導語：如何才能寫好一篇嵌入式課程總結，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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中圖分類號：G642

0 引 言

大規模在線開放課程（massive open online course， MOOC）是基于課程與教學以及網絡和移動智能技術發展起來的新興在線課程形式。MOOC是一種全新的、更公平的教育模式，它借助互聯網，通過MOOC平臺的課程講座視頻、嵌入式課程進行測試與評估以及師生在線互動，教與學隨時隨地都可以發生[1]。然而，MOOC在迅速發展的同時，由于其自身存在的一些不可避免的問題，使得MOOC飽受爭議。沒有規模限制、沒有先修條件、MOOC注冊率高而完成率低以及師生不能深入交流等問題日漸凸顯，且難以得到有效解決[2]。因此，MOOC被不斷改進，許多新的教學模式應用到MOOC中，彌補之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已經進入后MOOC時代。

在后 MOOC時代涌現的一些新樣式中，SPOC最為典型。SPOC（small private online courses，小規模限制性在線課程）表示小型的、私有的、在線課程，它是針對MOOC來說的，這一概念最早是由美國加州大學伯克利分校的阿曼多??？怂菇淌谔岢龅腫3]。與 MOOC相比，SPOC吸收和傳承 MOOC的先進思想，將 MOOC的潛能更好地發揮出來，變革傳統的教學結構，實現對現行課堂的有效翻轉，最終提高教學質量。SPOC把學習的人數進行了限制，通常限定在幾十人到幾百人之間，不同于MOOC同一課程擁有注冊人數幾十萬甚至幾百萬，另外，SPOC在MOOC的基礎上增加了教師和學生面對面的交流。相比之下， SPOC的學習活動更加靈活高效，能滿足學習者個性化學習的需求[4]。

嵌入式課程是信息技術行業的核心課程，在國外信息類人才培養中尤其得到重視。目前，嵌入式軟件市場的規模劇增，已形成一個充滿商機的巨大產業，并且成為整個軟件業的發展支柱[5]。在家電、手機、各種數碼產品等都向智能化方向發展的今天，嵌入式技術越來越成為當前最熱門、最具發展前景的IT應用領域，吸引越來越多的工程師投入到這一行業[6]。本文研究嵌入式課程教學模式，通過SPOC充分利用MOOC平臺上的教學視頻資源，并與翻轉課堂有機結合應用到課堂教學中。SPOC與翻轉課堂相結合的方式可以提高學生的學習主動性、增強學生的動手能力、培養學生的創新意識和創新能力，使學生能夠獨立地進行項目開發和編程。

1 傳統教學模式存在的問題

嵌入式課程是計算機課程的重要組成部分，嵌入式課程包含Linux系統應用、嵌入式系統設計和嵌入式系統案例分析等實踐性較強的多門課程，這些課程采用傳統的教學模式存在以下問題：

（1）在傳統的教學模式下，老師的授課時間有限，只能單方面把課程的內容傳授給學生，沒有與學生交流的機會。

（2）部分學生存在惰性，老師講多少就聽多少，并不實際動手練習，導致僅理解理論內容，卻不會實際應用。

（3）大部分學生在實踐活動中虎頭蛇尾，一遇到困難就輕易放棄，沒有解決難題的決心，從而也無法真正的掌握和理解所學知識。

（4）傳統的教學模式只重視成績和分數，泯滅了學生動手實踐的欲望，導致學生缺乏創新能力。

SPOC和翻轉課堂相結合的教學模式提供一個新的思路：如果學生能夠在課前完成相關知識的學習，就會減少教師課堂講授時間，從而留給學生更多的時間進行實踐、參與交流討論和獲得教師的指導，解決學生只停留在對理論內容的理解、動手機會少、不會將所學內容應用到實際的項目開發中去的問題。

2 基于SPOC和翻轉課堂的嵌入式課程教學方法

基于SPOC和翻轉課堂的嵌入式課程教學方法可以分為四個階段：前端分析、課程設計、課堂教學和評價，具體模式如圖1所示。

2.1 前端分析

任何課程開始前都必須進行前端分析，這樣設計出的教學資源才具有針對性、個性化，因此，前端分析對一門課程設計的成功與否起到非常關鍵的作用。本文中，前端分析涉及3個要素，分別為學習對象、教學內容和學習環境。

學習對象主要包括學生年級、學生已經學過的相關課程以及對學過課程的掌握情況。嵌入式課程分為硬件課程和軟件課程，因此課程的設置應該分為3個階段：第1階段為嵌入式硬件開發，作為嵌入式軟件開發的平臺基礎；第2階段為嵌入式軟件開發；第3階段為嵌入式綜合開發實踐。單片機原理等基礎理論課程是學好嵌入式硬件開發的基礎，嵌入式軟件課程包括嵌入式操作系統和Linux系統應用等課程，只有將以上課程學好才能進行嵌入式綜合開發實踐。

教學內容研究應該從理論和實際開發能力兩方面入手。理論方面，對于C語言、數據庫、數據結構、單片機原理、計算機網絡等前導課程，教師要在保證理論授課學時的前提下，適當增加或強調嵌入式開發中必需的知識基礎，以保證后續嵌入式開發課程的順利進行。在實際開發能力方面，教師要強化和規范嵌入式硬件課程、嵌入式軟件課程、嵌入式綜合開發實踐課程中的實踐環節，為學生配備齊全的軟、硬件開發環境，讓學生通過動手實踐掌握所學的內容。

學習環境主要包括傳統的課堂教學環境和基于MOOC的在線學習環境，將課堂教學和在線學習結合起來，提高教學質量。

2.2 課程設計

課程設計主要包括教學視頻、教學大綱、拓展資源、測試作業幾個部分。根據教學需要，教師可以充分利用MOOC平臺上優質豐富的教學資源，對其進行編輯和整合，設計成富有邏輯結構的視頻資源上傳到網絡教學平臺。教師還可以將電影錄像、電子書、其他資料等作為拓展資源提供給學生。測試作業包含測試題和大作業，測試題至關重要，學生可以帶著問題去觀看教?W視頻，也可以看完教學視頻后做測試題，這樣有助于學生對重點、難點的理解與掌握，進而提高學生的學習效率和學習質量；大作業用來綜合性的測試學生的學習情況，需要由一組學生來共同完成，大家一起討論，相互激發靈感，這種方式可以提高學生們的創新意識和團隊意識。

2.3 課堂教學

課堂教學階段在整個教學模式中的地位十分重要。在課程開始前，根據學生原有的知識基礎、學習個性和風格等信息將學生進行異質分組，并選出每個學習小組的組長。

課堂教學的實施過程借鑒翻轉課堂模式，翻轉課堂是推動師生互動、激發學生學習興趣的有力手段，真正體現“以學生為中心”的教育理念。本文將翻轉課堂分為兩種形式：一種側重于分析本次課的重點和難點；另一種側重于對實際項目進行分析和講解。

第一種形式要求學生在課前通過MOOC平臺上提供的教學視頻，學習嵌入式課程的基礎知識，然后，通過完成測試題驗證對知識點的掌握情況。在課堂教學過程中，學生針對教師在課前提出的問題進行討論，并采用輪流的方式對本次課的重點和難點進行講解。在該門課程的課堂教學中，每名學生至少有一次機會講解知識點。最后，教師對課程內容的重點、難點進行說明，并對知識內容進行系統化的總結和梳理。

第二?N形式通過大作業的方式，以小組為單位，共同完成一個項目。大作業是對學生學習本門課程的綜合性考察，嵌入式軟件開發的作業可以是多進程程序編寫、管道通信、Linux環境下“生產者與消費者”的實現等。嵌入式實踐開發的作業可以是智能家居、智能停車場等。在課堂教學過程中，小組組內成員之間、各小組成員之間針對大作業的內容相互討論，并每組選出一個代表對自己組的作業完成情況進行匯報展示，學生之間共同鑒賞、互相評價。教師可以在每名學生展示作品或學習成果后進行逐一評價，也可在所有學生成果展示完畢后做最后的總結，教師最終對學生的學習成果進行總結和評價。

課后主要是學生對學習進行復習和鞏固，檢驗自己掌握知識的情況，分享課中學習的感悟與收獲。教師則針對大家課上提出的問題進行反思和總結，對課程知識進行系統化的梳理和總結，并根據學生課上的表現、反應以及學生在學習過程中的意見對課前、課中階段進行及時調整。

2.4 評 價

評價環節既要體現評價主體的多元化又要注重評價樣式的多樣化，關注學生的效果，采用形成性評價和總結性評價兩種評價相結合的方式。

形成性評價包括多個因素：登錄網絡教學平臺的次數、下載教學視頻的次數、課堂出勤情況、課堂討論的積極程度以及小組成員間互評等多個方面。小組成員間互評主要從學生與對小組其他成員討論問題的情況、參與小組活動情況以及對小組的貢獻等方面出發，對自己和小組成員作出評價。這種評價方式有利于學生更好地參與到小組學習活動中，能夠提高組內成員間合作學習的積極性，同時，教師對學生的評價也同等重要，教師應該根據以上因素對學生進行評價，給出學生的平時成績。

總結性評價則主要包括學生的平時測驗、作業完成質量和期末考試成績。最后，教師根據形成性評價和總結性評價的一定比例給學生最終量化分數。

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關鍵詞： 嵌入式系統 ARM μC/OS-Ⅲ

引言

嵌入式系統是一個很寬泛的概念，我們一般將以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統稱為嵌入式系統。近十年來，隨著當前各行各業對單片機能力的要求越來越高，如主頻高、功耗低、外設多、互連方便、支持操作系統等，嵌入式處理器市場正在32位化，ARM芯片以其高性價比取代51芯片成為嵌入式系統設計的新寵，同時μC/OS-Ⅲ嵌入式操作系統因源碼獲取方便成為嵌入式系統學習的首選對象。

在實際教學中發現：（1）學生拘泥于嵌入式軟硬件知識細節，不能從嵌入式產品的系統層面和設計過程中整體地動態地了解、理解和掌握嵌入式系統設計知識；（2）學生太過依賴學院實驗室現有的嵌入式實驗箱或自己購買的嵌入式開發板，不敢或很少嘗試設計并制作自己的嵌入式開發板；（3）學生對嵌入式操作系統了解有限，忽視相關開發工具的使用與掌握。

本文將從嵌入式系統課程實驗板DIY（Do It Yourself）開始，探索課程實驗板DIY自主實驗指導方法，嘗試通過適當的適度的DIY實驗操作指導，訓練學生在規定的時間內和有限的成本下制作自己的嵌入式系統實驗板，培養學生進一步自主探索學習嵌入式系統知識的興趣。

1.研究目標與關鍵問題

1.1研究目標

依據《嵌入式系統》課程教學內容，研究課程實驗板DIY教學方法，制定課程實驗板DIY指導手冊，指導學生逐步DIY自主制作自己的課程實驗板，讓學生在實踐課程實驗板DIY過程中親身領會并掌握嵌入式系統軟硬件設計方法，并最終基于ARM Cortex-M3微處理器和實時操作系統μC/OS-III搭建嵌入式系統的軟硬件平臺，完成課程實驗并定制特色功能。

