1、嵌入式系统应用课程教学方法实践摘要:嵌入式系统应用课程具有综合性强和实践性强的特点,如何有效开展嵌入式系统教学,培养合格的嵌入式技术人才,成了高校普遍关注的焦点。针对这些特点,本文在讨论了如何设置嵌入式系统应用课程上,分析了传统教学方法存在的不足,并给出了一种新的教学方法,同时给出了该教学方法实施的步骤;最后,将两种教学方法进行了调查对比研究。教学实践证明,新的教学方法更能有机的把理论和实践结合起来,取得的教学效果更为显著。关键字:网络 多媒体技术 嵌入式系统 应用课程 教学方法DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.052随着信息化,智能化,网络化的发展,嵌
2、入式系统技术也获得了广阔的发展空间。嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的 IT 应用领域之一。它的发展给社会带来了巨大的经济效益,与此同时,社会对嵌入式专业人才的需求也逐步扩大。据有关部门不完全统计,国内每年嵌入式系统技术人才紧缺达 40 多万人左右1。为社会培养人才正是高校办学的宗旨,嵌入式系统作为一个新兴的技术领域,正逐渐成为许多高校的重点建设课程,如何尽快培养出满足社会发展需要的各种嵌入式技术高级人才,是高校从事嵌入式技术教学的老师必须面临的问题2。已有嵌入式系统教育工作者在嵌入式系统教学现状3和教学模式4方面做了一些研究。但对嵌入式系统教学方法的研究也不容忽视,好的教学方法会起到事
3、半功倍的效果。嵌入式系统可以认为是软件和硬件的综合体,它涉及计算机体系结构、操作系统、微机原理、接口技术、计算机编程等诸多知识内容,是一门综合性和实践性都很强的课程。如何有效的提高课堂教学效果,达到预期的教学目标,是高校教师应该思考的问题。1 嵌入式系统应用课程设置嵌入式系统应用课程5是整个嵌入式系统教学中最重要的部分,其设置的合理性,直接关系到嵌入式系统教学的成败。嵌入式系统应用课程的设置要具有针对性,下面就这一问题从以下四个方面进行讨论。(1)嵌入式微处理器的选择嵌入式技术发展到今天,嵌入式微处理器的种类也日益繁多,单从嵌入式微处理器的架构来讲,目前市场上流行的就有 ARM、MIPS、Po
4、werPC 以及 68000 等架构。但在高校教学领域推广十分广泛的就属 ARM 架构嵌入式微处理器,它是由ARM(Advanced RISC Machines)公司推出的 32 位 RISC 处理器。毫无疑问,ARM芯片嵌入式微处理器中的佼佼者,是很多数字电子产品的核心。如 95%的手机里面的核心处理器使用的都是 ARM 芯片,而 ARM 在整个手持市场上占有 90%以上的份额,这是一个惊人的比例。目前,全球已有超过 700 多家的软硬件系统公司加入了 ARM Connected Community,其中中国本土公司也已有超过 70 多家公司加入了 ARM 生态伙伴系统6。而且 ARM 公司
5、提供了一套完整的产业链,确保了 ARM 芯片的开放性和通用性。因此,高校开设嵌入式系统专业课程,ARM 芯片应是首选的学习对象,其相关的学习资料和开发工具较多。比如三星公司 ARM7 内核的 S3C44B0X,以及 ARM9 内核的S3C2410 等。(2)嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂,它使得嵌入式系统的应用更加广泛。目前在市场上流行的嵌入式操作系统多达十几种,常见的有 uC/OS II,ucLinux,Arm-Linux,Windows CE,VxWorks,Palm OS,Symbian,Windows Mobile,Android 等等。在嵌入式系统教学上,应从市
6、场对人才需求来考虑,这里建议选择 Linux 操作系统作为教学内容。因为该操作系统是内核代码开源的,可以免费下载使用。可根据应用情况进行内核裁剪,具有很好的移植性。(3)实验平台的选择嵌入式系统实验平台是嵌入式系统教学不可缺少的教学资源,目前推广嵌入式系统实验教学平台的公司也比较多,比如北京博创兴业科技有限公司、英蓓特信息技术有限公司、亿道电子技术有限公司等。每个公司所推出的实验平台有所不同,主要是所采用的处理器平台、操作系统平台、以及外围硬件资源的不同。在教学实验平台的选择上,应根据教学培养目标来进行选择。建议在嵌入式系统基础实验上要重点考虑。(4)应用课程教材的选择在嵌入式系统教学中,嵌入
