劉偉學

（赤峰學院 學科建設(shè)規(guī)劃處，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1 引言

赤峰學院“十二五”期間突出培養(yǎng)應(yīng)用型、復合型、創(chuàng)新型人才，著力構(gòu)建“厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用”的人才培養(yǎng)模式，計算機與信息工程學院是我校應(yīng)用型院系之一，對地方應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有不可推卸的責任.但我校計算機教學卻仍然停留在計算機技術(shù)的初期階段，主要圍繞基礎(chǔ)理論加通用PC機來進行計算機教學的.

伴隨著計算機技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用的緊密結(jié)合，通用PC已經(jīng)不再是IT舞臺的主角，嵌入式計算機系統(tǒng)，正逐漸成為計算機時代的另一后起之秀[1].目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到生活的方方面面，這為計算機教學的發(fā)展指明了新的方向.我校計算機與信息工程學院將嵌入式方向作為一個新型人才培養(yǎng)的突破口，設(shè)置了這一新興的發(fā)展方向.

2 存在問題

高校作為嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)的搖籃開展的教育相對滯后，特別是一些新建的地方本科院校，培養(yǎng)的嵌入式技術(shù)人才數(shù)量和質(zhì)量遠遠不能滿足市場的需求[2].我校嵌入式系統(tǒng)教育剛剛起步，在2007年以前還沒有真正的涉足這一行業(yè)，只是開設(shè)了簡單的一些與嵌入式方向相關(guān)的課程，大都作為選修課，課時很短，還沒有形成統(tǒng)一的教學體系和人才培養(yǎng)模式，學生對此的重視程度也遠遠不夠.且知識體系系統(tǒng)性和針對性較差，知識較為陳舊，還停留在8位單片機低水平層次上，學生的工程實踐能力差，無法適應(yīng)社會企事業(yè)的實際需要.對于高層次嵌入式軟件工程人才的培養(yǎng)更是嚴重缺乏.

3 教學改革

隨著嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展，人才需求以及相應(yīng)政策導向，嵌入式系統(tǒng)將成為計算機技術(shù)新的研究方向，也是高校進行“計算機教學結(jié)構(gòu)調(diào)整”和“課程實用化改造”的大勢所趨，越來越多的高校也認識到了開設(shè)嵌入式教學課程的必要性和緊迫性[3].我校計算機與信息工程學院從2007年將嵌入式作為一個新的方向進行培養(yǎng)，多次派青年教師參加嵌入式研討會和培訓班，為嵌入式系統(tǒng)的教學培養(yǎng)“雙師型”人才.嵌入式教學與行業(yè)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展緊密相關(guān)，國內(nèi)高校嵌入式教學還處于試驗階段，缺乏成功的教學案例和教學資源，如何根據(jù)嵌入式應(yīng)用方向進行正確的人才定位，開設(shè)哪些嵌入式課程，如何設(shè)計教學內(nèi)容等成為開設(shè)嵌入式方向面臨的難題.我校分析了傳統(tǒng)的嵌入式教學的弊端，結(jié)合研討會以及開設(shè)嵌入式比較早的學校的經(jīng)驗，結(jié)合我校服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的目標，對我校嵌入式方向課程進行了改革.

3.1 課程體系改革

對課程體系進行精心、科學的組織和建設(shè)是保證課程教學質(zhì)量的關(guān)鍵[4].我校嵌入式方向課程體系主要分成三個階段：基礎(chǔ)階段、專業(yè)階段、實訓階段.基礎(chǔ)階段主要是指大一、大二這兩年，基礎(chǔ)階段的課程主要包括：高等數(shù)學、普通物理、模電、數(shù)電等.專業(yè)階段指大三和大四第一學期，這一階段是學生掌握專業(yè)知識的關(guān)鍵時期，嵌入式方向摒棄了傳統(tǒng)的嵌入式教學知識體系系統(tǒng)性差的缺點，該方向的專業(yè)課程按照嵌入式系統(tǒng)的知識體系進行了設(shè)置，主要開始的專業(yè)課包括：單片機與自動控制、嵌入式系統(tǒng)原理、Linux操作系統(tǒng)、ARM原理與嵌入式應(yīng)用、嵌入式編程等.實訓階段指大四第二學期，這一階段是檢驗學生大學四年所學知識的綜合運用能力，為學生步入社會做銜接.嵌入式實訓主要包括畢業(yè)生的實習和畢業(yè)設(shè)計工作，學生在實訓中能夠真正的接觸到嵌入式系統(tǒng)的實際應(yīng)用，使學生掌握嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計的基本方法，實踐嵌入式系統(tǒng)項目開發(fā)基本流程，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、解決嵌入式系統(tǒng)具體應(yīng)用問題的實踐動手能力.