1.2關鍵問題

（1）如何讓學生快速設計、投板、焊接并調試自己的ARM實驗板，并且時間和成本可控。

（2）如何讓學生在自己的ARM實驗板上主動探索來完成課程實驗，并且及時總結相關問題和對應的解決方案。

2.《嵌入式系統》DIY實踐

借助當前便利的電路板PCB制作與生產工藝，在課程實驗板DIY指導手冊幫助下，指導學生逐步完成課程實驗板DIY實踐。

值得一提的是，當前電路板PCB打樣雙面板價格50元/款起，尺寸大小10cm*10cm以內，完全滿足課程實驗板制作要求。

2.1實踐任務布置

在《嵌入式系統》授課之初，強調嵌入式系統課程實踐的重要性，引導學生思索如何動手實踐。然后課程設計任務，要求自己動手制作ARM最小系統板，運行μC/OS-III操作系統，滿足課程各項實驗要求，定制開發自己的特色功能。

說清楚兩個限制：（1）必須使用ARM Cortex-M3微處理器和μC/OS-Ⅲ實時操作系統；（2）必須在一學期內完成（大約3個月）并且成本可控（100元左右）。

2.2實驗板硬件制作

針對選定微處理器芯片（如ARM STM32F103），提供課程實驗板原理圖，僅涉及最小系統板硬件（包括ARM芯片、晶振、SWD調試、USB供電模塊）和課程實驗所需硬件支持（包括基于GPIO的LED和KEY，以及UART模塊）。芯片管腳全部基于排線引出，便于學生后續的擴展實驗?？紤]到學生可能初次進行PCB制版，因此實驗板PCB圖提供半成品，完成最后的布線。

當然，學生完全可以部分或全部修改實驗板原理圖和PCB圖，前提是學生必須有電路板制版經歷。強烈建議初學者不要做太多的修改，而是完成剩下的PCB布線，并投板、焊板，進而編程與調試。

本階段計劃時間兩周，可階段驗收成果為：（1）絲印學生姓名的PCB空板；（2）焊接完成的ARM實驗板。

2.3實驗板程序練習

實驗板程序分為兩部分，本著簡單易學和循序漸進的學習原則，依據《嵌入式系統》課程教學內容，僅涉及LED、KEY和UART三個常見外設，訓練內容包括ARM裸板程序和操作系統程序兩部分，下表僅列舉部分實驗內容。

在此過程中，為了調動學生積極主動性，可以實行一定的獎勵措施，如通過額外的平時分鼓勵學生，將在硬件制作與軟件編程實踐過程中遇到的問題和對應的解決辦法記錄下來，并通過教師確認后集中給各位學生以參考。

本階段時間持續整個學期，可階段驗收成果為課后作業和實驗報告。

2.4特色功能實現

學生通過在ARM實驗板硬件基礎上擴展功能模塊，基于μC/OS-III任務程序實現自己的特色功能，如紅外測距、溫濕度采集、小車控制等，并完成課程設計報告。

課程設計報告內容包括：（1）課程設計簡述，闡述目的、內容和意義；（2）需求分析，闡述功能需求、技術指標、設計約束；（3）總體方案設計，涉及系統框圖、功能框圖、業務流程圖等；（4）硬件設計，涉及硬件框圖、器件選型、模塊電路圖等；（5）軟件設計，涉及軟件框圖、關鍵數據結構、核心模塊流程圖等；（6）系統測試，包括測試目的、測試步驟、測試結果、結果分析；（7）附錄，主要包括擴展的功能原理圖和關鍵代碼。

本階段時間為學期的最后兩周，可階段驗收成果為課程設計實物和報告。

結語

經過近三年的嵌入式系統課程教學實踐，初步形成一套比較完整的自主實驗指導方法和對應的實驗板DIY指導手冊，已成功指導百余名學生制作自己的ARM實驗板，并實現自己設計的特色功能。

參考文獻：

[1]石海貝，任秀峰.淺談嵌入式系統的應用與開發[J].信息與電腦：理論版，2010（2）.

[2]江維，桑楠.面向高等教育的嵌入式系統教學改革[J].計算機教育，2011（16）.

[3]王振華，劉慧芳.嵌入式軟件開發實踐教學改革與探索[J].教育教學論壇，2016（34）.

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關鍵詞：系統設計，實踐教程，創新性，嵌入式系統

【中圖分類號】G420

1.研究現狀和選題意義

1.1 研究現狀

高等職業教育是高等教育的重要組成部分，它是根據一定職業崗位實際業務活動范圍的要求，培養技術應用性或職業性人才。如何培養高技能型人才來滿足社會快速發展的需要？教學是關鍵！而實驗教學作為高等職業教育的主要形式，它不同于理論課教學，它不但要使學生掌握理論知識的同時，怎么能快速地應用到社會社會生活之中來滿足人們生活的需要，那這就要求我們要以實踐教學為主，培養學生的動手能力，免得把學生培養成一個書呆子，不會學以致用。這就要求各高校要重視實驗教學環節，那么我們在實驗教學中，采取什么樣的教學方法才能真正提高學生的技能，達到高職教育人才培養的目標？

1.2選題意義

“嵌入式系統”課程作為電子信息專業中的一個主修方向，在教學中應該突出原理與應用的緊密結合且能體現出理論和實踐并重的特點，剛開始講述“嵌入式系統”課程時，由于并沒有太多的經驗，還是依照課堂理論、課下實驗的傳統教學方式。但是隨著教學的深入，發現這種教學過程中存在很多問題，主要體現在：

（1）《嵌入式系統》的前導課程比較多，例如：《C語言》、《微機原理》、《單片機原理與設計》，如果學生們對這些課程學的不扎實，理論及實踐基礎太差的話，那嵌入式系統技術課程對他們來說更是頭疼。

（2）課程內容涉及面廣，知識內容多。以蔣建春編寫的《嵌入式系統原理與設計》為例，此書介紹嵌入式系統的硬件和軟件知識、嵌入式系統平臺的構建、ARM嵌入式處理器的體系結構、嵌入式系統常用模塊設計、嵌入式操作系統的基礎知識、嵌入式實時操作系統OS-Ⅱ、嵌入式軟件測試基礎知識等。在有限的課時內，很多內容只能淺顯地介紹，一個學期下來，一部分學生看上去了解了嵌入式系統的許多內容，但是一到具體的應用實際就會發現還欠缺很多知識和技能。

（3）傳統的以教師為核心的課堂上，在講解這門綜合性實踐性很強的課程時，很多學生都是被動接受知識。又因為這門課本身就比較枯燥乏味，內容復雜，需要掌握的知識又很繁瑣，學習一段時間后，也就漸漸失去了興趣。

（4）由于學時數有限，又加上需要很多理論知識的講解，不可能安排很多的實驗環節，在相對較短的實驗課程內，學生需要熟悉開發的軟硬件環境，如開發工具、實驗環境、了解試驗內容，讀懂實驗程序。在這期間，學生自主的實踐動手能力得不到充分地鍛煉，某種程度上也就僅僅是熟練了一種開發工具而已。

針對以上關于嵌入式系統教學存在的問題，逐步對實驗課進行教學改革，把以項目應用的教學理念逐步引入到課堂當中。其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來，培養學生利用所學知識解決實際問題的能力。

2.轉變后的實踐教學課程的實施方法

2.1 實踐課程的實施方法

（1）知識技能檢測法。把學生進行分組實驗，每組四個學生，老師命題，學生選題的方式，對學生的知識技能進行檢測，最后老師通過知識提問和實驗結果，給學生打分。能通過此實驗的組數進行表揚，沒有通過的組數讓他們查找原因。對完成較好好者給予獎勵，這樣激發了學生學習的潛能，他們都想成為老師眼中的佼佼者。最后大家一起總結討論，這樣學生記憶深刻，在實踐中學習。

（2）項目驅動法。在“嵌入式系統”的前期授課中布置課程設計，也可以課程設計的內容讓學生結合自己的興趣愛好自行擬訂，學生在已有的專業知識基礎上，選擇一個自己感興趣的題目作為本學期的課程設計來完成。這樣學生會帶著自己的問題在剛開始學習這門課就要深入了解課程的內容，同時課下查詢相關的資料，這比課堂被動地接受知識更能培養學生的學習能力。學生自己設計、畫原理圖、程序流程圖、開發調試、固化芯片、查閱整理資料等，一方面培養了學生的實際動手能力，另一方面培養了學生開發項目的能力，為以后工作打下良好的基礎。

2.2實驗過程需要完成性

實驗成果的要求為一個類似標準產品的嵌入式系統，要求學生完成從設計到實現的所有步驟，根據實際功能需要，設計系統的硬件結構，選擇單片機及元器件，用Proteus進行電路仿真，然后制作印制版電路，最后做出調試板，進行測試和調試，最后每位學生均需要寫出實驗總結和體會。這樣，學生就掌握了工程實踐系統的總體開發流程。

2.3 由任課老師進行一體化的教學指導

首先，任課教師要選用一本好的教材，最好選以項目驅動為主題思路編寫的教材，例如：郭志勇主編的《單片機應用技術項目教程》就是一本優秀的教材，突出實踐技能培養在課程中的主題地位，用實際項目來引領理論，使理論從屬于技能實踐。教師的主要教學工作需要圍繞實驗環節進行。任課教師需要提前在課程教學中進行周密的實驗設計和講解，以提高學生的實驗效率。在實驗教學中，任課教師親自指導學生，前提條件教師對整本書的內容有全面的理解和認識，這樣遇到問題可以有的放矢，從而取得更好的效果，同學們漁業有信心和目標學好這門課程，這樣一方面培養了學生的動手能力，另一方面，也鍛煉了學生的項目實踐能力。

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1 教學模式研究的主要內容和重點目標

美國學者喬伊斯和韋爾認為：“教學模式是構成課程和作業、選擇教材、提示教師活動的一種范式或計劃”[4]。也有人認為：“教學模式可定義為在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩定的教學活動結構框架和活動程序”[5]。任何教學模式都需要指向和完成一定教學目標，教學目標在教學模式結構中處于核心地位。筆者以應用能力?樽鈧匾?目標，主要考慮研究理論教學、實驗教學、課余教學和測試考核四個子模式，明確教學模式研究四個重點目標，如圖1所示。從教學過程角度，按照理論―實驗―課余―考核的環節順序可形成完整的順序教學過程；從教學模式結構角度，各子模式對應模塊功能既相對獨立又彼此促進。要真正實現四個子模式及重點目標，最終達到培養良好應用能力這一最重要目標，必須進行教學模式改革。

2 理論教學模式改革措施及教學內容安排

（1）設計從硬到軟多層次的可與其他多學科融合的通用型可自適應的嵌入式開發教學內容體系：按照從底層硬件、中層軟件到高層應用的思路，從整體上規劃嵌入式課程教學內容體系，使其涵蓋嵌入式系統開發生命周期（開發環境建立和熟悉、嵌入式處理器開發、嵌入式操作系統移植、基于嵌入式操作系統的軟件開發、嵌入式軟件中間件開發、嵌入式綜合應用開發）。同時，教學內容體系考慮以模塊化組合方式自適應地涵蓋或擴展多方面基礎知識和技術（ARM、DSP、C語言、匯編、單片機、EDA等），既兼顧軟硬件兩方面的基礎內容，又具有和其他專業課融合應用的通用性和靈活性。

