关键词：嵌入式系统； 应用型人才； 培养模式
中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0163-02
近几年，嵌入式技术日渐普及，随着“三网融合”不断提速，3G网络全面铺开，对消费类电子产品市场产生了重大的冲击，进而为嵌入式系统产业带来更大的人才需求。嵌入式系统无疑成为当前最热门、最有发展前途的IT应用领域之一。在未来相当长的时间内，嵌入式软件人才将是企业争夺的目标。
相对强大的市场需求而言，目前，嵌入式人才市场的现状却是企业举着大把的钞票却招不来合适的人才。据权威部门统计，我国目前嵌入式人才缺口每年为60万人左右。造成这种情况的原因很多，最重要的原因之一就是，与嵌入式技术的快速发展相比，我国大部分高等教育机构在嵌入式系统领域的培养模式和教学水平相对滞后，每年输送到市场上的嵌入式系统人才不多。形成的现状就是：一方面，有些高校学生毕业就面临失业；另一方面，嵌入式企业缺乏有经验的人才。
目前，国内高等教育机构中开设嵌入式系统教学的学校其实并不少。从教学层次上，可大致分为普通本科院校的嵌入式方向、高职院校的嵌入式专业以及与嵌入式相关的社会培训机构。社会培训机构面向的是有一定的计算机软硬件专业知识、想在嵌入式开发领域进一步深造的专业技术人员，并不是一个系统完整的人才培养模式。本文主要讨论普通本科院校和高职院校的嵌入式教学模式。
普通本科院校的嵌入式教学模式
国内普通本科院校在原有计算机学科的基础上，开设与嵌入式有关的课程是水到渠成的。早在20世纪90年代末，某些重点高校就依托部级的重点科研项目在研究生层次展开了嵌入式技术的开发与应用，其中最著名的就是Delta OS，它是电子科技大学和科银公司联合研制开发的全中文的嵌入式操作系统。随着嵌入式行业的飞速发展，一些重点高校在本科层次也开始引入嵌入式有关的课程，但嵌入式教学的重点还是放在研究生层次和科研实验室中。
国内高等院校的本科层次嵌入式方向教学模式可以总结为：在计算机类或者电子类原有教学模式的基础上，为有志于从事嵌入式开发以及未来在更高层次上学习和工作中继续嵌入式开发的学生进行广泛的兴趣培养。具有如下特点：（1）本科层次的嵌入式专业课程往往安排在大三，甚至大四，通常作为专业选修课出现。有些本科生在做毕业设计时才开始接触嵌入式开发。嵌入式系统课程在本科阶段多作为专业知识的拓展或研究生学习的铺垫，更多出现在研究生培养方案或者所辖的二级学院培养方案中。（2）本科学生入学素质高，学制长，理论基础扎实。由于学生拥有深厚的计算机或者电子技术的理论基础，往往在接触嵌入式开发后可以触类旁通，学习能力和速度都非常惊人。（3）本科院校的科研实力普遍较强，以科研带动教学，研发氛围非常好。一些重点高校的优秀本科生在大三就可以加入到导师的科研团队中，进行嵌入式产品的实际开发。（4）本科院校与企业合作科研的实力较强，一些重点院校与国际知名的公司有长期的合作关系。这无疑大大促进了本科层次嵌入式方向人才的培养。
高职院校的嵌入式教学模式
随着嵌入式行业的发展，近几年国内高职院校的嵌入式教学也以较快速度发展。其中，深圳职业技术学院计算机应用专业起步最早，发展较快。从2003年首次开设全国高职院校中的第一门嵌入式系统类课程，并创建全国高职院校中第一个嵌入式系统类实验室“深职院－电子科大嵌入式系统技术实验室”开始发展至今，该专业已有400名左右的嵌入式方向毕业生，其中大部分都就业于嵌入式相关行业，有些学生在企业工作两三年后，目前已成为嵌入式专业方向项目经理以上技术人员。总结这些年来的办学经验，深职院嵌入式方向教学模式可概括为：以“职业岗位需求”为核心，教授紧跟当前嵌入式行业发展的核心技术，把学生培养成“能工巧匠型大学生”。现从以下几方面具体说明。
面向工作岗位，体现核心能力的人才培养计划 自本专业创建至今，每年5月定期举行专业指导委员会会议，广泛邀请业内精英企业的总裁和一线技术负责人讨论、修订当年新生的大学三年教学计划。来自企业的声音使得每一届学生的培养计划都源自就业岗位，符合工作需要。
紧跟行业技术发展潮流的课程体系 如图1所示，按照学生未来的就业领域和岗位需求设置课程，包括：微控制器高级应用、RSIC嵌入式系统技术、WindowsCE嵌入式操作系统、Linux嵌入式操作系统、DSP技术、智能网联网技术、嵌入式SOPC技术、嵌入式技术应用综合实训等。
重视学生动手能力的培养 高职院校素来重视学生动手能力的培养，学生绝大部分的学习在各种实验（实训）室进行，并基本保证每人一套业内实用的实验设备。
与嵌入式知名企业紧密合作 定期举行最新行业技术交流讲座，组织学生到企业生产一线去实习参观，合作开发科研项目等。除了前面提到的“专业指导委员会”，还大力建设相关的校外实训基地，为学生校外实习、就业打下良好的基础。
毕业生具备国内外认可的嵌入式行业权威认证 引进“ARM中国技术工程师”、“WinCE嵌入式系统开发”等国内外认可的权威认证，既拓宽了课堂所学知识，又提高了学生的就业竞争力。
然而，高职院校本身的一些客观条件也影响和约束了嵌入式系统人才的素质，如学生入学基础较差，学制较短，学历证书对企业没有较大的影响力等等。
应用型本科嵌入式系统人才培养模式的探讨
通过对普通本科院校与高职院校在培养嵌入式系统人才的教学模式上进行仔细分析后，不难发现两种模式均有优势和不足。能不能取长避短，探索出一条适应市场需求的嵌入式系统人才培养模式呢？答案是肯定的。可以结合普通本科院校与高职院校嵌入式系统人才培养模式的优点，研究并探索一种学制与普通本科一样，培养目标与高职教育相似但更高的培养模式――应用型本科嵌入式系统人才培养模式。这种模式和普通本科一样培养四年制全日制在校大学生，在培养思想和课程体系上有以下特点。
（一）培养思想
直接为企业培养应用型人才，而不是普通本科院校所培养的应用型与研究型相结合的人才。根据企业工作岗位的需求制定人才培养方案，使得培养出来的学生掌握嵌入式行业的相关工作技能，能将学校所学直接应用到工作中，很快适应并进入工作角色。
（二）课程体系
课程体系的设置兼具实践性和理论性，以实践为主，兼顾理论，使学生在体系化结构的嵌入式系统知识的基础上，能基本胜任一线的工作角色，并具备一定的专业自学能力，在未来的职业发展中更有潜力和后劲。
课程设置目标 嵌入式系统的开发是结合硬件平台设计、系统软件规划、应用软件开发等一系列环节的软硬件综合工程。因此，要求应用型嵌入式系统人才必须掌握软硬件的基础知识，具备嵌入式系统开发的相关技术能力，必须是全方面的软硬件人才。这和普通本科院校电子专业或者计算机专业培养出来的具有一定嵌入式系统开发能力的人才有本质的区别。
