嵌入式课程总结精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇嵌入式课程总结范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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【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.

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关键词：案例教学；嵌入式系统安全；教学方法

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0186-02

一、引言

随着高校培养应用型、复合型人才需求的提出[1]，高校在课程设置、教学模式等方面进行了改革。《嵌入式系统安全》课程实践性较强，而传统教学方法只注重讲述理论模型，缺乏创新，加之学生水平参差不齐，导致课程授课目标无法很好完成。为此，探索新的教学培养模式势在必行。

二、目标

嵌入式系统安全课程内容涵盖了安全体系结构/协议、认证技术、病毒与恶意代码、网络入侵、入侵检测与防火墙、嵌入式系统安全等内容。课程顺应嵌入式系统与移动互联网的发展，快速建立对嵌入式移动互联网安全的全貌概览。学生通过学习，能够了解嵌入式系统与网络安全的基本知识和掌握具体应对办法，独立学习与初步设计嵌入式系统安全方案，为今后应用嵌入式系统或从事移动互联网安全管理打下良好基础。为了鼓励学生独立思考、培养创新思维，在授课过程中，笔者根据案例教学法的特点，照顾到课程综合性和实践性强的特点，逐步采取“案例导向教学+实际的案例分析+实践操作”的方式实施教学，提高学生学习兴趣，取得了良好的教学效果。

三、方法设计

案例教学（CaseTeachingMethod）是由美国哈佛法学院前院长C.C.Langdell于1870年首创[2]，后经哈佛企管研究所所长W.B.Doham推广，被认为是代表未来教育方向的一种成功教育方法。案例教学法对提高人才培养质量具有深远意义[3]。应用到本课程中，在每个技术专题的讲解过程中，采用“知识点铺垫+案例导向教学+实际的案例分析+小组讨论+实践操作+小组实训总结”的教学模式展开试点教学。

四、实施方案

在实际授课过程中，结合案例教学法和课程实际特点，笔者采用如图1所示的教学模式展开教学。如在讲解网络攻击技术专题时，首先铺垫知识点。网络攻击分为三个阶段：预攻击、攻击、后攻击阶段。预攻击阶段要收集目标网络、目标主机的信息。如，获取网络拓扑结构、主机操作系统类别、开放端口和服务情况等。有了基础知识的铺垫，必须辅以实际案例。因此，课堂中为学生演示信息收集过程。通过网络命令ping、tracert/traceroute、nslookup，或网络登录截取banner信息等，推断目标网络和目标主机的基本信息。这些都是学生日常使用网络和计算机中常接触的命令和操作过程，但没有理论知识的铺垫，很少有人能够联想到这类操作可帮助黑客获取到如此重要的敏感信息。完成了上述内容，学生的学习积极性已被调动起来，接下来进行具体的案例分析。课堂中演示用实际工具，如端口扫描、漏洞扫描软件，获得目标主机的系统漏洞和开放端口/服务情况。通过案例解析，让学生从理论了解到实际操作，有了直观、具体的认识。在小组讨论阶段，老师可提出问题：“上述扫描工具的实施原理是什么？能否借助于之前学习过的网络知识、编程知识，自己设计实现一个类似的软件工具？”鉴于课堂授课时间有限，接下来的“小组讨论”和“实践操作”阶段留在课后完成。但教师需为学生进行小组划分，并给出具体任务。在“小组讨论”和“实践操作”阶段，教师不再是课程知识的传授者，转而充当指导者的角色，帮助学生完成任务。之后，要求学生在课堂上进行“小组实训总结”，通常是以“作品展示+演说答辩”的形式进行。

五、评价准则

课程授课模式发生了变化，相应地，课程教学效果的评价准则也要做出适当调整。笔者在教学过程中，通过实践，总结出了一套新的综合评价指标。如图2所示。由于课程特点，授课内容是以专题展开的，教学过程围绕项目进行，所以评价标准也以项目为单位。评价表的评分标准分为过程评价和结果评价两部分。每个部分都充分考虑“案例分析、团队合作、新知识点理解、辩论/答辩”等阶段的学生表现，在评分过程中，教师评分和同学评分的比例也有所调整。该评价准则，涵盖了教学过程的各个阶段，充分尊重教师和学生的评价结果，能够合理、准确地反映出学生的学习情况和学习效果。

六、总结

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摘要:本文从嵌入式软件专业教学的现状和存在的问题出发,阐释了嵌入式专业人才培养的现行模式,论述了该人才培养模式的可行性和发展前景。同时,本文也对构建新型嵌入式软件专业人才培养模式提出了若干建设性意见,指出只有按照嵌入式系统教学的特点发挥嵌入式软件专业的优势,才是嵌入式专业教学的成功出路。

关键词:嵌入式软件;实验教学;ARM_Linux

中图分类号:G642 文献标识码:B

1嵌入式软件专业发展和教学现状

进入90年代以来,以计算机软硬件技术和通信技术为核心的综合性信息技术取得了迅猛发展,从而奠定了嵌入式系统技术发展的基础。同时,以大量消费电子产品为主的个性化信息终端需求促进了嵌入式系统的广泛应用,使之成为信息化进程应用技术中的一个热点。