（2）建立立體優化可共享的復合型集成型多媒體教學資源庫：通過分批分類分級建立可重復可共享的、多角度多媒體的、豐富優化的、嵌入式相關的多方位多課程復合型教學素材庫、資源庫、課件庫，構建學生全面互聯的綜合知識結構體系，以擴大理論教學廣度、深度，擴大學生學習選擇面和自由度。

（3）建立在線/離線可學的綜合型集成型近遠程教學平臺：針對嵌入式課程群（ARM、 DSP、單片機、EDA等），充分應用多媒體、網絡通信、數據庫等技術，建立可在線離線學習的混合型可集成的、可近遠程多終端（PC，移動端，網絡等）的按權限訪問和共享的教學平臺。

（4）將以“教授―學習”為主的傳統理論教學模式轉變為以“自學―引導/指導/輔導”為主的翻轉課堂[6-7]模式：通過充分利用建立的多媒體教學資源庫和在線離線可自學的近遠程教學平臺，教師采用實物展示、案例分析、操作演示、視頻參考、同步開發、代碼共享、項目引導[3]、分組討論、互動總結、游戲競賽、課堂交流、專題講座等直觀動態、互動性強的課堂教學方法和手段，建立自主學習的理論教學模式，提高學生學習能動性和積極性，實現學生第一次知識內化[7]和初步建模。

考慮通信、軟件、物聯網、計算機、網絡5個專業，針對ARM和DSP處理器，進行理論教學內容模塊化安排設計（見表1），以初步建立軟硬多層次的多學科融合的通用型自適應的嵌入式開發教學內容體系。

嵌入式課程理論教學大致安排6個內容單元模塊，其中，單元模塊2、4、5作為嵌入式課程核心內容，應安排20～35學時的教學。

3 實驗教學模式改革措施及教學內容安排

（1）設計從硬到軟多層次的完整的嵌入式開發實驗內容體系：按照從底層到高層、從硬件到軟件、從平臺到應用的思路，從整體上規劃嵌入式課程實驗體系，使實驗體系完全涵蓋嵌入式系統開發生命周期。

（2）建立整合嵌入式及相關課程群的復合型集成型實驗資源庫：通過分批分類分級建立可重復可共享的、多角度多媒體的、豐富優化的實驗素材、資源、案例項目庫，培養學生全面互聯的綜合應用實踐能力。

（3）建立可依據學生層次條件和專業特長進行模塊化自適應伸縮調節和階段式進度控制的綜合集成型實驗平臺：采用內容模塊化設計，分階段設計和逐步深入措施，在不同階段（初學、應用、創新）設計不同功能實驗（驗證型、創新型和設計型實驗）。采用因材施教方針，根據基礎不同的各層次學生（高職、本科、研究生）和特長不同的各專業學生（通信、計算機、軟件）適當組合操作/實驗模塊，調節各階段功能實驗側重比例，靈活調整實踐內容和深入程度。

（4）轉變“上機―指導”為主的傳統實驗模式到“分級引導―分工開發―團隊討論”為主的合作實驗模式：在嵌入式實驗室軟硬件設備和平臺支持和嵌入式創新團隊教師聯合指導背景下，針對案例或項目的應用和開發，采用教師―高年級開發者―低年級學習者（或導師―研究生―本科生）的跨年級分級引導/指導/開發的合作實驗模式，即教師/導師帶領跨年級學生團隊，以分工合作競爭開發項目的形式，采用每周研討式團隊內進度溝通和實時通信等手段，緊緊圍繞案例學習或應用項目實際需求，開展嵌入式開發知識和技能的實驗，通過實時教學及跟蹤指導， 實現學生第二次知識內化[7]和深入建模。

針對ARM和DSP處理器，同樣考慮5個專業，對實驗教學內容模塊化安排（見表2），以初步建立多層次的涵蓋開發生命周期的復合型自適應的嵌入式實驗教學內容體系。

嵌入式課程實驗教學大致安排5個單元的實驗項目，見表2。上述實驗中，驗證型實驗作為必選基礎實驗，應安排16～28學時的實踐上機；設計型和創新型實驗作為各專業可選的提升實驗和綜合應用實驗，應安排至少14學時的實訓練習。

4 課余教學模式改革措施

（1）設計從硬到軟多層次的完整的嵌入式開發課余教學內容體系：整體上規劃嵌入式課程課余教學體系，并結合其他相關課程（C語言、匯編、數據結構、軟件工程、微?C接口、單片機、物聯網、DSP、EDA等）設計嵌入式交叉復合應用項目課題，以可選可組合可交叉復合應用的模塊化課件/組件形式支持課余碎片化自由化時間的在線離線式自主學習和對應的提示性發問式[8]指導。

（2）建立整合嵌入式及其相關課程群的復合型集成型課余資源庫：通過分批分類分級建立豐富共享的課余素材、資源、案例項目庫，以滿足課余利用豐富資源進行參考式學習的需求。

（3）構建可在線聊天或離線留言的方便自由互動交流的社區或網絡空間平臺：在社區（離線論壇）或網絡空間（在線聊天室）平臺開展以互動探討交流總結為形式的課余學術會議型討論和教學指導活動，以期實現在自由討論中獲得結論、以課余指導補充完善結論，最終實現結論的強效獲取，達到利用多角度觀點對比和多沖突觀點碰撞促進所學知識的快速第三次內化[7]和完整建模的目的。

（4）建立可充分復用實驗室及設備的可溝通指導和合作開發的師生課余指導團隊：通過三級（教師―高年級指導者―低年級指導者，或導師―研究生―本科生）師生課余指導團隊及時有規律在線指導（如三級指導1次/周，二級指導1次/半周）和定時參與課余活動互動討論（如全范圍自由討論1次/周），實現對學生課余學習的泛在式指導和溝通，解決其學習疑問、促進其學習進展并掌握其學習進度，進而促進師生的課余實踐能力的提高和專業素質的提升。

（5）建立具有實踐能力和創新意識的競賽型企業型師生團隊：通過組建有良好技術基礎、實踐項目經驗、產品開發能力和創新意識的課余競賽師生團隊，充分復用實驗室和企業設備，利用開放創新實驗機制和校企合作平臺或實訓基地，教師帶領學生承擔或參與校內專業技能比賽，參加嵌入式橫縱向項目、企業或國家專業競賽（如嵌入式物聯網設計大賽、嵌入式系統大賽等），參與權威認證考試，完成基于競賽或項目的課余深度指導性實踐教學，使學生獲取更豐富競賽型/項目型實踐開發經驗，進一步促進學生專業素質的提升和從業競爭力的提高。

5 測試考核模式改革措施

（1）設計從硬到軟多層次分模塊的嵌入式開發測試考核內容體系：測試考核主要包含理論、實驗、課余三方面。在整體上規劃測試考核內容體系，并結合其他相關課程設計測試考核課題，以可選可組合可交叉復合應用的模塊化測試組件和進度記錄機制實現在線/離線式自主或隨堂測試、平時和期末考核。

（2）建立整合嵌入式及相關課程群的復合型集成型測試考核資源庫：通過分批分類分級分模塊分進度建立豐富共享的測試和考核素材、資源和案例項目庫，以滿足多角度測試考核需求。

（3）建立依賴個人教學實踐完成進度和開發團隊合作能力及貢獻度的分級測試考核機制：構建綜合集成型在線離線測試考核平臺，充分反映學生知識和技術掌握進度，將個人學習進展和實踐能力分級量化記錄，采用由理論學習進度和各級實驗完成度決定的分級測試考核，并補充課余互動參與度和貢獻度測試考核，同時以學生團隊（3～6人）為主體，引入個人在團隊中的任務技術難度、重要度、工作量、完成度、協作性等多項測評系數，并加入個人在團隊的合作能力和團隊貢獻度測試考核。

（4）建立涵蓋個人多方面能力的綜合成績評估機制：在測試考核平臺上，將個人理論學習能力、實踐實訓開發能力、知識吸收內化能力、團隊合作能力、團隊貢獻程度和競賽創新能力等多方評估因素納入成績評估，其中，個人實踐實訓開發能力、團隊合作能力、競賽創新能力應給予優先重點考慮權重，力求滿足企業選擇人才標準。

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關鍵詞：嵌入式系統；集中授課；教學方式

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0182-02

一、引言

隨著信息化與工業化的融合及工業4.0國家戰略的提出，嵌入式系統技術有著越來越廣闊的應用空間。目前，嵌入式系統技術已經深入應用到了工業控制、智慧城市、智慧交通、智能家居、智能醫療、智能穿戴、通信設備等人們生活的各個領域。為了適應社會對嵌入式系統開發人才的緊迫需要，如今大多數高校在電子信息工程、自動化等專業開設了嵌入式系統方向[1-3]。在嵌入式系統開發方向課程教學中大多高校仍采用傳統的授課方式，即把相關專業課分散到三到四個學期，每門課又分散到一個學期講授，每周二到三次課。其教學效果并不理想，學生普遍感到該課程難以掌握。為了解決上述問題，本文給出集中授課方式在嵌入式系統方向教學中應用的一些想法和意見。

二、嵌入式系統方向開設背景及課程介紹

（一）嵌入式系統開設背景

所謂嵌入式系統是軟硬件緊密結合的綜合系統，一般而言，嵌入式系統由嵌入式硬件和嵌入式軟件組成，它是面向用戶、面向應用、面向產品的專用計算機系統。嵌入式系統擁有軟件硬件可裁剪，對可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的特點?；谇度胧较到y的“專用性”以及“嵌入性”，在各個領域均有嵌入式系統的廣泛應用。因此當前嵌入式系統擁有巨大的發展潛力、社會需求大量的嵌入式軟硬件工程師。在此背景下，以及遵循培養應用型人才的教學理念下，國內絕大多數高校紛紛開設嵌入式系統開發課程。

目前我校的嵌入式系統方向人才培養目標是：掌握電子技術、嵌入式系統應用與開發、物聯網技術開發與應用等工程領域的實踐知識和技能，具備嵌入式開發、嵌入式系統測試、物聯網應用開發能力，能在通信、電子設備設計制造、物聯網應用、IT業等部門從事嵌入式系統軟硬件分析與設計、測試、物聯網研究與開發、電子信息系統應用與維護、開發、測試、銷售及研究等生產和管理第一線需要的高素質應用型人才[4]。

（二）嵌入式系統課程介紹

嵌入式系統課程一般包括：Linux系統、C語言、C++面向對象的程序設計、ARM微處理原理與應用、嵌入式系統GUI開發。其中Linux系統為嵌入式系統課程的核心部分，在今后的嵌入式開發編程過程中大多是在Linux環境下進行；C語言則屬于嵌入式系統開發最基礎也是最重要的編程語言，目前嵌入式系統硬件開發多是基于C語言；C++語言則是屬于面向對象的高級編程，嵌入式系統GUI開發則是在Linux環境下在Qt上使用C++語言進行圖形界面的編程設計；最后ARM微處理器的原理與應用是整個嵌入式系統課程的精華也是其難點所在，所有的程序都需要在ARM處理器上運行，所以學習好ARM原理與運用無論以后做硬件工程師還是軟件工程師都有著重要意義[5-7]。

