通信类嵌入式实践教学

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嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的3个基本要素［1］。随着科技的发展和社会需求的推动，信息技术进入到以嵌入式系统为代表的后PC时代。嵌入式系统的市场快速增长，嵌入式人才缺口急剧增大［2］。正基于此，国内众多高校、职业技术学院和培训机构纷纷开展嵌入式系统的教学和培训工作［3］。作为高职高专计算机类专业，开设嵌入式课程一直都在摸索之中。由于受到高职高专学生基础较差、嵌入式内容综合、学时较短等因素困扰，因此，通信类高职高专学生开设嵌入式课程更少。但是随着时代的发展，人们对信息的传递要求也越来越高，因此，学生在学好单片机为基础的同时，一部分学习好的学生可以学习嵌入式，加强嵌入式系统接口与通信编程实践能力的培养。

1确定培养目标嵌入式系统是软硬结合的产品，存在于各个领域，这就决定了它的多学科交叉特性［4］。一般嵌入式系统分硬件应用模式和软件应用模式。硬件应用模式主要是以电子技术应用工程为主，从事控制、仪器仪表等方面硬件设计和驱动程序的设计等；软件应用模式主要是以计算机、通信技术应用工程为主，从事实时操作系统和应用软件设计等。高等职业教育是就业导向的教育［5］，我们从企业对求职者的技能要求角度出发［6］，通过对高职高专学生的职业活动导向分析，毕业生应具有相应的嵌入式工程设计与调试能力，因此，把嵌入式的应用程序的设计与调试能力作为核心培养目标。

2建立嵌入式系统教学体系以夯实基础，突出重点，提高学生动手实践能力、综合应用能力和创新能力为目标，充分考虑通信类专业嵌入式系统课程特点和学生实际情况，建立了高效整合的实践体系。首先，我们基于嵌入式中对硬件电学知识和电路知识的掌握，分别开设60课时的“电工技术”和60课时的“电子技术基础”；其次，基于嵌入式中对软件设计知识的掌握，分别开设90课时“C语言程序设计”和90课时的“单片机项目开发与实践”；最后，通过128课时的“嵌入式项目设计与实践”完成整个教学体系。由于课时有限，在安排课程时宁缺勿滥，既然学了就要学透，学扎实，避免后续课程出现“烫剩饭”现象。为了做到讲、练、讨论相结合，所学的知识能及时实践，做到技能不过夜，少遗忘，因此采用4节课连上的形式，在综合实验室边讲、边练、边讨论完成教学。学生实践时间大于50％。在打好基础的同时，重点培养学生初步分析能力、综合应用能力和解决问题能力。对嵌入式感兴趣并且学有余力的学生可以参加由专业教师组织的嵌入式社团，利用业余时间帮助教师完成某些项目开发和调试工作。有兴趣的学生也可以参加电子设计大赛和嵌入式设计大赛，提高学生独立分析问题、解决问题的能力和实践创新精神。

3建立和完善实验、实训环境实验、实训环境关系到教学是否正常完成。嵌入式系统涉及的实验设备种类较多，耗资较大，损坏率比较高，但利用率却较低。为了解决学校与学生两难问题，满足多层次实践教学的要求，我们一方面向学校申请经费，一方面鼓励教师申报科研课题，调动教师的积极性，自主研发实验设备。截至2009年中旬，我院教师已申请到江苏省产业化项目一项、江苏省教改项目一项、教育部教职委教改项目一项、院级教改项目一项、院级创新基金一项，到帐经费约5万元。学院已为嵌入式教学体系实验课程配备了实验设备，其中“单片机项目开发与实践”课程采用自主设计的实验板。一般人认为，学好单片机不是教出来的，而是“玩出”来的。为了便于学生购买，应花大力气降低实验板成本。最终，整套成本才25元，学院补贴60％，学生只要付10元就可以购买属于自己的单片机实验板。实验脱离了实验室的束缚，只要有电脑，随时随地都可以做。“嵌入式项目设计与实践”课程采用与中国电子学会嵌入式分委会、北京博创公司联合建设的形式，既有Intel公司的PXA270实验箱、三星S3C－2410实验箱，又有便于学生学习购买的三星S3C－2410开发板，从而满足不同层次的学生对实验、实训的要求。在节省了大量的实验室建设和维护资金的同时，锻炼、提高了教师的教学、科研水平，更重要的是保证了教学实践优质、顺利完成。

