赤峰学院嵌入式方向课程教学改革研究

刘伟学

（赤峰学院 学科建设规划处，内蒙古 赤峰 024000）

1 引言

赤峰学院“十二五”期间突出培养应用型、复合型、创新型人才，着力构建“厚基础、重应用”的人才培养模式，计算机与信息工程学院是我校应用型院系之一，对地方应用型人才的培养有不可推卸的责任.但我校计算机教学却仍然停留在计算机技术的初期阶段，主要围绕基础理论加通用PC机来进行计算机教学的.

伴随着计算机技术与行业应用的紧密结合，通用PC已经不再是IT舞台的主角，嵌入式计算机系统，正逐渐成为计算机时代的另一后起之秀[1].目前，嵌入式系统已经渗透到生活的方方面面，这为计算机教学的发展指明了新的方向.我校计算机与信息工程学院将嵌入式方向作为一个新型人才培养的突破口，设置了这一新兴的发展方向.

2 存在问题

高校作为嵌入式技术人才培养的摇篮开展的教育相对滞后，特别是一些新建的地方本科院校，培养的嵌入式技术人才数量和质量远远不能满足市场的需求[2].我校嵌入式系统教育刚刚起步，在2007年以前还没有真正的涉足这一行业，只是开设了简单的一些与嵌入式方向相关的课程，大都作为选修课，课时很短，还没有形成统一的教学体系和人才培养模式，学生对此的重视程度也远远不够.且知识体系系统性和针对性较差，知识较为陈旧，还停留在8位单片机低水平层次上，学生的工程实践能力差，无法适应社会企事业的实际需要.对于高层次嵌入式软件工程人才的培养更是严重缺乏.

3 教学改革

随着嵌入式系统的迅速发展，人才需求以及相应政策导向，嵌入式系统将成为计算机技术新的研究方向，也是高校进行“计算机教学结构调整”和“课程实用化改造”的大势所趋，越来越多的高校也认识到了开设嵌入式教学课程的必要性和紧迫性[3].我校计算机与信息工程学院从2007年将嵌入式作为一个新的方向进行培养，多次派青年教师参加嵌入式研讨会和培训班，为嵌入式系统的教学培养“双师型”人才.嵌入式教学与行业技术的应用发展紧密相关，国内高校嵌入式教学还处于试验阶段，缺乏成功的教学案例和教学资源，如何根据嵌入式应用方向进行正确的人才定位，开设哪些嵌入式课程，如何设计教学内容等成为开设嵌入式方向面临的难题.我校分析了传统的嵌入式教学的弊端，结合研讨会以及开设嵌入式比较早的学校的经验，结合我校服务于区域经济发展的目标，对我校嵌入式方向课程进行了改革.

3.1 课程体系改革

对课程体系进行精心、科学的组织和建设是保证课程教学质量的关键[4].我校嵌入式方向课程体系主要分成三个阶段：基础阶段、专业阶段、实训阶段.基础阶段主要是指大一、大二这两年，基础阶段的课程主要包括：高等数学、普通物理、模电、数电等.专业阶段指大三和大四第一学期，这一阶段是学生掌握专业知识的关键时期，嵌入式方向摒弃了传统的嵌入式教学知识体系系统性差的缺点，该方向的专业课程按照嵌入式系统的知识体系进行了设置，主要开始的专业课包括：单片机与自动控制、嵌入式系统原理、Linux操作系统、ARM原理与嵌入式应用、嵌入式编程等.实训阶段指大四第二学期，这一阶段是检验学生大学四年所学知识的综合运用能力，为学生步入社会做衔接.嵌入式实训主要包括毕业生的实习和毕业设计工作，学生在实训中能够真正的接触到嵌入式系统的实际应用，使学生掌握嵌入式系统的软硬件设计的基本方法，实践嵌入式系统项目开发基本流程，培养学生理论联系实际、解决嵌入式系统具体应用问题的实践动手能力.

3.2 教学内容改革

根据学生的知识水平、学习能力动态的安排教学内容是保证课程教学质量的核心.嵌入式方向课程的特点实践性强，所以我们在教学内容的安排上采取以实验为主，理论教学服务于实验的思想.

3.2.1 实验教学内容改革

实验教学内容包括实验室组建和实验教学两部分.根据嵌入式方向课程体系的设置，该方向实验室应主要有模拟电子技术实验室、数字电子技术实验室、计算机组成原理实验室，单片机实验室、嵌入式应用技术实验室，嵌入式实训室等.模拟电子技术实验室、数字电子技术实验室、计算机组成原理实验室，单片机实验室为已有实验室，可以完成模电、数电、计算机组成原理、单片机的实验教学.嵌入式应用技术实验室主要承担嵌入式专业课程的实验教学，在嵌入式实验平台的选择上，着重考虑嵌入式CPU的体系结构、实验平台的可扩展性、对操作系统的支持度、是否可满足软硬件实验的需要、实验文档资料是否齐全等几个方面.我校实验室建设初期主要考察了北京博创、深圳英蓓特、西普科技等多家嵌入式实验设备，在对各实验平台的性能进行综合比较与考察之后，我们实验室选择了北京博创的ARM9/Xscale经典双核实验平台.该平台使用基于三星公司ARM920T内核的S3C2410处理器，带有网络接口、CF卡、LCD、触摸屏、USB 接口、CAN总线接口、A/D转换接口等资源，并且可以外接FPGA、GPS/GPRS、蓝牙、摄像头等模块，可支持 Linux、VxworksμCOS-II、Windows CE4 套操作系统，提供了丰富的软硬件资源并且留有可复用资源的扩展插槽，方便以后的二次开发与扩展[5].嵌入式实训室是嵌入式方向学生综合知识展示的平台，该实训室可以完成学生的实习、毕业设计、教师的科研等内容，实验项目有：智能家居系统、视频监控系统、物联定位控制系统、ETC实训系统、魔法师创意实训系统等.厂家提供了项目所有的PCB图、源代码、扩展模块等软硬件资源，教师很容易扩展可研项目，并且可以引导学生参与进来.

