關(guān)于嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革探索

1、關(guān)于嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革探索、尸、 亠前言隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制系統(tǒng)、 航天 軍事、信息家電等領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。 雖然幾乎所有的高等院 校都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程， 然而由于嵌入式系統(tǒng)是一門綜合性極強(qiáng) 的課程，涉及到數(shù)電、模電、計(jì)算機(jī)和通信、微機(jī)原理等多學(xué)科的知 識(shí); ; 尤其是嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐性很強(qiáng)，而且發(fā)展迅速，新的技術(shù)不斷涌 現(xiàn)，因此傳統(tǒng)的嵌入式教學(xué)體系、授課方式、實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)不能滿足 信息時(shí)代的培養(yǎng)嵌入式人才的需求。 因此，本文針對(duì)傳統(tǒng)的嵌入式系 統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在著的弊端， 提出了一系列的改革和創(chuàng)新辦法， 旨在 培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和市場(chǎng)需求的嵌入式工程

2、師。1 1 傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中存在的弊端 傳統(tǒng)的嵌入式教學(xué)中普遍存在著以下問題： (1)(1) 教材陳舊，內(nèi)容過時(shí)， 不能適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需求， 而且教材普遍以生硬的講概念說原理為主。 (2)(2) 傳統(tǒng)的授課方式以老師灌輸為主，學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識(shí)，從 而感到枯燥，無法激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣 ; ; 而且教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)脫節(jié)。 (3)(3) 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性內(nèi)容為主， 缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)， 不能培養(yǎng)學(xué)生 的創(chuàng)新能力。另一方面，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，和實(shí)際生活嚴(yán)重脫節(jié)。 (4)(4) 傳統(tǒng)的考核方式只重視筆試成績(jī)， 不能反映嵌入式系統(tǒng)這種實(shí)踐性強(qiáng) 的課程的特點(diǎn)，無法體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。2 2

3、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的探索為了提高嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的效果，培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展需求的嵌入 式人才，本文針對(duì)傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式下存在的問題， 進(jìn)行了 深入的調(diào)查研究和實(shí)踐活動(dòng)，提出了一系列的教學(xué)改革的方案。2.12.1 教學(xué)內(nèi)容選擇針對(duì)性和合理性 嵌入式是技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的領(lǐng)域， 也是交叉學(xué)科領(lǐng)域涉及微電子、集成電路和計(jì)算機(jī)組成原理等，覆蓋范圍廣，發(fā)展速度快。其特點(diǎn)決 定了嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容也需要做到與時(shí)俱進(jìn)，雖然我們無法向?qū)W 生傳授所有新的處理器，總線協(xié)議、嵌入式技術(shù)，不是我們應(yīng)當(dāng)在教 學(xué)內(nèi)容上，保持必要的開放性，向?qū)W生闡述嵌入式德理念，讓他們具 備嵌入式的大腦，授之以漁 ! !在教材的選擇上

4、，盡量選擇系統(tǒng)性連續(xù)的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新穎，和實(shí)際 緊密結(jié)合的教材。即便如此，在實(shí)際教學(xué)中，也應(yīng)當(dāng)取消或者調(diào)整教 材中內(nèi)容陳舊， 思想過時(shí)的部分， 老師應(yīng)該有能力做到把教學(xué)內(nèi)容和 行業(yè)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)保持一致， 甚至把自己平常在嵌入式科研項(xiàng)目 上的一些知識(shí)有機(jī)地融入到教學(xué)內(nèi)容中， 盡量保持保持教學(xué)內(nèi)容的鮮 活生命力和可持續(xù)發(fā)展性?；诋?dāng)前的嵌入式技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)的需求，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上，選擇把 ARMARM 硬件平臺(tái)+ +嵌入式 LinuxLinux 操作系統(tǒng)作為主要的教學(xué)內(nèi) 容。目前市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的嵌入式系統(tǒng) 90%90%依然是基于 ARMARM 處理器 的硬件平臺(tái)。因此，向?qū)W生傳授基于 A

