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1、计算机专业嵌入式系统教学模式探析 本文从嵌入式系统的课程定位、教学体系、师资建设和人才培养等方面进行探析，针对计算机专业的嵌入式教学，提出一系列嵌入式系统教学模式的思路。 1嵌入式系统教学的定位 嵌入式系统是软硬结合的产品，存在于各个领域，这就决定了它的多学科交叉特性。目前，国内不同院校都在开展嵌入式系统课程的设置，由于专业背景不同，存在各自的特点，如电子技术专业、自动控制专业、通信专业等都开设有嵌入式系统课程，侧重点各不相同。 嵌入式系统已形成两种应用模式电子技术应用模式和计算机应用模式。相应地，嵌入式开发的人有两类一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人；另一类是学软件、计算机专业出
2、身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。 结合嵌入式产业技术性和社会需求，我院对嵌入式方向的设置进行了分析和研究，从嵌入式教学的课程内容体系、实验教学体系及实验环境建设、教学方法和手段、教材建设、师资力量建设等方面进行改革与探索。本课程的定位是面向计算机专业的学生，利用专业优势培养计算机应用模式的人才，兼顾电子技术应用模式，力图培养计算机专业方面的嵌入式人才。 2建立完善的课程教学体系，培养学生的实践能力 2.1设置具有自身特点的课程体系 嵌入式系统的范围非常广泛，作为一门课程要有自己的规律，不要把该课程简单地作为技能培训。嵌入式系统和实际结合非常紧密，作为应用型人才培养的课程，与研究
3、型的培养侧重点是不同的，因此应该建立一套适合学校特点的课程体系。从2018年，我院在深入调查并借鉴国内外嵌入式系统课程设置的基础上，将原计算机应用方向更名为嵌入式技术方向，结合学院学生的实际，联系计算机专业的特点，对课程体系做了相应的调整，初步形成了适合我院培养目标的嵌入式系统方向课程体系，如图1所示。 嵌入式系统开发与应用内容繁杂，以上课程体系涵盖了嵌入式系统的硬件和软件两个方面的课程。其中基础课程和专业课程和计算机其他方向相似，在专业方向上体现出嵌入式应用课程，总体设置遵循计算机基础课程、嵌入式系统相关技术及工程实践技能课程，具有系统性。硬件知识有模拟与数字电路、计算机组成、微机原理与接口
4、技术、单片机原理和网络与数据通信等；程序设计知识有C、C+、汇编语言、Java等，然后是嵌入式应用课程系列，最终面向各个应用领域。 2.2建立合理的嵌入式系统实验教学体系 嵌入式系统是实践性很强的课程，实践是整个嵌入式系统教学体系中最重要的环节，也是嵌入式系统教学成败的关键。根据三本院校对学生培养的要求，结合计算机专业的特点，把嵌入式实验分为基础性实验、综合性实验、设计创新性实验和参加工程实践等四个模块来设计实验项目和内容，按照一定的比例进行分配，进而培养学生理论、综合、创新、实践能力。 (1)基础性实验。按照教学大纲，对一些基本原理进行验证，操作方法、操作步骤比较详细，如C51单片机的控制实
5、验、嵌入式软件开发基础实验、人机接口实验、通信与音频接口实验、简单驱动程序实验和嵌入式操作系统移植实验等，目的在于加深学生对基本理论的理解，掌握基本技能，提高学生对基础实验的兴趣，为后面的设计性综合实验做准备。 (2)综合性实验。在掌握基本实验后，需要培养学生的综合设计能力。可以选择一些实验，贯穿整个知识体系，让学生思考、综合运用，培养学生灵活运用知识和理论联系实际的能力，同时也锻炼了学生思考问题的独立性。 (3)创新性实验。该部分能够结合一些工程实际，要求学生自拟设计方案，进行可行性审查，提交报告和相关程序，完全发挥学生的主观能动性，可以分组或个人完成，如串口驱动程序设计、电梯的实时控制、智
