陳衛(wèi)麗+黃金雪

摘 要： 當前社會已進入萬物互聯(lián)機器智能的時代，嵌入式系統(tǒng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，社會對嵌入式人才需求不斷擴大，而嵌入式專業(yè)的高校畢業(yè)生卻很少能直接勝任嵌入式崗位的要求。文章在充分調(diào)查企業(yè)嵌入式崗位人才能力需求的基礎(chǔ)上，在嵌入式課程設(shè)置、實驗教學(xué)、課程考核等方面進行了教學(xué)改革探索。實踐證明，這些改革能有效提高學(xué)生的實際工作能力，滿足社會對嵌入式人才的需求。

關(guān)鍵詞： 嵌入式控制； 教學(xué)改革； 實驗教學(xué)； 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）06-84-03

The reform and practice of embedded system teaching for social needs

Chen Weili， Huang Jinxue

（School of information technology and Engineering of Guangzhou College of Commerce， Guangdong， Guangzhou 511363， China）

Abstract： At present， the society has entered the era that all things are interconnected with intelligent machines， embedded systems are widely used in various fields， the social demand for talents of embedded system continues to expand， but the professional college graduates are rarely directly qualified for the requirements of the position. Based on the full investigation of the demand for talents of embedded system in enterprises， this paper explores the teaching reform on the embedded system curriculum， experiment teaching， curriculum evaluation and so on. Practice has proved that these reforms can effectively improve the actual work ability of students and meet the needs of the society for talents of embedded system.

Key words： embedded control； teaching reform； experiment teaching； talent training

0 引言

隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)時代已經(jīng)來臨，嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在工控設(shè)備、智能儀表、汽車電子、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軍事裝備、消費類電子產(chǎn)品等方面，嵌入式技術(shù)已成為通信領(lǐng)域和消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的共同發(fā)展方向。社會對嵌入式人才的需求也不斷提高。

與嵌入式從業(yè)人員需求持續(xù)高漲相對，當前我國高校在嵌入式課程的設(shè)置和人才培養(yǎng)上卻存在一些問題。集中表現(xiàn)是，每年從高校畢業(yè)的嵌入式相關(guān)專業(yè)大學(xué)生，真正達到嵌入式從業(yè)人員標準的卻只占少數(shù)，多數(shù)畢業(yè)生并不具備直接從事嵌入式開發(fā)工作的能力，企業(yè)通常需要對這些畢業(yè)生進行一段相當長時間的再培訓(xùn)。在我校這種矛盾較為突出，學(xué)生普遍反映，不敢應(yīng)聘嵌入式崗位，達不到他們的應(yīng)聘要求。很多想從事嵌入式崗位的學(xué)生需要去社會上的嵌入式專業(yè)培訓(xùn)機構(gòu)培訓(xùn)后才能應(yīng)聘嵌入式職位。

為了緩解這些矛盾，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的嵌入式人才，本文以企業(yè)崗位需求為出發(fā)點，了解企業(yè)需求，制定了嵌入式系列課程，并實施嵌入式課程教學(xué)改革，培養(yǎng)企業(yè)需求的嵌入式人才。

1 根據(jù)企業(yè)崗位需求制定嵌入式系列課程

人才培養(yǎng)方案中嵌入式系列相關(guān)課程的設(shè)置要滿足企業(yè)崗位技能的需求。經(jīng)過對目前企業(yè)嵌入式崗位的調(diào)研，得到嵌入式相關(guān)崗位設(shè)置如表1。

通過對崗位需要的知識和技能進行深入的分析，轉(zhuǎn)換成院校的課程如下。

模擬電路和數(shù)字電路；電子電路設(shè)計；單片機原理及應(yīng)用；嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)；C/C++程序語言設(shè)計；接口電路及PCB設(shè)計；JAVA語言程序設(shè)計；GUI開發(fā)；軟硬件測試技術(shù)[1]。

因此，我院把C/C++程序語言設(shè)計，模擬電路和數(shù)字電路，單片機原理及應(yīng)用等幾門課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課，嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，JAVA語言程序設(shè)計作為專業(yè)必修課，并作為重點實驗課。

