高職嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)課程教學(xué)改革探析

【摘 要】針對(duì)高職嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)課程難度大的特點(diǎn)，從如何引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何從并行的課程移植相似的項(xiàng)目，以及如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面探討高職嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)教學(xué)改革。

【關(guān)鍵詞】高職 嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)

程序開(kāi)發(fā) 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2013）05C-

0154-02

ARM+Linux是目前構(gòu)成嵌入式產(chǎn)品的主流架構(gòu)，分別構(gòu)成了嵌入式產(chǎn)品的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，一個(gè)完整的嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)一般由應(yīng)用程序工程師、系統(tǒng)工程師、驅(qū)動(dòng)工程師和硬件工程師組成。嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)課程教給學(xué)生一個(gè)完整的嵌入式項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)程序部分的知識(shí)，是高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用（嵌入式方向）專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程是軟件和硬件銜接的部分，需要的前導(dǎo)課有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、模擬電子、數(shù)字電子等課程，并且需要熟悉合適的硬件平臺(tái)，所以，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)一般難度較大。高職教育強(qiáng)調(diào)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，特別強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性以及學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，以便學(xué)生走出校門之后就能適應(yīng)工作崗位的需求。筆者在嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)課程的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了初步的探索和實(shí)踐，獲得較好的教學(xué)效果。

一、明確教學(xué)目標(biāo)，模塊化整合教學(xué)內(nèi)容

嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)因?yàn)樯婕败浖陀布?，并且使用的是一些編程的高?jí)應(yīng)用技巧，鑒于高職學(xué)生的特點(diǎn)，這門課的教學(xué)目標(biāo)定為：能夠看懂設(shè)備的數(shù)據(jù)手冊(cè)，掌握Linux下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本原理和編程的步驟；注重基本理論，基本概念的掌握，以便學(xué)生在實(shí)習(xí)及面試工作時(shí)有一個(gè)基本概念；能夠模仿標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)編寫出自己的驅(qū)動(dòng)程序，養(yǎng)成良好的分析問(wèn)題的能力和編程習(xí)慣以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。因而對(duì)全書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行了整合，分為幾大模塊。模塊一是編譯工具gcc和makefile的使用，模塊二是編寫驅(qū)動(dòng)程序所需的Linux內(nèi)核基礎(chǔ)，模塊三是字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，模塊四是塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，模塊五網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

二、加強(qiáng)課程的橫向聯(lián)系，以引起學(xué)生的興趣

一般認(rèn)為，高職學(xué)生不大適應(yīng)系統(tǒng)性、理論性的學(xué)習(xí)，對(duì)較抽象的理論學(xué)習(xí)普遍有困難，而且高職學(xué)生知識(shí)積累有限，獨(dú)立思考、自我學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力相對(duì)而言較差，缺少學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性，業(yè)余活動(dòng)豐富，自我約束能力不強(qiáng)，容易受短期目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，所以，為了激起他們對(duì)這門課的興趣，筆者主要進(jìn)行了如下幾點(diǎn)的改革：

（一）上好第一堂課，讓學(xué)生對(duì)本課程有一個(gè)完整清晰的定位。在第一堂課中，如果能夠使學(xué)生聚精會(huì)神、興趣勃勃地聽(tīng)講，那么教師講課的目標(biāo)也就達(dá)到了。在第一堂課中，筆者會(huì)講述該專業(yè)是如何通過(guò)開(kāi)展企業(yè)，行業(yè)調(diào)研而設(shè)立的，它與企業(yè)的哪些工作崗位對(duì)應(yīng)，嵌入式開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的組成，開(kāi)發(fā)一個(gè)嵌入式產(chǎn)品所需要的知識(shí)體系；系部為同學(xué)們所制訂的培養(yǎng)方案中開(kāi)設(shè)了哪些課程來(lái)對(duì)應(yīng)這些工作崗位，以及本課程在課程體系中所處的位置，它所需的前導(dǎo)課有哪些，需要哪些基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以在一個(gè)完整的項(xiàng)目中完成哪些具體的工作，它面對(duì)工作崗位群中的哪一個(gè)具體的工作崗位，可以列舉一個(gè)具體的實(shí)例如mp4播放視頻功能或是手機(jī)攝像機(jī)的功能來(lái)講。另外，跟學(xué)生介紹本課程的教材、知識(shí)模塊、教學(xué)方式以及考核方式，讓學(xué)生對(duì)這門課有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。

