物聯(lián)網(wǎng)工程嵌入式培養(yǎng)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇物聯(lián)網(wǎng)工程嵌入式培養(yǎng)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)工程；卓越工程師；嵌入式系統(tǒng)；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為今后一項(xiàng)具有國家戰(zhàn)略意義的重要決策[1]，物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)后又一個(gè)信息技術(shù)綜合應(yīng)用的代名詞，掀起信息產(chǎn)業(yè)第三浪潮，其重要性顯而易見，因此國家2011年在全國55所高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，該專業(yè)是國家戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)急需的且指定大力發(fā)展的電子信息類專業(yè)，未來有著很大的需求和發(fā)展空間。從2012年開始，我校實(shí)施了教育部制定的“卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃”，該計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)[2]。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是我校特色專業(yè)之一，我校將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)培養(yǎng)專業(yè)之一，因此，結(jié)合“卓越計(jì)劃”的要求，深入進(jìn)行“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)改革勢(shì)在必行，以學(xué)生為中心，以開拓知識(shí)視野、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)實(shí)踐能力為目的，為國家提供大批動(dòng)手能力強(qiáng)，滿足企業(yè)發(fā)展要求，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

目前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)存與許多其它工科專業(yè)共存的問題[3]。比如，課時(shí)安排不合理，實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少；重傳統(tǒng)理論教學(xué)，輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式比較單一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性，跟不上目前嵌入式發(fā)展水平；實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少對(duì)非智力能力和綜合能力的訓(xùn)練；實(shí)驗(yàn)室嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備過于陳舊，實(shí)驗(yàn)室管理制度不完善；不能利用校外有效的合作資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的拓展[4]；課程考核方式不完善，往往單純從理論考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)判，忽略實(shí)驗(yàn)過程，上述種種問題，導(dǎo)致目前許多學(xué)生學(xué)完嵌入式系統(tǒng)課程之后，即使考到高分，依然不能獨(dú)自完成教學(xué)大綱要求之內(nèi)的相對(duì)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)，學(xué)生完全處于紙上談兵階段，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生不符合卓越工程師的要求，更不符合企業(yè)和國家所需要的復(fù)合型工程技術(shù)人才的要求。

二、以創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為原則的改革

1. 開展研究性學(xué)習(xí)

在理論教學(xué)中，改變傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)方法，老師不再只是對(duì)著現(xiàn)有的課本或者PPT直接講解嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí)，而是通過提出目前實(shí)際嵌入式系統(tǒng)研究和開發(fā)過程中遇到的問題，或者將已有嵌入式產(chǎn)品中存在的問題作為探究背景，通過設(shè)置讓學(xué)生和老師之間展開開放式討論和自由提問的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生積極參加到課堂活動(dòng)中來，最后，將老師的點(diǎn)評(píng)總結(jié)作為課堂內(nèi)容的點(diǎn)睛環(huán)節(jié)，旨在將枯燥的基礎(chǔ)理論知識(shí)是如何運(yùn)用到實(shí)際嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中、以及如何解決實(shí)際問題的過程講解給學(xué)生。通過這種研究性的學(xué)習(xí)方式，給學(xué)生留下更加深刻的印象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的興趣，使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí)的本質(zhì)有更加深刻的認(rèn)識(shí)，在以后的學(xué)習(xí)過程中將知識(shí)熟練運(yùn)用到實(shí)踐開發(fā)項(xiàng)目中去。

2. 開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

去除以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果單一，過程機(jī)械化，沒有拓展性，缺乏綜合型和研究型的基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)[5]。改用內(nèi)容比較新穎，又不太復(fù)雜的開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，比如，當(dāng)前智能手機(jī)和游戲開發(fā)是一個(gè)很流行的研究方向，智能手機(jī)中簡(jiǎn)單游戲就是一個(gè)很好的嵌入式具體應(yīng)用的例子，所以我們可以選取一些相對(duì)簡(jiǎn)單、開放性強(qiáng)、形式新穎、吸引力足的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的游戲案例來取代已經(jīng)沿用多年的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容真正做到來源于實(shí)際案例，又促進(jìn)實(shí)際嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的功能。開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅豐富嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且使實(shí)驗(yàn)本身更加有趣、貼近生活。更重要的是在進(jìn)行上述開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生可以親身體會(huì)到實(shí)踐是如何檢驗(yàn)真理、理論與實(shí)踐之間如何相互促進(jìn)的道理，在一定程度上可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新、敢于探索、不怕困難的科研精神。

3. 以競(jìng)促學(xué)

學(xué)科競(jìng)賽是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的一種重要方式，競(jìng)賽是對(duì)學(xué)生更高一層次的要求，是考察學(xué)生綜合能力的一個(gè)重要方法[6]。目前諸如博創(chuàng)杯嵌入式比賽，“ZLG杯”中國大學(xué)生ARM嵌入式系統(tǒng)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，微軟嵌入式大賽，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等都是含金量較高的比賽，通過參加競(jìng)賽可以發(fā)掘出嵌入式系統(tǒng)這門課程真正的魅力所在，解決嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)中缺乏挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的不足，真正提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作解決特定問題的能力，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量。在比賽過程中不僅對(duì)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)及其它學(xué)科知識(shí)的拓展有所幫助，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)和配合意識(shí)。

4. 嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)培養(yǎng)專業(yè)之一，對(duì)于實(shí)踐訓(xùn)練要求自然極高，改變以往實(shí)習(xí)完全以老師講解為主導(dǎo)，動(dòng)手環(huán)節(jié)較少，完全違背實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)方式，將學(xué)生帶到當(dāng)?shù)貙?duì)嵌入式研究具有一定規(guī)模的企業(yè)公司參加實(shí)習(xí)培訓(xùn)，了解目前企業(yè)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)流程和水平。同時(shí)將實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的主導(dǎo)權(quán)下放給學(xué)生，鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力，以一種學(xué)生為主，老師為輔的實(shí)訓(xùn)方式讓學(xué)生真正融入到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中來。