三、嵌入式系統方向教學方式現狀

目前絕大多數高校仍然采用傳統的授課方式來講授嵌入式系統課程，即把相關專業課分散到三到四個學期，某門課程在一個學期開展，分散在15～18個教學周，每周講授4～6節課。從近幾年畢業生難以適應市場的需求來看，按照傳統的教學方式對嵌入式系統課程進行教學顯然有著巨大的不足之處。主要不足是：

1.知識點的講授不連貫，往往在下節課浪費了大量的時間來進行上次課的補習。

2.實踐應用少，尤其對于應用開發型的課程，講完理論之后缺失及時的實驗開發。即使加了實驗課，某些實驗項目不能在兩節課完成[8]。

3.時間跨度過大，嵌入式系統課程知識涉及面廣，僅僅上述的四門基礎課程按傳統授課計劃一學期一門課來看，需要兩年才能完成。

4.高校針對嵌入式系統教學知識落后于當下嵌入式技術發展，同時也缺乏有資深嵌入式工作經驗的教師。

四、集中授課方式在嵌入式系統方向教學應用

集中授課方式是指把某門課程集中在一段時間內連續進行學習，直到該門課程進行完畢，再開展下一門課程的學習。整個學習階段大致是以知識點做基礎，實際應用做課程案例，開發項目為驅動，注重提高學生的實際編程能力。這樣能夠及時有效地進行針對性學習，能夠穩固知識點，加強學生實踐動手能力，而且學習時間跨度大大降低，根據人類的記憶規律更能使學生加深理解記憶，更好地掌握本階段的知識[9]。

由于嵌入式課程涉及知識面廣，系統的嵌入式系統開發課程我在這里大致分為了四個階段：

1.嵌入式系統開發基礎篇。首先，進行Linux系統的基礎學習，其主要內容為：學習Linux系統的理論知識，如Linux系統簡介、Linux的文件系統、文件類型及屬性、文本編輯器等；之后進行學習Linux系統下的常用命令和shell編程；最后也是以后常使用的知識便是編譯與調試，學習GCC編譯器和GDB調試器以及make工具，通過makefile文件來描述源程序之間的相互關系并自動維護編譯工作。其次，在學習了Linux基礎之后便可以在Linux環境下進行開發，也就意味著進入了C語言的高級編程學習中，而在此階段學習中不能像傳統教學一樣僅僅教授C語法基礎，要更深入學習C語言的靈魂知識――指針的學習，之后進行C的高級編程，例如編譯的預處理、鏈表及操作、樹和二叉樹等知識的學習。這樣就基本上完成了本階段的理論學習，本階段最后一步是學生實戰提高的一項內容即C項目系統的設計開發，在一個系統項目的開發過程中幾乎會用到此前所學的所有知識，學生在開發過程中也會看清自己學習中所欠缺的知識。

本階段因為是基礎性知識學習，在后期學習應用中均占有很大的分量，所以用時也是最長的一個階段，約在5～6周方可完成階段性學習。

2.嵌入式開發系統篇。在完成了C語言的學習后，便可以開始進行學習Linux系統程序的設計，本階段學習目標便是掌握Linux系統編程和網絡編程的基本方法，掌握多進程和多線程的編程能力。學習過程中主要學習進程與線程的原理、進程間通信的方式、網絡的基本原理、Socket編程等。在此階段的學習中要多鍛煉大型程序和復雜項目框架的設計能力，使得學生能夠在未來工作中具備掌控和領導項目的潛力。

在完成本階段性學習之后，同樣需要大量的練習以及系統項目的設計開發訓練。本階段主要是系統的設計學習，則需訓練諸如局域網OICQ程序設計、遠程終端管理系統之類的開發項目，來提高學生系統設計開發能力。本階段主要學習系統的基礎性開發，大約在四周左右完成。

3.嵌入式開發的軟件應用篇。本階段主要進行C++面向對象的程序設計開發，學習類和對象的區別與應用，面向對象程序設計的三個基本特征：封裝、繼承和多態。因其在C語言基礎上演變而來，故而此階段屬于快速學習階段，在一到兩周即可完成。然后學習系統GUI開發，主要要求掌握Qt開發的基本流程和Qt提供的類庫的使用方法。在整個的軟件應用階段會在兩周內完成。

雖然學習用時比較短，項目的開發練習依然不可缺少，在未來工作中這類快速學習并加以應用的情景有很多，學生們有必要也必須有快速學習的能力。

4.嵌入式開發的硬件篇。本階段在整個嵌入式系統開發中屬于難點，需在本階段學習ARM微處理原理和應用，主要掌握ARM的基本架構、指令系統，同時也要了解ADS集成開發環境；嵌入式Linux的系統移植，主要掌握u-boot啟動流程、u-boot的移植流程及關鍵步驟，學會構建根文件夾系統，掌握整個嵌入式Linux系統開發方法；學習Linux驅動開發，掌握嵌入式Linux設備驅動程序的基本原理、架構和設計方法以及驅動開發中常用的機制和內核資源。

該階段主要以實驗為主，加強學生動手能力，熟悉嵌入式的硬件程序開發，該階段也在四周左右。

五、總結

經過對社會上嵌入式系統培訓機構的調研來看，大多數機構都是應用的此類授課方式專項培訓嵌入式系統開發人才，而經過培訓之后的學員有著扎實的知識功底和良好的實用技能，明顯比高校畢業生有更高的動手能力和崗位適應優勢。因而在高校嵌入式系統方向課程的教學中嘗試使用集中授課方式，對提高應用型人才培養有重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1]王崴.“嵌入式系統”課程的教學改革與實踐[J].常州工學院學報，2013，26（1）.

[2]郭銳.嵌入式系統教學中若干教學方法研究與實踐[J].科技信息，2012，（16）.

[3]彭道剛，李輝，夏飛.基于項目驅動的嵌入式系統教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（28）.

[4]張廣淵，肖海榮，馬昭，梁偉.應用科技大學本科生科研能力培養改革探討[J].大學教育，2014，（4）.

[5]冀常鵬，馬飛，徐維.項目驅動的嵌入式系統教學改革.電氣電子教學學報，2012，（33）.

[6]鄭廣海，曲英偉.嵌入式系統課程群實踐教學優化整合與知識融合的研究[J].2015，18（6）.

篇6

為了強化創新人才培養方法,在該項重大賽事中取得優異成績,各高校都積極開展了賽前備賽工作,在以比賽促進創新人才培養方面積累了豐富經驗。武漢大學以競賽為契機,為讓更多的學生從競賽中受益,逐步摸索出了一些通過積極備賽促進創新人才培養的教學思路。

1備賽的意義

競賽的目的在于引導高校在嵌入式教學中注重培養大學生的自主學習和創新能力、團隊協作精神和理論聯系實際的學風[3-4];加強動手能力和工程實踐能力的訓練;提高學生針對實際問題設計和研發嵌入式系統的能力[5]。

實踐證明,作為一種重要的教學途徑和手段,嵌入式競賽對創新人才的培養起到了極大的促進作用[6]。但由于競賽條件(參賽隊數和人數)所限,如果是為競賽而競賽,最終只能有極少數學生真正參與到競賽中并獲益,而很大一部分學生,包括在選拔過程中因為種種原因被淘汰下來的,縱然有很大的激情和能力,卻享受不到競賽帶給他們的機會和挑戰,這種強烈反差與競賽創辦的主旨及創新人才的培養目標是明顯不相適應的。有些高校在備賽過程中忽略了這種矛盾,盲目強調競賽結果的重要性,使競賽成了少數學生的“游戲”。

積極備賽,并不僅僅是在競賽前積極地組織、選拔和培訓優秀學生,取得優異成績,更重要的是利用嵌入式競賽的契機,主觀能動地將比賽的形式和方法貫穿于備賽和競賽過程中,讓更多的學生真正參與到競賽中來,在整個過程中得到鍛煉和提高,因為共同進步要比一兩個單純的獎項有意義得多。

2將備賽作為擴大競賽受益面的重要手段

武漢大學嵌入式系統競賽備賽工作依托武漢大學國家工科基礎課程電工電子教學基地和國家電工電子類實驗教學示范中心的大共享開放式實驗教學平臺,以武漢大學―英特爾嵌入式與多核技術聯合實驗室、創新實驗室、電子綜合實驗室和EDA與DSP技術實驗室為主體展開,面向全校電子信息大類的十余個專業(電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程和測控技術與儀器等)及計算機學院和國際軟件學院等相關專業的學生,為擴大競賽的受益面,我們從以下幾方面作了積極的探索和實踐。

2.1從分步淘汰制轉變為分組制

早期的備賽組織就是選拔和淘汰學生的過程,即先海選出一批學生進入實驗室,進行第一階段的培訓,中期再進行一次優選,最后在競賽前夕優中選優,決定正式參賽學生,淘汰下來的學生只能離開。2006年開始,我們將這種分步淘汰制轉變為備賽分組制,即根據層次差異,將學生分為研究組和學習組。

備賽時間從比賽前1年的9月份開始到正式開賽前(以2008年競賽為例,備賽時間為2007年9月～2008年3月),歷時約6個月,分為兩個階段,即前3個月的第一階段和后3個月的第二階段。

在第一階段,對報名參加的學生均予以接收,并以3人/隊為單位進行統一管理,教學工作主要是分批次在嵌入式與多核技術實驗室進行。第一階段結束后進行一次綜合考評,然后將學生分組,研究組的學生被分配到創新實驗室或電子綜合實驗室進行提高和強化,學習組的學生則可以選擇繼續現有的學習或跟隨研究組的學生一起進階。

在第二階段,研究組的學生在教師的指導下發揮特長,針對具體的關鍵技術和應用(如ARM與FPGA混合系統設計、GPS應用等)展開學習和研究。第二階段結束后,學生提交作品或研究成果等,最終的參賽選手從研究組的學生中產生,學習組的學生若表現突出亦可加入到研究組中。

2.2強化校企合作,為備賽創造優越條件

相對正常的教學過程,備賽的實踐性很強,與企業間的合作更為重要。通過強化與企業間的聯合,建立高校與企業更深層次的互助合作關系,不僅能節約資金,為擴大競賽受益面創造條件,更能將企業的創新意識、理念和最新科技成果帶進校園。

2005年,為促進嵌入式教學發展,武漢大學正式加入英特爾大學合作計劃,2007年和2009年,在與英特爾公司建立長期穩定的互助與合作發展關系的基礎上,我校分別建立了武漢大學―英特爾多核技術聯合實驗室和武漢大學―英特爾嵌入式技術聯合實驗室,并獲贈包括英特爾Xscale架構教學平臺、英特爾®凌動教學平臺和多核軟件開發包在內的,具有很強實踐價值的嵌入式和多核系統開發設備與軟件,這些硬件環境為利用備賽擴大競賽受益面工作的有效實施創造了優越條件。

除了硬件配套設施的建立,我校還定期邀請企業專家來實驗室講學,或組織學生進行技術培訓,或參與學生設計方案的討論等。圖1展示了英特爾公司知名專家來我校講座的情況。

2.3以課程為背景,促進教學與備賽的有效結合

武漢大學電子信息學院嵌入式系統與設計和多核架構及編程技術兩門本科生課程對備賽工作起著支柱性作用,多核架構及編程技術課程還榮獲2007年度“教育部―英特爾精品課程”稱號。作為英特爾多核課程大學計劃三所種子學校之一,武漢大學在協助華中、華西、華西北等三十幾所高校開設多核課程的過程中,與兄弟院校之間進行交流與合作,積累了一定經驗。不同于嵌入式課程的正常教學,嵌入式競賽具有針對性強的特點,在備賽教學過程中,課程組的老師從實踐應用的角度出發,結合最新的嵌入式技術,對兩門課程的教學與實驗內容進行了反復提煉,精煉成“嵌入式系統綜合設計”和“多核編程與系統優化”兩個課程專題,組織學生強化訓練,學生在緊張和連續的短期教學過程中收益很大。

