時(shí)間：2022-10-04 21:04:34
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇嵌入式課程設(shè)計(jì)總結(jié)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院嵌入式課程設(shè)置課程改革優(yōu)化
中圖分類(lèi)號(hào)：G423.04
引言
以我校（武漢長(zhǎng)江工商學(xué)院）為例，電子信息工程專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)能在信息通信、電子技術(shù)、智能控制、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域和行政部門(mén)從事各類(lèi)電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的科學(xué)研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制造、應(yīng)用開(kāi)發(fā)和技術(shù)管理的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，因此，我們以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)制定了培養(yǎng)方案。
課程設(shè)置現(xiàn)狀
在我們的培養(yǎng)方案中，除了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程（C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、電路分析、電工基礎(chǔ)、數(shù)字電路、模擬電路）外，有兩條主線：嵌入式方向與信號(hào)處理方向。其它方向如微電子、射頻、無(wú)線電等方向，考慮到我們學(xué)生的基礎(chǔ)以及培養(yǎng)方案總課時(shí)的要求，最終選擇了嵌入式與信號(hào)處理兩個(gè)方向，當(dāng)然，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，以后的培養(yǎng)方案可能會(huì)考慮微電子等較新的方向。
之所以選擇嵌入式硬件方向?yàn)槲覀兊囊粭l主線是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)是當(dāng)前很熱門(mén)而且很有發(fā)展前景并且對(duì)于學(xué)生而言也是比較好就業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域之一。嵌入式系統(tǒng)在智能化家居、家電，汽車(chē)電子、醫(yī)療、交通等各個(gè)方面都有應(yīng)用，我們的生活已經(jīng)離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的技術(shù)，我們以硬件設(shè)計(jì)為主設(shè)置了我們的課程如下：
表1：嵌入式方向的課程設(shè)置
圍繞ARM嵌入式技術(shù)這門(mén)課，還有微機(jī)原理、單片機(jī)、EDA、DSP等課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
學(xué)習(xí)了微機(jī)原理和單片機(jī)這兩門(mén)課后再學(xué)習(xí)嵌入式，學(xué)生更容易入門(mén)，因?yàn)榍度胧奖旧硎菑膯纹瑱C(jī)發(fā)展而來(lái)，并且在微機(jī)原理與單片機(jī)這兩門(mén)課程中，我們以匯編指令為主，主要是考慮到做嵌入式系統(tǒng)除了了解ARM處理器工作原理和接口技術(shù)還要了解ARM的匯編指令系統(tǒng)。
考慮到嵌入式開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向與相關(guān)領(lǐng)域，我們還設(shè)置了EDA技術(shù)與DSP技術(shù)兩門(mén)課。數(shù)字圖像壓縮技術(shù)是嵌入式的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要是掌握MPEG編解碼算法和技術(shù)和DSP技術(shù)，另外，為追求更高速的信號(hào)處理速度，現(xiàn)在一些速度要求較高場(chǎng)合，有不少公司是將一些DSP算法用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就涉及到HDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)及其FPGA/IP核實(shí)現(xiàn)技術(shù)。這也是我們將EDA技術(shù)與DSP技術(shù)這兩門(mén)課作為這個(gè)方向的專(zhuān)業(yè)課程的原因。
課程改革思路
首先是微機(jī)原理與單片機(jī)這兩門(mén)課，目前我們開(kāi)設(shè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》理論課54課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18課時(shí)，《單片機(jī)原理及其應(yīng)用》理論課54課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18課時(shí)，課程設(shè)計(jì)36課時(shí)。微機(jī)原理課程主要是幫助學(xué)生理解一款微型計(jì)算機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言編程及其接口電路，為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)不同的CPU以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。目前我們的教學(xué)還是以8086/8088作為微機(jī)原理主講芯片，其難度較大，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生在課外的實(shí)際應(yīng)用（如參加電子設(shè)計(jì)系列競(jìng)賽、制作小作品、畢業(yè)論文、課程設(shè)計(jì)等）脫節(jié)，教學(xué)效果不理想。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，處理器從單核時(shí)代進(jìn)步到了多核時(shí)代，并且將來(lái)處理核的數(shù)目將會(huì)越來(lái)越多。隨著多核技術(shù)的發(fā)展，可能不久的將來(lái)大多數(shù)的軟件開(kāi)發(fā)都將以多核芯片為基礎(chǔ)硬件平臺(tái)，隨之而來(lái)的是編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法理論、軟件工程等都將隨著多核的出現(xiàn)而進(jìn)行修訂，對(duì)我們專(zhuān)業(yè)而言，要考慮的主要是計(jì)算機(jī)硬件方向的課程設(shè)置要進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)多核時(shí)代的到來(lái)。經(jīng)過(guò)調(diào)研與研討，我們決定將上述兩門(mén)課整合優(yōu)化為《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》54課時(shí)及《多核架構(gòu)與編程技術(shù)》54課時(shí)。前瞻性的將多核架構(gòu)及編程技術(shù)引入到獨(dú)立學(xué)院電子信息工程本科培養(yǎng)方案中，將培養(yǎng)方案中的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合與升華，幫助學(xué)生，順應(yīng)市場(chǎng)格局變化，接受新技術(shù)新理念，建立系統(tǒng)、完整的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論體系，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新型思維，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，開(kāi)拓學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)視野。使我們的學(xué)生能順應(yīng)時(shí)代的變化，在硬件、軟件方面能夠更好地了解多核思想及編程技術(shù)，以適應(yīng)高新技術(shù)的飛速發(fā)展的需要。
其次是EDA技術(shù)與數(shù)字電路的整合。目前我們開(kāi)設(shè)《EDA技術(shù)》理論課34課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18課時(shí)，課程設(shè)計(jì)18課時(shí)，《數(shù)字電路》理論課54課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18課時(shí)，課程設(shè)計(jì)36課時(shí)。這兩門(mén)課在實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容上有一定的重復(fù)。我們可以將這兩門(mén)課整合成一門(mén)課《數(shù)字電路與VHDL》，理論課72，實(shí)驗(yàn)課18，課程設(shè)計(jì)36課時(shí)，改變?cè)械慕虒W(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，建立新的實(shí)驗(yàn)體系，讓學(xué)生感受2種不同的設(shè)計(jì)方法，擺脫傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)方法與思維模式，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與競(jìng)爭(zhēng)能力，適應(yīng)市場(chǎng)的需要。
最后是ARM嵌入式技術(shù)，目前我們以ARM7進(jìn)行理論教學(xué)，以LPC2000系列ARM7微控制器及ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理論課36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18學(xué)時(shí)，只能滿(mǎn)足低端教學(xué)任務(wù)。在最初制定教學(xué)計(jì)劃，大部分ARM系統(tǒng)都是基于ARM7處理器，但是隨著更多應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)向著更高級(jí)、更復(fù)雜的方向發(fā)展，現(xiàn)在基于ARM9處理器的產(chǎn)品越來(lái)越多，我們的教學(xué)要與時(shí)俱進(jìn)，教學(xué)內(nèi)容也要進(jìn)行升級(jí)為以ARM9進(jìn)行教學(xué)。從ARM體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容上看，ARM9的指令集完全兼ARM7，教學(xué)上沒(méi)有任何區(qū)別。并且學(xué)生們面對(duì)的編程模型和架構(gòu)基礎(chǔ)也保持一致。
本校電子信息工程專(zhuān)業(yè)實(shí)行3+1培養(yǎng)模式，所有課程安排在大一到大三完成，大四學(xué)生全部參加實(shí)習(xí)，現(xiàn)有培養(yǎng)方案中，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課排在第三、四學(xué)期，專(zhuān)業(yè)課基本壓縮在第五、六學(xué)期，比如上面提到的微機(jī)原理安排在第五學(xué)期，單片機(jī)、EDA技術(shù)、ARM嵌入式技術(shù)安排在第六學(xué)期。通常在第六學(xué)期，一部分學(xué)生忙于考研，一部分學(xué)生忙于找工作，精力沒(méi)有全部用于學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)上，但是，經(jīng)過(guò)上面的整合后，我們可以將單片機(jī)以及ARM嵌入式技術(shù)提前一個(gè)學(xué)期，再將EDA技術(shù)提前兩學(xué)期，讓學(xué)生們?cè)谡麄€(gè)大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，盡早的接觸到專(zhuān)業(yè)課程，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，這不僅可以讓一部分想?yún)⒓与娮釉O(shè)計(jì)系列競(jìng)賽的同學(xué)可以盡早的進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，也可以讓準(zhǔn)備考研和找工作的同學(xué)投入更多精力學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
參考文獻(xiàn)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642
0 引 言
大規(guī)模在線開(kāi)放課程（massive open online course， MOOC）是基于課程與教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)智能技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新興在線課程形式。MOOC是一種全新的、更公平的教育模式，它借助互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)MOOC平臺(tái)的課程講座視頻、嵌入式課程進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估以及師生在線互動(dòng)，教與學(xué)隨時(shí)隨地都可以發(fā)生[1]。然而，MOOC在迅速發(fā)展的同時(shí)，由于其自身存在的一些不可避免的問(wèn)題，使得MOOC飽受爭(zhēng)議。沒(méi)有規(guī)模限制、沒(méi)有先修條件、MOOC注冊(cè)率高而完成率低以及師生不能深入交流等問(wèn)題日漸凸顯，且難以得到有效解決[2]。因此，MOOC被不斷改進(jìn)，許多新的教學(xué)模式應(yīng)用到MOOC中，彌補(bǔ)之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已經(jīng)進(jìn)入后MOOC時(shí)代。
在后 MOOC時(shí)代涌現(xiàn)的一些新樣式中，SPOC最為典型。SPOC（small private online courses，小規(guī)模限制性在線課程）表示小型的、私有的、在線課程，它是針對(duì)MOOC來(lái)說(shuō)的，這一概念最早是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的阿曼多?福克斯教授提出的[3]。與 MOOC相比，SPOC吸收和傳承 MOOC的先進(jìn)思想，將 MOOC的潛能更好地發(fā)揮出來(lái)，變革傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)行課堂的有效翻轉(zhuǎn)，最終提高教學(xué)質(zhì)量。SPOC把學(xué)習(xí)的人數(shù)進(jìn)行了限制，通常限定在幾十人到幾百人之間，不同于MOOC同一課程擁有注冊(cè)人數(shù)幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)，另外，SPOC在MOOC的基礎(chǔ)上增加了教師和學(xué)生面對(duì)面的交流。相比之下， SPOC的學(xué)習(xí)活動(dòng)更加靈活高效，能滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求[4]。
嵌入式課程是信息技術(shù)行業(yè)的核心課程，在國(guó)外信息類(lèi)人才培養(yǎng)中尤其得到重視。目前，嵌入式軟件市場(chǎng)的規(guī)模劇增，已形成一個(gè)充滿(mǎn)商機(jī)的巨大產(chǎn)業(yè)，并且成為整個(gè)軟件業(yè)的發(fā)展支柱[5]。在家電、手機(jī)、各種數(shù)碼產(chǎn)品等都向智能化方向發(fā)展的今天，嵌入式技術(shù)越來(lái)越成為當(dāng)前最熱門(mén)、最具發(fā)展前景的IT應(yīng)用領(lǐng)域，吸引越來(lái)越多的工程師投入到這一行業(yè)[6]。本文研究嵌入式課程教學(xué)模式，通過(guò)SPOC充分利用MOOC平臺(tái)上的教學(xué)視頻資源，并與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合應(yīng)用到課堂教學(xué)中。SPOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠獨(dú)立地進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和編程。
1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題
嵌入式課程是計(jì)算機(jī)課程的重要組成部分，嵌入式課程包含Linux系統(tǒng)應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)案例分析等實(shí)踐性較強(qiáng)的多門(mén)課程，這些課程采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在以下問(wèn)題：