嵌入式系统的定义为“以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性要求的专用计算机系统”,因此,一款嵌入式系统成品可以理解为一款专用计算机系统,而嵌入式系统的设计开发完全以应用为中心:一切软硬件都是围绕着实现某种功能进行定制的。因此嵌入式系统的开发过程具有很强的目的性。

目前嵌入式系统的硬件开发以32位嵌入式微处理器为核心,而软件系统则往往基于一款实时操作系统进行开发,借由操作系统,该综合平台的处理能力是以往的嵌入式单片机所根本无法比拟的。正因为嵌入式操作系统的存在,使得嵌入式开发可以获取更短的开发周期,更低的开发资金以及更高的开发效率,而且随着嵌入式技术发展前景的日益广阔,越来越多的嵌入式操作系统不断出现,并且基于这些操作系统的应用软件系统也层出不穷。

嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件的开发,越是功能复杂、系统智能的设备,软件系统越起到关键作用,这是目前的趋势。嵌入式系统之中软件成分的逐渐扩大化已经成为嵌入式系统发展的新方向。因此在高

校嵌入式系统课程之中,引入嵌入式操作系统以及软件部分的内容,其意义举足轻重。

鉴于嵌入式软件系统的裁剪性和移植性方面的要求,我们选择ARM_Linux系统作为嵌入式软件系统教学的操作系统。该系统在嵌入式领域很有发展前景,不仅要求资源和功耗极低,而且其设备驱动程序要比商业OS的设备驱动程序更多且更加适于改造。ARM_Linux具有强大的裁剪性,并且由于其开源的特性,可移植的应用软件种类繁多,因此非常适合学习和研究。

2嵌入式系统专业课程特点

与其他计算机专业课程相比,嵌入式系统专业课程具有鲜明的技术特点。首先,嵌入式系统课程要求学生具有较高的专业基础。如图1所示,嵌入式软件系统的先修课程包括:操作系统、组成原理、数据结构、Linux相关课程组等等。同时,和嵌入式系统课程相关的还有DSP、面向对象、计算机网络、数据库以及电子电路等相关课程组。

图1嵌入式系统课程设置

作者简介:李永,中国石油大学(华东)计算与通信工程学院专业实验室实验师,从事嵌入式系统方向教学和研究工作。

嵌入式软件开发不仅要求对嵌入式操作系统有很好的了解,而且能够基于操作系统进行驱动模块和应用软件的编写。因此嵌入式系统具有很强的渗透性,能够与各种行业技术结合从而渗透到各个领域。

除此之外,嵌入式系统教学对师资的要求也比较高。严格意义上讲,嵌入式系统不是一门学科,但是它却从属于多门学科,这就要求教师不仅能够在课堂上讲述嵌入式系统的理论和外延,而且能够在实验室对学生进行具体代码的演示和实践。为了适应现在社会的发展需求,嵌入式指导教师还需要不断将新鲜的技术补充到嵌入式系统实验教学体系之中。

基于以上特点,“实践”和“创新”是嵌入式软件系统教学模式的两个主要特点。实践是整个嵌入式系统课程体系中的重要基础,而创新的思想则贯穿了整个嵌入式教学的始终。

3嵌入式软件系统教学模式

鉴于嵌入式软件开发的特点,我们的教学模式分为如下三个阶段:基础、应用及提高。如图2所示。

图2课程知识结构

基础实验旨在培养学生的各种基本能力,因此对于教学模式的基础部分,可以分化为Linux学习模块和构建嵌入式系统模块。由于嵌入式系统实验课程目的在于培养学生的实践能力、科学素质和创新精神,因此传统的实验教学方法需要进行一定的改良。对于嵌入式系统实验教学的基础部分,传统的验证性实验能够牢牢打造好学生的基础;不过对于嵌入式系统的应用部分和提高部分,传统的实验教学则存在着一定的弊端:

(1) 传统实验教学不利于学生对知识概念的整体把握。因为在传统的实验教学方式中,学生往往注意每个单独的实验步骤而忽略了对实验的整体理解。

(2) 传统实验教学不利于学生主观能动性的发挥。传统实验教学往往大多是验证性实验,这样的实验很容易降低学生的积极性,丧失学生的实验兴趣,从而降低实验效果。

(3) 传统实验教学不利于学生技能的培养。实验教学目的之一是培养学生实验技能,可是先入为主的传统实验教学方式降低了学生的创造性。学生常常关注自己期望的实验结果是否与书本上的已知结果一致,而忽略了分析解释所得数据的原因。

综上所述,我们决定对嵌入式软件系统教学模式的高级阶段采用“案例式”教学方式。由于嵌入式系统实验教学体系相对比较庞大,因此要求既能保证学生掌握嵌入式软件编程的基础,又能够在系统开发上发挥自己的主观能动性。而如何设计相关“案例”则成了非常关键的问题。按照嵌入式软件开发以及ARM_Linux操作系统的相关特点,我们把整个嵌入式软件系统的应用部分细化为五个方面的内容,如图3所示。

图3嵌入式软件系统应用部分

其中内核实验目的在于使学生充分了解嵌入式系统的精简性和裁剪操作。在完成该部分的实验之后,学生将了解如何构建拥有自己个性的嵌入式平台。内核实验能够起到举一反三的作用,使得学生能够将对内核编程和计算机系统结构的理解归纳为一个比较成熟的模型。

