嵌入式系统教学改革

汪金宝

摘要：在分析了当前高校嵌入式课程设计存在的问题并结合市场对人才的要求，提出了高校嵌入式课程培养路线，改革教学内容及教学方法，在有限的时间内，通过教与学，将学生培养成符合市场需求的人才，通过实践表明，取得了良好的效果。

关键词：嵌入式系统;教学改革;培养路线

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）27-0166-02

近年来，嵌入式技术不断发展，应用在工业，农业，智能家居，通讯，电子，医疗等行业，目前这项技术已经成为计算机行业中非常热门的行业，市场需求旺盛，人才缺口大。而我国高校在这方面开设的课程已经与市场脱节，学生毕业后要经过很长一段时间的培训，才能胜任自己的工作，针对这些问题，提出了高校嵌入式课程培养路线和教学方案。

1嵌入式教学问题分析

1.1教学内容安排的问题

目前大多数高校对嵌入式系统教学内容的安排上没有统一的标准：（1）硬件方面，有的学校只注重硬件教学，在硬件选择上也不一致，有16位处理器，有32位处理器;学习内容方面有的还与目前就业市场严重脱节，学生毕业后往往还要经过一段长时间的培训才能上手做项目。（2）软件方面：有的学校只注重嵌入式软件开发，对硬件基本忽略不提，在开发语言上有的选择QT，有的选择纯C，有的选择汇编。（3）在实验器材方面：有的选择功能固定好的实验箱，缺点是硬件基本固定，引脚已经封死，无法灵活运用;有的学校则选择小型开发板，硬件可剪裁，使用也比较灵活。

1.2学生学习的问题

目前学生学习的主要方式是在课堂上听老师讲解，在实验室里完成实验，通过这种讲授练习的模式进行学习，这种模式比较单一。课后学生完全乱了阵脚，不知道怎么学，还要学些什么，没有目标，没有指导，最终导致学习效果不好。

2嵌入式课程培养路线

结合当前就业市场的需要和嵌式学习的特点，总结出以下培养路线。如图l所示

2.1基础课程

任何一门专业课程的学习都需要一些前置课程作为基础课程，主要包括：

（1）Linux操作系统：主要在Linux系统下搭建开发环境，要求学生必须掌握Linux操作系统的一些基础命令，包括对文件，目录，磁盘，网络的管理，会搭建并配置FTP，SSH，TFTP服务等。

（2）c语言：主要要求学生掌握c语言的基础语言，会使用指针对硬件进行操作。

（3）电路基础：要求学生掌握电路的基础构成，各器件的功能及工作原理，会读懂电路图。

（4）数据结构：这门课要求学生理解数据的特性，相互之间的关系及存储结构，根据这些特性及关系，能够设计出更高效的算法以便更好地解决实际问题，因此这门课是为设计一个好的程序打下基础。

2.2专业课程

（1）ARM接口技术

以三星S5PV210为基础，讲解ARM的工作原理，ARM指令，GNUc，GPIO，ARM时钟，异常处理，串行通信，PWM，AD转换器，12C，MMU等内容，让学生理解ARM各部分如何工作，从硬件层面掌握ARM處理器。

（2）ARM Linux驱动编程

该课程在掌握ARM接口技术的前提下，学习如何在Linux操作系统下编写各种设备的驱动程序，只有这样才能将所学技术应用在工程上面，发挥实际价值。

（3）嵌入式应用程序开发：掌握QT5 uI编程，QT5网络编程，QT5服务器编程，通过这些内容的学习，使学生能够直接基于Linux操作系统进行界面应用程序开发，网络程序开发，服务器开发。学生通过掌握这些编程技术，能更好地适应市场需要。

2.3实践课程

实践课程是在学生学习的了理论课的基础上，为了更好地掌握相关技术而开设的一门课程，课程设计应该紧跟上课内容并结合当前市场需要进行设计，在有条件的情况下，可以以真实的项目里的部分内容或全部内容进行实践，一方面通过实践可以让学生更好地掌握这门课程，另一方面也可以让学生了解当前市场对技术的要求，使学生有目的地去学。为此在项目选择上我们选择了以下综合项目

