沒有Linux基礎，又增加了很多關于Linux操作系統的內容，此學期實驗項目如表1所示。

從表1可以看出，對于硬件的內容，并沒有過多的涉及，只在最后介紹了一下ARM的I/O和中斷。當然，這些實驗內容并不是一成不變的，教師會根據學生的情況，對授課內容和實驗項目進行更新，因材施教。

3 師資力量薄弱

由于學院是一所民辦院校，并沒有財政投入，學院的運轉都是以學費為基礎，每一筆錢都要用到更需要的地方，學院對于教師培訓等方面并不是太重視。隨著教育部對于高校轉型的要求，學院也在向應用技術性大學轉變，但是轉變不是一朝一夕就能實現的。這幾年學院對于理工科院系實驗室的投入上力度較大，有了先進的實驗室，還要有能上實驗課的教師，這些課程都是由系里的年輕教師擔任，雖然能滿足日常教學活動，但是，已經感覺到力不從心。系里要求要加大實習和實踐的綜合設計環節，也就是要領著學生做一些產品或者設計，對教師來說難度很大。教師自己都沒有做過相關的項目或者設計，如何引導學生來做？解決方法要么引進更高水平的人才，要么對現有的師資進行培訓，針對第一種情況，高水平的人才不愿意來三本院校發展，那只能從現有的師資來解決。根據這樣的情況，系里決定和實習基地或者有合作關系的公司或者校友的企業來進行師資的培訓，讓教師在暑假可根據需要到相應的單位來進行學習，讓教師參與到企業實際的項目中去，反過來，教師水平提高以后，可以帶著學生承接企業的相關項目，而且也能培養出企業急需的人才，使得高校的教學與企業實現對接，最終實現雙贏的目的。

4 未來工作

下一步，系里準備開設Linux C程序設計課程，一方面解決學生沒有學習過Linux操作系統，在學習嵌入式課程時還要補基礎知識的情況；另一方面可加強學生C語言的編程能力，學生普遍編程能力不強。這樣的話嵌入式系統課程體系就更加完善，后續準備增加一些QT程序設計的內容，主要還是面向軟件層面。再有一點，就是要編寫適合于學院學生情況的教材。目前市場上的教材并不適合與我院學生的情況，硬件內容比較多，比如現在所采用的教材《ARM9嵌入式系統設計——基于S3C2410與Linux（第3版）》，硬件介紹內容達到了1/3強，剩余內容又與實驗指導書內容重復，所以急需編寫一本適合筆者學院情況的教材。目前，系里的嵌入式系統課程教師很少，教材編寫任務較重，短時間內無法解決。學生想要在課下進行嵌入式的學習或者開發比較難，主要是因為開發要具有嵌入式開發的試驗箱或者開發板，購買嵌入式開發板比較昂貴，學生不愿意花錢，那就只能從學校的實驗室方面想辦法解決，主要是建立開放的實驗室，對應的就要建立配套的實驗室管理機制，對實驗室的設備和財產有效進行管理，使實驗室能24 h開放，以便學生能隨時使用實驗室里面的設備進行設計或開發。

5 結語

嵌入式系統作為應用性極強的課程，其教學體系建設是一項復雜而艱巨的任務，包括完整的課程設置、不斷地改進的實踐教學內容，以及更多的實踐項目[6]。

技術的發展日新月異，這就要求教師要及時更新自己的知識，對課程不斷改進，只有這樣才能跟上技術發展的腳步，才能培養出滿足企業需要的應用技術型人才。

參考文獻

[1] 張騰飛，顧亦然，郭前崗.“嵌入式系統及應用”課程教學改革探索與應用[J].中國電力教育，2012（28）：53-55.

[2] 胡沛，邱雅.Linux嵌入式系統教學課程改革探索[J].電腦知識與技術，2012，8（28）：6733-6734.

[3] 吳君鵬.以項目應用為導向的“嵌入式系統”教學改革與實踐[J].中國電力教育，2012（31）：45-46.

[4] 車明，于華，張鋼.嵌入式系統設計課程實踐教學改革研究[J].實驗科學與技術，2015，13（6）：204-206.

[5] 李妍.項目化教學在嵌入式系統實踐課程中的探索[J].實驗室科學，2012，15（5）：27-29.

[6] 展慧，丁光哲.民辦高校嵌入式系統應用課程建設探討[J].黑龍江科技信息，2016（2）：29-30.