蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 魏萬云

職業(yè)院校嵌入式課程開設(shè)特色

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 魏萬云

嵌入式是當(dāng)前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前景的信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前，許多高等院校的計算機(jī)、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程,也在逐步完善既符合學(xué)生畢業(yè)后的實際應(yīng)用又適應(yīng)社會就業(yè)需求的嵌入式實踐教學(xué)體系。本文針對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點，分析高職院校開設(shè)嵌入式課程設(shè)置的特色以及采用的教學(xué)方法，希望能更好的培養(yǎng)出滿足社會需求的高素質(zhì)嵌入式人才。

嵌入式系統(tǒng)；課程設(shè)置；課程學(xué)習(xí)

引言

隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式硬件技術(shù)與軟件技術(shù)的不斷成熟，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，特別是隨著消費(fèi)家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常見到的手機(jī)、PDA、電子詞典、可視電話、VCD/DVD/MP3Player、數(shù)字相機(jī)（DC）、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（DV）、U-Disk、機(jī)頂盒（SetTopBox）、高清電視（HDTV）、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備和儀表、汽車電子、家電控制系、醫(yī)療儀器、航空航天設(shè)備等等都是典型的嵌入式系統(tǒng)，隨之而來的是社會對嵌入式產(chǎn)品開發(fā)人員的需求也在增多。因此，許多高校都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面的系列課程。由于嵌入式系統(tǒng)課程實踐性強(qiáng)，涉及的知識面寬，對實驗教學(xué)的要求高，包括實驗教師、硬件配置、實驗項目的配置等。因此，職業(yè)院校如何開設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)理論與實驗課程，如何接受嵌入式技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)，并逐漸形成較規(guī)范的教學(xué)體系已成為一個重要的研究課題。

1 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)被定義為以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用系統(tǒng)，是后PC時代最熱門的研究領(lǐng)域之一。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)融合了傳統(tǒng)的軟硬件設(shè)計技術(shù)，已成為電子工程技術(shù)人員必備的專業(yè)知識。

嵌入式開發(fā)因其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域及巨大的人才缺口，其培訓(xùn)被列入國家商務(wù)部門實施服務(wù)外包人才培訓(xùn)“千百十工程”，并對符合條件的人才培訓(xùn)項目予以支持。早在2004年，全球嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)2000億美元，國內(nèi)嵌入式軟件的產(chǎn)值600億人民幣。2014年全球嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)2萬億美元，到2015年，國內(nèi)嵌入式軟件的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，達(dá)到5000億元人民幣，成為中國軟件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要驅(qū)動力。今天，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的研制應(yīng)用已成為我國工業(yè)化促進(jìn)信息化，信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的典型例子，也是備受關(guān)注的新的國民經(jīng)濟(jì)增長點。據(jù)預(yù)測，隨著internet的迅速發(fā)展和廉價微處理器的出現(xiàn)，嵌入式將在日常生活里發(fā)揮更大的作用。

嵌入式是計算機(jī)應(yīng)用的一個重要新興領(lǐng)域，高職院校必須抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，為學(xué)生就業(yè)開辟新的就業(yè)領(lǐng)域，為高職院校在新的經(jīng)濟(jì)形式下贏得一席之地，。嵌入式課程是涉及到硬件和軟件的綜合性應(yīng)用課程，嵌入式課程是最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新意識的實踐性很強(qiáng)的課程，而且嵌入式常常和新產(chǎn)品、新技術(shù)聯(lián)系在一起。

對于高職院校的學(xué)生而言，在學(xué)校的學(xué)習(xí)過程中，能夠了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，提高實驗動手和調(diào)試能力，熟練掌握嵌入式開發(fā)中的某個環(huán)節(jié)開發(fā)或者某個環(huán)節(jié)中的部分開發(fā)，就足以應(yīng)對將來的就業(yè)，適應(yīng)將來的工作。換句話說，學(xué)校對于學(xué)生的培養(yǎng)是在有針對性培養(yǎng)的基礎(chǔ)上更注重基本素質(zhì)、基本能力的培養(yǎng)，為將來的工作做好準(zhǔn)備；而工作是對這種培養(yǎng)的延續(xù)和強(qiáng)化。

2 課程設(shè)置

教育部《關(guān)于以就業(yè)為導(dǎo)向，深化高等職業(yè)教育改革的若干意見》明確指出：“高等職業(yè)院校必須把培養(yǎng)學(xué)生動手能力、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力放在突出的地位，促進(jìn)學(xué)生技能的培養(yǎng)。高職院校課程的設(shè)置注重以能力為本位，以就業(yè)為導(dǎo)向。