（1）在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，老師的授課時(shí)間有限，只能單方面把課程的內(nèi)容傳授給學(xué)生，沒(méi)有與學(xué)生交流的機(jī)會(huì)。
（2）部分學(xué)生存在惰性，老師講多少就聽(tīng)多少，并不實(shí)際動(dòng)手練習(xí)，導(dǎo)致僅理解理論內(nèi)容，卻不會(huì)實(shí)際應(yīng)用。
（3）大部分學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中虎頭蛇尾，一遇到困難就輕易放棄，沒(méi)有解決難題的決心，從而也無(wú)法真正的掌握和理解所學(xué)知識(shí)。
（4）傳統(tǒng)的教學(xué)模式只重視成績(jī)和分?jǐn)?shù)，泯滅了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的欲望，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新能力。
SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式提供一個(gè)新的思路：如果學(xué)生能夠在課前完成相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，就會(huì)減少教師課堂講授時(shí)間，從而留給學(xué)生更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐、參與交流討論和獲得教師的指導(dǎo)，解決學(xué)生只停留在對(duì)理論內(nèi)容的理解、動(dòng)手機(jī)會(huì)少、不會(huì)將所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中去的問(wèn)題。
2 基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)方法
基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)方法可以分為四個(gè)階段：前端分析、課程設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)和評(píng)價(jià)，具體模式如圖1所示。
2.1 前端分析
任何課程開(kāi)始前都必須進(jìn)行前端分析，這樣設(shè)計(jì)出的教學(xué)資源才具有針對(duì)性、個(gè)性化，因此，前端分析對(duì)一門(mén)課程設(shè)計(jì)的成功與否起到非常關(guān)鍵的作用。本文中，前端分析涉及3個(gè)要素，分別為學(xué)習(xí)對(duì)象、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境。
學(xué)習(xí)對(duì)象主要包括學(xué)生年級(jí)、學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的相關(guān)課程以及對(duì)學(xué)過(guò)課程的掌握情況。嵌入式課程分為硬件課程和軟件課程，因此課程的設(shè)置應(yīng)該分為3個(gè)階段：第1階段為嵌入式硬件開(kāi)發(fā)，作為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的平臺(tái)基礎(chǔ)；第2階段為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)；第3階段為嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐。單片機(jī)原理等基礎(chǔ)理論課程是學(xué)好嵌入式硬件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，嵌入式軟件課程包括嵌入式操作系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)應(yīng)用等課程，只有將以上課程學(xué)好才能進(jìn)行嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐。
教學(xué)內(nèi)容研究應(yīng)該從理論和實(shí)際開(kāi)發(fā)能力兩方面入手。理論方面，對(duì)于C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等前導(dǎo)課程，教師要在保證理論授課學(xué)時(shí)的前提下，適當(dāng)增加或強(qiáng)調(diào)嵌入式開(kāi)發(fā)中必需的知識(shí)基礎(chǔ)，以保證后續(xù)嵌入式開(kāi)發(fā)課程的順利進(jìn)行。在實(shí)際開(kāi)發(fā)能力方面，教師要強(qiáng)化和規(guī)范嵌入式硬件課程、嵌入式軟件課程、嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐課程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，為學(xué)生配備齊全的軟、硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐掌握所學(xué)的內(nèi)容。
學(xué)習(xí)環(huán)境主要包括傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)境和基于MOOC的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，將課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，提高教學(xué)質(zhì)量。
2.2 課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)主要包括教學(xué)視頻、教學(xué)大綱、拓展資源、測(cè)試作業(yè)幾個(gè)部分。根據(jù)教學(xué)需要，教師可以充分利用MOOC平臺(tái)上優(yōu)質(zhì)豐富的教學(xué)資源，對(duì)其進(jìn)行編輯和整合，設(shè)計(jì)成富有邏輯結(jié)構(gòu)的視頻資源上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。教師還可以將電影錄像、電子書(shū)、其他資料等作為拓展資源提供給學(xué)生。測(cè)試作業(yè)包含測(cè)試題和大作業(yè)，測(cè)試題至關(guān)重要，學(xué)生可以帶著問(wèn)題去觀看教?W視頻，也可以看完教學(xué)視頻后做測(cè)試題，這樣有助于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解與掌握，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量；大作業(yè)用來(lái)綜合性的測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，需要由一組學(xué)生來(lái)共同完成，大家一起討論，相互激發(fā)靈感，這種方式可以提高學(xué)生們的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。
2.3 課堂教學(xué)
課堂教學(xué)階段在整個(gè)教學(xué)模式中的地位十分重要。在課程開(kāi)始前，根據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)個(gè)性和風(fēng)格等信息將學(xué)生進(jìn)行異質(zhì)分組，并選出每個(gè)學(xué)習(xí)小組的組長(zhǎng)。
課堂教學(xué)的實(shí)施過(guò)程借鑒翻轉(zhuǎn)課堂模式，翻轉(zhuǎn)課堂是推動(dòng)師生互動(dòng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有力手段，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念。本文將翻轉(zhuǎn)課堂分為兩種形式：一種側(cè)重于分析本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)；另一種側(cè)重于對(duì)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行分析和講解。
第一種形式要求學(xué)生在課前通過(guò)MOOC平臺(tái)上提供的教學(xué)視頻，學(xué)習(xí)嵌入式課程的基礎(chǔ)知識(shí)，然后，通過(guò)完成測(cè)試題驗(yàn)證對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。在課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生針對(duì)教師在課前提出的問(wèn)題進(jìn)行討論，并采用輪流的方式對(duì)本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行講解。在該門(mén)課程的課堂教學(xué)中，每名學(xué)生至少有一次機(jī)會(huì)講解知識(shí)點(diǎn)。最后，教師對(duì)課程內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化的總結(jié)和梳理。
第二?N形式通過(guò)大作業(yè)的方式，以小組為單位，共同完成一個(gè)項(xiàng)目。大作業(yè)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程的綜合性考察，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的作業(yè)可以是多進(jìn)程程序編寫(xiě)、管道通信、Linux環(huán)境下“生產(chǎn)者與消費(fèi)者”的實(shí)現(xiàn)等。嵌入式實(shí)踐開(kāi)發(fā)的作業(yè)可以是智能家居、智能停車(chē)場(chǎng)等。在課堂教學(xué)過(guò)程中，小組組內(nèi)成員之間、各小組成員之間針對(duì)大作業(yè)的內(nèi)容相互討論，并每組選出一個(gè)代表對(duì)自己組的作業(yè)完成情況進(jìn)行匯報(bào)展示，學(xué)生之間共同鑒賞、互相評(píng)價(jià)。教師可以在每名學(xué)生展示作品或?qū)W習(xí)成果后進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，也可在所有學(xué)生成果展示完畢后做最后的總結(jié)，教師最終對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。
課后主要是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固，檢驗(yàn)自己掌握知識(shí)的情況，分享課中學(xué)習(xí)的感悟與收獲。教師則針對(duì)大家課上提出的問(wèn)題進(jìn)行反思和總結(jié)，對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的梳理和總結(jié)，并根據(jù)學(xué)生課上的表現(xiàn)、反應(yīng)以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的意見(jiàn)對(duì)課前、課中階段進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。
2.4 評(píng) 價(jià)
評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)既要體現(xiàn)評(píng)價(jià)主體的多元化又要注重評(píng)價(jià)樣式的多樣化，關(guān)注學(xué)生的效果，采用形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)兩種評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。
形成性評(píng)價(jià)包括多個(gè)因素：登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的次數(shù)、下載教學(xué)視頻的次數(shù)、課堂出勤情況、課堂討論的積極程度以及小組成員間互評(píng)等多個(gè)方面。小組成員間互評(píng)主要從學(xué)生與對(duì)小組其他成員討論問(wèn)題的情況、參與小組活動(dòng)情況以及對(duì)小組的貢獻(xiàn)等方面出發(fā)，對(duì)自己和小組成員作出評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式有利于學(xué)生更好地參與到小組學(xué)習(xí)活動(dòng)中，能夠提高組內(nèi)成員間合作學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)也同等重要，教師應(yīng)該根據(jù)以上因素對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。
總結(jié)性評(píng)價(jià)則主要包括學(xué)生的平時(shí)測(cè)驗(yàn)、作業(yè)完成質(zhì)量和期末考試成績(jī)。最后，教師根據(jù)形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)的一定比例給學(xué)生最終量化分?jǐn)?shù)。
嵌入式系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容較為寬泛，其中主要包括嵌入式硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。嵌入式軟、硬件設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容的選取原則應(yīng)是適合本科生學(xué)習(xí)、與課程學(xué)時(shí)匹配、并具有較好的課堂展示效果。因此嵌入式課程教學(xué)內(nèi)容的合理選取對(duì)課程授課效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果起著至關(guān)重要的作用。
（一）嵌入式系統(tǒng)課程硬件設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的選取
嵌入式系統(tǒng)硬件是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，是嵌入式系統(tǒng)與實(shí)際環(huán)境交互的載體，其性能的優(yōu)劣直接影響嵌入式系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，決定嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗，因此硬件設(shè)計(jì)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中處于十分重要位置。在嵌入式硬件教學(xué)中，嵌入式課程的首先需要向?qū)W生介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件在系統(tǒng)中的作用，并以日常生活中常見(jiàn)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備為例（例如手機(jī)、MP3播放器等等）直觀的講解嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建立嵌入式硬件系統(tǒng)的基本概念。在此基礎(chǔ)上，嵌入式系統(tǒng)課程應(yīng)著重講授嵌入式系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)，從硬件體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次給學(xué)生講解嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。
1.嵌入式處理器，它是嵌入式系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行。嵌入式處理器選型原則是硬件設(shè)計(jì)的重要教學(xué)內(nèi)容之一，嵌入式系統(tǒng)課程應(yīng)能引導(dǎo)學(xué)生了解處理器選型時(shí)應(yīng)考慮的因素，如處理器性能、價(jià)格以及可獲得的技術(shù)支持等等，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)種嵌入式處理器的特點(diǎn)和實(shí)際工程需要對(duì)處理器選型能力[3]，為其后續(xù)嵌入式硬件設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
2.嵌入式系統(tǒng)的電路，主要包括嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)端口、復(fù)位電路和系統(tǒng)電源電路等等，其中，時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和系統(tǒng)電源電路為嵌入式系統(tǒng)最基本單元，具有這三個(gè)基本單元和處理器單元的系統(tǒng)即可正常工作，也稱(chēng)其為嵌入式最小系統(tǒng)。嵌入式課程應(yīng)能幫助學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)電路種類(lèi)、功能及其設(shè)計(jì)方法，建立嵌入式最小系統(tǒng)的概念。
