嵌入式教学改革探索

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1、嵌入式教学改革探索摘要：针对嵌入式系统以实际应用为中心的特点，文章结合十几年的教学经验，总结出了“软硬结合、高低兼顾、重实践”的教学模式，围绕该模式详细介绍了从课程体系、教学方法、评价机制、实验环节的具体改革措施，实践证明该模式激发了学生的学习兴趣，增强了学生的实践能力，拉进来了与企业的距离，具有参考意义。关键词：嵌入式系统；教学改革；课程建设；教学实践中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号:1674-9324(2016)27-0101-03近年来，以计算机技术，通讯技术、消费电子技术为主的电子信息技术的高速发展和国际

2、互联网络的广泛应用已经改变了人们的生活方式，其中以嵌入式为核心的电子信息技术是当前发展最快、应用最广、最有发展前景的领域之一。由于嵌入式产品市场的蓬勃发展以及嵌入式技术的广泛应用，嵌入式系统软、硬件开发工程师等技术人员在就业市场上较为紧缺，社会对嵌入式相关技术人才有迫切需求。从培养嵌入式系统应用开发人才角度来看，教学内容和教学模式都与实际脱节，培养的学生在嵌入式专业技能、实践能力、创新意识等方面都不能满足用人单位的要求，缺乏利用规范的工程方法构建符合应用需求的系统能力，入职后需要较长的适应期。因此，如何适应形势的变化和发展，消

3、除校企之间的鸿沟，提高嵌入式系统课程教学质量，培养社会需求的高素质嵌入式系统应用开发人才，是我们面临的一个紧迫课题。自2006年起，山东科技大学在电子信息科学与技术专业开设了嵌入式系统设计方向，经过10年的教学实践和不断改进，积累了一些经验，摸索出了一个适合自己专业的“软硬结合，高低兼顾，重实践”的教学模式，取得了较好的效果。一、培养目标与定位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，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。山东科技大学的电子信息科学与技术专业由信息学院于200

4、0创建，因为其诞生于计算机类学院，因而比较注重高层应用、嵌入式操作系统等方面的教学。同时，由于其自身又属于电子类学科，因而也注重于数字电路、模拟电路、电路设计等底层硬件电路方面的教学,从而自然形成了自己这种“软硬结合、高低兼顾”的教学体系。培养学生“硬可以设计电路，软可以编写程序”，既符合电子仪器仪表类企业或者工业控制类企业所要求的传统实时嵌入式系统设计，又符合高端消费类电子企业所要求的高端应用编写（比如信息家电、网关、手机应用等的设计），是符合我校综合实际情况的合理定位。二、嵌入式教学改革）课程体系设置在课程体系方面，依据培

5、养目标和定位，主要遵循“紧跟时代潮流，坚持软硬两条腿走路”的原则设计，可归纳为“三层递进，左硬右软”的架构。左半部分为偏硬件类课程，第一层以数电、模电和电路三门公认的电子类经典课程为基础，让学生打下良好的理论基础；第二层通过8051单片机的学习，掌握微处理器的工作原理和编程方法。在学习51单片机的同时，开设电子线路CAD课程，让学生掌握电路板的设计方法。因为嵌入式是专用的系统，往往每个项目都需要设计与之匹配的电路板，所以特别强调电路板设计的基本功。FPGA和SOPC的课程，则完全得益于2005年我校与Altera公司联合建立的

6、“山东科技大学一AlteraSOPC/信息家电联合实验室”，该实验室是目前Altera公司在全球设立的唯一信息家电联合实验室。通过FPGA课程的学习，学生不仅仅更加巩固了数字电路知识，而且从更底层理解了处理器的设计原理，在该课程中以8051单片机的内核设计为主导，逐步引导学生理解并设计出功能较为完善的8051单片机。与前面所学单片机知识相互印证，加深理解和应用能力，在随后的第三层次中，以嵌入式ARM原理为核心课程，重点讲述ARM的体系结构、汇编与C编程应用，再结合“一高一低”两款具体ARM处理器的具体学习和大量的实验实践，使学

7、生既能从事实时工业应用设计又能从事高端顶层软件的开发。而在SOPC课程设计中，则强调嵌入式与可编程逻辑器件的结合应用，以NIOS处理器为中心，结合各种外设IP核的运用，使学生体验到可编程硬件的灵活性，与ARM形成优势互补。右半部份课程则为软件设计类课程，以嵌入式C语言、计算机体系结构、信号与系统作为基础。第二层则以数据结构、面向对象编程、数字信号处理为主干课。数据结构有利于学生理解操作系统的原理，面向对象设计使学生的编程思路发生转变，可以很快适应高级嵌入式操作系统例如linux、android等系统的高级图形界面应用编程。第三

8、层次则以嵌入式操作系统为主，主要教授强实时的ucos-II和软实时的linux两种典型操作系统，使学生达到既可以编写基于强实时的控制类应用，也可以编写类似手机应用类的软实时应用。最后软硬件课程汇集到嵌入式系统设计这门主课。在这门课中，以综合应用设计的方式，配以案例教学和大量的