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1、概述
1.1 嵌入式系統(tǒng)定義
我國對嵌入式系統(tǒng)的定義是，以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，在實際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等要求嚴(yán)格的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序4個部分組成，具有對其他設(shè)備進行監(jiān)視、控制或管理等功能。
1.2 嵌入式技術(shù)人才需求
近年來，隨著計算機及集成電路技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)日漸普及，在通訊、網(wǎng)絡(luò)、工控、醫(yī)療和電子等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，并伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，目前我國嵌入式人才缺口每年為20萬人左右，隨著“三網(wǎng)融合”不斷提速，3G網(wǎng)絡(luò)全面鋪開，這一數(shù)字還將成倍增長。
2012年，素有國內(nèi)嵌入式及移動開發(fā)培訓(xùn)風(fēng)向標(biāo)之稱的華清遠(yuǎn)見教育集團，在廣泛采集數(shù)據(jù)、深入調(diào)研的基礎(chǔ)上推出《2010-2011年中國嵌入式開發(fā)從業(yè)人員調(diào)查報告》（以下簡稱《報告》）?！秷蟾妗凤@示，目前從事嵌入式開發(fā)“不到1年”和“1-2年”的工程師所占比例分別為35%和20%，占總參與調(diào)查人數(shù)一半以上（55%）；78%左右參與調(diào)查的工程師表示，自己公司目前急缺此領(lǐng)域開發(fā)方面的專業(yè)技術(shù)人才?？梢钥闯?，在整個行業(yè)發(fā)展過程中，嵌入式人才仍然供不應(yīng)求。
1.3 高校嵌入式教育現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)大部分普通高校把嵌入式專業(yè)課程當(dāng)作選修課，沒有把它設(shè)為專業(yè)或方向；而一些重點高校的嵌入式教學(xué)主要是在研究生層次和科研實驗室中。因此，國內(nèi)高校的嵌入式教育還沒有形成一套比較科學(xué)、系統(tǒng)的課程體系，在人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)水平方面普遍存在著如下問題。
1）嵌入式人才培養(yǎng)目標(biāo)與實際需求脫節(jié)。
當(dāng)前高校嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)跟不上行業(yè)技術(shù)發(fā)展潮流，與實際工程應(yīng)用需求脫節(jié)，導(dǎo)致在國內(nèi)嵌入式人才市場上，大學(xué)畢業(yè)生就業(yè)困難，而用人單位招聘不到符合標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)人員。究其原因，主要有以下幾個方面：一是高校開設(shè)的相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)不完全一致，缺乏系統(tǒng)性與結(jié)構(gòu)化，教材知識難以遷移到實踐中；二是相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容重視知識介紹，輕視能力培養(yǎng)，不能滿足新技術(shù)變革的需要；三是相關(guān)課程和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置隨意，因人施教現(xiàn)象嚴(yán)重；四是教學(xué)方法與配套資源缺失，沒有與實際工程應(yīng)用需求配套的實驗教學(xué)設(shè)施以及相關(guān)實踐性課程，嵌入式人員創(chuàng)新意識薄弱，實踐能力不強。
2）師資嚴(yán)重不足。
嵌入式技術(shù)學(xué)科是研究如何在一個特定的硬件環(huán)境上開發(fā)與構(gòu)建特定的可編程軟件系統(tǒng)，應(yīng)用性強。在教學(xué)方面，除了要重視理論教學(xué)外，更要注重實踐教學(xué)，而且在實踐教學(xué)中一般要求以項目為導(dǎo)向；在師資隊伍方面，要求教師軟硬件知識兼通，且需要具有很深的專業(yè)背景和工程項目經(jīng)驗，這樣才有可能以項目為導(dǎo)向，讓項目貫穿整個教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮主體作用，達到“做中學(xué)”的目的。目前，大部分普通高校在嵌入式系統(tǒng)方面師資有限，特別是軟硬件知識兼通的師資嚴(yán)重不足，具有企業(yè)工作經(jīng)歷的專業(yè)教師更是缺乏，教師隊伍的封閉性決定了“雙師型”教師比例不高。因為，不少碩士或博士畢業(yè)后直接踏上教學(xué)崗位，很少有機會進行工程實踐，并且熟悉軟件的對硬件了解不夠，或熟悉硬件的不一定熟悉軟件。
2、嵌入式課程體系的建立
2.1 計算機專業(yè)嵌入式人才培養(yǎng)目標(biāo)
嵌入式系統(tǒng)知識學(xué)科融合性強，不同專業(yè)的學(xué)生各有其局限性。自動化、測控和電子類專業(yè)學(xué)生電子設(shè)計基礎(chǔ)較好，程序設(shè)計偏弱，偏硬件；而計算機類的學(xué)生程序設(shè)計基礎(chǔ)好，電子設(shè)計能力偏弱，偏軟件?？紤]到高校傳統(tǒng)的計算機專業(yè)特點，應(yīng)該重點培養(yǎng)嵌入式應(yīng)用開發(fā)人才。
《報告》調(diào)查企業(yè)對嵌入式軟硬件人員的工作安排，如圖1所示。
《報告》認(rèn)為，在大部分從事嵌入式產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)中，基本都是軟硬件人員分工合作完成產(chǎn)品開發(fā)（接近60%）。在排名前3位的企業(yè)人才需求中，軟件開發(fā)人才的需求高于硬件開發(fā)人才，這一點與2009-2010年度的調(diào)查數(shù)據(jù)相比基本沒有太大變化。
從各大招聘網(wǎng)站的搜索數(shù)據(jù)中也可以看出，目前嵌入式軟件開發(fā)人才的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬件開發(fā)人才。嵌入式系統(tǒng)項目研發(fā)80%以上的工作量是在軟件部分，軟件是嵌入式系統(tǒng)最核心的部分，也是體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)優(yōu)勢最關(guān)鍵的部分，企業(yè)對嵌入式軟件開發(fā)人才的需求必將持續(xù)上漲。
因此，綜合考慮嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用對不同層面的人才需求特點和高校傳統(tǒng)計算機專業(yè)的特點，嵌入式課程體系的培養(yǎng)目標(biāo)是：在嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用的4個層面中，培養(yǎng)除硬件設(shè)計以外的嵌入式應(yīng)用開發(fā)、嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)和嵌入式驅(qū)動開發(fā)3個層面有一定基礎(chǔ)的人才，重點培養(yǎng)嵌入式應(yīng)用開發(fā)人才。
2.2 嵌入式課程體系建設(shè)依據(jù)
近年來，企業(yè)在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中對軟件平臺、硬件平臺和軟件開發(fā)語言的選擇情況，依據(jù)上述《報告》公布的結(jié)果如圖2-4所示。
圖2反映了嵌入式開發(fā)硬件平臺的發(fā)展趨勢。在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，ARM處理器毫無疑問占據(jù)了嵌入式處理器90%以上的市場份額，ARM9系列仍是ARM市場占有率最高的處理器（45%）。為了嵌入式軟件開發(fā)服務(wù)，我們選擇ARM處理器作為嵌入式硬件實驗平臺，開設(shè)基于ARM9處理器的相關(guān)課程，培養(yǎng)在ARM9處理器硬件平臺上進行嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的能力。
圖3可以看出，在軟件開發(fā)平臺的選擇上，嵌入式Linux占據(jù)了明顯的優(yōu)勢（48%），Linux以其開源成本低的優(yōu)勢受到眾多嵌入式企業(yè)的歡迎。排名二、三的是Windows.CE和Android，所占比例分別是17%和9%。作為智能手機的主流嵌入式操作系統(tǒng)Android，漸漸成為各大手機廠商新的選擇?；?G移動平臺（特別是Android平臺）的研發(fā)需求將快步增長。因此，在嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)和嵌入式驅(qū)動開發(fā)的層面來看，我們以開設(shè)嵌入式Linux操作系統(tǒng)、WinCE操作系統(tǒng)、嵌入式Android操作系統(tǒng)等課程為主。從嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)層面來看，我們應(yīng)著重培養(yǎng)在Linux、WinCE、Android等系統(tǒng)平臺上進行嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的能力。
圖4顯示在軟件開發(fā)語言的使用上，C語言作為嵌入式開發(fā)最經(jīng)常使用的語言主導(dǎo)地位是毋庸置疑的，所占比例高達67%；C++所占比例為15%，位居第2；Java所占比例為8%，位居第3。從這組數(shù)據(jù)也可以看出，傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)主要基于c語言，不管在工業(yè)控制領(lǐng)域、通信領(lǐng)域，還是消費電子領(lǐng)域，C語言均是首選。隨著3G技術(shù)的推動，在2009年，移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，C++、Java等高級語言也得到廣泛應(yīng)用。因此，從嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)層面來看，我們應(yīng)著重培養(yǎng)C語言、c++和Java等高級語言的應(yīng)用能力。
2.8 嵌入式方向課程體系模型構(gòu)建
通過對目前主流技術(shù)及其發(fā)展趨勢和市場需求分析看，為與市場緊密銜接，達到培養(yǎng)合格嵌入式人才的目標(biāo)，按照計算機專業(yè)嵌入式方向?qū)W生大學(xué)4年所需能力，我們需建立“2+1+1”三段式4年制的人才培養(yǎng)課程體系模式，即前2學(xué)年重基礎(chǔ)，第3學(xué)年精方向，第4學(xué)年重實踐，堅持工程能力和素質(zhì)培養(yǎng)4年不斷線的原則，將工程項目教學(xué)法貫穿整個教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的工程意識和工程實踐能力。課程體系模型劃分為程序設(shè)計能力培養(yǎng)（第1學(xué)年）、專業(yè)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)（第2學(xué)年）、嵌入式方向能力培養(yǎng)（第3學(xué)年）和工程實踐能力培養(yǎng)（第4學(xué)年）4個階段，如表1所示。每個階段均設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容以達到能力培養(yǎng)目的。
3、嵌入式課程體系的實施
3.1 師資培養(yǎng)
由于嵌入式系統(tǒng)所需知識具有學(xué)科融合性強、軟硬結(jié)合和應(yīng)用廣泛的特點，要培養(yǎng)出符合企業(yè)需求的嵌入式人才，除了要有與最新行業(yè)技術(shù)配套的實驗設(shè)備外，還應(yīng)當(dāng)具備一支教學(xué)經(jīng)驗豐富、軟硬件知識兼通且具有一定的專業(yè)背景和工程項目經(jīng)驗的師資隊伍。因此，加強嵌入式課程教師隊伍建設(shè)，應(yīng)當(dāng)考慮：一是與企業(yè)合作，邀請企業(yè)中具有嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗的工程師來校助教，擔(dān)任部分授課、課程設(shè)計和學(xué)生畢業(yè)論文的指導(dǎo)工作；二是從企業(yè)直接引入具有嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗的工程師；三是學(xué)校要為年輕教師提供更多培訓(xùn)與學(xué)習(xí)交流機會，選派骨干教師定期到專業(yè)的嵌入式開發(fā)企業(yè)進行培訓(xùn)，或到基層掛職鍛煉，積累工程實踐方面的經(jīng)驗，掌握最前沿的技術(shù)；四是與嵌入式開發(fā)企業(yè)合作開發(fā)嵌入式項目，進一步將理論與實際需求相結(jié)合。
3.2 實驗平臺建設(shè)
根據(jù)計算機專業(yè)嵌入式方向課程的設(shè)置和培養(yǎng)目標(biāo)，選擇ARM處理器作為嵌入式硬件實驗平臺，原因如下：①ARM處理器功能強大，應(yīng)用靈活，是嵌入式技術(shù)發(fā)展的主流，被廣泛應(yīng)用于智能家電、手機、汽車電子、機頂盒等方面。目前ARM市場占有率居第一位，在技術(shù)上可以得到廠商較好的支持。②ARM處理器與市場需求聯(lián)系緊密，以刪芯片為核心的實驗設(shè)備很多，基于ARM構(gòu)架的處理器涉及從微控制器（MCU）、微處理器（MPU）到多核的數(shù)字信號處理器（DSP），在價格和應(yīng)用需求上可以滿足學(xué)校的選擇要求。③ARM處理器支持的功能模塊多，可擴展性好，能夠提供盡可能多的硬件資源，這樣可以滿足學(xué)生完成大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的實驗，也可以進行綜合設(shè)計、創(chuàng)新課題和畢業(yè)設(shè)計的課題。
3.3 教學(xué)模式改革
鑒于嵌入式技術(shù)涉及的知識面廣、應(yīng)用性強和新技術(shù)推出周期短的特點，嵌入式教學(xué)除了要重視理論教學(xué)外，更要注重實踐環(huán)節(jié)，包括實驗內(nèi)容的安排和實驗教學(xué)方法的采用。
在實驗教學(xué)內(nèi)容上，教師應(yīng)以市場需求為導(dǎo)向，根據(jù)市場主流技術(shù)不斷更新或設(shè)計新的實驗內(nèi)容，有層次、由淺入深地安排實驗內(nèi)容。首先安排基本技能訓(xùn)練實驗，為后續(xù)實驗和設(shè)計打下基礎(chǔ)；其次安排設(shè)計性的內(nèi)容和項目，鍛煉學(xué)生獨立思考、獨立解決問題的能力；第三，隨著專業(yè)知識內(nèi)容的深入，實驗內(nèi)容應(yīng)該以綜合性、系統(tǒng)性為主，目的是鍛煉學(xué)生綜合運用知識的能力以及團隊協(xié)作精神。
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599(2011)23-0000-01
Curriculum Study for Computer Undergraduate Embedded System
Li Biyun,Shi Junping,Li Zongshou
(College of Information Science&Engineering,Jishou University,Jishou 416000,China)
Abstract:For the lag teaching and training in higher education embedded system,this article analyzes the development characteristics of the embedded system,identify curriculum thinking and personnel training objectives of building embedded systems of major computer science in colleges,a new curriculum system with theory and practice of the embedded system is proposed based on the courses of major in computer.