3.嵌入式系統(tǒng)外部設(shè)備，主要是指嵌入式系統(tǒng)與真實(shí)環(huán)境交互的各種設(shè)備，包括外存儲(chǔ)設(shè)備（如FlashCard）、IO設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等）、打印設(shè)備（如打印機(jī)）。在學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)硬件的三個(gè)層次的基礎(chǔ)上，嵌入式課程應(yīng)選擇一款適合課堂教學(xué)的處理器，并具體的講解嵌入式硬件的各個(gè)電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)目標(biāo)。嵌入式課程硬件教學(xué)在選擇處理器作為授課和研究對(duì)象時(shí)，應(yīng)該考慮應(yīng)用廣泛且學(xué)習(xí)難度較低的嵌入式微控制器。在眾多的嵌入式微處理器中，ST公司于2011年推出的基于Cortex-M4內(nèi)核的STM32F104微處理器具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、多媒體、精密儀器、家電等各個(gè)領(lǐng)域，STM32F104微處理器對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、直觀并且可獲取豐富的網(wǎng)絡(luò)支持的特點(diǎn)，因此本文以基于STM32F104微處理器的嵌入式系統(tǒng)為課程硬件教學(xué)內(nèi)容，介紹STM32F104微處理器的主要特性，如處理的主頻、字長(zhǎng)等，并以框圖形式介紹STM32F104微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和片上的各個(gè)功能模塊，如片上內(nèi)存、片上AD和DA轉(zhuǎn)換器、各種通信接口等。同時(shí)，任課教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生如何閱讀芯片的英文數(shù)據(jù)手冊(cè)，掌握英文數(shù)據(jù)手冊(cè)的章節(jié)安排和閱讀方法，提高學(xué)生英文文獻(xiàn)的閱讀水平，并能從中快速獲取芯片的主要性能指標(biāo)。在嵌入式系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)教學(xué)中，嵌入式課程必須著重強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的電源電路設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)以及時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)。
嵌入式電源電路設(shè)計(jì)教學(xué)主要向?qū)W生介紹電源電路的兩種類(lèi)型，即線性電源和開(kāi)關(guān)電源，以及兩種電源電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理和各自特點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)合，并在此基礎(chǔ)上向?qū)W生介紹2~3種常用的電源控制芯片，如線性電源常采用LM7805、AMS1117-3.3等線性穩(wěn)壓芯片，開(kāi)關(guān)電源則常采用LM2596、MP2359等開(kāi)關(guān)電源芯片，簡(jiǎn)單介紹各個(gè)電源芯片的主要參數(shù)，如輸入電壓范圍、輸出電流等參數(shù)等。嵌入式系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)的課程教學(xué)主要向?qū)W生介紹兩種類(lèi)型的時(shí)鐘電路，即無(wú)源晶體和有源晶振電路，講解這兩種類(lèi)型時(shí)鐘的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合以及時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)的注意的事項(xiàng)，并用多媒體給出兩種類(lèi)型電路結(jié)構(gòu)，向?qū)W生分析電路中各個(gè)元件的作用。嵌入式系統(tǒng)復(fù)位電路教學(xué)需向?qū)W生介紹兩種類(lèi)型的嵌入式復(fù)位電路，即阻容式復(fù)位和專(zhuān)用復(fù)位芯片復(fù)位，介紹兩種電路的特點(diǎn)，同時(shí)介紹幾款常用的專(zhuān)用復(fù)位芯片(如MAX811)，讓學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)方法。如果說(shuō)嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的大腦，那么嵌入式系統(tǒng)的IO設(shè)備是嵌入式系統(tǒng)的四肢，是和現(xiàn)實(shí)世界交互的設(shè)備，嵌入式系統(tǒng)IO設(shè)備的教學(xué)需引導(dǎo)學(xué)生建立嵌入式系統(tǒng)中IO設(shè)備的概念，并舉例說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)常用的一些IO設(shè)備，如嵌入式顯示屏、鍵盤(pán)、打印機(jī)等。在IO設(shè)備的教學(xué)中，課程應(yīng)首先介紹IO設(shè)備與嵌入式處理器的接口技術(shù)，分別介紹并行接口和串行接口，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)接口類(lèi)型，并根據(jù)實(shí)際工程需要選擇不同接口類(lèi)型的IO設(shè)備，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生掌握各種接口的時(shí)序，并能夠熟悉幾種常用的接口類(lèi)型，如I2C、Intel式并行口、SPI等接口以及各種接口的數(shù)據(jù)傳輸速率和物理接線數(shù)目等。
（二）嵌入式課程軟件設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的選取
嵌入式軟件是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，與嵌入式硬件一起作為嵌入式設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，因此，嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是嵌入式課程授課的重要內(nèi)容之一。嵌入式軟件教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)能力，向?qū)W生講解嵌入式系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，即嵌入式軟件可分為應(yīng)用程序、應(yīng)用程序接口、嵌入式操作系統(tǒng)、硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各個(gè)軟件層次的把握。嵌入式軟件設(shè)計(jì)授課需要向?qū)W生講授各軟件層的功能與特點(diǎn)、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)所需要具備的先行課程知識(shí)，明確嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是嵌入式軟件的核心，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)軟件設(shè)計(jì)的分工。嵌入式課程應(yīng)能夠向?qū)W生介紹幾種目前較為流行的嵌入式操作系統(tǒng)，讓學(xué)生對(duì)目前常用的嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r及其主要特點(diǎn)有所了解。目前，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可分為兩種類(lèi)型，即商用型和免費(fèi)型，商用型操作系統(tǒng)有Vxworks、Wince、PalmOS等，商用型操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但是價(jià)格昂貴；免費(fèi)型操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，主要以Linux為代表，嵌入式系統(tǒng)課程應(yīng)要求學(xué)生能夠熟悉并掌握一種嵌入式操作系統(tǒng)的基本原理和使用方法。
μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)是一種規(guī)模較小和源碼開(kāi)放的嵌入式操作系統(tǒng)，比較適合初學(xué)者學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)，特別是學(xué)生在具備μC/OS-II操作系統(tǒng)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)之后，再學(xué)習(xí)某些大型的操作系統(tǒng)（如嵌入式Linux）則可大大提高學(xué)習(xí)效率并獲得較好的學(xué)習(xí)效果，因此本文選取μC/OS-II操作系統(tǒng)作為嵌入式操作系統(tǒng)的授課內(nèi)容和研究對(duì)象，并以μC/OS-II操作系統(tǒng)為例講授基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)以及圖形用戶(hù)接口的使用方法。同時(shí)，嵌入式軟件教學(xué)需向?qū)W生介紹嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其中主要介紹交叉開(kāi)發(fā)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)構(gòu)和使用方法。嵌入式交叉開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由宿主機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和目標(biāo)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成[4]，嵌入式課程教學(xué)需要幫助學(xué)生直觀的了解嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的工作形式、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)需要具備哪些條件和做哪些準(zhǔn)備工作。同時(shí)，嵌入式課程需要向?qū)W生講解1~2種嵌入式微處理器的上位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件，目前STM32F104微處理器的軟件開(kāi)發(fā)普遍采用KeilμVision開(kāi)發(fā)軟件以及JLINK仿真器，則嵌入式課程需要向?qū)W生介紹KeilμVision開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置方法、工程項(xiàng)目的建立方法、JLINK仿真器硬件連接方式以及驅(qū)動(dòng)程序安裝方法，使得學(xué)生能夠自主構(gòu)建基于STM32F104微處理器的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并能在此開(kāi)發(fā)平臺(tái)上新建工程項(xiàng)目、下載程序、仿真運(yùn)行、斷點(diǎn)跟蹤調(diào)試等。
二、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)化
在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，任課教師必須研究和制定一套有效的教學(xué)方式，合理安排課程授課內(nèi)容順序，注重知識(shí)的承前啟后，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的一些先行課的相關(guān)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)需要進(jìn)行必要的復(fù)習(xí)，比如在硬件設(shè)計(jì)中，需復(fù)習(xí)模擬電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理及接口技術(shù)等課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在嵌入式軟件設(shè)計(jì)教學(xué)中，需復(fù)習(xí)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程，為嵌入式系統(tǒng)課程作必要的準(zhǔn)備。
（一）嵌入式課程硬件設(shè)計(jì)教學(xué)方式改革
嵌入式硬件設(shè)計(jì)教學(xué)中，任課教師可在課堂上準(zhǔn)備一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備[5]，將軟、硬件實(shí)驗(yàn)直接融合到理論課程的教學(xué)中，在課堂上首先向?qū)W生展示一塊嵌入式系統(tǒng)硬件電路板，如STM32F104應(yīng)用開(kāi)發(fā)電路板，讓學(xué)生近距離觀察電路結(jié)構(gòu)和板上的各種元器件，并作簡(jiǎn)要介紹，使得學(xué)生能夠直觀的認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)硬件電路，然后以提問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電路圖如何設(shè)計(jì)和生成產(chǎn)生興趣，授課教師此時(shí)可介紹嵌入式硬件設(shè)計(jì)步驟以及電路設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件，讓學(xué)生了解嵌入式硬件原理圖和印制電路板圖（PCB圖）設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，授課教師在課堂上以一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式電路系統(tǒng)為例，現(xiàn)場(chǎng)安裝Protel電路圖繪制軟件，講解并演示電路原理圖和PCB圖的繪制步驟和方法。在電路圖設(shè)計(jì)的演示之后，授課教師應(yīng)給學(xué)生講解硬件電路的調(diào)試過(guò)程和調(diào)試方法，讓學(xué)生掌握嵌入式電源電路、時(shí)鐘電路、接口電路的調(diào)試方法，并在課堂上現(xiàn)場(chǎng)演示硬件調(diào)試，最后以處理器的一個(gè)IO接口控制的LED燈閃爍為例，編寫(xiě)LED燈閃爍的例程，讓學(xué)生直觀的把握嵌入式系統(tǒng)調(diào)試方法。
（二）嵌入式課程軟件設(shè)計(jì)教學(xué)方式優(yōu)化
嵌入式軟件教學(xué)的主要內(nèi)容是嵌入式操作系統(tǒng)的移植方法、使用方法和應(yīng)用程序編寫(xiě)。授課教師在講解嵌入式操作系統(tǒng)的使用方法時(shí)，可在課堂上利用多媒體教學(xué)手段基于μC/OS-II的操作系統(tǒng)編寫(xiě)應(yīng)用程序，在操作系統(tǒng)的每個(gè)任務(wù)的主循環(huán)中添加斷點(diǎn)，讓學(xué)生直觀的感受操作系統(tǒng)多任務(wù)切換機(jī)制，并以一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件例程，要求學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行構(gòu)思，開(kāi)展廣泛的交流，然后將學(xué)生構(gòu)思的各種方案在多媒體上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程實(shí)現(xiàn)、輸出結(jié)果，讓學(xué)生對(duì)自己方案的正確性、合理性有直觀的認(rèn)識(shí)和理解，并促使其對(duì)方案進(jìn)行修正，以使學(xué)生迅速掌握μC/OS-II的操作系統(tǒng)的使用方法和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法。
三、嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)化
實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中重要環(huán)節(jié)，可提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和把握，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論課程知識(shí)，對(duì)于課堂上的例程，學(xué)生可以通過(guò)自己的學(xué)習(xí)和理解對(duì)其進(jìn)行修改，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其修改正確與否，這是一種極其有效的學(xué)習(xí)方法。嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)課程的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，旨在訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和培養(yǎng)學(xué)生的方案論證能力、工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，適應(yīng)學(xué)生就業(yè)和社會(huì)需求。
