独立院校嵌入式系统课程教学的探讨

摘 要：分析了嵌入式系统教学存在的问题，针对独立院校嵌入式人才培养的立足点，从理论教学、实践教学方面出发，对嵌入式的教学改革进行了探讨，并提出了一种由浅入深、梯度型、层次化，集实验、实训、实习于一体的实践教学模式

关键词：嵌入式系统 独立院校 课程改革

一、引言

近几年来，嵌入式技术的应用推动了国防、军工、航天航空、移动通讯、机器人、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域的发展。社会对相关人才的需求量大，学生学习的积极性很高，因此嵌入式系统正逐渐成为高等院校必开的课程。嵌入式系统有两个显著的特点，一个是软硬件密切联系，一个是以应用为中心，独立院校作为一种新型的高等院校教育单位，作为对普通高校资源的补充，更偏向于实践应用[1]，因此，如何开设嵌入式系统的相关理论与实践课程来培养应用型、创新性人才，是独立学院目前的重点探索之一。

二、嵌入式课程教学存在的问题

目前独立院校很多专业都开设了嵌入式系统课程和嵌入式专业方向，比如电子类、通信类、计算机类、自动化类专业都开设嵌入式系统的相关课程，结合企业对嵌入式人才的要求，存在着很多不足。

1.前期基础教学安排不合理

从理论教学来看，嵌入式技术是一门综合性很强的课程，涉及的知识体系有硬件、软件、网络等方面的知识，硬件方面要具备模电、数电、单片机等相关知识，在软件方面要具备计算机的基础理论知识如操作系统，程序设计语言基础，程序的设计思想和方法，在网络方面要具备网络语数据通信的理论知识体系。但是各专业的基础教学并没有完全开设相关方面的理论教学，如：计算机专业主要具备了软件方面的基础理论，自动化、电信等相关主页主要设置了硬件方面的知识体系，对软件方面的知识体系开设较少，主要就是C语言程序设计，而对操作系统，程序设计的思想和方法并没有开设相关理论课程。

2.缺少足够实践教学

从实践教学来看，很多实验基本上是验证性实验，大多数都只需要按照实验指导书上的内容就可以完成，课程设计与企业项目实际应用差距较大。众所周知，实践是嵌入式系统教学的重要环节。嵌入式系统内容涉及广泛，指令编程、驱动程序设计、内核的移植设计和应用程序编写等知识的学习，都需要学生通过大量的实践环节来加深理解[2]。学生在课程之余没有更多的实践机会，嵌入式课程学时完毕后，很多学生就没有办法进行后续的学习。另外，实验学时不够。开设的嵌入式系统课程一般为32～40学时，实验环节仅占6～8学时。有限的课内学时无法满足实践教学，尤其是综合性、设计性实践的需要。这使得缺乏足够实践动手环节训练的学生难以真正了解和熟悉嵌入式开发过程。

3.各专业教学内容比较单一

从课程体系上来看，大多数的课程总是偏向两个方向：方向一偏重硬件设计，例如与电子工程、通信工程、自动化相结合。这个方向培养出来的学生主要从事硬件设计工作，他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足在于这类方向的人才更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心，例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等。方向二偏重软件设计，例如和软件工程、计算机科学与技术结合，这个方向培养出来的学生主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。他们对软件有较好的操纵能力，不足在于对硬件原理和接口没有较好的掌握，对于嵌入式系统其它的应用也没有一个全面的概念，如驱动程序等不太了解。大多数面向Linux操作系统的应用软件编程，与企业的需求来看，内容比较单一。

4.高校师资队伍实践经验欠缺

嵌入式系统的教学要求教师具有处理器、汇编语言、接口、操作系统、驱动程序开发、应用程序开发等各方面丰富的知识，并要有从事嵌入式项目开发的经验[3] ；但对于大多数开设嵌入式课程的独立院校而言，师资队伍很难跟上。从事嵌入式技术开发的技术人员，很少愿意到独立学院执教；在嵌入式师资方面，对于年轻的独立学院而言，承担嵌入式系统课程的多以青年教师为主，大部分教师并没有项目经验，有部分老师从单片机教学转型。高校组织的教师培训，都是提供实验设备的厂商对实验设备的培训，真正的嵌入式系统相关技术的系统培训缺少。所以，师资队伍的建设在短期内无法跟上嵌入式技术的教学需求。