Keywords:Embedded system;Talents training objective;Computer undergraduate;
Curriculum system
一、引言
嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，強調(diào)硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求[1]。
嵌入式系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域，如手機、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機頂盒等，可以說嵌入式技術(shù)無處不在。由于社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業(yè)之一。
目前，隨著嵌入式技術(shù)越來越熱，國內(nèi)越來越多的高校陸續(xù)開設(shè)了相關(guān)課程，并建立了嵌入式實驗室。但是通過各種渠道反映出，很多高校嵌入式課程開設(shè)的情況不理想，很多學(xué)校建立了優(yōu)良的嵌入式實驗室，卻很難達到理想的授課效果。歸結(jié)其原因主要有兩點：一、沒有完善的課程體系；二、需要合適的師資力量。吉首大學(xué)作為一所辦在民族地區(qū)的省屬高校，其辦學(xué)宗旨之一就是為地方經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。吉首大學(xué)計算機系一直就是秉承此種宗旨來發(fā)展和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的。從目前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，計算機專業(yè)本科教學(xué)不僅要面向計算機軟硬件系統(tǒng)，更應(yīng)與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合，與人才培養(yǎng)模式和人才需求相結(jié)合進行適時調(diào)整，從理論及實踐課程體系、師資能力到人才培養(yǎng)模式進行整體規(guī)劃，以適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的嵌入式系統(tǒng)人才需要。
二、計算機本科專業(yè)嵌入式方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)
按照嵌入式技術(shù)及其密切相關(guān)的電子信息產(chǎn)業(yè)目前及未來的發(fā)展需求，培養(yǎng)與我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)的，在德、智、體、美等方面全面發(fā)展，掌握計算機科學(xué)與技術(shù)基本理論、基本知識和基本技能，具有深厚嵌入式理論基礎(chǔ)、能從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、集成電路設(shè)計與應(yīng)用、無線通信等實際工作，具有良好的政治素養(yǎng)、文化科學(xué)素養(yǎng)、較強的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新意識和綜合解決實際問題能力的高級應(yīng)用型人才。嵌入式系統(tǒng)方向重點培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)軟件工程實踐能力，包括軟件工程及各種嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、調(diào)試和測試工具[2]，畢業(yè)后學(xué)生將具備嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)能力，有能力適應(yīng)巨大的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品市場需求，成為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品企業(yè)所急需的掌握嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)的人才。
畢業(yè)生具有的知識、素質(zhì)、能力包括：1.具有良好的思想道德素養(yǎng)和團結(jié)協(xié)作的精神，熟悉計算機方面的有關(guān)法規(guī)，遵紀(jì)守法，善于合作，勇于創(chuàng)新。掌握較豐富的科學(xué)文化知識、較扎實的計算機學(xué)科基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能，了解計算機專業(yè)的發(fā)展趨勢和新進展。2.具有較強的學(xué)習(xí)能力和實踐能力，能夠熟練地運用多種方法獲取知識、理解知識、掌握知識，能夠綜合性地提出問題、分析問題和解決問題；具有較強的計算機綜合應(yīng)用能力和一定的科學(xué)研究能力。3.掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的理論和基本方法，具有嵌入式系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試及維護的基本能力。具體掌握一種嵌入式操作系統(tǒng)，具有在該操作系統(tǒng)環(huán)境下設(shè)計、編程及開發(fā)的能力。兼具軟件及硬件的協(xié)調(diào)開發(fā)能力。4.具有良好的語言表達和書面表達的能力，適應(yīng)現(xiàn)代社會的交往溝通方式，具有較強的集體合作和組織協(xié)調(diào)的意識與能力。5.熟練掌握一門外語,并能順利閱讀本專業(yè)的外文書刊，了解文獻檢索、資料查詢的基本方法。能夠較熟練地使用英語從事嵌入式方向的研究與開發(fā)。
三、計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)思路
嵌入式系統(tǒng)作為一個完整的智能電子系統(tǒng)，需要掌握有關(guān)電子和計算機等相關(guān)領(lǐng)域的硬、軟件綜合知識。一般而言，自動化、測控和電子類的學(xué)生電子設(shè)計的基礎(chǔ)較好，程序設(shè)計偏弱；而計算機類的學(xué)生程序設(shè)計基礎(chǔ)好，電子設(shè)計能力偏弱。計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的建設(shè)和規(guī)劃，應(yīng)從以下幾方面結(jié)合進行。
（一）計算機本科專業(yè)課程與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)以及電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以粗略分為兩大類：電子系統(tǒng)的智能化(工業(yè)控制、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、家用電器、汽車電子、測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集等)，計算機應(yīng)用的延伸(MP3、手機、通信、網(wǎng)絡(luò)、計算機設(shè)備等)。從這些應(yīng)用可以看出，要完成一個以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計，需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識。硬件主要有MCU的硬件最小系統(tǒng)、輸入／輸出電路、人機接口設(shè)計。軟件設(shè)計有固化軟件的設(shè)計，也可能含PC機軟件的設(shè)計，這些有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計和測試也是計算機系統(tǒng)的組成部分之一，嵌入式系統(tǒng)知識體系最主要的三大技術(shù)仍然是計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)方向的課程設(shè)置應(yīng)與這些計算機本科專業(yè)課程相結(jié)合，在計算機相關(guān)軟硬件知識基礎(chǔ)進一步拓展設(shè)計和應(yīng)用知識。
（二）與嵌入式系統(tǒng)自身特點相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)以計算機、電子技術(shù)為基礎(chǔ)，但嵌入式系統(tǒng)也有其自身的特點。按照層次結(jié)構(gòu)看待嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)分為4層：硬件層、驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層，不能片面地從“電子”或“計算機軟件”角度認(rèn)識嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)軟件硬件密切相關(guān)，軟硬件協(xié)同設(shè)計已經(jīng)成為電子系統(tǒng)級工具和方法的主要應(yīng)用，是軟件與硬件的綜合體，沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件，同沒有對軟件的理解也不可能設(shè)計好嵌入式硬件。軟硬件相結(jié)合進行課程設(shè)置是嵌入式系統(tǒng)的特點要求之一[3]。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計也是一門實踐性非常強的課程,作為以應(yīng)用為中心的課程，實踐教學(xué)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)鍵，要求理論與實踐并重，為將學(xué)生的操作能力、分析能力、工程設(shè)計能力與應(yīng)用實踐結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的理論與技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)方向課程設(shè)置應(yīng)以培養(yǎng)實踐動手能力為核心。
（三）與市場、企業(yè)需求相結(jié)合
高校計算機專業(yè)嵌入式方向從需求的角度，總體培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)人才市場緊缺，企業(yè)需求量大，就業(yè)率高的軟硬結(jié)合的復(fù)合型嵌入式開發(fā)工程師。嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)應(yīng)與社會需求相接軌，充分培養(yǎng)學(xué)生技能水平與職業(yè)素養(yǎng)，使學(xué)生能夠達到企業(yè)實際崗位的用人標(biāo)準(zhǔn)，滿足企業(yè)應(yīng)用需求，縮短企業(yè)二次崗前培訓(xùn)，成為具有完備的專業(yè)知識和技術(shù)能力的應(yīng)用型人才。
四、嵌入式方向課程體系基本內(nèi)容
要完成一個嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計，需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識與實踐訓(xùn)練，嵌入式方向人才培養(yǎng)的定位為應(yīng)用型技術(shù)人才，綜合計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)的三個結(jié)合點，制定一套培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程體系[4]。
（一）理論課程體系
計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程包括電路與模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯電路、匯編語言程序設(shè)計、計算機組成原理、計算機體系結(jié)構(gòu)、微機原理與接口技術(shù)等硬件課程；C語言程序設(shè)計、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Java和C++）、軟件工程等軟件課程；操作系統(tǒng)原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理等專業(yè)核心課程，這些課程也應(yīng)該為嵌入式方向的支撐課程群。操作系統(tǒng)考慮嵌入式方向課程設(shè)置，應(yīng)增加Linux操作系統(tǒng)的實訓(xùn)內(nèi)容。
在這些計算機專業(yè)課程基礎(chǔ)上，刪減原來與嵌入式方向聯(lián)系不大，相對獨立的若干專業(yè)課程，適當(dāng)增大嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)方向課程比例，構(gòu)成計算機專業(yè)嵌入式方向理論課程體系。基礎(chǔ)課程中增加嵌入式系統(tǒng)概論，硬件層面上增加可編程邏輯器件及描述語言FPGA/VHDL、嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)。軟件層面上增設(shè)Linux下C語言編程、嵌入式Linux驅(qū)動開發(fā)、嵌入式實時操作系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)；嵌入式系統(tǒng)級別上考慮軟硬結(jié)合增設(shè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程，考慮嵌入式發(fā)展方向，增設(shè)WinCE設(shè)計與開發(fā)、嵌入式軟件測試技術(shù)課程。
（二）實踐課程體系
嵌入式系統(tǒng)是面向應(yīng)用的，實踐是整個嵌入式系統(tǒng)課程體系中最重要的環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生實際的嵌入式軟硬件設(shè)計能力。在嵌入式課程實踐中，采用多層次專業(yè)實踐與培訓(xùn)認(rèn)證相結(jié)合的實踐體系。專業(yè)實踐包括課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、綜合項目實踐、畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計，課內(nèi)實驗學(xué)時占每門課總學(xué)時數(shù)比例不低于30%，課程設(shè)計包括軟硬件和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等課程，綜合項目實踐以項目團隊的形式使學(xué)生得到團隊協(xié)作的訓(xùn)練，畢業(yè)實習(xí)以校企合作、實習(xí)基地形式進行。課內(nèi)實驗和課程設(shè)計可使學(xué)生課程理論知識得到鞏固提高，綜合項目實踐則培養(yǎng)學(xué)生階段性綜合性實踐能力，畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計可培養(yǎng)學(xué)生綜合分析設(shè)計的應(yīng)用能力。目前，在嵌入式專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名廠商及相關(guān)認(rèn)證也越來越為更多的大學(xué)畢業(yè)生及在職工程師所關(guān)注，在實踐教學(xué)中，引入國際和國內(nèi)嵌入式認(rèn)證的培訓(xùn)內(nèi)容和知識更新體系，增加實踐動手能力，積累項目開發(fā)經(jīng)驗，增加就業(yè)競爭力。
五、結(jié)束語
在IEEE計算機協(xié)會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。嵌入式系統(tǒng)課程群建設(shè)是一項長期、艱難的任務(wù)，新知識更新速度明顯快于傳統(tǒng)學(xué)科，計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的規(guī)劃與建設(shè)，需要明確人才培養(yǎng)目標(biāo)和建設(shè)思路，并在計算機專業(yè)課程基礎(chǔ)上進行，既重視融合學(xué)科的基礎(chǔ)知識積累，又強調(diào)實踐性，使嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)緊隨嵌入式技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻：
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[4]楊立林.從企業(yè)招聘需求看嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程體系設(shè)置[J].中國電力教育,2011(22):69-70
20世紀(jì)末，隨著計算機技術(shù)、集成電路技術(shù)和智能控制技術(shù)的發(fā)展，單片級嵌入式系統(tǒng)迅速發(fā)展，企業(yè)對嵌入式開發(fā)人員的需求量極大，因此嵌入式系統(tǒng)課程在高校設(shè)置勢在必行。同時，由于近年來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)更是備受關(guān)注。而嵌入式系統(tǒng)良好的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展機遇也預(yù)示著對相關(guān)技術(shù)人才的巨大需求。但由于嵌入式系統(tǒng)涉及的相關(guān)知識多、硬件和軟件結(jié)合緊密等特點，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)難度很大，培養(yǎng)這樣的人才對高校也是個挑戰(zhàn)。
嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。本文針對學(xué)校的教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)目前通信工程專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的變化特點，依據(jù)課程培養(yǎng)方案，從課程的預(yù)備課程體系、教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃和設(shè)置等方面入手，討論課程的整體系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容。
一、我院嵌入式課程教學(xué)的特點
2007年電子、通信工程專業(yè)在全院率先開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程，并將其定為電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)課程，同年引進了適合教學(xué)使用的英蓓特 Embest EDUKIT-III多核嵌入式實驗開發(fā)平臺（基于ARM7架構(gòu)的Samsung 3C44B0x和ARM9架構(gòu)Samsung3C2410x嵌入式芯片，實時、開放源碼的多操作系統(tǒng)μC/OS-II、μCLinux和Linux）。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，課程的培養(yǎng)計劃也隨著課程的教學(xué)要求和學(xué)?！凹夹g(shù)立校，應(yīng)用為本”的辦學(xué)指導(dǎo)方針做了一定的調(diào)整，以培養(yǎng)21世紀(jì)電子信息類高水平技術(shù)人才為目的，將嵌入式開發(fā)與應(yīng)用課程建設(shè)成為我院具有特色的專業(yè)課程。在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)存在一定的問題。
（1）課程的體系規(guī)劃不斷變化
自嵌入式系統(tǒng)課程開課以來，課程的培養(yǎng)計劃也在不斷的變化中，以適應(yīng)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)校人才培養(yǎng)的需求。幾經(jīng)調(diào)整之后，課程的設(shè)置基本穩(wěn)定。因為典型的軟硬件結(jié)合的特點，課程的設(shè)置主要從理論和實踐兩方面考慮，理論內(nèi)容安排48課時3學(xué)分的內(nèi)容，實踐內(nèi)容安排了32課時1學(xué)分的實驗，這些是必修的嵌入式教學(xué)內(nèi)容。此外，還可以在學(xué)生科創(chuàng)項目和畢業(yè)設(shè)計中加入相應(yīng)的選修實踐內(nèi)容。課程具體內(nèi)容規(guī)劃如圖1所示。
圖1 課程體系規(guī)劃
教學(xué)課時調(diào)整的同時，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也在不斷的變化和改進，以適應(yīng)教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。
