摘要：針對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要，結(jié)合五年的教學(xué)實(shí)踐，設(shè)計(jì)并總結(jié)嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)培養(yǎng)模式。該模式在具體教學(xué)過程中收到較好的效果。本文詳細(xì)闡述了這一探索過程。
　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)模式；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)
　　
　　隨著21世紀(jì)信息技術(shù)的發(fā)展，后PC時(shí)代已經(jīng)到來，各種智能化的數(shù)字產(chǎn)品逐漸深入到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。目前，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)作為后PC時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)之一，正在國內(nèi)外得到快速應(yīng)用，成為應(yīng)用前景非常廣闊的熱門信息技術(shù)。
　　1嵌入式系統(tǒng)發(fā)展概況
　　為了適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的需要，IEEE(國際電氣與電子工程師學(xué)會(huì))制定了新版計(jì)算機(jī)學(xué)科的課程體系，把嵌入式系統(tǒng)列為本科生的重要專業(yè)方向課程。與此同時(shí)，歐盟也面向其高校和企業(yè)推出了嵌入式系統(tǒng)的研究計(jì)劃。目前，我國已經(jīng)有很多高校開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向以及相關(guān)課程，蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展空間和潛力。在未來，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)將向設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化、小型化、智能化、低功耗以及完善的開發(fā)工具和友好的人機(jī)界面方向發(fā)展。如表1[1]所示，近年來，從大連市嵌入式系統(tǒng)的從業(yè)情況來看，嵌入式系統(tǒng)人才的需求呈高速增長態(tài)勢(shì)，所以需要高校培養(yǎng)大量的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用型人才。如何培養(yǎng)，如何針對(duì)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)設(shè)計(jì)出一套合適的教學(xué)培養(yǎng)模式，就是擺在廣大教師面前的具體問題。作者結(jié)合五年的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)這些問題進(jìn)行了有益的嘗試。
　　2教學(xué)對(duì)象與目標(biāo)
　　嵌入式系統(tǒng)作為一門理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，包含內(nèi)容較為廣泛。它既可以將軟件、硬件技術(shù)綜合應(yīng)用，又可以將計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)融為一體。因此，它具有一定的綜合性和難度。那么，如何使學(xué)生逐漸入門，并且對(duì)嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣呢？
　　首先，要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，分析教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，這樣才能更有針對(duì)性，提高效率。通過以往的教育教學(xué)實(shí)踐，我們了解到廣大青年學(xué)生的特點(diǎn)是思維靈活、善于動(dòng)手、勇于創(chuàng)新，但對(duì)于抽象理論的理解能力有待提高。針對(duì)學(xué)生的這些特點(diǎn)，我們提出的培養(yǎng)理念是“以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，理論聯(lián)系實(shí)際，重點(diǎn)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)”[2]。
　　其次，在深入研究加拿大BCIT、新加坡南洋理工學(xué)院、美國哥倫比亞大學(xué)以及國內(nèi)一些高校相關(guān)課程體系的基礎(chǔ)上，我們提出了嵌入式系統(tǒng)課程的培養(yǎng)目標(biāo)——使學(xué)生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的基本概念和原理，掌握和使用最新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和典型開發(fā)工具，從而解決實(shí)際工程中的應(yīng)用問題，適應(yīng)人才市場(chǎng)的需求。針對(duì)這個(gè)目標(biāo)，我們?cè)O(shè)計(jì)了嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)培養(yǎng)模式，主要由五個(gè)模塊構(gòu)成，即“基礎(chǔ)理論課+基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課+專業(yè)實(shí)踐課+實(shí)訓(xùn)課+項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”，重點(diǎn)突出對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在這種“模塊法”的教學(xué)模式中，學(xué)時(shí)學(xué)期的分配情況如圖1所示。在各個(gè)模塊的具體教學(xué)內(nèi)容選擇上，我們遵循以下原則。
　　各模塊之間內(nèi)容相互銜接、融匯貫通、循序漸進(jìn)、由易到難、逐漸提高，不違背基本的認(rèn)知規(guī)律，重點(diǎn)突出對(duì)創(chuàng)新思維以及實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，從而使學(xué)生熟悉一種典型的嵌入式處理器的體系結(jié)構(gòu)，掌握一套主流開發(fā)工具和兩種嵌入式操作系統(tǒng)，熟練使用一門開發(fā)語言。
　　3教學(xué)模式實(shí)踐