在实验教学内容安排上分为：基础实验、综合型实验、创新型试验，合理的选择实验内容，使学生循序渐进的提高动手能力.

3.2.2 理论教学内容改革

理论教学内容是实验的先导，应用型本科院校与技术院校的区别是学生不仅要有很强的实践动手，而且还要具备一定的理论基础，我校嵌入式方向理论课围绕实验平台安排教学内容，尽量减少理论课的内容，增加实验课时.在2012年培养方案中，对嵌入式方向的理论教学内容进行了重新的探讨，主要专业课程的理论学时和实验学时进行了修订，如：“单片机与自动控制”课程由原来的理论72学时，实验36学时改为理论54学时，实验60学时、“ARM原理与嵌入式应用”课程由原来的理论72学时，实验36学时改为理论54学时，实验66学时，同时又增加了“嵌入式编程”理论54学时和“嵌入式编程实验”课程54学时，为培养高层次嵌入式软件工程人才做铺垫.

3.3 教学模式改革

选择合理的教学模式是保证教学质量的旗帜.

3.3.1 理论与实践相结合

传统的教学方式以理论教学为主，即使有实验的课程也是理论教学与实验教学单独上，学生很难理解非常抽象的理论知识，实验也是简单的模仿操作，不能将理论知识很好的体现在试验中，为了改变这一现象，我校嵌入式方向上以实验为主，将教学课堂搬到实验室,充分利用实验室资源，每堂课都由任课教师演示一个具体的实验项目，变抽象为具体,变枯燥为有趣,激起学生的学习兴趣.然后再围绕本实验项目,讲解该项目中涉及的理论内容，通过理论内容的学习使学生豁然开朗.理论课的内容学完之后，让学生自己动手做实验，即学即用,使学生在自主实验中逐渐加深理解,进一步体会该实验中所学到的知识,以取得事半功倍的教学效果.

3.3.2 变被动学习为主动学习

开放实验室，学生可以充分利用实验室提供的实验器材和环境来完成自己感兴趣的生活中的嵌入式产品，可以对已有的产品提出更好的改进办法.有兴趣的同学还可以参加教师的科研，进行嵌入式项目的研发工作，为他们步入社会进行科研工作奠定良好的基础，从而增加了学生自主学习的兴趣.

3.3.3 平台驱动

我校2008年12月加入了中国电子学会嵌入式工作委员会，积极参加专业委员会举办的嵌入式学术、技术交流；2010年3月加入了“中国电子学会嵌入式联合培训中心合作方案”，开展嵌入式技术培训及相关的认证考试，取得“嵌入式助理工程师”证书的学生名单将加入嵌入式人才信息库，为学生提供就业平台.同时鼓励学生积极参加各种竞赛，培养学生的应用能力和积极参与竞争的意识，推动他们积极思考,努力探索,有针对性地去学习、讨论的能力.

4 结束语

嵌入式方向课程体系改革是一个长期的不断的探索的过程，随着嵌入式系统技术的迅速发展，教师应该不断更新教学观念，不断提高自己的专业技能，不断探索与实践.本文针对嵌入式方向课程实践性强的特点，从课程体系、教学内容和教学模式几个方面提出了教学改革措施.实践证明，该课程改革更有利于赤峰学院为地方培养更多高质量嵌入式开发人才，并为今后我校物联网专业的开设打下了基础.

〔1〕http://www.aiai.edu.cn/s/41/t/357/3d/a9/info15785.htm.

〔2〕牛建伟，张炯.北京航空航天大学嵌入式系统课程建设[J].计算机教育,2008(7):64-65.

〔3〕郑伟.“嵌入式系统设计技术”课程模式转变及教改研究[J].电气电子教学学报,2009(S1):47-49.

〔4〕李勇，游磊，苏长明.嵌入式系统教学体系建设研究[J].教育与教学研究，2011，25（5）：95-98.

〔5〕http://www.up-tech.com/product/detail.asp?id=211.

〔6〕何剑锋，黄建仁，何月顺，等.以ARM － Linux为载体进行嵌入式系统教学关键点的研究[J].东华理工大学学报，2011,30（3）:287-290.

〔7〕王苏峰，唐玉华，陆洪毅，等.嵌入式系统课程教学方法探索[J].计算机教育，2011（20）:65-68.

〔8〕徐慧,金敏.“三点一线”教学方法在“嵌入式系统”课程中的应用[J].教育与教学研究,2009(10):39-4.