導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇嵌入式課程設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：嵌入式Linux；體系結(jié)構(gòu)；課程研究

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0070-02

近年來嵌入式Linux系統(tǒng)發(fā)展較快，在中國(guó)，以Linux為基礎(chǔ)的嵌入式操作系統(tǒng)也很活躍，其中中軟Linux、紅旗Linux、東方Linux是業(yè)界的代表。嵌入式Linux系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，尤其隨著智能手機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，基于嵌入式Linux系統(tǒng)的電子產(chǎn)品已進(jìn)入人們的生活，如基于Linux的Android系統(tǒng)，基于Linux的智能家居系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，3G行業(yè)應(yīng)用如移動(dòng)視頻監(jiān)控-車輛應(yīng)急指揮調(diào)度、遠(yuǎn)程的區(qū)域監(jiān)測(cè)、安防領(lǐng)域、移動(dòng)電子商務(wù)等。嵌入式Linux是把Linux內(nèi)核移植到一個(gè)專用嵌入式設(shè)備的CPU和主板上。嵌入式Linux和桌面Linux提供的API函數(shù)與內(nèi)核源代碼都是相同的，嵌入式Linux開發(fā)主要通過在桌面Linux利用源碼編輯器如vi編寫源代碼，通過交叉編譯器編譯出能在嵌入式開發(fā)平臺(tái)如手機(jī)、機(jī)頂盒或智能家居等產(chǎn)品上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。嵌入式Linux開發(fā)的工具還包括調(diào)試器、CVS等項(xiàng)目管理軟件等。

一、嵌入式Linux設(shè)計(jì)課程概述

嵌入式Linux設(shè)計(jì)是電子信息專業(yè)及相近專業(yè)的一門專業(yè)課，其目的是使學(xué)生了解主流嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。學(xué)生熟悉掌握嵌入式系統(tǒng)常用的硬件接口時(shí)序、電氣特性；掌握針對(duì)硬件的Linux驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)方法，包括I/O口、CAN總線、觸摸屏、IIC、異步串口、音頻、顯示、USB、以太網(wǎng)及Flash的使用及驅(qū)動(dòng)程序的編寫。[1]熟悉嵌入式Linux的中斷處理、Boot Loader和內(nèi)核電啟動(dòng)過程。圖1為嵌入式Linux系統(tǒng)架構(gòu)圖。

二、嵌入式Linux設(shè)計(jì)課程研究

1.嵌入式Linux系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

（1）嵌入式Linux系統(tǒng)硬件組成。核心板：采用高性能嵌入式處理器、Mobile DDR、NAND Flash、NOR Flash；電路：帶觸摸屏真彩色寬屏LCD、USB HOST、UART，RS232端口、立體聲語(yǔ)音輸出、耳機(jī)、自適應(yīng)10/100M網(wǎng)卡、板載GSM/GPRS模塊、步進(jìn)電機(jī)電路模塊，搭載射頻模塊；擴(kuò)展模塊：主/從藍(lán)牙模塊、Zigbee模塊、傳感器部分。

（2）軟件組成。操作系統(tǒng)：Linux2.6.21，Linux2.6.38。引導(dǎo)程序：U-boot.1.1.6。圖形界面：QT 4.6。嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)流程。元器件選型：根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能及目前市場(chǎng)上可選用的元器件來設(shè)計(jì)電路。原理圖編制：用Protel等相關(guān)電子CAD工具將設(shè)計(jì)好的電路圖在電腦中繪制出來。印制板設(shè)計(jì)：在Protel等工具中畫好芯片及電阻、電容等封裝，將原理圖轉(zhuǎn)換成PCB板圖，并完成布線。樣板試制：把PCB板圖進(jìn)行制板，并焊接好相應(yīng)元器件。硬件功能測(cè)試：在焊接元器件時(shí)要按功能模塊順序焊接，焊接好一個(gè)模塊后接著測(cè)試其功能，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。如通過USB供電模塊對(duì)應(yīng)的USB接口及降壓芯片、電阻、電容等焊接完后，將USB接口插到電腦USB接口處，并通過萬(wàn)用表測(cè)量USB接口引腳電壓，如果顯示5V即為正確電壓，說明電路設(shè)計(jì)及焊接都成功。如果以后其他部分出現(xiàn)問題時(shí)可以排除這部分芯片的嫌疑。編寫引導(dǎo)程序：分匯編語(yǔ)言部分和C語(yǔ)言部分，實(shí)現(xiàn)硬件初始化和引導(dǎo)操作系統(tǒng)的功能。操作系統(tǒng)移植：在官網(wǎng)下載最新Linux版本，根據(jù)本設(shè)備硬件配置裁剪Linux源代碼并修改。文件系統(tǒng)：沒有文件系統(tǒng)，內(nèi)核不完整，最后內(nèi)核啟動(dòng)后要找文件系統(tǒng)，如果沒有文件系統(tǒng)會(huì)提示失敗。通過文件系統(tǒng)管理硬盤，下載應(yīng)用程序。驅(qū)動(dòng)程序編寫：用戶程序無(wú)法直接操作用戶態(tài)，要用中間層軟件―設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。用戶程序必須通過系統(tǒng)調(diào)用，間接調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序訪問硬件。API設(shè)計(jì)與開發(fā)：API設(shè)計(jì)是為了讓應(yīng)用程序員在開發(fā)時(shí)更方便，提供了繪圖接口函數(shù)、文件接口函數(shù)及控件函數(shù)等。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)：根據(jù)功能需求設(shè)計(jì)如手機(jī)游戲、PDA基本管理功能、機(jī)頂盒信號(hào)處理等。[2]系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：產(chǎn)品所有功能設(shè)計(jì)好后，整體加載到硬件設(shè)備中，調(diào)試其功能穩(wěn)定性。樣機(jī)支付：加工外殼，封裝好設(shè)備，可以投入市場(chǎng)。

