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嵌入式课程设计总结范文第1篇
1.引言
目前,国内开设有关嵌入式系统课程的独立学院极少,培养出的基于Linux平台上的嵌入式软件开发人员更是凤毛麟角。所以,注重应用能力培养的独立院校,特别是有计算机、电子技术等相关专业的工科独立院校,应该尽早引入嵌入式系统的教育,结合自己专业特点,大力开展嵌入式系统的教学工作。
2.嵌入式系统简介
嵌入式系统一般指非PC系统,而是指小型、专用的计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起,应用程序控制着系统的运作和行为;操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
3.国内嵌入式系统教学的现状
国内教育界将嵌入式系统的教学大致分为三类:软件学院专业嵌入式教学;计算机专业嵌入式教学;电子、自动化等相关专业嵌入式教学,对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。
4.嵌入式系统教学模式的探讨
综观国内外,长期以来都没有专门针对嵌入式系统专业的学科设置,从事该领域的研发人员都来自不同专业背景,例如自控、电子工程、通信工程、计算机应用等专业。由于知识结构不能完全满足嵌入式系统工程的要求,需要经过较长的再培训才能胜任嵌入式系统工程师的工作。嵌入式系统教育给传统计算机、电子信息工程教育带来了巨大的冲击和挑战,也带来了历史的发展机遇。嵌入式系统工程(ESE)是一个全新的专业,需要企业和社会的认知过程,课程体系需要经历设计、发展、完善的过程。
通过与国内其他高校的专家的探讨与学习,结合西部高校普遍存在的资金非常缺乏,实验条件的局限,以及电子信息工程专业学生的特点,我们积累和总结出关于嵌入式系统教育教学模式的一些想法,列举如下:
嵌入式课程设计总结范文第2篇
关键词:高职高专;嵌入式系统专业;课程设置
中图分类号:TP368.1-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 21-0000-02
1 无处不在的嵌入式系统
谈到嵌入式,可能还有很多人觉得是一个陌生的新名词,但实际上,嵌入式系统如今已经遍布人们工作生活的方方面面,人们很少会意识到他们往往随身携带了好几个嵌入式系统——MP3、手机或者智能卡等,而且人们在与汽车、电梯、厨房设备、电视、录像机以及娱乐设备的嵌入式系统交互时,也往往对此毫无觉察。可以说嵌入式技术无处不在,应有尽有,并时时刻刻影响着我们的生活。据权威部门预测,目前,全球嵌入式市场增长势头风起云涌,一系列数据在向人们揭示着嵌入式市场方兴未艾[1]:2011年,全球嵌入式设备市场将达到100亿美元;2015年,全球将有150 亿个嵌入式计算设备与互联网连接。
21世纪是嵌入式计算机系统时代,又称“后PC时代”,而中国具有世界最大的嵌入式技术市场。那么,究竟什么是嵌入式系统?