3.2 教學內(nèi)容改革

根據(jù)學生的知識水平、學習能力動態(tài)的安排教學內(nèi)容是保證課程教學質(zhì)量的核心.嵌入式方向課程的特點實踐性強，所以我們在教學內(nèi)容的安排上采取以實驗為主，理論教學服務(wù)于實驗的思想.

3.2.1 實驗教學內(nèi)容改革

實驗教學內(nèi)容包括實驗室組建和實驗教學兩部分.根據(jù)嵌入式方向課程體系的設(shè)置，該方向?qū)嶒炇覒?yīng)主要有模擬電子技術(shù)實驗室、數(shù)字電子技術(shù)實驗室、計算機組成原理實驗室，單片機實驗室、嵌入式應(yīng)用技術(shù)實驗室，嵌入式實訓室等.模擬電子技術(shù)實驗室、數(shù)字電子技術(shù)實驗室、計算機組成原理實驗室，單片機實驗室為已有實驗室，可以完成模電、數(shù)電、計算機組成原理、單片機的實驗教學.嵌入式應(yīng)用技術(shù)實驗室主要承擔嵌入式專業(yè)課程的實驗教學，在嵌入式實驗平臺的選擇上，著重考慮嵌入式CPU的體系結(jié)構(gòu)、實驗平臺的可擴展性、對操作系統(tǒng)的支持度、是否可滿足軟硬件實驗的需要、實驗文檔資料是否齊全等幾個方面.我校實驗室建設(shè)初期主要考察了北京博創(chuàng)、深圳英蓓特、西普科技等多家嵌入式實驗設(shè)備，在對各實驗平臺的性能進行綜合比較與考察之后，我們實驗室選擇了北京博創(chuàng)的ARM9/Xscale經(jīng)典雙核實驗平臺.該平臺使用基于三星公司ARM920T內(nèi)核的S3C2410處理器，帶有網(wǎng)絡(luò)接口、CF卡、LCD、觸摸屏、USB 接口、CAN總線接口、A/D轉(zhuǎn)換接口等資源，并且可以外接FPGA、GPS/GPRS、藍牙、攝像頭等模塊，可支持 Linux、VxworksμCOS-II、Windows CE4 套操作系統(tǒng)，提供了豐富的軟硬件資源并且留有可復用資源的擴展插槽，方便以后的二次開發(fā)與擴展[5].嵌入式實訓室是嵌入式方向?qū)W生綜合知識展示的平臺，該實訓室可以完成學生的實習、畢業(yè)設(shè)計、教師的科研等內(nèi)容，實驗項目有：智能家居系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)定位控制系統(tǒng)、ETC實訓系統(tǒng)、魔法師創(chuàng)意實訓系統(tǒng)等.廠家提供了項目所有的PCB圖、源代碼、擴展模塊等軟硬件資源，教師很容易擴展可研項目，并且可以引導學生參與進來.

在實驗教學內(nèi)容安排上分為：基礎(chǔ)實驗、綜合型實驗、創(chuàng)新型試驗，合理的選擇實驗內(nèi)容，使學生循序漸進的提高動手能力.

3.2.2 理論教學內(nèi)容改革

理論教學內(nèi)容是實驗的先導，應(yīng)用型本科院校與技術(shù)院校的區(qū)別是學生不僅要有很強的實踐動手，而且還要具備一定的理論基礎(chǔ)，我校嵌入式方向理論課圍繞實驗平臺安排教學內(nèi)容，盡量減少理論課的內(nèi)容，增加實驗課時.在2012年培養(yǎng)方案中，對嵌入式方向的理論教學內(nèi)容進行了重新的探討，主要專業(yè)課程的理論學時和實驗學時進行了修訂，如：“單片機與自動控制”課程由原來的理論72學時，實驗36學時改為理論54學時，實驗60學時、“ARM原理與嵌入式應(yīng)用”課程由原來的理論72學時，實驗36學時改為理論54學時，實驗66學時，同時又增加了“嵌入式編程”理論54學時和“嵌入式編程實驗”課程54學時，為培養(yǎng)高層次嵌入式軟件工程人才做鋪墊.

