嵌入式课程设计总结范文

时间:2023-03-08 10:22:29

嵌入式课程设计总结

嵌入式课程设计总结范文第1篇

关键词: 嵌入式系统 ARM μC/OS-Ⅲ

引言

嵌入式系统是一个很宽泛的概念,我们一般将以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统称为嵌入式系统。近十年来,随着当前各行各业对单片机能力的要求越来越高,如主频高、功耗低、外设多、互连方便、支持操作系统等,嵌入式处理器市场正在32位化,ARM芯片以其高性价比取代51芯片成为嵌入式系统设计的新宠,同时μC/OS-Ⅲ嵌入式操作系统因源码获取方便成为嵌入式系统学习的首选对象。

在实际教学中发现:(1)学生拘泥于嵌入式软硬件知识细节,不能从嵌入式产品的系统层面和设计过程中整体地动态地了解、理解和掌握嵌入式系统设计知识;(2)学生太过依赖学院实验室现有的嵌入式实验箱或自己购买的嵌入式开发板,不敢或很少尝试设计并制作自己的嵌入式开发板;(3)学生对嵌入式操作系统了解有限,忽视相关开发工具的使用与掌握。

本文将从嵌入式系统课程实验板DIY(Do It Yourself)开始,探索课程实验板DIY自主实验指导方法,尝试通过适当的适度的DIY实验操作指导,训练学生在规定的时间内和有限的成本下制作自己的嵌入式系统实验板,培养学生进一步自主探索学习嵌入式系统知识的兴趣。

1.研究目标与关键问题

1.1研究目标

依据《嵌入式系统》课程教学内容,研究课程实验板DIY教学方法,制定课程实验板DIY指导手册,指导学生逐步DIY自主制作自己的课程实验板,让学生在实践课程实验板DIY过程中亲身领会并掌握嵌入式系统软硬件设计方法,并最终基于ARM Cortex-M3微处理器和实时操作系统μC/OS-III搭建嵌入式系统的软硬件平台,完成课程实验并定制特色功能。

1.2关键问题

(1)如何让学生快速设计、投板、焊接并调试自己的ARM实验板,并且时间和成本可控。

(2)如何让学生在自己的ARM实验板上主动探索来完成课程实验,并且及时总结相关问题和对应的解决方案。

2.《嵌入式系统》DIY实践

借助当前便利的电路板PCB制作与生产工艺,在课程实验板DIY指导手册帮助下,指导学生逐步完成课程实验板DIY实践。

值得一提的是,当前电路板PCB打样双面板价格50元/款起,尺寸大小10cm*10cm以内,完全满足课程实验板制作要求。

2.1实践任务布置

在《嵌入式系统》授课之初,强调嵌入式系统课程实践的重要性,引导学生思索如何动手实践。然后课程设计任务,要求自己动手制作ARM最小系统板,运行μC/OS-III操作系统,满足课程各项实验要求,定制开发自己的特色功能。

说清楚两个限制:(1)必须使用ARM Cortex-M3微处理器和μC/OS-Ⅲ实时操作系统;(2)必须在一学期内完成(大约3个月)并且成本可控(100元左右)。

2.2实验板硬件制作

针对选定微处理器芯片(如ARM STM32F103),提供课程实验板原理图,仅涉及最小系统板硬件(包括ARM芯片、晶振、SWD调试、USB供电模块)和课程实验所需硬件支持(包括基于GPIO的LED和KEY,以及UART模块)。芯片管脚全部基于排线引出,便于学生后续的扩展实验。考虑到学生可能初次进行PCB制版,因此实验板PCB图提供半成品,完成最后的布线。

当然,学生完全可以部分或全部修改实验板原理图和PCB图,前提是学生必须有电路板制版经历。强烈建议初学者不要做太多的修改,而是完成剩下的PCB布线,并投板、焊板,进而编程与调试。

本阶段计划时间两周,可阶段验收成果为:(1)丝印学生姓名的PCB空板;(2)焊接完成的ARM实验板。

2.3实验板程序练习

实验板程序分为两部分,本着简单易学和循序渐进的学习原则,依据《嵌入式系统》课程教学内容,仅涉及LED、KEY和UART三个常见外设,训练内容包括ARM裸板程序和操作系统程序两部分,下表仅列举部分实验内容。

在此过程中,为了调动学生积极主动性,可以实行一定的奖励措施,如通过额外的平时分鼓励学生,将在硬件制作与软件编程实践过程中遇到的问题和对应的解决办法记录下来,并通过教师确认后集中给各位学生以参考。

本阶段时间持续整个学期,可阶段验收成果为课后作业和实验报告。

2.4特色功能实现

学生通过在ARM实验板硬件基础上扩展功能模块,基于μC/OS-III任务程序实现自己的特色功能,如红外测距、温湿度采集、小车控制等,并完成课程设计报告。

课程设计报告内容包括:(1)课程设计简述,阐述目的、内容和意义;(2)需求分析,阐述功能需求、技术指标、设计约束;(3)总体方案设计,涉及系统框图、功能框图、业务流程图等;(4)硬件设计,涉及硬件框图、器件选型、模块电路图等;(5)软件设计,涉及软件框图、关键数据结构、核心模块流程图等;(6)系统测试,包括测试目的、测试步骤、测试结果、结果分析;(7)附录,主要包括扩展的功能原理图和关键代码。

本阶段时间为学期的最后两周,可阶段验收成果为课程设计实物和报告。

结语

经过近三年的嵌入式系统课程教学实践,初步形成一套比较完整的自主实验指导方法和对应的实验板DIY指导手册,已成功指导百余名学生制作自己的ARM实验板,并实现自己设计的特色功能。

参考文献:

[1]石海贝,任秀峰.浅谈嵌入式系统的应用与开发[J].信息与电脑:理论版,2010(2).

[2]江维,桑楠.面向高等教育的嵌入式系统教学改革[J].计算机教育,2011(16).

[3]王振华,刘慧芳.嵌入式软件开发实践教学改革与探索[J].教育教学论坛,2016(34).

[4]杨晓敏,赵润林.《嵌入式系统开发》实践教学改革研究[J].福建电脑,2016,32(8).

嵌入式课程设计总结范文第2篇

关键词:嵌入式系统 实践教学 教学体系

一、 研究的目的及意义

嵌入式系统已成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,从而能够适用实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的计算机系统。从嵌入式系统的定义可以看出,嵌入式技术是一门专业性强、实践性强的综合性技术。因此搞好嵌入式系统实践教学的研究对于培养学生的动手能力、创新思维能力,提高学生的就业竞争力具有重要的意义。[1]

二、研究的思路和方法

本项目的研究主要采取调查研究、总结及结合自己特色构建合理的嵌入式系统实践教学体系,并自主设计嵌入式系统实践教学平台,构建相应的综合实验室并指导学生参与项目实践。并通过引导学生参与竞赛,并创造条件使学生参与企业合作。

三、 研究的主要内容

本项目主要内容包括,实践教学体系、教学平台和实践教学实验室以及最后通过本项目的改革成果积极引导有能力的学生参加国家大赛等四个主要部分。

1嵌入式系统实践教学体系的构建

在嵌入式系统实践教学的建设中,要综合考虑实验、课程设计、毕业设计及课外科技实践活动等实践环节,统筹实验教学项目的设置。在内容上,做到由浅入深、由单一到综合、由验证到设计开发。在时间上,由课内延伸到课外,充分发挥课外科技活动这一第二课堂的作用,使学生能够进行嵌入式系统方面的项目开发。该环节从整体出发,将实验、课程设计、毕业设计及课外科技实践活动相结合,即验证性实验,设计性与综合性实验、创新性训练项目三个层次。

2.嵌入式系统实践教学平台的设计

移动专业实验室是有50套博创的ARM11开发板,可以搭建出与计算机科学和电子通信专业不同,但能体现嵌入式系统软件开发的实践教学平台,摆脱学生不需要思考而只重视重复操作的示例,也可以彼此构建成实验拓扑网络平台,使其用于与软件工程一致的嵌入式系统平台。

四、嵌入式系统实践教学综合实验室的建设及项目实践

移动专业实验室的开发板集成的示例操作过多,因此需要构建一些可以激发学生创新和与基础紧密结合的软件示例。比如:音频、视频、绘图、游戏等示例,可以使学生通过看、听等视觉冲击来感受嵌入式系统软件开发带来的效果。增强学生对嵌入式系统软件开发的感性认识,同时引发学生思考,从而进一步达到理性思考的程度,刺激学生进行实践,达到“感性认识-理性认识-实践”的两次飞跃,形成实践教学在综合实验室的一种良性循环。

本项目归纳起来可以简称为“一个体系,一个平台,反复实践,一个竞赛”,其过程管理包括“教,学,练,管”等四个内容,形成一个完整的实践教学体系框架。通过合理的实践教学平台,促使学生提高实践的欲望和兴趣,从而在大赛中获得成果的检验。

五、 研究的成果

该研究能够更加贴近了我校建设“应用型”本科专业的目标和办学特色。具体的可以从以下几个方面进行归纳和概括:

(1)改变了实验题目设计的指导思想

一方面整个实践课程的实施内容要以“学生兴趣”为导向,另一方面,教师在设计题目的时候,“按模块、分步骤”的方式要求学生完成实验的全部内容,最终能够把不同的模块整合起来就是一个完整的项目。

(2)课程设计题目自主化、验收形式和考核标准多样化

题目自主化主要是指:教师在参与课程设计题目命题时,遵循以“引导学生为主,鼓励和提倡自我命题”的原则。让学生有一个充分发挥自我的空间,这样有利于培养学生的创新意识和实践能力。

