第一篇：【嵌入式】Linux 嵌入式系統(tǒng)教學課程改革探索

摘要：傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)教學內容容易使學生產生厭學、畏難的現(xiàn)象，嚴重影響了教學質量。該文提出基于調整實踐教學體系的設想，并具有針對性地提出基礎課程投入力度、分階段培養(yǎng)學生Linux下編程能力、改革實踐內容的方法，實現(xiàn)即可與傳統(tǒng)嵌入式教學方式相結合，又可與當前嵌入式發(fā)展趨勢相吻合的實踐教學改革方案；從而達到提高學生學習興趣和教學質量的目的。中國論文網(wǎng)

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學內容；教學質量；實踐教學；Linux

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6733-02 概述

嵌入式系統(tǒng)是面向軟件、計算機、通信、電子等專業(yè)本科生和研究生的一門普及型技術基礎課程。它是一門交叉學科，既與計算機專業(yè)課程有關，又與電子電氣、通信、自動化、化工、材料等諸多專業(yè)課程有關，并且還與具體的應用背景相關聯(lián)。涉及到的基本知識有：硬件知識（如嵌入式微處理器及其基本的接口知識、擴展的人機接口、網(wǎng)絡通信接口等）、Linux操作系統(tǒng)（至少了解Linux操作系統(tǒng)的中斷、優(yōu)先級、任務間通信、同步等知識）、程序設計知識（C、C++、尤其需要精通C語言）；同時，還需涉及一定的數(shù)字電路知識[1-2]。

嵌入式系統(tǒng)學科的特點決定了學生需要學習大量相關課程方能做出優(yōu)秀的作品，其成果見效周期長，學生在系統(tǒng)學習過程中會普遍因為缺少相應成績而喪失學習興趣。針對這種情況，我院在傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)教學中加入了一些新穎的、能夠有效激發(fā)學生學習動力的相關課程，以此提高對嵌入式系統(tǒng)學習的興趣，并且取得了顯著的成績。

嵌入式系統(tǒng)教學課程改革措施

C語言作為學習其他編程語言的基礎，同時也是傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)基礎學科之一，需要重點強化學生實際動手能力。在嵌入式的高級應用部分我院將其與新興的智能手機操作系統(tǒng)—Android相結合，取得了良好的教學效果。

2.1 基礎課程改造

我院嵌入式系統(tǒng)教學對學生采用“厚基礎，寬口徑”的教學特色，著重強調學生對基礎知識的掌握。為強化學生的實際動手能力，我院將C語言的課時設置為80課時，并輔以大量的實踐內容。針對嵌入式系統(tǒng)偏重于Linux編程的特色，在C語言講授時直接開展基于Linux下編寫C語言的教學。通過實踐教學表明，學生只需兩周即可掌握相應方法；而且學生由于沒有Windows下VS編程經(jīng)歷，反而更加容易掌握接受。

在后續(xù)課程中重點加強Linux下高級C語言編程學習，如內存問題、宏問題、調試與優(yōu)化等，部分學生在大二即可做出優(yōu)秀作品。在剛剛結束的2012年NOC網(wǎng)絡與信息安全技術大賽中，我院嵌入式系統(tǒng)學生獲得了全國二等獎的好成績。

2.2 Android課程教學

Android作為一個新興的智能手機操作系統(tǒng)，在國內外廣受歡迎，學生范圍內也有大量從事Android學習。Android學習起點低，只需學完Java課程即可從事開發(fā)，針對嵌入式傳統(tǒng)教學內容容易使學生丟失學習興趣的現(xiàn)象，將其加入到嵌入式教學體系當中，作為學生實踐技能的有益補充。學生很容易通過Android做出優(yōu)秀的作品，從而激發(fā)其自信心和興趣，再以此為基礎，指引其從事跟嵌入式系統(tǒng)方面相結合的研究，比如完成Android系統(tǒng)的裁剪，功能的定制及將其移植到ARM板中，甚至還可以同物聯(lián)網(wǎng)等新興領域相結合。

其他措施

除了嵌入式系統(tǒng)課程改革外，我院還廣泛開展校企合作，建立開放實驗室和鼓勵學生參加全國大賽。

3.1 與CSDN，GOOGLE開展校企合作

為了激發(fā)學生的創(chuàng)造思維，發(fā)揚團隊精神，鍛煉學生編程能力，我院與CSDN合作建設了《嵌入式相關資料》 CSDN高校俱樂部，并舉辦了多場Android開發(fā)交流會。同時還積極與GOOGLE開展深入合作，成立了南陽GTUG，每月舉辦GOOGLE Android開發(fā)者技術交流活動。通過校企合作，不僅提高了學生學習的積極性，也極大擴展了視野，為今后嵌入式系統(tǒng)教學進一步拓展創(chuàng)造條件。