（2）課程實踐內(nèi)容設(shè)置不合理
開發(fā)與應(yīng)用課程典型的特點就是實踐性強，如何讓學(xué)生在掌握理論的基礎(chǔ)上形成實踐能力，是該類課程的教學(xué)難點，并且要做到和專業(yè)培養(yǎng)結(jié)合。主要考慮的就是實驗教學(xué)內(nèi)容如何設(shè)置，才能和理論有機結(jié)合，達到培養(yǎng)目標(biāo)。
二、課程系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容
1.建立合理的預(yù)備課程體系
嵌入式系統(tǒng)課程內(nèi)容涉及廣泛，系統(tǒng)性和綜合性強，嵌入式系統(tǒng)本身就是一個包含軟件和硬件的完整微型計算機系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)的原理和應(yīng)用技術(shù)不是一兩門課程就能講授的，首先需要建立一個合理的嵌入式系統(tǒng)課程預(yù)備知識體系的教學(xué)來支撐嵌入式系統(tǒng)教學(xué)。
結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)要求，需要有兩部分的預(yù)備知識儲備。一是硬件部分需要模擬電路、數(shù)字電路、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和微機原理課程的支持；二是軟件部分需要C語言、匯編語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的課程支持。這些課程不是為了嵌入式系統(tǒng)而重復(fù)開設(shè)的，而是結(jié)合嵌入式系統(tǒng)重新調(diào)整和優(yōu)化，以便于嵌入式系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)。
2.根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置課程教學(xué)內(nèi)容
嵌入式系統(tǒng)課程目前已經(jīng)是各大工科高校必不可少的課程。課程教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)有兩方面：一是學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)能夠了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理，熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的整體概貌，掌握某種嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建方法，熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的完整流程。這一部分是嵌入式教學(xué)的基本要求目標(biāo)。二是在專業(yè)知識背景下能夠完成一個相對完整的小型應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，為畢業(yè)后求職或創(chuàng)業(yè)提供一定的基礎(chǔ)。
針對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與課程的性質(zhì)，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置主要分為兩部分：理論和實踐，這兩部分應(yīng)該相輔相成，實踐內(nèi)容幫助理論內(nèi)容的理解，并且理論可在實踐中得到驗證和發(fā)展。如何設(shè)置兩者的內(nèi)容就成了教學(xué)過程中的關(guān)鍵問題。
（1）理論教學(xué)環(huán)節(jié)
嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容多而泛，需要理論教學(xué)內(nèi)容與實踐環(huán)境一致，才能使教學(xué)達到目標(biāo)要求。依據(jù)實驗環(huán)境的配備以及與嵌入式主流技術(shù)一致的原則，確定理論教學(xué)環(huán)節(jié)一是掌握ARM嵌入式處理器的體系結(jié)構(gòu)，匯編指令集以及在ARM體系下的嵌入式編程，使學(xué)生掌握基于ARM7和ARM9典型嵌入式處理器的硬件開發(fā)平臺，硬件接口開發(fā)；二是Linux嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式軟件設(shè)計，以及Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)舉例；三、系統(tǒng)設(shè)計過程中電磁兼容特性的影響和改善的措施。
（2）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)
實踐教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置不僅要做到對理論教學(xué)的支持，還需要能夠調(diào)動學(xué)生的主動意識，更好的幫助教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)，同時兼顧學(xué)生的特點和專業(yè)方向，達到“由淺入深，由簡單到復(fù)雜”的多層次實踐教學(xué)內(nèi)容。
首先是實驗課程教學(xué)，內(nèi)容依照對比驗證、設(shè)計擴展和綜合應(yīng)用三個層次來設(shè)置，這是實踐課程的必修環(huán)節(jié)。對比驗證實踐內(nèi)容主要根據(jù)實驗室的標(biāo)準(zhǔn)配置，掌握嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、編程方法和開發(fā)環(huán)境的使用等內(nèi)容。設(shè)計擴展實踐內(nèi)容和項目指實驗環(huán)境有擴展的空間，給學(xué)生發(fā)揮的空間。鍛煉學(xué)生獨立思考，獨立解決問題的能力。綜合應(yīng)用實踐內(nèi)容隨著理論知識的積累和基礎(chǔ)實踐的鍛煉，實踐內(nèi)容應(yīng)該以綜合性、系統(tǒng)級的為主，目的是鍛煉學(xué)生綜合運用知識的能力。
其次是可以通過科創(chuàng)、競賽或畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，此為選修環(huán)節(jié)，針對基礎(chǔ)好的同學(xué)可以在通信專業(yè)方向上設(shè)置實踐內(nèi)容，在這個階段，應(yīng)該在工程和企業(yè)層面來要求學(xué)生，要引入設(shè)計說明書、設(shè)計流程圖、開發(fā)進度表、軟件工程控制文檔和測試報告等概念。
嵌入式系統(tǒng)課程體系的建立要從專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合學(xué)校資源，建立符合相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)方向的課程體系，以及適當(dāng)?shù)膽?yīng)用環(huán)境，體現(xiàn)課程的綜合性，經(jīng)過幾屆學(xué)生的教學(xué)活動，該課程體系可以基本達到培養(yǎng)目標(biāo)的要求。但由于師資和實驗設(shè)備等的局限，我們的課程體系還存在很多的不足，今后需要在師資培養(yǎng)和實驗環(huán)境上加大重視，將課程體系不斷完善，培養(yǎng)出有開發(fā)能力的嵌入式人才。
基金項目：嵌入式開發(fā)與應(yīng)用課程建設(shè)（2012KCJS-11）；上海電機學(xué)院校級重點課程建設(shè)項目。
[中圖分類號]G643 [文獻標(biāo)識碼]A
引言
隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，許多高等院校計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設(shè)了嵌入式方向相關(guān)課程，然而同嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展和巨大的產(chǎn)業(yè)需求相比，我國高等教育體系下的嵌入式方向相關(guān)課程設(shè)置存在教學(xué)知識陳舊，缺乏實踐鍛煉，無法適應(yīng)企業(yè)的實際需要等問題，本文首先結(jié)合我校辦學(xué)特色和實際教學(xué)情況，闡述了基于ARM體系的嵌入式方向課程設(shè)置與教學(xué)方案，進而探討了農(nóng)業(yè)院校應(yīng)用型計算機類嵌入式方向教學(xué)過程中存在的問題，最后對存在的問題給出了一些建議，對其他地方院校應(yīng)用型嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)將起到一定的借鑒作用。
一、計算機專業(yè)嵌入式方向培養(yǎng)目標(biāo)與課程設(shè)置
（1）計算機專業(yè)嵌入式方向培養(yǎng)目標(biāo)
我校計算機專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向培養(yǎng)整體目標(biāo)是注重工程能力培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)目標(biāo)，尤其側(cè)重嵌入式系統(tǒng)工程應(yīng)用編程等軟件設(shè)計開發(fā)。根據(jù)學(xué)生的接受能力以及我校的辦學(xué)特色，具體嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)體現(xiàn)層次性、漸進性、注重操作性，在教學(xué)中注重培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用能力。
（2）嵌入式方向課程設(shè)置
我校于2012年購買了30套基于ARM體系的嵌入式開發(fā)實驗平臺設(shè)備，可實現(xiàn)每人一臺的教學(xué)環(huán)境，其中嵌入式開發(fā)平臺采用ARM11的UP-Magic6410核心開發(fā)板，所以嵌入式方向的課程設(shè)置都是圍繞ARM體系展開教學(xué)內(nèi)容。
嵌入式方向課程設(shè)置遵循四個“1”，即“一種主流嵌入式微處理器、一門開發(fā)語言、一種嵌入式操作系統(tǒng)、一套開發(fā)工具”，嵌入式微處理器采用S3C6410X（ARM11），嵌入式開發(fā)語言主要以C語言為主，其他如匯編語言、C++語言、Java語言等為輔；嵌入式操作系統(tǒng)采用Linux；集成開發(fā)工具以ADS為主，輔助Windows CE開發(fā)工具，這樣就能達到系統(tǒng)學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)的要求。表1是我校嵌入式方向?qū)I(yè)課設(shè)置時間和學(xué)時整體情況。
表1：專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課設(shè)置情況
嵌入式導(dǎo)論課程：介紹嵌入式的主要應(yīng)用領(lǐng)域、嵌入式軟件開發(fā)的基本概念、嵌入式軟件開發(fā)的基本流程和基本方法、嵌入式系統(tǒng)的特點。
嵌入式操作系統(tǒng)課程：介紹嵌入式系統(tǒng)基本知識，嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的差別。結(jié)合典型的嵌入式操作系統(tǒng)對操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作機制、系統(tǒng)移植剪裁和實時任務(wù)調(diào)度等內(nèi)容進行介紹。我校根據(jù)具體情況選擇、Linux、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)進行教學(xué)。
嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)：介紹嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法、軟件編程及設(shè)備接口和驅(qū)動等。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解和掌握必要的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)的概念、方法和工具嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)，掌握嵌入式系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計開發(fā)思想，學(xué)生能完成簡單的嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
JAVA開發(fā)語言：介紹Java語言的體系結(jié)構(gòu)、Java語言的基本概念和程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的思路和方法。培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，使學(xué)生能夠運用Java語言作為完成應(yīng)用程序設(shè)計。
嵌入式接口技術(shù)：介紹鍵盤接口、LED顯示器接口、觸摸屏、通信接口、中斷接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、ARM的JTAG接口。
嵌入式高級編程：介紹Android嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建的方法，項目結(jié)構(gòu)；Android的體系結(jié)構(gòu)，嵌入式軟件開發(fā)流程；嵌入式特性開發(fā)，多媒體開發(fā)，數(shù)據(jù)存儲開發(fā)，聯(lián)網(wǎng)開發(fā)等開發(fā)方法，學(xué)生通過實踐能達到獨立完成開發(fā)單機、網(wǎng)絡(luò)嵌入式軟件的能力。
嵌入式課程是實操性極強的課程，因此實踐教學(xué)在嵌入式培養(yǎng)體系中占有重要的地位，既是理論講解的驗證與升華，又是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和獨立分析解決問題能力的重要途徑。我校的嵌入式方向?qū)嵺`教學(xué)課程設(shè)置時間和學(xué)時大致如下表2所示。
表2：嵌入式課程實踐教學(xué)設(shè)置情況
嵌入式操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容：典型的嵌入式操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作機制、系統(tǒng)移植剪裁和實時任務(wù)調(diào)度等。我校根據(jù)具體情況選擇Linux嵌入式操作系統(tǒng)進行教學(xué)。
嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗內(nèi)容：在現(xiàn)有的嵌入式開發(fā)平臺上完成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法、軟件編程及設(shè)備接口和驅(qū)動等，學(xué)生掌握必要的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)的概念、方法和工具嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)，掌握嵌入式系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計開發(fā)思想，能完成簡單的嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
JAVA開發(fā)語言實驗內(nèi)容： Java語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的思路和方法，學(xué)生能夠運用Java語言作為完成應(yīng)用程序設(shè)計。
嵌入式接口技術(shù)實驗內(nèi)容：包括鍵盤接口、LED顯示器接口、觸摸屏、通信接口、中斷接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、ARM的JTAG接口等實驗。
嵌入式高級編程實驗內(nèi)容：基于Android嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建的方法；Android嵌入式軟件開發(fā)流程；嵌入式特性開發(fā)，多媒體開發(fā)，數(shù)據(jù)存儲開發(fā)，聯(lián)網(wǎng)開發(fā)等開發(fā)方法，學(xué)生通過實踐能達到獨立完成開發(fā)單機、網(wǎng)絡(luò)嵌入式軟件的能力。
二、三位一體的嵌入式課程教學(xué)體系建設(shè)
我校嵌入式系統(tǒng)方向?qū)W習(xí)側(cè)重嵌入式軟件設(shè)計部分，實驗室選用UP-Magic6410嵌入式實驗開發(fā)平臺，著重培養(yǎng)學(xué)生在該平臺下進行嵌入式Linux程序開發(fā)的相關(guān)環(huán)境搭建與軟件設(shè)計方法的能力。針對各模塊以及物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用背景，按照由淺入深，不同課程層次對應(yīng)不同實驗項目等原則，循序漸進，逐步提高，以滿足不同階段的教學(xué)要求，為學(xué)生提高了動手能力，為進一步的實踐開發(fā)和畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)，因此，我們提出了三位一體的嵌入式方向課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
圖1：嵌入式方向教學(xué)體系結(jié)構(gòu)
（1）基礎(chǔ)型
基礎(chǔ)性包括基礎(chǔ)知識和基本技能，主要是為了滿足基本的教學(xué)要求和教學(xué)目標(biāo)，課程包括ARM體系的基本知識、基本技能以及基礎(chǔ)類實驗的開展。
教師在基礎(chǔ)性課程實施時，可以根據(jù)各自的科研項目按照模塊化將案例分解到各個部分，鼓勵學(xué)生對實例所采用的技術(shù)和方案進行不同角度的評價，變被動知識灌輸為主動探索思考，使教學(xué)理論知識與科研實踐有機地結(jié)合在一起。
（2）提高型
提高型包括ARM體系基礎(chǔ)型知識的深化和提升，包括理論知識和實踐內(nèi)容的進一步深化，理論知識包括嵌入式編程的設(shè)計思想和設(shè)計方法的提高，實踐教學(xué)包括設(shè)計類實驗，每個實驗課題規(guī)定1周或更長的時間讓學(xué)生動手設(shè)計開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序，在強調(diào)基礎(chǔ)性知識掌握的同時，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新的綜合設(shè)計。使得學(xué)生既掌握了一些具體的通用的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法，也能發(fā)揮主觀能動性，獨立設(shè)計并實現(xiàn)較完整的嵌入式系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)習(xí)、創(chuàng)造熱情。要求學(xué)生課外查找資料進一步地學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進行主動性學(xué)習(xí)，對某些問題進行深入的分析研究，進而提出自己的設(shè)計思想，教師全程指導(dǎo)學(xué)生答疑指導(dǎo)工作，啟發(fā)學(xué)生進行嵌入式編程，為學(xué)生提供一些解決問題的方法。
（3）綜合型
綜合型主要指的是依托科研項目實踐來鍛煉和提高學(xué)生動手能力?？蒲许椖靠梢园ń處煹目蒲许椖?、學(xué)生的科研項目以及依托科研項目或?qū)嵺`基地完成的畢業(yè)設(shè)計項目。
嵌入式方向課程授課教師可以鼓勵學(xué)生參與到教師科研項目之中，如筆者主持的嵌入式系統(tǒng)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用項目，學(xué)生直接參與到前沿的課題和項目中去，成立了興趣小組，將溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)分解成若干子題目，交由各興趣小組，模擬項目的形式實踐開發(fā)，真正做到“在學(xué)中做，在做中學(xué)”，以務(wù)實的項目培養(yǎng)學(xué)生的實踐科研能力。