該部分要在課程講解的基礎(chǔ)上帶領(lǐng)學(xué)生通過實(shí)踐課或課程設(shè)計(jì)完成一項(xiàng)電子產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)，讓學(xué)生真正體會(huì)到嵌入式產(chǎn)品是什么，怎么移植嵌入式Linux系統(tǒng)。

2.引導(dǎo)程序

引導(dǎo)程序Bootloader是系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段代碼，也就是在內(nèi)核啟動(dòng)前運(yùn)行的第一段程序。引導(dǎo)程序的功能：初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖。將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像從Flash內(nèi)拷貝到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)行，即啟動(dòng)操作系統(tǒng)。常見的Bootloader有Vivi、Blob、Redboot和U-Boot。下面介紹U-Boot的啟動(dòng)流程：

（1）第一階段。依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，用匯編來實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)上電后進(jìn)入svc模式；關(guān)閉看門狗禁止所有中斷；進(jìn)行初級(jí)硬件初始化后將自身代碼拷貝到SDRAM中；設(shè)置堆棧、清空bss段，最后跳轉(zhuǎn)到C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的第二階段中。

（2）第二階段。設(shè)置參數(shù)引導(dǎo)內(nèi)核，并跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核入口處。通常用C語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，并具有很好的可讀性和可移植性。

該部分的源代碼量比較少，涉及到ARM匯編和C語(yǔ)言編程，是整個(gè)系統(tǒng)中的第一段代碼，很重要，需要帶著學(xué)生從第一行代碼開始逐行剖析。

3.嵌入式Linux內(nèi)核

分析內(nèi)核源碼：包括初始化Cache、Mum等設(shè)置；內(nèi)核解壓函數(shù)；非壓縮內(nèi)核啟動(dòng)匯編段。內(nèi)核移植：修改與具體的硬件構(gòu)架和開發(fā)板類型相關(guān)的文件代碼，如.config文件。選擇相近的demo板，可以最大實(shí)現(xiàn)代碼重用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的修改。對(duì)不同類型的NAND Flash、網(wǎng)卡、YAFFS FLASH進(jìn)行移植修改。Linux代碼量很大，該部分的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是如何移植Linux到嵌入式平臺(tái)上，如何裁剪代碼。

4.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

上層應(yīng)用程序是通過驅(qū)動(dòng)程序使用底層硬件。應(yīng)用程序使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)調(diào)用，用戶程序必須通過系統(tǒng)調(diào)用，間接調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序訪問硬件。每個(gè)硬件接口不一樣，由內(nèi)核提供黑匣子接口屏蔽用戶。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分為字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（包括各種串行接口、并行接口等）、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（包括磁盤設(shè)備等）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（包括網(wǎng)卡等）及雜項(xiàng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（如SCSI、時(shí)鐘等）。[3]驅(qū)動(dòng)程序代碼也是以移植修改為主，根據(jù)新增加接口及設(shè)備型號(hào)修改廠商支持的原有程序代碼。

5.文件系統(tǒng)

Linux中一切皆文件，所有的設(shè)備、內(nèi)存都模擬成文件。Linux的文件系統(tǒng)包括四種：命名空間、API（用來便利和操作對(duì)象的一套系統(tǒng)調(diào)用）、安全模型（用來保護(hù)、隱藏和共享事物的方案）和實(shí)現(xiàn)（把邏輯模型同實(shí)際硬件聯(lián)系到一起的軟件）。建立在Flash上的文件系統(tǒng)包括EXT2、Jffs2、yaffs、CRAMFS、proc等文件類型。Linux下的文件分成五種文件類型：字符設(shè)備、塊設(shè)備、連接、普通文件和目錄。

