摘 要： 《嵌入式系统》对于计算机专业的学生来说是一门较新但非常重要的课程，该课程涉及到的知识面广，实践性、应用性强，由于诸多因素的影响，教学效果往往不理想。本文针对师范院校计算机本科专业《嵌入式系统》课程教学进行讨论，充分融合市场上对嵌入式人才的需求、课程特点和此类院校计算机专业的特点，力求符合教学实际。
关键词： 《嵌入式系统》 教学模式 实践教学
1.引言
嵌入式系统（Embedded System）由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统及用户的应用程序等四个部分组成，广泛应用于信息家电、通信设备、仪器仪表、军事装备、船舶等众多领域，涉及到计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图象数据传输技术，甚至传感器等先进技术，是当前发展最快的信息技术之一。从20世纪末期开始，各高校的电子、计算机应用、自动控制等相关专业就开始设置嵌入式系统的课程，培养从事相关的硬件设计人才和嵌入式系统软件开发人才。
然而学生所掌握的技能无论是学生自己还是用人单位都很不满意，一方面学生就业率逐渐降低，另一方面用人单位找不到能胜任此类工作的人才。在这样的条件下，很多学生选择了费用极高的再培训，不得不说这是教育资源的浪费。作为教育工作者，我们应当及时进行教学模式的探索和改革，以满足如今高速发展的IT产业的需求。
2.嵌入式系统教学的现状
从早期的单片机到如今的嵌入式系统教学历时20余年，但在教学目的、教学内容、教学方式等方面还没有形成统一的国家标准。
课程设置上有的学校作为选修课，在计算机、电子及其相关专业的高年级本科生和研究生中开设；有的作为计算机或电子工程类专业本科生的核心课程，取代原来的微机原理、单片机课程；有的开设嵌入式系统系列课程，建立完整的课程体系。
不同专业，嵌入式系统教学目标的侧重点也不相同，电子技术专业侧重讲接口技术和驱动程序设计，非电类的对象应用专业应侧重单片机接口和C语言编程技术，计算机专业侧重GUI应用和驱动程序，让学生能把自己的创意实现出来。
实践教学方面，部分高校采用在有限课时内理论加实验的方式，实践的内容主要是根据试验箱所提供的内容确定包含基础验证型实验、设计综合型实验和研究型实验。有条件的学校甚至和企业或者研究部门的实验基地联合，实行开放性实验教学。虽然大家都认识到实践教学的重要性，但大部分普通院校由于实验条件、管理方式、考核方式、实验难度、课时等原因，导致目前在校学生中普遍存在“喜软厌硬”、“重理论轻实践”的倾向，学完课程后具备开发能力的学生数量相当有限。
3.嵌入式系统课程的特点
嵌入式系统定义为一种以应用为中心，以计算机为基础，软硬件可以剪裁，适用于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统，它是典型的应用型学科，在专业课程中也算是很难的课程。它的特点主要有以下几点。
（1）综合性强
涉及到的硬件课程包括数字电路、接口技术、计算机原理、DSP与ARM，软件课程包括C语言、数据结构及算法、操作系统系统等。这样对授课老师、实验指导员的要求很高，胜任者不多。
（2）内容繁多
除了具备相关的硬件和软件的知识以外，嵌入式系统本身涵盖内容也很多，主要有嵌入式系统结构，以介绍具体的CPU（比如ARM系列）的组成结构、工作原理、指令系统、常用外设接口等；嵌入式操作系统（比如UCLinux或windows CE）部分，作为一个操作系统的实例贯穿在原来操作系统原理的讲解过程中；嵌入式系统设计，这是嵌入式系统课程的核心。
（3）实践非常重要
嵌入式系统是实践性很强的课程，实践是整个嵌入式系统教学体系中最重要的环节，直接关系到嵌入式系统教学的成效。像嵌入式系统这种交叉性的学科，要求学生把所有相关的理论全部学完后再来做实验通常效果不好。在没有见到项目成果时，一味地讨论理论知识，学生因为很抽象就容易半途放弃；它也不像计算机软件编程类学科，可以课后在电脑上完成实验，必须依靠专门的实验设备，自己实践的机会也不多。嵌入式系统实验在了解硬件设备和操作平台的基础上才能做，实践是学习的最好途径。
