摘要:本文針對(duì)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)與人才培養(yǎng)的諸多問(wèn)題，介紹了在計(jì)算機(jī)專業(yè)開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的方法，在分析“嵌入式系統(tǒng)”課程本身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種分層次、多方位的立體教學(xué)模型，實(shí)踐證明，這種模式極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，有效提高了他們的實(shí)際動(dòng)手能力，在高校嵌入式教育中是一種行之有效的方法。

關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)教學(xué);立體模型;實(shí)訓(xùn)教學(xué)

當(dāng)今，大學(xué)生的就業(yè)壓力日益增大，但是，一方面有些計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)就面臨失業(yè)，另一方面一些企業(yè)的嵌入式開(kāi)發(fā)項(xiàng)目沒(méi)有人做，嵌入式方面的專業(yè)人才供不應(yīng)求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅在通信領(lǐng)域我國(guó)至少需要15萬(wàn)嵌入式技術(shù)人才，未來(lái)隨著“三網(wǎng)融合”不斷提速，3G網(wǎng)絡(luò)全面鋪開(kāi)，將帶來(lái)更大的人才需求。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，嵌入式軟件人才都將是企業(yè)爭(zhēng)奪的目標(biāo)。同嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展相比，我國(guó)教育機(jī)構(gòu)技術(shù)和培養(yǎng)則相對(duì)滯后，造成這一現(xiàn)象的原因主要是，目前國(guó)內(nèi)的高校教育中不是偏向硬件，就是偏向軟件，硬件設(shè)計(jì)人員作風(fēng)通常缺乏系統(tǒng)全面整合設(shè)計(jì)，而軟件開(kāi)發(fā)人員則相對(duì)缺乏硬件觀念，同時(shí)，教學(xué)中理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生沒(méi)有積極性。企業(yè)真正需要的有動(dòng)手能力的嵌入式軟件人才，還需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培訓(xùn)才能上崗。為了深入實(shí)施本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程，推進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，讓學(xué)生具有更強(qiáng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使畢業(yè)生的就業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)現(xiàn)“零適應(yīng)期”，本文提出一種分層次、多方位的立體教學(xué)模型，也就是通過(guò)以縱向?qū)嵱?xùn)內(nèi)核為主，橫向?qū)Ρ扔布檩o的一種教學(xué)模式，利用暑假對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，在提高學(xué)生理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力[1-2]。

1嵌入式系統(tǒng)教育的現(xiàn)狀

嵌入式系統(tǒng)教育目前主要有兩種形式，一為高校課程教育，二為社會(huì)職業(yè)培訓(xùn)。這兩種形式都存在一些弊端，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

(1) 許多高校根據(jù)市場(chǎng)需要，不管什么專業(yè)，不管條件是否成熟，都開(kāi)設(shè)“嵌入式系統(tǒng)”課程。教師在教學(xué)過(guò)程中盲目使用理論比較深的教材，只講理論，講解內(nèi)容多而繁，偏離社會(huì)需求，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很茫然，沒(méi)有掌握到嵌入式系統(tǒng)的本質(zhì)。

(2) 社會(huì)職業(yè)培訓(xùn)為了迎合學(xué)生的動(dòng)手興趣，則過(guò)分忽略理論知識(shí)，一味地讓學(xué)生實(shí)踐，學(xué)生只是機(jī)械地進(jìn)行操作訓(xùn)練，并不知道為什么這么做，導(dǎo)致學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性差，自我完善能力差，只能從事低層次的操作，而沒(méi)有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。

針對(duì)目前嵌入式教育存在的這些問(wèn)題，本文提出以橫向硬件升級(jí)為基礎(chǔ)，縱向案例逐層深化遞進(jìn)，構(gòu)建一種立體教學(xué)模式，在理論與實(shí)踐之間搭建一座立交橋，使學(xué)生在總體上把握這門課程的本質(zhì)。

2立體教學(xué)模式

實(shí)訓(xùn)教育不同與平時(shí)的正常教學(xué)，教學(xué)時(shí)間短而集中，如何通過(guò)不多的案例將主要的理論融入教學(xué)中并提高學(xué)生的興趣是關(guān)鍵。實(shí)訓(xùn)過(guò)程分為三個(gè)步驟:(1)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，總體上講解嵌入式系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng);(2)以一個(gè)具體的案例為指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在單片機(jī)上采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù);(3)多層次增加任務(wù)難度，使學(xué)生明白采用單片機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的任務(wù)(如多任務(wù)處理)，因此會(huì)主動(dòng)考慮如何尋求更加便利的硬件工具，如ARM以及復(fù)雜的操作系統(tǒng)，

如UC/OS來(lái)完成[3-4]。因此，我們?cè)谟布倪x型上采用從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的遞進(jìn)過(guò)程，如圖1所示:

通過(guò)這種方式，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生很快就了解了單片機(jī)與ARM的區(qū)別，基本掌握了硬件的選型原則與基本外圍電路的設(shè)計(jì)原理。

在案例的選擇上采用逐層遞進(jìn)的方式，即后一個(gè)案例包含前一個(gè)案例的內(nèi)容，并加以深化，這樣學(xué)生前面所實(shí)踐的內(nèi)容是后一個(gè)案例的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫”鏈接。在南華大學(xué)計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)中，重點(diǎn)采用以內(nèi)核為主要實(shí)踐案例，講得多不如講得精，通過(guò)講解最小的內(nèi)核是一個(gè)無(wú)限循環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通燈調(diào)度系統(tǒng)，最后移植UC/OS操作系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)交通燈的調(diào)度功能。如圖2所示。學(xué)生通過(guò)這個(gè)實(shí)訓(xùn)，在掌握嵌入式系統(tǒng)的基本技能之外，又進(jìn)一步深化了對(duì)操作系統(tǒng)的理解。

這樣，以操作系統(tǒng)與編程為理論指導(dǎo)，輔之以硬件的基本電路設(shè)計(jì)，以逐層遞進(jìn)的案例與實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)為實(shí)踐手段，建立了一套行之有效的立體教學(xué)模型，如圖3所示。教學(xué)結(jié)果顯示，學(xué)生在這種模式下的求知欲很強(qiáng)，非常想弄清楚各種模式之間的差別與聯(lián)系，擺脫了傳統(tǒng)的教學(xué)模式的束縛，效果顯著。

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)特點(diǎn)，南華大學(xué)在嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)改革上提出了一種立體教學(xué)模型，收到了較好的成效。不僅提高了學(xué)生就業(yè)率，在就業(yè)后的調(diào)查顯示，學(xué)生不但具有基本的動(dòng)手能力，還有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)不同的平臺(tái)與系統(tǒng)都能很快地進(jìn)入角色，受到用人單位的好評(píng)，是計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)培養(yǎng)的一種有效的教育模式。

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The Embedded System Training Reform Based on the Three-dimensional Model

LIU Li， YANG Xiao-hua， MA Jia-yu

(School of Computer Science and Technology， University of South China， Hengyang 421001， China)

Abstract: Many problems of the current embedded teaching with personnel training are aimed at， and the teaching reform method on embeded course in computer majors is described. Based on the characteristics of embedded system course， a hierarchical and multi-faceted three-dimensional teaching model are presented. The practice has proved that this model mobilized the enthusiasm and initiative of the student learning and improved their practical capabilities effectively， which shows that it is an effective approach in the embedded education of colleges and universities.

Key words: embed system teaching; three-dimensional model; training

(編輯:彭遠(yuǎn)紅)