5. 改革考核方式， 體現(xiàn)綜合能力

事實(shí)證明“一張?jiān)嚲泶蛱煜隆钡目己朔绞酵⒉荒苷嬲从吵鰧W(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況。為了督促學(xué)生認(rèn)真做好嵌入式實(shí)驗(yàn)，真正考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和實(shí)驗(yàn)觀察能力[7]。可將嵌入式系統(tǒng)課程成績(jī)分為： ①筆試?yán)碚摮煽?jī)，該項(xiàng)占40%，主要考察嵌入式操作系統(tǒng)概述、微處理器與調(diào)試技術(shù)、ARM體系結(jié)構(gòu)和指令集、ARM開發(fā)工具和匯編程序設(shè)計(jì)、嵌入式存儲(chǔ)器和接口技術(shù)等； ②開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)，該項(xiàng)占40%，主要考察每次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生出勤次數(shù)，具體操作步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成情況以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告；③課外創(chuàng)新成績(jī)，該項(xiàng)占10%，主要考察學(xué)生參加各種嵌入式比賽、實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目開發(fā)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)的獲獎(jiǎng)情況；④學(xué)期末的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成績(jī)，該項(xiàng)占10%，主要考察在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)階段指定項(xiàng)目開發(fā)的完成情況。

結(jié)語

工程師是未來世界的塑造者[8]。嵌入式系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此采用課內(nèi)外、校內(nèi)外相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，以卓越工程師的基本要求為導(dǎo)向，使學(xué)生能熟悉掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，掌握一種開發(fā)工具，熟悉一種調(diào)試方法，使學(xué)生在學(xué)完嵌入式系統(tǒng)課程后，能真正掌握最基本的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，成為一名合格優(yōu)秀的卓越工程師。

參考文獻(xiàn)

[1] 2009年11月3日總理向首都科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話.

[2] 王娜君， 王杰， 李旦， 高勝東. 基于工程能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J]. 教育探索， 2011，（10）： 49-50.

[3] 冼進(jìn)， 賈德良， 畢盛. 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革初探[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2010， 30（8）： 282-284.

[4] 周愛國. 大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)存在的問題及對(duì)策[J]. 教育探索， 2009， （1）：74-75.

[5] 李秀娟， 張曉東， 魯可， 張杰. “嵌入式系統(tǒng)”開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2011， 30（5）： 156-158.

[6] 殷建軍， 張明武， 萬軍洲. 競(jìng)教結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)改革[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2011， （6）： 1-4.

[7] 俞建新. 略論嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2006. 25（7）： 741-745.

[8] 龔克. 轉(zhuǎn)變觀念大膽試驗(yàn)建立卓越工程師教育培養(yǎng)的中國模式[J]. 中國高等教育， 2010， （18）： 10-12.

篇2

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實(shí)踐教學(xué)；CDIO工程教育

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制、交通管理、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通訊、安防等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。近年來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給嵌入式技術(shù)提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)所需設(shè)備將達(dá)1012數(shù)量級(jí)，其中絕大部分設(shè)備將由嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。可見未來對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員的需求非常大，因此，改革嵌入式系統(tǒng)課程使之適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)需要對(duì)于學(xué)生就業(yè)具有重要意義。文章針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，根據(jù)應(yīng)用型本科嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，基于CDIO工程教育理念對(duì)嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，并開發(fā)相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備，以滿足培養(yǎng)嵌入式應(yīng)用、開發(fā)人才的需要。

1 嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

1.1 嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)

1）實(shí)踐性。

嵌人式系統(tǒng)面向應(yīng)用進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，這決定了嵌入式系統(tǒng)課程是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、偏重動(dòng)手能力與實(shí)踐能力培養(yǎng)的特點(diǎn)。因此，實(shí)踐教學(xué)是嵌入式系統(tǒng)課程的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的關(guān)鍵，重理論而偏實(shí)驗(yàn)的教學(xué)將是紙上談兵。

2）綜合性。

嵌入式系統(tǒng)是一門多學(xué)科交叉的課程，涉及數(shù)字電路、模擬電路、c語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)等多門前導(dǎo)課程，并通過應(yīng)用可關(guān)聯(lián)到機(jī)電、控制、網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)相關(guān)的課程。因此嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需與諸多課程相融合，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

3）發(fā)展性。

嵌入式技術(shù)的發(fā)展非常迅速，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需求也不斷變化，這要求嵌入式系統(tǒng)課程密切跟蹤嵌入式技術(shù)與應(yīng)用的新發(fā)展，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)的需求變化。

1.2 嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

目前嵌入式系統(tǒng)課程在教學(xué)內(nèi)容上尚無統(tǒng)一規(guī)范，各高校的嵌入式系統(tǒng)課程或注重概念性、基礎(chǔ)性的入門教學(xué)，或側(cè)重ARM體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)，或偏重嵌入式操作系統(tǒng)，以Linux或uC/OS-Ⅱ的基本原理為主講內(nèi)容，這樣的內(nèi)容安排與嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心的特點(diǎn)難以相符。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)人才不僅要具有扎實(shí)的學(xué)科與專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，更應(yīng)具備很強(qiáng)的技術(shù)與工程實(shí)踐能力，顯然以理論教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔的教學(xué)方式難以滿足這類人才的培養(yǎng)需要。

溫州大學(xué)是地方性本科院校，其人才培養(yǎng)目標(biāo)是為本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，這就要求嵌入式系統(tǒng)課程需緊密結(jié)合地方特色，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，我們將傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)理論化、知識(shí)化的教學(xué)思路，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驊?yīng)用，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐訓(xùn)練，重視培養(yǎng)動(dòng)手能力與實(shí)踐能力，為學(xué)生從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 CDIO模式下的實(shí)踐教學(xué)改革

CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行，以產(chǎn)品從構(gòu)思、研發(fā)、運(yùn)行到廢棄和再利用的全生命過程為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間具有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程能力，符合工程人才培養(yǎng)的規(guī)律。針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，我們?cè)贑DIO工程教育模式下從以下幾個(gè)方面出發(fā)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。