由于学生数量较多,很多教师在验收课程设计时由于时间等问题的因素,不可能做到人人公平、公正的给出验收成绩。所以在课程设计验收中,针对这些问题已经做出了进一步的修正:

a) 验收形式的改革:公开组织若干本方向或相关专业的教师在同一时间,对自愿参加提前验收的同学作品进行共同进行公开、公正的验收。验收的具体流程:验收学生本着完全自愿的原则参加提前验收(只要完成的学生都可以参加),先进行自己作品的展示和讲解,然后由各位“评委老师”进行提问,最后各位教师根据学生的综合表现,给出相应的成绩,该成绩在有课程设计的指导教师予以汇总,最终决定学生本次课程设计的成绩。

b) 考核标准多样化:标准的多样化是兼顾成绩公平的有效手段,在课程设计评分考核中,把以往全由一位指导教师把握的学生“验收表现”,增加至多位教师同时给出成绩,增加了成绩的参考尺度;另外,学生的最终成绩不再仅仅由学生的作品展示效果所决定,而是由学生在验收时的综合表现(如:语言的表达、作品的讲解、设计思路等)决定,从而使得成绩更加合理。

(3)充分利用了实验室

充分利用开放实验室的课余时间,完善开放实验室的使用和管理制度。[2]增加开放实验室的数量,让学生也参与到实验室的建设和管理中来,鼓励学生“从宿舍走出来”和在实验室中完成实验作业。

(4)鼓励学生参与各类竞赛,并引导学生与企业合作,提高动手能力和创新能力,并取得了显著成效。[3]

六、 结束语

该项目的实施,极大地提高了学生对嵌入式系统的兴趣和学习热情,一部分学生能够独立自主的思考,并独具匠心地设计出具有一定水准的产品。本项目思路清晰,效果明显,并在其它具有相关近似课程的学校中有推广应用的价值。

参考文献:

[1]付顺,姚圣国.高校实践教学工作思路的创新探索[J].实验技术与管理,2006年08期

[2]王光福.从传统的实验教学走向开放式实验教学[J].实验科学与技术,2004年01期

[3]彭志广,杨大鹏.实践教学体系创新与实践[J].实验技术与管理,2006年08期

作者简介:

嵌入式课程设计总结范文第3篇

[关键词]嵌入式 教学改革 课程设置

[中图分类号]G434 [文献标识码]A

一、引言

在上个世纪七十年代前后,出现了嵌入式系统的概念,当时,还没有出现操作系统(OS),仅有监控系统及汇编语言,随着计算机技术的发展及应用需求,将OS引入了嵌入式系统,嵌入式的编程以C语言为主,并有了强大的嵌入式开发平台。我国嵌入式软件应用规模为世界第三,在中国软件前10家企业中,嵌入式软件产品生产企业占了6家。数字化、智能化、网络化的趋势将使传统设备逐渐转变为嵌入式设备,因此嵌入式软件对改造和提升传统产业有重大作用。 中国工程院院士倪光南强调,我国IT行业应大力发展嵌入式软件,提升我国IT产业的核心竞争力。

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,其软硬件可配置,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用系统。所使用的计算机为嵌入式计算机。嵌入式系统一般可由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统及应用程序四部分组成,嵌入式系统一般嵌入到应用系统中[1]。

广义而言,可将计算机技术作为一种技术,嵌入到应用系统中,计算机技术又经常是一种核心技术。对一般用户而言,嵌入式系统是透明的。

对于处于高速发展时期的嵌入式技术及物联网技术时代,嵌入式系列课程的教学也在各大院校中开展起来。要设置适应社会需求的嵌入式技术人才,在设置嵌入式系列课程时,需要解决以下问题:

1.课程体系设置

嵌入式课程目前开展最多的还是在研究生阶段,但随着嵌入式市场需求的增加,一些高校在本科阶段开始设置嵌入式方向体系课程。那么怎样设置适合本科在校生学习的课程是现在亟需解决的问题。

2.实验教学环节设置

嵌入式技术对学生动手能力要求很高,而且嵌入式系统是软硬件结合的产物,对学生能力要求很高,既要会硬件设计又要会软件设计。

二、嵌入式系统基本结构

1.嵌入式处理器

(1)嵌入式微处理器:对应通用计算机CPU。

(2)嵌入式微控制器:对应用单片计算机。

(3)嵌入式DSP:应用于数字信号处理,数字滤波,FFT谱分析,图象处理等领域。

2.微内核结构

微内核结构是指仅提供基本的功能,任务调度,通信及同步,内存管理,对外管理等。嵌入式系统一般配有操作系统。OS分为内核层与应用层两个层次。内核仅提供基本功能,建立及管理进程,I/O、文件系统由应用层完成。其它属于应用组件,如网络功能,文件系统,GUI等,工作在用户,系统可裁剪,即用户可选择需要的组件。

3.任务调度

在嵌入式系统中,任务即线程,大多数嵌入式OS支持多任务。

多任务运行是指靠CPU在多个任务之间切换、调度,每个任务有优先级。不同任务的优先级不同,调度方式可分为三种方式:

(1)不可抢占式调度:一旦某个任务获得CPU,就独占CPU,除非某种原因(任务完成、等待资源),它才放弃CPU。

(2)可抢占式调度:基于任务优先级,当前运行的任务,随时可让位于优先级更高的处于就绪态的任务。

(3)时间片轮转调度:当两个以上的任务,优先级相同,一个进程在用完自已的时间片,就将cpu让位于同优先级的另一个进程。

嵌入式系统大多数OS采用优先级不同时用抢占式和优先级相同时间片轮转调度法。

4.硬实时系统与软实时系统

一般嵌入式系统对时间要求较高,即要求在较短的时间内,对提交的任务作出响应,称之为实时系统(μS级)。

硬实时系统对响应时间有严格要求,软实时系统可在较宽时间范围内完成。

5.内存管理

用MMU,使用虚拟存储器概念,大多数嵌入式系统MMU,从而采用实地址管理模式,这样,存储保护技术也相应降低。然而,随着嵌入式技术的发展及需求的牵引,近来不少嵌入式系统中也在加强存储管理,引入虚拟存储器概念,引入MMU,同时也在加强存储保护。

6.内核加载方式

OS内核既可在FLASH中运行,也可在片内RAM中运行,一般而言,在片内RAM中运行,可获得更快的速度,但RAM是易失性的,故无论内核还是应用程序,都应放在FLASH中,以免挥发。故在实际加载时,就存在两种方式,一是在FLASH中直接运行;另一是运行在@FLASH中的加载程序,将内核装入片内RAM,然后再运行装入RAM的内核。

7.嵌入式系统开发的有关技术

嵌入式系统的开发技术,比一般在Windows下开发要复杂一些,它与硬件平台有关。

开发平台分为宿主机与目标机。

(1)宿主机(一般用通用PC机):主要功能是编译、链接、定址,还进行调试期间的运行控制。

目标机(硬件平台-目标板):运行嵌入式软件。

第一过程:用交叉编译器。所谓交叉,是在一个计算机平台,为另一个计算机平台产生代码的编译器。

第二过程:链接,将所有目标程序链接为一个目标文件。

第三过程:定址,将目标文件分配到物理存储器的相应地址。

这一过程与目标机硬件结构有关,即与各存储器的起始地址有关。

(2)宿主机的调试功能

宿主机的第二个功能为支持调试目标机上的应用程序。应用交叉调试器,采用宿主机与目标机联合调试。首先下载,将宿主机中的内核及应用程序下载至目标板;然后,分别对目标板源码级、汇编级进行调试。

目标监控器是对目标机上的应用程序进行控制的,它事先被固化在FLASH中,宿主机与目标监控器相联接,完成调试控制过程,其步骤为:下载程序至目标板,控制其运行,并随时检测返回状态[2]。

三、嵌入式系统课程设计

嵌入式技术在中国的发展已经有十几年的历史,根据嵌入式系统基本结构,其涵盖的课程非常广泛,有《嵌入式操作系统》、《嵌入式系统及其应用》、《嵌入式组件设计》,《嵌入式Linux设计》等,目前这些课程基本是各大院校电子类相关专业的必修或选修课程。通过这些课程的学习,使学生能够独立完成嵌入式系统的硬件系统设计和软件设计。

《嵌入式操作系统》主要介绍实时内核原理、多个常用OS(UCOS、UCLinux、WIN CE、VXWorks、Nucleus)的比较、实时时效的分析与提高、实时OS的设计方案。

《嵌入式软件设计》主要结合汇编、C(C++)、JAVA等语言的嵌入式实现精华,体现实时OS的移植,低、高级语言的集成应用。

《嵌入式系统及其应用》讲解嵌入式系统的定义、发展、分类、组成、特点、开发调试方法、嵌入式处理器等概念性的介绍,帮助建立系统的概念和特征,完成应用层编程。

《嵌入式Linux设计》涉及嵌入式Linux驱动程序的设计,包括I/O口、CAN总线、触摸屏、IIC、PS/2、异步串口、音频、显示、USB、以太网及Flash的使用及驱动程序的编写。在ARM Linux的中断处理、BootLoader和内核上电启动过程。

为了更好的体现嵌入式门课的实用性,在课程之后配有一个为期两周的课程设计《嵌入式系统及应用课程设计》。在前面实践能力基础上,面向某一领域的应用,以嵌入式系统基础设计实现相应功能系统。提高了学生的实际动手能力与综合能力。学生要将嵌入式操作系统移植到智能手机中,并在此基础上进行二次开发,完善智能手机的功能。包括电话簿、记事本、日程、计算器、日历和时间显示、游戏软件(包括俄罗斯方块、五子棋、拼图、高尔夫球、沙壶球等)、音频功能(包括播放MP3等歌曲)、手机摄像头以及手机通讯功能(包括GPS通讯、GPRS通讯、红外通讯、蓝牙无线通讯等)。我校电子信息科学与技术专业嵌入式方向自2002年创建至今,已有六届毕业生。由于创建之初嵌入式还是个新兴的技术,所以无论从课程内容设置、教学顺序设置以及教学环节的配合都很不成熟,师资和实验设备严重短缺。但在不断探索和调整中我们总结出一套嵌入式课程体系建设的方案,科学合理设置教学内容、从实际出发调整教学顺序、各教学环节相互配合。