不同課程模式是不同課程觀念的具體體現(xiàn)，所以對課程模式的選擇首先是對課程觀念的選擇。課程觀是教育觀在課程領(lǐng)域中的體現(xiàn)，是人們對課程本質(zhì)、屬性、功能、目的、規(guī)律、原理和法則等問題所持的基本態(tài)度，是人們對課程的價值取向。它反映了教學(xué)規(guī)律的主要矛盾和主要特征。模式的本質(zhì)特性有三個：典型性、可分類性、可復(fù)制性。高等職業(yè)教育的重點在于工作情境中的職業(yè)能力與操作技能，專業(yè)教學(xué)是一種橫向為主的模塊式教學(xué)體系，其核心要素是以職業(yè)崗位技能的專向性和操作性為依據(jù)，以培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的職業(yè)技能、專深的崗位業(yè)務(wù)和知識、較強(qiáng)的技術(shù)再現(xiàn)能力為目標(biāo)。所以在專業(yè)建設(shè)上應(yīng)該立足高等職業(yè)教育層次，突出職業(yè)教育特點，以勞動力市場需求為導(dǎo)向，以提高學(xué)生就業(yè)能力為目標(biāo)，實現(xiàn)由學(xué)科知識本位向職業(yè)能力本位轉(zhuǎn)變。

嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計原理與技術(shù)不是一門課程所能講授的，需要建立一個課程體系。嵌入式系統(tǒng)涉及電子、計算機(jī)、自動控制等諸多專業(yè)知識，專業(yè)性強(qiáng)，包括了操作系統(tǒng)、微機(jī)原理、編程語言程序設(shè)計、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)計等內(nèi)容，是軟件、硬件的結(jié)合。因為嵌入式系統(tǒng)本身就是計算機(jī)系統(tǒng)。從廣義上講，目前計算機(jī)專業(yè)課程體系中所設(shè)置的許多專業(yè)基礎(chǔ)課，如數(shù)字邏輯、C/C++程序設(shè)計、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，對嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)者同樣重要。由于嵌入式系統(tǒng)涉及的知識面廣、應(yīng)用層面廣，所以應(yīng)針對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的不同層面的需求，設(shè)置不同層面的課程體系。

四川大學(xué)計算機(jī)學(xué)院/軟件學(xué)院是率先在國內(nèi)開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)院之一。在教學(xué)內(nèi)容的安排上，考慮到市場的具體需求和當(dāng)前嵌入式技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，“ARM硬件平臺+嵌入式Linux開源操作系統(tǒng)+Win CE商業(yè)操作系統(tǒng)”作為主要的教學(xué)內(nèi)容。選擇ARM作為硬件平臺是因為目前嵌入式CPU中的90%的產(chǎn)品是以ARM作為IP核的，因此它不僅具有實用性，也最有代表性。在操作系統(tǒng)方面，嵌入式Linux和Win CE是當(dāng)前最具有發(fā)展?jié)摿Φ那度胧讲僮飨到y(tǒng)。選擇兩個嵌入式操作系統(tǒng)的好處是可以讓學(xué)生通過比較，更加充分地理解嵌入式系統(tǒng)的開放流程和特點，而且給學(xué)生提供了更加廣泛的就業(yè)空間。應(yīng)充分體現(xiàn)國際流行的“Learning by doing”的教學(xué)理念，購買嵌入式實驗設(shè)備，創(chuàng)建專門的嵌入式課程體系實驗室。在系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)上，設(shè)立獨(dú)立的實驗課時，設(shè)置基本型和開放型實驗內(nèi)容。因為嵌入式教學(xué)不能脫離實踐操作，只在課堂上講解枯燥的原理和概念，培養(yǎng)出的學(xué)生“會考試，不會動手”。

綜合嵌入式專業(yè)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺男枨笄闆r，在高職院校中對嵌入式人才的培養(yǎng)更多的應(yīng)定位于產(chǎn)品的營銷推廣和測試維護(hù)方面。根據(jù)高職院校嵌入式專業(yè)的教學(xué)培養(yǎng)定位，我們將高職院校嵌入式專業(yè)的課程體系分為五類。分別是：專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)核心課程，專業(yè)實踐課程，專業(yè)拓展課程和工程實踐課程。其中，專業(yè)基礎(chǔ)課程是整個嵌入式專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在專業(yè)基礎(chǔ)課程當(dāng)中重點是給學(xué)生傳授嵌入式專業(yè)的各種基本原理、基本概念、基本方法。專業(yè)核心課程是整個嵌入式專業(yè)教學(xué)中最核心的部分，其所包含的課程是整個嵌入式專業(yè)中最重要、最精華的課程，學(xué)生對專業(yè)核心課程的掌握程度直接影響到今后走向工作崗位的基本能力。專業(yè)實踐課程的開設(shè)主要是為了滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中遇到的大量需要動手實踐的內(nèi)容。因為嵌入式專業(yè)具有很強(qiáng)的實踐性，很多內(nèi)容都是需要學(xué)生經(jīng)過實踐之后才能夠加深理解和掌握。學(xué)生在掌握了專業(yè)核心課程和專業(yè)實踐課程的基礎(chǔ)之上，再為學(xué)生開設(shè)一些相應(yīng)的專業(yè)拓展課程和工程實踐課程，可以拓展學(xué)生的知識面，促進(jìn)知識點的升華。五類課程聯(lián)系密切，組成一個有機(jī)的整體。