3.2 建立開放實驗室

為了提高嵌入式系統(tǒng)學生學習嵌入式技術的興趣，我院開設了Android、嵌入式開放實驗室，鼓勵學生踴躍參加。開放實驗室是一個以“自由、促進、創(chuàng)新”為理念，為對Android、嵌入式技術感興趣的學生提供了一個溝通交流、學習提高的良好環(huán)境。開放實驗室以Android技術和嵌入式技術為研究主體，實驗題目具有應用性、先進性和趣味性，通過開放實驗室，為學生提供學習、實踐、交流、承擔項目、就業(yè)對接等機會。為此，定期舉辦術開發(fā)技術講座，促進不同水平和層次小組成員之間的溝通交流、實踐鍛煉機會、努力拓寬學生畢業(yè)時就業(yè)機會[3]。現(xiàn)在，開放實驗室作為開設嵌入式系統(tǒng)課程的實驗基地，從帶領實驗室的經(jīng)驗中總結出學生培養(yǎng)模式，并且通過“學生帶學生”的模式，不僅使學生能力進一步提高，也為我院嵌入式系統(tǒng)教育培養(yǎng)計劃課程的執(zhí)行進行前期探索。

3.3 積極鼓勵學生參加大賽和做項目

我院為鍛煉學生實際動手能力，積極鼓勵學生參加各種競賽，在全國信息技術大賽（Android方向）和河南省移動MM大賽中都取得了優(yōu)異的成績。經(jīng)過實踐證明，競賽模式能夠將對Android感興趣的學生集中起來培養(yǎng)，這樣學生之間能夠方便的學習交流溝通，形成良好的互動氛圍。通過做項目和積極參加各種比賽，不僅可以快速提高學生的知識水平，還可以使學生的組織能力和團隊協(xié)作能力得到很大提升。

需進一步加強的地方

雖然我院在嵌入式系統(tǒng)教學方面取得了不小的成就，但是仍然有一些問題需要進一步加強。

4.1 教材建設

Android誕生沒有太長時間，目前國內研究大多都是從國外借鑒而來，市場上的很多書籍存在相互抄襲甚至通篇代碼的情況，而且也不太符合嵌入式系統(tǒng)學生的自身特色。可以集中力量，從實踐教學出發(fā)，以工程實踐為核心，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)自身特點，編寫幾本優(yōu)秀高質的、適合本教學特色的Android教材，將其與傳統(tǒng)嵌入式教學體系有機結合起來。

4.2 師資建設

由于嵌入式系統(tǒng)教學的特殊性，需要教學人員具有教育教學能力和工作經(jīng)驗兼?zhèn)涞膹秃闲腿瞬牛壳案咝Ｇ度胧浇虒W領域普遍缺少“雙師型”人才，這需要以后學院加強對青年骨干教師的外出培訓力度和政策支持。

4.3 轉變教學手段

在傳統(tǒng)教學中，教師普遍采用以“PPT為中心”的教學模式，授課時使用大量PPT，這種做法容易使學生產生上課不認真聽講的心理，而且也會容易引起課堂枯燥等問題，不利于激發(fā)學生的興趣。教師在授課時應轉變思路，將PPT作為一種補充手段，采用多種教學模式[4]，“以學生為核心”，將學生作為授課時的主體，從而激發(fā)學生學習興趣。

結論

該文針對嵌入式系統(tǒng)傳統(tǒng)課程存在的在教學過程中學生容易丟失學習興趣的問題，針對嵌入式學科特點和學生學習的特點提出了一些實踐教學改革方法，以此努力構建嵌入式系統(tǒng)教學課程新模式。

參考文獻：

[1] 章民融，徐亞鋒.嵌入式教學關鍵點的研究和嵌入式實驗教學平臺的設計[J].計算機應用與軟件，2009，26（3）：160-162.[2] 鄧昀.關于嵌入式系統(tǒng)課程教學改革的探討[J].中國校外教育（理論），2011（z1）：《嵌入式相關資料》 566.[3] 吳磊.嵌入式教學與實驗的研究[J].實驗室研究與探索，2011，30（11）：103-104.[4] 胡沛.JavaScript課程教學改革探索[J].電腦知識與技術，2011，7（32）：7944-7945.轉載請注明來源。原文地址：

《嵌入式相關資料》

第二篇：嵌入式linu學習心得

嵌入式Linux學習心得

1、Linux命令

ls:查看目錄-l以列表方式查看;ls –l 與ll的功能一樣 pwd: 查看當前的目錄

cd:改變當前操作目錄cd /直接跳到根目錄 cd..回到上一級目錄 cat: 打印顯示當前文件的內容信息

mkdir:創(chuàng)建目錄

fdisk: 查看硬盤分區(qū)信息，-l以列表方式查看

->代表是鏈接文件，類似window下的快捷方式。

cp: 復制命令,例子cp 文件名 /home/dir/

mv: 移動或改名，如mv sonf.confsonf.txt(改名)移動：mv sonf.conf / rm:刪除命令，如rm –f test.c;如刪除目錄rm –fr d

man:查看某個命令的幫助，man 命令

2、各系統(tǒng)目錄的功能

drw—r—w--:d代表是目錄，drw代表當前用戶的權限，r代表組用戶的權限，w代表其它用戶的權限。x代表有執(zhí)行權限。

/boot/gruff.conf: 啟動引導程序

/dev:brw—rw--:b代表是塊設備。Linux設備有三種，塊設備（b開頭）、字符設備(c開頭)、網(wǎng)絡設備。had代表第一個硬盤，hdb代表第二個硬盤。Hdb2代表第二塊硬盤的第二個分區(qū)。3，67代表主設備為3，從設備為67./etc:存放的是系統(tǒng)的配置文件。Inittab文件存放不同啟動方式下必須啟動的進程。Inittab文件中有6個啟動level，wait中對應著6個level的目錄，respawn代表當一個進程被意外終止了，但會自動啟動的進程，如守護進程。rc.d目錄中存放了一個rc.sysinit文件，里面存放系統(tǒng)初始化配置信息。/etc還有一個vsftpd里面存放tcp、ftp的配置。