6、能小区的设计、MP3音频播放等。这些课题能够调动学生的学习积极性，激发他们的求知欲，不断学习新知识，应用新技术。 (4)实践活动实验。这一部分是对于一些学有余力的学生，按照志愿原则集中培训，结合一些社会应用课题进行训练，培养他们的工程应用能力。由学生根据社会调查，自己提出实验课题，拟出实验方案，最后由老师协同，帮助学生实现自己的设计，最大限度地培养学生了创新意识。 我院的嵌入式实验室为学生提供了ARM嵌入式开发平台，熟悉一些常用的微处理器、存储器、外设接口；掌握嵌入式操作系统，定制内核，编译下载调试，编写驱动程序和应用程序等，最后实现一个具体嵌入式应用的解决方案。实践表明，良好的实验教学平台促
7、进了教学与科研的结合，也为学生的学习提供了保证，为他们以后的就业积累经验。 2.3整合富有特色的教学和实验教材 结合计算机专业的特点，选择和编写适合本院学生的教材。教材的选用要适合我院计算机应用模式的人才培养，对一些教材进行整合，如数字电路与VHDL语言的结合，电路与模拟电路整合。编程语言方面要形成一条主线，如C语言贯穿于整个大学本科阶段，因此要选用以C语言为主的教材。操作系统方面，如Linux、VxWorks等是学生没有接触过的嵌入式操作系统，因此在教材的编写或选择时要加入这些操作系统的进程线程调度、通信与同步、中断设置、优先级、驱动程序结构等方面的内容。实验指导书也非常重要，要经常修订，革
8、故鼎新。编写方式要做重大改进，体现嵌入式系统出现的新技术、新观点，在实验教学中让学生有较大的思维空间和活动空间；采用灵活的方式，由学生结合自身的学习程度，亲自选定实验项目，制定实验步骤，处理和分析实验结果、实验数据等，提高实验效果。 3嵌入式师资团队建设 “嵌入式系统”作为一门新兴的学科，需要提供更多的研讨学习交流机会，以建立一批既具有嵌入式理论知识和实践经验，又有较高教学水平的教师队伍。我院重视嵌入式师资的培养，鼓励年轻教师参加国内的一些嵌入式培训，提升教师的专业素质，如2018年浙大主持的亿道英蓓特嵌入式系统培训；要求参加嵌入式系统设计师的考证，以加深专业知识的理解；教研室成立合作团队，对
9、国内外一些新的技术、新的动向进行研究；此外，学术交流方面，除了开展与兄弟院校的学术交流，更大胆开展“讲坛”式讲座，由各教师准备不同的专题，每周进行探讨，形成一种惯例，互通有无，共同提高，把合作性学习模式用到师资队伍的建设之中。 4以学生为主导。开展“项目化”教学和开辟“学习论坛” 嵌入式系统自身的特点决定了它必须与生产实践相结合，学院根据应用型人才培养的目标，开展“项目化”教学。基于建构主义的“项目化”教学法一改传统的教学方式，由以教师为中心转变为以学生为中心，由以课本为中心转变为以“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。在运用“项目化”教学进行教学设计的时候，学生是认知的主体、
10、是知识意义的主动建构者。因此学院重视对学生实践能力的培养，集中时间对学生进行强化训练，教师则作为协作的角色出现。 嵌入式系统的老师必须具有很深的专业背景和工程项目经验，引导学生独立思考，在平时的工程实训中，学生自由组成若干个项目小组，形成开发团队，各个小组选出“项目经理”，负责课题的完成与人员分配。项目小组自行分析、自行设计。遇到新的技术或其他学科的知识，要求他们利用网络、图书馆、团队的凝聚力等自己解决。“项目化”教学充分突出了学生的主体作用，培养了团队精神，提高了学生进行技术交流的能力，增强了主动学习的意识，通过网络和邮件，学生还可以与国内外嵌入式方面的技术人员进行交流，进一步拓宽他们的视野
11、。 此外，为了发挥学生的主体作用，开辟“学习论坛”无疑为嵌入式系统的学习提供了一种很好的方式，师生、生生之间可以相互切磋、共同进步，大大活跃了学习气氛，同时也积累了相当多的经验。 5结束语 目前，众多高校都在逐渐开设嵌入式系统教学，对课程体系、实验体系和教师培养体系的建立也在逐步摸索之中。对于计算机专业，我们要利用专业优势，及时更新知识，探索出一条适合本专业的嵌入式系统的教学模式，保证教学环节与时俱进，课程设置与社会需求接轨，与地方经济和市场需要相结合，与学生兴趣相适应，培养适应社会需要的应用型人才。随着对嵌入式系统教学模式的探索不断深入，计算机专业的嵌入式系统教学特色将会更加鲜明。第 8 页