5、RMARM 的嵌入式理論知識(shí)，不僅 可以幫助學(xué)生保持市場(chǎng)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)于學(xué)習(xí)其它的嵌入式系統(tǒng) 也是觸類旁通的，不如正在蓬勃發(fā)展的基于 INTELINTEL 處理器的嵌入式 系統(tǒng)。而在操作系統(tǒng)方面，我們選擇了以嵌入式 LinuxLinux 操作系統(tǒng)為 主，但為了讓學(xué)生充分理解嵌入式系統(tǒng)的開放性，對(duì)于 WinWin CECE 商業(yè) 操作系統(tǒng)，我們也作了基本的講解，這不僅能讓學(xué)生通過對(duì)比，理解 不同的嵌式如操作系統(tǒng)的流程和特點(diǎn)， 發(fā)掘他們之間的共性， 也給學(xué) 生提供了更加廣泛的就業(yè)空間。另外，老師可以根據(jù)嵌入式系統(tǒng)課程的知識(shí)體系，結(jié)合相關(guān)的的實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容，把一部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為教學(xué)內(nèi)容， 在課堂上

6、利用嵌入式的 實(shí)驗(yàn)設(shè)備演示相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.22.2 授課方式的改進(jìn) 傳統(tǒng)的嵌入式教學(xué)只是注重于理論知識(shí)的單向傳播，且理論課的教 學(xué)和學(xué)習(xí)主要限制在課堂， 而實(shí)驗(yàn)課則被限制在實(shí)驗(yàn)室并按照設(shè)定的 實(shí)驗(yàn)程序依樣畫葫蘆。 學(xué)生完全是被動(dòng)的學(xué)習(xí)和接收。 這種禁錮在課 本和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的封閉式的教學(xué)， 極大地限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力的 培養(yǎng)。我們將改變這種傳統(tǒng)的結(jié)論灌輸?shù)牡慕虒W(xué)模式，在講解嵌入式的基 本理論知識(shí)的時(shí)候， 我們將強(qiáng)調(diào)嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本 理論中相同點(diǎn)和不同點(diǎn)， 結(jié)合學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的單片機(jī)系統(tǒng)， 微機(jī)原 理等基本理論，以類比，對(duì)照的方法進(jìn)行解析。甚至啟發(fā)式地引

7、導(dǎo)學(xué) 生把已有的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)和理論進(jìn)行轉(zhuǎn)換、 進(jìn)而映射到嵌入式 平臺(tái)中來，從而可以更加深刻地體會(huì)和理解嵌入式系統(tǒng)中的一些重點(diǎn) 理論和特點(diǎn)。比如，在講解 ARMARM 指令的時(shí)候，我們采用啟發(fā)式教學(xué)，在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的 80868086 匯編語言的基礎(chǔ)之上，通過啟發(fā)、對(duì)比和完 善，把 ARMARM 指令和匯編語言的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)分析出來。接著通過 一些典型試驗(yàn)訓(xùn)練，讓學(xué)生通過閱讀和分析程序，領(lǐng)會(huì)其精髓。這樣 既可以節(jié)約課堂授課時(shí)間， 也可以讓學(xué)生更加深刻的理解到嵌入式平 臺(tái)和通用平臺(tái) 80868086 的區(qū)別所在，從而加深對(duì)嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)的理解。 這種啟發(fā)對(duì)比式的授課方式更能讓學(xué)生理解嵌入式