驱动程序实验从最简单的虚拟设备,到最后的触摸屏驱动实验和摄像头驱动实验,总共有十个实验之多。该部分能够使学生在学习嵌入式系统关于驱动程序结构的基础上,更多地了解驱动程序的应用价值。对于实验平台上丰富的功能,要驱动相关的寄存器就需要实现各个功能的驱动程序。因此,当学生掌握了驱动程序的模式和规则之后,只要进行相关的修改和扩充,就能够适应不同种类的驱动环境。

图形界面采用具有良好发展前景的Qt,以及在该基础上扩展出来的手机界面Qtopia。学生能够在此基础上使用Linux自带的工具进行C++编程来完成实验内容,并且可以使用GUI对过去的所有应用程序进行包装。

软件移植,是现在软件编程世界很流行的一个导向。对于Linux丰富的开源软件来说,将其从X86系统上移植到ARM平台上是很有挑战性的工作。我们所移植的软件包含播放器、网络服务器、数据库软件、网络电话、各种引擎等。在进行众多的移植操作之后,学生将能够从中归纳出移植的方法和手段,得到移植过程中的必要体验和经验。

嵌入式通信内容包括串口通信,网络socket通信,CAN总线通信,蓝牙通信等实验。学生完成这些实验之后,则能够把之前的各种单机实验联系起来。学生完成这五个应用部分的学习之后,则已经具备了完成嵌入式项目的基础能力。

在教学模式的提高阶段,使用一个独立的“案例”系统作为学生最后的大作业。这样不仅能够提高学生的综合素养和创新思维,而且可以作为一种考核方式进行总结。因此案例首先需要有一定的挑战性,能够激发学生的兴趣和能动性,而且需要符合专业培养和考核要求。整个过程按照嵌入式软件开发流程进行运作,学生以团队模式进行开发。最后提交的成果将采用科技论文的形式,包括中英文的摘要和关键词、小组成员分工名单、设计功能与设计特色、模块介绍与使用手册、体系结构、刻录光盘和测试结果性能分析等,同时还要进行系统答辩。这样可以从产品开发的角度培养学生一定的项目实践经验。

案例还要有很强的应用价值。例如我们所设计的案例有“自动取款机”、“手持游戏机”、“可视对讲机”、“电梯监控系统”、“智能家居系统”、“移动点菜系统”等,这些都是完全以生产产品的角度进行实习教学的。以“基于蓝牙的移动点菜系统”为例,设计内容包括系统结构设计、任务策划、功能实现、各个模块编码以及系统测试等几个步骤。在系统结构设计中,我们要求完全基于功能进行定制(图4);之后按照提供的相应系统功能进行任务分配和功能解析(图5);在完成各个模块编码之后,将会对整个系统进行整合并测试(图6、图7)。

图4移动点菜系统的体系结构图

图5移动点菜系统的功能解析图

图6移动点菜系统的工作流程

图7移动点菜系统的最终效果图

“教学相长”,学生完成的多个案例对老师的能力培养能够起到良好的促进作用。由于嵌入式软件开发的专业性和通行性,因此其经验的积累和案例的沉积非常重要。按照这种教学模式进行相关专业方向的建设,不仅可以提高教师的实践能力和项目经验,同时对嵌入式系统教学科研团队的建设也能够起到积极作用。

4嵌入式系统教学成果和总结

在实践过程中有极高的自由度,就能够极大地激发学生学习的主动性。兴趣是最好的老师,学生能够将自己各种创新的想法进行总结、归化并且实现出来,无疑是很有成就感的。依靠兴趣产生的内在驱动力,能够把从外界给予的压力而内化到学生自身学习产生的兴趣上,往往会引发学生非常高涨的学习情绪,并能够形成良好的氛围和传统。

按照如上教学模式所培养出来的学生,一般都具有很强的系统架构能力和程序分析设计能力。例如在2007年山东省所举办的“齐鲁软件大赛”中,我们学院参赛的三个嵌入式组全部获奖,其中两个组分获相关方向的第一名;2008年全国高校“博创杯嵌入式大赛”中,我们学院参赛的三支队伍全部获奖,其中两支分获相关方向的一等

奖;2008年的“齐鲁软件大赛”中,我院参赛的两个嵌入式组也分获相关方向的一等奖和二等奖。

另外,我们将这种实验教学模式应用在“东软班”和“阿尔卑斯班”的嵌入式教学中,也具有非常显著的效果。相对于其他院校所培养的学生来说,从这种实验教学模式下走出来的学生具有更强的实践能力和更加丰富的编程能力和经验。因此他们一毕业就能够直接步入技术领域,极强的动手能力和“项目构造”的设计思想使他们能够很快得到企业的认可和好评。

我们与在这种模式下培养出来的毕业生联系,从他们给我们的反馈信息中得知,我们之前所培养的学生,现在几乎都成了各个所在单位的技术中坚力量,并且一般都具有非常广阔的发展前景。

综上所述,新型人才培养模式能够突出嵌入式系统软件开发的特点,发挥嵌入式系统本身存在的优势,适应当前社会对创新人才的需求,因此值得推广。

参考文献:

[1] 张润杰,等. 基于“案例”的探究式实验教学[J]. 实验技术与管理,2006(6):96-98.