计算机软件硬件兼顾的四年制课程体系 结合课程设置的目标，学生必须具备一定的软硬件专业基础知识才能进入32位嵌入式系统课程的学习。在硬件方面，必须先学习数字电路、模拟电路（高低频）和单片机原理与应用等课程；在软件方面，要学习C/C++程序设计、汇编语言、软件学和操作系统原理等课程。只有掌握了这些课程的内容，才能进入32位嵌入式系统课程的学习。而32位嵌入式系统本身的知识点很多，主要包括32位嵌入式芯片的结构与功能、32位嵌入式硬件体系结构、硬件平台的电磁兼容设计、嵌入式软件中的Bootloader引导程序、驱动程序的编制与调试技术、嵌入式实时操作系统平台的移植与应用软件的开发等，因此，必须全面、系统地规划应用型嵌入式系统人才培养的四年制课程体系。
专业课程中实践内容与理论内容的关系 虽说“实践出真知”，可在嵌入式系统开发这一行，没有扎实深厚的理论基础是不行的。因此，必须处理好两者的关系。以 “Windows CE嵌入式系统”课程为例。该课程根据嵌入式系统助理工程师工作岗位的特点，以一个具体的嵌入式公司的研发活动展开分析，并确立研发中的典型工作过程，仔细分析工作过程对嵌入式助理工程师的能力要求，完成课程的初步设计。在经过与企业兼职教师商讨后，对课程设计进行调整，并整理出实用及可操作的教学内容，以项目的方式进入教学。根据PDA研发过程，将课程分为14个项目、1个课程设计完成学习过程；教学内容注重实践与理论相结合，其实践和理论的课时比例为42∶22；全程在专门的实训室中进行教学，保证每个学生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上完成学习任务。通过课程学习，学生能较好地掌握Windows CE嵌入式系统的应用与开发方法，系统掌握Windows CE嵌入式系统驱动程序的开发及应用的相关技术。
学完一门课程，掌握一个实际项目的开发技能 在课程体系中，多加入学习时间集中、实践动手环节为主的整周实训课（单元课），建立以产品为实体的多种工程技术开发实训项目以及相应的实训室等。如在最后一个学期开设的“专业技能实训”课程，该课程集中在2周实施，共56学时，在这2周的学习中，学生在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上围绕PDA应用项目完成内核及SDK定制、bootload、串口开发、gprs应用、gps应用等10个实用的实训项目。通过该课程的学习，学生能较好地掌握针对PDA及相关嵌入式系统的常见应用项目的开发方法。
像专业核心课一样，认真进行毕业实习工作 普通本科院校一般只在大四安排一个月左右的毕业实习。考虑到让学生多些时间体验工作岗位，体验社会角色，从而更好地适应用人企业的需要，在大四下半学期安排更多的时间进行毕业实习，甚至可以考虑将毕业实习和毕业设计结合起来，为学生联系或者学生自主联系嵌入式行业公司，在适合的工作岗位上实习一个学期，使学生把握住宝贵的就业机会和实习时间。
此外，与国内外的业内知名公司合作，引入有影响力和竞争力的专业认证，作为学生的课外延伸。
应用型本科嵌入式系统人才培养模式有别于普通本科教育和高职教育，是满足嵌入式人才培养需要，面向实际工作岗位，兼顾计算机软硬件开发理论和方法的一种新型模式，是嵌入式系统教育从高职层次向应用型本科层次逐步转变的一种探讨和尝试。随着这种模式的推行和发展，相信会有更多更好的嵌入式系统人才从校园走向广阔的就业市场。
参考文献：
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关键词： 嵌入式训练系统； 操纵控制； 建模； 评估； 故障仿真
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0080?04
Design and implementation of embedded training system for ship maneuvering control
XIAO Jian?bo， HU Da?bin， HU Jin?hui， WANG Li?wei
（College of Power Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan 430033， China）
Abstract： The Embedded training simulating system， which combines the simulation training and on?board training together， can get a high fidelity training environment by using real equipments. The Embedded training system can reduce the cost of training and improve the training efficiency. It is getting more and more popular nowadays. The principle and the development status of the embedded training system is introduced. The general scheme of the system improvement is proposed based on the analysis of modules of ship maneuvering control system. The key technologies of the embedded training system， such as safe switch between training mode and actual operation mode， system modeling， simulation evaluation and fault simulation， are studied. The embedded training function added to the system can not only improve the equipment training ability， but also reduce the training cost. The study can provide academic support to newly developing equipments.
