郎薇薇

摘 要：本文針對嵌入式實驗教學(xué)中存在的專業(yè)針對性差、設(shè)備缺乏和課程層次性不足等問題，文章探討了以基礎(chǔ)型實驗、綜合型實驗，創(chuàng)新型實驗和課外實踐為基礎(chǔ)的分層次實驗課程教學(xué)方式。這種方式在教學(xué)實踐中取得較好的成效。

關(guān)鍵詞：嵌入式；實踐教學(xué)

1 引言

嵌入式系統(tǒng)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)等先進技術(shù)和具體應(yīng)用對象相結(jié)合的更新?lián)Q代產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)面向具體的應(yīng)用領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品智能化、小型化的普遍需求，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透至各個行業(yè)，具有廣闊的市場前景[1]。近年來，各高校信息自動化計算機類專業(yè)逐漸將嵌入式系統(tǒng)納入重要專業(yè)課程范圍，尤其在嵌入式實踐教學(xué)體系方面進行了深入的探討。

考慮到學(xué)生的培養(yǎng)與實際就業(yè)情況的需求，在嵌入式教學(xué)中，除了使學(xué)生掌握基本的原理和嵌入式軟件設(shè)計的一般方法和流程外，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用開發(fā)能力。因此，嵌入式教學(xué)應(yīng)該傾向于實踐而不是僅僅局限于只是傳授理論知識。本文針對本專業(yè)嵌入式實驗教學(xué)中普遍存在的專業(yè)針對性弱、設(shè)備缺乏、課程系統(tǒng)性和層次性的不足等問題，利用研究所自主研發(fā)的嵌入式實驗教學(xué)平臺，設(shè)計了具體的實驗教學(xué)方案。

2 嵌入式實驗教學(xué)中存在的問題

嵌入式系統(tǒng)課程的實踐性非常強，為了加強學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)理論知識的認(rèn)知，提高學(xué)生解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，實驗教學(xué)在嵌入式課程教學(xué)中有著至關(guān)重要的作用。到目前為止，在嵌入式實驗實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了以下問題。

缺乏針對性強的實驗平臺。不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。其次，缺乏靈活的實驗設(shè)計及講義。在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)中的軟件開發(fā)困難，既要考慮不同平臺的差異，又要具備一定的穩(wěn)定及易行性條件。以往這些類型的軟件開發(fā)都是由硬件廠商包辦，且提供的嵌入式系統(tǒng)軟件解決方案五花八門。而實驗設(shè)計應(yīng)側(cè)重于主流操作系統(tǒng)下軟件的實踐和創(chuàng)新。此外，大多數(shù)學(xué)生照著詳細的實驗指導(dǎo)書按部就班，缺乏自主創(chuàng)新的意識，甚至不深入思考實驗現(xiàn)象背后的理論知識。這顯然與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和能力的目的背道而馳。而實驗課時少也是實踐教學(xué)中亟待解決的一個問題。嵌入式系統(tǒng)課程對學(xué)生的專業(yè)知識要求較高，學(xué)生先要學(xué)習(xí)單片機原理及應(yīng)用、C/C++程序設(shè)計、DSP原理及應(yīng)用等嵌入式

理論性教學(xué)和實驗教學(xué)交叉進行，再加上總課時的限制，使得學(xué)生自主實驗時間大大減少。雖然已從原有實驗課時占較少課時的狀態(tài)，調(diào)整到實驗課時占總課時一半的狀態(tài)，課內(nèi)實驗還是遠不能滿足對學(xué)生的培養(yǎng)需求。