（一）嵌入式課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)
嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要向?qū)W生詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電原理圖和系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，并以一個(gè)簡(jiǎn)單的例程引導(dǎo)學(xué)生熟悉和如何使用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件電路和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)操作步驟。實(shí)驗(yàn)課程的章節(jié)內(nèi)容安排應(yīng)遵循由簡(jiǎn)入繁的原則，明確實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模龑?dǎo)學(xué)生從一個(gè)簡(jiǎn)單的IO端口控制LED燈閃爍的例程開(kāi)始學(xué)習(xí)，完成從新建工程、編寫(xiě)程序、下載程序調(diào)試、觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，再以2~3個(gè)難度逐步增加的實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（即實(shí)驗(yàn)成功后應(yīng)看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)期間遇到問(wèn)題，指導(dǎo)教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生檢查問(wèn)題并解決問(wèn)題，而并非直接告訴學(xué)生答案，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。在學(xué)生正確完成實(shí)驗(yàn)后，指導(dǎo)教師應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生采用多種不同的軟件算法完成同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的編程能力和拓寬學(xué)生的視野。在完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一些簡(jiǎn)單的電子設(shè)備，如數(shù)字電子鐘、數(shù)字溫度計(jì)、計(jì)算器等，讓學(xué)生切身的感受到嵌入式技術(shù)的廣泛用途。
（二）嵌入式課程設(shè)計(jì)教學(xué)
嵌入式系統(tǒng)作為一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)是課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的必由之路[6]。本文采用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為驅(qū)動(dòng)的課程設(shè)計(jì)形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)嵌入式硬件設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)移植、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，以一個(gè)完整的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)作為課程設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生全面掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部過(guò)程，鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。在課程設(shè)計(jì)選題方面，指導(dǎo)教師可提供一定數(shù)量設(shè)計(jì)課題，設(shè)計(jì)課題需具備較高的綜合性和可行性，難度適中，要能夠達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生嵌入式方案論證能力和軟、硬件設(shè)計(jì)能力的目的。學(xué)生也可根據(jù)自身的知識(shí)特點(diǎn)擬定課題，經(jīng)指導(dǎo)教師審核修改后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，同樣，自擬課題也要達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。課程設(shè)計(jì)的選題和實(shí)施應(yīng)能培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式方案論證和制定項(xiàng)目具體實(shí)施計(jì)劃的能力，規(guī)范學(xué)生的嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方法和開(kāi)發(fā)步驟。在嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，學(xué)校應(yīng)提倡以學(xué)院為單位組織嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生嵌入式工程實(shí)踐能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。
四、結(jié)論
關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng);教學(xué)改革;課程建設(shè)
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1671-489X(2010)18-0039-02
Teaching Reform and Practice for Embedded System Course in Application-oriented Colleges//Zhang Wenfen, Gao ShouPing, Lu Wukui
Abstract This paper introduces the characteristics of embedded system course and the problems embedded system teaching faced in application-oriented colleges. According to the teaching reform and practice of our school, this paper proposes the corresponding reform measurements from the aspects of teaching contents, textbook construction, practice teaching, interest cultivation and teacher staff construction.
Key words embedded system; teaching reform; course construction
Author’s address Faculty of Computer, Xiangnan University, Chenzhou, Hunan, China 423000
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。20世紀(jì)90年代以來(lái),嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大,嵌入式技術(shù)也成為最熱門(mén)、最有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一。
隨著嵌入式技術(shù)人才需求量的增加,許多高校的計(jì)算機(jī)、電子、通信、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)都相繼將嵌入式系統(tǒng)課程列入教學(xué)計(jì)劃。嵌入式系統(tǒng)作為一門(mén)較新的課程,其教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)模式的確定、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織等問(wèn)題,依然處于探索階段。
本文主要針對(duì)應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué),對(duì)湘南學(xué)院在教學(xué)改革過(guò)程中取得的成果和經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié),提出一些改革措施和建議。
1 課程目標(biāo)
目前社會(huì)所需的嵌入式人才是掌握電子設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的人才,也就是通常所說(shuō)的硬件工程師和軟件工程師,而其中軟件設(shè)計(jì)人才約占80%左右[2]。硬件工程師主要由電子技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人員擔(dān)任,軟件工程師則主要為計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員。
對(duì)于應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生,嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)是:通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解和掌握嵌入式的基本概念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的基本方法;能夠使用開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件;為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究嵌入式系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
2 課程的特點(diǎn)
嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)綜合性很高的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程,所需基礎(chǔ)知識(shí)較多,涉及內(nèi)容廣泛,不僅涵蓋軟、硬件技術(shù)的很多方面,而且與通信、自動(dòng)控制、電子等專(zhuān)業(yè)知識(shí)相關(guān)。要求學(xué)生具有較好的計(jì)算機(jī)軟、硬件基礎(chǔ)知識(shí),教學(xué)的難度較大。嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能真正理解和掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方法。
嵌入式系統(tǒng)具有非壟斷性的特點(diǎn),沒(méi)有哪一個(gè)系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷市場(chǎng)。主流產(chǎn)品的多樣性決定了嵌入式教學(xué)內(nèi)容的多選擇性,各高校講授的處理器和操作系統(tǒng)不盡相同,配備的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也不一樣。
3 課程改革與實(shí)踐
3.1 教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
基于嵌入式系統(tǒng)課程的上述特點(diǎn),嵌入式系統(tǒng)教學(xué)普遍面臨一些困難,存在一些問(wèn)題,了解這些問(wèn)題有利于在教學(xué)環(huán)節(jié)有針對(duì)性地采取措施進(jìn)行改進(jìn)。主要問(wèn)題有:內(nèi)容多,課時(shí)少;沒(méi)有統(tǒng)一的經(jīng)典教材;實(shí)踐能力培養(yǎng)不夠,實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,過(guò)于依賴(lài)實(shí)驗(yàn)箱;學(xué)生對(duì)此課程的興趣小;師資力量較弱;等等。
3.2 相應(yīng)的課程建設(shè)與改革實(shí)踐
1)教學(xué)內(nèi)容選擇。2004年IEEE和ACM對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)本科教育的課程體系進(jìn)行設(shè)置時(shí)指出,嵌入式系統(tǒng)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(jì)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、低功耗計(jì)算、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、嵌入式多處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)、接口和混合信號(hào)系統(tǒng)等。講授全部這些內(nèi)容是不切實(shí)際的。目前,各高校嵌入式系統(tǒng)課程多為32～48課時(shí),湘南學(xué)院為50課時(shí),即便只講授其中的基礎(chǔ)和核心內(nèi)容,課時(shí)安排也非常緊張。
根據(jù)課程目標(biāo)的要求,有所側(cè)重地選擇教學(xué)內(nèi)容,以軟件開(kāi)發(fā)為主,包括應(yīng)用軟件和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā),放棄硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容。并且在多種處理器、操作系統(tǒng)中選擇主流、有發(fā)展前景的ARM微處理器和嵌入式Linux作為主要授課內(nèi)容,不貪多貪全。教學(xué)內(nèi)容包括主要的開(kāi)發(fā)過(guò)程和技術(shù),用少量簡(jiǎn)單例子說(shuō)明各環(huán)節(jié)的相關(guān)知識(shí)和開(kāi)發(fā)方法。不追求多和復(fù)雜,而重視來(lái)龍去脈,既讓學(xué)生有全局觀,便于知識(shí)擴(kuò)展和課后自學(xué),又不會(huì)讓多、難、復(fù)雜的內(nèi)容嚇跑學(xué)生。湘南學(xué)院嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容如表1所示。
2)教材建設(shè)。確定了教學(xué)內(nèi)容之后,應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生選擇一本合適的教材,教材應(yīng)當(dāng)包含盡可能多的教學(xué)內(nèi)容,并且在教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上有所擴(kuò)展。目前并沒(méi)有統(tǒng)一的經(jīng)典教材可供使用,現(xiàn)有的教材多但不實(shí)用。解決方法:選購(gòu)現(xiàn)有教材+試驗(yàn)箱提供的教材+自己補(bǔ)充內(nèi)容。湘南學(xué)院選用的教材是《基于ARM嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)與實(shí)例教程》[1],補(bǔ)充內(nèi)容主要包括嵌入式系統(tǒng)概述、匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言混合編程、簡(jiǎn)單的啟動(dòng)程序和Linux常用命令,以及一些例子程序。此外,結(jié)合學(xué)院實(shí)際情況,積極展開(kāi)自編教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的相關(guān)工作。
