朱铭琳

摘要：嵌入式系统在物联网时代得到了广泛应用，使得嵌入式系统的教学显得越来越重要。为了进一步提高教学质量，分析了嵌入式系统课程的特点，针对目前教学中存在的问题，在课程内容、教学方法、实验教学等方面进行了一系列探索和研究，提出了相应的改革措施。实践证明，这些改革有效提高了学生的工程实践能力，调动了学生的学习主动性，有助于培养其创新能力。

关键词：嵌入式系统；教学方法；教学改革；实践

中图分类号：TP368.1

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-63-03

0.引言

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，是软件和硬件的综合体。近年来，嵌入式产品市场获得了蓬勃发展，嵌入式系统已经渗入到工业生产、军事国防、日常生活各個方面，应用领域非常广泛。随着物联网时代的到来，社会对嵌入式相关技术人才有迫切需求，嵌入式技术的应用前景十分广阔。

从2011年开始，运城学院计算机科学与技术系面向本科生开设了“嵌入式系统开发”专业选修课程。课题组多次获得多个省级、院级教改项目的支持，对嵌入式系统系列课程进行了一系列具体深入的教学改革，获得了一些有益经验。

1.嵌入式系统开发课程特点

1.1内容广泛

嵌入式系统技术作为一门综合交叉性技术，涉及计算机、电子技术、通信等多门学科。嵌入式系统开发课程教学内容较多，硬件包括ARM处理器体系结构、硬件电路、接口技术、硬件开发平台；软件包括指令系统、汇编语言程序设计、c编程、嵌入式操作系统及开发。在课程体系的组织上，要求学生熟悉嵌入式系统的硬件体系结构、支持ARM处理器的硬件开发平台的组成及使用方法；掌握嵌入式Linux应用程序开发与调试过程；能够构建嵌入式开发环境，进行嵌入式Linux系统的编译、移植；使学生具备独立开发一个较为完整的嵌入式系统的初步能力。

1.2实践性强

嵌入式系统开发面向控制应用领域，课程实践性很强。实验环节在课程中处于非常重要的地位，通过实验，可以加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，培养学生动手能力；使学生熟悉嵌入式系统开发和设计流程，进而全面掌握嵌入式系统的设计、开发、调试方法。

2.嵌入式系统开发课程教学改革思路

2.1教学内容的改革突出软件的基础上保证软硬件学习相结合

由于嵌7、式系统课程的教学知识点比较多，涉及的软硬件资源也比较多。在教材的选择上，尽量选择理论知识体系系统、连续，实验内容直观新颖，能够密切联系实际的教材。我系采用的教材是周立功主编的《Arm嵌入式系统基础教程》和华清远见教育集团编写的《嵌入式系统技术与设计》。结合当前嵌入式技术的发展现状，为适应市场对嵌入式人才的需求，选择将ARM硬件平台、嵌入式Linux操作系统作为教学内容的两大方面，以Realview MDK为主要开发环境进行讲解。教师在教学过程中，将嵌入式科研项目中的一些简单实用的知识融入教学中，使教学内容更加丰富。

2.2计算机专业教学侧重点

嵌入式系统开发课程是一门系统性强、软硬件结合的综合性课程，分为硬件开发方向和软件开发方向。两方向均要求学生具备嵌入式系统开发、设计、调试和维护的基本能力。而我们计算机科学与技术专业的学生软件编程是特长，因此更偏向于嵌入式软件开发，重点学习汇编语言程序设计、数据结构、嵌入式系统原理、计算机网络、Linux操作系统等相关知识，侧重于编程应用。

2.3联合采用多种教学方式，提高课堂教学效果

（1）课堂上采用讲授法与讨论法相结合的方式

在教学中，充分发挥教与学的积极性。教师提出问题，通过启发引导，由学生分组讨论、对问题的理解、看法，寻找解决问题的方法与途径。这种开放式、探索式教学方法不仅调动学生的学习积极性，而且可以锻炼学生思维，提高分析解决问题的能力。不仅有利于启发和培养学生开拓创新能力，而且有助于培养学生的团队合作精神。

（2）项目驱动式教学方法

运城学院是应用型本科院校，教学中充分考虑了以应用型人才培养为目标，注重培养学生的创新精神和创新能力。讲授重点章节内容时，以项目为驱动，学生在逐步完成项目的同时，掌握相应的教学内容，项目驱动法使教学与实际紧密结合，有益于培养学生的工程实践能力。各任课教师积极鼓励、指导学生开展相关方向的大学生创新项目及各类竞赛培训活动，对教学改革起到了很好的推进作用。

