高校专科嵌入式系统课程教学

摘 要：随着嵌入式技术的普及和嵌入式人才需求的增加,嵌入式系统课程成为各大高校的热门课程.针对嵌入式系统课程教学中存在的问题,结合专科教育特点,构建嵌入式课题体系改革方案,并提出“三位一体”嵌入式系统实验教学模式,能够提高学生实践能力,有较好的教学效果.

关 键 词：嵌入式技术；专科；教学模式

中图分类号：G642

1目前在嵌入式系统课程教学中诸多问题,如下所示

1.1嵌入式人才培养与社会需求脱节

目前我国嵌入式技术方面的人才主要分为两种类型：单片机工程师和软件工程师.单片机工程师一般毕业于电子、自动化、仪器仪表等相关专业,优点是有较厚的硬件基础,掌握计算机底层工作原理[1].《报告》显示在大部分从事嵌入式产品研发的企业中,基本都是采用软硬件人员分工合作完成产品的开发方式（62%）,而与去年的调查数据（56%）横向对比看,这一选项所占的比例也呈现出增长趋势（提高了6个百分点）.由此我们可以看到企业最需要的还是擅长某一方向的专才.

1.2师资力量薄弱,实践水平差

各个高校及高职院校中嵌入式方向师资力量薄弱,教师软硬件知识兼通的较少,在企业中有工作经验的教师缺乏.因为现在高校招聘的教师大部分是硕士或者博士毕业后直接上岗,教学期间进行工程实践的机会较少,实践水平差,软硬件知识兼顾的全能教师缺乏.教师队伍的封闭性决定了“双师型”教师比例不高[2].

1.3专科培养课程设置不合理

专科与本科学生的培养目标是不同的.专科是培养具有某种专业知识和技能的中、高级人才；培养掌握一定理论知识,具有某一专门技能,能从事某一种职业或某一类工作的人才.而本科是培养较扎实地掌握本门学科的基础理论,专门知识和基本技能,并具有从事科学研究工作或担负专门技术工作初步能力的高级人才.在嵌入式人才培养方面的问题尤为突出.多数院校设置专科培养学制为三年或者两年,但是目前设置课程体系时仍设置较多计算机专业基础课：如高等数学,大型数据库等.

1.4教学方法、课时分配有待改善

嵌入式课程的改革出现很多好的方法,有些学校实行开放式办学,与国外高校联合,实行“3+1”或“2＋2”（即前3年在国内最后一年到国外,或者前两年在国内后两年到国外,取得国内和国外双学士学位）的培养办学模式.有些试试“项目驱动”式教学等.但是具体应用实施效果不佳.针对嵌入式系统课程的软硬件兼顾的特点在理论-实践-实习等课时分配上还不完善.

2课程改革体系研究

2.1课程体系改革

依据上述《报告》,从专业角度反映了嵌入式开发硬件平台的发展趋势,在嵌入式开发领域,ARM处理器毫无疑问的占据了嵌入式处理器90%以上的市场份额,该项调查数据显示了不同系列处理器的市场占有率情况（截止到2011年5月底）,ARM9系列仍然是ARM市场占有率最高的ARM处理器（45%）,而Cortex系列处理器作为未来ARM公司主打产品线,其市场份额目前已占15%.嵌入式linux虽然比去年低了5个百分点,但依然占据了明显的优势（48%）,在全球新一代通讯网络和物联网等大的产业带动下,采用Linux内核的Android,仅正式上市两年就已经超越称霸十年的Symbian系统,一跃成为全球最受欢迎的智能手机平台.C语言作为嵌入式开发最经常使用的语言的地位依然无容置疑,所占比例高达67%.

