新形勢(shì)下嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系探討

李志杰

(湖南理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,岳陽(yáng)414000)

引 言

隨著信息技術(shù)進(jìn)入以嵌入式系統(tǒng)為代表的后PC時(shí)代,越來(lái)越多的人已經(jīng)深刻意識(shí)到32位嵌入式技術(shù)的重要性。作為未來(lái)生活中無(wú)所不在的嵌入式系統(tǒng),其卓越的性能、超低的功耗、無(wú)與倫比的性價(jià)比,代表了當(dāng)今主流電子應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。

目前,我國(guó)已經(jīng)逐步開(kāi)始重視嵌入式系統(tǒng)的教學(xué),大部分高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)都開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程。但是,仔細(xì)考察后不難發(fā)現(xiàn),相當(dāng)一部分學(xué)校開(kāi)設(shè)的以32位嵌入式微處理器與嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)課程中,常常沒(méi)有注意到本科層次嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn):重在培養(yǎng)學(xué)生在該領(lǐng)域內(nèi)的工程實(shí)踐能力,即更傾向于培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用型人才,而非科研型人才。因此,在課程的安排上,對(duì)嵌入式微處理器、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的原理花費(fèi)的時(shí)間過(guò)多,而對(duì)嵌入式設(shè)計(jì)工具、嵌入式軟件設(shè)計(jì)、規(guī)范的軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)等更加貼近應(yīng)用需求的內(nèi)容花費(fèi)篇幅較少。加之一般學(xué)校對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程的安排時(shí)間有限(普遍為32～40個(gè)學(xué)時(shí)),就更加壓縮了應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的講授內(nèi)容與時(shí)間。教學(xué)內(nèi)容上的欠缺,直接影響了學(xué)生面對(duì)實(shí)際系統(tǒng)時(shí)的創(chuàng)新能力與二次開(kāi)發(fā)能力,導(dǎo)致高校培養(yǎng)的學(xué)生大多難以適應(yīng)社會(huì)需求。在這樣的情況下,對(duì)現(xiàn)有教學(xué)體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?就顯得尤為必要。

1 建立符合應(yīng)用需求的嵌入式教學(xué)體系

高校嵌入式人才培養(yǎng)方向應(yīng)以市場(chǎng)需求為向?qū)?以應(yīng)用來(lái)推動(dòng)嵌入式教學(xué)。通過(guò)市場(chǎng)的調(diào)研得知,大公司軟硬件人才分工很明確。一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的軟硬件開(kāi)發(fā)人員比例可以到8:2,因?yàn)檐浖w現(xiàn)著創(chuàng)意,體現(xiàn)產(chǎn)品的附加值。目前大的廠商都有手機(jī)平臺(tái)、PDA平臺(tái)或汽車電子平臺(tái),企業(yè)期望高校培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速?gòu)氖虑度胧杰浖拈_(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì),能夠很快開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品。反觀現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué),很大程度上不是由應(yīng)用來(lái)推動(dòng)的,似乎ARM加Linux就是嵌入式系統(tǒng)。不少地方普通高校嵌入式教學(xué)還陷在移植和底層接口模塊的使用上,距離做出產(chǎn)品的要求還相去甚遠(yuǎn)。這是值得注意和警惕的現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)我國(guó)嵌入式軟件人才實(shí)際需求狀況調(diào)查和研究,我們建立了一套適合普通高校特點(diǎn)、符合學(xué)生畢業(yè)后實(shí)際應(yīng)用和就業(yè)需求的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系,如圖1所示。該體系以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心,以師資建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為兩翼,通過(guò)項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的形式,統(tǒng)一課堂理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué),以及多種課后實(shí)踐環(huán)節(jié)。

圖1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系

2 突出教師的主導(dǎo)地位

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中,有3個(gè)重要因素,分別是教師、教材和實(shí)驗(yàn)。教師是最重要的因素,因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)既有專業(yè)背景的要求,又有基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)。此外,嵌入式系統(tǒng)隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展而快速發(fā)展,具有較強(qiáng)的時(shí)效性和實(shí)踐性。這對(duì)教師提出了更高的要求,首先教師既要對(duì)計(jì)算機(jī)、電子等學(xué)科具有深刻的認(rèn)識(shí)和理解,又要對(duì)嵌入式的具體應(yīng)用學(xué)科比較熟悉;其次,嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐性要求教師要有相應(yīng)的科研工作,沒(méi)有相應(yīng)的具體的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷,很難對(duì)嵌入式系統(tǒng)有深層次的理解。