（3）应用现代教学技术，搭建自i学习平台

当今互联网已经渗入到日常工作、生活的各个方面，充分利用网络环境组织教学，可以更加方便灵活地进行有针对性的教学活动。与传统的课堂教学相比较，网络平台教学具有自主性、交互性、针对性特点。建立课程网站、构建师生交流平台，将答疑、质疑、讨论等经典的教学环节融入网络。学生利于网络平台向老师提问、质疑，教师可以科学方便地对学生进行网络答疑解惑。同时还可以建立讨论区，方便师生进行专业问题探讨。充分利用网上教学资源，将教与学的过程延伸到课堂外，不仅激发了学生的学习兴趣，而且使课堂教学得到了深化、扩展。

3.实验教学改革

嵌入式系统开发是一门实践性很强的课程，实验教学是课程教学的一个重要环节。通过实验，可以帮助学生加深对理论知识的理解，加强学生动手能力，全面掌握嵌入式系统的开发、设计、调试技术。

3.1嵌入式系统开发实践课教学环节

目前嵌入式系统开发的实践课教学环节包括：验证性实验、综合设计性实验、课程设计、大学生创新实验、科研立项等几部分。

验证性实验是实验教学的基础，实验内容与理论课授课内容紧密结合，是基础知识的最基本应用，是实践教学环节的重要组成部分。综合设计性实验，是验证性实验的深化，进一步培养学生综合运用所学知识，进行嵌入式系统的设计。嵌入式课程设计是对所学课程内容的综合应用，通过该实践环节使学生全面掌握嵌入式应用系统的开发、设计方法。大学生创新实验是学生由自发成立的团队在教师指导下利用课余时间进行的创新性实验。通过创新实验，使学生积累了项目开发经验，培养了自身创新能力，为进一步进行嵌入式项目研发打下坚实的基础。科研立项是结合嵌入式系统前沿科技应用而设立的适合实践教学的应用项目，能够开阔学生的视野，拓展学生的思维，对教学起到了很好的辅助作用。

3.2实验课程的内容安排

实验课内容由一个简单的端口控制LED显示的例程开始，完成新建工程、编写程序、下载程序调试、观看实验结果的实验过程。通过这个简单的实验，让学生初步掌握uVision3 IDE for ARM开发环境及ARM软件模拟器的使用方法、以及程序下载的一般步骤。以后逐步增加实验难度，目前开设的实验项目包括中断实验、串口通讯实验、A/D转换实验等。实验过程中，注意激发学生的学习热情和动手实验的兴趣。积极鼓励学生采用多种不同的软件算法完成同一个实验，提高学生的编程能力，开阔学生思路。

3.3充分重视设计性实验

对实验教学环节设计进行改革，从以往的“验证性为主”逐步变为“验证性为辅，自己动手创新为主”的实验课程教学设计模式。

例如“矩阵LED字符显示控制”实验中，实验要求理解点阵原理，验证实验指导书给出的程序。这些往往学生都可以顺利完成。这种验证实验模式没有更好地发挥出学生的创造性。可将此实验定位成设计性实验，要求学生在LED屏上显示多种汉字、字符、图形、并配有动态显示效果。实验以小组为单位进行，实验完成后各小组展示自己的实验成果，最后由实验效果进行评分。这就要求学生在读懂源程序的基础上，自己修改源程序实现相应功能。学生通过实验，顺利完成了英文字符、汉字的单个显示、并且设计出了丰富多彩的图案，如卡通动物、人物表情、花草树木等，并且实现了汉字、图形动态显示（左右滚动、上下滚动、闪烁），实验效果良好。实验结果表明，通过分组展示的竞争激励机制，调动了学生的积极性，充分发挥了学生的创新能力。

4.结束语

几年来的嵌入式系统的教学实践证明，通过上述一系列课程教学改革，有效地调动了学生学习的积极性、主动性和创造性，提高了学生分析解决问题和独立思考的能力，取得了良好的教学效果。实践教学为学生进行嵌入式项目的开发积累了丰富的经验，为学生进一步从事嵌入式相关工作打下了坚实的基础。随着物联网时代的到来，社会对嵌入式人才提出了越来越高的要求，嵌入式开发课程必然会面临更多的机遇和挑战，嵌入式开发课程改革任重道远。