嵌入式系统通常被叫做嵌入式计算机系统,是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统,根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义[2]:嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”(原文为devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants)。目前普遍被接受的对嵌入式系统的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。可见,嵌入式系统与通用计算机技术的最大差异是必须支持硬件裁减和软件裁剪,以适应应用系统对体积、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。
广义上讲,凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统,如各类单片机和DSP(数字信号处理器)系统。早期的以8位单片机为主的设备,能完成较为单一的专业功能,相对来说结构也比较简单,通常具有双向模拟I/O口的功能外,还有异步串行口、外部中断输入、定时器/计数器等功能,一般被用在空调、冰箱控制器和户外LED显示屏上,但由于没有操作系统,管理系统硬件和软件的能力有限,在实现复杂多任务功能时,往往困难重重,甚至无法实现。
这类简单的嵌入式系统课程在一般的高职高专和本科类院校都有开设,具体课程主要是单片机原理与应用技术及C51编程技术。
在狭义上,随着现代电子技术的发展,嵌入式系统的开发重点逐渐由8位机转向32位机,在功能上,32位机除了具有8位机所具有的特性外,还具有以太网接口、显示屏和触摸屏、USB主机和设备控制器、Irda红外控制器、SD/MMC卡控制器、IIC总线和电源控制等更多功能。这样的处理器可以运行嵌入式操作系统,功能更加强大。因此从狭义上定义的所谓的嵌入式系统,是指那些使用嵌入式微处理器构成独立系统,具有自己的操作系统,具有特定功能,用于特定场合的嵌入式系统。
2 高职高专开设嵌入式系统专业课程的必要性
嵌入式系统是计算机系统的一个分支,既“古老”又“年轻”。说它古老,那是因为广义上的嵌入式系统在计算机发明伊始就在某些实时控制或过程控制领域中得到应用,但狭义上的嵌入式系统则在近年才得到蓬勃发展,如日中天,成为IT行业的热门,由此说它还年轻。目前,嵌入式行业已经成为IT业界发展最快的行业,因而社会对嵌入式软硬件人才的需求在不断的增加,当前毕业的大学生还无法满足企业的这一需要。
然而,由于嵌入式系统产品千变万化,小到MP3播放器,大到飞机导弹,差异非常大,个性多于共性,而且嵌入式技术门槛高,需要掌握的知识多,因此也使很多人望而却步。目前高职类院校开设嵌入式系统相关课程的院校相对较少。那么,是否高职高专院校就可以不进行嵌入式系统课程的教学了?
答案是否定的。经过对一些专门开发嵌入式系统产品的公司的调查表明,通常技术研发部门除了技术总监和项目经理是具有博士和硕士学位的高端人才以外,从事ARM嵌入式硬件开发、系统设计、嵌入式相关软件设计、操作系统移植与应用软件开发、嵌入式系统总体调试和测试以及以技术为基础的工作,如嵌入式系统产品营销、检测、贸易的人员,基本都是来自高职高专院校的大专生,每个开发人员的分工都很明确。
据IT专业人才需求调查表明,一般软件开发人员在就业时门槛低,因此竞争激烈,工作比较辛苦,通常一般的软件蓝领薪水也不是很高。而作为嵌入式系统开发人员,虽然进入这个领域的门槛高,但竞争相对温和,工作相对比较轻松,薪水比较高,目前很多企业急需高职层面的嵌入式应用技术人才。
另一方面,职业技能大赛可以说是高职教育的一个风向标。在2010年的职业技能大赛上,把嵌入式系统设计做为一个比赛项目,也说明嵌入式系统教学已经偏向于高职高专,更能说明在高职开设嵌入式系统的课程并不是不可能的,而是大势所趋。