3.3 教學模式改革

選擇合理的教學模式是保證教學質(zhì)量的旗幟.

3.3.1 理論與實踐相結(jié)合

傳統(tǒng)的教學方式以理論教學為主，即使有實驗的課程也是理論教學與實驗教學單獨上，學生很難理解非常抽象的理論知識，實驗也是簡單的模仿操作，不能將理論知識很好的體現(xiàn)在試驗中，為了改變這一現(xiàn)象，我校嵌入式方向上以實驗為主，將教學課堂搬到實驗室,充分利用實驗室資源，每堂課都由任課教師演示一個具體的實驗項目，變抽象為具體,變枯燥為有趣,激起學生的學習興趣.然后再圍繞本實驗項目,講解該項目中涉及的理論內(nèi)容，通過理論內(nèi)容的學習使學生豁然開朗.理論課的內(nèi)容學完之后，讓學生自己動手做實驗，即學即用,使學生在自主實驗中逐漸加深理解,進一步體會該實驗中所學到的知識,以取得事半功倍的教學效果.

3.3.2 變被動學習為主動學習

開放實驗室，學生可以充分利用實驗室提供的實驗器材和環(huán)境來完成自己感興趣的生活中的嵌入式產(chǎn)品，可以對已有的產(chǎn)品提出更好的改進辦法.有興趣的同學還可以參加教師的科研，進行嵌入式項目的研發(fā)工作，為他們步入社會進行科研工作奠定良好的基礎(chǔ)，從而增加了學生自主學習的興趣.

3.3.3 平臺驅(qū)動

我校2008年12月加入了中國電子學會嵌入式工作委員會，積極參加專業(yè)委員會舉辦的嵌入式學術(shù)、技術(shù)交流；2010年3月加入了“中國電子學會嵌入式聯(lián)合培訓中心合作方案”，開展嵌入式技術(shù)培訓及相關(guān)的認證考試，取得“嵌入式助理工程師”證書的學生名單將加入嵌入式人才信息庫，為學生提供就業(yè)平臺.同時鼓勵學生積極參加各種競賽，培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力和積極參與競爭的意識，推動他們積極思考,努力探索,有針對性地去學習、討論的能力.

4 結(jié)束語

嵌入式方向課程體系改革是一個長期的不斷的探索的過程，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，教師應(yīng)該不斷更新教學觀念，不斷提高自己的專業(yè)技能，不斷探索與實踐.本文針對嵌入式方向課程實踐性強的特點，從課程體系、教學內(nèi)容和教學模式幾個方面提出了教學改革措施.實踐證明，該課程改革更有利于赤峰學院為地方培養(yǎng)更多高質(zhì)量嵌入式開發(fā)人才，并為今后我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的開設(shè)打下了基礎(chǔ).

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

〔2〕牛建偉，張炯.北京航空航天大學嵌入式系統(tǒng)課程建設(shè)[J].計算機教育,2008(7):64-65.

〔3〕鄭偉.“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)”課程模式轉(zhuǎn)變及教改研究[J].電氣電子教學學報,2009(S1):47-49.

〔4〕李勇，游磊，蘇長明.嵌入式系統(tǒng)教學體系建設(shè)研究[J].教育與教學研究，2011，25（5）：95-98.

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

〔6〕何劍鋒，黃建仁，何月順，等.以ARM － Linux為載體進行嵌入式系統(tǒng)教學關(guān)鍵點的研究[J].東華理工大學學報，2011,30（3）:287-290.

〔7〕王蘇峰，唐玉華，陸洪毅，等.嵌入式系統(tǒng)課程教學方法探索[J].計算機教育，2011（20）:65-68.

〔8〕徐慧,金敏.“三點一線”教學方法在“嵌入式系統(tǒng)”課程中的應(yīng)用[J].教育與教學研究,2009(10):39-4.