（4）内容更新快
嵌入式系统中处理器经历了由8位机向32位机的纵向发展和操作系统的更新换代，从上世纪70年代的单片机到如今的32位微处理器、SOC；操作平台也多样化，如UCDOS、LUNIX/WINDOWSCE、vxworks等，调试工具如仿真器、调试器、编译器、建模等也随着嵌入式系统的发展，软硬件的的复杂度大幅度增加、系统开发周期提速的高要求，不断飞速发展更新。所以，无论是教材，还是模式实践环境，都必须不断地填充更新，以适应嵌入式系统大环境发展的需要。
4.课程教学思路
鉴于师范类院校的学生特点，以及教学环境、师资力量等方面原因的限制，我们全面铺开嵌入式教学，盲目地效仿理工类院校的培养方式在师资上有很大难度，效仿职业培训模式硬件环境又达不到要求。所以必须务实地选择合适的、有效的培养方法，选择探索培养学生的道路。
首先，嵌入式系统教学的培养目标是让学生能够针对某个具体的嵌入式系统的软、硬件平台进行二次开发，掌握应用系统的设计和开发能力，要充分发挥计算机专业学生编程方面的特长，特别是能写硬动程序和嵌入式操作系统。其次，课程设置宜设为选修课。由于嵌入式课程的特点，对师范类院校来说教学的对象不能是规划为普遍教育，而应该定位为局部教育，更适合具备一定相关课程理论基础同时非常有兴趣在嵌入式应用领域发展的学生而设置。最后，配合项目实战。单纯地设置为选修课采用理论课加实验课的方式教学，教学效果差强人意。因为现在的选修课课时通常为48课时，仅熟悉实验设备就需要很长的时间，所以对这样一个内容广的学科显然是不够的。而以课程设计的形式进行教学可以解决这个矛盾，教学时间安排比较充裕，用三个学期完成整个教学过程。除了在时间上比较灵活以外，采用课程设计进行教学还有很多不可比拟的优点，主要表现在以下几个方面。
第一，学生自主选择，学习主动性更高。教师的职责转变为：提供课程介绍和技术，帮工具讲解、助学生搭建开发环境和工具管理，bug管理；协调项目码，测试，沟通；跟踪项；提供技术支持，等等，引导学生从“授学”的单向辅导学习模式转变为“主动学习、选择学习”的双向辅导学习模式，帮助学生在兴趣和职业之间建立联系，促进他们主动作出选择。嵌入式课程的学习内容多，覆盖面广，仅仅靠课堂上讲的内容并不能满足嵌入式系统学习的要求，所以学生自己要做很多功课，比如学习或复习关联课程的内容，参阅芯片的资料，参查技术文档文献。如果学生是被动地学习，那么这些重要的工作做起来效果则大打折扣。
第二，降低实验室要求。硬件条件决定嵌入式系统理论和实践难以兼顾。当然，要学习好嵌入式系统，一个配备完善的实验室是能够帮助学生学习的，但目前我校尚未建立嵌入式的实验室，就算是在省内也没有相关嵌入式实验基地，学生的实践教学无法得到满足。采用课程设计的形式，实验规模要求就没有这么高，也就有更多的条件对设备进行更新。
第三，通过建立项目组，培养学生的团队协作精神。老师可以按照学生的能力、基础等进行划分，2―3个人为一个项目组，模拟实际项目开发的真实环境，通过学生间的协作互助，解决一些老师难以触及的问题。要将大量的实践环节加入到学习过程中，真正做到在“学中做，做中学”。除了培养学生对嵌入式系统的兴趣，还全面培养学生作为工程师的素养。
5.结语
《嵌入式系统》课程教学的现状和广大的市场需求要求课程改革。师范类院校学生基础知识相对薄弱，采用该种模式授课，既能启发学生对嵌入式系统的兴趣，又能按照不同学生特点做到因材施教，边做边学。
在目前的课程教学探索和检验中，我们也发现不少问题。例如在课程设计中教师所花的精力和时间比上课要多得多，实际授课时也要远远超过安排的时间。另外，对教师的再教育与学习要求也高。对学生的学习的监督，评价方式也有待在今后的教学工作中进行深入的探讨和改革。
参考文献：
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