1）培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

主動(dòng)學(xué)習(xí)方法將重點(diǎn)放在讓學(xué)生致力于對(duì)問題的思考和解決。在課堂上我們運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，先給學(xué)生演示工程實(shí)踐案例的運(yùn)行效果，然后組織學(xué)生討論系統(tǒng)的功能需求與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的技術(shù)，最后將相關(guān)內(nèi)容分解進(jìn)行教學(xué)。通過教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變，可以激發(fā)學(xué)生興趣，將以教師為主的“聽中學(xué)”消極學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主的“做中學(xué)”主動(dòng)學(xué)習(xí)模式。例如在講解嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)，以物聯(lián)網(wǎng)嵌入式網(wǎng)關(guān)的開發(fā)為目標(biāo)，通過對(duì)功能需求、系統(tǒng)組成的討論，逐步引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)深入學(xué)習(xí)Bootloader、內(nèi)核與文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、Socket網(wǎng)絡(luò)通訊、串口通訊、嵌入式Web服務(wù)器與CGI編程、QT圖形界面的知識(shí)點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)分3個(gè)層次進(jìn)行，第1個(gè)層次，與Bootloader、內(nèi)核與文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在理論課堂上邊授課邊驗(yàn)證；第2個(gè)層次，與Socket網(wǎng)絡(luò)通訊、串口通訊、嵌入式Web服務(wù)器與CGI編程、QT圖形界面相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成綜合性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)課上由學(xué)生獨(dú)立完成，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都涉及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容；第3個(gè)層次，要求學(xué)生綜合所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容構(gòu)建完整的物聯(lián)網(wǎng)嵌人式網(wǎng)關(guān)。學(xué)生在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)考核中逐步獲得成就感并建立自信心，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2）實(shí)施課內(nèi)外緊密結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式。

嵌入式應(yīng)用開發(fā)人才應(yīng)具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，理論指導(dǎo)下分析與解決實(shí)際工程問題的能力以及運(yùn)用工程技術(shù)參與工程項(xiàng)目開發(fā)與設(shè)計(jì)的能力。顯然傳統(tǒng)課堂“理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方式已不能滿足此類人才的培養(yǎng)要求，因此我們嘗試實(shí)施由多個(gè)課內(nèi)外環(huán)節(jié)構(gòu)成的實(shí)踐教學(xué)模式，以逐步培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)踐技能、綜合實(shí)踐技能及應(yīng)用創(chuàng)新技能。其中理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向全體學(xué)生，由工程實(shí)踐案例驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生“做中學(xué)、學(xué)中做、邊學(xué)邊做”，培養(yǎng)基本實(shí)踐技能；課程設(shè)計(jì)以大型的綜合實(shí)踐項(xiàng)目鞏固學(xué)生的基本實(shí)踐技能，培養(yǎng)綜合實(shí)踐技能。如圖1所示。學(xué)生課題和開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目面向?qū)η度胧较到y(tǒng)感興趣的學(xué)生，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力；學(xué)科競(jìng)賽主要參加全國電子專業(yè)人才設(shè)計(jì)與技能大賽和飛思卡爾智能車競(jìng)賽，鞏固學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新能力；企業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)注重培養(yǎng)學(xué)生的自主開發(fā)能力與應(yīng)用創(chuàng)新能力。

3）建立工程實(shí)踐案例庫。

工程實(shí)踐案例庫是實(shí)施工程教育的基礎(chǔ)，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，工程實(shí)踐案例庫要不斷地更新與完善。案例庫建設(shè)以教師和學(xué)生為實(shí)施主體，一方面，教師通過自身的科研項(xiàng)目、對(duì)企業(yè)進(jìn)行的行業(yè)調(diào)研、掛職鍛煉及產(chǎn)學(xué)研過程。溝通跟蹤技術(shù)動(dòng)態(tài)，并從中提煉工程實(shí)踐案例；另一方面，學(xué)生通過企業(yè)實(shí)習(xí)和就業(yè)后的反饋充實(shí)案例，不斷地對(duì)工程實(shí)踐案例庫進(jìn)行更新和完善，使教學(xué)能跟上嵌入式系統(tǒng)行業(yè)的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)。目前我們已建成韻工程實(shí)踐案例主要有物聯(lián)網(wǎng)嵌入式網(wǎng)關(guān)、溫度控制系統(tǒng)、散熱控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、家庭氣象站、三維固態(tài)電子羅盤、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、四旋翼無人飛行器等。在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式網(wǎng)關(guān)案例中，我們以武漢創(chuàng)維特信息技術(shù)有限公司的JX2410 ARM9嵌入式實(shí)驗(yàn)箱為硬件平臺(tái)，通過串口采集MicaZ無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)的信息，將網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的信息顯示在彩色液晶屏幕上，并構(gòu)建嵌入式Wcbserver，通過CGI動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)將采集的傳感器信息在網(wǎng)絡(luò)上。

4）加強(qiáng)與其他專業(yè)課程的結(jié)合。

在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)要與上位機(jī)或其他設(shè)備相結(jié)合構(gòu)成完整的產(chǎn)品，因此在工程實(shí)踐案例建設(shè)中我們要注重與其他專業(yè)課程的結(jié)合。例如在溫度控制系統(tǒng)案例中，強(qiáng)調(diào)與桌面應(yīng)用程序開發(fā)及數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程的結(jié)合，要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控軟件與過程數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)及可視化查看；在家庭氣象站中，則要求實(shí)現(xiàn)Android智能手機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊。

5）改進(jìn)考核方式。

對(duì)于強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程，傳統(tǒng)的以考試為主的考核方式已不適用，我們采用以綜合設(shè)計(jì)作品為主的考核方式，以學(xué)生的課堂研討表現(xiàn)、綜合作品實(shí)物演示效果、作品設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯表現(xiàn)為依據(jù)，通過綜合評(píng)判給出課程成績(jī)，使成績(jī)能合理反映學(xué)生的工程實(shí)踐能力、技術(shù)寫作能力、口頭表達(dá)及人際交流能力。

3 實(shí)踐教學(xué)設(shè)備開發(fā)

實(shí)踐教學(xué)設(shè)備主要采用、ARM技術(shù)的神州Ⅳ號(hào)STM32開發(fā)板，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上開發(fā)了配套模塊，以滿足工程實(shí)踐案例教學(xué)的需要。

1）加熱與散熱模塊。

該模塊由NTC熱敏電阻、大功率加熱電阻及帶轉(zhuǎn)速反饋的直流風(fēng)扇組成，可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量、加熱控制、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制，涉及AD、定時(shí)器、PWM、ICP等基本知識(shí)點(diǎn)，主要用于溫度控制系統(tǒng)和散熱控制系統(tǒng)的案例教學(xué)。