Keywords： embedded training system； maneuvering control； modeling； evaluation； fault simulation
0 引 言
现有舰船机电系统的训练，主要采用理论教学、模拟器操练、实际装备冷态操练（冷操）、实际装备运行中操练（热操）等方式，其训练效果和训练损耗显而易见。与上述训练方式相比，嵌入式训练系统，又称为“实船训练系统（On?Board Training System，OBTS）”，因能够充分利用实际装备上不易故障的监控系统人机界面、节省大量模拟训练器材生产费用、“以实装冷操所消耗的设备与能源，获得实装热操的训练效果”，而受到国内外广泛的重视。
船舶操纵控制系统是借助操纵装置改变或保持船舶速度、姿态、方向和深度的系统，在船舶生命力及作战使命中占有极为重要的地位。在各种作战背景和海洋环境下良好的操纵船舶，对于保证航行安全，充分发挥船舶的战技术性能、占据有利阵位、发挥火力、打击敌人以及提高经济性，都具有非常重要的意义。
本文通过分析现有船舶操纵控制系统功能结构，提出一种基于现有装备加装嵌入式训练功能的方案。并就嵌入式训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、嵌入式训练系统建模技术、仿真评估及故障仿真等关键技术进行了研究。
1 嵌入式训练系统内涵特征
嵌入式训练是将训练集成到装备中，实质是在武器装备中嵌入一种能力，这种能力使得操作人员能够看到虚拟世界，并通过与武器装备中子系统的交互实现训练、任务演练、战场可视化、效果测试和评估等功能。将训练系统嵌入到实际装备中，在真实的装备环境下实施的训练，可使受训者获得与实战相符的心理与生理适应性，大幅提升训练质量。
嵌入式训练系统的基本构架如图1所示。
图1 嵌入式训练系统的基本构架
美国训练与条令司令部（TRADOC）在其条例350?70?XX中定义：嵌入式训练是一种能依靠相关的操作系统开展训练的能力，且支持单兵、全员及协同训练应用。其包括允许通信及训练用操作能力以及战术使用和通过附加的或者嵌入式仿真实现系统操作控制的系统设计。主要可以分为以下三种方式[1?2]：
完全嵌入式（Fully Embedded）：嵌入式训练系统完全嵌入到原型系统中；
附加嵌入式（Appended Embedded）：嵌入式训练系统在需要时被安装或附加到原型系统中，不需要的情况下可以移除；
脐带嵌入式（Umbilical Embedded）：和附加嵌入式相类似，脐带式在需要时被安装或附加到原型系统中，不需要的情况下可以移除，但其包含附加到外部部件（如电脑、教练员控制台及其他网络）的物理连接。
嵌入式训练具备如下特征[3?8]：
（1） 具有较强的真实性，依托和利用真实装备开展训练与演习，逼真度较高。
（2） 时效性好，便于组织和开展新的训练，保证训练的连续性；可以方便的修改和训练内容；并可以在脱离教练员的支援和帮助下开展训练。
（3） 可以在虚拟环境下开展大跨度训练及演习。
（4） 通过训练记录保持和训练评估，有利于决策指挥，有效地修正决策者及指挥员的意图及指令，减少决策失误。
（5） 训练耗费较低，通过模拟的逼真战场环境，可以实现对抗战法、战术训练及指挥、特情处理训练，有效提高学习效率。
2 改造方案分析
某型船舶操纵控制系统主要由中央控制台、操舵液压系统、电液控制仪器、电源分配仪器、舵角信号反馈设备、接线盒等组成。其中中央控制台是操纵系统的核心组成，具有数据处理、网络通信和综合显示能力。
为实现操纵控制系统加装嵌入式训练功能，且保证系统与外部系统交互、控制等不受影响，对现有系统改造遵循如下原则：尽可能不改变原有系统的硬件结构；在训练工况与工作工况切换过程中，必须确保系统安全性；系统与外界交互的数据信息格式及内容不变。
在原系统基础上实现嵌入式训练功能，为防止训练过程中舵机等的误动作，必须实施实际控制信号的屏蔽，以仿真信号作为反馈替代实际信号。根据系统的实际情况，可以考虑在两个层面上切入仿真信号：软件层和信号层。对应下述的软件层切入和信号层切入两类方案。
2.1 软件层切入
软件层切入是指对系统软件进行替换，在新版软件系统中加入仿真模型模块。系统在工作模式下软件的运行控制与原有系统相同，系统运行所产生的控制信号输出到对应的执行结构，如液压系统等，完成相应的控制。而在训练工况下，系统运行控制功能模块接受操纵面板输入，并生成控制信号输出到仿真模型模块，仿真模型通过仿真执行结构动作，进行舵角、船舶姿态等反馈，并实时更新相关显示。
为实现系统工作模式与训练模式之间的安全切换，加装信号控制器控制电液分配仪。当切换到训练模式时，切断电液分配仪向执行结构的输出，包括供电及液压系统，以防止系统误动作。
此类方案可以在对系统硬件进行最小更改的情况下实现嵌入式训练功能，保持训练操作与实际操作的一致性。但其难以实现训练设置与训练评估，且无法实时设置故障进行应急操纵训练，具有一定的局限性。
2.2 信号层切入
第二种方案是在信号层切入仿真信号，系统原有的操纵控制界面及硬件系统保持不变，通过仿真模型模拟船舶及相关执行机构运行状态，并通过改造主控计算机软件系统，加装仿真模型模块、数据交换模块。系统运行所产生的控制信号输出后不发送至各控制器，而由仿真模型屏蔽并通过控制指令推动模型的动态运行，仿真模型的反馈信号输入到显示界面实现更新。选用便携式计算机作为教控台，当系统进行训练时，通过数据交换模块通信接口实现教控台的脐带式嵌入。
为实现系统工作模式与训练模式的安全切换，在每个控制器上增加额外通信模块，这样充分保留了原系统设备，仅仅屏蔽了主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号。且系统使用实际控制器，还可以实现嵌入式训练程序调试和静态检查操纵控制系统到传感器及执行机构的信号故障及电气故障，产生了附加功能。
通过比较分析得出，第二种方案可以较好地满足嵌入式训练的需求。系统从结构上可以分为实船设备和教控台两部分，操纵控制系统主控计算机增加数据交换模块、仿真模型模块，教控台系统软件主要包括仿真训练控制模块、训练设置模块、数据记录模块及评估模块等，可以实现训练、故障设置、数据记录及仿真评估等功能。
3 关键技术
3.1 嵌入训练及操作控制之间的安全切换
嵌入式训练系统将虚拟模型嵌入到真实装备系统当中，因此必须要有相应的措施既保证训练安全，又能快速返回到操作控制模式，不影响操纵控制系统的作战效能，在确保安全的情况下实现训练模式和操作控制模式的快速切换。
在本系统样机研制过程中，通过在每个控制器上增加额外通信模块，实现主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号的屏蔽。在训练模式下，通过控制器切断控制计算机向外部执行结构等的传输，以避免误动作。当切换到操作控制模式时，断开主控计算机与仿真模型之间的交互，并接通控制器，实现输出控制。
3.2 数学模型
操纵控制嵌入式训练系统，利用数学仿真模型模拟本船操作响应，以实现操作控制系统执行结构不动作的情况下，完成艇员实船训练的目的。
仿真模型的建立是实现该系统嵌入式训练功能的关键。操纵控制系统所涉及的平台仿真模型包括船舶空间运动六自由度模型、船舶水面运动模型、方向舵模型、舯舵模型、艉舵模型、均衡模型、潜浮模型、螺旋桨推力模型及波浪力模型等。
系统基于模块化建模方法建立仿真平台模型，以规范化的标准建立基本设备和部件的数学模型，将它们开发成通用的基本模块（子程序），用其组合成不同类型子系统的模型（仿真程序），以降低建模的复杂性，缩短建模时间，增加模型的通用性。
仿真平台运动模型主要模块结构图如图2所示。
3.3 训练评估
考核评估是仿真培训中十分重要的一个环节，一般依靠教练员主观评判打分的方式。但这种方式不仅评估结果具有极大的主观性、延时性，而且还需要耗费大量的人力物力资源。