除了兩門課程專題外,我們還聘請校內外的技術專家有針對性地講解電子系統綜合設計、圖形圖像處理與編程技術、音視頻處理技術、Linux操作系統與程序設計等,學生可以選聽,還可以進行實踐,靈活豐富的教學活動受到學生的熱烈歡迎。

這些以備賽為基礎的教學活動的深入開展,極大激發了學生的創作熱情,很多有創意的想法和設計作品反過來又作為各課程的參考設計和實例引入到教學中,豐富了相關課程的建設與發展。

2.4將備賽與競賽有機融合

備賽第二階段的結束,正式參賽選手的確定,并不意味著競賽所帶來的機會與挑戰對那些未能選上的學生就到此停止了。我們把這部分學生組織起來,除了參賽資格外,讓他們享受跟參賽選手同等的待遇,包括接受競賽指導、專題講座和討論、課程免修和研究經費支持等,淡化競賽概念,支持和鼓勵“非參賽”學生進行參賽作品的設計與研究。對于他們提出的創新想法和設計,或酌情加入到競賽作品并給予豐厚的獎勵,或推薦申報國家級或校級大學生創新科研項目,或作為嵌入式系統設計優秀作品給予大力支持。

2.5評價與考核重在引導和激發創新潛能

備賽中的評價與考核只部分作為選拔的依據,最終目的還是監督學生做好階段性知識點和成果總結,鼓勵他們進行創新和實踐。評價和考核機制參考了競賽規章,按照實際情況進行了調整,根據學生(或團隊)完成的設計作品情況、作品展示、設計總結報告、答辯表現等因素進行綜合評價,詳細評分標準包括:

(1) 設計作品的原創性(構思、功能、電路、指標等方面的創造性等)(15%)。

(2) 設計作品的功能、指標設定的合理性和完備性(20%)。

(3) 設計作品完成程度(包括主要功能和技術指標等)(30%)。

(4) 答辯過程中回答問題的正確性、準確性和發揮(15%)。

(5) 設計報告(20%)。

評價將設計難度和工作量乘以一定的難度系數,難度系數在1～1.8之間;以自愿為原則,鼓勵學生對自己的設計進行5～10分鐘的講解,對表現優秀者給予10分以內的嘉獎;從分值分布的情況可以看出,我們更強調體現學生創新潛能的因素,如設計創新性、構思獨特性和合理性等(占35%)。優秀的設計作品或研究內容將被選擇參賽或推薦,教師還就有關內容指導學生申請國家級或校級大學生科研創新項目,對于半成品或未成品,教師會提出修改意見,并提供技術指導。

3實踐成果

近幾年來,利用嵌入式競賽的機遇和挑戰,通過組織備賽工作,我校電氣信息、電子信息類專業學生在嵌入式系統工程實踐能力、知識綜合應用能力和綜合素質方面有了極大提高。報名參加嵌入式競賽的人數逐年增加,2010年已達到近200人。嵌入式多核技術實驗室創新教育如火如荼,我校成為武漢大學電子信息學院“三創”教育先進模范之一。以下是我校取得的一些成績:

(1) 以嵌入式系統與綜合設計作為重要組成部分之一的電子綜合設計實驗教學團隊在2009年獲得武漢大學首屆唯一團體杰出教學貢獻校長獎;

(2) 我校學生在近幾年的各項比賽中取得了優異成績,在2006年嵌入式競賽中獲得全國三等獎3項;2008年嵌入式競賽中獲得全國一、二、三等獎各1項。

(3) 我校教師積極探索“備賽中擴大嵌入式競賽受益面”的教學方法,促進了實踐教學活動的深入開展,僅2006～2009年,競賽指導小組教師指導本科生全國大學生創新設計項目5項,校級科研項目30余項,部分項目已以優異的成績通過科技驗收。

4結語

以嵌入式競賽為契機,依靠積極備賽所形成的優勢資源、創新環境及學生互助機制等,能讓更多的學生直接從中受益,促進創新人才培養,我們將堅持不懈地探索下去。

參考文獻:

[1] 崔金鐘,盧顯良. 通過國家競賽促進“嵌入式系統”課程實驗教學的改革[J]. 計算機教育,2007(5):39-41.

[2] 以賽促教,以賽促學:“英特爾杯大學生電子設計競賽嵌入式系統專題邀請賽”系列報道之二[J]. 計算機教育, 2008(13):118-119.

[3] 周家倫. 創新型人才培養與大學生綜合素質教育[J]. 中國高等教育,2006(5):38-39.

[4] 侯曉峰. 嵌入式系統邀請賽:不僅僅對學生有益[J]. 計算機教育,2006(5):9-10.

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關鍵詞 嵌入式系統;教學改革;課程建設

中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2010)18-0039-02

Teaching Reform and Practice for Embedded System Course in Application-oriented Colleges//Zhang Wenfen, Gao ShouPing, Lu Wukui

Abstract This paper introduces the characteristics of embedded system course and the problems embedded system teaching faced in application-oriented colleges. According to the teaching reform and practice of our school, this paper proposes the corresponding reform measurements from the aspects of teaching contents, textbook construction, practice teaching, interest cultivation and teacher staff construction.

Key words embedded system; teaching reform; course construction

Author’s address Faculty of Computer, Xiangnan University, Chenzhou, Hunan, China 423000

嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,軟硬件可裁剪,對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統[1]。20世紀90年代以來,嵌入式系統軟、硬件技術發展迅速,應用領域逐步擴大,嵌入式技術也成為最熱門、最有發展前途的計算機技術之一。

隨著嵌入式技術人才需求量的增加,許多高校的計算機、電子、通信、自動化等專業都相繼將嵌入式系統課程列入教學計劃。嵌入式系統作為一門較新的課程,其教學內容的選擇、教學模式的確定、實驗教學的組織等問題,依然處于探索階段。

本文主要針對應用型本科計算機專業的嵌入式系統課程教學,對湘南學院在教學改革過程中取得的成果和經驗加以總結,提出一些改革措施和建議。

1 課程目標

目前社會所需的嵌入式人才是掌握電子設計及計算機相關知識的人才,也就是通常所說的硬件工程師和軟件工程師,而其中軟件設計人才約占80%左右[2]。硬件工程師主要由電子技術類專業的人員擔任,軟件工程師則主要為計算機類專業人員。

對于應用型本科計算機專業學生,嵌入式系統課程的教學目標是:通過本課程的學習,使學生了解和掌握嵌入式的基本概念、系統結構和嵌入式系統軟件開發的基本方法;能夠使用開發工具設計開發簡單的嵌入式系統設備驅動程序和應用軟件;為進一步學習和研究嵌入式系統打下基礎。

2 課程的特點

嵌入式系統是一門綜合性很高的計算機專業課程,所需基礎知識較多,涉及內容廣泛,不僅涵蓋軟、硬件技術的很多方面,而且與通信、自動控制、電子等專業知識相關。要求學生具有較好的計算機軟、硬件基礎知識,教學的難度較大。嵌入式系統是一門實踐性很強的課程,只有通過實驗才能真正理解和掌握嵌入式系統開發的方法。

嵌入式系統具有非壟斷性的特點,沒有哪一個系列的處理器和操作系統能夠壟斷市場。主流產品的多樣性決定了嵌入式教學內容的多選擇性,各高校講授的處理器和操作系統不盡相同,配備的實驗平臺也不一樣。

3 課程改革與實踐

3.1 教學中存在的主要問題

基于嵌入式系統課程的上述特點,嵌入式系統教學普遍面臨一些困難,存在一些問題,了解這些問題有利于在教學環節有針對性地采取措施進行改進。主要問題有:內容多,課時少;沒有統一的經典教材;實踐能力培養不夠,實驗課時不足,過于依賴實驗箱;學生對此課程的興趣小;師資力量較弱;等等。

3.2 相應的課程建設與改革實踐

1)教學內容選擇。2004年IEEE和ACM對計算機類本科教育的課程體系進行設置時指出,嵌入式系統課程應包括以下內容:嵌入式的發展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌入式軟件設計、實時操作系統、低功耗計算、系統可靠性設計、設計方法學、嵌入式系統設計工具、嵌入式多處理器系統設計、網絡化嵌入式系統、接口和混合信號系統等。講授全部這些內容是不切實際的。目前,各高校嵌入式系統課程多為32～48課時,湘南學院為50課時,即便只講授其中的基礎和核心內容,課時安排也非常緊張。

根據課程目標的要求,有所側重地選擇教學內容,以軟件開發為主,包括應用軟件和驅動程序開發,放棄硬件設計內容。并且在多種處理器、操作系統中選擇主流、有發展前景的ARM微處理器和嵌入式Linux作為主要授課內容,不貪多貪全。教學內容包括主要的開發過程和技術,用少量簡單例子說明各環節的相關知識和開發方法。不追求多和復雜,而重視來龍去脈,既讓學生有全局觀,便于知識擴展和課后自學,又不會讓多、難、復雜的內容嚇跑學生。湘南學院嵌入式系統課程的教學內容如表1所示。

2)教材建設。確定了教學內容之后,應該根據教學內容為學生選擇一本合適的教材,教材應當包含盡可能多的教學內容,并且在教學內容的基礎上有所擴展。目前并沒有統一的經典教材可供使用,現有的教材多但不實用。解決方法:選購現有教材+試驗箱提供的教材+自己補充內容。湘南學院選用的教材是《基于ARM嵌入式Linux應用開發與實例教程》[1],補充內容主要包括嵌入式系統概述、匯編語言和C語言混合編程、簡單的啟動程序和Linux常用命令,以及一些例子程序。此外,結合學院實際情況,積極展開自編教材和實驗指導書的相關工作。

3)實踐教學。針對嵌入式課程實踐性強的特點和實驗課時普遍偏少的現狀,引入“Learning by Doing”的教學思想,適當提高實驗課比例。建議將總學時的3/4安排為實驗課,把與實驗直接相關的理論帶到實驗課上講解。理論課占總學時的1/4左右,主要講授基礎知識、基本原理,比如第一章的全部和第二、三章的大部分內容。另外,對學生開放實驗室也可以彌補實驗課時的不足,提高學生動手能力,特別是對于進行嵌入式課程設計和畢業設計的高年級學生。

在實驗教學中還存在過于依賴實驗箱的問題,學生只需按照試驗箱自帶的實驗指導書的步驟一步一步操作就可以輕松完成實驗。實驗箱就像一個“黑盒子”,學生對其中的功能實現不甚了解。針對這種情況,建議任課教師將實驗箱現有的例子程序作為參考例題,對題目進行一些修改后再作為學生的實驗題。包括實驗箱提供的驅動程序,不宜全部作為“黑盒子”直接調用,而是讓學生編寫最簡單的一兩種設備(比如LED和串口)的驅動,以了解驅動程序的開發方法。

