應(yīng)用型本科院校嵌入式系統(tǒng)教學改革的探索——以宿遷學院為例

袁靜

（宿遷學院，江蘇 宿遷 223800）

嵌入式系統(tǒng)是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和單片機技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，由于體積小，功耗低，對環(huán)境適應(yīng)性強，集成功能豐富，設(shè)計方法靈活，外設(shè)接口豐富等優(yōu)點，其在工業(yè)控制、儀器儀表、通信電子、便攜設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1~2]。

為適應(yīng)社會對嵌入式技術(shù)人才的需求，宿遷學院在計算機科學技術(shù)、軟件工程、電子信息工程和通信工程等專業(yè)開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程。目前，該課程四個專業(yè)使用同一教學大綱、實驗大綱和教材（理論學時36，實驗學時12），經(jīng)過幾年的教學實踐，證明這種不考慮各專業(yè)特點，采取一視同仁的教學做法是失敗的，學生很難在較少的學時里掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)調(diào)開發(fā)的技術(shù)，更無法培養(yǎng)學生自主開發(fā)的能力，教學效果不理想。

1 教學改革的探討

1.1 課程發(fā)展方向的選擇

嵌入式技術(shù)分為嵌入式硬件和嵌入式軟件兩條不同的技術(shù)發(fā)展路線，這兩條技術(shù)路線涉及的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用領(lǐng)域存在明顯差異，且嵌入式系統(tǒng)具有多學科交叉的典型特點，因此針對不同專業(yè)應(yīng)該有不同的目標和要求。

通信工程和電子信息工程專業(yè)的學生，選擇嵌入式硬件開發(fā)方向；而對于軟件工程和計算機科學技術(shù)專業(yè)的學生則選擇嵌入式軟件開發(fā)。針對這兩個方向的特點設(shè)置課程體系。

1.2 嵌入式硬件開發(fā)方向課程體系的改革

（1）培養(yǎng)目標

結(jié)合我院電子信息工程和通信工程專業(yè)學生的實際情況，培養(yǎng)目標為能夠掌握嵌入式系統(tǒng)基本理論知識和簡單的嵌入式操作系統(tǒng)，具有嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)、設(shè)計、調(diào)試和維護的基本能力。

（2）課程體系建設(shè)

對于嵌入式硬件開發(fā)方向主要課程如圖1所示，其中硬件基礎(chǔ)課程為模擬電路、數(shù)字電路、微型計算機技術(shù)及應(yīng)用、單片機原理及應(yīng)用等。這幾門課程由不同老師授課，且分布在不同學期，課程連貫性差，內(nèi)容有重復(fù)，并且“學科系統(tǒng)化”烙印極深。雖然為學生提供了電類基礎(chǔ)知識和基本技能，但與課程的職業(yè)性目標相脫離。所以在改革課程體系時以課程職業(yè)性目標出發(fā)，以夠用為原則修訂了這幾門課程的教學大綱，對內(nèi)容和學時都進行了刪減。例如，模擬電子技術(shù)學時由80減至75，課程內(nèi)容主要講述二極管及其基本電路，三極管及放大電路，反饋放大電路，集成運算放大器及其應(yīng)用，其余內(nèi)容刪減。數(shù)字電子技術(shù)學時由80減至75；微型計算機技術(shù)及應(yīng)用學時由64減至56，主要講述存儲器擴展，接口電路分析與設(shè)計；放棄傳統(tǒng)的單片機與嵌入式系統(tǒng)分開單獨授課的教學方式，綜合考慮單片機和嵌入式系統(tǒng)的處理器之間的相互聯(lián)系，弱化單片機課程內(nèi)容，重點強調(diào)嵌入式系統(tǒng)的處理器的設(shè)計開發(fā)技術(shù)。電子信息工程和通信工程的學生沒有編譯原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)等嵌入式操作系統(tǒng)移植必備的知識，因此，可以選擇小內(nèi)核的嵌入式操作系統(tǒng)便于學生學習。

