文章編號(hào)：1672-5913(2008)16-0134-02

摘要：本文介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程開設(shè)的背景及目的，闡述了該課程在課程內(nèi)容、教學(xué)形式的具體實(shí)施，并對(duì)該門課程的建設(shè)提出了具體的方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)；嵌入式軟件；教學(xué)形式；研究；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1課程開設(shè)的背景及目的

從軟件市場(chǎng)需求上來(lái)看，嵌入式軟件人才需求的缺口很大?，F(xiàn)在從事嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)的人員，以自動(dòng)控制、通信專業(yè)和計(jì)算機(jī)硬件的偏多，基本是通過工作實(shí)踐逐漸轉(zhuǎn)型而來(lái)。因此，在高校中專門設(shè)置嵌入式軟件相關(guān)專業(yè)能在很大程度上解決相關(guān)人才匱乏的問題。

“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”是嵌入式軟件方向?qū)W生的主干課程之一。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握嵌入式軟件開發(fā)的系統(tǒng)流程；掌握嵌入式軟件的交叉編譯方法及調(diào)試方法；熟悉嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用；掌握一些典型接口及設(shè)備的驅(qū)動(dòng)；熟悉嵌入式圖形用戶界面的設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)的構(gòu)建有個(gè)整體的概念，理解硬件和軟件之間銜接點(diǎn)，而這個(gè)恰恰是以前計(jì)算機(jī)專業(yè)傳統(tǒng)課程中的缺口。另外使學(xué)生能夠掌握常用的嵌入式應(yīng)用程序圖形界面的設(shè)計(jì)方法，最后能夠達(dá)到設(shè)計(jì)綜合的嵌入式應(yīng)用程序的能力。

2課程教學(xué)的組織與實(shí)施

2.1創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

從市場(chǎng)的調(diào)研得知，企業(yè)對(duì)嵌入式軟件人才的需求有幾個(gè)方向：嵌入式引導(dǎo)程序(BootLoader)設(shè)計(jì)，嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的設(shè)計(jì)，基于嵌入式操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，嵌入式圖形化用戶界面的設(shè)計(jì)，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)等。

嵌入式軟件方向的學(xué)生，畢業(yè)后如果想迅速?gòu)氖虑度胧杰浖拈_發(fā)及設(shè)計(jì)，就應(yīng)該掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)流程及其相應(yīng)的調(diào)試方法。于是課程內(nèi)容設(shè)置為：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建，引導(dǎo)程序的應(yīng)用，嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的裁剪，驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)基礎(chǔ)，嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法。

嵌入式軟件的開發(fā)離不開一定的硬件環(huán)境及其系統(tǒng)環(huán)境，目前主流的嵌入式微處理器有ARM，MIPS等，成熟的嵌入式操作系統(tǒng)有Linux，WinCE，μCOS等。我們的教學(xué)平臺(tái)是基于ARM微處理器與Linux操作系統(tǒng)。選擇該處理器及操作系統(tǒng)的的原則是，ARM的應(yīng)用廣泛性及Linux的開源性。我們實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用北京博創(chuàng)公司生產(chǎn)的UP-TECH2410。

市場(chǎng)對(duì)幾個(gè)嵌入式軟件方向人才的需求量及薪酬可以通過金字塔模型體現(xiàn)，如圖1所示。從圖中可見，在市場(chǎng)中，嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)人員的需求是最大的，也就是嵌入式圖形化界面的設(shè)計(jì)及嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，而我院培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)恰恰是應(yīng)用型的IT人才。于是我們?cè)谡n程的設(shè)置上加大了嵌入式圖形界面的設(shè)計(jì)及嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)比例。嵌入式GUI的教學(xué)我們選擇了嵌入式產(chǎn)品中應(yīng)用的比較多的MiniGUI和Qt，同時(shí)課程內(nèi)容上設(shè)有嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite的應(yīng)用。課程后期，組織學(xué)生分組進(jìn)行嵌入式應(yīng)用軟件程序的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，結(jié)合前面的教學(xué)內(nèi)容，把各個(gè)教學(xué)點(diǎn)串起來(lái)。

2.2充實(shí)教學(xué)形式

(1) 采用多媒體教學(xué)，為保證教學(xué)效果，我們還在所有PC上安裝了最新的同步顯示軟件，使每臺(tái)學(xué)生PC的顯示自動(dòng)與講臺(tái)PC屏幕同步顯示。課程內(nèi)容都已做成電子講稿，習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考資料等內(nèi)容全部上網(wǎng)，向?qū)W生開放。引導(dǎo)學(xué)生充分利用學(xué)校ftp等豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，在網(wǎng)上與授課教師建立了非常活躍的課程討論與答疑活動(dòng)。

(2) 改革考核方式，采用平時(shí)實(shí)驗(yàn)+期末成績(jī)考核方式。重點(diǎn)放在平時(shí)實(shí)驗(yàn)上，該項(xiàng)成績(jī)由平時(shí)小項(xiàng)目和各章節(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成，占總成績(jī)的50%。平時(shí)成績(jī)中的小項(xiàng)目必須采用項(xiàng)目演講、演示和答辯方式進(jìn)行評(píng)分。

(3) 強(qiáng)調(diào)探究性學(xué)習(xí)方法，鼓勵(lì)學(xué)生勤動(dòng)腦筋，提出創(chuàng)新性項(xiàng)目，在做課程項(xiàng)目的過程中培養(yǎng)自學(xué)能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

