应用型本科嵌入式系统课程教学探讨

分类：论文范文 发表时间：2021-11-29 10:01

　　摘要：针对应用型本科院校办学特色和自动化专业人才培养的特点，探讨了嵌入式系统课程的教学改革，包括理论教学改革和实践教学改革。通过优化教学内容、改进教学方法、健全考评机制等对理论教学进行改革。重视各类实践环节，举办各级创新比赛，并结合高校科学研究项目进行科研训练，对实践教学进行改革。实践证明，通过改革，本课程的教学质量有很大改善，学生的工程实践能力和科研能力得到提高，实现了应用型本科人才培养的目标。

　　关键词：嵌入式系统；教学改革；应用型本科院校

　　嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。在现代社会，嵌入式系统的应用十分广泛，大到航空航天装备、国防武器，小到手机、日用“智能”家电(全自动洗衣机、电饭煲等)都使用了嵌入式系统。可以说，在21世纪，嵌入式系统无处不在。

　　1理论教学改革

　　1.1优化教学内容

　　嵌入式系统是一门综合性课程，涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统、C语言编程等课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合[2]。

　　对于计算机专业的学生而言，软件编程、操作系统等可谓他们的“看家本领”，理解和掌握起来也相对容易；但对于自动化专业、电气工程专业的学生来说，要理解操作系统的工作原理、用C语言等高级语言进行编程就不那么容易了。嵌入式系统涉及的内容非常广泛，在短短的课堂教学中，不可能也没有必要完全讲授，教师需要根据学生的具体情况，对教学内容进行精选，以提高课堂教学效率。

　　1.2教学方法改革

　　掌握方法，事半功倍。在学习任何一门课程时，掌握有效的方法显得十分重要，尤其是在课堂教学中，如何在短短的45分钟时间内，既能把知识讲透，又能让学生很好地掌握，这是教师的一项基本功[4]。学生刚接触嵌入式系统，往往是一头雾水，因此，笔者在第一节课专门进行嵌入式系统介绍，而且从学生最熟悉的“手机”开始进行分析。手机作为最典型的一种嵌入式系统，学生人手一部，再熟悉不过了。笔者先介绍手机的硬件，如处理器、LCD显示器和触摸屏等；然后介绍手机的软件，从操作系统开始，如Android，ios等，继而介绍应用程序，如QQ、微信等。通过这样的介绍，学生好理解，既对嵌入式系统建立了初步的概念，又激发了学生的学习兴趣。接下来，教师可与学生互动，让每位学生从日常生活中寻找嵌入式系统并进行分析，如校园里的自动售货机、校园一卡通等。最后，教师进行点评，从学生熟悉的事物着手，教学形象生动[5]。

　　2实践教学改革

　　2.1实践环节

　　嵌入式系统是一门实践性非常强的课程，本课程的实践环节包括实验、课程设计和毕业设计等。目前该课程的理论教学和实验教学由不同的教师承担，为了使理论与实践相结合，要求理论教学的任课教师事先了解实验系统，最好能亲自动手操作完成实验，这样在课堂讲解时就有具体的应用案例，而不至于使理论教学过于枯燥。

　　课程设计是在实验的基础上进行的拓展，本课程共提炼出7个课题进行设计，分别为：基于串行端口的GPS数据采集系统设计、基于GPRS的双机通信系统设计、指纹采集识别与控制系统设计、直流电机控制系统设计、射频卡数据采集与控制系统设计、条形码采集与显示系统设计、温度湿度传感器数据采集与显示设计。与课程设计配套的硬件平台如图1所示。这些题目贴近生活，学生容易理解，学习兴趣很高。笔者将学生分成7个小组，每个小组为一个团队，完成一个课题的设计。学生之间可以相互讨论，提高

　　毕业设计是大学生在毕业之前完成的最后一项学习任务，它可以全面检验学生在大学期间的知识掌握程度。毕业设计也可围绕嵌入式系统展开—嵌入式系统本身涵盖了多门课程的内容。例如：基于Android智能终端的WiFi温度采集系统。这个题目要求学生自己设计一个温度采集系统，并且将采集到的数据通过WiFi发送到Android智能终端上进行显示，这比课程设计的要求更进了一步，对学生的要求也更高。该毕业设计选题新颖，学生通过自己的努力完成了设计(如图2所示)，并最终获得学院的优秀毕业设计。

　　2.2创新比赛

　　嵌入式系统覆盖面广，很容易出创新点，但也需要学生积极进行探索。我校通过举办各类创新比赛，如嵌入式系统创新大赛、微处理器系统设计大赛等，激发学生的创新意识。在各类创新比赛上，产生了许多优秀作品，如智能点菜单系统、移动小车、无人机操纵系统等，让人在赞叹学生创新能力的同时，也在思考，作为教师，要尽可能多地提供平台，引导学生进行创新探索。

　　我校的创新学院，本身就是一种创新。该院招收学校里的优秀人才，经过严格训练，推荐他们参加全国甚至全球机器人大赛。机器人系统实际上是一个典型的嵌入式系统。学生通过对这一具体应用对象的研究，并自己动手制作一些部件，不但深刻理解了嵌入式系统相关知识，而且大大提高了动手能力。

　　2.3科研训练

　　学生在大学期间，除了学习科学文化知识，还可以申请各类科研项目，为自己的研究争取一些经费，更好地进行创新研究，如校级和省级大学生科技创新项目。教师可以在课题的选择上给予一些指导，引导学生选择创新性强、应用前景广的项目进行研究。

　　为了使理论知识与实践更好地结合，学校可邀请知名公司的嵌入式工程师作报告，介绍公司的研究现状以及对嵌入式人才的需求。学生可对自己感兴趣的问题提问，提前了解公司的人才需求，为以后的就业做好准备。这也很好地回答了“为什么要学习嵌入式系统课程”“学习这门课程到底有什么用”等一系列问题，从而使学生的学习有的放矢。

　　教师还可让学生参与到自己的科研项目中，让学生提前感受科学研究的过程，还可以将科研项目和其他的实践环节相结合，如课程设计、毕业设计等，不但可以推进项目的研究，而且能让更多的学生接受到基本的科研训练。这对考研学生的帮助非常大；而对准备找工作的学生而言，这样的经历也很难得，可以提高就业竞争力。

　　3结束语

　　笔者针对嵌入式系统的课程特点，结合学校的办学理念、专业特色以及学生的特点，对嵌入式系统课程的理论教学和实践教学进行了改革探索。优化教学内容，使教学贴近实际，不断尝试有效的教学方法，完善评价机制，确保理论教学收到良好的效果。学校通过主抓实践环节，提供高品质的实验平台，举办各类创新比赛，参加各级科研训练，多方位锻炼学生的动手能力和工程实践能力。

　　参考文献

　　[1]徐开芸,汪木兰,朱昊.ARM+FPGA嵌入式系统开发平台教学项目设计与实施[J].现代教育装备,2013(21):15-17.

　　[2]张庆辉,王学梅.嵌入式系统教学的探索和实践[J].科教创新导刊,2014(10):113-115.

　　[3]冯济琴,朱革,陈古波.ARM嵌入式系统教学方法研究及实践探索[J].现代教育装备,2012(7):63-65.

　　[4]孙晓玲,郑勉,刘建生.嵌入式系统课程教学方法研究[J].科技创新导报,2013(28):213-214.

　　[5]万军,马正华.嵌入式系统及应用课程实践教学的研究[J].现代教育装备,2009(15):77-79.

　　[6]潘登,陈启军.面向卓越人才培养的嵌入式系统教学改革[J].计算机教育,2013(13):1-5.

　　施昕昕

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