2 以實驗驅(qū)動法對嵌入式課程教學(xué)進行改革

目前嵌入式教學(xué)，特別是嵌入式實驗教學(xué)存在各種各樣的問題。很多學(xué)校不重視實驗教學(xué)，把實驗教學(xué)看成理論教學(xué)輔助課程，多以基礎(chǔ)的演示性和驗證性實驗為主[2]，忽視了學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)思維能力和綜合分析能力的培養(yǎng)，且不利于實驗課程的創(chuàng)新和開展。課程設(shè)置與實驗室資源配置不合理，部分實驗設(shè)備長期閑置、利用率低，造成不必要的浪費。實驗教學(xué)內(nèi)容流于形式，造成學(xué)生學(xué)完課程之后不知道怎么應(yīng)用，對嵌入式技術(shù)還停留在理論階段，這也暴露出我國高校實驗教學(xué)中存在的一些問題[3]。

針對嵌入式教學(xué)出現(xiàn)的問題，我院在嵌入式教學(xué)中進行了各種改革。首先對嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)這兩門課的教學(xué)進行了改革，加大實驗力度和實驗管理。我院購買了廣州粵嵌科技股份有限公司的GEC210和GEC2440雙核實驗箱用作學(xué)生嵌入式實驗教學(xué)，試驗箱可以在Windows下用ADS做各種常規(guī)外設(shè)比如LED、中斷、定時器、蜂鳴器、直流電機和步進電機、LCD和觸摸屏、溫濕度、光照、煙霧傳感器、4x4按鍵及8位數(shù)碼管等的驅(qū)動實驗；也可以在實驗箱的開發(fā)板上安裝Linux操作系統(tǒng)，做這些常規(guī)外設(shè)及塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、攝像頭、GPS及RFID等的Linux下驅(qū)動實驗；還可以做Bootloader、內(nèi)核、文件系統(tǒng)編譯及移植、GUI開發(fā)等實驗。

為了鍛煉學(xué)生的動手實踐能力，我院把全部嵌入式系列課程都排在實驗室上課，教學(xué)方法改革為實驗驅(qū)動法，讓學(xué)生親手做好每一個實驗，每堂課都能動手操作。這樣就克服了傳統(tǒng)的理論課和實驗課分開進行教學(xué)，學(xué)生動手機會很少的弊端。

實驗驅(qū)動法就是把書上的內(nèi)容都編為一個個的實驗，并把絕大部分驗證性實驗改為綜合設(shè)計性實驗，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維及應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。每堂課先講實驗內(nèi)容、實驗原理、實驗電路圖、實驗方法和實驗要求，然后讓學(xué)生去親自動手做實驗，驗證書本上的理論，并編寫出符合教師要求的實驗結(jié)果，實驗成績計入課程考核成績。比如嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)這門課程，具體教學(xué)過程中，我院改編成以下實驗：

實驗一 ADS下LED燈閃爍實驗（主要讓學(xué)生掌握I/O控制原理）；

實驗二 外部按鍵中斷控制LED及煙霧傳感器實驗（主要讓學(xué)生掌握中斷控制原理）；

實驗三 串口收發(fā)實驗；

實驗四 A/D轉(zhuǎn)換及光照傳感器控制實驗；

實驗五 PWM控制蜂鳴器與中斷綜合實驗；

實驗六 直流電機與步進電機綜合實驗；

實驗七 定時器控制實驗；

實驗八 觸摸屏控制實驗；

實驗九 看門狗電路控制實驗；

實驗十 實時時鐘控制實驗；

實驗十一 I2C總線讀寫及4x4鍵盤和八位數(shù)碼管實驗；

實驗十二 數(shù)字音頻信號IIS控制實驗；

實驗十三 LCD界面顯示實驗；

實驗十四 溫濕度傳感器控制實驗。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)這門課程，Bootloader、內(nèi)核、文件系統(tǒng)和QT的編譯及移植[4]，Linux下LED、按鍵中斷、定時器、蜂鳴器、直流電機和步進電機、溫濕度、光照、煙霧傳感器，攝像頭、GPS和RFID等的驅(qū)動實驗，GUI開發(fā)等內(nèi)容，都編進了實驗之中。經(jīng)過這幾年改革實踐，學(xué)生普遍反應(yīng)對課程內(nèi)容掌握得比較好。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性得到較大提高，會去主動看書弄懂原理。得出正確實驗結(jié)果的學(xué)生覺得很有成就感，就有了學(xué)習(xí)的動力，教學(xué)效果也會比較好。