/home : 用戶目錄，存放用戶的文件，/lib：存放庫文件，后綴為so的文件代表動態(tài)鏈接庫。

/lost+found：系統(tǒng)意外終止，存放一些可以找回的文件。

/mnt：掛載外部設備，如掛載光驅：mount –t /dev/cdrom/mnt/cdrom，如

果在雙系統(tǒng)中，要查看windows中D盤的文件，首先應該將D盤的文件映射過來，mount –t /dev/hda2/mnt/windows/d

/opt:用戶安裝的應用程序

/proc:是系統(tǒng)運行的映射，比較重要。里面的文件數(shù)字代表進程號。每個進程號目錄下包含進程的基本信息。還有其他信息，如cpuinfo等，內核支持的文件系統(tǒng)filesystem等。系統(tǒng)支持的中斷interrupts，iomen代表內存分配情況。ioport存放IO端口號。還有分區(qū)信息，modole信息，狀態(tài)信息，版本信息

對于Linux的設備驅動程序，有兩種加載模式，一種是直接加載進linux內核，一種是以模塊的方式加載到內核。

/sbin： 系統(tǒng)管理的一些工具。如poweroff關機工具。

/usr: 安裝系統(tǒng)時很多文件放在此目錄下面，包含一些更新等，include包含的頭文件，lib 是Linux的庫文件，src包含Linux2.4的內核源碼

/var：存放是臨時變量

3、

第三篇：嵌入式系統(tǒng) 課程感想

《嵌入式系統(tǒng)設計》課程感想 班級：電氣99姓名：王正杰學號：09095018 雖然上完了整門課，但是還是對嵌入式和嵌入式系統(tǒng)等最基本的概念不是很了解。于是自己動手查閱了一些資料，其中IEEE(國際電氣和電子工程師協(xié)會)對嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”（Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。國內比較認可的定義是：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)，對功能、對可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

“嵌入式”反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統(tǒng)。而且，嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個嵌入式系統(tǒng)。

一個簡單的嵌入式系統(tǒng)一般包含以下幾部分：嵌入式微處理器外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)、特定的應用程序。可見，其實嵌入式系統(tǒng)就是含有微處理器和硬件接口的一個根據(jù)應用可裁剪的非標準計算機系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史：

? 嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是基于單片機的。

? 70年代單片機的出現(xiàn)，使得汽車、家電、工業(yè)機器、通信裝置以及成千上萬種產品可以通過內嵌電子裝置來獲得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。

? 80年代早期開始，嵌入式系統(tǒng)的程序員開始用商業(yè)級的“操作系統(tǒng)”編寫嵌入

式應用軟件，這使得可以獲取更短的開發(fā)周期，更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率，“嵌入式系統(tǒng)”真正出現(xiàn)了。

? 目前，嵌入式系統(tǒng)在很多產業(yè)中得到了廣泛的應用并逐步改變著這些產業(yè)，包

括工業(yè)自動化、國防、運輸和航天領域。例如：神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統(tǒng)，導彈的制導系統(tǒng)也是嵌入式系統(tǒng)，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統(tǒng)。在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統(tǒng)，但未必知道它們。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦、電飯煲?）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中都有嵌入式系統(tǒng)的身影。

嵌入式系統(tǒng)的特點：

? 專用性：嵌入式系統(tǒng)面向用戶、面向產品、面向應用，它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。也正是這個原因，必須結合實際系統(tǒng)需求進行合理的裁減。

? 嵌入性：也就是說系統(tǒng)和被控制的對象是緊密連接的，一般不需要人為干預，從這點上講，也就對嵌入式系統(tǒng)的環(huán)境適應性、穩(wěn)定性、可靠性等提出了一些要求，在進行軟件和硬件設計時必須考慮這些要求。

? 智能性：1.嵌入式系統(tǒng)需要有一個中央處理器單元（CPU），來實現(xiàn)對對象的智能控制。

2.嵌入式系統(tǒng)首先是計算機系統(tǒng)，其次是專用的計算機系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有別于通用的個人電腦（PC），最后由于其專用的特點決定了其軟硬件必須能夠進行定制，必須能夠進行裁減。

3.單片機也是屬于嵌入式系統(tǒng)的范疇。但是由于歷史的原因，單片機和嵌入式系統(tǒng)被許多人區(qū)分開來對待，嵌入式系統(tǒng)更多地被理解為使用ARM等32位嵌入式微處理器的計算機系統(tǒng)。4.單片機系統(tǒng)一般采用單任務程序或簡單的多任務內核，如uC/OS-II操作系統(tǒng)，一般應用于一些小型應用系統(tǒng)中；而ARM嵌入式系統(tǒng)還能很輕松的運行Linux、Windows CE、VxWorks等復雜的操作系統(tǒng)，比較適合于設計大型應用系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的分工：

1.芯片制造商：負責制造包括CPU、網(wǎng)卡、RAM、及Flash等芯片的廠商。

2.設備制造商：負責制造硬件開發(fā)板和產品板。3.操作系統(tǒng)提供者：負責提供嵌入式操作系統(tǒng)。4.軟件開發(fā)商：負責在操作系統(tǒng)之上開發(fā)具有獨

