謝小云　鄧達(dá)平　許艷

摘 要 基于崗位知識(shí)及能力需求，將模塊化理念引入到“嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”教學(xué)中，把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)雙條線復(fù)合于創(chuàng)新性課程設(shè)計(jì)之中，從而整合各教學(xué)環(huán)節(jié)，形成了“雙線復(fù)合模塊化教學(xué)模式”。該模式可有效地解決教學(xué)內(nèi)容之間相互孤立，實(shí)驗(yàn)與理論相脫節(jié)等問題，從而提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力和工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 模塊化 教學(xué)模式 雙線復(fù)合

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.11.056

0 引言

在嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real Time Oprating System，RTOS）是其軟件的核心，也是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。要求學(xué)生在掌握RTOS基本原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提高RTOS的應(yīng)用能力。然而，在實(shí)際教學(xué)中，有很多高校將重點(diǎn)放在構(gòu)建完整的知識(shí)體系上，課堂上灌輸理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)則主要是驗(yàn)證理論，有的還存在理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相脫節(jié)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少也是較為普遍的問題，因此，無法達(dá)到提高學(xué)生RTOS應(yīng)用能力的目的。要解決這些問題，應(yīng)當(dāng)從培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力，滿足行業(yè)對(duì)人才的需求出發(fā)，深化教學(xué)內(nèi)容改革，實(shí)施以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的模塊化教學(xué)模式。

目前，針對(duì)模塊化教學(xué)模式的研究，已有很多的研究成果。如文獻(xiàn)[2]介紹了合肥學(xué)院基于崗位群的專業(yè)要求，結(jié)合教學(xué)約束，將專業(yè)能力分解為能力要求和支撐知識(shí)點(diǎn)，然后反推建立能力模塊。文獻(xiàn)[3]介紹了南京郵電大學(xué)采用因材施教、個(gè)性化培養(yǎng)的原則，實(shí)施個(gè)性化和模塊化的人才培養(yǎng)方案、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式等。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面，雖然研究如何提升學(xué)生嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐能力的成果較多，其中較為典型的如文獻(xiàn)[4]針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程，提出了能力遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法以及邊教邊練教學(xué)模式，取得了較好的效果。文獻(xiàn)[1]將嵌入式系統(tǒng)的課程分為三個(gè)層面，要求學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，掌握基本技術(shù)和技能。然而，以整體的理念整合各教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)行嵌入式系統(tǒng)模塊化教學(xué)的研究成果較少，專門針對(duì)RTOS應(yīng)用能力模塊的研究就更少了。

本文從分析RTOS研發(fā)能力要求出發(fā)，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和行業(yè)對(duì)人才的需求，圍繞提高學(xué)生RTOS應(yīng)用能力，提出了一個(gè)將教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、競(jìng)賽等有機(jī)整合的，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)雙線復(fù)合的教學(xué)模式，解決了多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)彼此孤立，教學(xué)內(nèi)容不成體系，無法形成人才培養(yǎng)合力的問題。

1 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)能力分析

1.1 能力要求

RTOS被廣泛地應(yīng)用到嵌入式產(chǎn)品之中，借助它可以為應(yīng)用程序提供穩(wěn)定的平臺(tái)、高效的運(yùn)行環(huán)境，從而縮短開發(fā)時(shí)間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便產(chǎn)品功能的擴(kuò)展。因此，掌握RTOS的相關(guān)開發(fā)技術(shù)，是從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的人員必須具備的能力，表1分析了其所需的能力要求，即在掌握RTOS基本知識(shí)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，突出基于RTOS的項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.2 主要教學(xué)內(nèi)容分析

在實(shí)際應(yīng)用中，常見的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有VxWorks、eCos、€%eCLinux、€%eC/OS-II等。由于€%eC/OS-II源碼開放、注釋詳細(xì)、原理復(fù)雜度不高，因此國內(nèi)很多高校都選取其作為教學(xué)范例，且它在工業(yè)控制、智能測(cè)控、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，學(xué)生掌握好它的相關(guān)開發(fā)，可以適應(yīng)畢業(yè)后崗位需求。

結(jié)合表1給出的RTOS開發(fā)能力要求，可將€%eC/OS-II的教學(xué)內(nèi)容分為原理、代碼和應(yīng)用。其中“原理”是指€%eC/OS-II所涉及的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和算法，它是教學(xué)的基礎(chǔ)；“代碼”是指€%eC/OS-II原理和算法的具體代碼實(shí)現(xiàn)，它是教學(xué)的重點(diǎn)；第三塊的“應(yīng)用”，則主要是使用€%eC/OS-II系統(tǒng)提供的API函數(shù)，進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，這是教學(xué)的關(guān)鍵。教學(xué)內(nèi)容的三個(gè)方面是相互關(guān)聯(lián)、彼此聯(lián)系的。只有掌握好原理，才能更好地理解的代碼，在進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)時(shí)，才能完成€%eC/OS-II系統(tǒng)的移植，以及準(zhǔn)確應(yīng)用API函數(shù)，構(gòu)建多任務(wù)的應(yīng)用軟件。