近年來，北京地區(qū)大學(xué)生課外科技活動開展的力度逐年加大，筆者指導(dǎo)的學(xué)生主持的北京市大學(xué)生科研計劃，利用嵌入式平臺，對溫室環(huán)境等參數(shù)檢測，進而對溫室大棚實現(xiàn)智能化控制，學(xué)生在該課題中，運用所學(xué)理論知識，系統(tǒng)的完成了整個項目，獲得了北京市大學(xué)生科研計劃成果二等獎，尤其值得一提的是，畢業(yè)的學(xué)生在擔(dān)任京郊村官期間，將課題成果應(yīng)用于所服務(wù)的村鎮(zhèn)，取得了良好的效果。實踐證明，鼓勵學(xué)生參與課外科技活動，將會拓展學(xué)生的知識體系，并學(xué)以致用，對進一步提高學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)合作精神發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計是所學(xué)知識的綜合運用的過程，學(xué)生從事的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)不僅僅是課程實踐教學(xué)，而且還是從事科學(xué)研究的過程。為了保證提供充分的畢業(yè)設(shè)計時間，提高設(shè)計論文和專業(yè)課的學(xué)習(xí)質(zhì)量，做到有的放矢，我們將畢業(yè)論文提前到第七學(xué)期安排任務(wù)，進行設(shè)計任務(wù)的前期準(zhǔn)備及調(diào)試工作。
三、建議
（1）采取層次化的知識體系
嵌入式方向的理論知識體系體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)綜合知識、專業(yè)系統(tǒng)知識由易到難的漸進性和層次化。
專業(yè)基礎(chǔ)知識包括嵌入式導(dǎo)論、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)等課程，這些課程的學(xué)習(xí)包括嵌入式系統(tǒng)基本概念、典型的嵌入式操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作機制、系統(tǒng)移植剪裁和實時任務(wù)調(diào)度等；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法、軟件編程及設(shè)備接口和驅(qū)動等內(nèi)容。學(xué)生通過這些課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是掌握必要的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)的概念、方法和工具嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)，掌握嵌入式系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計開發(fā)思想，能完成簡單的嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
專業(yè)綜合知識包括嵌入式高級編程、通過實踐課程獲得的綜合性知識。這些內(nèi)容包括智能終端的嵌入式軟件開發(fā)方法、編程開發(fā)流程；數(shù)據(jù)存儲開發(fā)、聯(lián)網(wǎng)開發(fā)等開發(fā)方法，學(xué)生通過學(xué)習(xí)能達到獨立完成開發(fā)單機、網(wǎng)絡(luò)嵌入式軟件的能力。
專業(yè)系統(tǒng)知識包括基于行業(yè)背景的嵌入式軟件開發(fā)知識，這一層次是通過專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計的環(huán)節(jié)完成的，也就是通過實踐綜合完成的項目后獲得的知識，這不僅涵蓋了符合社會需求的嵌入式方向的新知識、新技術(shù)，還包括企業(yè)的項目實施機制等無法從學(xué)校課本學(xué)習(xí)到的知識，為學(xué)生順利走向社會工作崗位提供了重要的支持。
（2）采取多方位的實踐教學(xué)體系
嵌入式系統(tǒng)作為實操性極強的課程，通過強化夯實基礎(chǔ)實驗、豐富實踐綜合教學(xué)內(nèi)容，獲取更多的實踐項目的多方位立體化實踐教學(xué)模式對培養(yǎng)高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)人才至關(guān)重要，目前，我院嵌入式實踐教學(xué)改革還處在起步階段，今后我們將在智慧農(nóng)業(yè)背景下，立足于農(nóng)業(yè)院校發(fā)展特色，將嵌入式系統(tǒng)實驗實踐體系作進一步完善，重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨立分析解決問題能力。
針對在校學(xué)生缺少行業(yè)背景知識這一問題，需要大力開展與企業(yè)的相關(guān)合作，直接把學(xué)生派到企業(yè)進行16周的專業(yè)實習(xí)甚至12周的畢業(yè)設(shè)計，在工程實踐項目選擇上，應(yīng)該盡量選擇企業(yè)的實際項目，盡可能覆蓋嵌入式領(lǐng)域的內(nèi)容，比如嵌入式項目一般包括需求分析、硬件平臺設(shè)計、軟件平臺設(shè)計（包括嵌入式OS的選擇）、應(yīng)用程序的開發(fā)與系統(tǒng)測試等多方面，使學(xué)生能夠通過查閱一定的資料，利用所學(xué)的知識解決工程實際中的問題。學(xué)生在實踐工程項目中完成畢業(yè)設(shè)計和論文，綜合能力得到極大的提升，同時學(xué)生可以掌握企業(yè)項目的實施機制，為畢業(yè)后快速進入項目開發(fā)打下良好和基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)人才培養(yǎng)和社會需求的無縫對接。
四、結(jié)語
隨著嵌入式技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式方向課程體系也應(yīng)不斷改進與之相適應(yīng)。本文從ARM體系的嵌入式方向培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，提出了三位一體的課程體系結(jié)構(gòu)，采取層次化理論知識和多方位的實踐教學(xué)方式，使學(xué)生在學(xué)校就具備扎實的專業(yè)知識和技能，最后將學(xué)生送入實訓(xùn)基地做企業(yè)實際項目，為學(xué)生走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，最終達到計算機專業(yè)嵌入式方向的教學(xué)和培養(yǎng)目標(biāo)。
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嵌入式系統(tǒng)己被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器等眾多領(lǐng)域。隨著社會的快速發(fā)展，行業(yè)對嵌入式技術(shù)人才的需求日益增加。嵌入式系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)受到廣大工程技術(shù)人員和教育者的關(guān)注，正成為新興的熱門領(lǐng)域。與傳統(tǒng)8位單片機嵌入式系統(tǒng)相比，以32位微處理器為核心構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)的顯著特點是具有自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，在實現(xiàn)復(fù)雜多任務(wù)功能時具有明顯優(yōu)勢。兩者在系統(tǒng)構(gòu)成和研發(fā)方式上都明顯不同。近年來，國內(nèi)高校陸續(xù)開展嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的教學(xué)。但由于嵌入式技術(shù)覆蓋的知識面較廣，各高校不同專業(yè)對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的相關(guān)理論教學(xué)內(nèi)容的選擇、實驗教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)的組織，依然處于不斷探討和修正的階段[1-3]。
本文主要針對我校自動化專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)，從課程定位、課程內(nèi)容、教學(xué)手段、課程考核等方面進行探討。
1嵌入式技術(shù)課程體系及其在本專業(yè)的定位研究
嵌入式系統(tǒng)不是一個獨立的學(xué)科。2004年，IEEE和ACM對計算機專業(yè)本科教育的課程體系進行設(shè)置，并認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)的課程應(yīng)包括以下內(nèi)容：嵌入式的發(fā)展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌入式軟件設(shè)計、實時操作系統(tǒng)、低功耗計算、系統(tǒng)可靠性設(shè)計、設(shè)計方法學(xué)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工具、嵌入式多處理器系統(tǒng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)、接口和混和信號系統(tǒng)等[4]。據(jù)此可看出嵌入式技術(shù)是一項綜合性非常強的技術(shù)，涉及的知識面很廣，既涉及底層微處理器及硬件接口設(shè)計，又涉及上層應(yīng)用軟件設(shè)計，同時涉及信號的采集與處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、可靠性設(shè)計技術(shù)，等等。
除了嵌入式專業(yè)外，相關(guān)專業(yè)本科階段的嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)時都非常有限，多則48學(xué)時，少則32學(xué)時。在有限的學(xué)時里，完成這么多內(nèi)容，學(xué)生無法充分消化所學(xué)知識，老師授課也很困難，由此，學(xué)生會產(chǎn)生畏難情緒，影響今后的學(xué)習(xí)。因此，我們認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容的選取是課程首先需要解決的問題，它取決于課程在本專業(yè)的定位，而定位的重要依據(jù)應(yīng)是用人單位對嵌入式人才的需求。
一般來說，一個典型的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)涉及以下3個方面。
1) 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計：包括嵌入式處理器及設(shè)備接口硬件平臺的構(gòu)建和操作系統(tǒng)的裁剪和移植；
2) 嵌入式驅(qū)動開發(fā)：包括特定操作系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計開發(fā)；
3) 嵌入式應(yīng)用開發(fā)：包括基于特定軟硬件平臺的應(yīng)用或控制軟件的設(shè)計開發(fā)，包括網(wǎng)絡(luò)、圖形等。
因此，相關(guān)企業(yè)也是從嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工程師、嵌入式驅(qū)動開發(fā)工程師、嵌入式應(yīng)用開發(fā)工程師3個不同方向招收相關(guān)技術(shù)人才。從業(yè)者大多來自電子類和計算機類的相關(guān)專業(yè)。
在參加相關(guān)課程教學(xué)研討會、與兄弟院校教師交流、借鑒先期開設(shè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計學(xué)校課程設(shè)置，及學(xué)生學(xué)習(xí)效果討論的基礎(chǔ)上，我們結(jié)合上述企業(yè)需求，從學(xué)生特點出發(fā)，對本校自動化專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程進行如下定位。
1) 與計算機專業(yè)相比，自動化專業(yè)學(xué)生的優(yōu)勢偏硬件，從利于學(xué)習(xí)的角度考慮，我們將課程重點放在培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和驅(qū)動開發(fā)能力上；
2) 將相關(guān)嵌入式知識依難易程度劃分成基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和深入進階兩個階段，在本科生和研究生中開展系列教學(xué)。根據(jù)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段的特點和基礎(chǔ)情況，在本科生高年級階段和研究生階段按不同側(cè)重點安排教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容。
在本科生高年級階段，我們以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主，主要是為學(xué)生今后進一步深入學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。自動化專業(yè)一般應(yīng)在大三下或大四上安排嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)課程。此時，學(xué)生一般已具備模電、數(shù)電、單片機與微機原理、C語言編程、自動控制原理等基礎(chǔ)知識，但對于軟件工程和操作系統(tǒng)，特別是嵌入式操作系統(tǒng)的知識卻相對比較缺乏，反映到嵌入式系統(tǒng)研發(fā)上，就是缺乏比較完善的知識結(jié)構(gòu)，即只了解硬件，不了解軟件，只了解傳統(tǒng)51單片機系統(tǒng)的編程模式，而缺乏“有操作系統(tǒng)的”嵌入式編程的概念。
因此，我們認(rèn)為學(xué)生沒有必要在學(xué)習(xí)階段掌握所有和嵌入式相關(guān)的知識。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)，本科生階段的課堂講述和相關(guān)實驗重點應(yīng)放在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和簡單驅(qū)動程序的開發(fā)上，對操作系統(tǒng)移植只作一般性介紹，不做重點詳細(xì)講解。教學(xué)的重點是使學(xué)生了解典型嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成和研發(fā)方式，特別是開發(fā)環(huán)境的建立和研發(fā)過程中相關(guān)工具軟件的使用。對于初學(xué)者暫時用不到，且目前理解困難的知識點，教師要用簡單的例子來說明，讓學(xué)生明白這些知識點是何時、如何在嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過程中起作用，而更深更細(xì)的內(nèi)容我們不必深究。同時，我們要讓學(xué)生了解他們正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容在整個嵌入式技術(shù)中所處的位置，了解課上未涉及內(nèi)容的獲取途徑，鼓勵學(xué)生上網(wǎng)查找資料解決問題，教師可提供一些好的學(xué)習(xí)網(wǎng)站供學(xué)生平時學(xué)習(xí)瀏覽。
研究生階段，我們可在本科生教學(xué)的基礎(chǔ)上進一步向縱深方向擴展各部分內(nèi)容，同時進一步安排若干大作業(yè)，并讓學(xué)生組成項目小組，根據(jù)個人興趣，組員分別負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計、驅(qū)動開發(fā)和應(yīng)用程序的開發(fā)，在項目實現(xiàn)的過程中，進一步學(xué)習(xí)相關(guān)知識并體會工程概念。
有了這樣的課程定位，我們就可進一步進行教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容的選擇和安排。
2嵌入式系統(tǒng)理論教學(xué)內(nèi)容的選擇
我們在理論教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)側(cè)重系統(tǒng)設(shè)計和驅(qū)動程序開發(fā)的相關(guān)知識。在眾多嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)中，選擇應(yīng)用廣泛的Linux操作系統(tǒng)和ARM處理器作為軟硬件平臺。
我們應(yīng)以學(xué)生比較了解的硬件為學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)的出發(fā)點，選擇當(dāng)前主流嵌入式微處理器(如SUNGSAM公司的S3C2410芯片)，讓學(xué)生先掌握底層核心硬件及外設(shè)接口部件的無操作系統(tǒng)簡單編程，再將它們組合起來構(gòu)成一個相對復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，其實，這就是Bootloader的雛形，通過這種方式使學(xué)生輕松過渡到理解和編寫自己的Bootloader，進而編寫基于操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序，并有機會深入鉆研操作系統(tǒng)內(nèi)核。
對于系統(tǒng)移植，我們只給出一般性介紹，不做重點詳細(xì)講解。實驗中直接利用移植好的系統(tǒng)。
對于嵌入式驅(qū)動部分，我們在本科階段只進行簡單字符設(shè)備驅(qū)動程序的介紹，讓學(xué)生掌握設(shè)備驅(qū)動程序工作的基本原理、掌握字符設(shè)備驅(qū)動程序的基本架構(gòu)、相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和訪問控制，會編寫字符設(shè)備驅(qū)動程序。
大多例程都進行無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)兩種情況下的編程，通過比較簡單的例程讓學(xué)生更好地理解兩種編程方式，尤其是理解有操作系統(tǒng)時應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用與驅(qū)動程序間的關(guān)系，從而實現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用的編程。
有些觀點認(rèn)為在高校嵌入式教學(xué)中注重處理器硬件結(jié)構(gòu)和ARM指令的講解上是浪費時間，對此，我們認(rèn)為要一分為二地看。如果學(xué)習(xí)者主攻方向為Bootloader和底層驅(qū)動，那么，必須花費相當(dāng)?shù)臅r間和精力才能掌握。目前，嵌入式應(yīng)用的主流處理器在體系結(jié)構(gòu)上采用的哈佛結(jié)構(gòu)和更深流水線架構(gòu)甚至超深流水線、跳轉(zhuǎn)預(yù)測、單指令多數(shù)據(jù)等復(fù)雜技術(shù)，如果不進行詳細(xì)講解，學(xué)生很難理解透徹。當(dāng)沒有操作系統(tǒng)時，嵌入式處理器就是一個功能強大的單片機，完全可以用于工業(yè)控制，那么，只有充分了解相關(guān)處理器的硬件結(jié)構(gòu)和運行機制，才能很好地利用它完成所需功能；當(dāng)有操作系統(tǒng)時，對開發(fā)人員來說，不論編寫B(tài)ootloader還是驅(qū)動程序，都需要對處理器及其相關(guān)接口具有相當(dāng)?shù)牧私獠拍芡瓿?；但典型系統(tǒng)硬件組成比較復(fù)雜，全部在課堂上講解不可能也沒有必要。我們認(rèn)為講解嵌入式處理器及其指令系統(tǒng)時最好結(jié)合Bootloader。將Bootloader第一階段匯編程序部分用到的硬件進行比較詳細(xì)的講解，可以為學(xué)生理解和編寫B(tài)ootloader創(chuàng)造條件，學(xué)生有了這部分的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，對底層硬件中其他部分的自主學(xué)習(xí)也會變得順利。
3嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計安排
嵌入式系統(tǒng)課程實驗依托本校實驗中心嵌入式系統(tǒng)實驗室，該實驗室配備多套北京博創(chuàng)公司的UP-NETARM2410-s試驗箱，可用于相關(guān)教學(xué)和實驗。
實驗內(nèi)容的安排與理論教學(xué)內(nèi)容相輔相成，主要是加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。
由于學(xué)生沒有操作系統(tǒng)的知識，在課程初期，我們從應(yīng)用角度先簡單介紹Linux操作系統(tǒng)的安裝和配置方法及主要命令，同時，讓學(xué)生在課下加以學(xué)習(xí)和體會，彌補這部分知識的不足。