7、式系统应用课程教材的选择也尤为重要。目前市场上关于嵌入式系统的教材可以说是琳琅满目、百家争鸣。选择一本合适的教材,对于学生学习和掌握嵌入式系统起着关键的作用。如果所选教材太难,或者太简单,那么学生会觉得学习起来没有意思,缺乏激情。所以,教材内容的难易度,要根据教学目标和学生的实际情况来进行选择,并且应与嵌入式系统实验平台相配合,通过实验加深对知识的理解和掌握。2 传统的教学方法嵌入式系统应用课程是嵌入式系统专业的核心课程,它具有综合性强和实践性强的特点。不仅在课程设置上对教学提出了挑战,更是在教学方法上提出了更高的要求。采用何种教学方法以达到较好的教学效果,成为了嵌入式系统教学成败的关键。教学
8、方法是指教师在教学过程中为完成教学目的、任务而采取的活动方式的总称。但它不是教师孤立单一的活动方式,它包括教师“教”的活动方式,还包括学生在教师指导下“学”的方式,是“教”的方法与“学”的方法的统一。讲台实验室教学方法是一种传统的教学方法,它注重的是在新知识的传授过程中,以老师讲授为主,老师的注意力集中在自己“教”的内容上,而无暇顾及学生实际“学”的情况。而是教学之后,通过实验来巩固所学知识。在这样的教学过程中,学生就会觉得十分乏味,以致对嵌入式的学习产生厌倦的情绪。而且,学生在真正做实验的时候,已经是很被动的去完成相关任务,而失去了挑战新知识的动力。3 一种新的教学方法改进教学方法7,提高教
9、学质量是教育界一直都关注的问题。面对嵌入式系统应用课程综合性和实践性的特点,传统的教学方法显得心有余而力不足。高校培养合格的嵌入式技术人才是高校办学的宗旨。结合嵌入式系统应用课程特点和学院实际情况,通过研究讨论,提出了一种创新型的教学方法网络多媒体技术教学方法,该教学方法有别于一般的多媒体教学法。如何有效地组织实施该教学方法,是获得理想教学效果的关键。下面从三个方面来阐述这种新的网络多媒体技术教学方法的实施步骤。(1)网络多媒体环境的布置网络多媒体环境的布置是这种新型的教学方法有效实施的前提。如图 1 所示为网络多媒体环境的平面图。第一,要构建一个局域网络。在这个局域网络里,以教师机主机控制端
10、、学生机为受控端,安装好“红蜘蛛”多媒体教学软件;第二,要组装好嵌入式系统实验平台。要求在教师和每一位学生座位上组装配置好实验教学平台;第三,要在教师机配有扩音器和话筒。(2)PPT 课件的制作PPT 课件的制作,在形式上要新颖、多样化,给学生以一定的视觉冲击,以防止学生视觉单调而疲劳乏味;在内容上要结合课本、联系实际,给学生带来除课本之外的知识享受。(3)示例演示与互动嵌入式系统课程是一门应用性、实践性很强的课程。所以在教学过程中,要特别注意示例演示,以加强学生对新知识的理解和掌握。并要考虑学生的主体地位,留有一定的时间给学生,让他们自己动手操作。该新的教学方法,教师和学生都可以处于主体地位
11、,教师在传授新知识过程中,以边讲边操作的方式进行,让学生能够直观的理解知识难点。学生也可以在课堂剩余的时间里,对新知识进行验证理解。4 两种教学方法的对比我们对嵌入式系统课程教学进行了研究讨论,并对上课的 184 名学生进行调查统计,得到表 1 所示的统计数据。从这些数据表明,网络多媒体教学方法在嵌入式系统教学上是可行的,也是十分有效的。5 结束语随着嵌入式应用的迅猛发展,企业对嵌入式人才需求的缺口越来越大,越来越多的高校开始加强嵌入式系统的教学和科研,培养更多的适应社会需求嵌入式系统人才。嵌入式系统应用课程教学是嵌入式系统教学的核心,针对嵌入式系统应用课程的特点,本文在讨论了如何设置嵌入式系
12、统应用课程的基础上,讨论了传统教学方法在嵌入式系统应用课程教学中的不足,并提出了一种新的教学方法,教学实践证明,该教学方法获得了显著的教学效果。该教学方法具有一定的参考价值,可以在其它高校进行推广和借鉴。参考文献1 中国教育培训行业发展趋势研究报告R./34587.pdf.2 刘国梅.浅谈普通高校的嵌入式系统教学J.中国科技信息.2008(20).3 李岩,王小玉,孙永春.嵌入式系统教学研究J.电气电子教学学报.2006(03).4 马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨J.单片机与嵌入式系统应用.?2008(11).5 毕春越.计算机专业嵌入式系统教学模式探析J.教育与教学研究.2008(04).6 2010 年 ARM 技术研讨会(上海/北京/深圳)C./chinese/.2010.7 雍克勤.?基于现代科学技术发展下的高等学校教学方法改革研究J.兰州大学报.2007.作者简介:谭华(1983-),男,助教,硕士研究生,研究方向为嵌入式系统应用、形式化方法、模型检验;韦林(1979-),男,讲师,硕士研究生,研究方向为自动规划技术、模型检验。
