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电子信息工程专业嵌入式系统课程特点

2021-08-21 84 上传者：管理员

摘要：嵌入式技术是物联网、智能穿戴和智能仪表等产业的重要组成部分,在工业和商业应用中占有重要地位。嵌入式技术是一门综合多领域知识的工程应用技术,具有很强的技术性和实践性。传统的嵌入式课程教学方法已经无法满足企业要求,无法弥补社会上嵌入式人才需求的缺口。本文针对应用型本科的电子信息工程专业以往教学中存在的不足开展嵌入式系统课程教学改革。以应用型人才培养为目标,从师资队伍、实验课程内容建设、教学内容改革、学生成绩评价等方面进行革新,以期提高学生的学习积极性,培养学生的工程实践能力、思维能力和创新能力。

关键词：
嵌入式Linux
应用型本科
教学
教研教改
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1、电子信息工程专业嵌入式系统课程特点

电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业[2]，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。而嵌入式技术是20世纪计算机技术发展的一个重要标志，有着广阔的市场发展空间。嵌入式技术已广泛应用于消费类电子、工业控制、物联网、汽车电子、安防监控、网络安全、医疗器械、视频编码解码、图像处理、航天航空等领域。国内多所高校都开展了嵌入式系统课程，而且嵌入式系统课程作为电子信息工程的一门核心专业课程，是以应用为中心，对于电子信息工程专业的学生来说，硬件方面学习侧重于电子系统设计、医疗仪器、智能仪表等的方案设计，软件专业则侧重于嵌入式应用软件开发。

嵌入式系统课程内容涵盖范围广泛，课程学时又比较紧张，无法在课堂教学中使学生对硬件、软件都精通。因此，教学更侧重于基础内容，结合实践环节使学生在硬件和软件两方面掌握嵌入式技术。硬件方面可以掌握如何去读懂电路原理图、能够读懂芯片手册，熟悉嵌入式系统的外设，毕业后可以从事嵌入式驱动开发、系统移植工作。软件方面，熟悉操作系统的工作原理，熟练掌握C语言编程，熟悉交叉编译环境下进行应用程序设计与测试程序设计。授课教师可以利用学习通、腾讯课堂、雨课堂等在线教育平台，提供给学生丰富的参考资料，对学生进行引导启发学习。从而克服教学时间短、授课内容不全面的弊端，满足学生课下深入学习的需求。

2、嵌入式系统课程教学现状

国内嵌入式课程的平台存在多样化和复杂性现状，各高校基于自身已有的资源开展课程，导致嵌入式教学即使相同的课程也会由于硬件平台不同，而选择的嵌入式OS不同，课程的内容都会因为开发板、编译工具、操作系统不同而不同。

传统工科单片机课程开展的非常广泛，因此目前基于8051和80x86单片机进行嵌入式教学高校比重依然很大，一般选择的是µC/OS。北京邮电大学软件学院一直强调通信设备对嵌入式实时多任务系统（RTOS）的依赖，他们把这个作为自己学院嵌入式教学一个重点，坚持在教学中使用Vx Works和C/OS这种RTOS类型的嵌入式操作系统。

也有一些嗅觉灵敏的学校已经开始针对现状进行调整。Linux、ARM、嵌入式设计这类课程已经越来越多的引入课堂。随着物联网概念的进入，Zig Bee、Wi Fi和蓝牙等无线技术和MEMS传感器技术，这些原本自成一体的嵌入式系统变成了智能联网系统，因此传统的8051单片机教学和“ARM+Linux”的嵌入式教学也亟需改革。

3、应用型本科嵌入式课程教学改革

3.1师资队伍建设

教师队伍是高校发展的关键，应用型本科高校转型发展的关键是建设一支既重视理论又具有丰富实践经验的教师队伍。学校要根据应用型的办学定位，围绕专业人才培养需要，首先可以考虑加大“双师型”教师的引进，同时可以结合课程设置，聘请企业优秀专业技术人员进行授课，引入实际的项目开发经验，可以从实践的角度去指导学生项目实验。其次，学校可以选派教师到行业企业挂职锻炼，参与实际项目，从而提升授课教师的实践应用能力。