(4) 課堂和實(shí)驗(yàn)室中和學(xué)生建立互動(dòng)，采用啟發(fā)式、答疑式教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3課程的輔助教學(xué)手段

3.1開放式實(shí)驗(yàn)室

本課程中涉及到硬件環(huán)境的內(nèi)容都需要在物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作驗(yàn)證，學(xué)院在嵌入式軟件人才的培養(yǎng)上給予了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)投入和管理政策支持，學(xué)院從北京博創(chuàng)公司購(gòu)買了多套昂貴的基于ARM微處理器的嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，組建了嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。性能優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及PC，給嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容能夠順利及良好的實(shí)施提供了有力的保證。目前我院的嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件比較好，能夠滿足本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的需要?？墒褂玫腖inux教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下：

(1) 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室2個(gè)，配有80多臺(tái)P4 PC，博創(chuàng)ARM9嵌入式教學(xué)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)30多套；

(2) 所有的PC機(jī)上均安裝Linux企業(yè)版操作系統(tǒng)，并裝有配套的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境；

(3) 實(shí)驗(yàn)室的所有PC全部連網(wǎng)并接入校園網(wǎng)，能迅速接入Internet教育與科研主干網(wǎng)。

嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室除了在規(guī)定的上課時(shí)間供師生使用之外，在平時(shí)時(shí)間也對(duì)師生開放。這樣一方面對(duì)教師來(lái)說，可以讓教師有硬件環(huán)境進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備及科研，另一方面，對(duì)學(xué)生而言，可以在課后來(lái)完成課上沒有完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.2學(xué)研互動(dòng)，以研促課

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程的教學(xué)中，我們實(shí)施案例教學(xué)。課程老師申請(qǐng)?jiān)杭?jí)青年基金項(xiàng)目，項(xiàng)目為嵌入式系統(tǒng)案例庫(kù)的開發(fā)。課堂教學(xué)中我們準(zhǔn)備項(xiàng)目的一部分作為案例供學(xué)生練習(xí)，后期給學(xué)生安排的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)或課后布置的作業(yè)題目與嵌入式系統(tǒng)案例庫(kù)開發(fā)項(xiàng)目相關(guān)，抽取提交后的優(yōu)秀作業(yè)再填充到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)案例庫(kù)中，進(jìn)而完善案例庫(kù)，再循環(huán)作為案例放到教學(xué)中。如此，在具體的教學(xué)過程中，課程采取了多種形式，讓學(xué)生不但能夠進(jìn)行理論學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐，還讓他們能夠參與到學(xué)校的嵌入式科研當(dāng)中去。學(xué)研互動(dòng)，以研促課，使得教學(xué)及科研以螺旋式上升。

3.3鼓勵(lì)競(jìng)賽，以賽促學(xué)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程組積極鼓勵(lì)學(xué)生們參與各級(jí)嵌入式方面的競(jìng)賽，課程組為學(xué)生提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣組隊(duì)、選題。2006年和2007年我們連續(xù)兩年指導(dǎo)學(xué)生組隊(duì)參加北京博創(chuàng)杯的嵌入式大賽，參賽作品都獲得了較好的成績(jī)。課程組規(guī)定凡是參加各種競(jìng)賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生，在本門課程的結(jié)課考核上都會(huì)有相應(yīng)的加分，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的積極性，鼓勵(lì)競(jìng)賽，以賽促學(xué)。與此同時(shí)，我們也注重對(duì)參賽及獲獎(jiǎng)作品的收集和參賽經(jīng)驗(yàn)的積累，并有選擇地填充到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的案例庫(kù)中。

3.4有效利用畢業(yè)設(shè)計(jì)

我院開設(shè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程的對(duì)象為嵌入式軟件方向的高年級(jí)的學(xué)生，這些學(xué)生即將進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選定，教師在授課的過程中，可以給學(xué)生分析或擬定和本門課程有關(guān)的嵌入式題目，有側(cè)重地選擇對(duì)該課程感興趣及成績(jī)較好的學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段來(lái)完成這些課題，以達(dá)到課程建設(shè)及輔助教學(xué)的目的。

4課程的后期展望

4.1教學(xué)內(nèi)容的拓展

目前本課程的教學(xué)平臺(tái)為基于ARM的微處理器與Linux操作系統(tǒng)?？紤]在未來(lái)的課程內(nèi)容上，增加有關(guān)嵌入式操作系統(tǒng)μCOS、WinCE的應(yīng)用，豐富課程內(nèi)容，以擴(kuò)大學(xué)生的就業(yè)面及適應(yīng)市場(chǎng)的需求。

4.2考核方式的改革

現(xiàn)在本課程的考核方式為平時(shí)成績(jī)加上期末筆試成績(jī)，雖然平時(shí)成績(jī)的比例比較大，但還是沒有脫離傳統(tǒng)的考核方式。針對(duì)于本課程應(yīng)用比較強(qiáng)的特點(diǎn)，在未來(lái)課程的考核方式上，考慮最后以學(xué)生提交應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目作為考核的依據(jù)。一改傳統(tǒng)的固定題型的筆試，注重學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng)及考核。

4.3教材的完善

由于本門課程是近幾年來(lái)開設(shè)的新課程，而且各院校對(duì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)不同，所以目前我院嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程沒有合適的教材。在原有教學(xué)資料積累的基礎(chǔ)上，課程組將編寫教材及配套的實(shí)驗(yàn)案例指導(dǎo)手冊(cè)，同時(shí)也希望該教材能夠和廣大同仁進(jìn)行交流及學(xué)習(xí)。