2 雙線復(fù)合模塊化教學(xué)模式

在實(shí)際的教學(xué)過程中，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，€%eC/OS-II的原理、代碼和應(yīng)用三方面的內(nèi)容，往往無法形成有機(jī)聯(lián)系，無法達(dá)到提高學(xué)生應(yīng)用能力的目標(biāo)。因此，綜合考慮教學(xué)過程和教學(xué)目標(biāo)，本文提出了圖1給出的將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的“雙線復(fù)合教學(xué)模式”。

圖1 雙線復(fù)合模塊化教學(xué)模式

從圖1可以看出，課程教學(xué)可分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩條線，其中理論教學(xué)包括講解€%eC/OS-II的原理與代碼，結(jié)合案例介紹€%eC/OS-II應(yīng)用軟件開發(fā)方法，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐作品進(jìn)行答辯與評(píng)價(jià)等；實(shí)踐教學(xué)則包括課程實(shí)驗(yàn)和鞏固性作業(yè)、綜合作業(yè)和實(shí)踐作品設(shè)計(jì)等。實(shí)踐教學(xué)以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，是對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和深化。實(shí)踐教學(xué)的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)均應(yīng)遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從基礎(chǔ)到綜合的提升過程，包括鞏固性作業(yè)和綜合性作業(yè)、基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。

課程設(shè)計(jì)需要綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)的課程知識(shí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的雙線復(fù)合的復(fù)合點(diǎn)，也是對(duì)教學(xué)效果的綜合評(píng)價(jià)點(diǎn)。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以完成課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目作為最終目標(biāo)，圍繞這一目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)，完成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的積累與提升。這就需要改變把課程設(shè)計(jì)看做獨(dú)立的一門課的做法，而將€%eC/OS-II的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)等有機(jī)整合到一個(gè)模塊之中，也就是通過雙線復(fù)合的模式，形成一個(gè)“嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”應(yīng)用能力模塊。

通過這一“雙線復(fù)合”的模式，可以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，獲得質(zhì)量較高的設(shè)計(jì)作品，可將其吸納為教學(xué)案例和項(xiàng)目案例，充實(shí)到后續(xù)的教學(xué)之中，也可以在進(jìn)一步深化完善之后，作為學(xué)科競(jìng)賽的作品參賽，通過比賽驗(yàn)證和評(píng)價(jià)這些成果。這樣就形成了一個(gè)逐步深化、逐步綜合的培養(yǎng)過程，遵循了循序漸進(jìn)的原則，使得學(xué)生始終帶著問題和項(xiàng)目投入到學(xué)習(xí)之中，從而激發(fā)出更大的求知欲，達(dá)到學(xué)以致用，在應(yīng)用知識(shí)中提升能力的目的。

3 雙線復(fù)合教學(xué)模式的實(shí)施效果分析

本文所提出的“雙線復(fù)合教學(xué)模式”，已應(yīng)用到江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)班的RTOS的教學(xué)之中，取得了良好的效果。由于將理論教學(xué)、課外作業(yè)、綜合作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽等進(jìn)行了整合，學(xué)生既掌握了RTOS的原理、基本技能，又完成了項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試，所獲得的作品還參加了學(xué)科競(jìng)賽并獲得了獎(jiǎng)勵(lì)。

自該班實(shí)施了“雙線復(fù)合教學(xué)模式”以來，學(xué)生完成了一大批的設(shè)計(jì)作品，這些作品先后多次參加了全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽、全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽等賽事，獲得了國家級(jí)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)的好成績(jī)。此外，還獲得多項(xiàng)實(shí)用新型專利和軟件著作權(quán)。這些成果進(jìn)一步證明了“雙線復(fù)合教學(xué)模式”在提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力方面有較好的效果。

4 結(jié)論

從實(shí)施“雙線復(fù)合教學(xué)模式”的效果來看，該模式對(duì)于學(xué)生掌握嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用能力，起到了很好的促進(jìn)作用。該模式從企業(yè)對(duì)人才能力需求出發(fā)，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)課程進(jìn)行了知識(shí)和能力分解，將理論教學(xué)和課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)兩條線復(fù)合在一起，形成了一個(gè)能力模塊，對(duì)于學(xué)生適應(yīng)崗位需求，掌握工程實(shí)踐能力具有一定的作用。

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