图2 操纵控制系统模块化分解图
通过建立评估系统，以相关领域的专家知识和技术人员丰富的实际经验作为评估标准，使用编程技术实现对考核人员的智能评估，这不仅提高了评估的效率和公正性，而且节省了大量的经费。
智能评估系统的结构原理如图3所示，考核人员在控制台上操作，监控软件将操作数据记录到数据库之中。分析数据库中的数据，对考核人员的实际操作水平进行评估，然后给出客观、合理的评估结果。智能评估系统还能实现对培训过程进行各种管理，如人员信息的存储、查询、打印等。
图3 智能评估系统的结构原理图
智能评估系统主要有数据库和评判程序两部分组成。数据库包含有如下三类数据：操作人员操作信息数据，记录受训者操作时各仿真变量随时间的变化；评估知识库数据，其根据实际操作经验作为专家知识存储在计算机中，是实现评估系统准确有效的关键；第三类数据主要是考生的基本信息和考核成绩，为培训的总结及提高提供依据。
评判程序分为如下四个模块：评估系统维护管理模块、评估规则和参数管理模块、评估的项目管理模块、考生信息管理模块。
系统考核与评估基本流程如下：首先将系统操作过程进行分解为一系列相对简单、独立的子过程，按照操作规范制定评估规则，对系统操作控制信号进行采集、记录，并通过模糊综合评估法进行操作评估。
3.4 故障仿真
船舶操纵控制系统由复杂的机、电、液压系统组成，系统的安全直接影响到船舶航行安全。当操纵控制系统出现异常时，艇员如何根据出现的异常状况判断故障，采取相应对策控制及保持浮力，是降低事故隐患，避免重大海难事故发生的重要途径。因而，故障仿真训练对于船员具有非常重要的意义。
首先依据船舶操纵控制系统的结构，建立相应的故障模型，将可能出现的故障现象和故障原因转化为故障数据库，如表1所示。
表1 故障数据库
在仿真模型中，添加故障仿真处理模块，如通过设置并保持对应舵角值模拟舵卡故障等。在训练过程中，教练员可以通过教控台设置故障，仿真模型依据故障模拟当前故障现象，并将对应反馈通过通信接口发送至操纵控制台相关显示模块。
4 结 语
针对常规训练装备损耗大、训练耗费高等问题，基于嵌入式设计思路，提出了在现有船舶操纵控制系统中加装嵌入式训练功能的方法。对比分析了两种不同嵌入式方案，并对嵌入式训练涉及的训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、仿真模型建立、智能训练评估及故障仿真等进行了研究。通过嵌入式训练功能的加装，可以大幅度减少训练投入及训练场地依赖度，显著提高训练效益，对军事训练改革具有重要意义。同时，作为现有武器装备加装嵌入式功能的探索，本文对其他武器装备平台嵌入模拟训练功能具有一定的借鉴意义。
参考文献
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【关键词】嵌入式系统；教学改革；独立学院；ARM
1.引言
嵌入式系统是电子信息工程专业必修课，也是通信工程、测控、电子信息科学与技术等电子类专业的专业限选课，是一门理论知识覆盖面广，实践性和操作性很强的课程[1]。因为这门课程对学生的实践应用背景有较强的要求，所以对课程中软硬件技能的掌握，一定程度上能够反应学生在工程实践领域的水平高低[2]。注重培养应用实践能力的独立学院，特别是有电子类、计算机类等相关专业的工科独立学院，应结合自身学院专业特色，大力发展嵌入式系统教学的具体工作。
2.嵌入式系统教学方式的改革
2.1激发学生自身学习兴趣
调动起学生对嵌入式系统这门课程的兴趣[3]，能更好的让学生学习掌握该门课程。课堂上演示相关嵌入式项目的产品视频，如智能单车、智能家居、车载导航、手机等相关嵌入式产品的产品广告，嵌入式产品带来的科技感能更好的调动起学生对这门课程学习的主动性。同时可以列举相关嵌入式行业在工作招聘时的相关条件，并在课堂中阐明在课堂中如何掌握相应的知识，让学生对课堂所学的知识有感性的认识。
2.2强化学生的查阅能力
嵌入式系统是一门工程实践性较强的课程，它强调学生在学习过程中要更多的查阅芯片资料和相关专业文档。目前很多嵌入式教材因为篇幅有限，仅仅是把专业文档中一部分相关的资料列出，这类教材在教学时，可以加快教学的进度，但学生未能结合原理图查阅相关资料，文献检索能力未能得到提升，当进行专业实训设计或者电子竞赛的时候，换一款升级版的芯片，学生不会举一反三，不知道如何查阅芯片手册进行实际开发应用。所以上课时可以更多的教会学生阅读芯片资料和硬件的原理图，教材内容与查阅资料互补，加深对课程的学习和理解。
2.3合理安排ARM汇编的课时
在传统的嵌入式教学中，嵌入式系统基础知识都是第一章，在教学的过程中，需要4个左右的课时才能讲解完成，学生在刚开始接触嵌入式课程时，对微处理器的体系结构没有一个深刻的认识，用过多的时间进行讲解，只能事倍功半。而嵌入式教学中ARM汇编编程属于嵌入式系统的灵魂内容，是真正让学生能够感性认识嵌入式系统的内容，但是由于课程安排，ARM汇编编程一般是在第10个课时后才开始进行教学，前10个课时都是枯燥乏味的理论教学，难以提起学生的学习兴趣。课时的改革应将ARM汇编编程穿插在每个章节中进行讲解，并且在第一节课时，就用ARM汇编编程进行项目演示，让学生能更清楚的理解，嵌入式系统的应用领域，以及嵌入式系统的具体功能。
3.课程体系的改革
3.1理论课与实验课相结合
在课程改革之前，嵌入式系统总共有64个课时，其中理论课占48个课时，实验课占16个课时。将理论课的教学与实验课的教学进行严格划分，并不适应嵌入式系统这一门应用型和实践性都很强的课程。嵌入式系统课程改革的思路是让学生真正达到“知行合一”，理论和实践相结合，实验中检验理论所学的知识，在学习过程中能编程调试，调试过程中回顾学习。将64个课时的嵌入式系统课程全部安排在有计算机和嵌入式硬件的环境中进行学习，每次课程讲述完知识点后，便能让学生立即用计算机和嵌入式硬件进行调试验证，学生在测试的过程中，能更好的理解理论课所学的内容，有利于学生对课程知识点的熟记。
3.2开放性的实训项目设计
在学习完成64个课时的嵌入式系统后，安排了为期2周的实训项目设计。学生可以选择教师设计好的实训项目题目，也可以自己设计一个难度足够的实训项目题目，每四个同学完成一个项目，每人负责一个模块，学生在进行实训时，不仅要完成自己的实训内容，也要相互学习相互帮助队友实现实训项目设计。经过64课时的嵌入式系统学习后，学生对实验箱的工作原理和驱动程序已经有了一定程度的熟练掌握。在实训项目设计中遇到了平时上课没有讲解过的硬件模块，学生可以自己查阅相关资料进行自学，教师可以在一旁协助指导。这种团队式实训项目设计，学生团队意识更强，通过这种方式的实训项目设计，使学生有了工作中项目开发的感觉，在开发过程中逐渐提高成就感，提高学习积极性。
4.课程考核方式的改革
考核方式的合理化，能更好的激发学生学的动力，教学改革建议平时成绩占60%，考核成绩占40%。由每次课堂结束的总评构成了平时成绩，在课堂学习的过程中，根据学生的课前的课堂预习、课中的项目练习以及课后的课程作业完成情况进行评分，这三项分别占了平时成绩30%，课堂考勤占平时成绩10%。
5.结束语
嵌入式系统是一门应用性较强的学科，在电子类学科的教学体系占据重要的地位。根据社会现今对人才的需求，以及独立院校培养实践应用型人才这一目标，我们对嵌入式系统教学进行了探索和教学改革，重点在于培养学生的自学能力、动手实践能力以及资料查阅能力。为了能更好提高嵌入式系统的教学质量，将更进一步深化嵌入式系统教学的改革，积极探索和努力提高课程质量，为培养更多具有手动能力好、自学能力强的优秀电子类学生而努力。
参考文献
[1]宋鑫宏,方光辉,张乐.应用型本科嵌入式系统课程的教改研究[J].福建电脑,2017(1):66-67.