4)興趣培養。興趣是最好的老師,只有學生對這門課程有了興趣,才會有更高的學習熱情和積極性,才能有更多收獲。為了提高學生對嵌入式系統課程的興趣,采取下面的幾條措施。

①在理論教學中,選擇簡單、基礎、易于理解的內容及實際應用中最常用到的內容來講解,難以理解和非常用的內容則盡量不涉及,以減少學生學習時的挫折感。

②在實驗環節,教師布置的實驗題目要集知識性、趣味性于一體,使學生能夠把所學的知識運用到解決一些趣味性的問題上,變被動學習為主動學習[3]。

③提前布置課程設計題目。在課程的前期就把課程設計的選題公布給學生,并且在其后的教學中盡量以課程設計中需要用到的功能作為例題或者實驗題,讓學生帶著問題和需求學習。

④注意發現對嵌入式系統有興趣的學生,提議他們將嵌入式系統設計作為畢業設計的選題之一。此外,鼓勵這部分學生參加大學生電子設計大賽等活動的嵌入式系統設計大賽,這樣既可以發掘和進一步培養嵌入式系統的人才,又可以通過這部分學生帶動其他學生的積極性。

5)師資隊伍建設。嵌入式系統的發展速度快,課程的實踐性強。嵌入式系統課程教師不僅應該具備扎實的理論基礎,還應具有較為豐富的實踐經驗。針對教師理論基礎扎實但實踐經驗不足的情況,學院采取“把授課教師送出去”的措施,選送教師到公司或者研發能力強的高校進行短則幾天、長則半年到一年的進修學習。到目前為止,大部分授課教師都有外出學習和培訓的經歷,極大地提高了教師的實踐能力。另外,學院也在積極爭取“把實際項目請進來”,由教師組成開發團隊進行開發,進一步豐富教師的項目經驗。只有具備豐富的實踐經驗,教師才能在教學中理論聯系實際,把握重點,激發學生的興趣,取得更好的教學效果。

4 結束語

上述改革措施已在學院的教學實踐中發揮了積極作用,顯示出成效,對各院校的嵌入式系統課程教學模式改革和課程建設具有一定的借鑒意義。不同院?？梢愿鶕陨砑皩W生的特點,選擇教學內容,調整教學方式,培養出更優秀的嵌入式系統的人才。

參考文獻

[1]林曉飛,劉彬,張輝.基于ARM嵌入式Linux應用開發與實例教程[M].北京:清華大學出版社,2007

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關鍵詞： 嵌入式應用 教學體系 實驗教學

嵌入式技術是21世紀計算機技術發展的一個重要方向。嵌入式技術的發展，是當今新型技術時代的一個重大標志。

在當前數字信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，技術的飛速進步及市場對高端智能產品需求的日趨增長，8/16位微處理器已無法滿足高端智能產品對微處理器性能的最低要求。而32位嵌入式微處理器因其高主頻、低功耗、高性價比、可運行嵌入式操作系統等特點，已經在高端智能產品、工業控制、信息家電等領域已取得了廣泛應用[1，2]。

近年來，在電子信息學科單片機原理及應用課程、16位及32位微機原理及接口電路等課程的教學中，仍以匯編語言、接口編程等作為主要知識點進行講授，現有課程內容、教學設施和教學手段與現今嵌入式技術的飛速發展嚴重脫節，技術差距在不斷加大，傳統的課程體系和教學方法已經無法滿足應用型人才培養的要求。為此，更新嵌入式應用相關課程教學內容，進行課程改革和實驗建設迫在眉睫。

1.循序漸進，構建三位一體的課程群體系

目前嵌入式應用的實現主要有三種形式：面向實時性要求較低、無需多線程的簡單系統，一般選用單片機等8位或16位處理器的解決方案，適用于低端應用場合；面向處理速度較快、需要操作系統支持的場合，可選用基于FPGA或ARM的片上系統（SOC）的解決方案，適用于高端應用場合；而在如汽車電子、航空航天等工業級應用場合，一般自主開發專用數字集成電路實現嵌入式應用[3]。

圖1 嵌入式應用的實現形式

嵌入式應用課程群針對這三個方向開設三門主干課程：單片機原理與應用、片上系統與嵌入式應用和數字集成電路設計，《單片機原理與應用》以8051為代表，主要講授8位微處理器的結構和工作原理，讓學生對嵌入式系統形成基本概念，學習一般微處理器的指令集、工作原理、硬件配置和軟件開發。《片上系統與嵌入式應用》以FPGA為平臺，著重講授SOPC系統設計方法，在先修課程的基礎上逐步深入，讓學生從這門課程的講授中既能學習到實用性較強的簡單數字系統開發，又能接觸到如底層驅動程序、實時操作系統等嵌入式應用的前沿技術。最后，特別針對本專業微電子的專業特點，開設《數字集成電路設計》，專門講授嵌入式處理器數字IC的開發和使用，培養學生具有設計具有自主系統架構嵌入式專用IC芯片的能力，形成本專業特色鮮明的培養模式。

圖2 嵌入式應用課程群體系

2.教學科研并重，不斷更新教學內容和教學方法

嵌入式領域的技術更新換代速度十分的快，因此，要求教師在教學過程中不斷跟蹤新技術，更新教學內容和教學方法。在“嵌入式應用”課程群建設的過程中，我們將課程的教學內容和教師所承擔各級科研項目中所獲得的工程實踐經驗緊密結合起來，在每個輪次的教學中，都會根據目前最新的前沿技術，加入一部分新的教學內容，以達到更好地提升學生知識水平的效果。我們編寫了適合我校辦學特色的嵌入式系統實驗（實訓）指導書、PPT教學課件、AVI視頻教學動畫等教學資料。目前，課程群中三門課程在教學內容和方法方面都進行了有益的探索。

（1）《單片機原理與應用》課程采用目前工程實踐廣泛采用的C程序設計語言進行描述，改變了以往使用匯編語言講授枯燥、乏味的特點，更易于學生理解和實際應用。同時，我們還在課堂教學中引入了Proteus單片機仿真軟件進行案例教學。在講授完單片機的基本原理之后，教師以講授實際案例為手段訓練學生對于各知識點的理解和應用能力[4]。在此過程中，學生與教師同步在課堂中用自己的計算機完成案例的復現，并用Proteus仿真軟件驗證程序運行的實際效果。應用案例教學法，學生的學習不再是一味地聽，而轉變為實際動手實踐，在實踐中嘗試、總結和提升，學生學習效果顯著強化。

（2）《片上系統與嵌入式應用》是一門新開課程，主要講授Nios II軟核處理器的體系結構、設備和SOPC系統的開發流程。在課程內容上，側重嵌入式處理器的應用而非原理，避免與單片機課程重復。在上一學期學生學習過單片機課程的基礎上，重點講授SDRAM存儲器、Flash存儲器、UART接口等低端單片機系統不涉及的內容和應用實例。在教學方法上，采用任務驅動法來激發學生的學習興趣，以一個簡單的設計實例為主體，介紹軟硬件的開發流程，開發環境的使用和編程思想，使學生循序漸進，逐步深入[5]。例如：設計一個點陣顯示屏控制器，圍繞這個任務讓學生熟悉構建SOPC系統所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三態橋、定時器、鎖相環、自定義點陣等外設的特點和編程方法。這種教學方法將學習的難點分散到各個任務中，能使學生在完成任務的同時深刻理解所學內容。

（3）《數字集成電路設計》課程以Verilog語言設計為切入點，從最簡單的邏輯電路設計開始，逐步深入復雜的微處理器電路設計。在教學內容上，針對嵌入式應用課程群的特點，圍繞微處理器的主要結構如ALU、ROM、寄存器組、RISC模型機等電路的原理和設計方法進行講授，學生在經過這門課程的學習后，可以掌握自己動手開發一塊具有自主知識產權的專用嵌入式處理器芯片的能力。

3.開設綜合性、設計性實驗，培養學生創新能力

應用型本科人才并不是“狹窄于技術”的工匠，應具有開放的辯證思維和創新精神。在嵌入式課程群實踐體系的建設過程中，除了開設常規的基礎性實驗以外，在《片上系統與嵌入式應用》和《數字集成電路設計》課程設計中開設了一系列的綜合性和創新性實驗，這些課題來源于實際的工程設計和科研項目，由學生自行提出可行的設計方案，與指導老師共同討論后實施，整個過程由學生主導，充分發揮學生的主觀能動性和創造力。我們將實驗內容分為以下三類。

（1）基礎性實驗。主要是讓學生在實驗指導書的指導下將理論課上所掌握的知識和概念通過實驗的方式進行鞏固，通過直觀、具體的實驗結果驗證理論結果，熟悉軟件使用方法和設計流程。包括PWM直流電機控制、標準輸入輸出設備字符串流控制、PIO控制流水燈、自定義外設點陣控制等實驗。

（2）綜合性實驗。這部分實驗區別于基礎性實驗，并不給出具體的實驗過程，只給出基本原理和大致方案，要求學生綜合運用所學專業知識，周全考慮，自行確定具體的實驗步驟和方法。這部分實驗往往涉及多門知識點甚至是多門課程，包括無線溫度數據采集、μC-OS多任務操作系統、觸摸屏人機交互等實驗。

（3）創新性實驗。這部分實驗主要面向部分基礎知識過硬、動手能力強的優秀學生，利用課外時間提高他們在嵌入式應用方面的實際能力。這類實驗以省、校兩級大學生實踐創新項目為載體，不拘泥于理論和實驗課程的范圍，由學生自主選題，形成創新團隊，由團隊指導老師負責。我們成立了開放的嵌入式創新實驗室，實驗室由老師、實驗員和高年級學生共同值班，學生可以隨時申請使用實驗設備，完成相應的實驗。通過這種形式的鍛煉，嵌入式創新實驗室的同學在省大學生電子設計競賽、全國電子專業人才設計與技能大賽中都取得了優異成績。

4.結語

嵌入式應用課程群經過以上所述課程體系的調整、教學內容的豐富及實驗教學的改革，不斷增加新知識，改進教學手段和教學方法，通過課堂教學、實驗教學和教學科研的結合，在學生創新意識和實踐動手能力培養方面進行了有益嘗試和探索。未來我們將在深化教學改革的過程中不斷探索，不斷完善，探索出一套適合應用型人才培養的嵌入式應用教學培養模式。

參考文獻：

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[3]李蘭英，崔永利，李妍等.基于FPGA技術的嵌入式應用型人才培養教學體系[J].計算機教育，2011（16）：18-21.

[4]陳林，魏淑桃，石林祥等.應用型本科“SOPC設計與應用”課程教學改革探索[J].計算機教育，2012（19）：82-85.