　　在具體的教學(xué)實(shí)踐過程中，為了更好地探索嵌入式系統(tǒng)課程的“模塊法”教學(xué)模式，同時(shí)遵循教學(xué)內(nèi)容選擇原則以及人才培養(yǎng)理念，我們主要實(shí)踐了以下內(nèi)容。
　　3.1基本理論模塊
　　實(shí)踐技能的提高離不開理論基礎(chǔ)，理論與實(shí)踐兩者是緊密聯(lián)系的，缺一不可。這就好比一個(gè)大樓，如果地基不牢固，即使蓋起來了，也可能隨時(shí)會(huì)倒塌。因此，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，首先要重視理論基礎(chǔ)。只有理論基礎(chǔ)牢固，才能使學(xué)生的實(shí)踐能力逐步提高。在這個(gè)模塊中，教師主要講解嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程，使學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)以及軟、硬件的設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用方法。
　　3.2基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K
　　在傳授基本理論的同時(shí)，還要重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。如果條件允許，應(yīng)該將基本理論與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的比例至少配制為2∶1，并在基本理論教學(xué)內(nèi)容的安排上注意與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容協(xié)調(diào)配合。在這個(gè)模塊中，教師主要講解嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生理解嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件電路的工作原理；掌握ADS嵌入式開發(fā)軟件的基本使用方法，并能夠在ADS軟件下設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的匯編和C語言程序；同時(shí)初步掌握第一種嵌入式操作系統(tǒng)UCOS的設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用開發(fā)方法。前面這兩個(gè)基本模塊的教學(xué)，重點(diǎn)使學(xué)生練好基本功，為實(shí)踐能力的進(jìn)一步提高打下基礎(chǔ)。
　　3.3專業(yè)實(shí)踐模塊
　　這個(gè)模塊在實(shí)踐人才的培養(yǎng)過程中承上啟下，起到了橋梁作用。實(shí)踐內(nèi)容的深度和廣度較前面兩個(gè)模塊有所增加。在這個(gè)模塊中，教師更加深入全面地講解UCOS_Imy5luSqx3IFZJmw5/T6OHDOuzECa3qTp9q4VV0EPNz0=I嵌入式操作系統(tǒng)課程，并要求學(xué)生設(shè)計(jì)具有一定綜合性的應(yīng)用課題。在專業(yè)實(shí)踐的具體教學(xué)過程中，教師首先布置實(shí)踐任務(wù)，通常是一個(gè)項(xiàng)目或者一個(gè)項(xiàng)目下的子課題，然后進(jìn)行必要的講解。接下來，教師要求學(xué)生查閱和調(diào)研相關(guān)資料，提出應(yīng)用問題的解決方案，并獨(dú)立完成實(shí)踐項(xiàng)目，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，最后以小組的形式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示和答辯。這部分實(shí)踐內(nèi)容使學(xué)生加強(qiáng)了實(shí)踐技能的訓(xùn)練，同時(shí)不局限于書本，拓寬了學(xué)生的視野。
　　3.4實(shí)訓(xùn)模塊
　　通過前面三個(gè)模塊的教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)有了較全面的理解和掌握。接下來，要進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力。在這個(gè)階段，教師主要講解Linux嵌入式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)兩門課程，使學(xué)生掌握第二種嵌入式操作系統(tǒng)Linux的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。為了讓學(xué)生充分接觸IT應(yīng)用領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)技術(shù)，在選擇實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的時(shí)候，教師應(yīng)充分發(fā)揮指導(dǎo)作用——在閱讀了大量國內(nèi)外參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，選擇具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的課題，確定為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。學(xué)生通過參與這些有實(shí)用價(jià)值的項(xiàng)目訓(xùn)練以后，增強(qiáng)了信心，提高了應(yīng)用開發(fā)水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目的全過程開發(fā)與管理訓(xùn)練。
　　3.5項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)模塊
　　在以上實(shí)訓(xùn)模塊的基礎(chǔ)上，按照實(shí)際應(yīng)用需求，將使用到的新技術(shù)進(jìn)行歸納、總結(jié)、分類，為項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)做好準(zhǔn)備工作。在項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)階段，可以將實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目與學(xué)生的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)相結(jié)合。對(duì)于許多實(shí)訓(xùn)過程中的研究課題，由于實(shí)用價(jià)值高、應(yīng)用廣泛，很適合進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)。在實(shí)戰(zhàn)教學(xué)過程中，注意創(chuàng)造條件積極開展大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，不斷吸收學(xué)有余力，并且對(duì)應(yīng)用、實(shí)踐、創(chuàng)新感興趣的不同專業(yè)、不同年級(jí)的學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)，形成科技創(chuàng)新梯隊(duì)，為取得高水平的研究成果奠定基礎(chǔ)。近年來，我校多次組織學(xué)生參加一系列IT類全國大學(xué)生嵌入式系統(tǒng)科技競(jìng)賽，取得了較優(yōu)異的成績(jī)。綜上所述，“模塊法”教學(xué)模式的實(shí)踐內(nèi)容如圖2所示。