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前言
嵌入式技术是计算机应用专业发展的重要方向，作为网络化和智能化信息处理的重要平台，在军事、航空航天、信息通信、工业控制、手持式设备等领域发挥了极大的作用，而在高职院校设置关于嵌入式技术的相关课程，对培养该技术的专业人才奠定了坚实的基础，因此高职院校进行教学改革具有重要意义。
1.嵌入式技术的教学计划
(1)概述
嵌入式技术具有较强的工程实践性、理论性，在其硬件的发展历程中主要是从8位单片机到32位微处理器ARM，软件发展历程主要是从没有操作系统到有操作系统，同时该技术具有较高的难度，如果没有科学合理的教学计划，高职学生很难高效的掌握相关技术知识。因此在教学技术设计时应当结合学生的实际认知水平，循序渐进的进行教学活动。关于嵌入式技术硬件方面的教学应制定单片机原理和应用等课程，为学生更好的学习嵌入式技术有更加深入的认识。关于嵌入式技术软件方面的教学应当设计操作系统原理等课程，使学生可以更加扎实的掌握该技术的运用[1]。
(2)建立课程体系
在掌握嵌入式技术的基础课程之后才能学习深层次的嵌入式系统开发课程，建立适合嵌入式技术教学的课程体系，如在学习嵌入式操作系统原理、面向对象程序设计、数据结构、C语言程序设计、汇编语言程序设计等软件基础课程和单片机原理及开发、数字电子技术、模拟电子技术等硬件基础课程之后，学习基于Linux的嵌入式系统开发的系统开发课程[2]。
2.建设专业教学实训环境
(1)教学平台的构建
教学平台的处理核心应采用Intel 高性能的PXA270处理器，还应当选用源码开放的Linux操作系统作为平台的操作系统，教学平台的硬件模式应设计为功能板与核心板相结合，功能板应包括各种接口和器件，如存储卡接口、音频和视频接口、摄像头接口、USB接口、RS232接口等接口;核心板应具备全部最小系统运行所需的硬件，如电源控制模块、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬件，保证在接入5V电源的情况下可以单独通电作业，同时为了完成调试工作和程序的下载等还需要设置以太网接口、串口、JTAG接口。通过有机结合功能板与核心板，从而构造完整的应用系统，同时该系统还应当具有较强的处理能力、较低的功能消耗、较小的体积等优点。在平台软件环境的设计方面有时不能够直接通过硬件平台来设计，这时就需要采用其他的方法，如将编译和编辑目标板的Linux文件系统、内核、引导程序以及系统开发工具安装到宿主机上，安装之后通过将需要的软件下载到目标板上进而运行该软件系统。通常将这种开发方式称为交叉开发，交叉开发的模型为由宿主机生成目标内核映像文件系统通过各种连接方式下载到目标机上形成内核映像。而实现Linux操作系统在开发板平台上的运行主要满足两个条件，一是保留Linux操作系统的基本功能配置，通过压缩和裁剪的方式将不重要的功能模块去掉，从而在保证其所需功能能够实现的基础上为嵌入式系统节约更多的存储空间。二是将Linux内核所需的硬件进行针对性的移植，对部分和硬件直接接触的代码进行修改，例如Bootloader，保证平台上的软件可以在开发板上正常运行[3]。
(2)教学内容的设计
嵌入式教学的实训内容设计应采用具有CSM通信模块、触摸屏、音频、USB摄像头、通用的网络功能、IO功能等功能的PXA270实验平台。利用这些功能模块设计相应的教学实验，使学生对嵌入式系统的基本功能可以有更加深入的了解，从而提高学生学习嵌入式技术的积极性。具体的教学内容可设计为在学习Linux操作系统移植和嵌入式交叉环境架构方面设计文件系统制作实训、内核编译移植实训、Boot-Loader编译移植实训、Makefile编写使用实训、常用命令以及工具实训等课时训练;在学习驱动程序设计时可设计关于USB驱动配置实训、IO口驱动实训、驱动程序结构实训等内容的教学任务;在学习基于QT编程应用开发和QT移植时，可以设计Web-server的移植和网络通讯实训、USB摄像头实训、串口通讯实训、QT移植实训等教学内容;在最后嵌入式综合项目实训的时候可设置基于Webser-vice的数字粮仓监控系统、嵌入式Linux系统开发流程和一般设计教学内容等。根据具体的学习情境设计不同的教学内容，利用教学实训的方式，有机的结合教学实践与理论知识，将抽象的理论知识转为具体的实践活动，从而提高学生嵌入式技术的实际开发能力[4]。
3.总结
综上所述，通过对高职计算机应用专业嵌入式技术教学改革的研究，从中可以了解到根据嵌入式技术制定相应的教学实训计划和教学内容，以此来将复杂和难度较大的嵌入式技术以更加简单的教学方式传授给学生，使学生可以掌握更加坚实的嵌入式技术知识，提高其实践操作能力，从而为社会提供更加专业、优秀的嵌入式技术人才，为社会发展提供人才保障，从而促进社会的进步。
【论文摘要】介绍嵌入式系统的概念和发展状况，以及目前国内外嵌入式系统在独立学院教育的现状，根据多年的教学实践，结合目前本校开展嵌入式系统教学的教学经验，总结出适合我国独立学院开展嵌入式系统课程的教学模式。
1.引言
目前，国内开设有关嵌入式系统课程的独立学院极少，培养出的基于linux平台上的嵌入式软件开发人员更是凤毛麟角。所以，注重应用能力培养的独立院校，特别是有计算机、电子技术等相关专业的工科独立院校，应该尽早引入嵌入式系统的教育，结合自己专业特点，大力开展嵌入式系统的教学工作。
2.嵌入式系统简介
嵌入式系统一般指非pc系统，而是指小型、专用的计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和i/o端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起，应用程序控制着系统的运作和行为；操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
3.国内嵌入式系统教学的现状
国内教育界将嵌入式系统的教学大致分为三类：软件学院专业嵌入式教学；计算机专业嵌入式教学；电子、自动化等相关专业嵌入式教学，对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。
4.嵌入式系统教学模式的探讨