在實驗中，對于無操作系統(tǒng)的實驗，我們強調(diào)學(xué)生自己動手編寫程序，然后調(diào)試，以此熟悉底層硬件的調(diào)試環(huán)境和調(diào)試方法。所涉及的硬件操作應(yīng)盡量簡單，主要目的是讓學(xué)生了解方法。
帶操作系統(tǒng)后的程序一般比較龐大，對這類實驗，我們主要強調(diào)對程序結(jié)構(gòu)的理解，以驗證為主，在此基礎(chǔ)上，增加一些簡單功能，讓學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)軟硬件工作機制和設(shè)計流程。這樣既可以對嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中所涉及的硬件接口、操作系統(tǒng)移植、底層驅(qū)動、應(yīng)用程序設(shè)計環(huán)節(jié)及流程都有模塊化了解，又可為今后根據(jù)個人興趣進行更進一步的學(xué)習(xí)建立概念。另外，有興趣的同學(xué)也可在畢業(yè)設(shè)計階段進行相關(guān)選題的實現(xiàn)，繼續(xù)進一步學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)。
由于現(xiàn)有實驗設(shè)備廠家提供的實驗指導(dǎo)書不能完全滿足使用要求，對此，我們針對教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計實驗，并編制相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和驗證。
4教學(xué)手段和課程考核方式
4.1強調(diào)對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具、基礎(chǔ)實驗及調(diào)試方法的重視
嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)強調(diào)實驗，然而，嵌入式系統(tǒng)的代碼規(guī)模較大，本科生實驗學(xué)時有限，課堂實驗應(yīng)多以驗證性實驗為主。因此，學(xué)生必須認(rèn)真對待基礎(chǔ)實驗，通過基礎(chǔ)實驗熟悉開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具及程序調(diào)試方法，為自主學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
在嵌入式學(xué)習(xí)過程中，實驗課對學(xué)生有非常重要的意義，但是，學(xué)生在實驗中如果只是根據(jù)實驗指導(dǎo)書所描述的原理和步驟，按部就班進行操作，那么，他們也只能得到一些實驗結(jié)果，卻無法了解具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)，基本達不到實驗的目的。要想通過實驗真正達到學(xué)習(xí)的目的，學(xué)生必須扎扎實實地從基礎(chǔ)實驗做起，不僅要了解實驗原理和步驟，還要認(rèn)真研究實驗程序，搞清具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，并在開發(fā)環(huán)境中利用各種工具對各個細(xì)節(jié)加以調(diào)試和驗證，從中不斷發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，學(xué)習(xí)別人的編程方法和程序撰寫風(fēng)格，逐步建立工程概念，達到學(xué)習(xí)的目的。每一個基礎(chǔ)實驗都有其學(xué)習(xí)重點，或針對某一具體硬件接口，或針對某種訪問方法，只有掌握了相關(guān)基礎(chǔ)硬件操作方法和實驗方法，才能通過實驗來學(xué)習(xí)和研究新器件、新原理、新方法，才能進行綜合設(shè)計、才能談到創(chuàng)新。本科生嵌入式課程總課時少、實驗課時有限、課下自主學(xué)習(xí)時間不能保證，因此，認(rèn)真做好基礎(chǔ)實驗、熟悉開發(fā)環(huán)境和掌握開發(fā)調(diào)試實驗方法，對學(xué)生今后進一步學(xué)習(xí)非常有益。
對嵌入式技術(shù)興趣濃厚的學(xué)生，我們可指導(dǎo)其在課余或畢業(yè)設(shè)計時進行綜合性項目實踐，將任務(wù)按處理器及硬件接口設(shè)計、系統(tǒng)移植、驅(qū)動程序設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計等劃分成若干模塊，讓學(xué)生分工合作，在實踐過程中深入學(xué)習(xí)。
4.2通過學(xué)生自己的設(shè)計實例演示激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心
嵌入式技術(shù)內(nèi)容多、學(xué)時少，學(xué)習(xí)難度大。因此，本科教學(xué)應(yīng)以實際應(yīng)用為主選擇教學(xué)內(nèi)容，加強實驗，理論教學(xué)和實驗各占20學(xué)時。同時，由于嵌入式系統(tǒng)與特定行業(yè)應(yīng)用密不可分[5]，泛泛的教學(xué)很難激發(fā)學(xué)生的興趣。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，我們可以利用畢業(yè)設(shè)計對學(xué)生感興趣的消費類電子產(chǎn)品，如家庭安防系統(tǒng)、mp3、mp4、學(xué)生信息管理系統(tǒng)進行先期研發(fā)，并在完善后將其在教學(xué)中給學(xué)生演示，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生有一個感性認(rèn)識，并作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實例進行詳細(xì)分析。雖然上述示例中的內(nèi)容學(xué)生比較熟悉，但是，如果它們是由學(xué)生親自動手設(shè)計制作，其意義就不同了，它不僅大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也大大提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性。
4.3考核方式設(shè)計
我們在考核方式上采用筆試+實驗的形式，筆試題目主要考察基本概念，實驗考核方式則是將實驗題目按難度分成若干等級，等級越高分值也越高，學(xué)生可自由選擇實驗等級，依完成程度在相應(yīng)等級內(nèi)得分，以此鼓勵學(xué)生多學(xué)習(xí)、多實踐。
5課程的長期建設(shè)問題
隨著社會的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)課程越來越重要。嵌入式系統(tǒng)課程要想持續(xù)發(fā)展，必須具有一支實踐經(jīng)驗豐富的教師隊伍，實驗訓(xùn)練設(shè)備和場所要有保證；同時，我們應(yīng)鼓勵教師引導(dǎo)學(xué)生參加嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽，在大賽中鍛煉學(xué)生，也鍛煉教師。目前，我校在這些方面都還處于起步階段，需適當(dāng)加大這些方面的人力物力投入，逐步建立校內(nèi)外實訓(xùn)基地。
由于一門課程涵蓋的內(nèi)容有限，因此需要對嵌入式系統(tǒng)課程體系進行深入研究，將嵌入式系統(tǒng)課程體系中的某些內(nèi)容與現(xiàn)有教學(xué)計劃中相關(guān)課程內(nèi)容進行合理拆分和組合融合，或適當(dāng)增加一兩門選修課，使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程在自動化專業(yè)的教學(xué)更加順暢，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加合理，更加適應(yīng)社會的需求。
嵌入式技術(shù)綜合性強、涉及知識面廣，要想在一門課程里覆蓋所有內(nèi)容不現(xiàn)實。本文在分析企業(yè)對嵌入式技術(shù)人才需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校自動化專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)特點，進行課程定位，并對嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容選擇、實驗設(shè)計、教學(xué)手段及考核方式等相關(guān)問題進行論述。本文提出的方法，在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)自動化專業(yè)本科選修課教學(xué)及畢業(yè)設(shè)計中進行了實施，學(xué)生在40學(xué)時的課程學(xué)習(xí)中，對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中包括嵌入式處理器及設(shè)備接口硬件平臺的構(gòu)建和操作系統(tǒng)的裁剪和移植及Linux下設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計開發(fā)的流程和方法有了基本的認(rèn)識和了解，為后續(xù)進一步學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，達到了課程設(shè)置的目的。實踐表明，本文提出的有關(guān)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)思路和方法切實可行、行之有效。
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New Thinking on Automation Undergraduate Teaching Issues Related to Embedded Systems
ZHANG Lijun
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）42-0156-02
《嵌入式應(yīng)用》是許多高職高專電子信息工程技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程。該課程的教學(xué)改革是這兩個專業(yè)的教學(xué)改革的重要組成部分。由于該課程涉及的教學(xué)內(nèi)容范圍很廣、難度很高，教材各單元之間的邏輯關(guān)系是簡單的堆砌、繁縟的羅列，所以很多學(xué)生對該課程產(chǎn)生畏學(xué)、厭學(xué)情緒。本文結(jié)合筆者在教學(xué)實踐中的改革，基于行動體系的教學(xué)模式對《嵌入式應(yīng)用》課程進行開發(fā)。讓教師成為學(xué)習(xí)過程的組織者與協(xié)調(diào)者，指導(dǎo)學(xué)生通過一系列的動手實踐活動而掌握職業(yè)技能、習(xí)得專業(yè)知識。讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)過程的中心，即行動者，通過“反思性實踐”，解決特定的個人的問題，通過自我調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)行動去構(gòu)建知識及經(jīng)驗體系[1]。
一、課程內(nèi)容設(shè)計的改革
1.崗位需求及能力分析。通過對珠三角等城市的電子企業(yè)進行調(diào)查可知，嵌入式應(yīng)用主要涉及的典型工作崗位包括電子產(chǎn)品生產(chǎn)、安裝和調(diào)試員、電子產(chǎn)品營銷和技術(shù)支持員、PCB設(shè)計員、嵌入式硬件測試員、通信和安防技術(shù)員以及家電維修技術(shù)員。
這些崗位要求學(xué)生具有介紹和銷售嵌入式產(chǎn)品能力、繪制和修改嵌入式產(chǎn)品PCB板能力、安裝和維護嵌入式產(chǎn)品能力、嵌入式產(chǎn)品軟件開發(fā)能力、嵌入式產(chǎn)品軟硬件調(diào)試能力等等。（1）介紹和銷售嵌入式產(chǎn)品：要求學(xué)生了解產(chǎn)品的各項功能以及技術(shù)指標(biāo)，并能用流利而清晰的語言表達出來;與客戶交流時表現(xiàn)良好的態(tài)度，以誠信經(jīng)營為基本原則推銷產(chǎn)品。（2）繪制和修改嵌入式產(chǎn)品PCB板：要求學(xué)生會安裝和使用常見的電子CAD軟件，根據(jù)客戶的要求繪制或修改PCB電路圖。（3）安裝和維護嵌入式產(chǎn)品：要求學(xué)生根據(jù)產(chǎn)品說明書把產(chǎn)品正確安裝并運行起來;能夠查找、分析故障原因，排除故障。（4）嵌入式產(chǎn)品軟件開發(fā)：要求學(xué)生會安裝和使用常見的嵌入式軟件開發(fā)軟件，在嵌入式軟件工程師的指導(dǎo)下完成一些基本的軟件開發(fā)工作。（5）嵌入式產(chǎn)品軟硬件調(diào)試：要求學(xué)生學(xué)會產(chǎn)品的軟件與硬件的聯(lián)調(diào)方法，在遇到產(chǎn)品調(diào)試問題時，能夠分析和確定是硬件設(shè)計問題還是軟件設(shè)計問題，并指出問題的產(chǎn)生原因、發(fā)生過程以及解決意見。
2.人才培養(yǎng)目標(biāo)。根據(jù)多元智能理論，人類智能是多元的，個體身上獨立存在著語言智能、音樂智能、數(shù)理邏輯智能、視覺窨智能、人際關(guān)系智能、內(nèi)省智能、肢體運動智能等七大智能[2]。不同的教育對象因擁有處于不同水平的七大智能結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生較大的差異。對于技工學(xué)校、職業(yè)高中、中專學(xué)校、職業(yè)中專、高職高專院校以及高等本科院校，不同使用同一教學(xué)模式與教學(xué)方法。高職高專院校傾向于職業(yè)教育，應(yīng)抓對學(xué)生的智能結(jié)構(gòu)，因材施教，才能培養(yǎng)出滿足社會對高職高專學(xué)校的人才需求。職業(yè)教育的培養(yǎng)對象，主要能傾為形象思維，培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為技術(shù)型、技能型、技藝型的人才。依據(jù)多元智能理論，通過對職業(yè)院校學(xué)生的智能類型的準(zhǔn)確定位，可以得到這樣的結(jié)論：就業(yè)導(dǎo)向的職業(yè)教育課程，應(yīng)以從業(yè)中實際應(yīng)用的經(jīng)驗和策略的習(xí)得為主、以適度夠用的概念和原理的理解為輔，即以過程性知識為主、陳述性知識為輔[3]?！肚度胧綉?yīng)用》課程根據(jù)崗位需求、能力分析以及教育對象的智能類型確定課程目標(biāo)：課程緊緊圍繞著工作任務(wù)、企業(yè)研發(fā)項目和典型產(chǎn)品案例，在學(xué)習(xí)過程中突出對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握eclipse等嵌入式開發(fā)工具的使用方法，能夠安裝、調(diào)試與維護基于ARM內(nèi)核的嵌入式產(chǎn)品，能夠設(shè)計一些簡單的Android操作系統(tǒng)APP軟件，并運用良好的語言和文字把嵌入式產(chǎn)品的功能和技術(shù)指標(biāo)等信息表達出來，學(xué)會團隊協(xié)作、自主創(chuàng)新、解決實際問題的能力，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德。
3.學(xué)習(xí)情境開發(fā)。學(xué)習(xí)情境的選擇應(yīng)遵循情境性、科學(xué)性和人本性原則。知識主要分為兩類：陳述性知識和過程性知識。陳述性知識主要用來說明事物的性質(zhì)、特征和狀態(tài)，主要解決“是什么”和“為什么”的問題。過程性知識主要用來指出通過某種作業(yè)形式間接推測其存在，主要解決“怎么辦”和“怎么做更好”的問題。在實際工作過程中，這兩類知識往往是結(jié)合在一起的。最初要理解“是什么”和“為什么”的陳述性知識，然后再利用過程性知識實現(xiàn)“怎么辦”和“怎么做更好”，最后學(xué)習(xí)者所掌握的過程性知識也會促進新的陳述性知識的學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過程中，還要注重人本性的體現(xiàn)，培養(yǎng)正確的社會能力，樹立正確的人生觀和價值觀，提高個體的綜合素質(zhì)能力。
學(xué)習(xí)情境的設(shè)計需要對教材內(nèi)容進行知識序化。“工作過程系統(tǒng)化”要求課程開發(fā)必須解決兩個問題：一是課程內(nèi)容如何選擇，二是課程內(nèi)容如何排序[4]。教材是教育對象的重要學(xué)習(xí)資料。在由實際情境構(gòu)成的以過程邏輯為中心的行動體系的職業(yè)教育中，簡單地講述教材各章節(jié)的知識點無法讓學(xué)生習(xí)得過程性知識?；诠ぷ鬟^程系統(tǒng)化的知識序化，應(yīng)該根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容。如果教材的內(nèi)容無法滿足課程的教學(xué)目標(biāo)，就需要將“課外知識”轉(zhuǎn)變成“課內(nèi)知識”。這里將嵌入式產(chǎn)品的安裝與調(diào)試等相關(guān)內(nèi)容增加到課程內(nèi)容。將教材各單元的應(yīng)用例子組織成“課內(nèi)線”，再利用教材學(xué)習(xí)到的知識點再遷移到以酒店管理系統(tǒng)為主題的“應(yīng)用線”，再結(jié)合“課內(nèi)訓(xùn)練―課外項目-企業(yè)實習(xí)的”技能訓(xùn)練環(huán)和“學(xué)習(xí)指導(dǎo)-論壇交流-海量資源-創(chuàng)新活動-進階訓(xùn)練-企業(yè)項目”的資源平臺環(huán)，最終形成“雙線雙環(huán)”教學(xué)模式[5]。以酒店管理系統(tǒng)為主題的綜合應(yīng)用案例遵循由淺入深、循序漸進、由易至難、由簡單到復(fù)雜的原則，包括“歡迎用戶”、“聯(lián)系酒店”、“員工信息添加”、“員工信息管理”、“消防管理”以及“酒店介紹”六大學(xué)習(xí)情境。雙線教學(xué)模式讓學(xué)生既能掌握教材各單元的知識與技能，更學(xué)會知識與技能的遷移應(yīng)用，并且不是簡單地重復(fù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是將知識與技能應(yīng)用到更為完整的綜合應(yīng)用案例中。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
1.堅持“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力。在教學(xué)過程中，以項目為載體的情境化教學(xué)設(shè)計教導(dǎo)學(xué)生本單元的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，先學(xué)會如何實現(xiàn)“課內(nèi)線”，再引導(dǎo)學(xué)生完成“應(yīng)用線”，讓學(xué)生以學(xué)中做、做中學(xué)、再學(xué)中做的學(xué)習(xí)方式完成學(xué)習(xí)過程。校內(nèi)實訓(xùn)室為課題的“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)方式提供了典型的軟硬件學(xué)習(xí)環(huán)境。
2.堅持項目小組教學(xué)法，注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)調(diào)、語言溝通能力。將學(xué)生以2―3人分為一組，分組時可以自由組合，但要兼顧學(xué)習(xí)水平較差的學(xué)生不能抱團。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以分組討論、分組講解、相互評分。分組教學(xué)讓學(xué)生之間能夠相互討論、相互學(xué)習(xí)，在“一人計短，兩人計長”的學(xué)習(xí)氛圍下，學(xué)生更容易完成學(xué)習(xí)項目，自信心也在積累中，學(xué)習(xí)積極性也在不斷提高。組內(nèi)如何領(lǐng)導(dǎo)組員參與學(xué)習(xí)，如何分工完成項目，也能細(xì)分地挖掘?qū)W生的個人專長。
3.堅持項目驅(qū)動教學(xué)法，注重培養(yǎng)學(xué)生完成一個完整作品的綜合能力。許多應(yīng)用例子是從一個完整作品中分割出來的，專注某個知識點進行單獨學(xué)習(xí)。而一個作品要求學(xué)習(xí)者在考慮問題方面更全面，知識遷移能力更高。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)“課內(nèi)線”的全部例子是整個學(xué)習(xí)過程的基本要求。在實際中，企業(yè)不可能要求學(xué)生按照教材內(nèi)容重復(fù)實現(xiàn)一次。企業(yè)產(chǎn)品不斷在創(chuàng)新，這要求勞動者將原來的知識應(yīng)用到新的場合中。
四、考核方式的改革