[2] 欧青立,曾照福,徐光远,等. 嵌入式系统的架构与发展[J]. 实验室研究与探索,2007(4).

[3] 杨志强. 嵌入式系统设计与发展[J]. 青海师范大学学报,2005(3).

[4] 许信顺,贾智平. 嵌入式Linux应用编程[M]. 北京:机械工业出版社,2007.

[5] 刘淼. 嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发[M]. 北京:北京航空航天出版社,2006.

[6] 李永,孙峰. 浅谈嵌入式系统现状与相应教学设备的选择[J]. 今日科苑,2008(11).

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关键词：嵌入式系统；人才培养模式；课程体系

中图分类号：G623.58

嵌入式从早期的单片机，到后来的DSP，再到现今的32位的基于ARM架构的处理器及以Soc片上系统的应用，嵌入式的应用已经渗透到各个领域。嵌入式教育目前在国内已经形成了足够的重视，但我们在很多方面所做的工作还不够，还存在一些问题如：师资力量不够，教材过于笼统，教学方式陈旧，培养嵌入式专业技能方面不能满足社会需求等。

本文将结合哈尔滨华德学院计算机专业的实际情况，以“应用型”人才培养为目标，结合本校学生的特点，探讨如何培养出适应社会需要的嵌入式人才。

1.专业定位

哈尔滨华德学院于2007年在计算机科学与技术专业设置嵌入式系统方向，本专业的定位是培养能够在消费电子、信息科学、计算机技术、工业控制、汽车电子等领域从事嵌入式系统产品的软/硬件设计、开发、测试等领域具有综合解决实际问题能力的实用型高等工程技术人才。

2.课程体系

2004年IEEE和ACM对计算机专业本科教育的课程系进行的设置认为嵌入式系统的课程应包括以下内容：嵌式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌入式软件设、实时操作系统、低功耗计算、系统可靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混合信号系统等。

通过市场调查，针对学生的实际接受知识的情况和社会的需求，本专业方向课程体系的理论教学分必修课程和选修课程，理论与实践的比例在6：4。课程体系主要分四个阶段：嵌入式原理基础、嵌入式编程基础、嵌入式开发技术和嵌入式综合应用。整个课程体系如图1所示

图1哈尔滨华德学院计算机专业嵌入式方向课程体系

课程体系中加强注重“精”，重点强化基础知识的掌握，课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点，是企业界普遍关心的核心技术，具有较强的实用性。教学中微处理器介绍MCS-51、ARM、FPGA、DSP，嵌入式操作系统介绍Linux、WinCE，开发语言介绍C++、Java。四年的教学要求学生做到四个“1”，即“精通1种主流微处理器系统+1套开发工具+1种嵌入式操作系统+1门开发语言”。

3.实践教学体系

嵌入式系统是一门应用性，实践性很强的的课程。结合哈尔滨华德学院的实际教学特点，积极开展启发式、讨论式、案例式等教学方法，激发学生学习的兴趣，考虑到学生的层次不同，在设置实验内容时，由浅入深，进行循序渐进的学习。在设置实践环节时，我们分为课程实验、课程设计、毕业设计三个环节，另外发挥发挥学生社团组织的作用，组织开展课外创新训练与社会实践活动。

3.1课程实验

课程实验又分为验证性实验、综合性实验、设计性实验，一般验证性实验是4学时，综合性实验是8学时、设计性实验是4学时。如嵌入式系统原理及应用课程共16学时实验，4学时的GPIO输入输出、中断实验；8学时的电机控制、显示实验，4学时的电子相框设计。通过这几个环节，学生能够基本掌握ARM9处理器的应用。

3.2课程设计

课程设计一般都是1周-2周的教学周期，由老师给出题目，学生三人组成一组并选题，完成设计内容。此环节即锻炼了学生的综合应用能力，又锻炼了学生的团队合作能力。

3.3毕业设计

毕业设计是最后一个实践环节，周期为13周，学生通过前期的教学环节，对于自己的特长已经有了定位，因此，自由选择导师并定出研究题目，毕业设计分为论文开题、中期检查、末期检查、论文换审、论文答辩五个环节，本专业方向的毕业设计要求学生动手制作出实物，然后写出论文。这个环节提高学生的综合实践和语言表述的能力，在增强学生理论基础的同时，提高了实践能力。

3.4课外实践

采取“导师制”的方式，组织科研活动小组，指导学生参加各种科技实践活动，学生在大学生电子竞赛、飞思卡尔竞赛、ACM大学生竞赛等竞赛中获得奖项累计有40余项。

4结论

基于以上的教学实践，哈尔滨华德学院开展了一系列嵌入式系统课程的教学，通过教学，学生能够建立嵌入式系统的思想，掌握嵌入式系统的开发方法，收到了良好的教学效果。

参考文献

[1]杨霞.嵌入式系统及应用课程教学研究与实践[J].学科建设与教学改革，2008（5）：71-74.

[2]童英华.应用型本科院校嵌入式教学探讨[J].微型电脑应用，2012（5）：1-10.

[3]邱雅.关于软件学院嵌入式教学改革的思考[J].电脑知识与技术，2011（10）：7957-7961.