由此可见,在高职高专院校引入嵌入式系统教学是一个不容回避的任务,社会要求高职院校培养能够适应企业需要的各类相关人才,学生也企盼能够在三年的学习生活中学到一技之长,以增强融入激烈竞争的社会的能力,教师也应该积极探索先进的教学手段,使学生在学校求学期间逐渐培养出较强的应用能力,在毕业之后成为社会的栋梁之材。
3 高职类院校开展嵌入式系统工程教学的优势
嵌入式专业是一门新兴的专业,这一专业在国内还刚刚起步,各个学校都处于同一起跑线。在嵌入式技术应用人才培养方面,很多高校还没有设置嵌入式技术相关的专业,一些本科院校的做法是在现有计算机类或电子类专业的课程体系中增加了一、两门嵌入式技术相关的课程,没有形成嵌入式系统技术完整的课程体系结构。
相比之下,高职院校可以将嵌入式系统方向办成专业,通过长达3年教学,形成专业强项和特色。比如在大一的第二学期开始学习,将可以进行4~5个学期的持续学习,可以保证学生充分的学习时间。
另一方面,嵌入式系统课程是实践性很强的课程。高职学生学习理论知识的能力相对较弱,但是,他们的动手能力并不弱,而且由于高职院校在课程设置上一般规定实验实训课程占总课时的一半以上,比较而言,合格的高职毕业生应该比本科毕业生的动手能力更强。
因此,在嵌入式领域拥有高职学生的就业工作的一席之地,高职高专院校必须面对挑战,开拓创新,积极引入嵌入式系统课程的教学。
4 高职高专嵌入式系统课程设置
嵌入式技术教学目前还没有完整和现成的体系可供参考,由于高职学生特点和师资的原因不能直接应用本科类院校的课程体系和开课模式,高职类院校因为地域和条件的差异也很难直接互相参考。
高职嵌入式系统相关的专业主要人才培养目标定位在面向嵌入式技术应用及产业发展类人才,学生将掌握从事嵌入式系统开发必需的基本理论、基本技能及各种嵌入式系统设计的典型开发、调试和测试工具的使用。毕业后有能力适应市场需求,拥有一定的移动终端、数字家电、信息家电以及对传统产业信息化改造的开发及维护能力,成为企业急需的掌握嵌入式系统设计与开发并且掌握软件工程技术的人才。
嵌入式系统专业方向是面向应用的软硬件结合的专业,因为通常没有软件硬件兼顾的专业,所以,在高校开设嵌入式相关课程的专业有两类。
一类是学电子工程、通信工程等偏硬件的专业,他们主要从事硬件设计,广义上的单片机控制类嵌入式系统通常都是属于硬件设计。嵌入式硬件方向的最重要的课程应该包括:
(1)电路及电路板设计、模拟电子技术、EDA、硬件调试。(2)机电基础课程、单片机原理及应用。(3)嵌入式微处理器的体系结构及接口技术。(4)底层软件开发,包括bootloader及底层驱动开发。
另一类是软件、计算机相关的专业,主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。嵌入式硬件设计完后,各种功能就全靠软件来实现了,嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作,嵌入式产品的差异很大程度在软件上。对于嵌入式软件方向的最重要的课程应该是:
(1)主流嵌入式微处理器的结构与原理。(2)嵌入式操作系统类课程。(3)嵌入式开发的其它相关软件课程。(4)嵌入式开发的相关硬件基础课程。
嵌入式系统课程的难度较大,如果在高职院校中用传统的以课堂讲授为主的方法教学,学生将会对众多的软硬件知识点和概念难以理解,继而产生厌学情绪,从而使教学效果大大降低。嵌入式系统方向的课程教学应以实验和实训为主,讲授为辅。课程设置应突出行业特色和职业教育特色、体现如下特点:
(1)宽口径的基础课体系。(2)突出程序设计能力培养的软件应用类课程。(3)突出动手能力和专业知识能力培养的专业课程。
5 结论
据2009及2010年《安徽省高职高专教育专业情况分析报告》[3]中的统计,在校生数量较多的20个专业中,软件技术、计算机信息管理和计算机多媒体技术均位列其中;而毕业生就业率较低的20个专业中,计算机信息管理和软件技术也是位列其中。因此,高职院校计算机类的教学系,必须转变传统的软件专业设置观念。