立功能的應用程序。

5.系統(tǒng)集成商：負責向最終用戶提供產品解決方

案。

嵌入式開發(fā)的一般方法：

嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)通常采用 “宿主機／目標機”方式 :

首先，利用宿主機上的豐富的資 源及良好的開發(fā)環(huán)境開發(fā)和仿真調試 目標機上的軟件。

然后，通過串行口或網(wǎng)絡將交叉 編譯生成的目標代碼傳輸并裝載到目 標機上。

最后，目標機在特定的環(huán)境下運行。

幾種常見的嵌入式系統(tǒng)：

試目標機上的軟件

生成的目標代碼傳輸并裝載到目標機上

目標機在特定的環(huán)境下運行

? 嵌入式Linux：

uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開放代碼。uClinux從Linux 2.0/2.4內核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有MMU的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。

適用于沒有虛擬內存或內存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內存或Flash的嵌入式系統(tǒng)。

它保留了Linux的大部分優(yōu)點：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持、以及標準豐富的API等。

? Win CE：

Windows CE是微軟開發(fā)的一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設備操作，它是精簡的Windows 95。Windows CE的圖形用戶界面相當出色。Win CE具有模塊化、結構化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關等特點。

? VxWorks :

VxWorks操作系統(tǒng)是美國公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實時操作系統(tǒng)領域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。

? Nucleus：

Nucleus PLUS是為實時嵌入式應用而設計的一個搶先式多任務操作系統(tǒng)內核，其95％的代碼是用ANSIC寫成的，因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類型的處理器。Nucleus PLUS采用了軟件組件的方法。每個組件具有單一而明確的目的，通常由幾個C及匯編語言模塊構成，提供清晰的外部接口，對組件的引用就是通過這些接口完成的。由于采用了軟件組件的方法，使Nucleus PLUS 的各個組件非常易于替換和復用

嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢：

我們有理由相信計算機還將繼續(xù)快速發(fā)展并進一步改變我們的生活，讓計算變得“無所不能”、“無處不在”。其中“無所不能”將是人工智能技術和超級計算機的結合，而“無所不在”則是嵌入式技術應用的廣闊天地，現(xiàn)在普通消費者已經(jīng)可以從市場中買到數(shù)碼相機、移動電話、打印機等眾多的數(shù)碼產品、航空設備、ATM機、計算機網(wǎng)絡設備等電子產品中都用到了嵌入式技術。

通用計算機的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X，普遍進入社會，嵌入式計算機發(fā)展的目標是專用電腦，實現(xiàn)“普遍化計算”，因此可以稱嵌入式智能芯片是構成未來世界的“數(shù)字基因”。正如我國資深嵌入式系統(tǒng)專家——沈緒榜院士的預言，“未來十年將會產生同大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片，將為我們提供無限的創(chuàng)造空間“。

總之，“嵌入式微控制器或者說單片機好象是一個黑洞，會把當今很多技術和成果吸引進來”。

第四篇：嵌入式系統(tǒng)課程建設

嵌入式系統(tǒng)課程建設

近年來，我國嵌入式系統(tǒng)產品發(fā)展十分迅猛，中國嵌入式系統(tǒng)市場估計每年將直接創(chuàng)造千億元的效益，所帶動的相關工業(yè)產值超過萬億元，成為中國信息產業(yè)新的市場增長點。與巨大的市場潛力和產業(yè)需求相比，我國嵌入式系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)相對落后，并進而影響到了該產業(yè)的快速發(fā)展。在這種背景下，許多高校的計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設了嵌入式系統(tǒng)相關課程。在IEEE計算機協(xié)會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。北京航空航天大學計算機學院于2002學年開始開設了“嵌入式系統(tǒng)設計”課程，下面對該課程的建設情況作簡單介紹。課程基本情況

該課程是面向計算機學院高年級本科生（或研究生）開設的專業(yè)課，是一門以計算機各種專業(yè)知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養(yǎng)學生從“整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發(fā)奠定相關基礎。課程采用理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)并重的教學方法，教學內容盡量反映該領域內最新的理論和技術成果，使學生了解該學科最新的前沿發(fā)展動態(tài)和方向，培養(yǎng)出適應社會需求的專業(yè)化技術人才。

該課程的教學目標是使學生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設計過程中的基本概念和原理，使學生能夠掌握和使用最新的嵌入式系統(tǒng)設計方法和典型開發(fā)工具。課程在教學內容安排上遵循“面向市場需求、定位人才培養(yǎng)”的原則，強調將計算機系統(tǒng)不同層次專業(yè)知識的基礎性與實際工程設計思想和架構的前沿性相結合，重視將計算機系統(tǒng)自底向上的各種專業(yè)課程內容的有機整合，使得諸如操作系統(tǒng)、體系結構、接口與通信和計算機網(wǎng)絡等孤立的課程呈現(xiàn)相互配合的應用場景，讓學生進一步認識和掌握上述課程的基本概念和基本規(guī)律在實際的綜合系統(tǒng)應用中的作用和影響。在課件設計上，采取統(tǒng)一的知識體系結構，涵蓋“基礎知識+ 基本技能+ 技術講座+ 項目實踐”四大模塊，突出注重工程能力培養(yǎng)的特色。通過課程學習和實驗，學生應能夠熟悉一種典型的微處理器體系結構，掌握一套主流的開發(fā)工具和一種嵌入式操作系統(tǒng)，熟練使用一門開發(fā)語言，使學生具備嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)設計的基本能力。