由于嵌入式相关课程涉及的范围甚广,尤其随着现在物联网及许多新技术的兴起,针对嵌入式课程体系的建设,包括教学内容的体系化建设和教学环节的体系化建设,是教学过程中需要解决的问题,需要提出相应的解决方案[3]。

由于嵌入式系统面向应用的主要特点,在课程设置别强调培养学生动手实践的能力。以教师科研环境和专业实验室为基地,开展课外学习方式培养学生的综合实践能力;知识讲解与主流嵌入式系统实例结合,搞好课程教材体系的配套建设;配有课程设计,加强学时在工程设计方面的能力;多位教师授课,充分发挥每位教师优势,使新技术能贯穿在教学中;与学生实际相结合,对学生毕业找工作和再学习有很大帮助;设计了多种等级实验,学生通过循序渐进设计能提高综合设计实验能力。

基于嵌入式系列课程的教学改革与探索能解决好课程间的联系、衔接问题。从理论教学、实验教学到课程设计、毕业设计统筹安排,形成一个整体,使学生的学习层次化、阶梯化。建立嵌入式实验平台,提高学生参加相关竞赛的积极性,培养学生对嵌入式相关课程的学习兴趣,促进学生自学能力和解决问题能力的提高,突出学生的能力建设、知识探究和人格养成。

四、嵌入式系统研究方向

嵌入式系统有着广泛的市场前景。市场需求方面:中国具有世界最大嵌入式技术市场。手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用等,嵌入式技术无处不在。企业人才需求方面:软硬件设计人才,应用开发人才,综合性人才,培训增加,工资待遇逐渐上升。技术发展趋势要求方面:8位单片机到16位单片机主要用于不需要操作系统的只需要处理简单任务的控制系统,但现在的手机、智能家居等系统已经不能满足于简单的控制了,多个任务并发出现时,需要具有实时操作系统的32位嵌入式微控制器的解决。图1概况了现在嵌入式系统的主要研究方向。

图1 嵌入式系统研究方向

五、总结

未来几年,市场对嵌入式人才尤其是嵌入式Linux人才的需求旺盛。而目前熟练的嵌入式Linux应用人才只有几千名。这意味着各大跨国公司及国内消费类电子巨头企业都面临着人才严重短缺的挑战。所以设置好嵌入式系列课程,培养出优秀的具有嵌入式技术人才是迫在眉睫的事情,希望我们的努力能对我国嵌入式市场带来新的生机与活力。

基金项目:本文系“北京市教委科技发展计划面上项目”(项目编号:KM201110772018)的研究成果。

[参考文献]

[1]李金芳.嵌入式教学的案例分析与分享[C].图书馆联盟建设与发展,2012-10-01

[2]梁志远,邹晓敏,劳有兰.面向嵌入式课程群建设的《微机原理》课程教学探讨[J].高教论坛,2008年04期

[3]王小妮,郝媛.物联网技术在现代远程教育领域的研究[J].北京:中国电力教育,2012,6:113-114

嵌入式课程设计总结范文第4篇

嵌入式系统的研究内容较为宽泛,其中主要包括嵌入式硬件设计和软件设计。嵌入式软、硬件设计的教学内容的选取原则应是适合本科生学习、与课程学时匹配、并具有较好的课堂展示效果。因此嵌入式课程教学内容的合理选取对课程授课效率和学生的学习效果起着至关重要的作用。

(一)嵌入式系统课程硬件设计教学内容的选取

嵌入式系统硬件是嵌入式系统的重要组成部分,是嵌入式系统与实际环境交互的载体,其性能的优劣直接影响嵌入式系统的可靠性和实时性,决定嵌入式系统设计的成败,因此硬件设计在嵌入式系统设计中处于十分重要位置。在嵌入式硬件教学中,嵌入式课程的首先需要向学生介绍嵌入式系统的硬件在系统中的作用,并以日常生活中常见的嵌入式系统设备为例(例如手机、MP3播放器等等)直观的讲解嵌入式系统硬件结构,帮助学生建立嵌入式硬件系统的基本概念。在此基础上,嵌入式系统课程应着重讲授嵌入式系统硬件体系结构,从硬件体系结构的三个层次给学生讲解嵌入式系统硬件设计。

1.嵌入式处理器,它是嵌入式系统的核心部件,负责整个嵌入式系统的运行。嵌入式处理器选型原则是硬件设计的重要教学内容之一,嵌入式系统课程应能引导学生了解处理器选型时应考虑的因素,如处理器性能、价格以及可获得的技术支持等等,培养学生根据种嵌入式处理器的特点和实际工程需要对处理器选型能力[3],为其后续嵌入式硬件设计的学习奠定基础。

2.嵌入式系统的电路,主要包括嵌入式系统存储器、时钟电路、数据端口、复位电路和系统电源电路等等,其中,时钟电路、复位电路和系统电源电路为嵌入式系统最基本单元,具有这三个基本单元和处理器单元的系统即可正常工作,也称其为嵌入式最小系统。嵌入式课程应能帮助学生了解嵌入式系统电路种类、功能及其设计方法,建立嵌入式最小系统的概念。

3.嵌入式系统外部设备,主要是指嵌入式系统与真实环境交互的各种设备,包括外存储设备(如FlashCard)、IO设备(如键盘、鼠标等)、打印设备(如打印机)。在学生了解嵌入式系统硬件的三个层次的基础上,嵌入式课程应选择一款适合课堂教学的处理器,并具体的讲解嵌入式硬件的各个电路的设计内容、设计方法和设计目标。嵌入式课程硬件教学在选择处理器作为授课和研究对象时,应该考虑应用广泛且学习难度较低的嵌入式微控制器。在众多的嵌入式微处理器中,ST公司于2011年推出的基于Cortex-M4内核的STM32F104微处理器具有广阔的市场应用前景,广泛应用于工业控制、多媒体、精密仪器、家电等各个领域,STM32F104微处理器对于初学者来说具有开发简单、直观并且可获取丰富的网络支持的特点,因此本文以基于STM32F104微处理器的嵌入式系统为课程硬件教学内容,介绍STM32F104微处理器的主要特性,如处理的主频、字长等,并以框图形式介绍STM32F104微处理器的内部结构和片上的各个功能模块,如片上内存、片上AD和DA转换器、各种通信接口等。同时,任课教师应指导学生如何阅读芯片的英文数据手册,掌握英文数据手册的章节安排和阅读方法,提高学生英文文献的阅读水平,并能从中快速获取芯片的主要性能指标。在嵌入式系统电路设计教学中,嵌入式课程必须着重强调系统的电源电路设计、复位电路设计以及时钟电路设计。

嵌入式电源电路设计教学主要向学生介绍电源电路的两种类型,即线性电源和开关电源,以及两种电源电路的拓扑结构、工作原理和各自特点以及应用场合,并在此基础上向学生介绍2~3种常用的电源控制芯片,如线性电源常采用LM7805、AMS1117-3.3等线性稳压芯片,开关电源则常采用LM2596、MP2359等开关电源芯片,简单介绍各个电源芯片的主要参数,如输入电压范围、输出电流等参数等。嵌入式系统时钟电路设计的课程教学主要向学生介绍两种类型的时钟电路,即无源晶体和有源晶振电路,讲解这两种类型时钟的特点和应用场合以及时钟电路设计的注意的事项,并用多媒体给出两种类型电路结构,向学生分析电路中各个元件的作用。嵌入式系统复位电路教学需向学生介绍两种类型的嵌入式复位电路,即阻容式复位和专用复位芯片复位,介绍两种电路的特点,同时介绍几款常用的专用复位芯片(如MAX811),让学生掌握嵌入式系统复位电路的设计方法。如果说嵌入式处理器是嵌入式系统的大脑,那么嵌入式系统的IO设备是嵌入式系统的四肢,是和现实世界交互的设备,嵌入式系统IO设备的教学需引导学生建立嵌入式系统中IO设备的概念,并举例说明嵌入式系统常用的一些IO设备,如嵌入式显示屏、键盘、打印机等。在IO设备的教学中,课程应首先介绍IO设备与嵌入式处理器的接口技术,分别介绍并行接口和串行接口,指导学生学习接口类型,并根据实际工程需要选择不同接口类型的IO设备,同时引导学生掌握各种接口的时序,并能够熟悉几种常用的接口类型,如I2C、Intel式并行口、SPI等接口以及各种接口的数据传输速率和物理接线数目等。

(二)嵌入式课程软件设计教学内容的选取

嵌入式软件是嵌入式系统的灵魂,与嵌入式硬件一起作为嵌入式设计的核心内容,因此,嵌入式系统软件设计是嵌入式课程授课的重要内容之一。嵌入式软件教学应注重培养学生的嵌入式软件开发能力,向学生讲解嵌入式系统的软件体系结构,即嵌入式软件可分为应用程序、应用程序接口、嵌入式操作系统、硬件设备驱动程序,加强学生对各个软件层次的把握。嵌入式软件设计授课需要向学生讲授各软件层的功能与特点、嵌入式软件开发所需要具备的先行课程知识,明确嵌入式实时操作系统是嵌入式软件的核心,引导学生根据嵌入式系统的软件体系结构学会软件设计的分工。嵌入式课程应能够向学生介绍几种目前较为流行的嵌入式操作系统,让学生对目前常用的嵌入式操作系统的发展状况及其主要特点有所了解。目前,嵌入式实时操作系统可分为两种类型,即商用型和免费型,商用型操作系统有Vxworks、Wince、PalmOS等,商用型操作系统功能稳定、可靠,有完善的技术支持和售后服务,但是价格昂贵;免费型操作系统在价格方面具有较大的优势,主要以Linux为代表,嵌入式系统课程应要求学生能够熟悉并掌握一种嵌入式操作系统的基本原理和使用方法。

