嵌入式系统原理课程创新型教学改革研究

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1、嵌入式系统原理课程创新型教学改革研究徐文超，耿艳香，陈雷，闫智（天津商业大学信息工程学院，天津300134）摘要：分析目前高校嵌入式系统原理课程重理论轻项目应用实践操作的教学方式，提出理论强化学习、实验项目分析操作训练、科研项目实训和校企联合订单式培养四位一体的实践教学模式。强调采用引导性笔记授课方式强化学生理论知识，单步引导学生实验项目操作，结合综合系统实例项目及企业需求订单式针对性培养，可以锻炼学生动手操作和实践创新能力，以及在综合性项目开发过程中的工程创新、团队协作能力，从而解决理论教学与实践相互脱节的问题。.jyqksungS3C2410微处理器的设计与应用

2、》。教学团队采用课堂讲授与实验有机结合的教学模式，采用引导性笔记的授课方式，强化理论与应用实践相结合，引导学生独立思考，培养他们的学习兴趣和学习积极性、主动性[4]。1.2课程理论分析设置嵌入式系统课程是一门系统性强、软硬件结合的综合性课程，一般分为硬件开发方向和软件开发方向，两方向均要求学生能够掌握嵌入式系统基本理论知识和简单的嵌入式操作系统，具有嵌入式系统软硬件开发、设计、调试和维护的基本能力。通信工程专业和自动化专业的学生授课重点偏向于嵌入式硬件开发方向，而计算机科学与技术专业和软件工程专业的学生则偏向于嵌入式软件开发。根据不同专业的专业特点以及学生的兴趣爱好

3、和素质，可以建立一套适合嵌入式系统教学的课程体系，将嵌入式系统课程体系概括为3个阶段，第一阶段为偏软和偏硬方向的学生均要求学的专业基础课，主要有C语言程序设计、计算机组成原理、模拟电路和数字电路、汇编语言程序设计等基础课程；第二阶段为偏软和偏硬方向的学生均要求学习，主要开设课程有Linux操作系统、ultisim和PADS等仿真设计类的课程[5-6]。2课程实验项目实践嵌入式系统教学的实验项目分为基础类实验项目和提高类实验项目。基础类实验项目均要求学生掌握利用现有实验设备理解嵌入式系统设计的原理和过程、掌握建立嵌入式系统开发环境的开发方法和过程；提高类实验项目主要是

4、让学生把所学本学科知识综合起来，培养学生嵌入式系统综合应用实际开发能力、软硬件协同设计思想及解决开发过程遇到问题的能力[7-9]。基础类实验项目包括：①基于ARM的汇编语言程序设计；②基于ARM的C语言程序设计；③基于ARM的I/O接口实验；④基于ARM的中断实验；⑤基于ARM的UART实验；⑥基于ARM的A/D接口实验；⑦μCOSII的内核在ARM处理器上的移植；⑧Linux实验环境的搭建；⑨Bootloader引导程序实验；⑩Linux的移植、内核、文件系统的生成与下载；ATLAB、PROTEUS和AD6.3等各种绘图仿真软件进行试验仿真测试。虚拟仿真实验可以提

5、高学生实验项目的正确率，操作的便捷性，降低设备的损坏率，强化学生的理论知识。提高类的实验项目均是具体的实例展开教学，从而达到培养能力的目的，进而激发学生的学习兴趣。信息技术综合实验教学中心现有达盛ARM860教学实验实训平台32套(CPU为SamsungS3C2410处理器)以及该平台配套的硬件设备和软件环境，结合2012版教学计划，将课程实验项目再设计为启发型-综合性-创新型实验项目。学生3~4人为一个团队，每人分工明确，完成项目的分析设计、编写、调试代码、功能演示，共同讨论共同完成实验项目。3科研项目培养结合企业订单培养在理论知识强化学习和必修的实验项目后，很多

6、学生认为学到的知识点相对零散，缺乏一条主线将各章的知识点结合起来，不能从全局角度整体看待问题，知识点得不到灵活运用。授课教师选取难度合适且有意义的综合系统实例项目作为学生的课外拓展性教学补充[10]，这些软硬协同设计的综合系统实例项目尽量将各知识点贯通起来，增强学生对课程的整体把握。综合系统实例项目来自于教师的纵向和横向科研项目子课题、各类竞赛项目、创新研究课题和企业的实际需求。科研项目子课题、各类竞赛项目开发设计过程中，3~5名学生组成项目应用开发兴趣小组，共同完成项目的需求分析设计、功能实现和测试工作，便于学生理解各功能的实现原理，每个小组汇报该组项目的设计目的

7、、实现原理、实现功能、开发调试及功能测试的过程，最后采取学生答辩、老师验收的结题方式，达到锻炼学生的团队能力，协作能力及自学能力的目的，也可以使其他未做该项目的同学得到参考和借鉴。教师授课团队在开发设计过程中提供必要的课外指导，各实验教学中心和工程训练中心提供相应的设备及开发平台。目前，这种模式培养的学生已经获得全国大学生电子设计竞赛、天津市大学生电子设计竞赛、天津市大学生物联网设计竞赛、博创杯、合泰杯等多项大奖。对于创新研究课题和企业的实际需求项目，对学生采用订单式培养，要求学生有针对性地完成嵌入式系统的实际硬件电路设计、程序的编写、调试环境搭建、各级功能的调