2）環(huán)境傳感模塊。

該模塊由SHT11溫濕度傳感器、BMP085大氣壓力傳感器、夏普GP2Y1010AUOF灰塵傳感器、光敏電阻、雨量傳感器組成，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)環(huán)境參數(shù)的測(cè)量，涉及GPIO、12C、AD等基本知識(shí)點(diǎn)，主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和家庭氣象站的案例教學(xué)。

3）運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊。

該模塊由L3G4200D三軸數(shù)字陀螺儀、LSM303DLHC三軸加速度/地磁傳感器、uBloxNEO-6M GPS模塊組成，可實(shí)現(xiàn)角速度、加速度、地磁場(chǎng)、速度、位置及時(shí)間的測(cè)量，涉及SPI、12C、UART等知識(shí)點(diǎn)，主要用于三維固態(tài)電子羅盤和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的案例教學(xué)。

此外，作為終極挑戰(zhàn)，我們還開發(fā)了由STM32F103微控制器、ADISl6405慣性傳感器、Novatel OEMV GPS、SRF02聲納高度計(jì)、CC2500無線模塊及相應(yīng)機(jī)電模塊組成的四旋翼無人飛行器，用于學(xué)生科研課題的實(shí)施。作為教學(xué)平臺(tái)，該飛行器可有效綜合單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制原理、信號(hào)與系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)等多門課程，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)觀念與綜合能力的提升。如圖2所示。

篇3

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；嵌入式系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0101-02

隨著現(xiàn)代電子制造水平和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車電子、家電控制和消費(fèi)類電子等產(chǎn)品的重要組成部分，由于其硬件部分體積小、價(jià)格便宜、集成度高，并且軟硬件都可以進(jìn)行“按需定制”可裁剪，嵌入式系統(tǒng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。

同時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的日益成熟，把傳感器得到的各種數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)的手段傳輸出去，使得世界的聯(lián)系從人與人的聯(lián)系，逐步轉(zhuǎn)變成物與人的聯(lián)系，物與物的聯(lián)系；使得現(xiàn)實(shí)世界與信息網(wǎng)絡(luò)更加的緊密結(jié)合。通過物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的開發(fā)，更好的促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的載體的教學(xué)和改革工作。

1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程中的課程定位、相關(guān)先導(dǎo)課程與基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容（包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)）的選擇、實(shí)踐教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問題，在目前，仍然存在爭(zhēng)論和探索。本環(huán)節(jié)就以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1）嵌入式系統(tǒng)的課程定位

由于各個(gè)院校對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的課程定位的不同，不同的院校對(duì)于本課程的應(yīng)用方向也不同。有的院校更加側(cè)重于底層硬件和系統(tǒng)文件的裁剪，偏向于基于單片機(jī)的應(yīng)用；有的院校更加側(cè)重于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，偏向于軟件開發(fā)與調(diào)試。

2）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先導(dǎo)課程

基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統(tǒng)課程的先導(dǎo)課程也有所不同，針對(duì)偏硬件設(shè)計(jì)方向的，硬件電路設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。針對(duì)偏軟件設(shè)計(jì)方向的，則是把程序設(shè)計(jì)語言作為重點(diǎn)。

3）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)分配

不同院校的不同專業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)課程的要求不同，有的專業(yè)是作為專業(yè)核心類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)通識(shí)類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)選修類課程。因此，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)，有著很大的不同。

4）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇

嵌入式系統(tǒng)課程由于對(duì)前期課程的要求較高，同時(shí)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐相對(duì)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常抽象和枯燥，無法形成自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，缺乏直觀性，因此學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會(huì)隨著課程的深入，逐步降低。

同時(shí)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需結(jié)合教學(xué)平臺(tái)設(shè)備來進(jìn)行開展。在現(xiàn)有市場(chǎng)上，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)種類繁多，并且配套的軟件操作系統(tǒng)也有所不同，不同院校都根據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)選擇。

2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)組織

根據(jù)本學(xué)院“5-3-3”課程體系構(gòu)建的思想，再結(jié)合江蘇省蘇州市吳江區(qū)地方經(jīng)濟(jì)具體特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以近年來國際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作貫穿在整個(gè)課程體系之中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目案例，和嵌入式系統(tǒng)的課程體系融會(huì)貫通，強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動(dòng)的過程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例引入到教學(xué)中并進(jìn)行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過程。使得學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不僅能了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)能對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的ARM體系結(jié)構(gòu)、ARM指令系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)根據(jù)不同的需求進(jìn)行相應(yīng)的裁剪、交叉編譯開發(fā)和移植應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。

3傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)教學(xué)過程中通常以教師講授為主，以教材對(duì)應(yīng)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)作為講授單元，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐環(huán)節(jié)分離，無法做到“理實(shí)一體化”。在有限的課程授課時(shí)間內(nèi)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過課后實(shí)踐來強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的能力比較有限。

嵌入式操作系統(tǒng)選擇非常多，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中常用的軟件中間件，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式平臺(tái)下的根文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、媒體壓縮與解壓縮庫、各種加密算法與協(xié)議等，更是令人眼花繚亂。

同時(shí)，作為授課對(duì)象的學(xué)生，由于來自不同的專業(yè)方向，前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊。具體表現(xiàn)為：電子類專業(yè)方向的學(xué)生，軟件基礎(chǔ)較為薄弱，計(jì)算機(jī)類專業(yè)方向的學(xué)生，電路與硬件基礎(chǔ)弱。

4基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)

以職業(yè)崗位能力為主線的高職教育體系需要構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)課程體系，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系確實(shí)應(yīng)當(dāng)有所調(diào)整，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的理念認(rèn)為：學(xué)生知識(shí)的積累和構(gòu)建，是在一定的條件下自主構(gòu)建而成的；學(xué)習(xí)是知識(shí)、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長(zhǎng)進(jìn)。

同時(shí)，以企業(yè)中真實(shí)的生產(chǎn)、研發(fā)和具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的案例作為教學(xué)內(nèi)容的選擇，要求學(xué)生能夠通過自身的特點(diǎn)，獲取相關(guān)的資訊，指定真實(shí)的計(jì)劃，通過自身的決策和實(shí)施，并且進(jìn)行檢查和互查來對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）項(xiàng)目的具體構(gòu)建

將嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化和重組，以本院的校企合作單位物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例為基礎(chǔ)，將整個(gè)教學(xué)過程以項(xiàng)目的形式開展教學(xué)，再將物聯(lián)網(wǎng)智能家居項(xiàng)目中分成相應(yīng)子項(xiàng)目，對(duì)相應(yīng)子項(xiàng)目再進(jìn)行具體的任務(wù)分解。在整個(gè)過程中，要求學(xué)生能夠以教學(xué)主體的身份參與進(jìn)來，對(duì)真實(shí)案例從總體上進(jìn)行把握，明確學(xué)習(xí)和構(gòu)建的內(nèi)容。

2）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)組織形式

本院該課程在采用小班化教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組，將4～5名學(xué)生分配到一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。在不同的項(xiàng)目中扮演企業(yè)開發(fā)過程中的不同角色，同時(shí)在不同的子項(xiàng)目中，學(xué)生的角色進(jìn)行輪轉(zhuǎn)或互換，使得學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，能對(duì)項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)過程相對(duì)熟悉。

學(xué)生在不同的子項(xiàng)目中，可以對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的不同角色進(jìn)行體驗(yàn)，根據(jù)自身的實(shí)際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做準(zhǔn)備。

3）具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施

在每一個(gè)具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程中，以本院的2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)有40人，將學(xué)生以5個(gè)學(xué)生為項(xiàng)目小組進(jìn)行分組，共8個(gè)小組，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實(shí)際情況進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)書下發(fā)，將CDIO中的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）融入進(jìn)來。

以物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例中的智能窗簾子項(xiàng)目為例，通過任務(wù)分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪、直流電機(jī)控制、交叉編譯、驅(qū)動(dòng)文件加載和嵌入式平臺(tái)下移植應(yīng)用等五個(gè)子任務(wù)，同時(shí)針對(duì)模塊化教學(xué)，進(jìn)行相應(yīng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)和教學(xué)方案設(shè)計(jì)，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，使得老師的教和學(xué)生的學(xué)都體現(xiàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下理實(shí)一體化的緊密結(jié)合。

首先要求每個(gè)項(xiàng)目小組的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析，將構(gòu)思（Conceive）采用行動(dòng)導(dǎo)向中資訊的形式展現(xiàn)出來，給出工作任務(wù)，提出任務(wù)要求，要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)把前導(dǎo)課程以及已做過的項(xiàng)目中已掌握的知識(shí)點(diǎn)和即將開展的項(xiàng)目中需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合，使得學(xué)生溫故知新，同時(shí)也學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用新舊知識(shí)的技能；其次要通過實(shí)踐的方式，項(xiàng)目和任務(wù)必須能夠通過實(shí)踐來完成及驗(yàn)證。

對(duì)于設(shè)計(jì)（Design）則要求學(xué)生在項(xiàng)目小組中指定相應(yīng)計(jì)劃，安排時(shí)間進(jìn)度。

而實(shí)現(xiàn)（Implement），要求各小組通過決策和實(shí)施的方式，分別提出完成該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案說明書，每個(gè)小組推選1名同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行本組實(shí)施方案的具體表述，授課教師與項(xiàng)目小組成員共同討論，進(jìn)行分析和優(yōu)化，最終確定相對(duì)合理、科學(xué)的最佳方案，并進(jìn)行下一步的實(shí)施。

運(yùn)作（Operate），則是在之前所做工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目方案說明書，對(duì)于項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)照完成。在項(xiàng)目完成之后，對(duì)照最初提出的工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。如存在不符的情況，進(jìn)行分析和修改，直至滿足相應(yīng)要求。同時(shí)要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)和考核。

5總結(jié)

基于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用背景，如何精簡(jiǎn)嵌入式系統(tǒng)課程的理論教學(xué)內(nèi)容，并擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)與思考的方法，重點(diǎn)把與真實(shí)項(xiàng)目案例密切相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行層次化的實(shí)踐設(shè)計(jì)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生真正參與到前沿發(fā)展的企業(yè)課題和項(xiàng)目中去，這是在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革中要研究和具體實(shí)踐的方向。

基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)于企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)過程更加熟悉，學(xué)生參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的積極性和主動(dòng)性得到提高，同時(shí)，通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生也認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革的實(shí)施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生能夠主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，更加善于發(fā)現(xiàn)問題和思考問題，解決問題的能力也得到了很大提高，學(xué)生的專業(yè)技能能力得到系統(tǒng)的鍛煉。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的養(yǎng)成和從學(xué)校到畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)、就業(yè)更好的“無縫”對(duì)接提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳承歡.軟件工程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教程[M].清華大學(xué)出版社，2015.

[2] 丁金昌.高職教育人才培養(yǎng)理論研究與實(shí)踐[M].國防工業(yè)出版社，2011.

[3] 童加斌.高職教學(xué)改革[M].東南大學(xué)出版社，2010.

篇4

1.物聯(lián)網(wǎng)背景下的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程

1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)的概念始于20世紀(jì)90年代末期。當(dāng)時(shí)的物聯(lián)網(wǎng)，主要是針對(duì)物與物、人與人之間的互聯(lián)互通，提供技術(shù)支持。這個(gè)新型的概念和技術(shù)出現(xiàn)后得到了理論和工業(yè)界的充分關(guān)注。

1.2嵌入式系統(tǒng)的理論教學(xué)內(nèi)容

嵌入式理論教學(xué)內(nèi)容主要包括ARMffC：入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用和前沿發(fā)展等內(nèi)容。以嵌入式開發(fā)技術(shù)掌握為教學(xué)目的。具體的授課內(nèi)容包括；系統(tǒng)概述、微處理器的原理；實(shí)用操作、移植交叉開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用等。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下的嵌入式課程體系框架如圖1所示。

2.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)概述

2.1理論結(jié)合實(shí)踐

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用的是層次化的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，包含基礎(chǔ)知識(shí)、動(dòng)手能力、創(chuàng)造性思維等等。例如，嵌入式實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上，主流的串行接口和以太網(wǎng)接口，GPS全球定位系統(tǒng)模塊，總線接口等等。這些接口和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用背景是通過層次化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展開的。內(nèi)部包含了實(shí)驗(yàn)的要求和實(shí)踐階段的不同設(shè)置，整體層次的設(shè)計(jì)從淺顯到深入，實(shí)驗(yàn)層次不同，對(duì)應(yīng)的組織形式也不同。例如基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的目的用于熟悉物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)層次的循序漸進(jìn)，為了實(shí)踐的開發(fā)和設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。而綜合性的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐是為了提高物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能力。