μC/OS-II嵌入式操作系统是一种规模较小和源码开放的嵌入式操作系统,比较适合初学者学习和课堂教学,特别是学生在具备μC/OS-II操作系统基础和学习经验之后,再学习某些大型的操作系统(如嵌入式Linux)则可大大提高学习效率并获得较好的学习效果,因此本文选取μC/OS-II操作系统作为嵌入式操作系统的授课内容和研究对象,并以μC/OS-II操作系统为例讲授基于嵌入式系统的应用程序开发、驱动程序开发以及图形用户接口的使用方法。同时,嵌入式软件教学需向学生介绍嵌入式软件开发工具和开发平台,其中主要介绍交叉开发系统调试结构和使用方法。嵌入式交叉开发系统由宿主机系统、通信系统和目标机系统构成[4],嵌入式课程教学需要帮助学生直观的了解嵌入式软件开发的工作形式、嵌入式软件开发需要具备哪些条件和做哪些准备工作。同时,嵌入式课程需要向学生讲解1~2种嵌入式微处理器的上位机开发软件,目前STM32F104微处理器的软件开发普遍采用KeilμVision开发软件以及JLINK仿真器,则嵌入式课程需要向学生介绍KeilμVision开发环境设置方法、工程项目的建立方法、JLINK仿真器硬件连接方式以及驱动程序安装方法,使得学生能够自主构建基于STM32F104微处理器的嵌入式系统软、硬件开发平台,并能在此开发平台上新建工程项目、下载程序、仿真运行、断点跟踪调试等。

二、嵌入式系统教学方式的优化

在嵌入式系统教学过程中,任课教师必须研究和制定一套有效的教学方式,合理安排课程授课内容顺序,注重知识的承前启后,对嵌入式系统的一些先行课的相关章节知识点需要进行必要的复习,比如在硬件设计中,需复习模拟电路、数字电路、微机原理及接口技术等课程的相关知识点,在嵌入式软件设计教学中,需复习C语言程序设计、操作系统、数据结构等课程,为嵌入式系统课程作必要的准备。

(一)嵌入式课程硬件设计教学方式改革

嵌入式硬件设计教学中,任课教师可在课堂上准备一些实验设备[5],将软、硬件实验直接融合到理论课程的教学中,在课堂上首先向学生展示一块嵌入式系统硬件电路板,如STM32F104应用开发电路板,让学生近距离观察电路结构和板上的各种元器件,并作简要介绍,使得学生能够直观的认识嵌入式系统硬件电路,然后以提问的方式引导学生对电路图如何设计和生成产生兴趣,授课教师此时可介绍嵌入式硬件设计步骤以及电路设计的相关软件,让学生了解嵌入式硬件原理图和印制电路板图(PCB图)设计过程和设计方法。在此基础上,授课教师在课堂上以一个简单的嵌入式电路系统为例,现场安装Protel电路图绘制软件,讲解并演示电路原理图和PCB图的绘制步骤和方法。在电路图设计的演示之后,授课教师应给学生讲解硬件电路的调试过程和调试方法,让学生掌握嵌入式电源电路、时钟电路、接口电路的调试方法,并在课堂上现场演示硬件调试,最后以处理器的一个IO接口控制的LED灯闪烁为例,编写LED灯闪烁的例程,让学生直观的把握嵌入式系统调试方法。

(二)嵌入式课程软件设计教学方式优化

嵌入式软件教学的主要内容是嵌入式操作系统的移植方法、使用方法和应用程序编写。授课教师在讲解嵌入式操作系统的使用方法时,可在课堂上利用多媒体教学手段基于μC/OS-II的操作系统编写应用程序,在操作系统的每个任务的主循环中添加断点,让学生直观的感受操作系统多任务切换机制,并以一个简单的软件例程,要求学生现场进行构思,开展广泛的交流,然后将学生构思的各种方案在多媒体上进行现场编程实现、输出结果,让学生对自己方案的正确性、合理性有直观的认识和理解,并促使其对方案进行修正,以使学生迅速掌握μC/OS-II的操作系统的使用方法和应用程序设计方法。

三、嵌入式系统实验和实践教学的优化

实验教学和实践教学是教学过程中重要环节,可提高学生对理论知识的理解和把握,培养学生工程实践能力、独立思考解决问题的能力。学生可以通过实验来验证理论课程知识,对于课堂上的例程,学生可以通过自己的学习和理解对其进行修改,然后进行实验,验证其修改正确与否,这是一种极其有效的学习方法。嵌入式系统课程设计是嵌入式系统课程的工程实践环节,旨在训练学生的动手实践能力和培养学生的方案论证能力、工程项目设计和开发能力,适应学生就业和社会需求。

(一)嵌入式课程实验教学

嵌入式实验教学需要向学生详细介绍实验系统的拓扑结构、电原理图和系统的软件开发环境,并以一个简单的例程引导学生熟悉和如何使用实验系统的硬件电路和软件开发环境以及实验操作步骤。实验课程的章节内容安排应遵循由简入繁的原则,明确实验方法、实验步骤和实验目的,引导学生从一个简单的IO端口控制LED灯闪烁的例程开始学习,完成从新建工程、编写程序、下载程序调试、观看实验结果的实验过程,再以2~3个难度逐步增加的实验,明确实验目标(即实验成功后应看到的实验现象),激发学生的学习和动手实验的兴趣。学生在实验期间遇到问题,指导教师应积极引导学生检查问题并解决问题,而并非直接告诉学生答案,培养学生独立思考和解决问题的能力。在学生正确完成实验后,指导教师应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和拓宽学生的视野。在完成实验的基础上,指导教师应鼓励学生在现有实验系统的基础上开发一些简单的电子设备,如数字电子钟、数字温度计、计算器等,让学生切身的感受到嵌入式技术的广泛用途。

(二)嵌入式课程设计教学

嵌入式系统作为一门应用性很强的课程,进行项目化教学是课程设计教学改革的必由之路[6]。本文采用项目开发为驱动的课程设计形式,引导学生自主学习嵌入式硬件设计、操作系统移植、驱动设计、应用程序设计,以一个完整的项目开发作为课程设计任务,让学生全面掌握嵌入式系统设计的全部过程,巩固所学的理论知识。在课程设计选题方面,指导教师可提供一定数量设计课题,设计课题需具备较高的综合性和可行性,难度适中,要能够达到训练学生嵌入式方案论证能力和软、硬件设计能力的目的。学生也可根据自身的知识特点拟定课题,经指导教师审核修改后进行课程设计,同样,自拟课题也要达到综合训练的目的。课程设计的选题和实施应能培养学生的嵌入式方案论证和制定项目具体实施计划的能力,规范学生的嵌入式项目开发方法和开发步骤。在嵌入式系统课程设计结束后,学校应提倡以学院为单位组织嵌入式系统设计大赛,进一步锻炼学生嵌入式工程实践能力,达到学以致用的目的。

四、结论

本文在作者几年来嵌入式系统教学实践中,对嵌入式系统教学改革进行实践和研究,其主要任务是对嵌入式课程的特点进行分析和总结,并针对嵌入式课程教学的特点和要求对嵌入式课程教学内容、教学方式、实践教学进行分析和研究,探索嵌入式教学的有效途径。本文以STM32F104应用开发电路板为内容分析和讲解硬件设计流程,以易于学习和掌握的μC/OS-II嵌入式操作系统为主要的软件授课内容。在教学方式上,本文提出了利用多媒体教学手段在课堂上对照嵌入式STM32F104实验开发系统直观讲解、采用绘图软件演示嵌入式系统硬件电路的绘制过程和绘制方法、现场编写嵌入式程序及演示实验结果、以项目开发和小课题设计为驱动的课程设计方法,引导学生积极主动的思考和探索,激发学生对嵌入式系统的学习兴趣,提高嵌入式系统教学质量和课堂授课效率,培养学生的嵌入式软、硬件设计能力和嵌入式工程项目的研发能力,切实提高学生的嵌入式项目的工程实践能力。

嵌入式课程设计总结范文第5篇

关键词:系统设计,实践教程,创新性,嵌入式系统

【中图分类号】G420

1.研究现状和选题意义

1.1 研究现状

高等职业教育是高等教育的重要组成部分,它是根据一定职业岗位实际业务活动范围的要求,培养技术应用性或职业性人才。如何培养高技能型人才来满足社会快速发展的需要?教学是关键!而实验教学作为高等职业教育的主要形式,它不同于理论课教学,它不但要使学生掌握理论知识的同时,怎么能快速地应用到社会社会生活之中来满足人们生活的需要,那这就要求我们要以实践教学为主,培养学生的动手能力,免得把学生培养成一个书呆子,不会学以致用。这就要求各高校要重视实验教学环节,那么我们在实验教学中,采取什么样的教学方法才能真正提高学生的技能,达到高职教育人才培养的目标?