目前該課程為48學時，其中理論授課24學時，實驗24學時。該課程的理論教學內容包括：

（1）嵌入式系統(tǒng)概述；（2）嵌入式硬件基礎；（3）嵌入式操作系統(tǒng)；（4）嵌入式系統(tǒng)的設計與建模；（5）嵌入式系統(tǒng)設計實例分析；（6）專用接口和硬件加速器；（7）分布嵌入式系統(tǒng)；

（8）高可靠性嵌入式系統(tǒng)等擴展內容。課程的實驗包括了基礎性實驗和綜合設計實驗兩部分，基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗，通過讓學生的實際操作，能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解，同時，能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具及環(huán)境，主要包括嵌入式操作系統(tǒng)的移植和裁減、驅動程序的開發(fā)及對開發(fā)工具鏈的使用。綜合設計實驗則要求學生面向某綜合應用（指定或者自主提出）而進行設計、編碼和調試并給出完整的解決方案。

課程的考核由三部分組成：理論課作業(yè)和小測驗20%，基礎性實驗40%,綜合設計實驗40%。

經(jīng)過四年的建設，該課程的已整理編寫完成配套的教案、講義和實驗指導書，形成了一整套課程指導和考核體系，建立了以相關學科學術帶頭人為課程負責人，以博士中青年教師為教學骨干，以博士青年教師和博士生為教輔人員的教學團隊。幾年來的教學實踐表明，該課程的教學實現(xiàn)了教與學的有機結合，理論教學和實踐環(huán)節(jié)高度統(tǒng)一，有力地促進了學生的工程能力提高。在學生的作品中創(chuàng)新成為主題，學生在國內外各種嵌入式方面的競賽中屢創(chuàng)佳績，也從另外一個側面印證了良好的教學效果。精品課程創(chuàng)新點

（1）本碩一體化設置。

課程強調研究生與本科生學習內容的連貫性、層次性，從理論課到實驗課都設置了基本、中級和高級三個層次的內容，學生可根據(jù)自己的基礎選聽（或選做）具有不同加權值的內容（或實驗）。突出體現(xiàn)了學院本、碩一體化的課程建設思路。

（2）兼顧理論，重在實踐。

作為一門實踐性很強的課程，本課程在不斷更新最新的國內外理論知識的同時，非常重視加強實踐環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在兩個方面：

一、課程理論授課部分，每一章都有設計實例，這些設計實例大部分來自教師實際的科研或工程項目，并且隨著科研工作的變化而動態(tài)更新，具有很強的實踐性。

二、課程設計了大量的實驗，實驗課時也占到了整個課程的一半時間，實驗課本身加強了指導力度，由骨干教師加多名具有較強實踐能力的助教組成的指導隊伍，負責整個實驗期間從理論到具體操作的各個環(huán)節(jié)的指導工作。

（3）緊密結合企業(yè)核心技術，具有較強的實用性和前沿性。

課程內容的設置與動態(tài)調整，都是在充分分析當前國際上有影響的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺最新的核心技術、充分考慮嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)技術需求的基礎上進行的，課程內容較大程度地體現(xiàn)了嵌入式領域的熱點，是企業(yè)界普遍關心的核心技術，具有較強的實用性，有利于培養(yǎng)出業(yè)界需要的人才。課程前沿性則表現(xiàn)在：

一、課程的主講教師是從事嵌入式系統(tǒng)研究與開發(fā)一線的科研人員，能夠及時地根據(jù)技術發(fā)展動向調整教學大綱和教學計劃，及時地將最新的技術和設計理念引入到課程中。

二、及時地對國際上一些著名大學（目前我們主要選擇的是卡耐基·梅隆和普林斯頓大學）的相關課程的開設情況進行跟蹤分析，對我們的課程安排適時調整。

（4）注重創(chuàng)新素質的培養(yǎng)。

嵌入式系統(tǒng)是面向應用的專用計算機系統(tǒng)，與產品和市場有著緊密的聯(lián)系，設計的創(chuàng)新性直接決定了產品的創(chuàng)新性，加強未來的嵌入式系統(tǒng)設計師的創(chuàng)新素質的培養(yǎng)，是本課程重點之一。具體體現(xiàn)在：

一、課程只對基本原理和方法介紹，對一些具體技術和環(huán)境則通過課外參考資料和網(wǎng)上第二課堂提供給學生，學生根據(jù)個人興趣有選擇地對某些問題進行深入學習和研究；

二、注意培養(yǎng)學生批判性思維方式，在實例分析中，鼓勵學生對實例所采用的技術和方案進行不同角度的評價，變被動灌輸為主動思考；

三、加強綜合設計性及開放性實驗環(huán)節(jié)，鼓勵和引導學生積極提出原創(chuàng)性的設計內容，創(chuàng)新性是綜合性實驗的考核標準之一。

（5）形式多樣的教學模式

我們采用“責任教授＋主講教師+ 實驗輔導教師”的教師團隊，采用“講授+分析+案例+演示+大型作業(yè)+實驗+查閱資料及撰寫綜述報告+小課題”的教學模式，改善了這類綜合性課程“難教”、“難學”的狀況。