篇9

在嵌入式、移動互聯網、物聯網等熱門技術日益普及的今天，嵌入式系統產品正不斷滲透進各個行業，作為包含在這些硬件產品中的特殊軟件形態，其產業增幅不斷加大，而且在整個軟件產業中所占的比重日趨提高。嵌入式產業不僅是一個技術密集型產業，而且還是一個技術快速革新的產業。這決定了對人才的要求不僅需要扎實的專業基礎知識，而且需要根據技術的變革迅速進行知識更新和技能提升。當前，計算機應用技術日新月異，通信設備、終端、軟件等產品不斷更新換代，這就對從業人員提出了更高要求。嵌入式行業經過近年來的快速發展，已經進入一個穩定的高速發展和成長期，企業人才需求現狀依然保持供不應求的整體狀態，雖然已經有越來越多的核心技術人員加入到嵌入式專業領域，但依然無法滿足企業高速發展對人才的旺盛需求。同嵌入式技術的快速發展相比，我國教育機構技術和培養則相對滯后，一方面有些學生畢業就面臨失業；另一方面一些嵌入式企業卻有項目需求找不到合適的人才來實現。造成這一現象的原因主要是，部分學校的高等教育和產業發展相對脫節[1]，目前國內的高校教育中不是偏向硬件，就是偏向軟件，硬件設計人員通常比較缺乏系統全面整合設計，而軟件開發人員則相對缺乏硬件觀念；企業真正需要的有動手能力的嵌入式軟件人才，還需要經過一段時間的培訓才能上崗。

嵌入式系統人才的匱乏還表現在軟件業呈現中低端人才過剩、高端人才缺乏的不合理布局。近年來，盡管隨著國家政策的重視、市場的整體推動及多渠道的嵌入式人才培養體系的不斷完善，嵌入式開發人才需求瓶頸的問題，在逐步得到緩解，但是整個嵌入式專業人才市場的供求關系還是不匹配，據權威部門統計，我國目前嵌入式軟件人才缺口每年仍為50萬人左右，我省目前嵌入式軟件人才缺口也在2萬人左右[2]。因此編制高職和本科嵌入式專業人才培養方案和教學標準，促進高職、本科嵌入式專業人才的培養顯得非常迫切。

二、嵌入式技術應用專業專本科銜接專業教學標準研制的步驟

1.準備階段

（1）成立課題領導機構，組建課題組，聘請專家。

（2）收集資料與理論研修，加強國內外嵌入式專業教學資料和學科建設資料收集，加強課程理論、教學設計理論、教學科學研究方面理論方面資料的收集。

（3）調研準備。召開由課題組負責人和課題組成員參加的開題會議，根據教研院的要求寫出調研方案，明確調研目的、調研對象以及調研主要內容，落實調研工作任務分工。

2.實施階段

（1）制定方案。制定整體標準研制方案，設計調查問卷，制定具體調研工作計劃，具體到調研的企業、學校和行業協會以及人員安排。在廣泛聽取意見的基礎上，對工作計劃進行修改、完善、充實并最終完成調研工作計劃和問卷設計。

（2）開展調研。在廣東省范圍內對高校嵌入式教學活動的情況和嵌入式行業企業開展專題調研，摸清情況。通過調研相關企業、高職院校、應用型本科院校及不同年限的畢業生等，了解嵌入式行業企業的產業結構、現狀及未來發展趨勢；明確本專業典型的目標工作崗位及相應知識、技能要求，分析不同層次畢業生就業崗位群和職業生涯路徑[3]；比較各院校的人才培養方案，分析構建高本一體化人才培養方案在銜接中存在的問題，從而得出相應的解決方案，為嵌入式專業的專業教學標準編制提供依據。

通過調研，查明了已存在的專業方案和課程設置是否合理，是否過時，了解可以改進的地方，并針對發展趨勢進行課程的合理增刪調整。通過調研，找出了課程設置重疊和不合理的地方。通過調研資料推論出課程設置的合理學期，解決專本教學方案中課程重疊和進階的問題，找到嵌入式專業高職教育和應用型本科教育銜接的辦法。

（3）最后對調研資料進行匯總分析，調研資料包括訪談錄音記錄，回收的紙質版、電子版問卷，通過QQ、微信等網絡訪談記錄等等，得出高本銜接計算機應用技術專業（嵌入式技術應用）相關行業現狀、企業發展狀況及專業職業教育發展情況，以及企業崗位群，崗位專業能力要求、從業人員職業生涯發展路徑等結論。

（4）開展企業崗位工作流程研討會。

3.總結階段

（1）在理論與實踐研究的基礎上，分析各類調研數據，收集、整理、匯總研討研究成果。

（2）撰寫研究報告和教學標準研制論文，結集出版研究成果。

（3）結題報告會。組織專題對課題進行評審，聘請有關專家、課題負責人及有關行政領導出席，對標準研制進行評審，鑒定和驗收。

三、嵌入式技術應用專本銜接調研的結論和對課程標準建設的指導意義

通過嚴格設計調研問卷，對問卷主題進行篩選以及反復修正，分別從行業現狀與發展、企業基本情況、企業對嵌入式人才的需求、嵌入式崗位能力要求、職業技術標準、畢業生就業情況等方面進行問卷主題分類設計[4]，并考慮到近年來嵌入式技術在物聯網、云計算、移動互聯網等領域更加深入的應用和發展，專門在本次調研中增加了相關的題目，在此基礎上進行數據的匯總、統計和分析得出調研結論[5]。通過這些調研活動和結論對教學標準研制產生指導意義。

企業調研主要結論和高校對嵌入式專業建設的意義如下：

（1）通過調研發現，嵌入式系統應用領域和行業中，中小規模公司占多數，這體現了嵌入式系統和通用計算機系統的區別。一般而言，通用計算機行業的技術常常集中在大中型企業，技術密集，對人才和資金要求比較高，而嵌入式系統的應用領域則分散在各個行業中，不同應用領域的產品需要結合不同的硬件平臺和技術，專業性較強，企業專注度更高，充滿了競爭、機遇與創新，因此，中小規模的公司能夠在某個領域完成特定的嵌入式產品創新，滿足市場需求，基于這個原因，催生出一批中小規模的嵌入式領域的企業。因此高校在嵌入式專業人才培養目標定位時，可以定位在培養能滿足中小企業需求的嵌入式畢業生上。

調研還發現，企業對嵌入式產品研發人才需求量較大，這表明對企業而言，企業急需的是嵌入式開發和嵌入式設計人才。這一調查為高職和應用型本科一體化專業培養方案的研制提供了目標，要求在人才培養方案制定時應考慮更高標準，以嵌入式研發人才的培養為目標，而不是滿足于培養能在嵌入式行業就業的技術支持人才和相關行業銷售人才。

（2）企業比較看重畢業生的創新能力、協同能力和所學專業的學習能力。其中協同能力主要指的是：要求培養的學生，應對計算機技術有較為全面的了解，以便在企業從事嵌入式研發時，能夠具備對項目的全局把握能力，能夠在團隊開發的過程中有效的協調和溝通。尤其在嵌入式項目的研發過程中，技術層面較多，分工和專業化程度高，如果從事軟件開發的對硬件完全不了解，或者從事底層開發的人員對上層應用不明情況，這樣在協同開發時會產生很多低效的現象。因此在開展課程教學時，高職/本科階段都應以這些能力的培養為目標開展有針對性的培養。這方面能力的培養主要應在項目綜合實訓課程中完成。另外，學科競賽對創新能力的培養具有重要作用。因此，高校應多為專業大賽提供相應條件，專業技能大賽應在校內、校外、行業、教育主管部門、企業等多級別多層次范圍上開展競賽，以便為更多學生提供訓練和培養綜合創新能力的機會。

（3）企業對高校計算機類嵌入式技術專業畢業生的要求較高，這需要高校緊密結合行業需求和技術進步的方向，不斷改進課程體系，增加最新最能體現社會熱點需求與人才培養要求的課程，以使學生畢業就能上崗，充分滿足企業對創新型人才的要求。這也要求學校在嵌入式專業上增加投入不斷提高師資水平，培養人才，并采用多種形式深化開展校企合作，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業最新技能人才培養的前沿。

企業對畢業生動手能力的要求較高。企業對動手能力的要求主要理解為實踐能力，包括焊接、測試，對軟硬件設備的使用能力以及實際的開發經驗等。

企業對人才處理人際關系的能力也有要求。處理人際關系的能力主要是指：（1）對嵌入式系統的全局理解，以便研發團隊內不同技術背景的人員協同從事產品開發工作時能夠互相協助。（2）溝通能力，主要是與人交往和默契配合能力，能夠提高工作效率和工作熱情度。

企業對學生嵌入式專業知識要求較高，專業知識的能力培養主要集中在以下幾個方面：編程能力，對嵌入式體系結構和嵌入式接口知識的掌握，電路分析能力，代碼調試能力，文檔撰寫與閱讀能力等。

因此，高校在教學培養方案和課程設置時應該以能滿足以上企業需求的知識和能力培養為目標，各項知識技能的培養應在課程中得到體現。

建議在課程設置時注意：在專/本階段主要課程設置中以某項編程語言（對嵌入式專業一般而言是c語言）的掌握和編程能力培養為綱，并在某些具體課程中應有針對性的傳授嵌入式硬件知識和技能，如焊接調試技巧，識圖畫圖能力和軟硬件編程調試方法。在項目實訓課程中培養綜合運用知識的能力和團隊協同、溝通能力。

為了彌補現有教學方案的不足，根據調研的數據，按照企業對人才能力的要求，我們對原有課程設置進行了調整，調整后的專業教學方案在多門課程中著重按照企業對學生能力的要求非常有針對性地進行人才培養：

在嵌入式接口技術中采用ARM Cortex M3芯片講述接口技術課程，培養學生掌握接口知識，相對于51單片機而言，這樣調整后課程難度加大很多，但對學生學習能力的提高大有裨益，而且能滿足當前企業對畢業生的要求，縮短了學生畢業后到企業就業后再培訓和重新學習的時間。

在嵌入式項目設計綜合實訓等多門實訓課程中培養項目實踐經驗和協同能力。

在數據結構等語言相關的多門課程中重點培養c語言編程技巧和能力。

在電子電路課程中培養焊接技能、使用儀器技能和電路分析調試能力。

在接口技術等多門課程中都要有針對性的培養專業英語文檔閱讀能力和技術文檔撰寫能力。英語水平的要求主要體現在以下幾個方面：對嵌入式研發和設計而言，芯片手冊（Datasheet&Reference Manual）是最權威的文檔，對技術問題的理解常常要落實到英文手冊上；提高英語專業閱讀能力有助于借助于網絡查找疑難問題，找出答案；高職和應用型本科一體化人才培養過程中，學生在升入本科以后有繼續深造的可能，英語能力的培養使得學生能夠選擇更好的職業發展通道。因此，在高職階段應該打好英語基礎，適應專本一體化人才培養的要求。建議在某些課程中開展閱讀英文芯片手冊的教學過程，逐步使得學生技術文檔閱讀能力得到提高。

通過對嵌入式教學標準的布局和課程的設計，將企業對人才能力需求分布到各門課程中去，以便培養的畢業生適應用人單位的需要。

（4）企業對嵌入式專業人才知識面“寬”和“精”的要求。雖然企業對編程語言有多種要求，但對于某一個人才的要求常常是專而不是多。因此，作為計算機科學與技術專業大類中的一個非常有針對性的分支，嵌入式技術專業教學標準的設置中應該將某一門語言的“?！弊鳛槿瞬排囵B的考慮因素。所以在高職嵌入式技術專業教學標準的編制和課程設置中，我們考慮以c語言能力培養為主線，課程中對和c語言相關聯的課程安排的多一些，略有兼顧其它語言，以便學生在每個學期都能夠以c語言為工具進行嵌入式知識和技能的訓練，使得高職階段有5個學期能夠使用c語言進行編程和能力培養，使得學生具備扎實的c語言基礎，培養較強的嵌入式編程和實踐能力，以便更好的接軌企業和更高一級院校對編程語言熟練程度的要求。

