通信類嵌入式實踐教學

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嵌入式系統定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統”?！扒度胄浴?、“專用性”與“計算機系統”是嵌入式系統的3個基本要素［1］。隨著科技的發展和社會需求的推動，信息技術進入到以嵌入式系統為代表的后PC時代。嵌入式系統的市場快速增長，嵌入式人才缺口急劇增大［2］。正基于此，國內眾多高校、職業技術學院和培訓機構紛紛開展嵌入式系統的教學和培訓工作［3］。作為高職高專計算機類專業，開設嵌入式課程一直都在摸索之中。由于受到高職高專學生基礎較差、嵌入式內容綜合、學時較短等因素困擾，因此，通信類高職高專學生開設嵌入式課程更少。但是隨著時代的發展，人們對信息的傳遞要求也越來越高，因此，學生在學好單片機為基礎的同時，一部分學習好的學生可以學習嵌入式，加強嵌入式系統接口與通信編程實踐能力的培養。

1確定培養目標嵌入式系統是軟硬結合的產品，存在于各個領域，這就決定了它的多學科交叉特性［4］。一般嵌入式系統分硬件應用模式和軟件應用模式。硬件應用模式主要是以電子技術應用工程為主，從事控制、儀器儀表等方面硬件設計和驅動程序的設計等；軟件應用模式主要是以計算機、通信技術應用工程為主，從事實時操作系統和應用軟件設計等。高等職業教育是就業導向的教育［5］，我們從企業對求職者的技能要求角度出發［6］，通過對高職高專學生的職業活動導向分析，畢業生應具有相應的嵌入式工程設計與調試能力，因此，把嵌入式的應用程序的設計與調試能力作為核心培養目標。

2建立嵌入式系統教學體系以夯實基礎，突出重點，提高學生動手實踐能力、綜合應用能力和創新能力為目標，充分考慮通信類專業嵌入式系統課程特點和學生實際情況，建立了高效整合的實踐體系。首先，我們基于嵌入式中對硬件電學知識和電路知識的掌握，分別開設60課時的“電工技術”和60課時的“電子技術基礎”；其次，基于嵌入式中對軟件設計知識的掌握，分別開設90課時“C語言程序設計”和90課時的“單片機項目開發與實踐”；最后，通過128課時的“嵌入式項目設計與實踐”完成整個教學體系。由于課時有限，在安排課程時寧缺勿濫，既然學了就要學透，學扎實，避免后續課程出現“燙剩飯”現象。為了做到講、練、討論相結合，所學的知識能及時實踐，做到技能不過夜，少遺忘，因此采用4節課連上的形式，在綜合實驗室邊講、邊練、邊討論完成教學。學生實踐時間大于50％。在打好基礎的同時，重點培養學生初步分析能力、綜合應用能力和解決問題能力。對嵌入式感興趣并且學有余力的學生可以參加由專業教師組織的嵌入式社團，利用業余時間幫助教師完成某些項目開發和調試工作。有興趣的學生也可以參加電子設計大賽和嵌入式設計大賽，提高學生獨立分析問題、解決問題的能力和實踐創新精神。

3建立和完善實驗、實訓環境實驗、實訓環境關系到教學是否正常完成。嵌入式系統涉及的實驗設備種類較多，耗資較大，損壞率比較高，但利用率卻較低。為了解決學校與學生兩難問題，滿足多層次實踐教學的要求，我們一方面向學校申請經費，一方面鼓勵教師申報科研課題，調動教師的積極性，自主研發實驗設備。截至2009年中旬，我院教師已申請到江蘇省產業化項目一項、江蘇省教改項目一項、教育部教職委教改項目一項、院級教改項目一項、院級創新基金一項，到帳經費約5萬元。學院已為嵌入式教學體系實驗課程配備了實驗設備，其中“單片機項目開發與實踐”課程采用自主設計的實驗板。一般人認為，學好單片機不是教出來的，而是“玩出”來的。為了便于學生購買，應花大力氣降低實驗板成本。最終，整套成本才25元，學院補貼60％，學生只要付10元就可以購買屬于自己的單片機實驗板。實驗脫離了實驗室的束縛，只要有電腦，隨時隨地都可以做?！扒度胧巾椖吭O計與實踐”課程采用與中國電子學會嵌入式分委會、北京博創公司聯合建設的形式，既有Intel公司的PXA270實驗箱、三星S3C－2410實驗箱，又有便于學生學習購買的三星S3C－2410開發板，從而滿足不同層次的學生對實驗、實訓的要求。在節省了大量的實驗室建設和維護資金的同時，鍛煉、提高了教師的教學、科研水平，更重要的是保證了教學實踐優質、順利完成。