目前相當(dāng)多的高校,尤其是新開(kāi)設(shè)嵌入式課程的院系都存在著師資嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)象:課程建設(shè)過(guò)程比較匆忙,多數(shù)以青年教師為主;由于企業(yè)對(duì)嵌入式人才需求旺盛,愿意進(jìn)入高校的嵌入式人才非常少;多數(shù)教師無(wú)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),動(dòng)手能力比較差;教師培訓(xùn)機(jī)會(huì)不多,且多數(shù)培訓(xùn)也是實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商的短期培訓(xùn)。

嵌入式技術(shù)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),技術(shù)的發(fā)展急需一支專業(yè)化很強(qiáng)的、龐大的技術(shù)隊(duì)伍,與目前普通高校不容樂(lè)觀的就業(yè)情況形成鮮明的對(duì)比。高校要想培養(yǎng)出高素質(zhì)的嵌入式技術(shù)人才,滿足這種需求,就必須擁有一支教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)水平高的教師隊(duì)伍。試想,即使教學(xué)樓再漂亮,實(shí)驗(yàn)設(shè)備再先進(jìn),沒(méi)有高素質(zhì)的教師來(lái)教,做實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo),也是很難培養(yǎng)出高素質(zhì)的嵌入式技術(shù)人才的。因此,必須把嵌入式師資隊(duì)伍建設(shè)放在首要地位。

高校進(jìn)行嵌入式師資隊(duì)伍建設(shè),可以通過(guò)以下方式進(jìn)行:

①大力發(fā)展嵌入式系統(tǒng)科研,想盡辦法讓嵌入式系統(tǒng)教師多申請(qǐng)嵌入式系統(tǒng)方面的課題;

②派教師去企業(yè)調(diào)研、考查、學(xué)習(xí)等,加強(qiáng)與企業(yè)的交流與合作;

③選派骨干教師到大公司參與實(shí)際項(xiàng)目,而不是進(jìn)行短期培訓(xùn);

④聘用相關(guān)行業(yè)、企業(yè)、科研單位的高級(jí)嵌入式技術(shù)人才擔(dān)任兼職教師。

高校只有大力加強(qiáng)師資的培訓(xùn)及師資隊(duì)伍建設(shè)工程,使現(xiàn)有教師的知識(shí)得到及時(shí)更新和提高,才能盡快解決師資力量嚴(yán)重不足的問(wèn)題,為社會(huì)培養(yǎng)大量高素質(zhì)嵌入式技術(shù)人才。

3 以項(xiàng)目統(tǒng)一實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)

嵌入式系統(tǒng)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,要上成理論課就失去了它的意義。但目前高校的嵌入式實(shí)踐教學(xué),無(wú)論是實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置方面,還是實(shí)踐教學(xué)組織方面,都存在很多的困難與問(wèn)題。首先,很多學(xué)校資金相對(duì)短缺,而建立嵌入式實(shí)驗(yàn)室的費(fèi)用又較高,實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能滿足教學(xué)的需要;其次,嵌入式系統(tǒng)一般比較復(fù)雜,很難像8051單片機(jī)系統(tǒng)那樣讓學(xué)生自己DIY一個(gè)最小硬件和軟件系統(tǒng),學(xué)生參與感不強(qiáng),很難充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性;最重要的是,實(shí)踐動(dòng)手學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足,僅僅8～12學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生真正了解和熟悉嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

嵌入式教學(xué)要從單純的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生能力的培養(yǎng),所以實(shí)踐是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于嵌入式課程連貫性強(qiáng),對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)和技能要求較高,在實(shí)踐環(huán)節(jié)上應(yīng)該采取循序漸進(jìn)的方式,把實(shí)踐環(huán)節(jié)分為基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)環(huán)境、基本技能訓(xùn)練、綜合應(yīng)用3個(gè)層次。整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)項(xiàng)目化,用項(xiàng)目統(tǒng)一多種實(shí)踐環(huán)節(jié),教師以導(dǎo)師形式全程跟蹤學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程:在相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中完成某些功能驗(yàn)證;在工程實(shí)訓(xùn)中完成部分功能設(shè)計(jì);畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)完成整個(gè)項(xiàng)目的原型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試工作。課程設(shè)計(jì)報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)都需要按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、項(xiàng)目測(cè)試說(shuō)明書(shū)、設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)的格式進(jìn)行撰寫。用項(xiàng)目貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,激發(fā)學(xué)生的潛能,更加突出了學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,能夠更好地適應(yīng)社會(huì)應(yīng)用需求。

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