1.2选题意义

“嵌入式系统”课程作为电子信息专业中的一个主修方向,在教学中应该突出原理与应用的紧密结合且能体现出理论和实践并重的特点,刚开始讲述“嵌入式系统”课程时,由于并没有太多的经验,还是依照课堂理论、课下实验的传统教学方式。但是随着教学的深入,发现这种教学过程中存在很多问题,主要体现在:

(1)《嵌入式系统》的前导课程比较多,例如:《C语言》、《微机原理》、《单片机原理与设计》,如果学生们对这些课程学的不扎实,理论及实践基础太差的话,那嵌入式系统技术课程对他们来说更是头疼。

(2)课程内容涉及面广,知识内容多。以蒋建春编写的《嵌入式系统原理与设计》为例,此书介绍嵌入式系统的硬件和软件知识、嵌入式系统平台的构建、ARM嵌入式处理器的体系结构、嵌入式系统常用模块设计、嵌入式操作系统的基础知识、嵌入式实时操作系统OS-Ⅱ、嵌入式软件测试基础知识等。在有限的课时内,很多内容只能浅显地介绍,一个学期下来,一部分学生看上去了解了嵌入式系统的许多内容,但是一到具体的应用实际就会发现还欠缺很多知识和技能。

(3)传统的以教师为核心的课堂上,在讲解这门综合性实践性很强的课程时,很多学生都是被动接受知识。又因为这门课本身就比较枯燥乏味,内容复杂,需要掌握的知识又很繁琐,学习一段时间后,也就渐渐失去了兴趣。

(4)由于学时数有限,又加上需要很多理论知识的讲解,不可能安排很多的实验环节,在相对较短的实验课程内,学生需要熟悉开发的软硬件环境,如开发工具、实验环境、了解试验内容,读懂实验程序。在这期间,学生自主的实践动手能力得不到充分地锻炼,某种程度上也就仅仅是熟练了一种开发工具而已。

针对以上关于嵌入式系统教学存在的问题,逐步对实验课进行教学改革,把以项目应用的教学理念逐步引入到课堂当中。其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。

2.转变后的实践教学课程的实施方法

2.1 实践课程的实施方法

(1)知识技能检测法。把学生进行分组实验,每组四个学生,老师命题,学生选题的方式,对学生的知识技能进行检测,最后老师通过知识提问和实验结果,给学生打分。能通过此实验的组数进行表扬,没有通过的组数让他们查找原因。对完成较好好者给予奖励,这样激发了学生学习的潜能,他们都想成为老师眼中的佼佼者。最后大家一起总结讨论,这样学生记忆深刻,在实践中学习。

(2)项目驱动法。在“嵌入式系统”的前期授课中布置课程设计,也可以课程设计的内容让学生结合自己的兴趣爱好自行拟订,学生在已有的专业知识基础上,选择一个自己感兴趣的题目作为本学期的课程设计来完成。这样学生会带着自己的问题在刚开始学习这门课就要深入了解课程的内容,同时课下查询相关的资料,这比课堂被动地接受知识更能培养学生的学习能力。学生自己设计、画原理图、程序流程图、开发调试、固化芯片、查阅整理资料等,一方面培养了学生的实际动手能力,另一方面培养了学生开发项目的能力,为以后工作打下良好的基础。

2.2实验过程需要完成性

实验成果的要求为一个类似标准产品的嵌入式系统,要求学生完成从设计到实现的所有步骤,根据实际功能需要,设计系统的硬件结构,选择单片机及元器件,用Proteus进行电路仿真,然后制作印制版电路,最后做出调试板,进行测试和调试,最后每位学生均需要写出实验总结和体会。这样,学生就掌握了工程实践系统的总体开发流程。

2.3 由任课老师进行一体化的教学指导

首先,任课教师要选用一本好的教材,最好选以项目驱动为主题思路编写的教材,例如:郭志勇主编的《单片机应用技术项目教程》就是一本优秀的教材,突出实践技能培养在课程中的主题地位,用实际项目来引领理论,使理论从属于技能实践。教师的主要教学工作需要围绕实验环节进行。任课教师需要提前在课程教学中进行周密的实验设计和讲解,以提高学生的实验效率。在实验教学中,任课教师亲自指导学生,前提条件教师对整本书的内容有全面的理解和认识,这样遇到问题可以有的放矢,从而取得更好的效果,同学们渔业有信心和目标学好这门课程,这样一方面培养了学生的动手能力,另一方面,也锻炼了学生的项目实践能力。

3总结

嵌入式课程设计总结范文第6篇

关键词:嵌入式系统;人才培养模式;课程体系

中图分类号:G623.58

嵌入式从早期的单片机,到后来的DSP,再到现今的32位的基于ARM架构的处理器及以Soc片上系统的应用,嵌入式的应用已经渗透到各个领域。嵌入式教育目前在国内已经形成了足够的重视,但我们在很多方面所做的工作还不够,还存在一些问题如:师资力量不够,教材过于笼统,教学方式陈旧,培养嵌入式专业技能方面不能满足社会需求等。

本文将结合哈尔滨华德学院计算机专业的实际情况,以“应用型”人才培养为目标,结合本校学生的特点,探讨如何培养出适应社会需要的嵌入式人才。

1.专业定位

哈尔滨华德学院于2007年在计算机科学与技术专业设置嵌入式系统方向,本专业的定位是培养能够在消费电子、信息科学、计算机技术、工业控制、汽车电子等领域从事嵌入式系统产品的软/硬件设计、开发、测试等领域具有综合解决实际问题能力的实用型高等工程技术人才。

2.课程体系

2004年IEEE和ACM对计算机专业本科教育的课程系进行的设置认为嵌入式系统的课程应包括以下内容:嵌式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌入式软件设、实时操作系统、低功耗计算、系统可靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混合信号系统等。

通过市场调查,针对学生的实际接受知识的情况和社会的需求,本专业方向课程体系的理论教学分必修课程和选修课程,理论与实践的比例在6:4。课程体系主要分四个阶段:嵌入式原理基础、嵌入式编程基础、嵌入式开发技术和嵌入式综合应用。整个课程体系如图1所示

图1哈尔滨华德学院计算机专业嵌入式方向课程体系

课程体系中加强注重“精”,重点强化基础知识的掌握,课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点,是企业界普遍关心的核心技术,具有较强的实用性。教学中微处理器介绍MCS-51、ARM、FPGA、DSP,嵌入式操作系统介绍Linux、WinCE,开发语言介绍C++、Java。四年的教学要求学生做到四个“1”,即“精通1种主流微处理器系统+1套开发工具+1种嵌入式操作系统+1门开发语言”。

3.实践教学体系

嵌入式系统是一门应用性,实践性很强的的课程。结合哈尔滨华德学院的实际教学特点,积极开展启发式、讨论式、案例式等教学方法,激发学生学习的兴趣,考虑到学生的层次不同,在设置实验内容时,由浅入深,进行循序渐进的学习。在设置实践环节时,我们分为课程实验、课程设计、毕业设计三个环节,另外发挥发挥学生社团组织的作用,组织开展课外创新训练与社会实践活动。

3.1课程实验

课程实验又分为验证性实验、综合性实验、设计性实验,一般验证性实验是4学时,综合性实验是8学时、设计性实验是4学时。如嵌入式系统原理及应用课程共16学时实验,4学时的GPIO输入输出、中断实验;8学时的电机控制、显示实验,4学时的电子相框设计。通过这几个环节,学生能够基本掌握ARM9处理器的应用。

3.2课程设计

课程设计一般都是1周-2周的教学周期,由老师给出题目,学生三人组成一组并选题,完成设计内容。此环节即锻炼了学生的综合应用能力,又锻炼了学生的团队合作能力。

3.3毕业设计

毕业设计是最后一个实践环节,周期为13周,学生通过前期的教学环节,对于自己的特长已经有了定位,因此,自由选择导师并定出研究题目,毕业设计分为论文开题、中期检查、末期检查、论文换审、论文答辩五个环节,本专业方向的毕业设计要求学生动手制作出实物,然后写出论文。这个环节提高学生的综合实践和语言表述的能力,在增强学生理论基础的同时,提高了实践能力。

3.4课外实践

采取“导师制”的方式,组织科研活动小组,指导学生参加各种科技实践活动,学生在大学生电子竞赛、飞思卡尔竞赛、ACM大学生竞赛等竞赛中获得奖项累计有40余项。

4结论

基于以上的教学实践,哈尔滨华德学院开展了一系列嵌入式系统课程的教学,通过教学,学生能够建立嵌入式系统的思想,掌握嵌入式系统的开发方法,收到了良好的教学效果。

参考文献

[1]杨霞.嵌入式系统及应用课程教学研究与实践[J].学科建设与教学改革,2008(5):71-74.

[2]童英华.应用型本科院校嵌入式教学探讨[J].微型电脑应用,2012(5):1-10.

[3]邱雅.关于软件学院嵌入式教学改革的思考[J].电脑知识与技术,2011(10):7957-7961.

[4]江维,桑楠.面向高等教育的嵌入式系统教学改革[J].计算机教育,2011(8):33-40

嵌入式课程设计总结范文第7篇

关键词:嵌入式系统;课程体系;实践教学

中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 13-0000-02

The System Research of the Embedded System Course for the Electronic Major

Lin Guimin,Liu Tianjian,Chen Xiyao

(Minjiang University,Fujian350108,China)

Abstract:With the rapid development of embedded technology,it’s necessary to improve students’abilities of analyzing and solving practical problems in embedded system application.According to the characteristics of the knowledge system for the embedded systems,and the situation for electronic major students from ordinary colleges and universities,we integrate and optimize the curriculum of pre-courses of embedded systems.We focus on the convergence of knowledge between a course and its previous ones,on the stratification and classification,and also on the integrity of knowledge structure.According to their groundwork,ability and interests,students can choose different teaching contents and related experiments.There is adequate space for individual development of students,so as to meet the different needs of embedded talents from different areas.