正如教育部高等教育司高职与高专教育处范唯处长在全国高职高专校长联席会议2010年年会的发言中所说,在新的历史起点上,高等职业教育一定要以更新观念、解放思想为先导,牢固树立“就业导向”、“面向需求”和“人人皆可成才”观念,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性;坚持科学定位,以培养生产、建设、服务、管理第一线的高素质技能型专门人才为主要任务。随着嵌入式应用的快速发展,人才的缺乏已经成为制约嵌入式技术发展的瓶颈,市场对专业的嵌入式系统开发特别是嵌入式软件开发人才需求日趋上升。嵌入式专业,这个非常年轻的专业方向,必然是充满活力和具有光明的发展前途的专业方向。
参考文献:
[1]http:///,中国嵌入式市场大幕开启[Z],2010.6
[2]周鸣争,嵌入式系统与应用[M],中国铁道出版社,2011.3
[3]安徽省高等教育处,安徽省高职高专教育专业情况分析报告[R],2010.7、2009.7
[作者简介]
郎璐红(1968-),女,辽宁省辽阳市人,芜湖职业技术学院软件工程系教师,高级工程师,硕士,嵌入式系统方向。
嵌入式课程设计总结范文第3篇
近年来,我国嵌入式系统产品发展十分迅猛,中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益,所带动的相关工业产值超过万亿元,成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比,我国嵌入式系统工程人才培养相对落后,并进而影响到了该产业的快速发展。我院是计算机学院,但是为顺应时代要求,特开设了《嵌入式软件开发》课程作为专业限选课程,此课程的设置主要目的是通过这门课程让学生了解一些硬件方面的知识,熟悉嵌入式软件开发的流程,为以后的就业多一些选择,通过这门课程让学生全面了解计算机行业硬件和软件内容,增加学生知识的广度和深度,从而提高学生的综合素质,提升学生在市场的竞争力。
1 专业建设
目前,嵌入式技术是当前社会较为流行和热门的技术之一,硬件的发展已经到了一个程度,现在嵌入式产品的含金量主要取决于嵌入式软件的研发,所以嵌入式方向的人才需求又主要体现在对嵌入式软件开发人员的需求。职业院校能否在这个竞争激烈的社会中有立足之地,就必须有紧迫感和危机意识,抓住机遇进行专业建设和课程改革,提升办学能力,使职业院校在高等院校中也能独树一帜。
课程建设既要注重知识体系的完整性、前沿性和发展趋势,更要注意学校内部不同学科之间在内容和方法上的相互支撑与渗透,形成学校内部整体课程建设的优势,发挥学科群的系统功能[1]。所以在软件学院开设嵌入式软件开发课程是非常必要的,而嵌入式软件开发课程又与单片机课程不同,单片机课程主要注重介绍硬件原理的理解、硬件平台的搭建、底层硬件驱动程序的编写、硬件的测试等方面的内容,而对上层程序的编写、底层于上层程序之间的驱动接口的编写介绍都比较少。这门课在介绍硬件知识的基础上,再结合上层软件编程知识,培养学生对嵌入式系统软件开发能力,学完课程之后,学生能够理解嵌入式硬件方面的概念,熟悉嵌入式软件开发流程,能够在硬件平台上进行小型软件开发项目。
2 课程建设
“嵌入式系统”是近几年新兴的一门课程,国内外高校在嵌入式方面的教学已经全面展开,但处于起步和探索阶段,没有完备成熟的培养机制。我院是软件学院,而且以前没有开设过嵌入式系统开发课程,在这方面也没有太多的经验,所以我们参考了几大院校的教学经验,同时,又根据我院实验环境和学生情况,在进行课程建设方面进行有益的探索。
该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理,建立软硬结合的思路,使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。在教学形式上,采用项目演示的方法,增加学生对抽象事物的理解,更加直观的进行学习,另外通过实验环节和课程设计方式,使学生能够熟悉一种典型的微处理器体系结构,掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统,熟练使用一门开发语言,使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。