2.2實(shí)踐與合作相結(jié)合

在物聯(lián)網(wǎng)中間層的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中，根據(jù)模塊接口的采集，終端的經(jīng)緯度信息得到無線數(shù)據(jù)手法模塊中的傳感器的溫度和日照等的環(huán)境信息，通過ARM處理器打包成UDP數(shù)據(jù)包，將之通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口傳送到基站的服務(wù)器中。

整個(gè)流程為，從以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，將數(shù)據(jù)傳送到嵌入式處理器，通過GPs模塊接口進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，再傳送到嵌入式處理器中，最后到達(dá)外部存儲(chǔ)器。

在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持下，學(xué)校組織學(xué)生成立了第二課堂，組成了以物聯(lián)網(wǎng)為主題的學(xué)習(xí)小組，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行模擬實(shí)踐和開發(fā)。例如GPS數(shù)據(jù)采集和處理的課題小組，要對(duì)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的移植、多任務(wù)的GPS模塊的接口數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)等眾多內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐。在團(tuán)結(jié)合作中，興趣小組的同學(xué)各自有分工合作，最終實(shí)現(xiàn)了將終端傳感器傳送了了基站的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

3.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

堅(jiān)持對(duì)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)的創(chuàng)新進(jìn)行探索，包括課程設(shè)置、基礎(chǔ)知識(shí)的傳授、教學(xué)軟硬件平臺(tái)的搭設(shè)、實(shí)踐教學(xué)的組織等等。目前在教學(xué)中存在以下特點(diǎn)。

在嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)中，課程定位的方向以及應(yīng)用不同。有的院校側(cè)重于底層和系統(tǒng)文件的構(gòu)建，有的院校側(cè)重于應(yīng)用以及軟件的開發(fā)。

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的課程中，由于院校課程定位的不同，因此在課程設(shè)置上也有所不同，有的偏重于硬件的設(shè)計(jì)，有的以電路設(shè)計(jì)為主，有的偏重語言程序的設(shè)計(jì)。

在嵌入式教學(xué)的學(xué)時(shí)分配上，有的院校側(cè)重于課程的要求，有的院校側(cè)重專業(yè)的核心課程，有的院校側(cè)重專業(yè)的通識(shí)課程設(shè)置，有的院校將其作為輔修課程，因此在學(xué)時(shí)的安排上各有不同。

在教學(xué)內(nèi)容上。嵌入式系統(tǒng)課程中理論和概念較多，因此學(xué)生容易感到枯燥，對(duì)于知識(shí)體系的架構(gòu)來說，積極性不高會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，同時(shí)嵌入式教學(xué)平臺(tái)目前的種類偏多，但是配套的操作系統(tǒng)卻沒有跟上。

嵌入式教學(xué)體系具有若干缺點(diǎn)，首先，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師的主導(dǎo)性地位過強(qiáng)，教師只會(huì)將教材中的章節(jié)進(jìn)行講解。但是基礎(chǔ)理論往往于實(shí)踐脫鉤，使得理實(shí)一體化難以實(shí)現(xiàn)。有限的課程中，教學(xué)內(nèi)容多用于理論學(xué)習(xí)，能夠強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)踐課程較少。

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中以網(wǎng)路協(xié)議棧、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、媒體壓縮和解壓縮系統(tǒng)等等的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)眾多，但是真正能夠以為學(xué)生提高學(xué)習(xí)成效，加強(qiáng)軟件基礎(chǔ)為目標(biāo)的課程設(shè)置不多。

4.基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)架構(gòu)

當(dāng)前，高等院校的教育體系中，對(duì)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)教學(xué)課程進(jìn)行設(shè)置，往往是圍繞著工程能力的培養(yǎng)展開的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程教學(xué)體系必須也有相應(yīng)的調(diào)整，才能應(yīng)對(duì)當(dāng)今時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要。

企業(yè)的生產(chǎn)過程以及實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，是教學(xué)內(nèi)容在選擇上參照的依據(jù)。高等院校培育的學(xué)生，必須要獲取實(shí)踐機(jī)會(huì)，提升決策和實(shí)施的能力，并且能夠制定物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃，培養(yǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的u估能力。

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)一般較為碎片化，通過學(xué)校與企業(yè)合作的形式，將這些碎片加以重組。例如，在物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的要求下，教學(xué)項(xiàng)目設(shè)立了一個(gè)以某企業(yè)的產(chǎn)品為主項(xiàng)目的子項(xiàng)目，在子項(xiàng)目中將任務(wù)具體化，分解到每個(gè)學(xué)生身上，學(xué)生參與到項(xiàng)目中，成為教學(xué)的主體，在真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)情景下，感受到物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的氛圍以及學(xué)習(xí)內(nèi)容。

項(xiàng)目啟動(dòng)后，課程被分解為小組學(xué)習(xí)的模式，學(xué)生擔(dān)任項(xiàng)目中的角色，大約4～5個(gè)學(xué)生分為一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目中，學(xué)生成為企業(yè)員工，擔(dān)任開發(fā)程序中的角色。在實(shí)習(xí)中，學(xué)生的角色可以進(jìn)行輪轉(zhuǎn)和互換，以便于課程結(jié)束后，學(xué)生能夠?qū)?xiàng)目的全部流程有深刻認(rèn)識(shí)。

在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，學(xué)生的實(shí)際能力表現(xiàn)都是項(xiàng)目考核和評(píng)價(jià)的內(nèi)容。每個(gè)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)以及工作成果都被記錄下來作為將來接受課程評(píng)價(jià)的依據(jù)，學(xué)生的能力也通過項(xiàng)目的開展不斷提高，為將來進(jìn)入社會(huì)成為工作崗位的中堅(jiān)力量打下了牢固的基礎(chǔ)。

在具體的項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)生以開發(fā)成員的身份進(jìn)入項(xiàng)目小組中，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)研究項(xiàng)目任務(wù)書，進(jìn)行項(xiàng)目的需求分析、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測(cè)試。