三、嵌入式课程教学的改革

从理论指导课程体系方面来看，学生不仅要掌握经典的计算机基础理论知识如计算机组成原理、操作系统、汇编语言、C/C++语言、程序设计思想和方法，还要具备嵌入式系统领域特定的知识，包括嵌入式硬件基础、软件基础、操作系统、开发工具等，我院的很多专业都是在大二下才开始大量开设相关基础理论课程，而嵌入式技术这门课程基本上都是大三下学期开始学习，学生要在一年内学完这些理论，对学生而言，对知识的理解也是需要一定的时间，因此理论课程应在大一开始逐步开设，结合学生的学习程度合理安排相关理论课程的学习。

企业对嵌入式软件人才的需求有几个方向：嵌入式引导程序设计，嵌入式操作系统内核的设计，嵌入式操作系统的驱动程序的开发，嵌入式图形化用户界面的设计，嵌入式数据库的开发等，首先帮助学时确定自己从事的方向，并掌握嵌入式系统开发的整个流程及其相应的调试方法。在嵌入式的理论课程学习中应结合企业的需求以及基本知识面的结合；如软件方向理论教学基本的内容应围绕嵌入式基于Linux操作系统下的应用程序开发这些方向来确定要学习的课程体系，确定课程体系后可以根据企业的需要加入相关驱动开发等相关课程内容及比较流行的手机开发也可以纳入课程内容之一，理论教学的原则压缩基础理论课学时，突出实践性与应用，以达到“学习嵌入式，使用嵌入式”的教学目的和作用，建立起一种由浅入深、梯度型、层次化的教学模式。

从实践指导课程体系方面来看，应该采用多样化的课程实践教学手段，提高学生的动手实践能力。

1.在实验环节方面，应该大幅提高实验的课时，达到讲一课就能实践的目的。改革后我院开设嵌入式课程的实验学生16学时，包括硬件裸机程序编写6学时，嵌入式开发环境搭建与2学时，嵌入式软件下驱动程序编写4学时，嵌入式应用软件程序编写4学时，基本上一次理论课上完学生就可以在实验室进行实践。

2.通过对市场调研，了解企业需求，结合师资队伍中存在的教师的项目经验，开发实训和实习的项目，结合项目指导学生结合理论进行相关学习。这个在嵌入式课程学时结束后，用1个月左右的时间来指导学生组成项目组完成于企业结合比较紧密的项目开发。

3.举办嵌入式系统技术讲座：可以根据学生的需要，邀请来自公司企业的工程技术人员进行专题讲座，使学生能接触到最新的知识和实用技术，并了解社会对嵌入式系统人才的具体需求。

4.建立开放的实验室，对有兴趣的同学安排实训和实习课题： 实训课题实行“三级指导”（全指导，半指导，零指导），使教、学、练紧密结合。每个实训课题一般安排两个项目，第一个项目学生在老师的指导下，实行实训过程的全指导；第二个项目主要是结合教师在企业的项目基础（实习课题），从项目需求分析开始，先由学生来完成，老师再参与其中，从这个过程慢慢的从半指定到变为零指导，来锻炼学生进行项目实施的能力。

四、总结

从独立学院立足培养创新，应用型人才出发，独立学院嵌入式课程改革目前有了一定的成效，但是开设嵌入式教学还在起步阶段，存在着很多不足，这就要求教师紧跟嵌入式技术的发展，不断提高教学与教师的实践能力，努力完善嵌入式课程体系，争取能达到学生毕业后迅速从事嵌入式软件的开发及设计的目的。

参考文献

[1] 谢川.应用型本科嵌入式课程教学研究.重庆工商大学学报（自然科学版） ， Journal of Chongqing Technology and Business University（Natural Science Edition）， 2011年04期

[2] 周媛，苗耀锋，孙姜燕.基于企业岗位需求的“嵌入式”课程改革教学改革.教育与职业 ， Education and Vocation， 2013年14期

[3]刘洪，陈宇斌，韩旭.嵌入式系统课程建设与教学改革教育教学论坛， Education Teaching Forum， 2012/S2期