Keywords:Embedded system;Course system;Practical teaching

在2004年IEEE计算机协会和ACM共同制定的计算机类课程体系中,嵌入式系统被列为核心课程之一[1]。嵌入式系统是一门涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域的综合性课程。从技术角度来看,嵌入式系统可以看作是软件产业、信息处理产业的综合。从学科角度来看,嵌入式系统是计算机科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程等相关学科的交叉学科,是当前最有发展潜力和应用最为广泛的稀缺专业方向。随着国家大力发展物联网,推进三网融合,以及对环境污染监测与控制的日趋关注,信息家电的普及推广,嵌入式系统专业学生的就业前景非常广阔。与巨大的市场潜力和产业需求相比,我国嵌入式系统工程人才培养相对落后,进而影响到该产业的快速发展。在这种背景下,许多高校的电子信息类专业针对市场需求,开设了嵌入式系统相关课程[2]。但由于专业背景不同,需求各异,课程内容相差较大。

本文针对电子类专业开设嵌入式系统课程,以及相关先修课程与基础知识的准备、教学内容的选择、实验教学等问题进行研究,以期达到既能体现课程特点和精华,同时又兼顾培养学生实践能力和创新意识。

一、电子专业嵌入式系统课程体系建设

虽然电子专业嵌入式系统的培养目标侧重于硬件基础平台的设计,但嵌入式系统是一个涉及多技术领域的知识范畴。在以学生就业为导向的背景下,嵌入式人才培养不但要掌握电子技术方面的基础知识,而且对计算机体系结构也要有比较深入的理解。这就要求电子专业在嵌入式专业课程教学前,除了开设电子类基础知识课程外,还必须开设相关的计算机专业基础知识课程,以形成符合嵌入式系统发展方向、系统、完善的课程体系,使得学生在开始系统学习嵌入式知识以前,具备学习的基础。通过嵌入式专业课程,让学生们认识到模拟电路、数字电路、微机接口技术、操作系统、数据库、程序设计、计算机网络、信号与系统等课程不再是独立的课程,而是一个有机的“整体”。根据嵌入式系统知识体系杂、多、乱的特点,以及一般高等院校学生的特点(同时借鉴了参考文献[3]-[6]),我们对嵌入式系统知识点进行裁剪与优化组合,构建软、硬件有机结合的完整知识体系,如图1所示。

该课程体系注重课程的前后衔接与层次划分,可满足不同用户的需要和学生的个性发展需要。学生可根据自己的基础、能力及兴趣选择不同的教学内容及配套实验,实现教学的层次性和多样性,满足各类人员的需要。以图1为例,可以有三个选择方案。方案一侧重于嵌入式系统的硬件设计,所选课程为嵌入式系统原理及相应的综合课程设计;方案二侧重于嵌入式系统的软件设计,所选课程为嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计;如果软硬兼修,则可选择第三个方案,所选课程为嵌入式系统原理、嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计。另外在该课程体系中,除了与嵌入式系统知识点有直接关联的课程外,我们还安排两门专业选修课:Web技术和互动多媒体。安排这两门课程的目的是,考虑到一般高等院校的电子专业学生中,有一定的比率是女生,她们的硬件设计/高级应用程序程序的动手设计能力相对比较薄弱,而这两门选修课都是入门比较容易,而且学生也比较容易上手的课程。通过这两门选修课的学习,既能为后续的课程设计提供相关的基础知识,又能为以后的就业提供一点新的就业方向。

二、教学模式改革

嵌入式系统的教学有这样一些特点[7]:1.涉及的领域非常广泛,基础性强;2.软件和硬件设计完美结合,综合性强;3.理论与实践紧密结合,实践性强;4.嵌入式技术日新月异,潮流性强。针对嵌入式系统课程特点,在实际的教学中,我们要注重学生自学能力的培养,要鼓励学生敢于提出新思想、新方案、新办法,逐渐培养学生的创新意识和创新能力。

“做-中-学”(”learn-by-doing”)理念是由美国卡内基•梅隆大学率先提出的一种教学模式。这种教学模式旨在强化工科学生全面的实践能力和工程素养。“Learning by doing”就是要学生在“做”的过程中,通过自己的体会,对获取的知识进行归纳与总结,达到“学”的目的。同济大学软件学院是国内最早将“Learning by doing”这种先进的教学理念引入嵌入式课程教学。他们以实际嵌入式项目的开发过程和方法为主线,采用“项目驱动、案例导向”模式进行启发式教学,将“边做边学、以做促学”的教学思想贯穿于整个教学过程中[8]。在“Learning by doing”的教学模式中,学生不仅能加深对嵌入式相关概念和原理的理解,而且最终有可能完成一个比较完整的,甚至有创造性的嵌入式作品。在嵌入式系统的课程中,引入“Learning by doing”教学理念,使嵌入式系统真正成为一门学生看得见摸得着的实实在在的生动课程,而不再是对理论的死记硬背。

三、实践教学改革

嵌入式系统是面向应用的,实践是整个嵌入式系统课程体系中非常重要的环节。传统的嵌入式系统实践教学大多只停留在利用实验箱进行一些基础的、验证性的实验,无法给学生提供自由发挥的空间,不能较好的提高学生的动手创新能力。为了加强学生动手能力及提高学生对嵌入式开发的兴趣,我们从实践环节中对嵌入式系统的教学进行相应的改革。实验内容的安排由浅入深、由易到难,使学生逐步建立学习的成就感,并利用市场上一些成熟的嵌入式产品给学生做实验,从而培养学生对嵌入式学习的兴趣,同时也希望能促进大学教育的创新性人才培养。

根据学生的学习能力以及培养目标,我们将实践教学分为3个层次,便于不同类型的学生选择。1.基础性实验:这是相关课程中最基本的实验,要求所有学生都必须掌握。如无仿真器程序开发、GPIO、中断、DMA、UART;基于Linux的实验环境搭建、基本驱动程序设计、简单应用程序设计等。2.综合性实验:在基础性实验的基础上,综合整个课程体系的知识,充分利用实验系统上的硬件资源,构造一个具有实际意义的嵌入式系统,综合性实验有多个题目供学生选做。如无操作系统下的音频录放、俄罗斯方块,或基于操作系统的类似程序设计等。3.创新设计性实验:创新设计性实验主要提供给学习能力较强并对嵌入式系统感兴趣的学生。利用市场上成熟的嵌入式产品,由学生对成熟产品进行功能的扩展、或者是系统(应用程序)的升级等工作。通过这类实验的练习,除了提高学生的研究能力和实践能力,还让他们能更进一步理解不同课程之间知识的有机联系并深入体会嵌入式系统面向应用的含义。

四、结论

嵌入式技术日新月异,巨大的市场潜力和产业需求使得嵌入式技术方面的发展和研究越来越受到重视,许多高校都在不断探索“嵌入式系统”课程的教学与实践方法。我们从“嵌入式系统”课程的体系构建、教学模式的改革,以及实验教学的设置提出一些建议和意见。“嵌入式系统”课程教学还有其他许多值得深入探讨和研究的内容,本文的建议仅是一家之言,希望对同行能有一定的参考价值,也欢迎同行批评指正。

参考文献:

[1]The Joint Task Force on Computer Engineering puter Engineering 2004[R].IEEE Computer Society Association for Computing Machinery,2004./education/education/curric_vols/CE-Final-Report.pdf

[2]尚利宏.北京航空航天大学“嵌入式系统设计”精品课程建设.计算机教育[J],2006,8:7-9

[3]王彦,李宏力,赵家华,徐亮.以目标板任务为导向,整合嵌入式软硬件教学.计算机教育[J],2009,17:31-32

[4]王苏峰,宁洪,陆洪毅,侯方勇,王进.嵌入式系统课程体系及其创新实践的探索.计算机教育[J],2010,7:45-48

[5]徐迎晖,冯然.嵌入式系统课程设置与教学的思考.装备制造技术[J],2009,8:180-181

[6]李军,袁满,刘彦军.嵌入式系统教学体系及方式探讨.计算机教育[J],2010,6:97-99

[7]徐慧,金敏.“三点一线”教学方法在“嵌入式系统”课程中的应用[J].计算机教育,2009,10:39-41

[8]何宗键.同济大学软件学院“嵌入式软件开发导论”课程介绍.计算机教育[J],2006,8:4-6

作者简介:

嵌入式课程设计总结范文第8篇

关键词:嵌入式技术; 教学方法

0前言

嵌入式技术是当今计算机技术中发展最快最热门的技术,嵌入式技术在当今得到了极其广泛的应用,已深入到各个应用领域,几乎是无所不及,主导应用的潮流,以致一些学者断言嵌入式技术将成为后pc时代的主宰。另伴随着巨大的产业需求,我国嵌入式系统产业的人才需求量也一路高涨,嵌入式开发将成为未来几年最热门最受欢迎的职业之一。嵌入式课程也在各个高校中逐步展开,我校《嵌入式技术与应用》课程在2009年12月作为校级精品课程申报,于2010年3月被批准为校级在建的精品课程,精品课程的建设过程中遇到许多的困难与问题,精品课程的建设过程也是我们解决这些问题与困难的过程。我们主要从以下几个方面做了一些工作。

1有针对性的制定培养目标,确定对学生的职业能力要求

嵌入式技术的涉及领域有几个方面常见的智能仪表、工业控制领域,机顶盒、路由器等方面的应用,个人电子产品的应用(这些产品往往需要友好的gui图形界面),高端智能设备(涉及到智能机器人,医疗仪器、军事领域,航空航天领域)。为此,我们基于本专业学生毕业后大多就业于珠三角和长三角及湖北地区的中小型企业的现实,我们将学生将来就业的定位于中小型企业,经过我们专业教师的调研,我们对这些企业技术部门设置的岗位及岗位要求有了较好的认识,我们对每一个嵌入式行业相关必需具备的职业能力进行分解,然后再分析选取相应的教学内容,对不同的应用岗位所对应的不同的能力与知识要求作出了归纳与总结(如图1),为教学目标与教学内容的确定提供了依据。

图1职业岗位与能力要求

2让课程具有非常强的时效性,本课程是近来才刚刚设立的一门新兴课程,应该让学生接触与掌握社会上最新和最前沿的应用技术

it领域的新技术发展令人应接不暇,虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识,但他们毕业走向社会后,必然要面对这些新技术,如果我们的教学内容陈旧,就会加长学生毕业后的适应周期;如果我们能够提供给学生更多接触这些新知识、新技术的机会,就会使学生毕业后能够迅速地融入到社会实际中。同时也能使我们的教学内容与这些新技术基本保持同步。

例如,在以往单片机的学习中只涉及到静态存储器的扩展,而在嵌入式系统中就会使用到动态存储器ddr技术,ddr技术的动态刷新、行列扫描和地址线的接法上都是比较新又比较有有用的技术,会让一些没有经验的学生感到困惑,在教学过程中,我们利用s3c44b0x芯片来构建最小系统的过程中来教给学生动态存储器的使用(如图2)。

图2 sdram hy57v641620与s3c44b0x的硬件接口电路

3本课程是一门综合性的课程,要学会它,必须能够综合应用计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术