以具體的項(xiàng)目?jī)?nèi)容為例，實(shí)踐項(xiàng)目要求通過嵌入式uNux系統(tǒng)，進(jìn)行各個(gè)計(jì)算機(jī)流程的操作，包括系統(tǒng)裁剪、電機(jī)控制、驅(qū)動(dòng)文件加載、交叉下移，平臺(tái)嵌入式編譯等等。在模塊化教學(xué)的情景下，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口，在理實(shí)一體化的模式下將項(xiàng)目軟硬件系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)和編碼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

在項(xiàng)目完成之后，教師、企業(yè)、學(xué)校組成專門的評(píng)價(jià)小組，對(duì)照工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。對(duì)不足的部分要求學(xué)生進(jìn)行分析和修改，并要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)開展互相評(píng)價(jià)、總結(jié)，以綜合的考評(píng)成績(jī)作為對(duì)學(xué)生的考核結(jié)論。

篇5

【關(guān)鍵詞】 CDIO模式 計(jì)算機(jī) 硬件嵌入式技術(shù)

近年來，嵌入式技術(shù)在工業(yè)控制、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器及航空航天等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能家居等都以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在這樣的背景下，市場(chǎng)對(duì)嵌入式人才的需求越來越重視。但就目前來看，當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)專業(yè)關(guān)于嵌入式技術(shù)方面的教學(xué)還存在一定問題，往往過于注重軟件方面的程序開發(fā)，忽略了硬件嵌入式技術(shù)的研究和教學(xué)。

在這樣的背景下，本文以CDIO功課教學(xué)模式為基礎(chǔ)，探討了計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)的發(fā)展方向和人才培養(yǎng)內(nèi)容與方法，旨在為相關(guān)研究與實(shí)踐提供參考。

一、CDIO模式概述

CDIO模式屬于一種工程教育模式，是國家工程教育改革的一項(xiàng)突破性成果，由麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)四年研究獲得。CDIO模式代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)作四個(gè)過程，以產(chǎn)品整個(gè)生命周期為載體，讓學(xué)生對(duì)產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行各個(gè)階段進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)踐性較強(qiáng)。

CDIO理念繼承了歐美先進(jìn)工程教育改革觀念，創(chuàng)新性的提出了可操作性的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于提升功課教學(xué)質(zhì)量有著重要的意義，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展方向和趨勢(shì)[1]。

就我國來看，工科教育體系需要積極培養(yǎng)出與世界接軌的工程師，但我國工科教育實(shí)踐還存在著諸多問題，過于注重理論和輕視實(shí)踐，過于注重學(xué)習(xí)而忽略創(chuàng)新，在這樣的背景下，應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)并應(yīng)用CDIO工程教育模式。

二、基于CDIO理念分析計(jì)算機(jī)硬件課程存在的問題

CDIO的核心為構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)作，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和創(chuàng)新性，基于這一理念，分析我國計(jì)算機(jī)課程中存在的主要問題。

2.1缺乏設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，應(yīng)用越來越廣泛，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜度提升，傳統(tǒng)軟硬件相隔離的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)搭建、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)等成為主流設(shè)計(jì)思想，但當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)相關(guān)課程缺乏對(duì)學(xué)生這種先進(jìn)設(shè)計(jì)能力的有效培養(yǎng)。

2.2缺乏可編程芯片設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

我國工科高校開設(shè)計(jì)算機(jī)硬件課程很少涉及到關(guān)于芯片編程的實(shí)驗(yàn)課程，僅有的實(shí)驗(yàn)安排在大肆，但受到教育體制的影響，許多學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)不涉及到芯片編程就不會(huì)認(rèn)真學(xué)習(xí)，這就大大弱化了對(duì)學(xué)生可編程芯片設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

2.3缺乏創(chuàng)新能力培養(yǎng)

收到實(shí)驗(yàn)條件等因素的影響，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)大多針對(duì)的是純硬件邏輯，缺乏橫向功能拓展和縱向功能延伸，給予學(xué)生的創(chuàng)新空間較少，學(xué)生在現(xiàn)有條件下難以完成綜合性和創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。

三、嵌入式技g發(fā)展現(xiàn)狀

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以具體應(yīng)用為核心，軟硬件可進(jìn)行裁剪來滿足應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)要求，例如功能要求、穩(wěn)定性要求、功耗要求、成本要求及體積大小要求等[2]。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與各行各業(yè)應(yīng)用的有效結(jié)合，其應(yīng)用前景廣泛。

嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用使得計(jì)算機(jī)分類模式發(fā)生了改變，從傳統(tǒng)的按體積進(jìn)行分來變化為通用型和嵌入型兩類，涉及到的領(lǐng)域十分廣泛，例如醫(yī)療領(lǐng)域、航天航空領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域及金融領(lǐng)域中都能夠看到嵌入式系統(tǒng)的身影。嵌入式系統(tǒng)中軟硬件結(jié)合，要想從事此項(xiàng)工作，需要具備較高的計(jì)算機(jī)技能水平，具體來說如下：

一方面，是電子工程、通信工程等硬件專業(yè)方面的人才，這些人才以硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)為主，開發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)硬件原理掌握較為清楚，但這些人才對(duì)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)往往能力較差，例如復(fù)雜應(yīng)用軟件、嵌入式操作系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)等。

另一方面，是偏軟件專業(yè)的人才，這些人才在軟件開發(fā)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)上造詣?shì)^高，且如果軟件方面人才掌握了相關(guān)硬件原理，完全可以自主開發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)程序，硬件設(shè)計(jì)完成后則需要依賴于軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。但就目前來看，許多企業(yè)將硬件設(shè)計(jì)部分外包，硬件設(shè)計(jì)能力較弱，對(duì)硬件有所忽視，這就造成市場(chǎng)上對(duì)硬件嵌入式技術(shù)方面的人才短缺。

四、基于CDIO模式計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)發(fā)展方向

4.1無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

近年來，移動(dòng)設(shè)備發(fā)展快速，無線網(wǎng)絡(luò)也隨之發(fā)展起來，人們對(duì)無線網(wǎng)的需求也越來越大，而軟件系統(tǒng)是否能夠支持無線網(wǎng)絡(luò)也成為了嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵所在[3]。因此，在今后的一段時(shí)期內(nèi)，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將成為嵌入式技術(shù)的重要發(fā)展方向，就目前來看，WIFI、藍(lán)牙技術(shù)及無線傳輸技術(shù)等的應(yīng)用越來越成熟，但需要注意的是，這些技術(shù)有著一定的局限性，其傳輸距離大多較近，這就需要在未來研發(fā)的過程中著重解決遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}，例如3G協(xié)議棧的開發(fā)等。