篇(5)

[摘 要]目前，全国高职院校陆续增开嵌入式相关专业，对于核心课程教学内容及教学方法的开发与研讨各有特色。本文针对《Linux应用开发》这门嵌入式专业核心课程的课程建设及教学方法做出了一些研讨，进一步将项目教学法融入到嵌入式专业课程教学之中，以项目为载体，利用任务驱动使学生由被动学习向主动学习转变。

[关键词]项目教学 任务驱动 嵌入式Linux ARM

引言：嵌入式Linux是应用最广泛的嵌入式操作系统之一，而ARM处理是嵌入式开发中所占较大分额的处理器产品。基于ARM与Linux的嵌入式系统开发是目前市场嵌入式产品主流开发模式，嵌入式专业人才的培养归根结底是课程的建设，而课程建设的成功与否取决于是否采用了合理的教学方法。不同的课程，有着不同的教学方法，开发一种合理的、配套的教学方法对于一门课程的建设显得尤为重要。

一、企业、行业调研，提供有力依据

利用近半年时间，采用问卷调查、访谈、查阅资料等方式，对吉林省内电信、医疗、汽车、安全、工业控制和消费类等行业的20家生产企业进行调研。最终确定嵌入式系统工程专业《Linux应用开发》课程的教学目标是使学生掌握Linux的基本操作及系统应用、Linux下C语言编程，嵌入式系统的开发流程和基于Linux的嵌入式系统设计与应用开发技术。使学生具备嵌入式程序员从事嵌入式系统应用程序开发的能力。

通过调研还发现，为达到良好的教学效果，将知识传授最大化转化为能力培养，最有效的途径是实施项目教学法。采取任务驱动方式，能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等，改变学生的学习状态，使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决、高智慧的学习体系，由被动学习转变成主动学习，由“为什么要我学习”，转变成“我要学习”。

二、确定研究方向及内容，明确目标

经过多方论证，确定我校嵌入式系统工程专业主要面向消费类电子、通信、工业控制、计算机与电子技术、IT 、军工等领域的嵌入式系统开发与设计助理工程师、嵌入式软件工程师、系统功能测试工程师与嵌入式系统实施与维护员岗位群，培养具备嵌入式系统的软、硬件开发与设计的基本能力，能够熟练设计、开发嵌入式系统上层应用软件，完成嵌入式系统测试与维护的开发、产品测试、技术支持等方面的德、智、体全面发展高素质技能型专门人才。因此，确定《Linux开发应用》课程的培养目标为：

（1）素质培养

1.具有良好的身心素质、政治素质、人文与科学素质；

2.协作精神：具有团队精神和合作意识，具有协调工作的能力和组织管理能力；

3.探索改革精神：尽量培养锐意改革、大胆创新精神；

4.具备基本的职业能力和较强的社会责任感。

（2）技能培养

1.掌握ARM技术，了解ARM920T处理器的体系结构、编程模型、指令系统及开发环境，主流嵌入式操作系统的体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口；

2.掌握Linux系统内核的剪裁和配置、文件系统的构建、开发板的使用、嵌入式应用程序的开发与调试；

3.掌握Linux系统下设备驱动程序的开发技术，能够独立在Linux操作系统上开发各种驱动程序；

《Linux应用开发》是嵌入式专业的一门专业核心课程，是嵌入式系统开中是的一个重要环节，是嵌入式产品开发的核心步骤之一，因此，开发一种合理的、有效的教学方法，是非常有必要的。

三、深入理解项目教学法

所谓“项目教学法”，是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。

整个教学过程，可以用下面结构图来表示：

项目教学法的载体，是项目，一个项目又可以划分多个任务；项目教学法的关键，是设计和制定一个项目的工作任务。教师需将原有的知识结构体系打散，分散到各个项目中，再重新装载到每个工作任务当中，使学生在实践过程中，完成任务的同时，加深了对理论知识的理解。

同时，在教学过程中，由原来以教师讲授为主导变成以学生自主学习、交流为主导，教师在学生完成项目过程中，给予以指导性建议的辅帮助，让学生的自主创新能力得以发挥。am h明，可以用下面结构图天

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关键词：嵌入式系统；教学方法；软硬件结合；理论联系实际

近年来，为了适应信息技术、物联网以及互联网等行业高速发展的需要，大部分高等院校都开设了嵌入式系统、嵌入式单片机或者嵌入式操作系统等课程。开设此类嵌入式相关课程的目的主要是使学生能够在本科阶段对该领域及相关技术有一个预先的了解，为将来从事该行业打下良好的理论及实践基础。但随着嵌入式系统相关课程的开展也逐渐暴露了一些在教学方法方面存在的问题，比如课程内容过于偏重原理介绍，忽视了理论与实际的结合、以软件编程（操作系统方面）作为主导使嵌入式教学变成了典型的编程语言教学等。因此，本文在上述问题的基础上归纳总结了如下几个关于嵌入式系统教学的改进方法和措施。