4建立嵌入式系统课程体系由于嵌入式系统内容比较多、比较综合，我们抓住学生职业需求，以学生以后的工作过程为基础，通过任务驱动和项目教学2部分完成，教会学生嵌入式应用程序设计与调试的方法，以及提高学生解决实际问题的能力。第一部分，通过任务驱动完成Linux程序设计基础教学，如表1所示。通过任务驱动，使学生对Linux程序设计有一个感性的认识，对设计流程和方法有一个灵活的掌握，为下一阶段学习打下一个良好的基础。第二部分，教师通过职业行为领域引导一些典型的嵌入式系统通信项目在课程中进行分解，把项目的内容分成若干个任务，按照项目开发流程，逐步由易变难，同时将学生分组，锻炼学生团队组织能力和相互协作能力。在教学过程中以学生为主体，淡化讲授和实验的界限，采用一体化教学，以项目为载体，打乱知识结构，使其内容根据一个个通信项目重新组合在一起。通过做项目将常用的命令和知识点融合其中，突出能力目标。一些使用率低的命令和知识点由于课时有限，学生的精力也有限，就舍弃不讲，鼓励学有余力的学生自学，尽量做到“丢芝麻，捡西瓜”。通过对工作过程分析，抽象出3个典型工作项目，涉及有线、无线通信多个领域，如表2所示。学生通过自己的操作很快能看到正确结果，成就感很强，兴趣很高，同时通过分组考核，激发学生全队合作意识和创造性。学生根据课程的进度逐步完成项目中的各个模块实验，在课程中不断学习新的知识点，并应用所学知识完成项目。

5实践教学方法改革

5．1学生主体，多种教学方式相结合嵌入式系统内容比较多，仅通过一两种教学方式达不到教学目的，所以，我们采用授课、案例分析、演示、实验、查阅资料并总结，以及项目驱动等多种教学形式相结合的方式进行，让学生能够及时汲取和充分掌握所学知识［7］。初期，我们通过教师在多媒体上做、学生在计算机上模仿的讲练结合的教学方式为主。这种方法很重要。随着课程的发展，教师讲得越来越少，随之，鼓励学生通过多种手段（如走访、上网、去图书馆、实验等）收集大量信息［8］，并利用自学等多种学习方式开展学习。最后，根据能力挑选出小老师，辅导其他学生上机［9］，并由他们组织学生团队。一些项目基本由学生团队自主完成。在学习过程中鼓励学生和其他相关专业学生交流，有利于学生对其他知识的摄取和掌握。在学习过程中，教师和学生之间没有任何界限，教师是学生团队的合作伙伴，是解决实际问题的朋友。教师通过解决问题的方法启发学生，影响学生，培养学生良好的解决问题的能力，而不单纯是传授专业知识和技能，使受教育者通过职业教育具备一种能力，不仅能“有饭碗”，而且会有一个“好饭碗”。

5．2工学结合、以职业活动为导向嵌入式系统与产业界联系紧密，企业中有工程经验丰富的一线工程技术人员和高水平的技术团队［10］。我们通过校企合作、工学结合，与中国电子学会嵌入式分委会、北京博创公司深入合作，从企业中邀请经验丰富的一线工程设计人员和技术团队带学生实训，通过校企双方共同努力构建一个工学结合、以职业活动为导向的教学环境，使学生提前感受到企业文化，完善自身职业素质和工学结合的实践能力。学生通过工学结合受到一线工程设计人员潜移默化的影响，能较快地融入到学习中来，提高自身技术水平。组织学生参加企业嵌入式系统通信模块测试，受到企业和学生的好评，为学生毕业前自我工作定位、合理的自我评价打下很好的基础。

6结束语

通过不断探索与实践，我们在通信专业嵌入式系统教学方面建立了较为完整、系统的课程体系，建立了较为全面的实验、实训环境，取得了较好的教学成果。