講授：對于基本概念和基本原理方面的內容，采用以傳統(tǒng)的講授法為主，力求講清概念內含和外延、基本原理的思路，實質意義以及適用范圍等內容；

分析：嵌入式系統(tǒng)設計的內容較多，對于某些書本上只提其然而不提其所以然而又比較重要會影響系統(tǒng)級設計理解的問題，找準切入點，逐步分析，使學生深入理解相關概念；

案例：對于應用性較強的內容，精心設計典型案例，通過對案例的分析和逐步實現(xiàn)，使學生理解并能夠正確應用相關的技術和原理解決問題。

（6）完整的實驗體系

全面的實驗內容、實驗過程全程指導、嚴格的考核體系是本課程實踐環(huán)節(jié)的亮點。

課程的實驗由精心設計的基礎性實驗和鼓勵學生創(chuàng)新的綜合設計實驗兩部分組成。基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗，通過讓學生的實際操作，能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解，同時，能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具及環(huán)境。基礎性實驗是一組實驗集，包括了必做的和根據(jù)個人的興趣選做的。目前針對Xscale硬件平臺基于WINCE操作系統(tǒng)和LINUX操作系統(tǒng)分別設計了四大類共24個實驗，針對EIA平臺設計了4個基本實驗，學生可以任選平臺，除了3個必做的實驗外，每個人按要求選做1～2個實驗。綜合實驗是啟發(fā)式的引導性實驗，主要目的在于培養(yǎng)學生對課程所學知識的綜合運用能力和創(chuàng)新能力。由學生結合本課程內容以及前導實驗，充分發(fā)揮主觀能動性，獨立設計并實現(xiàn)具有一定演示度的嵌入式系統(tǒng)，原則上不限制硬件和軟件平臺。考慮到學生水平差異，給出了一些備選方向，鼓勵和引導學生積極提出原創(chuàng)性的設計內容。

對于基礎性實驗，要求每個學生獨立完成，實驗前要求提交實驗預習報告，實驗過程中給出實現(xiàn)結果，實驗后要求提交實驗報告。對于綜合設計實驗，以興趣小組方式組織，每個小組3～4人，要求每個小組都要提交項目申請書，經(jīng)過答辯、確認技術路線可行后，進入實現(xiàn)階段，實驗完成后，提供關于實驗的課程設計和實驗報告。在整個實驗過程中由課程教師和助教一起完成實驗指導。建設的具體實施辦法

（1）完善課程網(wǎng)站

實現(xiàn)所有教案和課件全部電子化，具有較好的多媒體效果，并放在網(wǎng)站上。實現(xiàn)教學手段的電子化與網(wǎng)絡化，包括網(wǎng)上作業(yè)的發(fā)布與提交，網(wǎng)上小測驗，網(wǎng)上輔導與答疑。

（2）建設開放實驗室

從這幾年的教學實踐看，學生對嵌入式系統(tǒng)這種教學與實踐相結合的課程非常感興趣，尤其在綜合實驗中表現(xiàn)出很高的熱情和積極性，所投入的精力和時間已遠遠超出課程的要求，教學效果非常明顯。這促成我們建設開放實驗室的想法，即使該課程的實驗教學做到實驗時間、實驗內容和實驗器材對學生的真正開放。使學生能夠理論與實踐相結合、驗證型實驗與設計型實驗相結合、課內與課外相結合。當然在開放實驗室下的課程輔導、監(jiān)管、考核方式都需要新的探索。開放實驗室將通過學校的教改項目支持來完成。

（3）逐步構建第二課堂—電子教室

軟硬件平臺的多樣性是嵌入式系統(tǒng)的主要特點之一。由于課時等條件限制，課堂上不可能有覆蓋很多內容，為了保證課程的廣度和深度，往往需要學生課外學習和掌握一定的知識。因此，我們計劃逐步建立第二課堂—電子教室。該教室包括多個專題（如ARM教室、X86教室、Linux教室、WinCE教室、低功耗設計教室等），學生根據(jù)自己的時間和興趣選擇，并在網(wǎng)上交互學習。電子教室的建設將依托學院教改項目。相關教材介紹

經(jīng)過近四年的建設，本課程形成了自己的教案、講義和實驗指導書。《嵌入式系統(tǒng)設計》教材也即將編寫成稿。課程的實驗內容和指導書已被“國家發(fā)改委-微軟嵌入式系統(tǒng)教學包”收錄。

主講教師個人簡歷

尚利宏博士，北京航空航天大學計算機學院講師。主要研究方向為嵌入式系統(tǒng)、嵌入式軟件測試、容錯計算，主講《計算機容錯技術》、《嵌入式系統(tǒng)設計》等課程。作為技術負責人完成國家自然基金項目一項，國防預研基金項目二項，以及國防重點型號任務多項。獲陜西省國防科技進步三等獎一項。2005和2006年連續(xù)兩年指導的本科生隊伍獲得微軟公司組織的全球大學生嵌入式系統(tǒng)設計大賽優(yōu)勝獎。北航大學生課外活動優(yōu)秀指導教師。