一、注重对于嵌入式系统硬件的讲解

众所周知，嵌入式系统不是一个简单的软件系统或者操作系统，无论是单片机、DSP还是FPGA等都是嵌入式系统的承载媒体或介质。脱离了承载的硬件进行嵌入式系统教学容易使学生脱离实际进行理论学习，而且可能使学生产生诸如“嵌入式系统开发就是C语言编程吗？”“嵌入式系统和Windows系统有什么区别？”“嵌入式系统的硬件就是一块电路板吗？”等疑问。因此，本课程在教学过程中应有意识地在每堂课中穿插加入关于嵌入式系统硬件设计的内容，包括GPIO（LED灯、按键、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、温度传感器、USB、WDG（看门狗）、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块。学生可以在学习嵌入式系统原理的同时更清楚、直观地认识嵌入式系统的各个硬件组成部分及其功能。这样，一方面对于已经完成的如“数字逻辑电路”“C语言程序设计”“模拟电路技术基础”和“单片机原理”等课程是一种巩固和加强；另一方面可以使学生对嵌入式系统产生更加真切的认识，避免出现“学完不知道学的是什么、也不知道用于何处”等诸如此类的问题。

二、在开展嵌入式系统试验的过程中注重各功能模块的试验教学

在嵌入式系统教学的过程中试验环节是必不可少的，学生不仅可以通过试验对所学的理论知识进行巩固，而且可以将理论知识运用到实际中去，更真切地理解嵌入式系统的原理。但在以往的教学过程中，试验的重点更侧重于软件环境的搭建、开发板环境的搭建、应用程序的移植、内核的裁剪移植和根文件系统的制作等。在实际中缺乏对前述的GPIO、串行通信接口、温度传感器、USB、WDG、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块进行单独的、有针对性的试验训练和练习，而所缺失的功能训练环节对激发学生的学习兴趣是非常有益的。并且，单个功能模块的功能调试相对于整个嵌入式系统的调试来说相对比较简单，学生很容易通过简单操作看到实际效果，比如LED小灯闪烁、液晶屏显示温度以及与电脑进行简单串行通信等。每实现一个新的功能都会给予学生新的兴趣点，这样可以在一定程度上提高学生学习嵌入式系统的积极性和效果。因此，在嵌入式系统试验教学的过程中，增加一定的针对嵌入式系统硬件功能模块的试验环节对于提高教学效果和学生兴趣是非常必要的。

三、采用理论授课与实际操作同时进行的方式

作为一类学生比较陌生的操作系统，嵌入式操作系统在学习初期上手的难度较大。特别是其采用命令行操作式的交互方式，与传统的Windows图形操作方式有较大的差别。全新的用户、文件系统、进程、线程的概念以及网络管理、内存管理、进程调度、进程间通信、网络接口和虚拟文件系统等内核相关内容对于大多数学生来说理解起来都存在一定的困难。因此，为了实现更好的教学效果，在条件允许的情况下可以选择在机房授课的方式，通过多媒体教学系统和虚拟机软件（VMware），在讲解的同时进行演示操作并可以随时方便快捷地解决学生在学习过程中出现的问题。

四、采用课程设计的方式使学生完整地参与一个嵌入式项目的开发过程

仅有理论教学的嵌入式系统课程很难获得良好的效果。一个完整的嵌入式项目开发过程（从设计、编程到调试、实现的全过程）可以使学生将之前所学的相关知识综合运用、融会贯通。美国加州大学伯克利分校从事嵌入式系统教学多年的Edward A. Lee教授认为“在六周的嵌入式相关教学课程之后，学生须要利用九周甚至更长的时间参与一个课程设计项目，从列表中选择一个他们感兴趣的项目进行研究。而且，在这个研究过程中对学生进行指导的不是讲授嵌入式系统课程的教师，而是一些真正从事实际嵌入式项目的技术人员”。由此可以看出，欧美发达国家的高等院校在进行嵌入式教学的过程中会利用较长的时间（嵌入式课程理论教学时间的1.5倍）来引导学生参与完整的嵌入式课程设计并接受具有丰富实践经验的嵌入式专业技术人员的指导，这对学生形成完整的知识体系、提高实际动手能力都是很有帮助的。同时，可以采用分组的方式使学生进行团队合作，充分培养他们的团队协作能力和团队合作精神。因此，我们通过采用更偏重实际的嵌入式课程设计使学生获得更多的相关知识和实际经验。

下面以本人在课程设计中采用的嵌入式基站控制系统项目为例进行说明：该系统以实现大量移动通信基站的安保、安防以及远距离自动无人值守监控功能为目的进行设计，可以利用视频和传感探测单元等对本地的异常报警事件进行储存或通过3G无线网络将实时信息上传控制中心，从而实现远程集中监控的设计目标。该系统软件环境采用Linux嵌入式实时操作系统，硬件采用飞思卡尔IMX.53X系列微处理器作为核心控制单元，通过与多通道视频控制器（TW2835）相结合构成一个集视频监控、任务调度、网络通信和数据采集为一体的多功能操控平台。

考虑到培养学生的动手能力和团队合作精神，此课程设计以六人为一个小组，每个小组推选一名负责人，负责进行分工和协调。根据嵌入式系统教材的内容和教学大纲的要求，将整个嵌入式基站控制系统课程设计分为如下6个部分：1）人机界面：通过LED指示灯和音频对系统的工作状态、报警和故障进行指示以及实现远程呼叫、对讲功能；2）视频监控：采用420线NTSC制式的CCD球式或枪式摄像机CATV型视频接入，将视频录像数据进行本地保存并采用覆盖方式存储；3）有线网络数据通信：通过有线网络与远程上位机系统进行视频数据、语音数据、业务数据以及指令的交互通信；4）无线网络数据通信：采用支持CDMA标准的3G通信模块实现无线网络通信功能；5）RS-485/RS-232通信：与球式摄像机的云台、空调监控模块和UPS等动力环境监控模块进行通信；6）报警事件本地存储：将报警事件信息及相应的视频录像数据保存在本地的Flash或SD卡中，随时可以远程对本地存储的报警数据进行管理。