2.1 课程内容的选取
嵌入式系统融合了计算机软、硬件技术、通讯技术和半导体微电子技术,面比较广,作为专业限选课,我们抓住要点,根据教学目标要求,再结合我院学生特点,我们选择两部分内容:一个就是单片机;同时要给学生提出基本要求和提高要求,使得学生在完成基本功能的同时拥有自主学习、自主创新的空间,方便学有余力的学生进一步提高自己。这个整个项目涵盖单片机和arm的基本理论体系,它通过实际例子让学生感受嵌入式系统的魅力,从而激发学生的兴趣和学习热情,通过内容的讲解,学生可以了解嵌入式软件开发的流程,掌握嵌入式软件开发工具,能够在硬件平台上进行小型项目的开发工作。
2.2 教学方法的改革
为了吸引学生的注意力,培养学生学习兴趣,在上课的内容和形式上,我们以项目演示的方法采用教学做一体化进行教学,先显示项目功能,然后讲解项目涉及的知识点,然后一步一步的教学生去做。整个教学采用总分总的方式,首先给学生演示一个项目,然后介绍一下这个项目的功能和要求,接下来的课堂中采用任务驱动的方式,由浅入难分别讲解项目中的任务,待整个项目中的内容讲解完毕后,再讲解一下把整个项目搭建起来的方法,把课程开始演示的项目搭建起来,在完成基本的教学任务的同时要求进行扩展和提高,使得学生拥有自主学习、自主创新的空间。
2.3 实践教学环节改革
实践教学环节也是课程建设的重要一环,它在提高课程质量方面有着很重要的作用。制定切实可行的开放管理办法,加速实验室开放的步伐,另外还为实验室专门配备一个经验丰富的指导老师,遇到问题,可以直接问老师,这样有了更多的时间和老师交流。
2.4 加强网络平台建设
本课程除重视课堂教学外,要加强网络平台建设,以增强课程教学的先进性、挑战性和趣味性。本课程已经在我院申请建设了精品课程网站,已经对外开放。本课程充分利用网络提升课程教学的电子化、网络化、远程化以及互动化水平,来实现现代化教学。
3 考核方式的改革
在嵌入式软件开发选修课程中主要采用多元化的考核方式,其中实训项目作为课程考核的重点,我们将课程设计的选题分为固定选题和自拟选题。针对这个课程设计,我们专门制作了一个课程设计说明书,说明说里包括设计需求,功能说明、总体设计、详细设计、硬件测试、软件测试和用户使用手册等。学生要根据课程设计说明书的步骤和要求完成项目,通过实际操作能力的培养和书写文档能力的培养,能够让学生从多方面了解从事嵌入式行业。
为了公平公正地评价学生完成课程设计的质量,我们课组成员对各个环节全面考核,根据学生的项目制作情况和课程设计说明书的书写情况打分。期末综合成绩评定标准,课程设计说明书书写情况40分,作品演示40分,口头表达20分。
4 结语
嵌入式课程设计总结范文第4篇
【论文摘要】介绍嵌入式系统的概念和发展状况,以及目前国内外嵌入式系统在独立学院教育的现状,根据多年的教学实践,结合目前本校开展嵌入式系统教学的教学经验,总结出适合我国独立学院开展嵌入式系统课程的教学模式。
1.引言
目前,国内开设有关嵌入式系统课程的独立学院极少,培养出的基于linux平台上的嵌入式软件开发人员更是凤毛麟角。所以,注重应用能力培养的独立院校,特别是有计算机、电子技术等相关专业的工科独立院校,应该尽早引入嵌入式系统的教育,结合自己专业特点,大力开展嵌入式系统的教学工作。
2.嵌入式系统简介
嵌入式系统一般指非pc系统,而是指小型、专用的计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和i/o端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起,应用程序控制着系统的运作和行为;操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
3.国内嵌入式系统教学的现状
国内教育界将嵌入式系统的教学大致分为三类:软件学院专业嵌入式教学;计算机专业嵌入式教学;电子、自动化等相关专业嵌入式教学,对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。