第五篇：計算機專業(yè)嵌入式課程教學改革探索

計算機專業(yè)嵌入式課程教學改革探

索

計算機專業(yè)嵌入式課程教學改革探索

牛薌潔

（北京農學院計算機與信息工程學院，北京102206）

摘要：近年來國內高校計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設了嵌入式方向相關課程，筆者結合實際教學經(jīng)驗，針對嵌入式課教學中存在的若干問題，提出自己獨特的見解，對農林院校嵌入式課程實踐教學改革和創(chuàng)新進行了深入的探討，對具有其他辦學特色的地方院校有一定的借鑒意義。

關鍵詞：嵌入式教學；實踐；自主互助學習

一、存在的問題

隨著技術的快速發(fā)展和對嵌入式行業(yè)人才的持續(xù)需求，各個高等院校紛紛開設了嵌入式相關課程，然而在培養(yǎng)目標、課程設置、教學方法等教學關鍵因素中均存在若干問題。現(xiàn)將本人在計算機科學與技術專業(yè)嵌入式方法教學過程中存在的問題提出自己的一些想法。

1.市場人才要求和高校畢業(yè)生素質之間的差異。目前，智能化計算機領域就業(yè)市場對嵌入式從業(yè)人員的需求持續(xù)高漲，然而從高校畢業(yè)的嵌入式專業(yè)或方法的大學生中卻難以真正達到嵌入式從業(yè)人員標準，甚至多數(shù)畢業(yè)生并不具備從事嵌入式開發(fā)工作的能力，即便企業(yè)錄用的專業(yè)畢業(yè)生，也通常需要對其進行一段相當長時間的再培訓。市場人才要求和高等畢業(yè)生素質之間的矛盾日益突出。

2.重理論講述而輕實踐環(huán)節(jié)訓練。據(jù)了解，我國大多數(shù)院校的嵌入式系統(tǒng)本科教育仍采用以理論為主，實驗為輔 的教學模式。多數(shù)學校的理論課時與實驗課時的比例為3∶1或2∶1，能達到1∶1的情況很少；一般以實驗室提供的嵌入式系統(tǒng)實驗箱配套實驗為基礎，教師在實驗中往往選用的是基礎側重驗證性實驗，選用的復雜和高級實驗較少。

我校是在計算機科學與技術開設嵌入式方向，其作為專業(yè)方向課開設在大學三年級，前修課程為《程序設計基礎》、《計算機操作系統(tǒng)》、《計算機組成原理》、《數(shù)字邏輯》等課程。眾所周知，嵌入式方向所涉及的實驗都是以系統(tǒng)層面為基礎，每個實驗均需要投入較多時間來完成，因此實驗學時需求較大，而從整體課程體系來看，確實存在理論部分內容占用較多學時的問題，目前，我校在課程設置中理論學時較小，加大了實驗學時的比重，然而實驗學時如何有效使用以及如何對實踐環(huán)節(jié)進行外延，這是擺在我們面前一個嚴峻的問題。3.缺乏與企業(yè)和公司的合作。除了必要的相關課程實驗項目，我們在教學過程中，發(fā)現(xiàn)有些實驗項目與公司企業(yè)的需求有一定差異，其一，實驗項目內容和市場整個行業(yè)發(fā)展之間的不協(xié)調，使得嵌入式課程的實踐教學跟市場有所脫節(jié)；其二，嵌入式方向課程綜合性的特征使得實驗項目的實施必須得到必要的資金支持。否則在校學生接觸市場的機會減少，使得嵌入式課程的實踐教學缺乏必要的直觀性，制約學生學習的積極性。

地方院校可以發(fā)揮其辦學特點，和當?shù)叵嚓P產業(yè)緊密聯(lián)系，通過校企合作，由教師審核指導，學生動手，開展校企合作項目，這也是培養(yǎng)應用型人才的重要途徑之一。

二、嵌入式課程體系教學設置

1.嵌入式課程特點。我校計算機科學與技術專業(yè)嵌入式方向的學生側重從事嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件的開發(fā)。我們在實際的教學過程中發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和一般的PC機開發(fā)具有明顯的差異。首先，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)往往需要根據(jù)用戶的需求進行定制，而不是通

用操作，開發(fā)人員必須具備完善的知識體系；其次，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程性，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)往往都是一個體積非常小的部件，CPU通常不采用Intelx86系列，開發(fā)工具也是專用的開發(fā)板。學生如果不通過實際動手開發(fā)一個系統(tǒng)模塊，就很難了解嵌入式開發(fā)的基本過程，因此，實際動手能力是嵌入式課程最顯著的特點。

2.我校嵌入式課程體系設置。嵌入式課程的特點使得學生必須有較完整的知識結構，因此，嵌入式課程體系的設置尤為重要，表1是我校嵌入式課程內容及時間設置情況。

表1顯示，我校計算機科學與技術專業(yè)嵌入式方向專業(yè)課程從第二學年第4學期開始，從系統(tǒng)開發(fā)基本概念以及開發(fā)平臺出發(fā)，依次對嵌入式操作系統(tǒng)Linux、嵌入式程序設計基礎以及Java程序設計基礎進行深入講解，最后對嵌入式接口技術以及高級編程展開講解，第四學年兩個學期分別對專業(yè)實習和畢