课程设置作为人才培养的落脚点,在一定程度上决定着人才培养的规格和质量[4].针对高等院校嵌入式方向专科学生来讲,想在两年或三年时间学习好嵌入式课程,设置好课程体系极为重要.嵌入式方向专科课程体系设置以当前社会需求出发,结合嵌入式系统开发的特点,分为硬件、软件基础知识,如嵌入式系统结构、电子技术基础、c语言程序设计等.对于三年制专科来讲,硬软件基础知识在第一年学习.第二年的课程设置主要结合当前嵌入式行业流行的ARM9微处理器和linux操作系统进行嵌入式设计与开发的学习,包括嵌入式linux驱动程序开发、网络编程和应用程序开发等.第三年根据学校的设置可以进行实习实践、毕业设计.如校企合作项目、集体参加校外培训.对于两年制专科来讲,在第一年第二学期开始学习嵌入式设计与开发相关课程.大学生电子设计竞赛、嵌入式物联网竞赛等一系列嵌入式方向的竞赛是学生实践学习的好机会,也是激发学生学习兴趣的一种渠道,应融合贯通到课程体系中.

2.2嵌入式教学体系改革

（1）重视嵌入式教学师资培养

一般具备扎实的专业知识,但是针对嵌入式专业的内容新、发展快、软硬结合的特点,教师的嵌入式方向综合实力较弱.建立“企业培训-外出进修”相结合的培养机制.嵌入式课程一般需要购写硬件开发平台,针对硬件开发平台及在平台上的嵌入式应用开发,教师有针对性的进行培训,或者跟企业进行项目合作或者进入企业培训学习.

（2）嵌入式软、硬件教学设备

目前嵌入式方向的教材不计其数,实用而且高质量的教材却难寻,因为嵌入式方面的教材是针对相应的硬件设备编写的,嵌入式系统课程教材的更新速度远低于技术的速度更新,所以可根据本校的硬件设备来教材或者自己学院的教师根据学生情况编写本校的嵌入式教材.“教材-设备-课程”是一个整体,根据学生课程的设置,配备合理的硬件设备,征订适合的教材,不可独立考虑,否则教学过程中出现课本、设备不匹配的问题.

（3）合理分配学时

嵌入式方向的课程实践性很强,在课时分配时应注意.比如嵌入式系统课程一般学校分配64或48课时,理论-实验课时量为3：1或2：1.这种情况下会出现实验课是不够,理论、实践脱节.在课时设置时分配时设置为理论-实验1：1或实验比例更大些.嵌入式系统课程在机房上课是发展趋势,理论实验根据讲授内容随机分配,有些院校已经开始实施.这样可以充分发挥学生的主动性和实践动手能力,理论实验结合,在教师教授完理论后可以立即上机实践.

3三位一体实验教学模式

嵌入式系统课程与传统的微机原理和单片机课程有着本质的区别.第一,单片机课程基本是面向硬件的,只有少部分软件内容,而嵌入式系统课程利用高性能嵌入式微处理器能够进行复杂的运算,侧重于软件；第二,单片机课程大多以某种特定的微控制器为案例进行教学,而嵌入式系统课程以嵌入式操作系统为软件基础,进行驱动程序、应用软件等的设计实现.

本文根据嵌入式系统课程的特点及嵌入式发展趋势,提出了“ARM9微处理器+LINUX+课题实践”三位一体的嵌入式系统实验教学模式.嵌入式课程的实验以微处理器、LINUX操作系统等基本概念、硬件接口知识、程序设计与分析等内容为主,重点考核学生对嵌入式系统基本概念和设计方法的掌握程度.实验分为基础实验和课题实践.

3.1基础实验

（1）基础环境实验

学习嵌入式基本开发流程,学习软件和硬件的安装与调试与集成环境的使用――交叉开发环境,通过简单的HelloWorld嵌入式应用程序,介绍基本的应用程序程序开发流程,同学通过此实验了解和熟悉嵌入式的软硬件平台及程序设计方法及流程.

（2）CPUGPIO驱动程序

修改编写2410GPIO驱动程序,在Linux系统中插入自己的驱动程序,实现用CPUGPIO控制外部LED,利用2410开发板上的LED验证驱动程序的正确性.

（3）Web怎么写作器实验