3 對嵌入式課程的考核進行改革

嵌入式課程的考核，傳統(tǒng)的考核方式往往達不到檢驗學(xué)習(xí)的效果。嵌入式課程不是要考學(xué)生記住了多少理論或概念，而是要考他們用書上學(xué)到的理論知識和方法設(shè)計完成項目的能力。所以對于嵌入式課程，我院都進行了考試改革。做法是：把期末考試改為大作業(yè)的形式，也就是課程設(shè)計形式，讓學(xué)生發(fā)揮自己的想象，綜合應(yīng)用所學(xué)的各種硬件驅(qū)動知識和軟件設(shè)計知識，設(shè)計出一個可以運行的嵌入式作品，對作品進行答辯、評分，評分結(jié)果作為期末考試的成績。課程考核的期末成績分為三個部分，分別為：平時考勤成績、課程實驗成績、課程項目大作業(yè)成績（以論文和作品形式答辯并提交）[5]，比例為20%：30%：50%。

考核中，對學(xué)生提交的項目設(shè)計作品，一定要嚴格進行答辯程序，鑒別真?zhèn)?，杜絕抄襲作品蒙混過關(guān)。對于學(xué)生的原創(chuàng)作品，即學(xué)生親自設(shè)計出來的東西，即使有點粗糙，也會給予高分鼓勵，這樣就能激發(fā)學(xué)生的干勁和創(chuàng)作的激情，學(xué)生都會努力去設(shè)計自己的作品。對于抄襲的作品一定要“打假”，毫不留情的給予零分/不得分處理，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)作積極性。

4 鼓勵學(xué)生參加各種嵌入式專業(yè)競賽及申報大學(xué)生科技課題

在嵌入式課程教學(xué)的同時，應(yīng)大力引導(dǎo)學(xué)生開展課外創(chuàng)新活動，將課堂上學(xué)到的知識應(yīng)用于實踐，開拓學(xué)生的興趣和愛好，鍛煉學(xué)生的思考和動手能力。可以彌補課堂教學(xué)因場所、時間、形式等造成的局限性，為學(xué)生提供更廣闊的創(chuàng)造空間[6]。為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力強的應(yīng)用型人才，我院積極鼓勵學(xué)生參與各類嵌入式項目和嵌入式設(shè)計競賽，指導(dǎo)學(xué)生申請廣東省各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題。

我院每年組織學(xué)生參加“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”、“廣東省電子設(shè)計大賽”、“廣東省機器人大賽”、“全國大學(xué)生‘恩智浦杯智能汽車競賽”等賽事，鍛煉學(xué)生的嵌入式知識綜合應(yīng)用實踐能力和創(chuàng)造能力。每年積極組織教師指導(dǎo)學(xué)生申報廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和廣東省大學(xué)生科技課題，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

5 結(jié)束語

面向社會需求的嵌入式教學(xué)改革與實踐，大力提倡以全課程實驗教學(xué)替代傳統(tǒng)的2節(jié)理論課2節(jié)實驗課的分開教學(xué)，并實施以設(shè)計嵌入式作品為主的考核方式，鼓勵學(xué)生參加嵌入式競賽和申報嵌入式課題，培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。我院幾年的教學(xué)改革實踐證明，培養(yǎng)的學(xué)生具備了初步的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力，適應(yīng)了嵌入式崗位對人才的需求。嵌入式專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率有了顯著提高，一些參與過各類大賽及完成了省級課題的學(xué)生甚至成為企業(yè)的搶手人才。但是如何提高競賽及申報課題的學(xué)生參與度及普及率，也是我院一直在努力解決的問題。

參考文獻（References）：

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[6] 王維博，王海濱，葉凱.電子信息工程專業(yè)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的

改革探討[J].中國電力教育，2010.10：58-59