综观国内外，长期以来都没有专门针对嵌入式系统专业的学科设置，从事该领域的研发人员都来自不同专业背景，例如自控、电子工程、通信工程、计算机应用等专业。由于知识结构不能完全满足嵌入式系统工程的要求，需要经过较长的再培训才能胜任嵌入式系统工程师的工作。嵌入式系统教育给传统计算机、电子信息工程教育带来了巨大的冲击和挑战，也带来了历史的发展机遇。嵌入式系统工程（ese）是一个全新的专业，需要企业和社会的认知过程，课程体系需要经历设计、发展、完善的过程。
通过与国内其他高校的专家的探讨与学习，结合西部高校普遍存在的资金非常缺乏，实验条件的局限，以及电子信息工程专业学生的特点，我们积累和总结出关于嵌入式系统教育教学模式的一些想法，列举如下：
4.1 建立一套适合学校特点的课程体系
嵌入式课程是近几年来建立的一门新课程，有它自身的特点、规律。嵌入式的课牵扯面很广，包括研究生的课程、本科生的课程、技能课程的培训等。由于该课程与实际结合得非常紧密，容易教成短期培训，而作为一门课程要有自己的规律，不要把这个课程做成嵌入式系统教学的技能培训，要结合独立学院的自身培养目标特点制定出相应的教学计划以及实施方案。例如在我校，针对电子信息工程专业，目前师资力量等都不能满足直接建立一个嵌入式系统的专业，设想把嵌入式系统设定为电子信息工程专业本科主修方向，在低年级时开设相关的专业选修课，让有意于此方向的学生打好基础，在本科高年级进一步学习。作为电子信息工程专业，在教学中一定不能光注重应用，也要将清楚计算机本身的规律在什么地方，为什么发展嵌入式，有什么原理进行探讨，从而建立一套适合我们特点的课程体系。
4.2 课程应该分层次
嵌入式系统教学的层面应不同，有研究生、本科生高年级、重点大学、普通大学、独立学院等的分别，在授课时有所区别。在本学院推行这门课，考虑到针对的是电子信息工程专业，和其他学院的侧重点是不同的，但作为电子信息专业中的一个主修方向，在教学中应该突出原理与应用的紧密结合且能体现出理论和实践并重的特点，在教材的选定上应该包括有关嵌入式处理器、操作系统（linux或ubantu）、开发平台和应用，重点学习原理及相关应用。
4.3 主动去获得更多的支持
由于学校在技术、经验、资金等方面有很多的困难，所以应该主动寻求以获得更多的帮助，例如主动跟国内外相关公司索取资料、设备，要求一些技术支持等，积极组织教师参加全国范围的各种嵌入式系统教学研讨会、及到各知名企业进修，让教师深入了解技术发展。
4.4 可利用仿真软件、书籍内容辅助实验教学
如果让理论知识能让学生达到所见即所得是本课程教学的重点和难点，由于资金的缺乏，现成的实验板很昂贵，应采用仿真和实验相结合的方法，一部分学生在skyeye、microwindows仿真环境下做实验，一部分学生在实验板上面做实验，在实验之后再一起互相讨论。
4.5 利用互联网进行教学交流
由于教师对嵌入式系统课程不熟悉，在教学中要自己一边学习一边讲课，应该充分利用极其丰富的网络资源，例如教学课件及背景资料都可以从网站上下载，教师和学生均可通过论坛交流。
4.6 全国高校大学生电子竞赛及行业相关竞赛
通过组织学生参加全国高校大学生电子竞赛来深入了解和学习嵌入式系统。虽现在的电子竞赛还没有直接用到嵌入式系统，但是我们必须现在开始在思想上有所改变，主要是使学生多搞创新想法，而不仅仅是产品创新。
5.结语
嵌入式系统工程是一个全新的专业，目前的关键是怎样与现有专业学科融合，以及怎样进行现有课程体系的改革和调整。我国在嵌入式系统教育方面起步较早的是北京大学软件与微电子学院的嵌入式系统系，他们已经形成了较为完善的课程体系、专业水平较高的师资队伍和与国际技术接轨的嵌入式系统工程实践环境，目前，嵌入式系统系在我院本科生达到480人。独立学院由于很多因素的制约在教育上也比较落后，但已经积极行动起来，投身到嵌入式系统教育中去，为我国嵌入式系统的发展输送更多的优秀人才。
参考文献
[1]马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨[j].单片机与嵌入式系统应用，2008（11）：5-37.
嵌入式技术是计算机应用专业发展的重要方向，作为网络化和智能化信息处理的重要平台，在军事、航空航天、信息通信、工业控制、手持式设备等领域发挥了极大的作用，而在高职院校设置关于嵌入式技术的相关课程，对培养该技术的专业人才奠定了坚实的基础，因此高职院校进行教学改革具有重要意义。
1.嵌入式技术的教学计划
(1)概述
嵌入式技术具有较强的工程实践性、理论性，在其硬件的发展历程中主要是从8位单片机到32位微处理器ARM，软件发展历程主要是从没有操作系统到有操作系统，同时该技术具有较高的难度，如果没有科学合理的教学计划，高职学生很难高效的掌握相关技术知识。因此在教学技术设计时应当结合学生的实际认知水平，循序渐进的进行教学活动。关于嵌入式技术硬件方面的教学应制定单片机原理和应用等课程，为学生更好的学习嵌入式技术有更加深入的认识。关于嵌入式技术软件方面的教学应当设计操作系统原理等课程，使学生可以更加扎实的掌握该技术的运用[1]。
(2)建立课程体系
在掌握嵌入式技术的基础课程之后才能学习深层次的嵌入式系统开发课程，建立适合嵌入式技术教学的课程体系，如在学习嵌入式操作系统原理、面向对象程序设计、数据结构、C语言程序设计、汇编语言程序设计等软件基础课程和单片机原理及开发、数字电子技术、模拟电子技术等硬件基础课程之后，学习基于Linux的嵌入式系统开发的系统开发课程[2]。
2.建设专业教学实训环境
(1)教学平台的构建
教学平台的处理核心应采用Intel高性能的PXA270处理器，还应当选用源码开放的Linux操作系统作为平台的操作系统，教学平台的硬件模式应设计为功能板与核心板相结合，功能板应包括各种接口和器件，如存储卡接口、音频和视频接口、摄像头接口、USB接口、RS232接口等接口;核心板应具备全部最小系统运行所需的硬件，如电源控制模块、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬件，保证在接入5V电源的情况下可以单独通电作业，同时为了完成调试工作和程序的下载等还需要设置以太网接口、串口、JTAG接口。通过有机结合功能板与核心板，从而构造完整的应用系统，同时该系统还应当具有较强的处理能力、较低的功能消耗、较小的体积等优点。在平台软件环境的设计方面有时不能够直接通过硬件平台来设计，这时就需要采用其他的方法，如将编译和编辑目标板的Linux文件系统、内核、引导程序以及系统开发工具安装到宿主机上，安装之后通过将需要的软件下载到目标板上进而运行该软件系统。通常将这种开发方式称为交叉开发，交叉开发的模型为由宿主机生成目标内核映像文件系统通过各种连接方式下载到目标机上形成内核映像。而实现Linux操作系统在开发板平台上的运行主要满足两个条件，一是保留Linux操作系统的基本功能配置，通过压缩和裁剪的方式将不重要的功能模块去掉，从而在保证其所需功能能够实现的基础上为嵌入式系统节约更多的存储空间。二是将Linux内核所需的硬件进行针对性的移植，对部分和硬件直接接触的代码进行修改，例如Bootloader，保证平台上的软件可以在开发板上正常运行[3]。