8、技術(shù)的發(fā)展過程 和形成背景，這樣比讓學(xué)生單純的死記硬背一些結(jié)論性的概念更有實(shí) 際意義。其次，我們將推行以實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)的課堂教學(xué)理 論與實(shí)驗(yàn)課完全獨(dú)立的授課方式， 將理論知識(shí)的學(xué)習(xí)貫穿到試驗(yàn)中， 以實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)理論知識(shí)的吸收。也就是以實(shí)例、實(shí)驗(yàn)為主線，實(shí)行講 授與實(shí)驗(yàn)一體化的教學(xué)方法。首先，在課堂上利用嵌入式仿真器、實(shí) 驗(yàn)箱等實(shí)驗(yàn)設(shè)備演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目， 先讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)的過程及其結(jié)果， 變抽象為具體，變枯燥為有趣，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，適當(dāng)?shù)?將課堂搬到實(shí)驗(yàn)室，充分利用實(shí)驗(yàn)室的資源，結(jié)合試驗(yàn)，講授理論知 識(shí)。再次，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)課程的知識(shí)體系，設(shè)計(jì)出與各項(xiàng)內(nèi)容相適 應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，

9、一方面在授課的時(shí)候， 以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為教學(xué)內(nèi)容編成講 義，以講義為主，教材為輔 ; ; 另一方面，在實(shí)驗(yàn)中，以實(shí)驗(yàn)的方式鞏 固教學(xué)內(nèi)容。最后，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，自己去分析實(shí)驗(yàn)中涉 及的硬件、編程方法及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?讓學(xué)生從試驗(yàn)的被動(dòng)接受者變?yōu)閷?shí) 驗(yàn)的主動(dòng)構(gòu)建者和創(chuàng)新者， 讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)試驗(yàn)的樂趣和魔力， 激 發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。2.32.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法嵌入式系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn) 是學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。 通過實(shí)驗(yàn)， 不僅可以幫助學(xué) 生鞏固理論知識(shí)、 增加學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)， 提高學(xué)生的學(xué) 習(xí)興趣 ; ;而且可以幫助學(xué)生理解嵌入式系統(tǒng)的

10、開發(fā)和設(shè)計(jì)流程， 全面 掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)、 硬件基本體系和結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)運(yùn)行模式嵌 入式軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證方法等， 使學(xué)生具有一定的嵌入式系 統(tǒng)開發(fā)知識(shí)和能力。首先，我們要改變的傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課的授課方式，打破先上理論課， 再上試驗(yàn)課的傳統(tǒng)模式， 將理論課和實(shí)驗(yàn)課結(jié)合起來， 邊教學(xué)邊實(shí)驗(yàn)， 理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)練習(xí)充分結(jié)合。其次，改進(jìn)傳統(tǒng)的的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)， 一方面結(jié)合教材內(nèi)容，設(shè)計(jì)出一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，幫助鞏固理論知識(shí) ; ; 更 重要的是選擇生活中能見到的嵌入式的應(yīng)用實(shí)例， 設(shè)計(jì)出系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi) 容，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手實(shí)踐的愿望 ! ! 再次進(jìn)一步拓展實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容，注入一些新穎的， 與現(xiàn)代企

11、業(yè)嵌入式應(yīng)用技術(shù)緊密聯(lián)系的實(shí) 驗(yàn)課題，引導(dǎo)學(xué)生盡可能多地接觸國(guó)內(nèi)外工業(yè)界的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開 發(fā)實(shí)例，一方面來彌補(bǔ)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容上的不足， 同時(shí)還能拓展 學(xué)生的視野，提高就業(yè)能力。最后，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自 主查閱整理資料， 確定實(shí)驗(yàn)主題和試驗(yàn)?zāi)康模?討論解題思路與設(shè)計(jì)原 理，自主完成程序流程圖、開發(fā)程序、上機(jī)調(diào)試等。這種自主式的實(shí) 驗(yàn)訓(xùn)練不僅鍛煉了學(xué)生的科研、 創(chuàng)新和實(shí)際解決問題的能力， 而且也 幫助老師豐富了教學(xué)資源， 也促進(jìn)了老師的提高， 真正體現(xiàn)了教學(xué)相 長(zhǎng)的新型教學(xué)理念。當(dāng)然，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，還是應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進(jìn)的方式，由易及 難，由淺入深。 讓學(xué)生基于對(duì)嵌入式理論的理解