本课程会应用到计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术、模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理、c语言程序设计、单片机技术、微机原理、面向对象的程序设计、计算机操作系统原理、linux操作系统的应用等多种知识,这些知识在嵌入式系统中都会有所应用,嵌入式系统就是这些知识的综合体,实际上,嵌入式系统为学生掌握计算机技术提供了一个非常好的平台,要想很好地掌握嵌入式技术也必须掌握好这些知识。要让学生掌握这么多的知识就必须在项目中去学习,对教学内容与方法进行设计。针对学习的不同阶段,设计不同的项目与其对应(如图3),让学生在实践中体会这些知识的作用,掌握这些内容,以避免教学内容的枯燥。

图3 不通阶段都有对应的实践

4课程的实践性很强,在传递知识的同时要更加注重培养学生的实践动手能力,让学生积累经验

在教学的各个阶段中都安排有不同实践任务,让学生的能力由初级到高级逐步提升,在教学的最后还安排了课程设计,进行综合的 实践(如图4)。分层次逐步提高,由易到难,逐步综合首先让学生掌握基本的知识与技能,难度大的知识先放一下,在实践教学中通过实例来讲解,使学生更容易理解,采用直观、生动的教学方法 将知识与能力目标融入到具体的项目中以培养高等技术应用型人才为根本任务,将加强应用能力训练作为课程各项改革建设的中心 引导学生将“学”与“做”相结合,以达到学以致用,建立以“递进式模块化”的课程内容 ,初级阶段有基本实验、中级阶段有实训课程、高级阶段有课程设计任务。

图4 由简单到复杂的训练方法

5积极开展课程设计,进行综合性的训练

例如,自制基于s3c4510的嵌入式系统及jtag下载烧写工具。设计内容:在老师指导下设计s3c4510系统的原理图、pcb板图以及jtag线缆的原理图与pcb板图,亲自买元件、制版、焊接、调试。编译、固化uclinux;完成jtag烧写程序的编写,可以用标准c,也可以用vc,也编写linux系统下使用的版本。

图5自制基于s3c4510的嵌入式系统及jtag下载烧写工具

图6 自制jtag下载烧写工具原理图

6充分利用现代技术进行教学与实践

嵌入式课程设计总结范文第9篇

关键词:嵌入式系统;实践教学;ARMCortex―M3

中图分类号:TP368.1-4

嵌入式系统的最主要目的是满足生产过程中的部分特定用途。嵌入式系统的核心在于硬软件设计协同性的体现。因此,在有关“嵌入式系统”的教学过程当中,对学生所掌握的硬软件知识均有着严格的要求。本文在对目前我国电子信息工程专业的教学模式进行深入分析后,从“嵌入式系统”的内涵、需求与体系上着手,对电子信息工程“嵌入式系统”实践教学课程内容的相关信息进行进一步的整合,在ARMCortex―M3的基础下,全面探讨“嵌入式系统”实践教学体系的可行性。

1 “嵌入式系统"教学的相关理论

1.1 “嵌入式系统”教学的人才需求

就现阶段电子行业的发展状况看,嵌入式的硬件工程师、系统工程师与应用工程师三种工程师是电子市场所急需的。按照市场需求的相关因素来进一步分析表明:对嵌入式硬件工程师主要技能要求偏向于在电路、驱动程序和板级支持包;嵌入式应用工程师考核重点是在嵌入式系统下,能对平台软件进行可利用式的开发;而嵌入式系统工程师则要求工程师能在操作技能与移植技能上有所建树并完成硬件平台与软件程序的高效对接。就一般电子信息工程专业来说,学生对信号与电子设备的掌控程度、对整体知识的运用已属于最高的要求。就专业的特性因素来说,三种类型的工程师有内在相关度,都属于嵌入式人才需求类型的方向。经过对以往电力型人才的运用经验发现,在嵌入式中的硬件工程师与系统工程师更为契合,而嵌入式应用工程师则更偏向于计算机科学体系。

1.2 “嵌入式系统”教学改革的主要方向

首先,“嵌入式系统”教学改革需要兼顾理论,关注实践:“嵌入式系统”教学具有很强的实践性特征,为了能够针对不同的嵌入式应用,做出不同的变化与创新,就需要学生掌握坚实的理论基础。同时,“嵌入式系统”教学也需要以实践为重点,突出教学过程的实验性。特别是针对验证性的实验教学而言,实验的结果并不能作为评价学生的唯一标准,而需要对学生获取实验结果的过程加以突出的关注,使学生能够在反复进行程序调试的过程当中,对实验方法进行合理的改进与调整,逐步提高学生分析并解决问题的能力。

其次,“嵌入式系统”教学改革需要确保所选取实验项目的合理性。在“嵌入式系统”的教学过程当中,良好的实验项目要求体现其综合性、以及创新性特征,将学生既有的知识点充分调动起来,解决问题,将被动的应付学习状态改变成为主动思考,并积极应对的学习状态。同时,所选取的教学试验项目还应当具有一定的柔韧性,使学生能够具备弹性化的思维空间,将学生个性充分激发出来,以达到提高学生思维活跃度、以及创新能力的目的。

2 Cortex-M3 “嵌入式系统原理及应用"教学实践

2.1 通过对课程内容的整合并从信息工程的发展实际出发,电子信息工程专业在经过认真思考后选取了以Codex-M3为教学内容的内核、以STM32处理器为教学实验对象的教学体系。其主要的教学实践流程为:在学生充分了解cortex―M3的体系、掌握其结构的基础上,在最近研发的cortex-M3内核处理器STM32的有效引导下,对嵌入式操作系统的任务进行合理调度,在ARM公司“嵌入式系统”的有效经验下,完成51单片机的转化。此实验的体系有四个组成部分,即: ARM codex―M3体系,STM32系列处理器、内核处理器和嵌入式操作系统C/OS―lI。校方以精选的4本教材和特质的参考书作为学生学习的模本并全方位扩宽学生查阅资料的渠道。依据模块的选择教科书选用了以下知识模块:《嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与~C/OS―II实时操作系统》、《ARM Codex―M3权威指南》、《STM32系列ARM Coaex―M3微控制器原理与实践》与《嵌入式实时操作系统》

2.2 实验平台的选择

通过对实施嵌人式实验进行全面的规划,并对此硬件载体深入了解后表明,传统的实验箱模式中存在有限制性因素,STM32仿真学习套件STM3210B更符合试验的要求。该套件采用在核心与性能上都进行了优化并支持USB下载程序和供电,因此极具便捷性。另外,此平台将仿真器与目标有效结合而极具效益。

2.3 实践流程的设计

在对有效信息进行整合后发现,实践的环节分为三个部分即实验、课程设计和毕业设计。实验部分按课时计算有18个,课程设计按天数计算为两周。在试验中,要求学生学习要点中必须具备:计算机的组成、系统的结构、单片机原理的运用、微机原理与汇编语言程序,并将重点定为对指定ARM系统的编绘,克服嵌入式系统中的各种操作难点。在对老师选择上,采取试验课老师与教学课老师交替担任的模式,最大限度地实现教学与实践的同步性;在课程设计上,要求学生有效将理论应用于实际,在实验平台的要求下,促使具体任务的完成。通过对以往开发板例程中经验的整合,结合当今的开发环境,分6个部分进行实验。如下表(表1)所示:

通过实验发现,嵌入式系统的程序的庞大性,增加了学生在特定的课时内进行透彻掌握的难度。据此,在试验时,应对工程模板进行合理的调整,提醒学生修改编写关键代码并保持设置的合理性,有序进行试验并设计分值,根据实际情况对操作分进行定量选择。另外,增加学生对Source Insight和BeyondCompare两个程序的认识并能有效将其运用到文本与软件中,进一步促使编程效率的提高。整个试验由两个部分组成即实际操作、实验报告,其中,操作占60% ,报告占40%。具体的课程设计内容,要求学生在实验平台上完成操作系统的移植,有效管理多个系统任务并进行任务调用。“嵌入式系统”实践教学根据医生试验流程运行了两届,学生的接受程度有了明显的提高。但是由于其处于发展的初步阶段,在教学的实践与结构上仍需进行持续的改进。

3 总结

综上所述,通过对“嵌入式系统”教学进行相关的试验后表明,“嵌入式系统”课程是电子信息工程专业课程经过不断改革后的最具可行性的课程体系,其教学的需求适应时代的发展、知识的体系利于学生对专业知识的吸收、内容模板更具组合的高效性,因此,“嵌入式系统”教学在电子信息工程专业中有巨大的研究价值。另外,“嵌入式系统”教学在形成中所存在的弊端,有望于教育者在实践中进行不断总结与改进以促使其动态体系的形成,争取让电子信息工程专业的学生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深层的、最全面的专业知识。

参考文献:

[1]施文娟.电子信息工程专业嵌入式系统教学改革的探索[J].林区教学,2011(06).

[2]王维博,王海滨,叶凯.电子信息工程专业嵌入式系统教学的改革探讨[J].中国电力教育:上,2010(04).

[3]刘文红.电子信息工程专业导论教学初探[J].科教导刊,2012(10).

嵌入式课程设计总结范文第10篇

Abstract: The goal of application-oriented university is to cultivate high-level application-oriented talents. The problems in the teaching process of embedded systems course were analyzed carefully based on the construction goal of application-oriented university. Combining with teaching practice and enterprises work experience, the teaching method and mode of embedded systems such as course single-chip microcomputer were explored in depth, and the relative reform scheme was proposed. The specific practice indicates that the novel strategy plays an important role in improving the students' study enthusiasm, enhancing their practical ability, and cultivating high-quality application-oriented talents, which achieves good teaching effects.