3)實(shí)踐教學(xué)。針對(duì)嵌入式課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)普遍偏少的現(xiàn)狀,引入“Learning by Doing”的教學(xué)思想,適當(dāng)提高實(shí)驗(yàn)課比例。建議將總學(xué)時(shí)的3/4安排為實(shí)驗(yàn)課,把與實(shí)驗(yàn)直接相關(guān)的理論帶到實(shí)驗(yàn)課上講解。理論課占總學(xué)時(shí)的1/4左右,主要講授基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理,比如第一章的全部和第二、三章的大部分內(nèi)容。另外,對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室也可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)的不足,提高學(xué)生動(dòng)手能力,特別是對(duì)于進(jìn)行嵌入式課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的高年級(jí)學(xué)生。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在過(guò)于依賴(lài)實(shí)驗(yàn)箱的問(wèn)題,學(xué)生只需按照試驗(yàn)箱自帶的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的步驟一步一步操作就可以輕松完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)箱就像一個(gè)“黑盒子”,學(xué)生對(duì)其中的功能實(shí)現(xiàn)不甚了解。針對(duì)這種情況,建議任課教師將實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有的例子程序作為參考例題,對(duì)題目進(jìn)行一些修改后再作為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題。包括實(shí)驗(yàn)箱提供的驅(qū)動(dòng)程序,不宜全部作為“黑盒子”直接調(diào)用,而是讓學(xué)生編寫(xiě)最簡(jiǎn)單的一兩種設(shè)備(比如LED和串口)的驅(qū)動(dòng),以了解驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)方法。
4)興趣培養(yǎng)。興趣是最好的老師,只有學(xué)生對(duì)這門(mén)課程有了興趣,才會(huì)有更高的學(xué)習(xí)熱情和積極性,才能有更多收獲。為了提高學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程的興趣,采取下面的幾條措施。
①在理論教學(xué)中,選擇簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)、易于理解的內(nèi)容及實(shí)際應(yīng)用中最常用到的內(nèi)容來(lái)講解,難以理解和非常用的內(nèi)容則盡量不涉及,以減少學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的挫折感。
②在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),教師布置的實(shí)驗(yàn)題目要集知識(shí)性、趣味性于一體,使學(xué)生能夠把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到解決一些趣味性的問(wèn)題上,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)[3]。
③提前布置課程設(shè)計(jì)題目。在課程的前期就把課程設(shè)計(jì)的選題公布給學(xué)生,并且在其后的教學(xué)中盡量以課程設(shè)計(jì)中需要用到的功能作為例題或者實(shí)驗(yàn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題和需求學(xué)習(xí)。
④注意發(fā)現(xiàn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)有興趣的學(xué)生,提議他們將嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題之一。此外,鼓勵(lì)這部分學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等活動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽,這樣既可以發(fā)掘和進(jìn)一步培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)的人才,又可以通過(guò)這部分學(xué)生帶動(dòng)其他學(xué)生的積極性。
5)師資隊(duì)伍建設(shè)。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展速度快,課程的實(shí)踐性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)課程教師不僅應(yīng)該具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ),還應(yīng)具有較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)教師理論基礎(chǔ)扎實(shí)但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的情況,學(xué)院采取“把授課教師送出去”的措施,選送教師到公司或者研發(fā)能力強(qiáng)的高校進(jìn)行短則幾天、長(zhǎng)則半年到一年的進(jìn)修學(xué)習(xí)。到目前為止,大部分授課教師都有外出學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的經(jīng)歷,極大地提高了教師的實(shí)踐能力。另外,學(xué)院也在積極爭(zhēng)取“把實(shí)際項(xiàng)目請(qǐng)進(jìn)來(lái)”,由教師組成開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行開(kāi)發(fā),進(jìn)一步豐富教師的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。只有具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),教師才能在教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際,把握重點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的興趣,取得更好的教學(xué)效果。
4 結(jié)束語(yǔ)
上述改革措施已在學(xué)院的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮了積極作用,顯示出成效,對(duì)各院校的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)模式改革和課程建設(shè)具有一定的借鑒意義。不同院校可以根據(jù)自身及學(xué)生的特點(diǎn),選擇教學(xué)內(nèi)容,調(diào)整教學(xué)方式,培養(yǎng)出更優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)的人才。
參考文獻(xiàn)
[1]林曉飛,劉彬,張輝.基于ARM嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)與實(shí)例教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007
關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)； 教學(xué)方法
0前言
嵌入式技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快最熱門(mén)的技術(shù)，嵌入式技術(shù)在當(dāng)今得到了極其廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎是無(wú)所不及，主導(dǎo)應(yīng)用的潮流，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時(shí)代的主宰。另伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求，我國(guó)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求量也一路高漲，嵌入式開(kāi)發(fā)將成為未來(lái)幾年最熱門(mén)最受歡迎的職業(yè)之一。嵌入式課程也在各個(gè)高校中逐步展開(kāi)，我校《嵌入式技術(shù)與應(yīng)用》課程在2009年12月作為校級(jí)精品課程申報(bào)，于2010年3月被批準(zhǔn)為校級(jí)在建的精品課程，精品課程的建設(shè)過(guò)程中遇到許多的困難與問(wèn)題，精品課程的建設(shè)過(guò)程也是我們解決這些問(wèn)題與困難的過(guò)程。我們主要從以下幾個(gè)方面做了一些工作。
1有針對(duì)性的制定培養(yǎng)目標(biāo)，確定對(duì)學(xué)生的職業(yè)能力要求
嵌入式技術(shù)的涉及領(lǐng)域有幾個(gè)方面常見(jiàn)的智能儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域，機(jī)頂盒、路由器等方面的應(yīng)用，個(gè)人電子產(chǎn)品的應(yīng)用（這些產(chǎn)品往往需要友好的GUI圖形界面），高端智能設(shè)備（涉及到智能機(jī)器人，醫(yī)療儀器、軍事領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域）。為此，我們基于本專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多就業(yè)于珠三角和長(zhǎng)三角及湖北地區(qū)的中小型企業(yè)的現(xiàn)實(shí)，我們將學(xué)生將來(lái)就業(yè)的定位于中小型企業(yè)，經(jīng)過(guò)我們專(zhuān)業(yè)教師的調(diào)研，我們對(duì)這些企業(yè)技術(shù)部門(mén)設(shè)置的崗位及崗位要求有了較好的認(rèn)識(shí)，我們對(duì)每一個(gè)嵌入式行業(yè)相關(guān)必需具備的職業(yè)能力進(jìn)行分解，然后再分析選取相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)不同的應(yīng)用崗位所對(duì)應(yīng)的不同的能力與知識(shí)要求作出了歸納與總結(jié)（如圖1），為教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的確定提供了依據(jù)。
圖1職業(yè)崗位與能力要求
2讓課程具有非常強(qiáng)的時(shí)效性，本課程是近來(lái)才剛剛設(shè)立的一門(mén)新興課程，應(yīng)該讓學(xué)生接觸與掌握社會(huì)上最新和最前沿的應(yīng)用技術(shù)
IT領(lǐng)域的新技術(shù)發(fā)展令人應(yīng)接不暇，雖然大學(xué)生在校期間需要學(xué)習(xí)的都是一些基礎(chǔ)知識(shí)，但他們畢業(yè)走向社會(huì)后，必然要面對(duì)這些新技術(shù)，如果我們的教學(xué)內(nèi)容陳舊，就會(huì)加長(zhǎng)學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)周期；如果我們能夠提供給學(xué)生更多接觸這些新知識(shí)、新技術(shù)的機(jī)會(huì)，就會(huì)使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速地融入到社會(huì)實(shí)際中。同時(shí)也能使我們的教學(xué)內(nèi)容與這些新技術(shù)基本保持同步。
例如，在以往單片機(jī)的學(xué)習(xí)中只涉及到靜態(tài)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，而在嵌入式系統(tǒng)中就會(huì)使用到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DDR技術(shù)，DDR技術(shù)的動(dòng)態(tài)刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術(shù)，會(huì)讓一些沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生感到困惑，在教學(xué)過(guò)程中，我們利用S3C44B0X芯片來(lái)構(gòu)建最小系統(tǒng)的過(guò)程中來(lái)教給學(xué)生動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的使用（如圖2）。
圖2 SDRAM HY57V641620與S3C44B0X的硬件接口電路
3本課程是一門(mén)綜合性的課程，要學(xué)會(huì)它，必須能夠綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)
本課程會(huì)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)技術(shù)、微機(jī)原理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理、LINUX操作系統(tǒng)的應(yīng)用等多種知識(shí)，這些知識(shí)在嵌入式系統(tǒng)中都會(huì)有所應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)就是這些知識(shí)的綜合體，實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)為學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)，要想很好地掌握嵌入式技術(shù)也必須掌握好這些知識(shí)。要讓學(xué)生掌握這么多的知識(shí)就必須在項(xiàng)目中去學(xué)習(xí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)學(xué)習(xí)的不同階段，設(shè)計(jì)不同的項(xiàng)目與其對(duì)應(yīng)（如圖3），讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)這些知識(shí)的作用，掌握這些內(nèi)容，以避免教學(xué)內(nèi)容的枯燥。
圖3 不通階段都有對(duì)應(yīng)的實(shí)踐
4課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，在傳遞知識(shí)的同時(shí)要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)
在教學(xué)的各個(gè)階段中都安排有不同實(shí)踐任務(wù)，讓學(xué)生的能力由初級(jí)到高級(jí)逐步提升，在教學(xué)的最后還安排了課程設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合的 實(shí)踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學(xué)生掌握基本的知識(shí)與技能，難度大的知識(shí)先放一下，在實(shí)踐教學(xué)中通過(guò)實(shí)例來(lái)講解，使學(xué)生更容易理解，采用直觀、生動(dòng)的教學(xué)方法 將知識(shí)與能力目標(biāo)融入到具體的項(xiàng)目中以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)，將加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練作為課程各項(xiàng)改革建設(shè)的中心 引導(dǎo)學(xué)生將“學(xué)”與“做”相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用，建立以“遞進(jìn)式模塊化”的課程內(nèi)容 ，初級(jí)階段有基本實(shí)驗(yàn)、中級(jí)階段有實(shí)訓(xùn)課程、高級(jí)階段有課程設(shè)計(jì)任務(wù)。 轉(zhuǎn)貼于
圖4 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的訓(xùn)練方法
5積極開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練
例如，自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫(xiě)工具。設(shè)計(jì)內(nèi)容：在老師指導(dǎo)下設(shè)計(jì)S3C4510系統(tǒng)的原理圖、PCB板圖以及JTAG線纜的原理圖與PCB板圖，親自買(mǎi)元件、制版、焊接、調(diào)試。編譯、固化uClinux;完成JTAG燒寫(xiě)程序的編寫(xiě)，可以用標(biāo)準(zhǔn)C，也可以用VC，也編寫(xiě)LINUX系統(tǒng)下使用的版本。
圖5自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫(xiě)工具
圖6 自制JTAG下載燒寫(xiě)工具原理圖
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實(shí)踐教學(xué)；ARMCortex―M3
中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1-4