構(gòu)建嵌入式文件系統(tǒng)先構(gòu)建根文件目錄，文件系統(tǒng)通過busybox工具集來制作目錄和根文件系統(tǒng)，通過mk命令做成crmafs只讀根文件系統(tǒng)鏡像，最后燒寫根文件系統(tǒng)。

6.圖形界面

QT是現(xiàn)在流行的跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面（GUI）工具包。通過QT能設(shè)計(jì)2D、3D等多種界面圖形。在QT程序中，利用信號(hào)和插槽機(jī)制進(jìn)行對(duì)象間的通信。QT有Windows版本，可以在Windows操作系統(tǒng)中開發(fā)后通過交叉編譯后移植到嵌入式Linux環(huán)境中。[4]在設(shè)計(jì)嵌入式Linux界面時(shí)使用Windows QT4.0在Windows環(huán)境下開發(fā)，屬于可視化界面，不用通過代碼創(chuàng)建控件，通過工具可以直接拖拉控件到窗口中，簡(jiǎn)單方便。

三、嵌入式Linux的發(fā)展方向

嵌入式Linux發(fā)展的前景非常好，但是人才的缺乏已經(jīng)成為當(dāng)前制約嵌入式Linux發(fā)展的瓶頸。一方面，因?yàn)榍度胧饺瞬蓬I(lǐng)域門檻較高，從事嵌入式軟件開發(fā)的工作人員不僅要熟練掌握C/C++、匯編語(yǔ)言等基礎(chǔ)，而且對(duì)Linux內(nèi)核和底層驅(qū)動(dòng)程序及硬件都要熟悉。另一方面，因?yàn)檫@一領(lǐng)域較新，目前發(fā)展太快，很多軟硬件技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間不長(zhǎng)，如ARM11/A8處理器、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、無(wú)線通信協(xié)議、移動(dòng)USB3.0高速傳輸?shù)龋壳皣?guó)內(nèi)乃至國(guó)際上能夠掌握這些新技術(shù)的人才相當(dāng)匱乏。所以近幾年包括未來幾年，市場(chǎng)對(duì)嵌入式Linux人才的需求都非常旺盛。

四、總結(jié)

嵌入式Linux設(shè)計(jì)課程涉及嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建、驅(qū)動(dòng)開發(fā)、內(nèi)核移植、根文件構(gòu)建、應(yīng)用及圖形開發(fā)。嵌入式Linux設(shè)計(jì)還可以增加系統(tǒng)管理部分內(nèi)容，如服務(wù)器管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)配置、防火墻配置與管理、日志管理及維護(hù)等。隨著Linux操作系統(tǒng)的完善和發(fā)展，以嵌入式Linux為內(nèi)核的嵌入f系統(tǒng)也已無(wú)處不在。數(shù)字化、智能化使傳統(tǒng)設(shè)備電子化，具有這些功能的嵌入式Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用前景會(huì)越來越廣，學(xué)好該課程對(duì)發(fā)展嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小妮.基于嵌入式系列課程的教學(xué)改革與探索[J].教育理論與教學(xué)研究，2013，（5）.

[2]冼進(jìn).嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，

2007.

篇2

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；嵌入式系統(tǒng)；Linux系統(tǒng)

嵌入式Linux系統(tǒng)由于具有開源、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、內(nèi)核穩(wěn)定高效等特性，在產(chǎn)品開發(fā)周期、產(chǎn)品的功能可擴(kuò)展性、開發(fā)時(shí)的人力投入等方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于中低端智能電子設(shè)備中。隨著物聯(lián)網(wǎng)的趨熱，作為物聯(lián)網(wǎng)的底層技術(shù)之一的嵌入式智能技術(shù)將具有巨大的市場(chǎng)前景[1-2]。

而在高校教學(xué)中，對(duì)于嵌入式技術(shù)這類強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問題的能力是至關(guān)重要的。本文針對(duì)當(dāng)前高等院校嵌入式實(shí)驗(yàn)課程，特別是嵌入式實(shí)時(shí)軟件開發(fā)這門課程的教學(xué)投入不足、學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳的問題，提出了具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方案。并且詳細(xì)地剖析了一些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，給出了這些實(shí)驗(yàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的具體方案。

1嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程分析

嵌入式Linux課程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的滲透性，與其他專業(yè)課程相比，嵌入式Linux課程設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的特點(diǎn)[3]：該課程對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)有較高的要求，課程具有交叉性，并且對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和系統(tǒng)思考解決問題的能力要求較高。

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握嵌入式Linux系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方面的基本概念和技能，嵌入式軟件設(shè)計(jì)的一般方法和流程，以及基本的實(shí)時(shí)控制方法、嵌入式網(wǎng)絡(luò)編程、嵌入式文件系統(tǒng)操作、I/O控制等知識(shí)；通過綜合實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和模擬，使學(xué)生能夠達(dá)到實(shí)際開發(fā)能力的目的。然而嵌入式系統(tǒng)的一大特色表現(xiàn)在發(fā)展速度上[4]。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)處不在，其知識(shí)的新陳代謝的非?？?，新技術(shù)層出不窮，這就需要教師不斷地將新的應(yīng)用技術(shù)補(bǔ)充到嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系之中，推陳出新，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)際的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)開發(fā)綜合項(xiàng)目的能力，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出實(shí)用的嵌入式軟件系統(tǒng)，適應(yīng)于社會(huì)的需要。

本文的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行在ARM-Linux操作系統(tǒng)下，結(jié)合ARM2410/PXA270/OMAP5910平臺(tái)的嵌入式Linux程序設(shè)計(jì)與系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，秉承理論與實(shí)踐相結(jié)合的思想，幫助學(xué)生快速跨入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的門檻。

2嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程涉及操作系統(tǒng)分析和應(yīng)用軟件編程等知識(shí)，學(xué)生需要能夠理解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工作原理、掌握基本的開發(fā)流程和開發(fā)工具的使用方法。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上既有簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)也有復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn)，每部分的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)了“分層次、分階段”的教學(xué)思想。本文將實(shí)驗(yàn)分為三部分：

2.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

目的是讓學(xué)生了解嵌入式軟件和硬件的一般開發(fā)環(huán)境與流程；熟悉實(shí)驗(yàn)開發(fā)工具，掌握實(shí)驗(yàn)開發(fā)工具的操作方法及使用，熟悉軟件編程環(huán)境，為更進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

2.1.1嵌入式應(yīng)用程序交叉開發(fā)環(huán)境的建立

本實(shí)驗(yàn)介紹了一般的嵌入式開發(fā)流程，以及開發(fā)環(huán)境中的軟件和硬件的安裝與調(diào)試。目的是讓學(xué)生了解嵌入式交叉編譯的相關(guān)知識(shí)，以及能夠搭建嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。

2.1.2開發(fā)基本的嵌入式應(yīng)用程序?qū)嵗?/p>

通過嵌入式應(yīng)用程序Makefile與Hello World實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉Linux開發(fā)環(huán)境，了解基本的嵌入式開發(fā)的基本過程，以及Makefile的基本內(nèi)容，掌握基本的程序設(shè)計(jì)方法與流程，建立起任務(wù)的概念，為后續(xù)的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。

2.1.3Linux 多線程使用實(shí)例――生產(chǎn)者-消費(fèi)者協(xié)議

通過本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解操作系統(tǒng)提出的多個(gè)機(jī)制對(duì)線程的執(zhí)行順序進(jìn)行限制，包括互斥鎖和條件變量等機(jī)制。在這里引入生產(chǎn)者―消費(fèi)者模型對(duì)多線程的管理機(jī)制進(jìn)行描述。目的是讓學(xué)生了解多線程程序設(shè)計(jì)的基本原理，并且使學(xué)生學(xué)習(xí)pthread庫(kù)函數(shù)的使用。

2.1.4進(jìn)程相關(guān)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)――進(jìn)程創(chuàng)建及通信

通過本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解對(duì)于操作系統(tǒng)進(jìn)程的一些基本操作，包括進(jìn)程函數(shù)、信號(hào)函數(shù)和管道函數(shù)的相關(guān)使用機(jī)制等。目的是讓學(xué)生了解在Linux下進(jìn)程通信的相關(guān)原理，以及掌握使用進(jìn)程進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的能力。

2.2基本技能性實(shí)驗(yàn)

通過構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)以及內(nèi)核定制、系統(tǒng)引導(dǎo)、文件系統(tǒng)、接口設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)、圖形界面設(shè)計(jì)、以及通信應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更清楚深刻地理解嵌入式Linux系統(tǒng)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)，體會(huì)嵌入式Linux系統(tǒng)的組成要素，提高操作的人性化水平、完成功能完善的應(yīng)用系統(tǒng)。目的是讓學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)特有的編程機(jī)制和提供的各種編程接口，使之具備基本的嵌入式程序開發(fā)技能。