学校要加强对教师能力的培训，使他们持续提升教学能力。有计划选派青年教师到高水平院校、培训机构进修学习，提升专业理论能力。建立与应用型人才培养相适应的教师评价制度、绩效考核、职务（职称）评聘、薪酬激励和科研成果奖励等制度，引导教师投身教学、开发实验实践项目、开展有利于应用型人才培养的应用研究，形成能转化为服务社会的应用研究成果。

3.2实验课程内容建设

嵌入式系统的实验教学内容的设置目的是通过实验教学，验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识，使学生对嵌入式系统的结构、工作原理及应用有深刻的认识，并通过对嵌入式系统设计方法熟悉今后在工程实际中设计性能优良的嵌入式应用系统打下基础[3]。实验内容根据教学目标可分为基础技能实验，根据课堂讲授的理论知识结合基础型实验，要求学生独立完成。课程进行到相应程度后，可以设置综合型实验。综合性实验可以包含几个章节的内容，完成一个具体功能的小项目，由指导教师指定或让学生自由选择组队，锻炼其团队合作能力共同完成项目。根据每个学生实验过程的完整性、实验指标点完成情况，以及对实验报告的规范性，进行评分。

3.3教学内容改革

传统的嵌入式教学以理论讲解为主，实验内容也仅仅是结合章节进行设计，不利于学生接受。现在很多工科院校在教学改革方面，压缩理论课学时，加大学生实践环节的比重，重视应用能力培养的思路。例如上海交大在嵌入式课程教学创新研讨介绍他们的“嵌入式系统原理与实验”理论和实验的比例已经调整到3:2（以前是3.5:1.5）。

嵌入式课程是一门理论讲授和实验相结合的课程[4]，从某种意义讲实践经验更重要。因此教学改革方面可以对大纲要求的知识点进行重新布置，紧密结合一个对应项目案例，通过具体案例，促进新知识点的学习掌握，提升学生学习的积极性和主动性，具体过程为：讲授演示-小案例练习-项目分析-小组讨论-综合案例实践。

理论课阶段，通过小案例的讲解+实践无缝衔接，帮助学生掌握知识点。综合实践环节阶段，在掌握基本知识点的基础上，针对具体应用设计出具体的实验项目。学生可以采用自由组队方式，在完成过程中掌握理论知识的运用以及团队协作开展项目的技巧。

3.4学生成绩考核

嵌入式系统课程考核方法应重视解决实际工程问题的能力，改变传统单一卷面考试的考核评价方法。以往学生成绩中理论考试占比大，实践环节占比小，无法对学生进行全面评价。缩小理论考试成绩在最终成绩中的比例，增加实践成绩的比重，充分提高学生参与实践的积极性，采用课堂表现（10%）+实验（30%）+报告（10%）+期末考试（50%）的综合考核方式更重视完成综合项目的参与讨论过程、团队合作意识、书写规范实验报告的能力。根据学生在项目组中的工作量不同获得不等的学分，激发学生的竞争意识，提高学生的主动性。在项目完成的时候，教师对学生完成情况采取答辩打分的方式。

4、结语

随着技术的发展进步，工业领域智能化程度的不断提高，嵌入式系统的重要性越发彰显，应用将越来越广泛和深入。企业对嵌入式人才需求旺盛，从而也促使嵌入式教学将迎来一个新的发展机遇。只有加强教师队伍建设，健全科学的培养方法，形成高效的评价机制，才能有效引导学生，调动学生学习的积极性，培养学生的工程实践能力、思维能力和创新能力。

参考文献：

[1]洗进,贾德良,毕盛.嵌入式系统实验课的教学改革初探[J].实验室研究与探索,2011(8):295-297.

[2]杨明,周金芝.地方高校电子信息工程技术专业人才培养方案的构建与实施[UJ].西昌学院学报:自然科学版,2019,33(1):105-108.

[3]张明,沈勇,王阿娣.基于嵌入式系统课程体系的实验教学环节设置的研究[J』].实验技术与管理,2008,25(5):147-149.

[4]张凯龙,吴晓,苗克坚.面向新工科的嵌入式系统知识体系创新研究[J].无线互联科技,2019,16(9):110-114.

文章来源：李佳,吴同金,庞志华.应用型本科电子信息工程专业嵌入式课程教改研究[J].北华航天工业学院学报,2021,31(04):54-56.