4.嵌入式系统教学模式的探讨
综观国内外,长期以来都没有专门针对嵌入式系统专业的学科设置,从事该领域的研发人员都来自不同专业背景,例如自控、电子工程、通信工程、计算机应用等专业。由于知识结构不能完全满足嵌入式系统工程的要求,需要经过较长的再培训才能胜任嵌入式系统工程师的工作。嵌入式系统教育给传统计算机、电子信息工程教育带来了巨大的冲击和挑战,也带来了历史的发展机遇。嵌入式系统工程(ese)是一个全新的专业,需要企业和社会的认知过程,课程体系需要经历设计、发展、完善的过程。
通过与国内其他高校的专家的探讨与学习,结合西部高校普遍存在的资金非常缺乏,实验条件的局限,以及电子信息工程专业学生的特点,我们积累和总结出关于嵌入式系统教育教学模式的一些想法,列举如下:
4.1 建立一套适合学校特点的课程体系
嵌入式课程是近几年来建立的一门新课程,有它自身的特点、规律。嵌入式的课牵扯面很广,包括研究生的课程、本科生的课程、技能课程的培训等。由于该课程与实际结合得非常紧密,容易教成短期培训,而作为一门课程要有自己的规律,不要把这个课程做成嵌入式系统教学的技能培训,要结合独立学院的自身培养目标特点制定出相应的教学计划以及实施方案。例如在我校,针对电子信息工程专业,目前师资力量等都不能满足直接建立一个嵌入式系统的专业,设想把嵌入式系统设定为电子信息工程专业本科主修方向,在低年级时开设相关的专业选修课,让有意于此方向的学生打好基础,在本科高年级进一步学习。作为电子信息工程专业,在教学中一定不能光注重应用,也要将清楚计算机本身的规律在什么地方,为什么发展嵌入式,有什么原理进行探讨,从而建立一套适合我们特点的课程体系。
4.2 课程应该分层次
嵌入式系统教学的层面应不同,有研究生、本科生高年级、重点大学、普通大学、独立学院等的分别,在授课时有所区别。在本学院推行这门课,考虑到针对的是电子信息工程专业,和其他学院的侧重点是不同的,但作为电子信息专业中的一个主修方向,在教学中应该突出原理与应用的紧密结合且能体现出理论和实践并重的特点,在教材的选定上应该包括有关嵌入式处理器、操作系统(linux或ubantu)、开发平台和应用,重点学习原理及相关应用。
4.3 主动去获得更多的支持
由于学校在技术、经验、资金等方面有很多的困难,所以应该主动寻求以获得更多的帮助,例如主动跟国内外相关公司索取资料、设备,要求一些技术支持等,积极组织教师参加全国范围的各种嵌入式系统教学研讨会、及到各知名企业进修,让教师深入了解技术发展。
4.4 可利用仿真软件、书籍内容辅助实验教学
如果让理论知识能让学生达到所见即所得是本课程教学的重点和难点,由于资金的缺乏,现成的实验板很昂贵,应采用仿真和实验相结合的方法,一部分学生在skyeye、microwindows仿真环境下做实验,一部分学生在实验板上面做实验,在实验之后再一起互相讨论。
4.5 利用互联网进行教学交流
由于教师对嵌入式系统课程不熟悉,在教学中要自己一边学习一边讲课,应该充分利用极其丰富的网络资源,例如教学课件及背景资料都可以从网站上下载,教师和学生均可通过论坛交流。
4.6 全国高校大学生电子竞赛及行业相关竞赛
通过组织学生参加全国高校大学生电子竞赛来深入了解和学习嵌入式系统。虽现在的电子竞赛还没有直接用到嵌入式系统,但是我们必须现在开始在思想上有所改变,主要是使学生多搞创新想法,而不仅仅是产品创新。
5.结语
嵌入式系统工程是一个全新的专业,目前的关键是怎样与现有专业学科融合,以及怎样进行现有课程体系的改革和调整。我国在嵌入式系统教育方面起步较早的是北京大学软件与微电子学院的嵌入式系统系,他们已经形成了较为完善的课程体系、专业水平较高的师资队伍和与国际技术接轨的嵌入式系统工程实践环境,目前,嵌入式系统系在我院本科生达到480人。独立学院由于很多因素的制约在教育上也比较落后,但已经积极行动起来,投身到嵌入式系统教育中去,为我国嵌入式系统的发展输送更多的优秀人才。
参考文献
[1]马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨[j].单片机与嵌入式系统应用,2008(11):5-37.