（二）引入可視化的圖形界面，以一個(gè)完整的項(xiàng)目呈現(xiàn)給學(xué)生，以增強(qiáng)學(xué)生的興趣。一個(gè)人對(duì)圖形的敏感度要比對(duì)數(shù)字或程序代碼的敏感度要高，圖形界面編程更容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)屬于整個(gè)嵌入式開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的一部分，僅對(duì)這一部分，它全部是字符界面，面對(duì)的是一些程序代碼和硬件的電路，涉及軟件和硬件方面的知識(shí)，所以學(xué)生通常覺(jué)得知識(shí)壓力大，枯燥無(wú)味，極易放棄。筆者在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)這一特點(diǎn)，及時(shí)補(bǔ)充linux下圖形界面編程的知識(shí)，把圖形界面編程和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)結(jié)合起來(lái)，用圖形界面控制驅(qū)動(dòng)，這樣學(xué)生會(huì)感到更直觀和更有趣，從而增加學(xué)生的積極性。而且，圖形界面編程也是嵌入式開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)不可缺少的部分，有直接對(duì)應(yīng)的工作，學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力就更大了。因此，把圖形界面編程和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)有機(jī)地結(jié)合在一起，穿插講解，對(duì)學(xué)生掌握一個(gè)完整項(xiàng)目的過(guò)程是非常有好處的。

（三）和并行課程聯(lián)系，讓學(xué)生學(xué)習(xí)思維產(chǎn)生遷移，降低學(xué)習(xí)的難度。學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)了單片機(jī)技術(shù)這門課程，或是正在學(xué)習(xí)這門課程，在上課時(shí)，可以設(shè)置和單片機(jī)課程相似的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的思想產(chǎn)生遷移，模仿單片機(jī)課程中做實(shí)驗(yàn)的思路來(lái)做本課程的實(shí)驗(yàn)。單片機(jī)課程和本課程都是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，都包括硬件和軟件兩個(gè)方面，只是本課程是在Linux操作系統(tǒng)下編程驅(qū)動(dòng)硬件，而前者是由軟件直接驅(qū)動(dòng)硬件，所以本課程相對(duì)來(lái)說(shuō)是更復(fù)雜一點(diǎn)，學(xué)生需要的前導(dǎo)課比較多，但如果抓緊這兩門課的對(duì)照關(guān)系，則讓學(xué)生相互對(duì)照著學(xué)習(xí)，則學(xué)習(xí)的難度會(huì)大大下降。比如學(xué)生在單片機(jī)課程中學(xué)過(guò)LED燈、數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)，以及溫、濕度感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在本程課的arm+linux的環(huán)境下，也可以設(shè)置實(shí)現(xiàn)同樣的功能的實(shí)驗(yàn)，并且再加上圖形界面，可以實(shí)現(xiàn)在圖形界面下控制一些功能，從而引發(fā)學(xué)生的興趣，并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些別的功能。

三、多種教學(xué)方法并用，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方法

本課程采用基于項(xiàng)目的教學(xué)方法，一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序就是一個(gè)小的項(xiàng)目，多個(gè)驅(qū)動(dòng)程序組成一個(gè)大一點(diǎn)的項(xiàng)目，后續(xù)的嵌入綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中，再去實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的嵌入式產(chǎn)品。一個(gè)小的項(xiàng)目又分成多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)由多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)組成。根據(jù)每個(gè)任務(wù)的大小，再安排到每次課中去，從而形成教學(xué)進(jìn)度表。把知識(shí)模塊細(xì)分為小的知識(shí)點(diǎn)，再把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)用程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)講解。在程序代碼中講解嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)的原理是教這門課的一個(gè)大的特色。例如在單片機(jī)課程中，并不是先把所有的指令講完后，再去講解程序，而是項(xiàng)目使用到哪些指令，就去講哪些指令，在本課程中，完成某個(gè)項(xiàng)目需要什么知識(shí)點(diǎn)就講解什么知識(shí)點(diǎn)，用到多少就講解多少，這樣學(xué)生帶著任務(wù)，帶著目的來(lái)學(xué)習(xí)，接受起來(lái)就比較快。

