摘要：文章闡述了基于ARM嵌入式系統(tǒng)的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生研究性教學(xué)的研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。首先分析了開(kāi)展研究性教學(xué)的必要性和主要條件；其次從社會(huì)需求、綜合性、創(chuàng)新性、性價(jià)比等方面探討了ARM嵌入式系統(tǒng)作為研究性教學(xué)平臺(tái)的主要優(yōu)勢(shì)；接著提出了基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)的模型，包括主要研究目標(biāo)、主要研究?jī)?nèi)容、主要研究形式、主要研究期望等內(nèi)容；最后總結(jié)了開(kāi)展研究性教學(xué)的主要成效。實(shí)踐結(jié)果表明，開(kāi)展基于ARM嵌入式系統(tǒng)的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科研究性教學(xué)，對(duì)提高大學(xué)生綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，提高大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)核心能力和就業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，具有非常明顯的成效。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；ARM嵌入式系統(tǒng)；研究性教學(xué)平臺(tái)；研究性教學(xué)模式；研究性教學(xué)成效

作者簡(jiǎn)介：譚會(huì)生（1966-），男，湖南茶陵人，湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，副教授。（湖南株洲412008）

基金項(xiàng)目：本文系湖南工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革教學(xué)之星專(zhuān)項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：2011C03）、湖南省教育廳大學(xué)生研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2009-225）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）10-0070-02

一、開(kāi)展本科生研究性教學(xué)的必要性和條件

研究性教學(xué)是一種新的教育理念，是一種新的現(xiàn)代學(xué)習(xí)觀，它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的自主性和開(kāi)放性。在教師的研究性教學(xué)理念的引導(dǎo)下，教學(xué)設(shè)計(jì)被看成是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從研究思想、研究手段、研究策略等各方面進(jìn)行教學(xué)過(guò)程的全新設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的研究及探索科學(xué)問(wèn)題的興趣。學(xué)生運(yùn)用探索的方法，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究，最終獲得知識(shí)。研究性教學(xué)理念要求教師通過(guò)自己的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生做事和做人的能力和素質(zhì)。

綜合現(xiàn)有觀點(diǎn)并結(jié)合作者多年實(shí)際開(kāi)展研究性教學(xué)的實(shí)踐，作者認(rèn)為開(kāi)展本科生研究性教學(xué)必要性如下：大眾化高等教育的差異化教育的需要；提高大學(xué)生綜合應(yīng)用能力的需要；提高大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的需要；提高大學(xué)生專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新能力的需要；提高大學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合素養(yǎng)的需要；改變大學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)學(xué)風(fēng)的需要。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和高等教育的大力發(fā)展，我國(guó)高等教育已由精英化教育轉(zhuǎn)向大眾化教育，學(xué)生群體出現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)需求的差異性日顯突出。為了提高大眾化高等教育的質(zhì)量，更好地滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)人才的高要求，筆者按人才培養(yǎng)方案組織教育的同時(shí)，對(duì)一些優(yōu)秀和比較優(yōu)秀的學(xué)生，根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需求、學(xué)生的興趣愛(ài)好、學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃等，進(jìn)行加深與擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)優(yōu)才優(yōu)教。

開(kāi)展本科生研究性教學(xué)的主要條件如下：提高教師研究性教學(xué)的能力；激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的積極性；提供研究性教學(xué)資源與教學(xué)場(chǎng)地；選擇一個(gè)合適的有效平臺(tái)；構(gòu)建有效的研究性教學(xué)評(píng)價(jià)與評(píng)估體系。其中選擇一個(gè)合適的有效平臺(tái)，是研究性教學(xué)持續(xù)而有效開(kāi)展的一個(gè)關(guān)鍵性因素。作為電類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究性教學(xué)的有效平臺(tái)，應(yīng)該方便學(xué)生進(jìn)行軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)與制作，并具有綜合性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)、成本低廉、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

二、基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)

嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁減，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，是集成電路發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)標(biāo)志性成果。可以預(yù)言，嵌入式系統(tǒng)將成為后PC 時(shí)代的主宰。

嵌入式系統(tǒng)具有非常廣泛的應(yīng)用，包括智能產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)、石油化工、商業(yè)應(yīng)用、安全防范、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車(chē)電子與航空航天以及軍事等各個(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提升多領(lǐng)域技術(shù)水平的有力工具。

按照體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)，目前世界上有四大流派的嵌入式處理器內(nèi)核，即MIPS處理器內(nèi)核、ARM處理器內(nèi)核、PowerPC和68K/COLDFIRE。其中ARM架構(gòu)處理器已在高性能、低功耗、低成本應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)領(lǐng)先地位，它在當(dāng)今最活躍的無(wú)線局域網(wǎng)、3G、手機(jī)終端、手持設(shè)備、有線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中得以廣泛應(yīng)用。

利用ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：芯片內(nèi)外資源豐富，硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)單；可運(yùn)行各種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，降低了復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的難度；可運(yùn)行多種操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)難度降低，系統(tǒng)人機(jī)界面友好；系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，控制精度高；有成熟的開(kāi)發(fā)工具，豐富的開(kāi)發(fā)資源和資料；目前ARM具有眾多的開(kāi)發(fā)人群，有助于降低企業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成本、保持開(kāi)發(fā)的連續(xù)性。