嵌入式课程设计总结范文第5篇
关键词:项目驱动 嵌入式系统 实验教学改革
中图分类号:TP301 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)05(a)-0023-02
随着不断更新的嵌入式技术在智能通讯、消费电子、医疗仪器、航天航空等领域的广泛应用,嵌入式技术正在成为高校学科方向建设或开设为选修课程,课程教学和实验内容紧跟技术前沿有了更高的要求,如何对嵌入式系统课程的理论与实验教学进行改革,期望形成适合本院校特色的课程内容和教学方法是当前各类院校共同探索的重点[1]。
本文结合本校应用型人才培养方案的教学实际,提出以项目驱动的嵌入式系统实验创新实践教学模式,围绕综合实验项目展开,培养学生掌握嵌入式系统的硬件基本体系和结构、系统运行模式、嵌入式软件开发流程、系统调试、验证和测试方法等,使学生具备基本的嵌入式项目开发知识和能力。
1 嵌入式系统实验教学现状
1.1 嵌入式系统实验教学的目标和特点
全面了解嵌入式系统实验教学特点对教学和改革非常必要,其主要特点有:(1)实践性。学生必须亲自实践,设计方案,动手操作,才能真正将知识为已所用,若没有认真完成实验,嵌入式系统课程学习犹如纸上谈兵;(2)系统性。嵌入式统课程涵盖面较宽,底层硬件是基本,嵌入式操作系统是重点,多种开发平台和多种软件使用是突破口,嵌入式系统开发应用的所涉及到的相关程序设计是关键……(3)创新性。嵌入式系统知识技术更新快,在实验内容上,应该加入创新的元素,学生也应需要在实验中有自己独立的见解和想法,而不是单纯完成教师分配的任务[2]。
总之,在嵌入式系统教学过程中,把握嵌入式技术应用性强、涉及领域广、技术更新快等特点,注重理论与实践教学环节紧密结合,强化实验教学落到细节,以培养学生动手实践能力、综合应用能力和创新能力为主要目标。
1.2 嵌入式系统课程实验教学的不足
虽然目前众多高校日益重视嵌入式系统实验教学,但效果一直欠佳,仍表现出很多薄弱和不足之处。首先,实验内容安排不合理,实验内容简单。验证性实验过多,学生自己动手的设计性实验少;单一性基础实验多,综合性开发实验少;基础实验多,反映嵌入式最先进技术的实验内容少,从而导致实验教学流于形式,造成学生学完课程之后不知道如何应用,对嵌入式技术还停留在理论阶段。其次,嵌入式实验设置与实验室资源配置不合理。部分实验设备落后,难以与快速发展的嵌入式硬件与软件开发同步;实验资源长期闲置,利用率低;实验室管理制度过于死板,课后作业无法到实验室完成或继续学习。再有,很多高校师资力量薄弱,学生知识水平参次不齐,实验教学往往辅导不到位,导致个别学生无法及时解决问题则中途放弃。最后,嵌入式实验课程体系陈旧,与企业要求严重脱轨,学生毕业后就业形式严峻,就业后不能很快进入工作岗位,有的甚至还需要进行第二次培训[3]……
2 项目驱动的嵌入式系统实验教学
针对嵌入式系统课程特点和现状,初步探索与尝试项目驱动的教学模式,合理设计实验项目内容和方式,让项目实践教学贯穿于课程体系结构,从而提高实验室资源,调动学生学习主观能动性,形成教学相长良性局面。具体的说,项目驱动化教学,就是以项目为载体,将课程讲授的主要内容穿插其中,注重课程理论体系的完整性,达到理论实践一体化、传授知识与培养能力一体化、“教、学、做”一体化的培养工程人才的教学方法,这种教学模式比较适合那些实践性较强的课程[4~5]。
教师选择项目应具有实用性、典型性、综合性、趣味性和可行性,采取“项目引导、任务驱动、边讲边做、讲做结合”的教学模式,且项目精心准备并成功实现,对各细节实现访求及理论知识比较熟悉。当然,项目化教学方法的实施过程中也存在一定的困难,它要求教学的硬件资源比较齐全,实验室管理方案合理、师资配备得力等。
3 项目驱动的嵌入式系统实验教学尝试
3.1 项目驱动激发学生学习兴趣
教育学家斯金纳曾言:“在教学中成功的设计问题,有利于激发学生积极主动去思考,有利于学生运用已有知识去获得新知识或解决新问题。”可见,问题设计是教学活动中促进学生实践创新能力主动发展的重要环节[5]。这里的项目驱动即是问题设计。
说明与课程相关的完整的项目详情,详细描述项目需求、主要功能、预期的目标,及当前项目的基本现状。重点演示项目实现后的效果,如果受实验条件或时间等因素的限制,课堂难以逐步展示实现过程时,可灵活借用其他方式,如图文并茂的详细文档、屏幕录制的视频、生动形象的动画片等。利用展示的实现结果为契机,通过生动的描述激发学生的学习兴趣,力图使学生产生强烈的求知欲望,让他们接下来的学习有目标,方向明确!