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)是高職高專教育培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技能非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，往往以ARM實(shí)驗(yàn)箱為器材，開(kāi)設(shè)一些實(shí)驗(yàn)箱匹配的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，老師把匹配來(lái)的光盤上的實(shí)驗(yàn)文檔發(fā)給學(xué)生，學(xué)生按照上面所講的步驟，一步一步完成相應(yīng)的內(nèi)容，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生往往是被動(dòng)的，而且與實(shí)際應(yīng)用不接軌，實(shí)踐教學(xué)沒(méi)有層次，階段不明確。在這一部分，筆者借用單片機(jī)課程的方法，先用虛擬軟件portues設(shè)計(jì)，仿真好電路圖后，焊接在萬(wàn)能電路板上，再和ARM核心板連接起來(lái)，整個(gè)項(xiàng)目分為核心板和擴(kuò)展板，因?yàn)閿U(kuò)展板可以設(shè)計(jì)的多種多樣，所以這樣可以制作多種多樣的應(yīng)用項(xiàng)目，從而增強(qiáng)學(xué)生自己動(dòng)手的能力，使他們真實(shí)感受到軟件驅(qū)動(dòng)硬件的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)做”一體化的模式，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

四、改進(jìn)考核方式，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

考核不僅是對(duì)教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)和學(xué)生水平的測(cè)試，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法的導(dǎo)向。嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的卷面理論考試已經(jīng)不能全面反映學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度，尤其是應(yīng)用能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力很難從試卷上反映出來(lái)，常常會(huì)出現(xiàn)理論考試得高分，實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)得低分的現(xiàn)象。因此，本課程注重過(guò)程考核，突出能力考核，考核內(nèi)容主要包括理論考核、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目考核和平時(shí)成績(jī)考核三個(gè)方面。其中，基礎(chǔ)理論考核占20%，主要考核學(xué)生掌握所學(xué)課程的基本理論，基本知識(shí)和必備的常識(shí)；實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、動(dòng)手能力考核占60%，主要考核學(xué)生對(duì)Linux下的外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序的編寫過(guò)程，運(yùn)用編程軟件的能力，看懂硬件手冊(cè)的能力，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能進(jìn)行專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的能力；一般是把全班分為多個(gè)小組，3～4人一個(gè)團(tuán)隊(duì)，讓他們互補(bǔ)技能，為了共同的業(yè)績(jī)目標(biāo)，相互承擔(dān)責(zé)任，采取小組實(shí)驗(yàn)成績(jī)代替?zhèn)€人成績(jī)的方法，每次實(shí)驗(yàn)采取小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果和業(yè)績(jī)的方式進(jìn)行考評(píng)，促使團(tuán)隊(duì)成員相互提醒，協(xié)作。平時(shí)成績(jī)考核占20%，主要考核學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度及表現(xiàn)，包括出勤情況、課堂表現(xiàn)及作業(yè)情況等。

這樣的考核比重也是與高職高專培養(yǎng)高端技能型人才的目標(biāo)是相吻合的。

五、編寫適合實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有硬件平臺(tái)的教材，申報(bào)網(wǎng)絡(luò)課程

現(xiàn)在從外面公司購(gòu)買的實(shí)驗(yàn)箱，一般只是配備一個(gè)光盤，沒(méi)有教材對(duì)應(yīng)，而高職高專學(xué)校教材選用的原則是優(yōu)先選用教育部推薦的優(yōu)秀高職高專教材以及一些優(yōu)秀職業(yè)技能培訓(xùn)鑒定教材，所以往往教材和實(shí)驗(yàn)器材是不對(duì)應(yīng)的，至少在實(shí)驗(yàn)上通常是不對(duì)應(yīng)的。一本好的教材可以大大省去學(xué)生做筆記的時(shí)間，從而為學(xué)生降低學(xué)習(xí)的壓力，為此，我們針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱和開(kāi)發(fā)板，編寫了一本實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，里面有基本的實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)，教材上給出了程序的框架，具體做實(shí)驗(yàn)時(shí)，再由學(xué)生補(bǔ)充完整。

學(xué)生上課學(xué)習(xí)的時(shí)間是很短的，大部分時(shí)間是在課余，因?yàn)樵撜n程有一定的難度，所以，我們擬向?qū)W校申報(bào)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)課程，在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，申報(bào)一個(gè)空間，上傳一些學(xué)習(xí)視頻、電子書(shū)或是其他的學(xué)習(xí)資料，共享一些學(xué)習(xí)心得和行業(yè)動(dòng)態(tài)等。而且這也是學(xué)生上交作業(yè)、交流討論和答疑的地方，這樣，讓學(xué)生在課余有興趣放在這門課上面。

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[3]張光建，劉政.嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011

【作者簡(jiǎn)介】龍 華（1973- ），男，江西奉新人，廣東理工職業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)系教師，碩士，研究方向：人工智能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)。（責(zé)編 黎 原）