关键词: 应用型大学;单片机;教学方法;嵌入式系统

Key words: application-oriented university;MCU;teaching method;embedded systems

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)11-0252-03

0 引言

我国的大学教育大致可以分为三种类型,第一种是以科学研究或科学研究与教学并重为自身定位的研究型大学,是国家建设世界一流或高水平大学的主体,另一类是以职业技术教育为主的高职高专类院校,以培养鲜明特色的技能型人才为己任,第三种大学是介于前两种类型之间的高等学校[1-4]。与前两种类型不同的是,前两种类型的高校在国家高等教育的发展过程中很早就有了清晰的定位,而第三种大学的发展一直没有一个准确清晰的定位,直到《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020)》出台,第三种大学的发展才有了自己发展定位,即以建设应用技术型大学为目标,并在教育部的指导下,一批以应用技术型大学为办学定位的高校于2013年在天津建立了应用技术大学联盟,安徽科技学院为该联盟的理事单位之一,开启了安徽科技学院高等教育的新篇章。

应用型大学的首要职能是服务社会,为社会培养品格良好、理论功底扎实、具有较强应用实践能力的应用型人才,因此,应用型大学应更注重应用性教学和应用性研究工作。嵌入式系统开发行业发展迅猛,就业待遇高,社会需求旺盛,嵌入式系统是电子、通信、自动化、光电、计算机、机电等专业的核心专业课,是一门典型应用性课程。本文以嵌入式系统课程的一个分支――单片机为例,结合自身教学实践和企业工作经验,对应用型大学嵌入式系统课程的教学方法做一些探讨。

1 注重基础和兴趣培养

单片机是一门综合性非常强的课程,涉及的知识面广,其先修课程有《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路分析》、《C语言》等专业基础课程,单片机应用系统开发过程中还要用到《电子工程制图》、《传感器技术》、《数据结构与算法》、《电机拖动》、《嵌入式操作系统》等专业课程的知识。因此,学生打好专业基础功底是学好单片机等嵌入式系统课程的前提,这就需要我们重视基础课程的教学、科学设置人才培养方案中的课程及其开课学期,做到基础专业一环扣一环。

单片机等嵌入式系统课程的理论部分的学习,特别是前期还不能做实验的理论部分,如硬件架构及原理、芯片汇编指令和伪指令系统等,学起来枯燥无味,甚至给学生一种“云里雾里”似懂非懂的感觉,这些知识在学生心里不能准确落地,容易使学生从心理上放弃这门课程的学习,这就需要我们调整教学思路,上好第一堂课:一是要让学生明确学习目的。许多教师自始至终不会告诉学生为什么要学习单片机,它有什么用途,只讲课本知识,导致学生学无目的,甚至课程结束,都不知道自己学的是什么东西。因此,为学生明确单片机用途在正式上课之前非常重要,可以为学生多举一些贴近其生活的开发案例,使学生明确学习目的的同时,也激发了学生的学习兴趣。二是让学生了解开发流程。学生正式学习单片机前,可以给他们举一个简单实例,从电路设计,软件设计、仿真、调试、下载直至系统集成,给他们做个示范,让学生对这门课的学习有个全面的把握和清晰的认识。三是要激发学生的学习热情。学生如果对某门课产生了浓厚的兴趣,学生就会积极主动地把这门课学好,在这方面,单片机等嵌入式系统课程,有其独特的优势,是一门与日常生活十分贴近且就业前景广阔、待遇优厚的专业课,鼓励的同时也要让学生清楚眼前的困难,冷静面对困难,最后问一句“英雄们,你们准备好了吗”,让学生知难而上,信心满满地去挑战自我,开始课程的学习。

2 深化教学改革

随着社会的发展,传统的嵌入式系统教学内容、方法、模式、体系等难免暴露其不足,甚至跟不上现实需要[5-7],这就需要我们对现有不合理的人才培养体系的各个层面进行革新和完善。

2.1 课程内容及教学方法与时俱进

嵌入式系统近些年发展迅猛,传统授课内容有些已经被实际淘汰,因此,授课内容也要在经典内容的基础上穿插新知识、新技术,做到所授知识既稳固又能跟得上时展。当今是信息化的社会,尤其是年轻大学生时刻受到信息化的熏陶,他们利用现代化的网络工具得心应手,可以引导学生通过网络搜索引擎的强大功能学习专业知识,进行下载或收看教学视频,解答疑难问题,了解行业发展趋势,查找相关资料,在线知识交流等,资源用之不竭,为学生的自主学习拓宽了渠道,且能量巨大。

2.2 更新教学模式

单片机等嵌入式系统课程的传统教学方法一般是理论和实验单独设立,先上理论课程,待到一定课时后再开设实验课,这种模式导致理论和实验往往较为脱节,且学生的吸收效率普遍不高。

近年来,社会上涌现了许多的嵌入式系统培训班,主要以MCU和ARM的应用为主要培训内容,开设了C语言基础、简单电路基础、开发环境搭建、嵌入式操作系统、嵌入式驱动程序开发等课程,吸引了大量学生参与校外培训,这从侧面反映了高校目前的嵌入式系统教育已经跟不上社会对嵌入式人才的需求形势,培训学校教学模式采用教、学、做一体模式,具有课堂吸收率高,使学生能够快速掌握嵌入式系统开发方法的优点,但也存在不足,具有“短期速成”特点,学生就业后会出现“后劲不足”现象,且收费高昂,使学生在大学教育花费的基础上增加了额外支出。

吸收社会培训班的优点,结合高校教育优势及企业对高校应用型人才需求,我们提出具有高校特色的教、学、做一体化嵌入式系统课程教学模式。将具有明显应用性课程的理论和实践放在实验室来上,教师采用现代化的多媒体手段教学,讲到且需要实践的知识,学生随学随做,且根据老师布置的课堂实践题目完成设计和调试。与培训班不同的是,高校教育更具有系统性、学生基础知识牢固、课时充足,使学生真正成为后劲十足的应用型高级人才,而不是短期速成,具有明显操作技能培训特点的职业教育型人才。

2.3 加大实践环节培养力度

课程设计是单片机等嵌入式系统课程教学的一个重要环节[8]。教、学、做一体化培养模式能够让学生对课程的各个知识点有个微观的把握,但不能从整体上掌握知识的综合应用,课程设计以让学生完成一个小的项目为目标,从查找资料开始,在分析问题的基础上,运用各章节所学知识完成课程设计要求,并撰写课程设计报告,综合锻炼学生解决问题的能力。课程设计题目的拟定要合理,不能太难使学生很难完成或完成不了,打击学生的自信心,也不能太简单,达不到综合锻炼学生运用所学知识的目的。可以结合全国大学生电子设计竞赛题目的出题方法,设基本任务和附加任务,让学生根据自身兴趣、能力和特长进行选作。

鼓励学生参加飞思卡尔智能车大赛、全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等不同级别的专业类竞赛,提高学生解决实际问题的能力。本科毕业设计是大学生毕业之前的最后一个学习环节,是对他们在校期间学习的综合检验,也是对大学教学质量的一次总结,与课程设计不同是毕业设计内容的难易程度与知识面都要高于课程设计。

校企合作探索多年,困难重重,企业和高校目标不能匹配,导致校企合作的层次较低,学生不能真正得到高水平的实践锻炼,因此,建设高水平应用型大学必须从高校自身出发来提高应用型人才的培养力度,升级传统的毕业设计方案,引进企业管理方式和理念,建设高校自己真正的研发中心(实训中心),而不是简单的实验室,对于选择嵌入式系统设计方向的学生要经过学校研发中心的锻造才能输入社会。

2.4 提高师资队伍技术水平

多数高校教师具有较为深厚的理论知识和熟练的课堂驾驭能力,但实践经验相对缺乏,为培养出合格的、适合企业需求的应用型大学生,必须提高相关专业课老师的专业技术水平。可以通过如下途径来提高师资队伍水平:一、鼓励教师参加相关产学研合作项目,承担各种横向课题研究,积极充当各种专业技能大赛的指导教师等。二、倡导专业教师参加企业实践。从学生角度实践校企合作遇到的困难和阻力较多,但具有较厚理论专业知识背景的教师作为校企合作的主体,所遇到的阻力将会小的多,因此,提高教师技术水平,可以从现有用人模式入手,打破专业教师不能到企业兼职模式,鼓励嵌入式系统教师参与企业的技术开发或技术管理工作。三、聘请企业一线工程师兼职高校实践课程教学。企业一线工程师实践经验丰富,他们直接参与应用型大学学生的教学工作,将利于学生和专业教师整体质量的提高。

3 科学设置评价体系

高校传统教学多采用重理论轻实践的考核评价方式,一张试卷定终身,实践考试只是微不足道的补充。对于以建设应用型高水平大学、培养高素质应用型人才为目标的高校来说,这种模式显然已经不能满足实际需要,需重构新的考核评价体系。对于专业基础性科目可以采取重理论弱实践的方式,对于应用性较强的专业课程应采用重实践弱理论的考试方式,根据人才培养目标区分对待,不搞一刀切。

4 结语

本文详细介绍了当前嵌入式系统教育工作中存在的问题和不足,以培养高素质应用型人才为目标,结合自身多年教学实践和企业工作经验,从专业基础、课程内容、教学方法、评价体系等方面,对单片机等嵌入式系统课程的教学方法做了细致的探讨,多年教学实践表明,按照新的教学方法去培养嵌入式系统应用型人才,提高了学生学习的积极性,课程内容更容易理解和接受,学习起来趣味性更强,教学质量得到显著提高。

参考文献:

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[3]徐立清.我国应用型大学的组织特征与体系设计[J].江苏高教,2013(5):25-27.

[4]滕祥东,任伟宁,杨冰.应用型大学教师队伍结构模式的构建与优化[J].黑龙江高教研究,2009(7):1-3.

[5]李雪峰.教学工厂理念在单片机项目教学中的应用[J].电子世界,2013(1):159-161.

[6]张德伟.单片机课程教学模式的探索与实践[J].中国科技信息,2007(12):268-270.

[7]杨晓红.单片机新教学方法之探讨[J].科技信息,2011(1): 244-245.

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