嵌入式系統(tǒng)的最主要目的是滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中的部分特定用途。嵌入式系統(tǒng)的核心在于硬軟件設(shè)計(jì)協(xié)同性的體現(xiàn)。因此，在有關(guān)“嵌入式系統(tǒng)”的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)學(xué)生所掌握的硬軟件知識(shí)均有著嚴(yán)格的要求。本文在對(duì)目前我國(guó)電子信息工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式進(jìn)行深入分析后，從“嵌入式系統(tǒng)”的內(nèi)涵、需求與體系上著手，對(duì)電子信息工程“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容的相關(guān)信息進(jìn)行進(jìn)一步的整合，在ARMCortex―M3的基礎(chǔ)下，全面探討“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)體系的可行性。
1 “嵌入式系統(tǒng)"教學(xué)的相關(guān)理論
1.1 “嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)的人才需求
就現(xiàn)階段電子行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r看，嵌入式的硬件工程師、系統(tǒng)工程師與應(yīng)用工程師三種工程師是電子市場(chǎng)所急需的。按照市場(chǎng)需求的相關(guān)因素來(lái)進(jìn)一步分析表明：對(duì)嵌入式硬件工程師主要技能要求偏向于在電路、驅(qū)動(dòng)程序和板級(jí)支持包；嵌入式應(yīng)用工程師考核重點(diǎn)是在嵌入式系統(tǒng)下，能對(duì)平臺(tái)軟件進(jìn)行可利用式的開(kāi)發(fā)；而嵌入式系統(tǒng)工程師則要求工程師能在操作技能與移植技能上有所建樹(shù)并完成硬件平臺(tái)與軟件程序的高效對(duì)接。就一般電子信息工程專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)信號(hào)與電子設(shè)備的掌控程度、對(duì)整體知識(shí)的運(yùn)用已屬于最高的要求。就專(zhuān)業(yè)的特性因素來(lái)說(shuō)，三種類(lèi)型的工程師有內(nèi)在相關(guān)度，都屬于嵌入式人才需求類(lèi)型的方向。經(jīng)過(guò)對(duì)以往電力型人才的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在嵌入式中的硬件工程師與系統(tǒng)工程師更為契合，而嵌入式應(yīng)用工程師則更偏向于計(jì)算機(jī)科學(xué)體系。
1.2 “嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革的主要方向
首先，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革需要兼顧理論，關(guān)注實(shí)踐：“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性特征，為了能夠針對(duì)不同的嵌入式應(yīng)用，做出不同的變化與創(chuàng)新，就需要學(xué)生掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)也需要以實(shí)踐為重點(diǎn)，突出教學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)性。特別是針對(duì)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不能作為評(píng)價(jià)學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而需要對(duì)學(xué)生獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程加以突出的關(guān)注，使學(xué)生能夠在反復(fù)進(jìn)行程序調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行合理的改進(jìn)與調(diào)整，逐步提高學(xué)生分析并解決問(wèn)題的能力。
其次，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革需要確保所選取實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的合理性。在“嵌入式系統(tǒng)”的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，良好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求體現(xiàn)其綜合性、以及創(chuàng)新性特征，將學(xué)生既有的知識(shí)點(diǎn)充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，解決問(wèn)題，將被動(dòng)的應(yīng)付學(xué)習(xí)狀態(tài)改變成為主動(dòng)思考，并積極應(yīng)對(duì)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。同時(shí)，所選取的教學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目還應(yīng)當(dāng)具有一定的柔韌性，使學(xué)生能夠具備彈性化的思維空間，將學(xué)生個(gè)性充分激發(fā)出來(lái)，以達(dá)到提高學(xué)生思維活躍度、以及創(chuàng)新能力的目的。
2 Cortex-M3 “嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用"教學(xué)實(shí)踐
2.1 通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的整合并從信息工程的發(fā)展實(shí)際出發(fā)，電子信息工程專(zhuān)業(yè)在經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考后選取了以Codex-M3為教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)核、以STM32處理器為教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的教學(xué)體系。其主要的教學(xué)實(shí)踐流程為：在學(xué)生充分了解cortex―M3的體系、掌握其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在最近研發(fā)的cortex-M3內(nèi)核處理器STM32的有效引導(dǎo)下，對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度，在ARM公司“嵌入式系統(tǒng)”的有效經(jīng)驗(yàn)下，完成51單片機(jī)的轉(zhuǎn)化。此實(shí)驗(yàn)的體系有四個(gè)組成部分，即： ARM codex―M3體系，STM32系列處理器、內(nèi)核處理器和嵌入式操作系統(tǒng)C/OS―lI。校方以精選的4本教材和特質(zhì)的參考書(shū)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的模本并全方位擴(kuò)寬學(xué)生查閱資料的渠道。依據(jù)模塊的選擇教科書(shū)選用了以下知識(shí)模塊：《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)――基于ARM微處理器與～C/OS―II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》、《ARM Codex―M3權(quán)威指南》、《STM32系列ARM Coaex―M3微控制器原理與實(shí)踐》與《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》
2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇
通過(guò)對(duì)實(shí)施嵌人式實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的規(guī)劃，并對(duì)此硬件載體深入了解后表明，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱模式中存在有限制性因素，STM32仿真學(xué)習(xí)套件STM3210B更符合試驗(yàn)的要求。該套件采用在核心與性能上都進(jìn)行了優(yōu)化并支持USB下載程序和供電，因此極具便捷性。另外，此平臺(tái)將仿真器與目標(biāo)有效結(jié)合而極具效益。
2.3 實(shí)踐流程的設(shè)計(jì)
在對(duì)有效信息進(jìn)行整合后發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐的環(huán)節(jié)分為三個(gè)部分即實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)部分按課時(shí)計(jì)算有18個(gè)，課程設(shè)計(jì)按天數(shù)計(jì)算為兩周。在試驗(yàn)中，要求學(xué)生學(xué)習(xí)要點(diǎn)中必須具備：計(jì)算機(jī)的組成、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理的運(yùn)用、微機(jī)原理與匯編語(yǔ)言程序，并將重點(diǎn)定為對(duì)指定ARM系統(tǒng)的編繪，克服嵌入式系統(tǒng)中的各種操作難點(diǎn)。在對(duì)老師選擇上，采取試驗(yàn)課老師與教學(xué)課老師交替擔(dān)任的模式，最大限度地實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐的同步性；在課程設(shè)計(jì)上，要求學(xué)生有效將理論應(yīng)用于實(shí)際，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的要求下，促使具體任務(wù)的完成。通過(guò)對(duì)以往開(kāi)發(fā)板例程中經(jīng)驗(yàn)的整合，結(jié)合當(dāng)今的開(kāi)發(fā)環(huán)境，分6個(gè)部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如下表（表1）所示：
通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)的程序的龐大性，增加了學(xué)生在特定的課時(shí)內(nèi)進(jìn)行透徹掌握的難度。據(jù)此，在試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)工程模板進(jìn)行合理的調(diào)整，提醒學(xué)生修改編寫(xiě)關(guān)鍵代碼并保持設(shè)置的合理性，有序進(jìn)行試驗(yàn)并設(shè)計(jì)分值，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)操作分進(jìn)行定量選擇。另外，增加學(xué)生對(duì)Source Insight和BeyondCompare兩個(gè)程序的認(rèn)識(shí)并能有效將其運(yùn)用到文本與軟件中，進(jìn)一步促使編程效率的提高。整個(gè)試驗(yàn)由兩個(gè)部分組成即實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其中，操作占60% ，報(bào)告占40%。具體的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成操作系統(tǒng)的移植，有效管理多個(gè)系統(tǒng)任務(wù)并進(jìn)行任務(wù)調(diào)用。“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)根據(jù)醫(yī)生試驗(yàn)流程運(yùn)行了兩屆，學(xué)生的接受程度有了明顯的提高。但是由于其處于發(fā)展的初步階段，在教學(xué)的實(shí)踐與結(jié)構(gòu)上仍需進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)。
3 總結(jié)
綜上所述，通過(guò)對(duì)“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)后表明，“嵌入式系統(tǒng)”課程是電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程經(jīng)過(guò)不斷改革后的最具可行性的課程體系，其教學(xué)的需求適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、知識(shí)的體系利于學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的吸收、內(nèi)容模板更具組合的高效性，因此，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)在電子信息工程專(zhuān)業(yè)中有巨大的研究?jī)r(jià)值。另外，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)在形成中所存在的弊端，有望于教育者在實(shí)踐中進(jìn)行不斷總結(jié)與改進(jìn)以促使其動(dòng)態(tài)體系的形成，爭(zhēng)取讓電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深層的、最全面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]RFID射頻識(shí)別技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)：D68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）04-0267-01
0 引言
射頻識(shí)別是無(wú)線電頻率識(shí)別（Radio Frequency Identification，RIFD）的簡(jiǎn)稱(chēng)，即通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行識(shí)別。[1]RFID射頻識(shí)別技術(shù)是當(dāng)前熱點(diǎn)技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之一，它能夠在不需要人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)完成物品信息的采集、處理和識(shí)別等功能，給交通、安全、銷(xiāo)售、管理和物流等領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的變革，也為我國(guó)信息化建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。RFID射頻識(shí)別技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的核心課程之一，是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，RFID射頻識(shí)別技術(shù)不但能夠結(jié)合之前的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，還能為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好地基礎(chǔ)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和理論知識(shí)體系的培養(yǎng)至關(guān)重要。
1“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程的教學(xué)模式
1.1 理論教學(xué)模式
“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程的理論教學(xué)方法如下：首先，簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)RFID射頻識(shí)別技術(shù)中的一些基本概念和基本原理，主要包括RFID射頻識(shí)別技術(shù)的概念、特點(diǎn)、基本工作原理和應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架；其次，重點(diǎn)剖析RFID射頻識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)理論和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括射頻前端電路的原理、編碼和調(diào)制、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、防碰算法、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸约癐SO/IEC標(biāo)準(zhǔn)這幾部分；最后，從應(yīng)用的角度出發(fā)，分別從軟硬件角度介紹125kHz、13.56MHz、900MHz和2.4GHz@四個(gè)頻率下的閱讀器、應(yīng)答器以及天線的設(shè)計(jì)方法。