對于高職院校的學(xué)生而言，在學(xué)校的學(xué)習(xí)過程中，能夠了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，提高實驗動手和調(diào)試能力，熟練掌握嵌入式開發(fā)中的某個環(huán)節(jié)開發(fā)或者某個環(huán)節(jié)中的部分開發(fā)，就足以應(yīng)對將來的就業(yè)，適應(yīng)將來的工作。換句話說，學(xué)校對于學(xué)生的培養(yǎng)是在有針對性培養(yǎng)的基礎(chǔ)上更注重基本素質(zhì)、基本能力的培養(yǎng)，為將來的工作做好準(zhǔn)備；而工作是對這種培養(yǎng)的延續(xù)和強(qiáng)化。

3 課程學(xué)習(xí)

現(xiàn)代教學(xué)理論的一個重要思想就是改變和轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)陳舊教學(xué)理念下教師和學(xué)生的角色，學(xué)生從知識的被動接受者變?yōu)橹鲃訕?gòu)建著，教師從知識的傳輸者變?yōu)橹笇?dǎo)者。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系經(jīng)過一個學(xué)期的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)實踐認(rèn)為，對于高職院校在課程教學(xué)中應(yīng)以實驗和實訓(xùn)為主，講授為輔。在教學(xué)實踐中采用了先實驗后講授的方法，取得了良好的效果。雖然實驗階段學(xué)生并不懂實驗原理，但經(jīng)過一系列成功操作，學(xué)生的好奇心和成就感被激發(fā)出來，自然而然產(chǎn)生刨根問底的想法，在進(jìn)行理論課的教學(xué)，效果會更好。

相對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，案例式教學(xué)也是一種教學(xué)效果比較良好的創(chuàng)新式教學(xué)模式。案例式教學(xué)是指通過選取合適、經(jīng)典的應(yīng)用案例作為教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在現(xiàn)實的應(yīng)用案例中學(xué)習(xí)各種顯性的知識、方法、技巧等，而且在學(xué)習(xí)過程中引導(dǎo)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生通過具體的情境，將隱性的知識外顯，或?qū)@性的知識內(nèi)化。在案例式教學(xué)過程當(dāng)中，作為某一課程教學(xué)過程中最終要達(dá)到的目標(biāo)，一般是由老師在課程之前給學(xué)生先設(shè)定一個特定的設(shè)計任務(wù)。那么通過該課程的教學(xué)，其最終目的是要讓學(xué)生能夠動手實踐來完成這一設(shè)計任務(wù)。因此在應(yīng)用案例式教學(xué)的過程中，既需要對教學(xué)過程合理規(guī)劃，也需要對教學(xué)內(nèi)容合理組織安排。

就學(xué)生而言要學(xué)好一門功課，除了不斷的努力以外，還要講究學(xué)習(xí)的技巧和方法，這樣才能達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)效率。在學(xué)習(xí)上，不要想著偷懶，不要想著不動腦筋就能取的好成績，要想盡辦法搜集利用一切可以獲得到的學(xué)習(xí)資料來輔助自己學(xué)習(xí)。三星的S3C44B0對初學(xué)者來說比較合適，因為接口資源比較豐富，技術(shù)成熟，資料較多，應(yīng)該十分適合于初學(xué)者，有問題很容易找人幫忙解決。因為大多數(shù)人都很熟悉，就如同51類的單片機(jī)，有N多位專家級的人物可以給你幫忙，相關(guān)問題得以很快解答，所以業(yè)界認(rèn)為這款A(yù)RM都用得爛了，但對于初學(xué)者這卻是件好事。

4 結(jié)束語

嵌入式專業(yè)是一個新興的專業(yè)，其專業(yè)建設(shè)可謂并無現(xiàn)成的經(jīng)驗來參考，所以整體的專業(yè)建設(shè)仍然需要不斷積累經(jīng)驗、不斷摸索創(chuàng)新，隨著科技的不斷發(fā)展，嵌入式專業(yè)肯定會成為新的行業(yè)主流，我們高職教育更應(yīng)該順應(yīng)時代的潮流，不斷完善嵌入式專業(yè)建設(shè)工作。在高職院校引入嵌入式教學(xué)是一個不容回避的任務(wù)，社會要求高職院校培養(yǎng)能夠適應(yīng)企業(yè)需要的各類相關(guān)人才，學(xué)生也企盼能夠在三年的學(xué)習(xí)生活中學(xué)到一技之長，以增強(qiáng)融入激烈競爭的社會能力。高職教師應(yīng)該積極探索先進(jìn)的教學(xué)手段，使學(xué)生在學(xué)校求學(xué)期間逐漸培養(yǎng)出較強(qiáng)的學(xué)習(xí)與應(yīng)以能力，走入社會后成為企業(yè)所需要的人才。

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魏萬云（1971—），副教授，研究方向：電子通信。