(2)教学内容的设计
嵌入式教学的实训内容设计应采用具有CSM通信模块、触摸屏、音频、USB摄像头、通用的网络功能、IO功能等功能的PXA270实验平台。利用这些功能模块设计相应的教学实验，使学生对嵌入式系统的基本功能可以有更加深入的了解，从而提高学生学习嵌入式技术的积极性。具体的教学内容可设计为在学习Linux操作系统移植和嵌入式交叉环境架构方面设计文件系统制作实训、内核编译移植实训、Boot-Loader编译移植实训、Makefile编写使用实训、常用命令以及工具实训等课时训练;在学习驱动程序设计时可设计关于USB驱动配置实训、IO口驱动实训、驱动程序结构实训等内容的教学任务;在学习基于QT编程应用开发和QT移植时，可以设计Web-server的移植和网络通讯实训、USB摄像头实训、串口通讯实训、QT移植实训等教学内容;在最后嵌入式综合项目实训的时候可设置基于Webser-vice的数字粮仓监控系统、嵌入式Linux系统开发流程和一般设计教学内容等。根据具体的学习情境设计不同的教学内容，利用教学实训的方式，有机的结合教学实践与理论知识，将抽象的理论知识转为具体的实践活动，从而提高学生嵌入式技术的实际开发能力[4]。
3.总结
综上所述，通过对高职计算机应用专业嵌入式技术教学改革的研究，从中可以了解到根据嵌入式技术制定相应的教学实训计划和教学内容，以此来将复杂和难度较大的嵌入式技术以更加简单的教学方式传授给学生，使学生可以掌握更加坚实的嵌入式技术知识，提高其实践操作能力，从而为社会提供更加专业、优秀的嵌入式技术人才，为社会发展提供人才保障，从而促进社会的进步。
参考文献:
[1]邹霞玲.当前高职院校计算机应用技术专业教学改革创新探究[J].电脑知识与技术，2011，36:9571-9572.
[2]沈瑛，朱卫华，邹国平.高职计算机专业嵌入式系统课程教学改革研究[J].中国成人教育，2011，21:185-186.
关键词：学科服务 嵌入式服务 智慧服务
1、引言
在数字化浪潮和机构重组的合力推动下，北京大学图书馆于2010年开始重新构建原有的学科服务。本着“在继承中创新，在变革中发展”的原则，对原有学科服务进行改革，重点举措集中在两个方面，一是重组了学科服务团队，首批为12个院系配备了具有专业背景的学科馆员，根据学科情况，量身裁衣，为教学科研提供个性化支撑服务；二是确立学科服务的拓展方向。北京大学图书馆根据本校师生的需求和特点，将“嵌入式”模式和用户参与的智慧型服务作为学科服务的发展目标与方向，从多维度对学科服务进行拓展与深化。
2、学科服务拓展的总体思路
综观国内外高校图书馆的学科服务，一般可以分为三大范畴：用户信息素质教育、科研支撑服务和学术评价服务，在深入分析北京大学图书馆这三个方面服务现状的基础上，明确了北京大学图书馆学科服务的突破方向（如图1所示）：在用户信息素质教育方面，以深度嵌入模式作为发展方向；在科研支撑服务方面采取保障基础、支撑重点的思路，对重点项目予以重点服务；在学术评价服务方面，从重视对过去绩效的评价转向为学科未来发展规划提供分析预测服务。在深入拓展这三方面服务的基础上，将用户参与的知识分享服务贯穿于整个学科服务的各个环节，形成独具特色的智慧学科服务。
3、学科服务拓展内容与模式
3.1 深度嵌入教学，打造精品服务
自1999年在全国率先开展“一小时讲座”以来，北京大学图书馆已经形成了一套“全方位、多学科的信息素质教育体系”，该体系包括“一小时讲座”、专场讲座、文献检索课、一对一交互培训、视频课堂和在线培训等多种模式，这些模式各具特色，互为补充，以其实践性和实用性赢得了广大师生的高度认可，先后获得了北京大学优秀教学成果一等奖和北京市高等教育优秀成果二等奖。但时代在发展，用户需求在变化，一方面，富有个性和创造力的90后群体走入象牙塔，形成了数字用户的个性化需求；另一方面，随着北京大学教学改革的不断推进，研讨式、交互式的小班教学呈大规模发展趋势，小班教学需要强有力的信息支持服务，原来那种广泛的、普适性的用户培训已经不能适应发展，嵌入用户教学环境的个性化培训需求与日俱增。顺应发展的潮流，北京大学图书馆把深度嵌入教学的用户培训作为学科服务的主打内容之一，从多个角度对用户信息素质教育进行深层次拓展。
3.1.1 嵌入模式
嵌入教学的用户培训模式主要有三种，一是物理嵌入；二是虚拟嵌入；三是物理嵌入与虚拟嵌入的融合。物理嵌入主要指学科馆员个人亲自参与到课程的设计与教学当中，目前主要是跟法学院、历史系、中文系、哲学系、英语系等人文社科院系合作。嵌入式服务中学科馆员承担的角色各不相同，有的充当了合作教师的角色，全程参与教学工作，以《法律信息概论》为例，在课程筹备阶段，学科馆员与教师一起商定教学大纲、设计课程内容、遴选教学案例；在课程进行中授课教师与学科馆员根据教学大纲联合上课，引领同学互动讨论；每次课程后学科馆员与授课教师一起回答同学提出的各种相关问题，学期末双方共同总结课程的优势与不足，为下学期课程更上一层楼做好准备。这种服务模式中学科馆员参与较多，能真正做到教师专业知识与学科馆员检索技能的高度结合，而且在长期合作中双方建立了信任，授课教师希望今后跟图书馆能有更多深度合作，比如：利用学科馆员的数据处理技能对法律案例数据进行分析，在项目申请和科学研究中也希望学科馆员能够参与。这是一种基于教学，但又由教学中建立的信任将合作延伸到科研领域的服务模式，是一种双赢。虚拟嵌入指学科馆员不亲自到课堂上，而是通过教学平台（如B1ack Board）、博客和学科导引类工具（如LibGuides）将信息支持服务嵌入到教学环境中的服务模式，以《普通心理学》课程为例，学科馆员针对课程内容，按照教学大纲为学生提供了心理学实验图片、资源导航、相关参考书等跟课程密切相关的资源，同时，授课教师将学科馆员的博客和各种联系方式公布在教学平台上，学科馆员可以通过多个途径参与学生的咨询和讨论。这种模式中，学科馆员充当的是指导教师的角色，虽然不跟学生直接面对面，但一旦学生有需求，学科馆员就能及时应答，这是一种泛在化的颇受用户青睐的学科服务模式。融合嵌入就是物理与虚拟两种嵌入方式的结合，以《心理学研究方法》课程为例，学科馆员除了在教学平台提供各种相关资源和帮助外，还亲自到课堂上进行一到两次的当面讲解和沟通，反馈效果良好。近来，嵌入式用户培训还出现了一个新的趋势，就是有些开设专业信息检索课程的院系老师开始跟学科馆员合作，比如：《化学信息检索》课程，授课教师负责专业信息检索与写作介绍，学科馆员负责专业文献分析与评估、文献管理和学术道德与规范等内容的介绍，这是一种各自发挥特长、学生受益匪浅的新的协作模式。