通過(guò)本課程的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠熟悉RFID射頻識(shí)別技術(shù)的概念和工作原理，在理論教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中通過(guò)采用典型案例分析的方法，比如學(xué)校食堂飯卡、圖書(shū)館管理以及公交車(chē)刷卡等生活中經(jīng)常使用和隨處可見(jiàn)的案例，使學(xué)生通過(guò)案例理解進(jìn)而掌握RFID射頻識(shí)別技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用、設(shè)計(jì)方法和開(kāi)發(fā)過(guò)程等，逐步培養(yǎng)學(xué)生掌握RFID射頻識(shí)別技術(shù)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的分析能力，并通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和搭建實(shí)際的射頻識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)，為將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)、參加工作和增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力打下良好的基礎(chǔ)。[2]
1.2 實(shí)踐教學(xué)模式
實(shí)踐教學(xué)是“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程中至關(guān)重要的一部分，實(shí)踐教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的重要組成部分，而且實(shí)踐教學(xué)必須以理論教學(xué)為依據(jù)，只有兩者相結(jié)合才能讓學(xué)生更好地去理解和應(yīng)用RFID射頻識(shí)別技術(shù)。實(shí)踐教學(xué)是在本校的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，主要包括RFID射頻識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和RFID射頻識(shí)別技術(shù)課程設(shè)計(jì)兩大部分，通過(guò)這兩部分的實(shí)踐教學(xué)來(lái)鞏固學(xué)生的理論知識(shí)并提高學(xué)生的實(shí)踐能力。
實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)一方面由教師向?qū)W生演示物聯(lián)網(wǎng)智能家居中的門(mén)禁系統(tǒng)，以及通過(guò)原理機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和原理機(jī)通信協(xié)議實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，原理機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括通過(guò)示波器查看RFID系統(tǒng)載波的產(chǎn)生、RFID系統(tǒng)的編碼、RFID系統(tǒng)的信號(hào)功率放大、RFID系統(tǒng)副載波解調(diào)、RFID系統(tǒng)包絡(luò)檢波、RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率選擇和RFID系統(tǒng)天線等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，原理機(jī)通信協(xié)議實(shí)驗(yàn)包括CRC計(jì)算實(shí)驗(yàn)、讀單個(gè)Block實(shí)驗(yàn)、寫(xiě)單個(gè)Block實(shí)驗(yàn)、讀多個(gè)Block實(shí)驗(yàn)、寫(xiě)多個(gè)Block實(shí)驗(yàn)、標(biāo)簽選擇命令實(shí)驗(yàn)和復(fù)位命令實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠?qū)FID射頻識(shí)別技術(shù)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有個(gè)直觀的認(rèn)知；另一方面是讓學(xué)生使用應(yīng)用型RFID實(shí)驗(yàn)箱中的125kHz、13.56MHz、900MHz和2.4GHz這四個(gè)頻率模塊分別進(jìn)行尋找標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)、識(shí)別單個(gè)標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)、識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)、讀取標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)、寫(xiě)入標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)以及標(biāo)簽的防碰撞實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建和嵌入式串口通信這三個(gè)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)LCD液晶顯示器觀察不同頻率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)這幾個(gè)頻率模塊下的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更好地理解在不同頻率下的應(yīng)答器和閱讀器的工作原理、通訊協(xié)議、RFID兩個(gè)常用標(biāo)準(zhǔn)、選擇方法以及相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，還能進(jìn)一步鞏固之前嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)課程的知識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)部分的學(xué)習(xí)，一方面鞏固了之前的理論課程的學(xué)習(xí)，另一方面為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)也打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)部分采用讓學(xué)生分組進(jìn)行一個(gè)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)的方法來(lái)加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力和合作能力，每組學(xué)生可以根據(jù)自身的特點(diǎn)選擇自己比較擅長(zhǎng)的模塊，課程設(shè)計(jì)部分的題目如下：圖書(shū)館管理系統(tǒng)、超市會(huì)員卡管理系統(tǒng)、ETC充值系統(tǒng)、商品溯源系統(tǒng)和校園一卡通系統(tǒng)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)部分讓學(xué)生掌握RFID射頻識(shí)別技術(shù)的基本設(shè)計(jì)原理、流程和方法，學(xué)生在這部分的學(xué)習(xí)當(dāng)中不但能夠發(fā)揮自己的長(zhǎng)處，提高學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)自信心，還能夠互相學(xué)習(xí)和溝通，增加學(xué)生之間的感情。實(shí)踐教學(xué)方案如圖1所示[3]。
2 “RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程的教學(xué)改革與實(shí)現(xiàn)
“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程的教學(xué)改革主要從考核方式這方面進(jìn)行全面改革，由于傳統(tǒng)的考核方式都是采用期末考試作為檢驗(yàn)學(xué)生掌握情況的標(biāo)準(zhǔn)，這種考核方法嚴(yán)重忽略了學(xué)生的實(shí)踐能力，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)不學(xué)習(xí)、不認(rèn)真和不動(dòng)手的情況。針對(duì)這種情況，改革后的“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”課程的考核主要由學(xué)生的平時(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)和最后的筆試環(huán)節(jié)兩部分構(gòu)成，實(shí)踐環(huán)節(jié)不但包括要檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果和相應(yīng)的軟件程序代碼，針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)還包括相應(yīng)的答辯環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)主要要求學(xué)生回答教師和其他學(xué)生針對(duì)于設(shè)計(jì)提出的問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生的答辯來(lái)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并計(jì)入到最后的考核成績(jī)當(dāng)中。
通過(guò)這種考核方式能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，能夠讓學(xué)生主動(dòng)參與到教師的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，積極與教師和學(xué)生進(jìn)行溝通交流，進(jìn)而提高學(xué)生的實(shí)踐能力，也能更好地鞏固理論基礎(chǔ)。當(dāng)然，教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中也要多學(xué)習(xí)，多參加一些相關(guān)的培訓(xùn)和研討會(huì)議來(lái)提高自身的知識(shí)水平和實(shí)際應(yīng)用能力，能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生，而且針對(duì)學(xué)生在實(shí)際的上課過(guò)程當(dāng)中遇到的問(wèn)題要及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，這樣才能更好地幫助和指導(dǎo)學(xué)生。
2 總結(jié)
“RFID射頻識(shí)別技術(shù)”是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的核心課程之一，該課程不僅對(duì)學(xué)生之前所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了延續(xù)和鞏固，還對(duì)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力、畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)前景都具有一定的影響。本文結(jié)合我校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分對(duì)這門(mén)課程進(jìn)行了探索和改革。同時(shí)，教師在教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中也要不斷地總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極參與相關(guān)培訓(xùn)和研討，與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代步伐，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，以便學(xué)生能夠勝任物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和就業(yè)需求。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)； 應(yīng)用型人才； 培養(yǎng)模式
中圖分類(lèi)號(hào)：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2012）03-0163-02
近幾年，嵌入式技術(shù)日漸普及，隨著“三網(wǎng)融合”不斷提速，3G網(wǎng)絡(luò)全面鋪開(kāi)，對(duì)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)生了重大的沖擊，進(jìn)而為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更大的人才需求。嵌入式系統(tǒng)無(wú)疑成為當(dāng)前最熱門(mén)、最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，嵌入式軟件人才將是企業(yè)爭(zhēng)奪的目標(biāo)。
相對(duì)強(qiáng)大的市場(chǎng)需求而言，目前，嵌入式人才市場(chǎng)的現(xiàn)狀卻是企業(yè)舉著大把的鈔票卻招不來(lái)合適的人才。據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前嵌入式人才缺口每年為60萬(wàn)人左右。造成這種情況的原因很多，最重要的原因之一就是，與嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展相比，我國(guó)大部分高等教育機(jī)構(gòu)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的培養(yǎng)模式和教學(xué)水平相對(duì)滯后，每年輸送到市場(chǎng)上的嵌入式系統(tǒng)人才不多。形成的現(xiàn)狀就是：一方面，有些高校學(xué)生畢業(yè)就面臨失業(yè)；另一方面，嵌入式企業(yè)缺乏有經(jīng)驗(yàn)的人才。
目前，國(guó)內(nèi)高等教育機(jī)構(gòu)中開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)校其實(shí)并不少。從教學(xué)層次上，可大致分為普通本科院校的嵌入式方向、高職院校的嵌入式專(zhuān)業(yè)以及與嵌入式相關(guān)的社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)面向的是有一定的計(jì)算機(jī)軟硬件專(zhuān)業(yè)知識(shí)、想在嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域進(jìn)一步深造的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，并不是一個(gè)系統(tǒng)完整的人才培養(yǎng)模式。本文主要討論普通本科院校和高職院校的嵌入式教學(xué)模式。
普通本科院校的嵌入式教學(xué)模式
國(guó)內(nèi)普通本科院校在原有計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)上，開(kāi)設(shè)與嵌入式有關(guān)的課程是水到渠成的。早在20世紀(jì)90年代末，某些重點(diǎn)高校就依托國(guó)家級(jí)的重點(diǎn)科研項(xiàng)目在研究生層次展開(kāi)了嵌入式技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，其中最著名的就是Delta OS，它是電子科技大學(xué)和科銀公司聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的全中文的嵌入式操作系統(tǒng)。隨著嵌入式行業(yè)的飛速發(fā)展，一些重點(diǎn)高校在本科層次也開(kāi)始引入嵌入式有關(guān)的課程，但嵌入式教學(xué)的重點(diǎn)還是放在研究生層次和科研實(shí)驗(yàn)室中。