業(yè)實習進行持續(xù)性的工程化實踐教學。

三、教學改革措施與創(chuàng)新實踐

1.注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)依托產品和市場，而設計的創(chuàng)新性決定了系統(tǒng)的價值，因此，如何通過課程加強學生創(chuàng)新素質培養(yǎng)是我們面臨的難題。我們在教學過程中的措施如下：理論學時僅概要講解基本原理和方法，要求學生充分利用課外時間，查閱各種文獻資料進一步學習，學生可以根據(jù)個人興趣有選擇地對某些問題進行深入的分析研究，環(huán)境搭建以及技術要點則通過實驗學時完成；將學生兩人一組，要求每組必須選取至少一個實驗模塊，小組內進行任務分工，對實驗模塊所涉及的知識點以及代碼編寫，甚至存在的問題等，在實驗學時容許的范圍內進行全班范圍內講解，任務在學期初就進行認領，提前布置給學生，使學生有充分時間準備，將被動接受知識的灌輸轉變?yōu)橹鲃犹剿魉伎迹膭顚W生對實例所采用 的技術和方案進行不同角度的評價，深入研究實際系統(tǒng)，任課教師也對分組學生的任務完成給予一定的評價和考核，提高學生的學習能動性；利用實驗學時6學時的綜合開放實驗，任課教師鼓勵和引導學生積極提出自己的設計思想，并且注重設計的原創(chuàng)性。2.以生命期為線，規(guī)劃教學體系。完整的知識結構離不開完善的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)生命期的教學體系，因此嵌入式教學體系按照從下往上，從硬件到軟件，從平臺到應用的“三步走”思路，將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的生命周期和課程設置進行對應：①嵌入式開發(fā)環(huán)境的建立，對應課程《嵌入式軟件開發(fā)導論》、《嵌入式接口技術》，著重開發(fā)平臺的了解和認識，交叉編譯、仿真開發(fā)環(huán)境的搭建和使用方法的掌握，這不但是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎，也是實際工程項目的開始。②基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)，對應課程《嵌入式操作系統(tǒng)》、《嵌入式程序設計基礎》，包括應用開發(fā)和核心編寫代碼，是實際工程項目

中的應用程序設計的基礎。③嵌入式綜合應用的開發(fā)，對應課程《嵌入式高級編程》、《Java程序設計》，包括農業(yè)移動多媒體、農業(yè)生產嵌入式圖形應用、智能農業(yè)等復雜的復合型應用的開發(fā)，直接面向實際工程項目。

這完整的嵌入式課程實驗體系，不僅使得教師可以在各個層面對學生的實踐能力進行培養(yǎng)，并且可以幫助學生更清晰地理解嵌入式系統(tǒng)的全貌，對嵌入式系統(tǒng)有更加深入的認識。

3.強化實踐教學。教學內容以及硬件平臺是影響實踐教學的重要因素，也是強化實踐教學的兩個關鍵方面。我校教學平臺是購買市面上現(xiàn)成的通用型實驗開發(fā)箱，按照廠家提供的內容來授課，實驗課程初期，學生的實踐環(huán)節(jié)受限于教學內容和實驗設備，大多只能做些驗證性實驗，直接影響學生面對實際系統(tǒng)時的實際操作創(chuàng)新能力與后續(xù)開發(fā)實際動手能力，隨著課程體系的不斷完善，我校和廠家建立了一定的技術合作關

系，在通用型的開發(fā)平臺的基礎上，自行改進設計成為適合本校學生使用的開發(fā)板，在實踐教學中，通用型和改進型開發(fā)板結合使用，達到了良好的教學效果。和廠家進行技術合作關系，我們收獲頗多。對實驗指導書的實驗要求進行一定的調整；減少驗證性實驗數(shù)量，增加了創(chuàng)新性實驗部分；基于現(xiàn)有的實驗教學平臺擴展一定的外部功能模塊。一系列的改進措施，不但貼近了我們的教學目標，而且更好地與實際應用接軌。

4.運用學生自主互助學習形式。運用多種形式的自主互助學習形式對提高學生學習主觀能動性有極大的促進。①采取項目為載體，小組活動的形式。以學生為主體、以教師為主導，將每個實驗內容作為一個小項目，采取分組分工運行的方式，根據(jù)題目的具體分工進行分崗位操作，團隊成員每人完成一部分工作，教師提出項目設計要求，由項目組成員對問題進行分析討論，完成從嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺建立到驅動程序和應

用程序的項目開發(fā)。②鼓勵學生參與教師的科研項目。教師結合自己的科研課題，將任務進行模塊化劃分，鼓勵對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有興趣，能堅持吃苦的學生以團隊為單位，自主選擇對應的項目模塊進行深入學習，整個過程中，學生以團隊為單位，按照項目開發(fā)流程實施項目任務，留出學生自由學習的空間；教師在項目實施過程中給予一定的方向性指導和技術支持。③鼓勵學生積極參與課外專業(yè)競賽或科研項目，如國家級、省級的嵌入式電子設計大賽，大學生創(chuàng)新性科技項目，學生科學研究項目等，通過競賽可以有效地激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生勇于探索的精神，訓練學生的綜合能力，提高學生的實踐動手能力。實踐證明，我校參加過專業(yè)競賽或科研項目的學生在解決問題的方面具有更大的優(yōu)勢。

嵌入式系統(tǒng)課程具有應用性極強的特點，其教學改革也將是復雜而艱巨的過程，因此，我們要在今后的教學過

程中，不但力求建立完整、合理的課程設置體系結構，而且還要注重強化實踐教學活動，這樣才能培養(yǎng)出理論基礎扎實、工程設計經(jīng)驗豐富的嵌入式專業(yè)人才。

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