五、采用多种方式对学生的嵌入式系统学习过程进行评价

与传统的理论教学为主的专业课程不同，嵌入式系统课程本身更偏重于实践操作。因此，采用传统的期末“一张考卷”的成绩评定方式对学生的学习效果和能力进行评价并不尽合理，同时也容易影响学生参与嵌入式系统教学、试验和课程设计的积极性。因此，可以考虑适当降低理论部分在学生嵌入式系统学习成绩中的比重，甚至可以考虑取消理论考试，取而代之以试验考试或者课程设计的表现作为决定学生期末成绩的主要依据。比如，可以将最终评定方式的比例选择为理论考试占20%、试验成绩占40%、课程设计成绩占40%。当然，也可以对上述比例进行适当的调整，但主要的原则应该是鼓励学生主动地提高自身的动手和试验操作能力，使其在毕业后能够较快地融入到嵌入式领域的工作中。

参考文献：

[1]贺丹丹，张帆，刘峰.嵌入式 Linux 系统开发教程[M].清华大学出版社， 2010.

篇(7)

关键词：ARM嵌入式系统；仿真实验；项目化教育；创新能力

Research and practice on teaching method of ARM embedded system

Feng Jiqin, Zhu Ge, Chen Gubo

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: A lot of negative factors are existing in ARM embedded system teaching, such as difficulties in theoretical knowledge of books, insufficient time for experiments, deficiency in innovation ability and so on. In order to make students understand and apply ARM embedded system completely, theoretical knowledge of books, simulation experiments and project education were integrated together and taught students step by step in education reforms. In this way, students' learning interesting could be increased, and operation ability and innovation ability could be improved. As a result, good teaching effects could be obtained.

Key words: ARM embedded system; simulation experiments; project education; innovative ability

近年来，随着计算机技术及大规模集成电路技术的发展，嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、电子等众多领域发挥着越来越重要的作用。同时随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式人才的需求量也在逐年增加，人才缺口逐渐扩大。对嵌入式系统技术作为一门新兴技术，涵盖了电子、信息、计算机等多项技术的综合应用，因此对嵌入式系统课程教学也提出更高要求和挑战。

1 教学现状

为适应社会需要，我校在原有51单片机课程上开设了ARM嵌入式系统课程，该课程是学生综合应用其他专业知识的重要课程，在电类专业中起着非常重要的作用，很受学生欢迎。我校每年都有近20个班的学生选修ARM嵌入式系统课程，笔者连续4年都承担51单片机课程和ARM嵌入式课程的教学任务。为进一步提高该课程的教学质量，通过多种形式和学生交流，了解他们的需求，并结合实际工程开发中对ARM嵌入式系统的需要，认为该课程目前的教学存在以下问题。

1.1 教材理论知识偏难

因为ARM嵌入式技术是一门新兴技术，目前该课程的教材偏少，而且大部分教材中的理论知识偏多、难懂，学生课后参考资料极少，因此学生起初热情大，但后来越学越不懂，导致最后学生不爱听，教师教学也困难。即便是大部分高校采用的教材《ARM嵌入式系统基础教程》[1]，书中虽然引入了许多例子，但这些例子多以芯片手册描述的方法来编写，很少有完整的例子来讲解一个模块，知识点相对比较孤立。学生学习后很难将这些孤立知识点前后联系，而嵌入式系统技术在应用中又要求对所有知识融会贯通，这样才能学以致用。学校在近几年的教学实践中，仍然选用该教材，但是在教学内容顺序上做了调整，使理论学习由浅入深。

1.2 实验时间太少

嵌入式系统类课程最重要的就是实践，通过实践，才能将所学知识巩固并灵活应用。但是目前该课程实验教学时间开设为16个学时，学生实验时间太少[2]，不利于知识的消化和吸收。即便是能保证充足的实验学时，学生所完成的几个典型实验也只是验证性实验，他们在实验中大多只是按照指导书给出的实验步骤完成实验，不能灵活应用所学知识。这样的实践方式使学生在学习过程中仍然是理论与实际脱节，达不到理想教学效果。如果在课堂教学中引入实验仿真平台，更能让学生将理论和实际联系起来；更重要的是，学生在课后能自己建立虚拟实验平台，不再拘泥于只在传统实验室才能进行实践学习，而是会拥有更多的课后实践机会。

1.3 学生对所学知识点不能融会贯通

该课程的核心内容大都是以模块形式来讲解的，如GPIO模块、定时器模块、PWM模块等，这些知识在教师讲解和学生搭建虚拟平台实践后，都能基本被学生掌握。但是学生在学习后，也都把这些模块当做是孤立的模块，往往不能前后联系，不能灵活应用。因此学生在参加一些电子设计竞赛或者科研创新活动时，需要综合知识。虽然大部分学生嵌入式系统各模块知识都学得很好，但就是不会灵活应用，不知如何应用所学知识来完成自己的项目。针对这点，在完成教程各模块内容后，将书上知识点串成一些项目，把理论融入项目实践中讲解，调动了学生的兴趣，提高了他们的实践创新能力。