同时,在项目分析与描述时,根据项目实现的各个环节把课程理论与实践完整的串连起来,列举出各章节的重点难点,说明各重点难点在项目中是怎么实现的,学生对照课程目录及项目实现的过程,能初步理解嵌入式系统开发的基本流程,实现方法等。
3.2 根据项目需求合理安排实验内容
根据专业侧重点不同,随着理论课的进度,以项目内容和实验环境等方面,合理安排实验课,做到简单实验与复杂实验、验证性实验与综合性实验、课堂实验与课后实验全面且有代表性。下以设计实现“远程视频监控系统”为例,针对软件工程专业学生,硬件实验侧重硬件选择和简单调试,软件方面安排嵌入式操作系统(如嵌入式Linux)移植、文件系统移植、Boa服务器配置与移植等,除此而外,环境搭建实验、程序设计实验也必不可少[6]。基础实验安排不在多,而在于实用性,让学生顺利完成逐个实验,以此树立自信,在不断取得的小成就感支配下,进而主动强化理论学习并利用课后再实践,直到完成项目。
3.3 分组完成综合实验
全班同学完成系列简单基础实验后,综合实验则在此基础上稍做调整,并添加创新的元素,以实现项目主要功能。根据实验需要,把综合实验细分几大部分,全班同学按能力水平、兴趣爱好分组,把基础实验过程中发现基础较好、悟性较高、动手能力较强、在某些方面有优势的同学任命为小组长。如上项目可尝试以下分组方案:动手能力相对较弱、语言组织能力较好的学生分为一组,负责书写整理需求分析和设计文档,写文档时与其他成员相互沟通与交流,因此也可增强实践能力;操作系统方面基础较好的同学分为一组,主要搭建实验环境,并向下一组实验同学提供环境的详情,如共享文件(源码、库、工具软件等)放在什么位置,有哪些服务器,什么版本的交叉编译工具链及其他细节;硬件基础扎实的同学们分为一组,移植嵌入式操作系统内核(一定要在内核中加载USB摄像头驱动);软件应用能力较好的同学们为一组,配置和移植Boa服务器制并作根文件系统;C/C++编程能力较好成为一组负责CGI脚本设计;最后一组是系统测试,这要求各方面能力较强的同学完成……这种分组实现、组长负责的实验教学方式,遵循因材施教的原则,各小组相互沟通,相互学习,且能增强同学们的团队精神。
3.4 项目总结与期望
综合实验的顺利完成并不代表是项目驱动的嵌入式实验教学的最终目标,对项目进行总结与展望能让一段时间的理论与实践学习取得事半功倍的进步。以讲座或报告的方式,各小组分别汇报各自的主要工作,各成员的经验,如何攻克遇到的什么难题,各自关键的技术在哪里……汇报的小组主要发言人不一定是小组长,但一定是集各成员的总结与收获。总结课堂师生畅所欲言,为项目提出新的期望,并讨论下一步如何去实现,去完善,为嵌入式系统相关知识再学习导航。
4 结语
本项目驱动的教学模式是嵌入式实验教学改革的初步探索与尝试,克服了当前嵌入式实验中不足的现象,合理安排实验内容,充分利用实验资源,且能调动学生积极性,基本做到了因材施教,教学相长。如何不断的实现项目创新的元素,是嵌入式实验教学一直追求的重点和难点。
参考文献
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