考核方式由過程性考核、結(jié)業(yè)性考核和綜合性考核組成。過程性考核主要考查學(xué)生完成每一個子項目時的表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果，占40%;結(jié)業(yè)性考核是隨機抽取一個子項目作為期末實操考核，占40%;綜合性考核主要考查學(xué)生完成一個完整功能作品時的表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果，占20%。在考核過程中，均要求學(xué)生完成對嵌入式產(chǎn)品的操作、講解產(chǎn)品的功能和技術(shù)指標(biāo)、上交項目報告。教師會根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)給出成績。
經(jīng)過近幾年的教學(xué)實踐證明，基于行動體系對《嵌入式應(yīng)用》課程進行開發(fā)，不僅調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生完成項目的自信心，還提高學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)習(xí)氛圍。
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Development and Practice of Embedded Application Curriculum Based on the Action System
LIANG Wen-zhen
隨著物聯(lián)網(wǎng)的推進，嵌入式系統(tǒng)以不可阻擋的勢態(tài)迅猛發(fā)展，作為進軍物聯(lián)網(wǎng)橋梁的《嵌入式系統(tǒng)》課程也被高校重視起來，高校是勞動力市場供給方，是培養(yǎng)和供應(yīng)嵌入式技術(shù)人才的重要來源，高校也都在想方設(shè)法進行教學(xué)改革，注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，面向社會，進一步適應(yīng)市場需求，培養(yǎng)社會所需的技術(shù)人才。強化教學(xué)內(nèi)容的實踐性和前沿性，同時也加大與合作企業(yè)教師引進的力度。這里以《嵌入式系統(tǒng)》課程為切入點，對傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的優(yōu)、缺點進行分析，肯定了面向市場需求的課程教學(xué)模式的優(yōu)點，總結(jié)出面向市場需求的《嵌入式系統(tǒng)》課程一體化教學(xué)模式的亮點，為其他課程進行課程一體化課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新提供了理論依據(jù)。
一、傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的優(yōu)、缺點
任何事情的發(fā)展都是雙向的，有對有錯，有優(yōu)點也存在缺點，傳統(tǒng)課程教學(xué)方法經(jīng)過教育教學(xué)工作者的繼承和發(fā)揚，有優(yōu)勢同時存在不足之處，這里進行分析：
（一）傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)點
在信息技術(shù)不成熟的時代，傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點就體現(xiàn)出來，教學(xué)老師是占主導(dǎo)地位，由于學(xué)生從外界所能獲取的信息較少，學(xué)生對老師的依賴性很強，老師上課過程中就能很好地體現(xiàn)教師情感；老師上課過程中所需要的教學(xué)器材成本低，易推廣實施；老師所講的教學(xué)理念容易實施，老師上課的權(quán)威性就能發(fā)揮的淋漓盡致；學(xué)生依賴?yán)蠋熃⑼暾闹R結(jié)構(gòu)與體系；這種以教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性和單一性為基本出發(fā)點，以知識記憶和再現(xiàn)為基本學(xué)習(xí)目標(biāo)，強調(diào)掌握知識的數(shù)量和準(zhǔn)確性，強調(diào)對過去知識的記憶，強化知識的積累過程，學(xué)生能在此環(huán)境下靜心學(xué)習(xí)，能掌握知識的要領(lǐng)，對知識的記憶的能力得到加強。
（二）傳統(tǒng)教學(xué)缺點
傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點是不能否認(rèn)的，但缺點也是不可忽視的，這里要辯證地去對待，要根據(jù)大環(huán)境的變化實時應(yīng)對，信息時代下，傳統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代教育教學(xué)的需要，不能重視傳授知識，忽略學(xué)生個體發(fā)展能力的培養(yǎng)。在教學(xué)方法上，理論與實踐的脫離；在教學(xué)內(nèi)容上，單一的教學(xué)內(nèi)容與時代脫軌；在教學(xué)形式上，單一化、模式化的教學(xué)讓學(xué)生對學(xué)習(xí)失去興趣；在師生關(guān)系上，重教師的傳道，忽視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，這在某一種程度上，壓抑著學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)的潛力，使學(xué)生產(chǎn)生抵觸的學(xué)習(xí)情緒，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭惡感，從而阻擋學(xué)生學(xué)習(xí)的通道。
二、面向市場需求的課程教學(xué)模式的優(yōu)點
高校所做的培養(yǎng)方案一定要跟上市場的節(jié)拍，不能忽略市場的需求，對于高校的人才儲備庫，要能根據(jù)社會需求自動調(diào)整，而不是傳統(tǒng)的一套，或者把傳統(tǒng)的部分全部丟棄，全部重新洗牌，這種做法都是片面的，要能根據(jù)所需實時進行調(diào)整，傳統(tǒng)好的部分是可以借鑒的，做到有智慧地吸取精華，剔除糟粕。根據(jù)社會的需求進行調(diào)整。
（一）所學(xué)有所用
面向市場需求的課程教學(xué)模式重視學(xué)生的全面發(fā)展，要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，興趣能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，開發(fā)學(xué)生內(nèi)在的潛能。根據(jù)市場的需求培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，同時要提升學(xué)生的應(yīng)用能力，使所學(xué)有所用，應(yīng)用價值得到了體現(xiàn)，學(xué)生就愿意花時間花精力有目的地學(xué)習(xí)。
（二）超越教材
面向市場需求的課程教學(xué)模式，重視學(xué)生掌握獲取知識的方法，教學(xué)不脫離社會與人的發(fā)展的實際要求，使學(xué)生讀活書，活讀書，提升學(xué)生思維和創(chuàng)新能力，超越教師和教材。知識在內(nèi)容上包含著深刻的思維和豐富的智慧，而在形式上，卻是簡單、呆板、現(xiàn)成的結(jié)論。傳授知識絕不意味僅僅展現(xiàn)教材上現(xiàn)成結(jié)論和現(xiàn)成論證在形式上的匯聚，而應(yīng)重在揭示隱含在其中的有豐富內(nèi)容的思維過程，并引導(dǎo)學(xué)生的思維深入到知識的發(fā)現(xiàn)或再發(fā)現(xiàn)的過程中去，惟其如此，學(xué)生才能真正理解和掌握知識，并把教材上的智慧轉(zhuǎn)化成自己的智慧。
（三）理論融合實訓(xùn)
把理論與實訓(xùn)融為一體，讓學(xué)生在真實的環(huán)境中學(xué)習(xí)專業(yè)知識，掌握專業(yè)理論，培養(yǎng)專業(yè)技能，從理論到實訓(xùn)形成一個完整的、全面的知識架構(gòu)。
通過所學(xué)有所用、超越教材、理論融合實訓(xùn)等環(huán)節(jié)可以使學(xué)生有很好地適應(yīng)工作環(huán)境，并能發(fā)揮出自己最大的優(yōu)勢，能與市場無縫的鏈接，更好地融入市場。
三、面向市場需求的《嵌入式系統(tǒng)》課程一體化教學(xué)模式的亮點
嵌入式系統(tǒng)課程是高年級本科生和研究生的課程，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，嵌入式技術(shù)人才的社會需求越來越強。高校注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，面向社會，進一步適應(yīng)市場的需要，培養(yǎng)社會所需要的技術(shù)人才。安徽新華學(xué)院是一所民辦高校，經(jīng)過近不斷的改革與創(chuàng)新，已經(jīng)探索出教、學(xué)、做、研一體化的教學(xué)模式，具體體現(xiàn)以下4個方面：
（一）培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣
通過“校企合作、工學(xué)結(jié)合、產(chǎn)教結(jié)合”新路，讓學(xué)生感覺專業(yè)課學(xué)習(xí)的樂趣，學(xué)習(xí)知識不是低年級點對點的學(xué)習(xí)，對于高年級的學(xué)生，老師要善于培養(yǎng)學(xué)生點到面的學(xué)習(xí)能力，甚至是由點到面，由面到體的學(xué)習(xí)，這樣能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，最大地調(diào)動內(nèi)在的潛能。
（二）完善的實踐教學(xué)體系
加強實驗、課程設(shè)計、課外興趣小組、等多個環(huán)節(jié)建設(shè)，形成較為完善課程的實踐教學(xué)體系。增加了設(shè)計型、綜合型、創(chuàng)新性實驗項目的比重，占總實驗項目的比例達到80%以上。同時，以培養(yǎng)實踐能力為目標(biāo)，強化實驗內(nèi)容建設(shè)。
（三）組建實踐就業(yè)相結(jié)合的平臺
利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不斷引進虛擬、仿真實踐教學(xué)資源，構(gòu)建虛擬實驗室，提供學(xué)生模擬企事業(yè)技能操作環(huán)境的場所。在原有基礎(chǔ)上，精心調(diào)整和設(shè)計新實踐教學(xué)體系，從基礎(chǔ)實驗、綜合與設(shè)計性實驗和創(chuàng)新試驗三個層次來培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、知識應(yīng)用及創(chuàng)新能力。
（四）融入CDIO工程理念
在《嵌入式系統(tǒng)》授課過程中，融入CDIO工程理念，重在培養(yǎng)學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌控能力。有效地提高學(xué)生的就業(yè)能力和社會競爭力，更好地為社會作貢獻。組建一支結(jié)構(gòu)合理、基礎(chǔ)扎實、科研意識強的師資隊伍。老師要站在科研和教學(xué)的最前沿，將最前沿的研究成果奉獻給學(xué)生。利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不斷加強內(nèi)在的能力，將教學(xué)融入到科研中，提升教學(xué)科研水平，打造一支開放型、多元化、教學(xué)與科研并重的高水平教學(xué)團隊。
高三是學(xué)習(xí)生涯的重要階段，現(xiàn)在普遍反映的是“老師教得很辛苦，學(xué)生學(xué)得很辛苦”。高三語文復(fù)習(xí)是對學(xué)過的大量基礎(chǔ)知識的一再牢記鞏固，但在復(fù)習(xí)課的教學(xué)過程中，如果老師只是一味地給學(xué)生灌輸課本上的基礎(chǔ)知識，學(xué)生不僅會逐漸失去獨立思考的能力，還會漸漸地對語文這門學(xué)科感覺到厭煩。學(xué)習(xí)要講究效率，高效的復(fù)習(xí)方法，才能帶來更好的復(fù)習(xí)效果。因此，高三的教師和學(xué)生們應(yīng)該識別并走出高三語文復(fù)習(xí)課的誤區(qū)，對新課程的課程觀要有充分的認(rèn)識和理解，新課程視野下的高三學(xué)生們苦于學(xué)的同時，更應(yīng)該樂于學(xué)。
一、新課程的內(nèi)涵
新課程的改革目的是通過推行素質(zhì)教育，改變傳統(tǒng)教學(xué)太過注重知識傳授的機械記憶，強調(diào)學(xué)生主動參與、勤于思考、樂于探究的態(tài)度，提倡多學(xué)科綜合教學(xué)，注重學(xué)生實踐能力的提高。基于的理念是關(guān)注學(xué)生發(fā)展、強調(diào)教師的成長、以學(xué)定教。
新課程的課程觀總結(jié)起來，主要包括以下幾個方面[1]：
（一）課程價值觀：以學(xué)生為本。新課程視野下，基礎(chǔ)教育最重要的價值是學(xué)生的全面發(fā)展與個性培養(yǎng)， 尊重學(xué)生的獨特個性和學(xué)習(xí)能力的差異，促進學(xué)生健康成長，快樂學(xué)習(xí)的課程價值觀。
（二）課程文化觀：科教與人文的結(jié)合。不僅要注重科學(xué)知識的傳授，也應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)?？茖W(xué)人文主義，應(yīng)該是實現(xiàn)科學(xué)與人文彼此關(guān)照、相互包容， 最終達到二者你中有我、我中有你， 協(xié)調(diào)統(tǒng)一、渾然一體[1]。
（三）課程生態(tài)觀：回歸現(xiàn)實生活。學(xué)習(xí)高于生活，也源于生活，基礎(chǔ)課程的設(shè)置應(yīng)該突破學(xué)科的束縛，回歸生活，避免學(xué)生一味讀書，缺乏生活常識。
（四）課程實施觀：教學(xué)相長。新課程背景下，應(yīng)該營造一種引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究， 促進學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動地、富有個性地學(xué)習(xí)的環(huán)境。
二、高三語文復(fù)習(xí)目前存在的問題
（一）偏愛“題海” 戰(zhàn)術(shù)，學(xué)習(xí)任務(wù)重
高三語文教學(xué)過程中，教師注重提高學(xué)生的應(yīng)試能力，在高三復(fù)習(xí)過程中，教師偏愛“題海”戰(zhàn)術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生通過大量做題，牢記正確答案，寄希望于考試中的撞車現(xiàn)象的發(fā)生[2]。這樣的復(fù)習(xí)方式，加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)，減少了學(xué)生看書的時間，讓學(xué)生只是盲目地做題，并不能真正的掌握知識，短時間的強效記憶也并不是很牢靠。
（二）重視復(fù)習(xí)資料，對教材的重視不夠
高三的復(fù)習(xí)過程中，會有很多資料需要學(xué)習(xí)，歷屆的高考真題可以讓學(xué)生了解試卷結(jié)構(gòu)，熟悉考試模式，但太過依賴真題、密卷之類的命中率，而忽視教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，是常見的教學(xué)復(fù)習(xí)的誤區(qū)，高考試題都是源于教材的，不能本末倒置。
（三）多媒體教學(xué)下，學(xué)生缺乏思考
信息技術(shù)分發(fā)展給教學(xué)帶來了便利，很大程度上減輕了教師的負(fù)擔(dān)，也調(diào)動了學(xué)生的積極性，但過分地依賴課件，忽略教材內(nèi)容，會讓學(xué)生失去了獨立思考，自主學(xué)習(xí)的能力。
（四）注重基礎(chǔ)知識的熟記，忽略了閱讀和寫作的重要性
閱讀和寫作在語言類學(xué)習(xí)中很重要，在高考中也占了很大的一部分分值，但在教學(xué)過程中教師和學(xué)生容易將復(fù)習(xí)重心放在基礎(chǔ)知識的識記上，輕視閱讀與作文的訓(xùn)練，?？赡苁怯捎谝恍┥У幕A(chǔ)知識題目比較難，但一段時間的學(xué)習(xí)后容易產(chǎn)生明顯的效果，而閱讀合作需要長時間的積累。
三、新課程視野下提高高三語文復(fù)習(xí)效率的策略
針對上述問題，本文主要給出了以下幾點建議：
（一）營造廣泛閱讀、樂于求知的氛圍
語文課堂教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣，只有當(dāng)學(xué)生自己感受到了學(xué)習(xí)的樂趣，才會更愿意學(xué)，學(xué)起來會更有效率。應(yīng)該鼓勵學(xué)生在課余時間廣泛閱讀，關(guān)注一些時事熱點，將課程知識和課下的收獲結(jié)合，知識面更豐富，視野也更廣闊。有教育專家曾指出，復(fù)習(xí)過程中，讓學(xué)生做一張試卷與做十張試卷效果是一樣的[3]?？梢婎}海戰(zhàn)術(shù)是不夠科學(xué)的，掌握解題方法比做海量的試題更有效，要學(xué)會舉一反三。
（二）教材為主，復(fù)習(xí)資料為輔
在復(fù)習(xí)的過程中，應(yīng)該以教材為主，復(fù)習(xí)資料只是起輔助作用，高考試題源于教材，教材是根據(jù)教學(xué)大綱編制的，應(yīng)該是學(xué)生最重要的復(fù)習(xí)資料。教師對復(fù)習(xí)資料的把握應(yīng)該要適當(dāng)，同時也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材對復(fù)習(xí)資料進行學(xué)習(xí)。但也不能忽視復(fù)習(xí)資料的重要性，復(fù)習(xí)資料能彌補教材內(nèi)容的缺陷，畢竟教材的更新速度比較慢，每年都會出來一些新的題型和考點，復(fù)習(xí)資料可以幫助學(xué)生了解新題型和考試重點，結(jié)合起來學(xué)習(xí)才能夠更有效。
（三）培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的能力
“授之以魚，不如授之以漁”[3]，不能太依賴參考答案，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生有自己的學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生自己去探索，并掌握規(guī)律，形成能力。注重對學(xué)生語感的培養(yǎng)，可以開設(shè)閱讀和寫作訓(xùn)練課程，讓學(xué)生在練習(xí)過程中提高自己的語言理解能力，也能積累更多的知識。
（四）給學(xué)生心理減壓，營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍
現(xiàn)在經(jīng)常會出現(xiàn)有高三的學(xué)生不堪重負(fù)，心理壓力太大不能正常參加高考的新聞。高三的學(xué)習(xí)很重要，時間很緊張，有時候家長和老師就容易在行動和語言上給學(xué)生心理暗示，讓他們時刻想著高考的重要性，這樣會造成學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，當(dāng)長期處于高壓狀態(tài)，不利于學(xué)生個性的健全成長，反而會適得其反。所以，在高三語文的復(fù)習(xí)過程中，老師不僅應(yīng)該少給學(xué)生心理暗示，還需要注意合理引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識高考，幫助學(xué)生減緩心理壓力。
四、結(jié)束語
隨著教學(xué)體制的不斷改革，學(xué)習(xí)效率成了教學(xué)過程中探索的熱點話題。教育體制改革的核心是怎樣組織教學(xué)的實施，而最重要的途徑就是課堂的教學(xué)。語文復(fù)習(xí)的過程是溫習(xí)學(xué)過的知識，不像學(xué)習(xí)新事物那樣讓人有新鮮感，記記背背過程也比較枯燥，高三學(xué)生的復(fù)習(xí)時間很緊張，所以提高學(xué)習(xí)效率顯得尤為重要。在高三語文復(fù)習(xí)的過程中，容易出現(xiàn)一些教學(xué)上的誤區(qū)，比如大搞題海戰(zhàn)術(shù)；重復(fù)習(xí)資料，輕教材；不注重寫作閱讀能力的培養(yǎng)，教師和家長容易給學(xué)生施加心理壓力等，這些都可能導(dǎo)致教師和學(xué)生都很辛苦，但是教學(xué)質(zhì)量不高。所以，本文主要是結(jié)合新課程的一些理念，給出了上述的一些教學(xué)上的建議。
參考文獻：
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中圖分類號:G642文獻標(biāo)識碼:A
1引言