（1）校园网内部通信工具：

完成学生之间的信息交流，数据的发送等功能，目的是让学生掌握QT5应用程序开发。

（2）监狱空气质量监控系统

在这个项目中要求学生完成Linux驱动程序的编写，服务器编写，客户端编写。

（3）智能医疗项目

完成体温采集器的开发，服务器监控开发，报警程序开发，手机App开发。

2.4就业指导课程

该课程的目的就是让学生能够更好地通过企业面试，顺利进人理想企业而设置的，主要包括以下内容：

（1）简历编写：指导学生如何编写简历，达到企业招聘要求的预期。

（2）面试技巧：指导学生如何解决在面试过程中遇到的一些问题，以达到成功面试的目的。

（3）企业常见笔试题训练：很多企业在招聘时都要进行相关内容的考试，通过训练让学生了解笔试的内容及过程，对提高笔试成功率有很大的帮助。

（4）企业常见面试题训练：面试是企业招聘过程中必不可少的环节，主要训练学生在面试过程中一些常见的问题如何回答，提高面试成功率。

（5）压力面试训练：企业压力面试是指有意制造紧张的气氛，以了解求职者将如何面对工作压力的一种测试方法，考验人际关系能力。通过压力面试训练，可以大大提高学生压力面试的成功率。

3教学方法

3.1协同式课堂教学

由于嵌入式课程学时严重不足，我校含实验在内仅为80个学时，这么多内容不可能都在课内解决，这就需要学生在课下找时间学习。当今互联网技术非常发达，相关网络资源也十分丰富，有很多高校的在线课程，也有很多知名企业培训视频，还一些个人博客，这些网络资源都提供了很好的学习资料。为了紧跟上课内容，有的放矢，节约学生时间，教师应当筛选一些网络资源让学生进行课下学习，补充知识，针对性地进行知识强化，以期达到最佳的学习效果。

协同式教学把课上教学与课下自觉有机地结合起来，课上讲解理论，实验细节，课下通过自学补充知识，进行相关的实验，强化知识迁移，课上课下结合为学生学习好这门课提供方法和渠道。

3.2翻转课堂

多数高校教学模式基本是教师讲，学生听，再加课后作业的模式，学生听课效果不好，学习效率低下，为了解决这一问题，提出了翻转课堂教学。具体做法是将整个教学过程分成三个过程：课前，课中，课后。首先建立一个QQ群，由老师根据下节课的教学内容，将要学习的视频，内容发布到群里，由学生事先学习，学习完并提交学习报告，在课中让学习针对问题与老师，同学充分讨论，然后再学习再讨论，最终达到学习的目的，从老师为主体变学生为主体，同时还要给予一定的激励机制，比如对表现好的同学加一定的平时分等，这样既提高了学生的学习兴趣，又起到了好的學习效果。

3.2互联网课堂

为了提高教学效率，即时了解学生学习成果，使用互联网教学不失为一种好的办法，首先让学生关注微信公众号，当教学需要进行测试检测学习情况时，当堂将事先准备好的题目通过公众号推送给学生，学生现场使用手机解答然后提交，在设定的时间内进行提交，提交完成后由服务器端自动批发，并将结果反馈给学生，同时统计正确率，将正确率反馈给老师，这样老师就知道该知识点的掌握情况，根据结果变更教学策略。通过这种方式，带来高效反馈，使得教学效果一目了然，很好地提升了教学效率。

4评价体系

为了检测学生学习效果，要有一个有效的评价体系，评价方式不能太单一化，也就是说不能只评期末考试成绩来评价一个学生学习的好坏，为此定制了一些评价内容和占比来综合考核学生的学习成绩，如表1所示。

表1加大了对学生的过程考核的占比，体现在学习过程和学习态度上，这样有利于端正学生的学习态度，提高了学生在课前，课中及课下的学习积极性，对教师的教和学生学都有很大帮助。

5结语

嵌入式系统在整个计算机领域中发展前景良好，但其技术更新快，市场对人才要求也在不断变化，这就要求高校紧跟时代步伐，根据技术和市场要求不断变更教学内容和教学方法，尤其是课前课中课下多种教学学习方式相互融合，才能提高学生的技术水平和学习效率，另外有条件的话结合教学内容建立资源库，资源库每年不断更新，这样教师的教与学生的学都是最新的技术，迎合市场要求，培养出有竞争力的人才。