國(guó)內(nèi)高等院校的本科層次嵌入式方向教學(xué)模式可以總結(jié)為：在計(jì)算機(jī)類(lèi)或者電子類(lèi)原有教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，為有志于從事嵌入式開(kāi)發(fā)以及未來(lái)在更高層次上學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)嵌入式開(kāi)發(fā)的學(xué)生進(jìn)行廣泛的興趣培養(yǎng)。具有如下特點(diǎn)：（1）本科層次的嵌入式專(zhuān)業(yè)課程往往安排在大三，甚至大四，通常作為專(zhuān)業(yè)選修課出現(xiàn)。有些本科生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)才開(kāi)始接觸嵌入式開(kāi)發(fā)。嵌入式系統(tǒng)課程在本科階段多作為專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓展或研究生學(xué)習(xí)的鋪墊，更多出現(xiàn)在研究生培養(yǎng)方案或者所轄的二級(jí)學(xué)院培養(yǎng)方案中。（2）本科學(xué)生入學(xué)素質(zhì)高，學(xué)制長(zhǎng)，理論基礎(chǔ)扎實(shí)。由于學(xué)生擁有深厚的計(jì)算機(jī)或者電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，往往在接觸嵌入式開(kāi)發(fā)后可以觸類(lèi)旁通，學(xué)習(xí)能力和速度都非常驚人。（3）本科院校的科研實(shí)力普遍較強(qiáng)，以科研帶動(dòng)教學(xué)，研發(fā)氛圍非常好。一些重點(diǎn)高校的優(yōu)秀本科生在大三就可以加入到導(dǎo)師的科研團(tuán)隊(duì)中，進(jìn)行嵌入式產(chǎn)品的實(shí)際開(kāi)發(fā)。（4）本科院校與企業(yè)合作科研的實(shí)力較強(qiáng)，一些重點(diǎn)院校與國(guó)際知名的公司有長(zhǎng)期的合作關(guān)系。這無(wú)疑大大促進(jìn)了本科層次嵌入式方向人才的培養(yǎng)。
高職院校的嵌入式教學(xué)模式
隨著嵌入式行業(yè)的發(fā)展，近幾年國(guó)內(nèi)高職院校的嵌入式教學(xué)也以較快速度發(fā)展。其中，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)起步最早，發(fā)展較快。從2003年首次開(kāi)設(shè)全國(guó)高職院校中的第一門(mén)嵌入式系統(tǒng)類(lèi)課程，并創(chuàng)建全國(guó)高職院校中第一個(gè)嵌入式系統(tǒng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室“深職院－電子科大嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”開(kāi)始發(fā)展至今，該專(zhuān)業(yè)已有400名左右的嵌入式方向畢業(yè)生，其中大部分都就業(yè)于嵌入式相關(guān)行業(yè)，有些學(xué)生在企業(yè)工作兩三年后，目前已成為嵌入式專(zhuān)業(yè)方向項(xiàng)目經(jīng)理以上技術(shù)人員。總結(jié)這些年來(lái)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深職院嵌入式方向教學(xué)模式可概括為：以“職業(yè)崗位需求”為核心，教授緊跟當(dāng)前嵌入式行業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，把學(xué)生培養(yǎng)成“能工巧匠型大學(xué)生”。現(xiàn)從以下幾方面具體說(shuō)明。
面向工作崗位，體現(xiàn)核心能力的人才培養(yǎng)計(jì)劃 自本專(zhuān)業(yè)創(chuàng)建至今，每年5月定期舉行專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)會(huì)議，廣泛邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)精英企業(yè)的總裁和一線技術(shù)負(fù)責(zé)人討論、修訂當(dāng)年新生的大學(xué)三年教學(xué)計(jì)劃。來(lái)自企業(yè)的聲音使得每一屆學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃都源自就業(yè)崗位，符合工作需要。
緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展潮流的課程體系 如圖1所示，按照學(xué)生未來(lái)的就業(yè)領(lǐng)域和崗位需求設(shè)置課程，包括：微控制器高級(jí)應(yīng)用、RSIC嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)、Linux嵌入式操作系統(tǒng)、DSP技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式SOPC技術(shù)、嵌入式技術(shù)應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)等。
重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng) 高職院校素來(lái)重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，學(xué)生絕大部分的學(xué)習(xí)在各種實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室進(jìn)行，并基本保證每人一套業(yè)內(nèi)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
與嵌入式知名企業(yè)緊密合作 定期舉行最新行業(yè)技術(shù)交流講座，組織學(xué)生到企業(yè)生產(chǎn)一線去實(shí)習(xí)參觀，合作開(kāi)發(fā)科研項(xiàng)目等。除了前面提到的“專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)”，還大力建設(shè)相關(guān)的校外實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生校外實(shí)習(xí)、就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)生具備國(guó)內(nèi)外認(rèn)可的嵌入式行業(yè)權(quán)威認(rèn)證 引進(jìn)“ARM中國(guó)技術(shù)工程師”、“WinCE嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”等國(guó)內(nèi)外認(rèn)可的權(quán)威認(rèn)證，既拓寬了課堂所學(xué)知識(shí)，又提高了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
然而，高職院校本身的一些客觀條件也影響和約束了嵌入式系統(tǒng)人才的素質(zhì)，如學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)較差，學(xué)制較短，學(xué)歷證書(shū)對(duì)企業(yè)沒(méi)有較大的影響力等等。
應(yīng)用型本科嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的探討
通過(guò)對(duì)普通本科院校與高職院校在培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)人才的教學(xué)模式上進(jìn)行仔細(xì)分析后，不難發(fā)現(xiàn)兩種模式均有優(yōu)勢(shì)和不足。能不能取長(zhǎng)避短，探索出一條適應(yīng)市場(chǎng)需求的嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式呢？答案是肯定的。可以結(jié)合普通本科院校與高職院校嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的優(yōu)點(diǎn)，研究并探索一種學(xué)制與普通本科一樣，培養(yǎng)目標(biāo)與高職教育相似但更高的培養(yǎng)模式――應(yīng)用型本科嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式。這種模式和普通本科一樣培養(yǎng)四年制全日制在校大學(xué)生，在培養(yǎng)思想和課程體系上有以下特點(diǎn)。
（一）培養(yǎng)思想
直接為企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，而不是普通本科院校所培養(yǎng)的應(yīng)用型與研究型相結(jié)合的人才。根據(jù)企業(yè)工作崗位的需求制定人才培養(yǎng)方案，使得培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生掌握嵌入式行業(yè)的相關(guān)工作技能，能將學(xué)校所學(xué)直接應(yīng)用到工作中，很快適應(yīng)并進(jìn)入工作角色。
（二）課程體系
課程體系的設(shè)置兼具實(shí)踐性和理論性，以實(shí)踐為主，兼顧理論，使學(xué)生在體系化結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，能基本勝任一線的工作角色，并具備一定的專(zhuān)業(yè)自學(xué)能力，在未來(lái)的職業(yè)發(fā)展中更有潛力和后勁。
課程設(shè)置目標(biāo) 嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是結(jié)合硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件規(guī)劃、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等一系列環(huán)節(jié)的軟硬件綜合工程。因此，要求應(yīng)用型嵌入式系統(tǒng)人才必須掌握軟硬件的基礎(chǔ)知識(shí)，具備嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)能力，必須是全方面的軟硬件人才。這和普通本科院校電子專(zhuān)業(yè)或者計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)出來(lái)的具有一定嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力的人才有本質(zhì)的區(qū)別。
計(jì)算機(jī)軟件硬件兼顧的四年制課程體系 結(jié)合課程設(shè)置的目標(biāo)，學(xué)生必須具備一定的軟硬件專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)才能進(jìn)入32位嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)。在硬件方面，必須先學(xué)習(xí)數(shù)字電路、模擬電路（高低頻）和單片機(jī)原理與應(yīng)用等課程；在軟件方面，要學(xué)習(xí)C/C++程序設(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言、軟件學(xué)和操作系統(tǒng)原理等課程。只有掌握了這些課程的內(nèi)容，才能進(jìn)入32位嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)。而32位嵌入式系統(tǒng)本身的知識(shí)點(diǎn)很多，主要包括32位嵌入式芯片的結(jié)構(gòu)與功能、32位嵌入式硬件體系結(jié)構(gòu)、硬件平臺(tái)的電磁兼容設(shè)計(jì)、嵌入式軟件中的Bootloader引導(dǎo)程序、驅(qū)動(dòng)程序的編制與調(diào)試技術(shù)、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)的移植與應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)等，因此，必須全面、系統(tǒng)地規(guī)劃應(yīng)用型嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的四年制課程體系。
專(zhuān)業(yè)課程中實(shí)踐內(nèi)容與理論內(nèi)容的關(guān)系 雖說(shuō)“實(shí)踐出真知”，可在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)這一行，沒(méi)有扎實(shí)深厚的理論基礎(chǔ)是不行的。因此，必須處理好兩者的關(guān)系。以 “Windows CE嵌入式系統(tǒng)”課程為例。該課程根據(jù)嵌入式系統(tǒng)助理工程師工作崗位的特點(diǎn)，以一個(gè)具體的嵌入式公司的研發(fā)活動(dòng)展開(kāi)分析，并確立研發(fā)中的典型工作過(guò)程，仔細(xì)分析工作過(guò)程對(duì)嵌入式助理工程師的能力要求，完成課程的初步設(shè)計(jì)。在經(jīng)過(guò)與企業(yè)兼職教師商討后，對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，并整理出實(shí)用及可操作的教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目的方式進(jìn)入教學(xué)。根據(jù)PDA研發(fā)過(guò)程，將課程分為14個(gè)項(xiàng)目、1個(gè)課程設(shè)計(jì)完成學(xué)習(xí)過(guò)程；教學(xué)內(nèi)容注重實(shí)踐與理論相結(jié)合，其實(shí)踐和理論的課時(shí)比例為42∶22；全程在專(zhuān)門(mén)的實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行教學(xué)，保證每個(gè)學(xué)生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教學(xué)平臺(tái)上完成學(xué)習(xí)任務(wù)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能較好地掌握Windows CE嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)方法，系統(tǒng)掌握Windows CE嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)。
學(xué)完一門(mén)課程，掌握一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)技能 在課程體系中，多加入學(xué)習(xí)時(shí)間集中、實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)為主的整周實(shí)訓(xùn)課（單元課），建立以產(chǎn)品為實(shí)體的多種工程技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以及相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)室等。如在最后一個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)的“專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)”課程，該課程集中在2周實(shí)施，共56學(xué)時(shí)，在這2周的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在基于IntelPXA270的嵌入式教學(xué)平臺(tái)上圍繞PDA應(yīng)用項(xiàng)目完成內(nèi)核及SDK定制、bootload、串口開(kāi)發(fā)、gprs應(yīng)用、gps應(yīng)用等10個(gè)實(shí)用的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能較好地掌握針對(duì)PDA及相關(guān)嵌入式系統(tǒng)的常見(jiàn)應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)方法。
像專(zhuān)業(yè)核心課一樣，認(rèn)真進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)工作 普通本科院校一般只在大四安排一個(gè)月左右的畢業(yè)實(shí)習(xí)。考慮到讓學(xué)生多些時(shí)間體驗(yàn)工作崗位，體驗(yàn)社會(huì)角色，從而更好地適應(yīng)用人企業(yè)的需要，在大四下半學(xué)期安排更多的時(shí)間進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，甚至可以考慮將畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生聯(lián)系或者學(xué)生自主聯(lián)系嵌入式行業(yè)公司，在適合的工作崗位上實(shí)習(xí)一個(gè)學(xué)期，使學(xué)生把握住寶貴的就業(yè)機(jī)會(huì)和實(shí)習(xí)時(shí)間。
此外，與國(guó)內(nèi)外的業(yè)內(nèi)知名公司合作，引入有影響力和競(jìng)爭(zhēng)力的專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，作為學(xué)生的課外延伸。
應(yīng)用型本科嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式有別于普通本科教育和高職教育，是滿(mǎn)足嵌入式人才培養(yǎng)需要，面向?qū)嶋H工作崗位，兼顧計(jì)算機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)理論和方法的一種新型模式，是嵌入式系統(tǒng)教育從高職層次向應(yīng)用型本科層次逐步轉(zhuǎn)變的一種探討和嘗試。隨著這種模式的推行和發(fā)展，相信會(huì)有更多更好的嵌入式系統(tǒng)人才從校園走向廣闊的就業(yè)市場(chǎng)。
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