使用ARM嵌入式系統(tǒng)作為研究性教學(xué)的平臺(tái)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)、社會(huì)急需、綜合性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)、成本低廉。

三、基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)的研究模型

為了描述基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)的研究背景、主要研究目標(biāo)、主要研究?jī)?nèi)容以及主要研究期望，圖1給出了基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)模型?，F(xiàn)將主要內(nèi)容具體闡述如下：

1.利用ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)展研究性教學(xué)的研究目標(biāo)

利用ARM技術(shù)開(kāi)展研究性教學(xué)的研究目標(biāo)，主要包括三個(gè)方面：基于ARM嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練；基于ARM嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究；基于ARM嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課題研究。

2.利用ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)展研究性教學(xué)的研究?jī)?nèi)容

利用ARM技術(shù)開(kāi)展研究性教學(xué)的研究?jī)?nèi)容，主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)研究：主要包括ARM器件結(jié)構(gòu)、ARM匯編語(yǔ)言、C/C++語(yǔ)言、操作系統(tǒng)移植、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)等嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論、基本方法、基本工具的學(xué)習(xí)與使用。

（2）ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究：主要是與課題設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)有關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、工業(yè)智能控制、網(wǎng)絡(luò)通信控制、數(shù)字家電控制等基礎(chǔ)理論、實(shí)現(xiàn)算法和系統(tǒng)仿真等研究，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)算法的設(shè)計(jì)、選擇和仿真。

（3）基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：主要包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析、ARM實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)、ARM操作系統(tǒng)移植、ARM應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、ARM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、ARM系統(tǒng)組裝與調(diào)試。

3.基于ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)展研究性教學(xué)的主要形式

基于ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)展研究性教學(xué)的主要形式，包括組建ARM嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)興趣小組、課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究小組和選拔教師科研項(xiàng)目助理等，通過(guò)專(zhuān)題訓(xùn)練、分散研究、定期討論、按需答疑、總結(jié)匯報(bào)等形式開(kāi)展研究活動(dòng)。

四、基于ARM嵌入式系統(tǒng)的研究性教學(xué)的主要成效

1.熟練掌握ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧、調(diào)試方法和調(diào)試技巧

從研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的質(zhì)量可以看出，他們熟練掌握ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧、調(diào)試方法和調(diào)試技巧，能夠盡快地適應(yīng)從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。

2.熟練掌握與ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧

經(jīng)過(guò)研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練的學(xué)生，無(wú)論是以前學(xué)習(xí)過(guò)并且掌握的、還是以前學(xué)過(guò)但似是而非的、或是以前根本沒(méi)接觸過(guò)需重新學(xué)習(xí)的，現(xiàn)在已熟練掌握與ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧。

3.全面提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力

通過(guò)研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練的學(xué)生，不但具有良好的參考文獻(xiàn)查找能力、分析利用和文檔處理能力，同時(shí)他們的綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大為提高，就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高，80%的學(xué)生畢業(yè)時(shí)均能找到從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的工作，并且工資待遇也相當(dāng)不錯(cuò)。

五、結(jié)論

實(shí)踐結(jié)果表明，以課題為中心，以興趣為紐帶，以新興的、有著廣泛發(fā)展前途的ARM嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用為目標(biāo)；采用ARM嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)興趣小組、課題設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究小組、參加教師科研項(xiàng)目等形式；通過(guò)具體的專(zhuān)題訓(xùn)練、分散研究、定期討論、按需答疑、總結(jié)匯報(bào)等活動(dòng)；開(kāi)展基于ARM嵌入式系統(tǒng)的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科研究性教學(xué)，對(duì)提高大學(xué)生綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力；提高大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)核心能力，就業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，培養(yǎng)從事嵌入式系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的高級(jí)人才，具有非常明顯的成效。

參考文獻(xiàn)：

[1]行龍.引入研究性教學(xué)理念，著力提高本科教學(xué)質(zhì)量[J].中國(guó)高等教育，2007，(22):44-45.

[2]王金發(fā).整合理念，構(gòu)建開(kāi)放式研究性的教學(xué)與學(xué)習(xí)新模式[J].中國(guó)高等教育，2007，(21):20-22.

[3]劉贊英，王嵐，朱靜然，等.國(guó)外大學(xué)研究性教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及其啟示[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2007，(1):68-75，50.

[4]張偉剛.大學(xué)研究性教學(xué)與科研方法[J].高等理科教育，2009，(2):65-69.

[5]瞿振元.以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才為核心提升教育質(zhì)量[J].中國(guó)高等教育，2008，(1):19-22.

[6]朱崇實(shí).研究型大學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的思考與探索[J].中國(guó)高等教育，2007，(21):17 -19.

[7]李昌新，劉亮，莊森.論大學(xué)研究性教學(xué)的價(jià)值取向及實(shí)施條件[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2011，(3):19-21.

[8]馬維華.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[9]李新峰，何廣生，趙秀文.基于ARM9的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.

[10]王誠(chéng)，梅霆.ARM嵌入式系統(tǒng)原理與開(kāi)發(fā)[M].北京:人民郵電出版社，2011.

[11]廖義奎.ARM與FPGA綜合設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社，2008.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）