关键词:嵌入式系统教学;立体模型;实训教学
当今,大学生的就业压力日益增大,但是,一方面有些计算机专业的学生毕业就面临失业,另一方面一些企业的嵌入式开发项目没有人做,嵌入式方面的专业人才供不应求。据不完全统计,仅在通信领域我国至少需要15万嵌入式技术人才,未来随着“三网融合”不断提速,3G网络全面铺开,将带来更大的人才需求。在相当长的时间内,嵌入式软件人才都将是企业争夺的目标。同嵌入式技术的快速发展相比,我国教育机构技术和培养则相对滞后,造成这一现象的原因主要是,目前国内的高校教育中不是偏向硬件,就是偏向软件,硬件设计人员作风通常缺乏系统全面整合设计,而软件开发人员则相对缺乏硬件观念,同时,教学中理论与实践脱节,学生没有积极性。企业真正需要的有动手能力的嵌入式软件人才,还需要经过一段时间的培训才能上岗。为了深入实施本科教学质量与教学改革工程,推进人才培养模式改革,进一步提高人才培养质量,让学生具有更强的核心竞争力,使毕业生的就业实习实现“零适应期”,本文提出一种分层次、多方位的立体教学模型,也就是通过以纵向实训内核为主,横向对比硬件为辅的一种教学模式,利用暑假对学生进行实训,在提高学生理论认识的基础上大大提高了学生的动手能力[1-2]。
1嵌入式系统教育的现状
嵌入式系统教育目前主要有两种形式,一为高校课程教育,二为社会职业培训。这两种形式都存在一些弊端,主要表现在以下两个方面:
(1) 许多高校根据市场需要,不管什么专业,不管条件是否成熟,都开设“嵌入式系统”课程。教师在教学过程中盲目使用理论比较深的教材,只讲理论,讲解内容多而繁,偏离社会需求,学生在学习过程中很茫然,没有掌握到嵌入式系统的本质。
(2) 社会职业培训为了迎合学生的动手兴趣,则过分忽略理论知识,一味地让学生实践,学生只是机械地进行操作训练,并不知道为什么这么做,导致学生的社会适应性差,自我完善能力差,只能从事低层次的操作,而没有设计开发能力。
针对目前嵌入式教育存在的这些问题,本文提出以横向硬件升级为基础,纵向案例逐层深化递进,构建一种立体教学模式,在理论与实践之间搭建一座立交桥,使学生在总体上把握这门课程的本质。
2立体教学模式
实训教育不同与平时的正常教学,教学时间短而集中,如何通过不多的案例将主要的理论融入教学中并提高学生的兴趣是关键。实训过程分为三个步骤:(1)结合实际应用,总体上讲解嵌入式系统的软硬件系统;(2)以一个具体的案例为指导,引导学生在单片机上采用C语言实现一个简单任务;(3)多层次增加任务难度,使学生明白采用单片机无法实现比较复杂的任务(如多任务处理),因此会主动考虑如何寻求更加便利的硬件工具,如ARM以及复杂的操作系统,
如UC/OS来完成[3-4]。因此,我们在硬件的选型上采用从简单到复杂的递进过程,如图1所示:
通过这种方式,计算机专业的学生很快就了解了单片机与ARM的区别,基本掌握了硬件的选型原则与基本电路的设计原理。
在案例的选择上采用逐层递进的方式,即后一个案例包含前一个案例的内容,并加以深化,这样学生前面所实践的内容是后一个案例的基础,实现“无缝”链接。在南华大学计算机嵌入式系统的教学中,重点采用以内核为主要实践案例,讲得多不如讲得精,通过讲解最小的内核是一个无限循环,进而实现一个简单的交通灯调度系统,最后移植UC/OS操作系统,并实现交通灯的调度功能。如图2所示。学生通过这个实训,在掌握嵌入式系统的基本技能之外,又进一步深化了对操作系统的理解。
这样,以操作系统与编程为理论指导,辅之以硬件的基本电路设计,以逐层递进的案例与实验硬件平台为实践手段,建立了一套行之有效的立体教学模型,如图3所示。教学结果显示,学生在这种模式下的求知欲很强,非常想弄清楚各种模式之间的差别与联系,摆脱了传统的教学模式的束缚,效果显著。
3结语
针对计算机专业特点,南华大学在嵌入式系统的教学改革上提出了一种立体教学模型,收到了较好的成效。不仅提高了学生就业率,在就业后的调查显示,学生不但具有基本的动手能力,还有很强的适应能力,对不同的平台与系统都能很快地进入角色,受到用人单位的好评,是计算机专业嵌入式系统培养的一种有效的教育模式。
参考文献:
[1] 何立民. 嵌入式系统的定义与发展历史[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2004(1):6-8.
[2] 王建萍,费跃农,王燕瑜. 嵌入式系统“边干边学”教学模式探究[J]. 电气电子教学学报,2007(5):8-11.
[3] 王田苗. 嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与UC/OS-II实时操作系统[M]. 北京:清华大学出版社,2003.
[4] 邵贝贝. 试论将UC/OS-II用于单片机教学[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2004(3):5-7.
The Embedded System Training Reform Based on the Three-dimensional Model
LIU Li, YANG Xiao-hua, MA Jia-yu
(School of Computer Science and Technology, University of South China, Hengyang 421001, China)
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