高職計算機應用專業嵌入式技術教學改革初探

作者簡介：高立軍（1978.11-），男，漢，北京人，系主任/副教授，研究生，北京信息職業技術學院，研究方向：嵌入式技術。

摘 要：在產業結構優化升級的過程中，嵌入式技術為各行業網絡化和智能化信息控制和處理發揮了重要的作用。為了給社會提供更多優秀和專業的嵌入式技術人才，高職院校計算機應用專業應進行教學改革，從而提高學生的專業技能知識。本文主要研究教學改革的具體計劃，以及提出建設專業教學實訓平臺的教學改革方法。

關鍵詞：教學改革；嵌入式技術；計算機應用專業；高職

中圖分類號：TP368文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）02-0140-01

前言

嵌入式技術是計算機應用專業發展的重要方向，作為網絡化和智能化信息處理的重要平臺，在軍事、航空航天、信息通信、工業控制、手持式設備等領域發揮了極大的作用，而在高職院校設置關于嵌入式技術的相關課程，對培養該技術的專業人才奠定了堅實的基礎，因此高職院校進行教學改革具有重要意義。

1.嵌入式技術的教學計劃

（1）概述

嵌入式技術具有較強的工程實踐性、理論性，在其硬件的發展歷程中主要是從8位單片機到32位微處理器ARM，軟件發展歷程主要是從沒有操作系統到有操作系統，同時該技術具有較高的難度，如果沒有科學合理的教學計劃，高職學生很難高效的掌握相關技術知識。因此在教學技術設計時應當結合學生的實際認知水平，循序漸進的進行教學活動。關于嵌入式技術硬件方面的教學應制定單片機原理和應用等課程，為學生更好的學習嵌入式技術有更加深入的認識。關于嵌入式技術軟件方面的教學應當設計操作系統原理等課程，使學生可以更加扎實的掌握該技術的運用[1]。

（2）建立課程體系

在掌握嵌入式技術的基礎課程之后才能學習深層次的嵌入式系統開發課程，建立適合嵌入式技術教學的課程體系，如在學習嵌入式操作系統原理、面向對象程序設計、數據結構、C語言程序設計、匯編語言程序設計等軟件基礎課程和單片機原理及開發、數字電子技術、模擬電子技術等硬件基礎課程之后，學習基于Linux的嵌入式系統開發的系統開發課程[2]。

2.建設專業教學實訓環境

（1）教學平臺的構建

教學平臺的處理核心應采用Intel 高性能的PXA270處理器，還應當選用源碼開放的Linux操作系統作為平臺的操作系統，教學平臺的硬件模式應設計為功能板與核心板相結合，功能板應包括各種外圍接口和器件，如存儲卡接口、音頻和視頻接口、攝像頭接口、USB接口、RS232接口等外圍接口；核心板應具備全部最小系統運行所需的硬件，如電源控制模塊、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬件，保證在接入5V電源的情況下可以單獨通電作業，同時為了完成調試工作和程序的下載等還需要設置以太網接口、串口、JTAG接口。通過有機結合功能板與核心板，從而構造完整的應用系統，同時該系統還應當具有較強的處理能力、較低的功能消耗、較小的體積等優點。在平臺軟件環境的設計方面有時不能夠直接通過硬件平臺來設計，這時就需要采用其他的方法，如將編譯和編輯目標板的Linux文件系統、內核、引導程序以及系統開發工具安裝到宿主機上，安裝之后通過將需要的軟件下載到目標板上進而運行該軟件系統。通常將這種開發方式稱為交叉開發，交叉開發的模型為由宿主機生成目標內核映像文件系統通過各種連接方式下載到目標機上形成內核映像。而實現Linux操作系統在開發板平臺上的運行主要滿足兩個條件，一是保留Linux操作系統的基本功能配置，通過壓縮和裁剪的方式將不重要的功能模塊去掉，從而在保證其所需功能能夠實現的基礎上為嵌入式系統節約更多的存儲空間。二是將Linux內核所需的硬件進行針對性的移植，對部分和硬件直接接觸的代碼進行修改，例如Bootloader，保證平臺上的軟件可以在開發板上正常運行[3]。

（2）教學內容的設計

嵌入式教學的實訓內容設計應采用具有CSM通信模塊、觸摸屏、音頻、USB攝像頭、通用的網絡功能、IO功能等功能的PXA270實驗平臺。利用這些功能模塊設計相應的教學實驗，使學生對嵌入式系統的基本功能可以有更加深入的了解，從而提高學生學習嵌入式技術的積極性。具體的教學內容可設計為在學習Linux操作系統移植和嵌入式交叉環境架構方面設計文件系統制作實訓、內核編譯移植實訓、Boot-Loader編譯移植實訓、Makefile編寫使用實訓、常用命令以及工具實訓等課時訓練；在學習驅動程序設計時可設計關于USB驅動配置實訓、IO口驅動實訓、驅動程序結構實訓等內容的教學任務；在學習基于QT編程應用開發和QT移植時，可以設計Web-server的移植和網絡通訊實訓、USB攝像頭實訓、串口通訊實訓、QT移植實訓等教學內容；在最后嵌入式綜合項目實訓的時候可設置基于Webser-vice的數字糧倉監控系統、嵌入式Linux系統開發流程和一般設計教學內容等。根據具體的學習情境設計不同的教學內容，利用教學實訓的方式，有機的結合教學實踐與理論知識，將抽象的理論知識轉為具體的實踐活動，從而提高學生嵌入式技術的實際開發能力[4]。

3.總結

綜上所述，通過對高職計算機應用專業嵌入式技術教學改革的研究，從中可以了解到根據嵌入式技術制定相應的教學實訓計劃和教學內容，以此來將復雜和難度較大的嵌入式技術以更加簡單的教學方式傳授給學生，使學生可以掌握更加堅實的嵌入式技術知識，提高其實踐操作能力，從而為社會提供更加專業、優秀的嵌入式技術人才，為社會發展提供人才保障，從而促進社會的進步。

（作者單位：北京信息職業技術學院）

參考文獻：

[1]鄒霞玲. 當前高職院校計算機應用技術專業教學改革創新探究[J]. 電腦知識與技術，2011，36：9571-9572.

[2]沈瑛，朱衛華，鄒國平. 高職計算機專業嵌入式系統課程教學改革研究[J]. 中國成人教育，2011，21：185-186.

[3]史梁，董麗莎. 高職院校嵌入式系統與應用專業教學改革模式探索與研究——以《嵌入式系統概論》課程為例[J]. 河南廣播電視大學學報，2014，02：100-102.

[4]李娜. 高職計算機應用技術專業網頁設計課程改革初探[J]. 科教文匯（下旬刊），2014，12：146-147.