3 實驗教學(xué)配套設(shè)施

嵌入式系統(tǒng)實驗平臺選用ARM處理器+Linux操作系統(tǒng)的主流配置。實驗箱上提供有教學(xué)系統(tǒng)采用的各種測試點（包括圖像視頻采集輸入、I/O輸出等），方便教學(xué)中使用示波器等測試儀器；多路數(shù)字信號源（包括四路視頻輸入功能）；ARM開發(fā)系統(tǒng)功能等眾多功能[2]。此套基于雙核處理器架構(gòu)（雙核處理器架構(gòu)，是指采用一個ARM核及一個SoC圖像處理核的架構(gòu)芯片）的四路DVR教學(xué)實驗箱，可以實現(xiàn)視頻采集，H.264壓縮，音頻壓縮，網(wǎng)絡(luò)傳輸以及嵌入式Linux操作系統(tǒng)等功能，主要為高等院校通信工程類專業(yè)、電子信息類專業(yè)等高年級學(xué)生的通信專業(yè)課程設(shè)計、通信專業(yè)大型實驗、畢業(yè)設(shè)計、電子設(shè)計競賽以及研究生的數(shù)字通信實驗而設(shè)計，也可供相關(guān)專業(yè)的本?？飘厴I(yè)班學(xué)生使用以及自學(xué)使用。此外，還配有教學(xué)資料光盤，以及分層次、系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)書。實驗系統(tǒng)構(gòu)架。

4 實驗教學(xué)設(shè)計

結(jié)合理論教學(xué)，嵌入式系統(tǒng)實驗的重點放在軟件的開發(fā)上。充分考慮到嵌入式軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開發(fā)內(nèi)容和方式的特殊性，從而設(shè)置多種配置方案、多層次實驗項目的實驗教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生邊學(xué)習(xí)理論知識，邊進行實驗操作，設(shè)置一些基礎(chǔ)型和模塊化的實驗使其對原理有更透徹的認(rèn)知。當(dāng)學(xué)生理論知識積累到一定的程度，可通過設(shè)置綜合型的實驗使學(xué)生進行系統(tǒng)學(xué)習(xí)與提高。此外，為了達到學(xué)生自主創(chuàng)新能力提高的目的，創(chuàng)新型實驗的設(shè)置也必不可少。減少基礎(chǔ)型實驗，同時增大綜合型和創(chuàng)新型實驗的比例，并加入可選項，學(xué)生可根據(jù)自己的能力興趣，自主制定實驗內(nèi)容。另外，為了適應(yīng)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，除了需要掌握嵌入式系統(tǒng)基本的方式方法之外，還在綜合型實驗中設(shè)置了實驗課程。

這樣，學(xué)生在實驗過程中，由淺到深、由基礎(chǔ)到綜合地進行實踐操作，符合漸進性的教學(xué)規(guī)律。為了解決課時少的問題，設(shè)置了一部分課外可操作的實驗，使一部分有興趣而不滿足于課內(nèi)學(xué)習(xí)設(shè)計的學(xué)生有更廣闊的學(xué)習(xí)時間與空間。

基礎(chǔ)型實驗多為驗證型實驗，其目的是為了讓學(xué)生掌握基本的理論知識以及嵌入式軟件的一般開發(fā)流程，熟悉開發(fā)工具與開發(fā)環(huán)境，為之后的綜合型實驗和自主創(chuàng)新型實驗做好準(zhǔn)備。這部分實驗指導(dǎo)書較詳細，學(xué)生能夠扎實地掌握嵌入式系統(tǒng)的基本軟件開發(fā)知識。

綜合型實驗多為項目型實驗，其目的主要是為了幫助學(xué)生理解所學(xué)的基礎(chǔ)知識，并能夠綜合運用的能力。使得學(xué)生對嵌入式的原理有更深刻的理解和認(rèn)識，并且可以達到活學(xué)活用的最終目的。

創(chuàng)新型實驗主要以自愿自主的原則，讓部分有想法的學(xué)生，自己制定實驗內(nèi)容，能夠發(fā)揮其想象力和動手能力，去實現(xiàn)其設(shè)計。從而提高其運用知識的能力和創(chuàng)新精神

課外實踐作為教學(xué)的補充，讓學(xué)生可以利用課余時間來根據(jù)自己的興趣和教師同學(xué)一起完成。甚至有條件的話可以去參加相關(guān)的社會實踐，不斷完善自己的知識和提高動手能力。

5 結(jié)論

綜上所述，以基礎(chǔ)型實驗、綜合型實驗，創(chuàng)新型實驗和課外實踐為基礎(chǔ)的分層次實驗課程教學(xué)方式。這種方式在教學(xué)實踐中取得較好的成效。

參考文獻

[1]石秀民，魏洪興.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[2]鄧中亮，段大高，崔巖松.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].北京郵電大學(xué)出版社，2008.