網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體和信息家電時代的到來,無疑為32位嵌入式系統(tǒng)高端應(yīng)用提供了空前巨大的發(fā)展空間;同時,也為力不從心的8位單片機向高端發(fā)展起到了接力作用。嵌入式技術(shù)及產(chǎn)品的快速成長成了全球IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的顯著特征,嵌入式技術(shù)是二十一世紀(jì)最有活力和生命力的新技術(shù)之一。然而在中國,嵌入式軟件復(fù)合型人才的缺乏,已成為嵌入式產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,作為對新技術(shù)研究和探索最活躍的群體之一――高等院校中獨立軟件學(xué)院,如何接受嵌入式技術(shù)帶來的挑戰(zhàn),學(xué)習(xí)嵌入式、研究嵌式、使用嵌入式,已成為一個重要的研究課題,加強與完善高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)迫在眉睫。由于國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)起步較晚,目前還沒有形成適應(yīng)高校教學(xué)的一個統(tǒng)一的教學(xué)體系和教學(xué)規(guī)范。由此強調(diào)要以信息技術(shù)為手段,深化教學(xué)改革和人才培養(yǎng)模式改革,如何根據(jù)社會的實際需要,培養(yǎng)具有一定專業(yè)特色的和特定能力強的軟件實用型、復(fù)合型人才是我們學(xué)院應(yīng)首要解決的問題。因此必須深入探究嵌入式系統(tǒng)課程體系結(jié)構(gòu),尋求各專業(yè)嵌入式系統(tǒng)實踐教學(xué)解決方案,積累教學(xué)實踐經(jīng)驗,建立較規(guī)范的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系,使嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)更好地融入到教學(xué)與科研活動中,以適應(yīng)社會對嵌入式系統(tǒng)人才的需求,對于深化我國高校的教學(xué)改革具有重要的現(xiàn)實意義。
2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系探究
嵌入式系統(tǒng)作為一個新興的課程體系,目前在教學(xué)過程中相關(guān)先修課程與基礎(chǔ)知識的準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容(包括硬件平臺與軟件平臺)的選擇、實驗教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)組織等問題依然處于爭論和探索階段。國內(nèi)高校對于嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)研討從嵌入式課程體系的設(shè)置、嵌入式理論教學(xué)的開展、嵌入式實驗教學(xué)的開展、嵌入式綜合設(shè)計與學(xué)生工程實訓(xùn)等幾方面展開。
2.1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)分析
(1) 從應(yīng)用角度來分析,具有世界最大嵌入式技術(shù)市場的中國,嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中更多的強調(diào)以“應(yīng)用”為中心。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)還必須具有一定的行業(yè)領(lǐng)域知識,教學(xué)中最好要在一個實際的應(yīng)用項目開發(fā)環(huán)境中去實踐,提高嵌入式軟件開發(fā)方面的綜合應(yīng)用能力。
(2) 從學(xué)科專業(yè)角度來分析,嵌入式系統(tǒng)涉及多門交叉學(xué)科致使將嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)大致分為三類:軟件學(xué)院專業(yè)嵌入式教學(xué);計算機專業(yè)嵌入式教學(xué);微電子、電子信息工程、自動化等相關(guān)專業(yè)嵌入式教學(xué)。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中應(yīng)重視不同專業(yè)嵌入式課程體系建設(shè)、課程目標(biāo)和內(nèi)容等方面展開。
(3) 從技術(shù)角度來分析,嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件有機的結(jié)合體。要考慮什么樣的硬件設(shè)計更容易編寫驅(qū)動程序,軟件處理效率等因素就必須要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序開發(fā)相關(guān)的知識,同時需要考慮如何取舍軟硬件設(shè)計。由此嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)同時具備軟件和硬件兩方面及綜合性知識分析能力。
2.2嵌入式系統(tǒng)方向理論課程體系
本科階段的按專業(yè)方向課程規(guī)劃既要重視基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí),又要注重實踐性,既要突出專業(yè)自身特點,又要把握嵌入式系統(tǒng)在多學(xué)科知識領(lǐng)域中相互滲透的規(guī)律。不同專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系如圖1所示。信息工程專業(yè)涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課包括數(shù)字電路、微機原理與接口技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)、計算機組成原理、可編程邏輯器件、EDA設(shè)計等課程。而軟件工程專業(yè)涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課則為C/C++語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機網(wǎng)絡(luò)編成、編譯原理、軟件工程、操作系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)課程體系包含兩個專業(yè)的相關(guān)內(nèi)容。數(shù)字電路的知識是從事嵌入式系統(tǒng)的必備,關(guān)鍵要增強邏輯思維能力。C語言作為一種“高級的低級”語言、易移植、易維護、可讀性強、具有強大的內(nèi)存操作能力,成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的最佳選擇。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中要作為重點,可適當(dāng)增加實驗課時,無論學(xué)生以后從事嵌入式系統(tǒng)的軟件還是硬件開發(fā),這門課的思想將貫穿其中,這兩門課程教師應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生加強上機實驗的操作,鼓勵相互交流,體會編程的思想。
嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu):在嵌入式領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微處理器。ARM公司引發(fā)了嵌入式領(lǐng)域的一場革命,在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了市場領(lǐng)導(dǎo)地位,是目前32位市場中使用最廣泛的微處理器,學(xué)習(xí)以ARM為架構(gòu)的嵌入式技術(shù)具有非常廣闊的前景。對于嵌入式操作系統(tǒng):目前比較適合用于本院教學(xué)主要有VxWorks、Windows CE、Linux(uClinux)和μC/OS-Ⅱ等?；贚inux內(nèi)核穩(wěn)定可靠、源碼免費開放等優(yōu)勢成了教學(xué)和學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)的首選。嵌入式的軟件開發(fā)從智能手機開發(fā)(SYMBIAN)、J2ME程序設(shè)計、數(shù)字媒體終端等實踐編程。嵌入式軟件開發(fā)語言主要有匯編語言、C/C++語言、Java語言等。
2.3嵌入式系統(tǒng)方向?qū)嶒炚n程體系
嵌入式系統(tǒng)是實踐性很強的課程體系,學(xué)好嵌入式系統(tǒng)課程不僅有助于學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計的基本方法,而且能提高學(xué)生對于相關(guān)學(xué)科的理解和實際應(yīng)用能力。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中,實驗是最重要的環(huán)節(jié)之一,是學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵。為滿足不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求,我?，F(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)實驗設(shè)備40套(XScale PXA270處理器)及相關(guān)配套實驗儀器及測試儀器,實驗教學(xué)內(nèi)容涉及微處理器系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式實時操作系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式中間件平臺開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等內(nèi)容。為達到教學(xué)目標(biāo),將實驗教學(xué)體系分為基礎(chǔ)類實驗、系統(tǒng)設(shè)計類實驗和創(chuàng)新類實驗?；A(chǔ)類實驗:采用理論授課與動手實驗相結(jié)合的方式,讓學(xué)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,使學(xué)生能夠進行修改、組合和補充式的應(yīng)用編程。包括ARM集成開發(fā)環(huán)境ADS1.2的使用與仿真調(diào)試方法、ARM中的匯編程序與C語言調(diào)用的混合編成等15個實驗。系統(tǒng)設(shè)計類實驗:主要采取精講精練的方式進行,使學(xué)生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。教師指定幾個設(shè)計課題,并提供任務(wù)書,任務(wù)書內(nèi)容包括實驗題目、實驗所涉及的主要內(nèi)容、要實現(xiàn)的功能說明及實驗中應(yīng)注意的問題。學(xué)生自行設(shè)計實驗方案,編寫實驗程序,選擇硬件接口并調(diào)試,獨立進行課題設(shè)計,并寫出設(shè)計實驗報告,教師在設(shè)計過程中僅起指導(dǎo)作用。包括嵌入式Linux內(nèi)核分析、裁減、移植和燒寫在內(nèi)的10個實驗。創(chuàng)新類實驗:為了培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新思維能力和工程實踐能力,研究課題和內(nèi)容由他們自己提出,或是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(xué)生自己討論確定研究方法和研究手段,利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備和條件進行課題研究,教師在一定階段給予必要的指導(dǎo)。
3嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實踐
(1) 注重理論知識和實踐訓(xùn)練相結(jié)合教學(xué),著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
結(jié)合實例講解理論,使理論來源于實踐,又進一步指導(dǎo)實踐。在課堂教學(xué)中,要求教師注重體現(xiàn)工科特色,突出本課程在嵌入式軟件開發(fā)中的基礎(chǔ)性作用。由于嵌入式系統(tǒng)是一個實踐性很強的課程體系,學(xué)生的動手能力的培養(yǎng)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的一個非常重要的環(huán)節(jié)。在教學(xué)方式上,注重采用理論與案例相結(jié)合的課堂教學(xué)、系統(tǒng)的多級課程實踐、工程實習(xí)以及前沿技術(shù)講座等多種形式的教學(xué)與實訓(xùn),使學(xué)生在掌握扎實的嵌入式軟件基礎(chǔ)理論、開發(fā)技術(shù)和工具的基礎(chǔ)上,進行嵌入式軟件的設(shè)計和開發(fā)。實現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)的感性認(rèn)識和理性認(rèn)識相統(tǒng)一。在實踐教學(xué)手段上,除了繼續(xù)加強畢業(yè)設(shè)計(論文)、畢業(yè)實習(xí)、課程設(shè)計和理論課內(nèi)實踐教學(xué)外,還提出了“實驗選修課”的新模式,要求各專業(yè)大學(xué)生必須修滿一定的實驗選修課學(xué)分。實驗選修課面向全校各專業(yè)開放,課程強調(diào)以實踐為主,進行綜合性、設(shè)計性的訓(xùn)練。而該課程的教授中占據(jù)著核心地位的是創(chuàng)新能力的培養(yǎng):采取學(xué)校與企業(yè)合作,企業(yè)中有工程經(jīng)驗豐富的一線工程人員和高水平的技術(shù)團隊,構(gòu)建這樣一個高水平的學(xué)生工程實踐環(huán)境,為學(xué)生提供實際項目開發(fā)機會,完善自身職業(yè)素質(zhì)和工程能力;通過大學(xué)生嵌入式設(shè)計競賽可以針對具體問題使學(xué)生在實踐中提高發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力。
(2) 配套立體化教材,共享嵌入式系統(tǒng)教學(xué)資源。
如果僅僅是購買了一個開發(fā)套件而沒有相應(yīng)的配套技術(shù)資料,可想而知學(xué)習(xí)的效果肯定是很差的,因為只有配套的資料才能體現(xiàn)出設(shè)計者的原創(chuàng)思想,更為重要的是在學(xué)習(xí)過程中遇到了困難,配套的技術(shù)資料可以幫助老師和學(xué)生加深理解、解決問題。各硬件廠商提供的產(chǎn)品芯片說明和開發(fā)參考以及嵌入式操作系統(tǒng)的源代碼和相應(yīng)軟件環(huán)境使用說明是最好的教材。但資料多為英文,學(xué)生使用起來比較吃力,所以此時教材的選擇非常重要,課程開始給學(xué)生推薦經(jīng)典的教材,在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生盡快過渡到英文資料的閱讀和使用上。多媒體教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)的模式具有更大的優(yōu)勢,多媒體教學(xué)把枯燥的計算機內(nèi)容轉(zhuǎn)化為生動的圖像、交互和視聽媒體,把教學(xué)內(nèi)容直觀化,有利于學(xué)生更好地接受知識。同時,加強教師的培訓(xùn),提高教師應(yīng)用網(wǎng)上資源進行教學(xué)、整合網(wǎng)上資源的技能。
(3) 總結(jié)教學(xué)方法,提高實際教學(xué)效益。
運用“學(xué)教并重”進行課程教學(xué)設(shè)計、采取了互動式教學(xué)、采用啟發(fā)式、范例式課堂教學(xué)、現(xiàn)代與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,直觀、生動的等多種教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)熱情,讓他們成為教學(xué)中的主體,并培養(yǎng)其收集相關(guān)領(lǐng)域信息、拓寬知識面的能力。將教學(xué)的重點放在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析問題、解決問題能力上。從而達到能理解嵌入式軟件設(shè)計文檔;獨立負(fù)責(zé)嵌入式軟件組件編碼和調(diào)試;執(zhí)行軟件組件的單元測試;符合嵌入式軟件開發(fā)企業(yè)的入職要求等教學(xué)效益。
4結(jié)語
嵌入式系統(tǒng)在國內(nèi)真正得到發(fā)展還是近幾年的事情,還沒有形成統(tǒng)一的教學(xué)體系和規(guī)范,加之社會對高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)人才的需求日益增加,各個高校迫切要求建立嵌入式系統(tǒng)課程體系、實驗體系、教材體系和教師培養(yǎng)體系,本文所探究的針對軟件本科專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)理論課程體系和實驗課程體系,積累嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)實踐,融合了社會企業(yè)的需求和軟件專業(yè)的特點,符合實際應(yīng)用。當(dāng)然,獨立軟件學(xué)院的嵌入式方向的教學(xué)還任重道遠(yuǎn),需要從事嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教師在實踐中不斷地進行研究、不斷地積累經(jīng)驗,不斷地創(chuàng)新,才能培養(yǎng)出社會所需要的高素質(zhì)嵌入式技術(shù)人才。
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The Teaching Research and Practice of Embedded System for the Software Speciality
HE Jian-feng, JIANG Lin, LIU Lin
0、引言
嵌入式技術(shù)是21世紀(jì)最有活力和生命力的新技術(shù)之一，近年來已逐漸成為IT行業(yè)的核心方向。我們有理由相信在未來20年內(nèi)，全球?qū)⑦M入嵌入式時代和移動互聯(lián)網(wǎng)時代。特別是最近幾年，隨著嵌入式軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)迅速滲入各個行業(yè)，生活中隨處可見嵌入式技術(shù)的產(chǎn)品及應(yīng)用，例如智能家電、智能手機、各類導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)碼相機、高清電視、視頻監(jiān)控等。智能機器人、醫(yī)療儀器、航空航天等領(lǐng)域同樣離不開嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的行業(yè)之一。
1、嵌入式系統(tǒng)人才需求狀況
嵌入式系統(tǒng)是指在產(chǎn)品或設(shè)備內(nèi)部以微控制器為核心，實現(xiàn)數(shù)字化和智能化功能的軟件系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的意義在于對設(shè)備進行智能控制，實現(xiàn)其創(chuàng)新價值。嵌入式系統(tǒng)人才行業(yè)需求分布如表1所示。
目前，我國嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的特點有以下幾個方面。
1）人才儲備不足。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動了社會工業(yè)化和信息化的快速發(fā)展，對經(jīng)濟增長起到積極地促進作用。生產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品和設(shè)備的企業(yè)也不斷增加，相關(guān)人才的需求量也隨之增加。但是學(xué)校和社會教育培訓(xùn)機構(gòu)對嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)機制和規(guī)模還不夠完善，造成了人才奇缺的狀況。
2）專業(yè)基礎(chǔ)門檻高。從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的人員必須具備一定的系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)，要掌握軟件的底層開發(fā)技術(shù)和硬件工作原理。所以在進行嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)之前，首先要熟悉軟硬件的基礎(chǔ)知識。
3）技術(shù)人員就業(yè)面廣。嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)分布較廣，不同的行業(yè)又有不同的軟硬件側(cè)重點。例如，通信工程、電子工程方向的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員主要從事硬件設(shè)計工作，嵌入式操作系統(tǒng)、內(nèi)核剪裁程序和驅(qū)動開發(fā)相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員主要從事軟件設(shè)計與實現(xiàn)工作。所以嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的就業(yè)面很廣，要根據(jù)實際情況進行定向培養(yǎng)。