　　4教學(xué)方法改革
　　為了更好地培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用型人才，我們?cè)谇度胧较到y(tǒng)課程的教學(xué)方法、考核辦法、管理模式以及指導(dǎo)方式等方面進(jìn)行了相應(yīng)的改革。
　　首先，我們引入了“以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，邊做邊學(xué)”的教學(xué)方法，擺脫傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)。在嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師僅對(duì)項(xiàng)目的必要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，然后給學(xué)生布置相應(yīng)的實(shí)踐任務(wù)要求，讓學(xué)生以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，邊做邊學(xué)。在做項(xiàng)目的過程中，提倡學(xué)生與學(xué)生之間的討論與交流。這樣，學(xué)生在做項(xiàng)目的同時(shí)，對(duì)相關(guān)知識(shí)就有了更深入的理解和掌握，并且提高了積極性和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。
　　在考核辦法上，我們以“各項(xiàng)目小組集體答辯演示”的模式取代了傳統(tǒng)的筆試考核。在考核過程中，更注重考核學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力以及分析問題、解決問題的能力。這樣的考核辦法就要求學(xué)生平時(shí)勤于動(dòng)手實(shí)踐，并且投入很多的時(shí)間考慮如何解決問題，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自主學(xué)習(xí)意識(shí)。
　　
　　在對(duì)學(xué)生的管理模式上，我們模擬公司的運(yùn)作。對(duì)學(xué)生采取“員工化”的管理，使學(xué)生能盡快轉(zhuǎn)變角色，樹立員工意識(shí)，不再把自己作為一名學(xué)生對(duì)待，而是作為一名公司職員，要嚴(yán)格遵守工作流程、規(guī)范以及考勤制度等。
　　在指導(dǎo)學(xué)生的方式上，傳統(tǒng)的做法是學(xué)生遇到困難，老師立刻給予講解，直到給學(xué)生講明白為止。這樣并不利于學(xué)生創(chuàng)新思維以及獨(dú)立實(shí)踐能力的培養(yǎng)，會(huì)使學(xué)生形成較強(qiáng)的依賴心理。而當(dāng)他們踏上工作崗位以后，缺少獨(dú)立克服困難并解決實(shí)際問題的信心和毅力。針對(duì)這種情況，我們改變做法，當(dāng)學(xué)生在技術(shù)上遇到困難時(shí)，鼓勵(lì)他們到圖書館查找資料，閱讀相關(guān)論文、書籍或上網(wǎng)等，獨(dú)立解決問題。對(duì)于確實(shí)無法獨(dú)立解決的問題，通過學(xué)生間集體討論、老師提示的方式找出解決方案。與此同時(shí)，通過模擬答辯的形式，定期讓學(xué)生走上講臺(tái)，把自己的實(shí)際開發(fā)內(nèi)容、心得體會(huì)講給大家分享，這就培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力以及換位思考意識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
　　5結(jié)論
　　我校的嵌入式系統(tǒng)課程經(jīng)過“模塊法”教學(xué)模式的實(shí)踐，近年來主要取得了以下成果。
　　1) 提高了學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手的實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)有了全面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和創(chuàng)新思維能力。學(xué)生多次獲得全國各類科技創(chuàng)新競(jìng)賽的優(yōu)異成績(jī)。
　　2) 建立了一整套嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核管理辦法，并且形成了教學(xué)梯隊(duì)以及科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，為今后“物聯(lián)網(wǎng)”專業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。
　　3) 促進(jìn)了學(xué)生的就業(yè)工作。由于在教學(xué)模式上突出應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新，進(jìn)行目標(biāo)管理，因此我校培養(yǎng)出了一批動(dòng)手能力強(qiáng)、專業(yè)素養(yǎng)高的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。近三年來，本專業(yè)一直保持92%以上的就業(yè)率，為畢業(yè)生的就業(yè)工作作出了一定的貢獻(xiàn)。
　　綜上所述，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，是新世紀(jì)現(xiàn)代化社會(huì)的必然選擇。只有不斷跟蹤嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的前沿和熱點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)理念與培養(yǎng)模式，才能抓住機(jī)遇，與時(shí)俱進(jìn)，培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才，從而為嵌入式系統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 王紹斌. 大連嵌入式軟件發(fā)展戰(zhàn)略[R]. 大連:第二屆中日嵌入式軟件