12、，從而系統(tǒng)地理解嵌 入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、掌握開發(fā)工具和驗(yàn)證方法。另外，這種實(shí)驗(yàn)改 革的創(chuàng)新，決不是一味的讓學(xué)生獨(dú)自承擔(dān)創(chuàng)新的任務(wù)， 老師的作用不 僅僅是負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)， 如果老師能和學(xué)習(xí)一起參與到具體的實(shí)驗(yàn)中， 一起實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的硬 件設(shè)計(jì)。比如液晶顯示控制實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生看到老師通過連線、編程， 可以實(shí)現(xiàn) LCDLCD 顯示漢字字符、彩色位圖等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后， 自己一定 很想試試。這樣就大大激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。另外，學(xué)校在條件 允許的情況下， 應(yīng)當(dāng)提高更好的嵌入式實(shí)驗(yàn)條件， 老師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生創(chuàng) 造寬松的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 比如盡可能的開放實(shí)驗(yàn)室， 改變傳統(tǒng)的只能在實(shí)

13、驗(yàn)課做實(shí)驗(yàn)的模式， 讓學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材、 設(shè)備和 環(huán)境等資源來完成實(shí)驗(yàn)。不僅讓學(xué)生享受到實(shí)驗(yàn)成功本身的成就感， 而且能讓學(xué)生感受到自由創(chuàng)新的自豪感。所有的實(shí)驗(yàn)，都是為了提高學(xué)生的知識(shí)水平和實(shí)踐能力，培養(yǎng)他們 自主創(chuàng)新的能力。于是，我們鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種嵌入式競(jìng)賽，去 證明自己的能力。老師則給他們必要的賽前集中培訓(xùn)，這種培訓(xùn)，不 僅僅是簡(jiǎn)單的編程能力的培訓(xùn)， 更是對(duì)嵌入式系統(tǒng)知識(shí)的升華， 對(duì)于 培養(yǎng)學(xué)生積極思考、 努力探索、 和解決實(shí)際問題的應(yīng)變能力都有極大 的意義。最近幾年我校的學(xué)生參加了不少的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽， 比 如：大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、 飛思卡爾智能車大賽、博創(chuàng)杯嵌入

14、式大賽 等，都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。 這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和積極參與競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)有著重要的意義 2.42.4 改進(jìn)的課程考核辦法 傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)課程的考核由筆試成績(jī)和平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成，而 實(shí)驗(yàn)成績(jī)僅僅通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告來考核。 這種考核方式對(duì)于嵌入式系統(tǒng)這 種實(shí)踐性很強(qiáng)的課程， 缺乏必要的區(qū)分度， 一方面會(huì)使學(xué)生陷入死記 硬背理論知識(shí)的老胡同里， 另一方面也很容易讓學(xué)生出現(xiàn)重實(shí)驗(yàn)報(bào)告， 輕實(shí)際操作的弊病， 不能真正考核學(xué)生的實(shí)際能力。因此我們不僅需 要改進(jìn)傳統(tǒng)的閉卷考試方式的方法，而且也要減少簡(jiǎn)單的理論成績(jī)和 實(shí)驗(yàn)成績(jī)加成帶來的弊端。 基于對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)， 因此在考核 的評(píng)定辦法上我們應(yīng)當(dāng)格外強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)。 改革的考核辦法如下： (1)(1) 平時(shí)成績(jī)以參考實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)為主，書面的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為輔，這就 要求老師要觀察學(xué)生在試驗(yàn)中的表現(xiàn)， 而不是僅僅通過課后的實(shí)驗(yàn)報(bào) 告的數(shù)據(jù)和結(jié)果來打分。 (2)(2) 期末評(píng)定時(shí)，不僅要減少理論課筆試成 績(jī)的比例，而且在理論筆試中，盡量避免死記硬背的題型測(cè)試，并重 點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度和