2 教学方法

针对上述教学现状，我们提出一套新的ARM嵌入式课程教学方法，而且在实践中取得了较好的教学效果。

2.1 教学内容顺序调整

目前高校开设ARM嵌入式系统这门课程大都使用《ARM嵌入式系统基础教程》，该教材相对于其他教材而言，更适合工科类学生使用。但是该教材也存在一些缺点。例如在内容编排上，该书前部分较多枯燥理论知识，后面章节才是具体应用，这种编排比较教材工程技术人员，不太适合高校学生学习。而学生学习教材内容宜由浅入深，先提高其对嵌入式系统的兴趣，这样才能对后面的学习起到事半功倍的效果。因此在教学过程中，依据学生的兴趣和心理特点，将教材内容进行调整。

例如第四章和第五章内容调整前后对比(见表1)。

表1 第四章和第五章调整前后内容比较

4.9 向量中断控制器 4.9 SPI接口

4.10 外部中断输入 4.10 I2C 接口

4.11 定时器0和定时器1 4.11 UART0和UART1

4.12 SPI接口 4.12 A/D转换器

4.13 I2C 接口 4.13 看门狗

4.14 UART0和UART1 4.14 脉宽调制器

4.15 A/D转换器 4.15 实时时钟

4.16 看门狗 4.16 存储器寻址

4.17 脉宽调制器 4.17 系统控制模块

4.18 实时时钟 4.18 存储器加速模块

5.1 最小系统 4.19 外部存储器控制器

调整后内容由浅入深，而且内容安排顺序上和开设的51单片机课程类似，先硬件再软件，先实物后理论。这样让学生从感性到理性的学习，对该课程不再感到枯燥。同时，适合学生学习51单片机后形成的思维模式，更易学习ARM，同时也能更好地将51单片机课程和ARM课程相结合，寻找其共同点与不同点，做到嵌入式系统学习中“一通百通”的效果。

2.2 虚拟仿真平台的搭建

传统的ARM开发平台不但价格高昂，一般高校实验室也不具备每个学生单独使用1套开发平台的条件，并且实际电路连线不可更改。加之实验教学时间是有限的，学生也无法在短时间内将所有实验消化吸收。如果使用EDA技术建立嵌入式虚拟仿真平台，使学生自己可以在课后完成以前必须在实验室内完成的实验，这样，他们有充分的时间消化、吸收、再学习，且对自己所学知识实现自我摸索和提升。

虚拟平台搭建的主要工具是Proteus和Keil软件。Proteus是由英国Lab Center Electronics公司开发的EDA工具软件，它的主要优点是能够进行电路原理图的设计，可以仿真微处理器及其电路，且提供软件调试功能。Keil是国际知名软件公司Keil公司开发的嵌入式系统软件开发平台，是目前嵌入式系统51和ARM微控制器的主流开发工具。

利用上述两款软件，可完成ARM嵌入式系统课程中大部分知识点实验仿真，如GPIO、外部中断输入、定时器0和定时器1等模块。

例如，在向学生讲解GPIO这部分知识的时候，可以让学生在计算机上利用Proteus搭建硬件平台。例如，通过P0.17和P0.18分别连接不同颜色的LED灯，作为输出口，P0.19口接按键作为输入口。然后通过Keil软件编写程序，从而让学生练习GPIO的输入输出功能，以达到掌握GPIO的学习内容的目的。

2.3 理论联系实际，融入项目化教育方法

即使在该课程中引入虚拟平台，学生在一定程度上可以很好地消化课堂的理论教学，但是所学知识点不能串在一起，在真正应用的时候也是无从下手，更谈不上创新。因此在整个教程内容完成后，综合前5章所有知识点，以一个简单项目为例，将项目化教育引入课程教学中，使学生能将理论与实际结合起来，能运用所学知识去解决实际问题，培养学生分析问题、解决问题的能力。

具体在项目化教学过程中，可以将学生分为几个项目组，让学生分工合作来完成项目。近几年的教学过程中，我们实践过许多小项目，具体实施建议分以下几步：

(1)确定项目任务；

(2)对学生进行分组，各组进行任务分工，明确各自任务；

(3)方案实施；

(4)项目总结及经验交流。

在整个项目化教学实施过程中，教师应起引导性作用，及时解决学生在项目设计中所遇到的问题。学生在进行项目设计过程中必须分工合作，具有团队精神。在项目实施过程中，学生不仅需要将所有知识综合运用，更需要具有创新能力，这样才能完成整个项目的设计。

3 结束语

通过教学顺序的调整，使课程内容由难变简，深入浅出，学生在学习理论过程中循序渐进，与学过的51单片机做比较学习，使学习变得较轻松。在学习过程中，可利用现有条件搭建虚拟平台，让学生不仅在课堂上也可在课后进行实验，让所学知识得到巩固。在所有知识点完成后，以一个小项目总结前面所学知识，这让学生对该课程更有兴趣，既拓宽了学生知识面，又提高了学生的综合能力和动手能力，使学生在教学教学过程中占主导地位。课程改革的实际应用效果较好，但是教学改革任务艰巨，需根据实际情况不断对教学方法进行调整，以适应学生及社会需要。

参考文献