“嵌入式系统技术开发”教学改革研究
中图分类号：TP311.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）08-46-02
Research and practice of teaching reform of "embedded systems technology development"
Yang Xiaomin
（Department of Computer Science and Technology， Yuncheng University， Yuncheng， Shanxi 044000， China）
Abstract： In this paper， the teaching situation and content of "embedded technology development system" is analyzed. Based on the existing problems in classroom and laboratory teaching， the reform is explored from teaching methods， precursor curriculum construction， the addition of a comprehensive experimental project， the course content adjustment and assessment methods. The implementation of reforms is carried on through the construction of the course website， the establishment of an open laboratory， the encouragement to the students to participate in competitions and other aspects. The practice proves that adjusting teaching methods constantly has played a positive role for embedded course teaching in enhancing the students' practical ability and promoting the cultivation of new applications of high talent.
Key words： embedded systems； teaching content； direction of reform； teaching methods
0 引言
嵌入式系统技术开发是面向计算机专业高年级本科生开设的专业课，是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力，为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。该课程采用理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法，教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果，使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向，培养出适应社会需求的专业技术人才。
1 目前教学内容和现状
目前，理论教学体系包括以下具体内容：嵌入式系统概述、ARM体系结构与指令集、ARM汇编语言程序设计、嵌入系统软件基础、ARM应用系统设计、嵌入式操作系统及开发简述[1-2]。
通过理论课的学习，使学生基本掌握嵌入式系统的基本理论、计算机体系结构的基本知识、操作系统的基本原理、嵌入式系统的开发过程，以及Embest 教学实验平台的组成、嵌入式Linux的开发原理，为下一步的实验课程打下基础。理论教学非常枯燥，嵌入式的理论涉及的内容多而深，学生理解很困难，所以一定要与实例相结合，以实例为驱动来承载理论知识。
实践教学体系包括课内实验和课程设计。课内实验包括七个实验：嵌入式软件开发基础实验、I/O接口实验、中断实验、A/D转换实验、矩阵LED实验、Linux字符驱动程序之LED、Linux字符驱动程序之键盘。课程设计是对单元实验的综合应用。
通过基础的课内实验，使学生对嵌入式系统的外设和底层有了进一步的理解，为后序的实践项目打好良好的基础。在此基础上进行学生的课程设计。课程设计是对单元实验的综合应用。另外，嵌入式系统开发技术是面向应用的课程，每年国家都会组织很多大赛，在课程进行的同时，积极组织学生参加大赛，通过大赛的承载，进一步担高学生的实际应用能力。
2 改革方向
通过该课程的开设，我们积累了一些经验，同时也发现了一些需要继续改进的方面。从学生的反馈上看，该课程对于三年级的本科生来说，涉及的知识面广、内容偏深，既要求学生有硬件电路知识，又要有计算机体系结构、操作系统等方面的知识，还要熟悉编程语言及应用系统组成。在有限的学时内，学生很难完全掌握和消化，往往占用了他们很多的课余时间。因此，如何在有限的学时内，让学生基本掌握嵌入式系统的基本知识，培养他们的综合创新能力，是课程进一步改进的重点。改革从以下几方面着手。 2.1 转变教学手段
目前，理论课由教师用PPT授课。PPT授课有其优势，例如课程容量大、使课堂更加生动。但是，它也有缺陷，由于大量使用PPT，很容易使学生产生厌学情绪，所以，教师一定要转变思路，在授课时PPT做为辅助手段，采用多种教学模式，做到以学生为核心[3]，不断改进教学手段，设计教学过程，更大地激发学生的学习兴趣，让学生真正参与到课堂中，心情愉快地获取知识。
2.2 加强前驱课程的建设
嵌入式技术是单片机的高端延伸，产品设计的目的是大量集成微控制器的外围设备，简化用户硬件设计的复杂性[4]。嵌入式系统课程涉及到诸多前驱课程，如：操作系统、C语言、网络技术等。C语言作为其他编程语言的基础，也是嵌入式系统开发的基础学科，在C语言的教学过程中，要加强C语言的位操作和基于Linux下的C语言编程，这样学生在进行嵌入式系统开发时能够很快上手，提高嵌入式系统的教学效果。
2.3 增加综合实验项目
对于专题实验，学生可以按照实验讲义一步步地完成。但到了项目实验阶段学生普遍感觉跨度较大，无从下手，需要教师多次引导和帮助。这是因为学生习惯于单元实验，而缺少系统实验的训练。所以要通过一个系统实验，从系统的分析、系统软硬件的设计、系统实现等几方面进一步提高学生分析问题和解决问题的方法。
2.4 课程内容的调整
要紧密结合企业核心技术，使课程具有较强的实用性和前沿性[5]。课程内容的设置与动态调整，要充分分析当前国际上嵌入式系统软、硬件平台最新的核心技术，充分考虑企业的技术需求，课程内容要体现嵌入式领域的热点和企业界普遍关心的核心技术，具有较强的实用性，培养出业界需要的人才。
2.5 考核方式
嵌入式系统开发采用的考核方式是考察，课程的考核由以下四部分组成：考勤20%，作业20%，实验45%，课程设计15%。实验的考核不能单纯以实验报告为标准，而要加入随堂抽检和实验的综合考核，使考核更驱合理化。考核方式的合理化，一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面可以促进教学的落实。要使考核能够更进一步促进教学，要侧重与实验考核以及最后的课程设计。课程设计根据实验箱所具有的功能和附加模块，提供给学生若干题目，学生根据自己的兴趣选取相应的题目，最后进行课程设计答辩。
3 实施措施
3.1 建设课程网站
为了使师生更方便的交流，建立了课程网站，实现所有教案和课件全部电子化。网站设立留言板，供师生更好地交流，并对本领域的前沿技术和案例进行跟踪分析，使学生站在技术的最前沿。
3.2 建设开放实验室
从几年的教学实践看，学生对嵌入式系统这种教学与实践相结合的课程非常感兴趣，尤其在综合实验中表现出很高的热情和积极性，所投入的精力和时间已远远超出课程的要求，教学效果非常明显。这促成我们建设开放实验室的想法，做到实验时间、实验内容和实验器材对学生的真正开放。使学生能够理论与实践相结合、验证型实验与设计型实验相结合、课内与课外相结合。对于在开放实验室下的课程辅导、监管、考核方式还需要新的探索。开放实验室将通过学校的教改项目支持来完成。
3.3 以竞赛促教学
我院为锻炼学生实际动手能力，组织学生积极参加各种大型竞赛，通过参加竞赛进一步激发学生对课程的兴趣。目前学生已经在一些大型竞赛中取得了一些成绩，竞赛不但提高了学生综合设计案例的能力，而且使学生的组织能力和团队协作能力有了很大的提高。
4 结速语
嵌入式系统技术开发是面向计算机系高年级本科生开设的专业课，是一门面向应用的课程，学好本门课程对学生的就业有很大帮助，所以在实践与教学的过程中，要不断地进行教学方法、教学内容的改革与探索以取得更佳的教学效果。本文从改革方向和实施措施两方面进行了课程改革的探讨，并不断地应用到后续的教学中。实践证明，改革有效培养了学生的工程实践能力和创新能力，提高了学生的动手能力，实现了应用型人才培养的目标，为学生毕业后从事相关工作奠定了良好的基础。