2、嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式
培養(yǎng)合格的嵌入式系統(tǒng)人才，是一項科學(xué)的系統(tǒng)工程。經(jīng)過多年的理論研究和教學(xué)改革，我們探索出一套符合嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)要求的培養(yǎng)體系，具體內(nèi)容包括教學(xué)方法改革、課程體系改革、教學(xué)環(huán)境建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、校企聯(lián)合辦學(xué)等。
1）教學(xué)方法改革。我們采用基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法作為嵌入式系統(tǒng)課程的基本教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法的核心思想就是以學(xué)生為中心展開課程，把任務(wù)作為主線，教師作為向?qū)?，引?dǎo)和調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。在課程展開過程中設(shè)置一系列能夠體現(xiàn)綜合設(shè)計能力的教學(xué)任務(wù)，學(xué)生通過完成這些任務(wù)來掌握課內(nèi)外知識，同時養(yǎng)成獨立思考和實踐創(chuàng)新的良好習(xí)慣。
2）課程體系改革。嵌入式系統(tǒng)課程體系的最大特點就是突出實踐環(huán)節(jié)，因為嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)是面向工程的。學(xué)生只有在校內(nèi)外完成足夠的實踐內(nèi)容才能真正掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的能力。嵌入式系統(tǒng)專業(yè)中幾乎所有的專業(yè)課程都有實驗環(huán)節(jié)，重要的課程還專門設(shè)置了課程設(shè)計環(huán)節(jié)，由學(xué)生組成小型團隊完成與課程相關(guān)的項目。
3）教學(xué)環(huán)境建設(shè)。為了更好地展開教學(xué)，學(xué)校投入專項資金建設(shè)了嵌入式實驗室，購買了實驗教學(xué)設(shè)備。以此為契機，計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院設(shè)置了眾多大、中、小型實驗室，并配以不同的等級。對于大型A級實驗室，主要供全院學(xué)生進行專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗使用；對于中型B級實驗室，主要功能為專業(yè)方向課的課程設(shè)計實驗場所；對于小型的C級實驗室，主要供學(xué)生組建的小型項目研發(fā)小組使用。不同的實驗室有不同的管理辦法，這一措施有力地保障了學(xué)生對實驗教學(xué)的不同需求，對促進教學(xué)起到了非常積極的作用。
4）師資隊伍建設(shè)。建立一支熟練掌握嵌入式專業(yè)技術(shù)的師資隊伍是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。學(xué)校采用“雙師型”教師隊伍建設(shè)的方法，選派教師和研究人員到企業(yè)實地考察、學(xué)習(xí)和工作，參與企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和項目建設(shè)。經(jīng)過一段時間的鍛煉后，教師的專業(yè)技能得到了更新或提升，并且明確了企業(yè)用人的原則，真正實現(xiàn)“努力做到企業(yè)需要什么，我們的教師就精通什么，我們的學(xué)生就會什么?！?/p>
5）校企聯(lián)合辦學(xué)。為了讓教學(xué)更加貼近工程應(yīng)用實際，學(xué)校定期邀請企業(yè)精英來學(xué)校開展技術(shù)講座。通過介紹行業(yè)動態(tài)和前沿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，讓學(xué)生了解就業(yè)形勢和技術(shù)學(xué)習(xí)的方向。另外學(xué)校還和國內(nèi)外知名嵌入式系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，企業(yè)派遣專業(yè)人員到校內(nèi)進行課程輔導(dǎo)，學(xué)校派遣教師和學(xué)生到企業(yè)頂崗實習(xí)。
3、嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)實踐
3.1 教學(xué)體系改革
嵌入式系統(tǒng)專業(yè)在依托校內(nèi)辦學(xué)優(yōu)勢和當(dāng)?shù)厍度胧郊夹g(shù)產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，響應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革的號召，分階段地實施嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系改革。嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)體系改革示意圖如圖1所示。
準(zhǔn)備階段，我們建立了嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教研室和相關(guān)教師隊伍，組織教師進行理論研究和培訓(xùn)，同時結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求制定嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)方案；合作階段，利用校企合作平臺的優(yōu)勢，建設(shè)一批校內(nèi)外實習(xí)基地，同時為嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)配備軟硬件教學(xué)環(huán)境；實踐階段，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法展開面向?qū)嵺`與創(chuàng)新的職業(yè)技能培養(yǎng)課程，同時利用校內(nèi)外的企業(yè)合作資源進行定向培養(yǎng)；拓展階段，在完成教學(xué)目標(biāo)的同時，要敏銳捕捉企事業(yè)單位的人才需求信息，以組織就業(yè)指導(dǎo)和企業(yè)見面會的形式來拓展教學(xué)理念。最后還要不斷完善人才培養(yǎng)體系，把建設(shè)過程中的寶貴經(jīng)驗應(yīng)用到其他專業(yè)的教學(xué)中去。
3.2 課程體系改革
在明確教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，哈爾濱師范大學(xué)對嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的課程體系也作了較大修改，如表2所示。
課程體系中主要包括以下5類課程。
1）公共基礎(chǔ)課：是本科生必修的基礎(chǔ)課程，如高等數(shù)學(xué)、外語、體育、計算機基礎(chǔ)等。
2）專業(yè)基礎(chǔ)課程：計算機相關(guān)專業(yè)人才學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程，包括c語言程序設(shè)計、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子線路CAD、單片機原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、微機原理與接口技術(shù)、軟件工程導(dǎo)論、JAVA程序設(shè)計等。
3）專業(yè)方向課程：該類課程主要培養(yǎng)學(xué)生成為合格的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計人才，主要課程有嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)體系與結(jié)構(gòu)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、嵌入式Linux驅(qū)動開發(fā)、WinCE操作系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)等。
4）課程設(shè)計：為培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)專業(yè)相關(guān)課程而開設(shè)的課程設(shè)計，包括c語言課程設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、CAD課程設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、JAVA課程設(shè)計、嵌入式程序設(shè)計課程設(shè)計、WinCE操作系統(tǒng)課程設(shè)計等。
5）企業(yè)實踐：主要包括專家講座、工程實踐、企業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。這些課程不同于校內(nèi)課程，需要依托校企合作平成。這類課程直接面向就業(yè)，對學(xué)生的職業(yè)技能和就業(yè)去向有較大影響。
3.3 校企合作建設(shè)
學(xué)校根據(jù)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)模式的要求，結(jié)合學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的實踐探索，積極建設(shè)資源共享、技術(shù)交流、就業(yè)定向培養(yǎng)等聯(lián)合培養(yǎng)體系。學(xué)校聘請企業(yè)精英到校內(nèi)任教或輔導(dǎo)，同時還派學(xué)生到企業(yè)參加技術(shù)培訓(xùn)和產(chǎn)品開發(fā)工作。哈爾濱師范大學(xué)的“數(shù)字電路”課程就是和當(dāng)?shù)仉娮涌萍计髽I(yè)合作開設(shè)的，任課教師是對方資深開發(fā)工程師，完成該門課程學(xué)習(xí)的學(xué)生可以簽署專業(yè)人才就業(yè)協(xié)議，優(yōu)先被企業(yè)錄用。這種合作形式充分利用了學(xué)校和企業(yè)的資源優(yōu)勢。學(xué)生通過努力學(xué)習(xí)可以獲得就業(yè)機會，這也激發(fā)了其主動學(xué)習(xí)的積極性，可謂一舉兩得。學(xué)校嵌入式軟件系統(tǒng)培養(yǎng)模式具體內(nèi)容還包括：
1）建立校企合作培養(yǎng)聯(lián)盟。學(xué)校和當(dāng)?shù)厍度胧叫袠I(yè)協(xié)會、知名企業(yè)共建“嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)校企聯(lián)盟”，學(xué)校和企業(yè)按照行業(yè)規(guī)定和相關(guān)政策的要求，提供必要的教學(xué)資源，建立嵌入式系統(tǒng)技術(shù)人才儲備基地。校企聯(lián)盟的任務(wù)就是完善教育培訓(xùn)機制，建立“嵌入式應(yīng)用技術(shù)”、“嵌入式產(chǎn)品運維服務(wù)”等專業(yè)領(lǐng)域的課程群和培訓(xùn)體系，把企業(yè)的理念引入學(xué)校，用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范教學(xué)體系。
2）在校內(nèi)組建以學(xué)生為主體的嵌入式技術(shù)研究團隊，成立“學(xué)生創(chuàng)新團隊”和“學(xué)生工作室”等團體，定期舉辦技能大賽和技術(shù)交流論壇。這些團體的骨干人員可以優(yōu)先和企業(yè)簽訂就業(yè)意向協(xié)議，為學(xué)生提前就業(yè)和企業(yè)人才儲備做準(zhǔn)備。
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A
1新課程體系模式的基礎(chǔ)改革
1.1 整體設(shè)置課程內(nèi)容，解決體系內(nèi)部課程間的內(nèi)容交叉問題
原有的嵌入式課程體系內(nèi)部相關(guān)課程之間各自形成體系，教學(xué)內(nèi)容存在重復(fù)和交叉的問題。為此，我們對課程設(shè)置進行了一定的調(diào)整，通過實踐項目，將課程體系中的主要內(nèi)容相互銜接與融合，使學(xué)生建立完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的概念。嵌入式課程體系主要分為“理論課程體系”與“實踐課程體系”兩部分，其中“，理論課程體系”又分為“基礎(chǔ)理論課程體系”與“面向應(yīng)用的理論課程體系”兩個子體系。3個子體系間具有一種階梯式的遞進關(guān)系，他們相互補充，相輔相成。其中，“基礎(chǔ)理論課程體系”是“面向應(yīng)用的理論課程體系”的基礎(chǔ)，“面向應(yīng)用的理論課程體系”是“基礎(chǔ)理論課程體系”的提升，通過“面向應(yīng)用的理論課程體系”的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對“基礎(chǔ)理論課程體系”的全面鞏固，“理論課程體系”是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式中“學(xué)”這一環(huán)節(jié)的具體實施，在該教學(xué)模式中具有重要的指導(dǎo)意義。“實踐課程體系”是對“理論課程體系”的全面提升，是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)中“做”與“用”兩個環(huán)節(jié)的具體實施，該體系包括了“專業(yè)實踐”與“培訓(xùn)認(rèn)證”兩個方面，其中“專業(yè)實踐”培養(yǎng)學(xué)生從理論到實踐的應(yīng)用能力，在此過程中注重的是不同課程間的內(nèi)容交叉與整合?！芭嘤?xùn)認(rèn)證”環(huán)節(jié)通過讓學(xué)生參與相關(guān)認(rèn)證，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；另外，一旦通過認(rèn)證，學(xué)生的就業(yè)前景將會更加廣泛，這反過來也刺激了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與目的性。
1.2 改變教學(xué)模式，解決理論教學(xué)和實踐教學(xué)“骨肉”分離的教學(xué)模式
在理論教學(xué)中，往往采用的都是“粉筆 + 黑板 +PPT”的傳統(tǒng)教學(xué)模式。在這個過程中，為了使學(xué)生理解相關(guān)的實驗內(nèi)容，教師通常會通過PPT 對相應(yīng)實例程序進行講解、分析。有些學(xué)生看到冗長的程序后直接放棄，有些雖然能堅持聽下來，但對程序的整體系統(tǒng)思路及實現(xiàn)過程不太了解，只有“就事論事”，把這一個實例搞清楚，等到實驗課時直接將示例程序?qū)懭雽嶒灠逯?，甚至只照搬實驗書進行簡單的連線了事。這種“骨肉”分離的理論和實踐教學(xué)模式難以實現(xiàn)學(xué)生全面的掌握與創(chuàng)新。為了解決這一問題，課題組老師經(jīng)過長時間的思考與摸索，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將每一個實驗內(nèi)容分解成多個子模塊，通過循序漸進的方式，使學(xué)生逐個完成這些子模塊，最終完成一個個的項目。在這個過程中，學(xué)生會經(jīng)常用到一些編程工具，所以，這個過程學(xué)生對編程工具的使用會越來越熟練，同時編程能力也得到較大的提高。這樣可以使理論和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機融合，有效地解決這兩個教學(xué)環(huán)節(jié)相脫節(jié)的問題，徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實踐教學(xué)分離的教學(xué)方法。
1.3 構(gòu)建“階梯式”的設(shè)計項目，提高學(xué)生綜合素質(zhì)
根據(jù)“學(xué)―做―用”一體化的教學(xué)模式，按照分階段、遞進式的教學(xué)改革思路，構(gòu)建階梯式的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計項目，創(chuàng)新嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)與實踐方案。再通過諸如大學(xué)生科技創(chuàng)新項目、科技競賽、工程認(rèn)證等創(chuàng)新層的擴展鍛煉，經(jīng)歷過基礎(chǔ)層和應(yīng)用層學(xué)習(xí)鍛煉的學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計能力得到大幅提高。
2“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式的實踐效果
2.1調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力
這也是“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式的主要目的。該教學(xué)模式通過基礎(chǔ)層、應(yīng)用層及創(chuàng)新層 3 層分階段、遞進式的教學(xué)基本思路，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生真正做到“在學(xué)習(xí)中思考，在思考中鞏固，在鞏固中提高”的總體目標(biāo)。
2.2激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識
通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。在該教學(xué)模式中，我們設(shè)置了學(xué)生自我設(shè)計、自我完成的研究型項目，可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉他們的動手能力，同時也可培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。
2.3學(xué)會了合作，培養(yǎng)了團隊精神
隨著科學(xué)研究的發(fā)展和深入，建立團隊、相互合作是必然趨勢，這就要求項目中每一位成員必須具有團隊精神。因此，我們在“階梯式”教學(xué)項目中注重培養(yǎng)學(xué)生合作和團隊精神，特別是“應(yīng)用層”和“創(chuàng)新層”兩個階段的項目需要同學(xué)們分工合作，共同完成這個項目。
2.4教學(xué)相長，師生共同提高
通過“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式，特別是在“創(chuàng)新層”，學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成一個個項目，實際上是一個共同合作，相互學(xué)習(xí)的過程。在這個過程中，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高，導(dǎo)師的科研能力也到了進一步的鍛煉。
2.5因材施教，促進學(xué)生個性化發(fā)展
通過“學(xué)―做―用”一體化教學(xué)模式，教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和綜合素質(zhì)，進行不同分工，分別側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的理論水平、動手能力和創(chuàng)新能力，達到個性化發(fā)展。
3結(jié)語
新教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，對學(xué)生的理論水平和創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，有效提高了學(xué)生在嵌入式課程體系中的學(xué)習(xí)效果，提升了其創(chuàng)新能力。雖然該教學(xué)模式取得了一定的成功，但在教學(xué)實施過程中還存在著教學(xué)體系還不夠完善的問題，尤其是進一步建立和完善“學(xué)―做―用”教學(xué)中實驗室的管理體系，管理制度，安全防范措施等，逐步優(yōu)化適應(yīng)現(xiàn)代學(xué)科發(fā)展的項目內(nèi)容，形成更有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，創(chuàng)新能力的教學(xué)體系。
參考文獻