4建立嵌入式系統課程體系由于嵌入式系統內容比較多、比較綜合，我們抓住學生職業需求，以學生以后的工作過程為基礎，通過任務驅動和項目教學2部分完成，教會學生嵌入式應用程序設計與調試的方法，以及提高學生解決實際問題的能力。第一部分，通過任務驅動完成Linux程序設計基礎教學，如表1所示。通過任務驅動，使學生對Linux程序設計有一個感性的認識，對設計流程和方法有一個靈活的掌握，為下一階段學習打下一個良好的基礎。第二部分，教師通過職業行為領域引導一些典型的嵌入式系統通信項目在課程中進行分解，把項目的內容分成若干個任務，按照項目開發流程，逐步由易變難，同時將學生分組，鍛煉學生團隊組織能力和相互協作能力。在教學過程中以學生為主體，淡化講授和實驗的界限，采用一體化教學，以項目為載體，打亂知識結構，使其內容根據一個個通信項目重新組合在一起。通過做項目將常用的命令和知識點融合其中，突出能力目標。一些使用率低的命令和知識點由于課時有限，學生的精力也有限，就舍棄不講，鼓勵學有余力的學生自學，盡量做到“丟芝麻，撿西瓜”。通過對工作過程分析，抽象出3個典型工作項目，涉及有線、無線通信多個領域，如表2所示。學生通過自己的操作很快能看到正確結果，成就感很強，興趣很高，同時通過分組考核，激發學生全隊合作意識和創造性。學生根據課程的進度逐步完成項目中的各個模塊實驗，在課程中不斷學習新的知識點，并應用所學知識完成項目。

5實踐教學方法改革

5．1學生主體，多種教學方式相結合嵌入式系統內容比較多，僅通過一兩種教學方式達不到教學目的，所以，我們采用授課、案例分析、演示、實驗、查閱資料并總結，以及項目驅動等多種教學形式相結合的方式進行，讓學生能夠及時汲取和充分掌握所學知識［7］。初期，我們通過教師在多媒體上做、學生在計算機上模仿的講練結合的教學方式為主。這種方法很重要。隨著課程的發展，教師講得越來越少，隨之，鼓勵學生通過多種手段（如走訪、上網、去圖書館、實驗等）收集大量信息［8］，并利用自學等多種學習方式開展學習。最后，根據能力挑選出小老師，輔導其他學生上機［9］，并由他們組織學生團隊。一些項目基本由學生團隊自主完成。在學習過程中鼓勵學生和其他相關專業學生交流，有利于學生對其他知識的攝取和掌握。在學習過程中，教師和學生之間沒有任何界限，教師是學生團隊的合作伙伴，是解決實際問題的朋友。教師通過解決問題的方法啟發學生，影響學生，培養學生良好的解決問題的能力，而不單純是傳授專業知識和技能，使受教育者通過職業教育具備一種能力，不僅能“有飯碗”，而且會有一個“好飯碗”。

5．2工學結合、以職業活動為導向嵌入式系統與產業界聯系緊密，企業中有工程經驗豐富的一線工程技術人員和高水平的技術團隊［10］。我們通過校企合作、工學結合，與中國電子學會嵌入式分委會、北京博創公司深入合作，從企業中邀請經驗豐富的一線工程設計人員和技術團隊帶學生實訓，通過校企雙方共同努力構建一個工學結合、以職業活動為導向的教學環境，使學生提前感受到企業文化，完善自身職業素質和工學結合的實踐能力。學生通過工學結合受到一線工程設計人員潛移默化的影響，能較快地融入到學習中來，提高自身技術水平。組織學生參加企業嵌入式系統通信模塊測試，受到企業和學生的好評，為學生畢業前自我工作定位、合理的自我評價打下很好的基礎。

6結束語

通過不斷探索與實踐，我們在通信專業嵌入式系統教學方面建立了較為完整、系統的課程體系，建立了較為全面的實驗、實訓環境，取得了較好的教學成果。