如何把一門編程語言嵌入到5個學期當中？既滿足大部分學生對課堂教學內容新鮮感的渴求，不會有太多重復，又能漸進式的推進學生在編程語言的使用上能力的提高和發展？這對教師水平和教學內容提出了要求。建議高校尤其是高職院校在嵌入式專業上增加投入不斷提高師資水平，培養教師人才，并采用多種形式深化開展校企合作，將企業的實際項目引入課程作為教學內容，完成課程共建，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業最新技能人才培養的前沿。通過調研，產生如下建議：

一是多讓企業在學校開辦講座進行交流。二是需要校企深度合作。目前有些學校校企合作仍處于摸索階段，對課程教學內容沒有深度開發，也沒有形成長效機制。有必要在淺層合作的基礎上開展進一步的校企共建，在課程共同開發，校企互聘等方面開展深入合作。

四、嵌入式專業教學標準研制和推廣的一些建議

嵌入式系統是信息產業走向二十一世紀知識經濟時代最重要的經濟增長點之一，由于高校剛剛開始專門針對嵌入式工程人才培養的學科設置，從事該行業的師資來自不同專業背景，比如電子工程、軟件工程、通信工程、自動控制等，不同學科背景缺乏有機整合，嵌入式知識體系系統性和針對性較差，知識較為陳舊，畢業生缺乏工程實踐能力，無法適應企業的實際需要。因此嵌入式方向應重點培養學生嵌入式系統工程實踐能力，包括軟硬件工程及各種嵌入式系統開發技術，調試和測試工具使用能力。目前廣東省高校的軟件教育普遍以應用軟件為主，學生接觸比較多的是.net，java，安卓開發之類應用層面的東西，作為嵌入式開發需要的幾個技術支柱：計算機組成原理和體系結構，計算機操作系統，計算機網絡的教學內容比較老化，不能跟上最新技術的發展。師資力量的理論基礎扎實但實踐經驗不夠，這需要經常性的對師資進行重點專題技術培訓（比如網絡驅動技術），以便更新教師知識體系，跟隨最新技術的發展步伐。

在標準研制過程中我們發現，嵌入式系統專業發展迅速，知識復雜，跨學科。由于各高校嵌入式專業培養目標的廣泛性，研制廣東省高職嵌入式教學標準，既要有參考意義又不能限定各高校該專業的培養目標在一個單一的范圍內。因此，各學?？筛鶕约簩W校的生源，師資力量和實驗實踐條件來開設嵌入式課程，由于嵌入式技術具有起點高、復雜性的特點，對高職起點學科建設而言，建議設定好學科建設和人才培養主要方向，以使學生在有限的求學生涯中能夠在主要方向上得到扎實的訓練，建立堅實的基礎，對主要方向所包含的技術更加深入和精通，技能能夠更加熟練掌握，以便更容易滿足嵌入式研發企業用人需求和升入本科繼續發展?？紤]不同師資和實驗條件，可以選擇較為主流的STM32+UCOSIII平臺，或者ARM Cortex-A11+Linux平臺中的一種作為學科建設的主要方向，各門課程都圍繞人才培養主要方向來開設和進行課程內容設計。不同專業也可以結合自己的傳統特色，如電子專業可以在電子電路和嵌入式EDA（FPGA、CPLD）技術等方向上發揮各自優勢，不同高校的嵌入式專業培養從事嵌入式領域內不同崗位的學生，提高專業就業率。

五、結語

本文討論了嵌入式專業專本銜接專業教學標準研制的過程。重點討論了嵌入式技術專業教學標準調研過程得到的行業現狀和結論，以及這些結論對高校嵌入式專業課程標準建設的指導意義。并給出了高職院校嵌入式專業學科建設、課程設置與規劃、課程內容教學，專本銜接以及校企合作的一些建議。

參考文獻：

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[3] 羅保山.高職計算機應用專業嵌入式系統方向課程的設置[J].職業技術教育，2008（8）：20.

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關鍵詞：嵌入式系統；教學改革；能力提升

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0221-02

嵌入式系統是高等學校電子信息、計算機、自動化等本科高年級學生的一門專業技能課程，是以應用為核心、以計算機技術為基礎、涉及微電子技術、電工電子技術、微機原理等多門學科的綜合學科。從各個角度分析嵌入式系統課程中知識框架，與學生興趣相結合，真正做到學以致用，提升學生能力，是目前所有工科類課程面臨的一個重要問題。為此，筆者針對嵌入式系統教學過程，開展名為“嵌入式系統教學中學生能力提升探索”的教學改革嘗試，并初步收到積極效果。該教學改革理念也可為微機原理、可編程邏輯器件、DSP技術原理等類似課程提供參考。

一、課程特點及主要存在問題

嵌入式系統是高年級課程，有很強的工程實踐性和知識綜合應用性，要求學生聯系先修課程，結合新知識，靈活融匯分析并解決實際工程問題的能力。教學中，需要任課老師既重視理論知識的傳授，又要培養學生的工程應用能力。筆者結合工作中對嵌入式系統教學的體會，對該課程特點及主要存在問題總結如下：

1.聯系廣，理解難。要較好地把握嵌入式系統內容，必須對先修課程有很好的學習基礎，能較好地將從低年級以來的專業課聯系起來，才能深入理解本門課程內容。比如要很好地理解嵌入式系統觸摸屏的原理及編寫相應程序，必須理解觸摸屏內部結構。其內部結構框圖中涉及多個MOS管組成的模擬電路，需要學生很好理解NMOS、PMOS不同的通斷過程及對電路的影響。如果學生不熟悉MOS管的通斷原理，而單純靠記憶來使用觸摸屏，則很難做到活學活用。

由于學生水平及能力各不相同，為了使大部分學生能較好地學懂所講授內容，則需要老師在講新知識之前花時間復習修課程的相關內容概念。然而這種做法勢必導致第二個問題：占用本來有限的課時。

2.學時少，內容多。近年來，由于推廣素質教育，各門課程理論教學時間不斷縮減。以筆者所講授的嵌入式系統課程為例，理論課時僅僅為22學時，該學時遠遠少于專業必修課，且隨著嵌入式技術日新月異，該門課程除了課本內容外，還需要補充其他與現代技術接軌的新內容。因此，如何精選每節課授課內容，在有限的課堂時間內使學生掌握到盡量多的內容，且不感到枯燥無味，是嵌入式系統等工科類課程普遍存在的問題之一。

3.實驗舊，擴展難。由于課時安排原因，本門課程僅配套3個實驗，且實驗與理論課程不對應，所使用的實驗箱年代較久，不能與現代新技術接軌，且無法在原有基礎上進行擴展，只能進行某些簡單的功能性驗證的實驗。如何通過實驗輔助理論教學，提升學生能力水平，也是課程教學中需要解決的問題之一。

二、教學過程學生能力提升探索

針對上述存在問題，必須在教學過程中克服客觀困難，調動學生的學習興趣及積極性，從而實現學生能力提升的效果。為此，圍繞嵌入式系統教學中的兩大難點，筆者開展了學生能力提升的探索改革。

1.學生理論知識與實踐能力的提升探索。理論指導實踐，實踐驗證理論，因此對于工科學生來說，不能一味注重實踐，也不能只懂得紙上談兵的理論，需要理論和實踐能力相輔相成，才能得到能力提升。然而，筆者在教學過程中發現，由于學生個體差異，能力傾向不同，有些學生注重實踐鍛煉，然而理論知識并未提升，有些同學只注重理論知識，工程實踐能力不足。且大部分學生理論與實踐知識的反饋提升能力不夠。

以筆者講授嵌入式系統液晶屏內容為例，對于使用液晶觸摸屏，設計的理論知識包括：液晶屏的分類――TFT屏和STN屏；顯示顏色――單色和彩色；灰度等級――單色、4級、16級；彩色等級――STN屏為256色和4096色，TFT屏非調色板為64K色和16M色，TFT屏調色板為256色等等。如果學生不懂得上述理論知識，在實際操作中，則不能很好地編寫合適程序調試出預期效果。然而，僅僅懂得上述理論內容也不夠，還需要考慮其他實際工程問題，比如：TFT屏的電路連接方式與STN屏是否一致？STN屏的驅動電流需要多大才合適，且不至于導致液晶屏過亮或過熱？采用何種驅動器性價比更高？等等。上述問題并不只是理論，而是跟實際工程實踐相關。

鑒于此，針對如何提升學生的理論知識與實踐能力的問題，首先，筆者在課堂上對于基礎理論知識，如液晶屏的分類、灰度及彩色等級等內容均予以清楚闡述；另外，通過課程設計、創新實驗項目、實驗課程等環節，提升學生的動手能力；最后，針對實驗中出現的問題及失敗現象，鼓勵學生從理論上找到原因后再反復實踐驗證，達到理論與實踐相輔相成且共同提高的目的。

2.學生硬件與軟件知識的提升探索。對于電子及自動化等專業學生來說，嵌入式系統課程不僅要掌握軟件編程，而且要掌握硬件電路設計能力，軟硬件知識結合，才能較好地完成工程項目。

然而，由于先修課程學生水平及傾向不同，面對同一個系統問題，有些同學在電路基礎、模擬電子技術等課程上掌握較好且較有興趣，會比較傾向使用硬件方法來解決問題，而有些同學對于C語言程序編程、數字電路等課程把握較好，會傾向于通過軟件編程方法來處理問題。

對于簡單系統，上述兩種方法均是可取的。但是對于功能復雜的系統，不可能僅采用單一硬件或者軟件解決問題，需要考慮各方面因素，軟硬件結合起來應用。因此，要求學生不僅掌握硬件電路設計能力，對于軟件編程能力的具備同樣也是必須的。

在提升學生硬件和軟件綜合設計能力問題上，筆者首先在課堂上給出案例，啟發學生提出各種不同軟硬件設計方案；進一步，布置工程案例作為課后作業，要求學生設計或列舉出多種設計方案，綜合比較可行方案；最后，布置一個貫穿本門課程的課程設計，該設計需要涉及硬件電路及軟件編程，通過該課程設計的完成，最終達到提升學生硬件電路設計與軟件編程能力的目的。

三、教學成效

筆者將上述教學改革內容用于嵌入式系統教學過程中，收到了較好的效果。通過問卷調查和課后反饋訪談，學生普遍反映能將先修電子知識與嵌入式系統聯系起來，且在此過程中，學生的學習興趣和能力均得到了提升。通過課堂案例引入及分析，提升了學生對嵌入式系統的工程應用能力和設計能力。筆者相信，所開展的教學改革探索在一定程度上提升了學生對嵌入式產品進行軟硬件綜合設計的能力，增強了學生對嵌入式系統最新動態追蹤的興趣、對相關領域深入學習的信心。

四、結束語

在深入了解嵌入式系統課程特點、現狀和不足的基礎上，筆者結合自己的實際教學切身體會，對嵌入式系統開展了教學改革探索。著重從理論與實踐、硬件與軟件上對學生能力進行提升。實踐表明，該類措施較大程度上激發了學生的學習興趣及其主觀能動性，提升了教學質量和學生能力。

參考文獻：

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