4.2網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

在嵌入式系統(tǒng)不斷發(fā)展和應(yīng)用的背景下，各種互聯(lián)網(wǎng)接口受到關(guān)注，傳統(tǒng)的單片機(jī)難以滿足對(duì)互聯(lián)網(wǎng)接口的要求，從而催生了各種新型的嵌入式系統(tǒng)，例如微型處理器，從互聯(lián)網(wǎng)接口方面來看，嵌入式處理器能夠支持TCP/IP、USB、CAN、IEE1394等多種通信接口，一些先進(jìn)的嵌入式處理器甚至能夠同時(shí)支持幾種接口，但同時(shí)也需要一些硬件驅(qū)動(dòng)程序，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)輕松上網(wǎng)，打破眾多用戶上網(wǎng)的時(shí)空限制。

4.3人工智能技術(shù)

歸根結(jié)底，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用就是滿足人類相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，人工智能化的發(fā)展和使用則能夠提升嵌入式技術(shù)的服務(wù)水平，將人工智能技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)或產(chǎn)品相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，擴(kuò)展嵌入式系統(tǒng)的服務(wù)應(yīng)用范圍。就目前來看，人工智能技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟，能夠降低手術(shù)病人受到的傷害[4]。

而隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)得到進(jìn)一步拓展，例如自動(dòng)控壓裝置、自動(dòng)控溫裝置等智能化儀表的應(yīng)用越來越多，這都會(huì)促進(jìn)人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

五、基于CDIO模式的計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)

計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)課程的學(xué)習(xí)是一個(gè)系統(tǒng)性、長(zhǎng)期性的過程，需要循序漸進(jìn)，不僅涉及到原油的硬件課程，還涉及到后續(xù)嵌入式技術(shù)理論知識(shí)和嵌入式設(shè)計(jì)開發(fā)等。本文結(jié)合CDIO工程教育模式和理念，探討計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)的人才培養(yǎng)方向和方法，具體來說如下。

5.1學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)基本知識(shí)

CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)對(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)作等產(chǎn)品整個(gè)生命周期的研究和學(xué)習(xí)，而對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說，其構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)作都離不開嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)，因此，在計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)過程中，嵌入式基本知識(shí)的學(xué)校至關(guān)重要。

嵌入式系統(tǒng)大體可以分為三類，其一為傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，即RTOS系統(tǒng)，主要包括Vxworks操作系統(tǒng)、Tornado開發(fā)平臺(tái)等；其二為嵌入式Linux操作系統(tǒng)，其不僅可以作為服務(wù)器的操作系統(tǒng)，在嵌入式領(lǐng)域也有著良好的應(yīng)用前景，系統(tǒng)免費(fèi)，支持的軟件眾多，這會(huì)大大降低嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)成本；其三為Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)，如Microsoft等，其進(jìn)入嵌入式市場(chǎng)前景良好，Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)雖然于近幾年才被研發(fā)出來，但卻能夠迅速搶占市場(chǎng)，尤其對(duì)于智能手機(jī)、顯示儀表等對(duì)界面要求較高，Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用有著良好的效果。通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)這些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生全面掌握嵌入式軟件整體開發(fā)環(huán)境情況和開發(fā)平臺(tái)，形成對(duì)系統(tǒng)開發(fā)理性、直觀的認(rèn)識(shí)[5]。

5.2 ARM技術(shù)及嵌入式微處理器

當(dāng)前嵌入式處理器種類較多，例如ARM處理器、MIPS處理器及PowerPC處理器等，其中應(yīng)用最為廣泛的處理器當(dāng)屬ARM，ARM有著四個(gè)通用處理器系列，不同系列能夠提供的性能有所差異，但基本覆蓋了大多應(yīng)用領(lǐng)域，有效滿足了不同應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用需求。以SecurCore系列為例，其專門應(yīng)用于對(duì)安全等級(jí)要求較高的場(chǎng)合。因此，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生積極學(xué)習(xí)ARM技術(shù)及相關(guān)嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)，為后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。

5.3指令系統(tǒng)與硬件電路設(shè)計(jì)

一般來說，ARM微處理器有兩種工作狀態(tài)，且其能夠在兩種工作狀態(tài)之間隨時(shí)切換，第一種工作狀態(tài)為ARM狀態(tài)，在這種工作狀態(tài)下，處理器執(zhí)行的ARM指令為32位字對(duì)齊指令[6]；第二種工作狀態(tài)為Thumb狀態(tài)，在這種工作狀態(tài)下，處理器執(zhí)行的是Thumb指令，屬于16位半字對(duì)齊指令。兩種狀態(tài)下指令有著一定的關(guān)系，即Thumb指令集合為ARM指令集合的功能子集，但相較于等價(jià)ARM代碼來說，其能夠有效節(jié)省存儲(chǔ)空間，節(jié)省比例能夠達(dá)到30%-40%之間。

對(duì)于嵌入式技術(shù)來說，其軟硬件可以裁剪，因此應(yīng)當(dāng)做好硬件電路設(shè)計(jì)工作，通過有效的硬件電路設(shè)計(jì)來獲取最優(yōu)硬件組合，提升嵌入式系統(tǒng)的硬件性能。

除了上述提到的說那個(gè)方面之外，數(shù)字電路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法及匯編語言和編程語言等也較為重要，需要在計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)中有所側(cè)重。

六、結(jié)論

綜上所述，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)越來越受到關(guān)注，計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)人才的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)以CDIO模式為指導(dǎo)，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以嵌入式技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為依據(jù)，合理選擇教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件嵌入式技術(shù)人才。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]蘇英.基于CDIO的微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)研究[J].中國管理信息化，2016（10）：218-219.

[2]楊偉力 李偉民 楊盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系統(tǒng)課程改革實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2016（06）：56-57.

[3]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].中國電力教育，2012（19）：98-99.

[4]王偉 王楊 孟煒 李明.變電站自動(dòng)化IED設(shè)備嵌入式通信模塊的開發(fā)[J].科技資訊，2014（24）：9-10.