1.3 嵌入式軟件開發(fā)方向課程體系的改革

（1）培養(yǎng)目標

圖1 嵌入式硬件開發(fā)方向開設(shè)的主要課程

結(jié)合我院電子信息工程和通信工程專業(yè)學生的實際情況，培養(yǎng)目標為能夠掌握掌握扎實的計算機科學、軟件工程和嵌入式系統(tǒng)的基本理論和知識，具備從事嵌入式軟件系統(tǒng)的分析、設(shè)計、開發(fā)、管理和維護等工作的能力。

（2）課程體系建設(shè)

嵌入式軟件開發(fā)方向主要課程如圖2所示，弱化硬件課程，模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)整合成一門課，學時64；微型計算機及應(yīng)用學時64，為嵌入式系統(tǒng)的學習打下必要的硬件基礎(chǔ)；單片機原理及應(yīng)用課程刪除；由于軟件工程和計算機科學技術(shù)專業(yè)的學生具備嵌入式操作系統(tǒng)移植的必備知識，所以選擇較復(fù)雜的嵌入式操作系統(tǒng)如Linux。

圖2 嵌入式軟件開發(fā)方向開設(shè)的主要課程

2 實踐教學改革

2.1 實驗平臺的選擇

嵌入式系統(tǒng)是一門實踐性很強的課程，要實現(xiàn)嵌入式硬件和嵌入式軟件兩種不同的教學方式，必須采用不同的教學實驗平臺。

對于電子信息工程和通信工程專業(yè)，實驗平臺應(yīng)該聯(lián)系其專業(yè)特點，例如可以選擇嵌入式信號處理平臺和嵌入式通信處理平臺等。

對于計算機科學技術(shù)和軟件工程專業(yè)，教學內(nèi)容以嵌入式操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)為核心。因此，可以選擇處理能力強的S3C2410、S3C2440、S3C6410等嵌入式平臺，配以Linux嵌入式操作系統(tǒng)[3]。

2.2 實踐課程改革

（1）實驗

每個班的學生對知識的掌握程度不同，實驗內(nèi)容應(yīng)該能夠根據(jù)學生的實際情況進行調(diào)整，所以我們在設(shè)計實驗項目時把實驗內(nèi)容分成了不同的類型，在做實驗時可以根據(jù)學生組合調(diào)整實驗項目，提供學生的自信心和學習的興趣。例如實驗內(nèi)容分成三類：驗證性、設(shè)計性和創(chuàng)新性。

（2）實踐

首先，以系為單位組織和指導(dǎo)學生參與電子設(shè)計大賽，通過比賽提高學生的動手能力，鞏固所學的知識，增加學生的學習興趣和創(chuàng)新能力。其次，選拔能力優(yōu)秀的學生加入教師的科研團隊，參與科研課題，使他們能夠真實的接觸到前沿技術(shù)。

3 結(jié)束語

根據(jù)不同專業(yè)，分別設(shè)置硬件和軟件占不同比重的教學內(nèi)容，采用相適應(yīng)的教學實驗平臺和實踐分層的教學方法，激發(fā)學生學習嵌入式技術(shù)課程的熱情，既克服了由于不同專業(yè)課程基礎(chǔ)造成的教學困難，又達到了不同專業(yè)學生“差異化”培養(yǎng)的目的[4]，收到了良好的教學效果。

[1]江 維，桑 楠.面向高等教育的嵌入式系統(tǒng)教學改革[J].計算機教育，2011(16):33-36.

[2]田 澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學出版社，2005.

[3]謝 東.嵌入式系統(tǒng)實驗課程教學改革及實驗裝置開發(fā)[J].計算機教育,2010(10):30-33.

[4]霍 華.嵌入式技術(shù)課程教學方法改革[J].計算機教育，2012(6):48-50.

[5]過 怡，劉文芝.嵌入式應(yīng)用技術(shù)專業(yè)電類課程整合的研究[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2012(12):113-114.

[6]李耀波，杜麗敬，徐 洋.高校嵌入式系統(tǒng)課程群規(guī)劃的探討[J].科技信息，2007(19):24-25.