2.2.1嵌入式Linux內(nèi)核、引導(dǎo)系統(tǒng)和文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

通過構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)以及內(nèi)核定制等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更清楚深刻地理解嵌入式Linux系統(tǒng)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)、體會(huì)嵌入式Linux系統(tǒng)的組成要素。目的是讓學(xué)生了解Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)、具有編譯Linux內(nèi)核的能力，以及了解一個(gè)操作系統(tǒng)的構(gòu)造。

1)Linux內(nèi)核裁剪與編譯實(shí)驗(yàn)。

以源程序的形式提供給學(xué)生一個(gè)分析研究的例子，展示內(nèi)核的配置、內(nèi)核鏡像的編譯過程以及內(nèi)核的測(cè)試。讓學(xué)生了解Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)，以及操作系統(tǒng)的構(gòu)造，使學(xué)生具有編譯Linux內(nèi)核的能力。

2) 引導(dǎo)系統(tǒng)和文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

此處利用一個(gè)階段性的綜合性實(shí)驗(yàn)―軟盤Linux操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生了解一個(gè)操作系統(tǒng)的構(gòu)造，以及如何制作軟件Linux操作系統(tǒng)。在該實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生使用軟盤進(jìn)行GRUB配置，讓學(xué)生觀察如何實(shí)現(xiàn)的引導(dǎo)系統(tǒng)；之后使用make menuconfig進(jìn)行內(nèi)核配置，再使用BusyBox編譯生成一個(gè)新的根文件系統(tǒng)，使學(xué)生了解文件系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)的；最后將內(nèi)核鏡像和根文件系統(tǒng)整合到軟盤中完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在讀懂源程序流程的基礎(chǔ)上可以對(duì)例程進(jìn)行修改，驗(yàn)證是否完成所設(shè)想的功能。

2.2.2嵌入式Linux接口設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶒?yàn)

驅(qū)動(dòng)開發(fā)是嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)中一個(gè)重要的組成部分，此部分實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的前述基本功要求較高，要求學(xué)生不僅要熟悉Linux的內(nèi)核機(jī)制、驅(qū)動(dòng)程序與用戶級(jí)應(yīng)用程序的接口關(guān)系，還要考慮設(shè)備的并發(fā)操作等因素，而且要了解所開發(fā)硬件的工作原理。

1) 虛擬驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)驗(yàn)。

使用靜態(tài)結(jié)點(diǎn)方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)和測(cè)試。需要學(xué)生首先創(chuàng)建一個(gè)新目錄，并在其中編寫驅(qū)動(dòng)程序nodevfs.c和Makefile文件，然后編譯生成驅(qū)動(dòng)程序模塊?；谠擈?qū)動(dòng)程序模塊編寫測(cè)試程序。然后將程序模塊裝入到目標(biāo)開發(fā)板上，建立設(shè)備結(jié)點(diǎn)并連接，運(yùn)行及測(cè)試程序。通過本實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以學(xué)習(xí)在Linux下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的原理，掌握使用靜態(tài)結(jié)點(diǎn)方式進(jìn)行開發(fā)調(diào)試的過程以及如何使用動(dòng)態(tài)devfs方式進(jìn)行開發(fā)調(diào)試的過程。

2)A/D接口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

要求學(xué)生使用C語(yǔ)言編程Makefile文件和線程庫(kù)，完成A/D驅(qū)動(dòng)程序以及測(cè)試程序。例如要求學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)采集A/D前三路通道信息，并在終端上顯示0～9的范圍。通過本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握程序編寫的基本過程，以及了解S3C2410芯片的8通道10位A/D的操作與控制。

2.2.3嵌入式Linux圖形界面實(shí)驗(yàn)

1)Qt圖形界面相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

要求學(xué)生使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，以及Makefile文件來完成Qt圖形界面相關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉如何在Linux環(huán)境下安裝Qt和Qt/Embedded環(huán)境，如何在Qt/Embedded環(huán)境下使用qvfb顯示程序結(jié)果，以及如何完成Qt/Embedded的交叉編譯環(huán)境并且運(yùn)行程序。

2)Qtopia的移植以及編程實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)的目的在于使學(xué)生熟悉如何在Linux環(huán)境下安裝Qtopia環(huán)境，如何使用qvfb顯示Qtopia環(huán)境，以及如何在開發(fā)板上運(yùn)行Qtopia環(huán)境。在了解了安裝Qtopia的基本步驟后，需要將Qtopia移植到ARM平臺(tái)上運(yùn)行。

2.2.4嵌入式Linux下的通信實(shí)驗(yàn)

隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，純單機(jī)工作已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求，因此各個(gè)系統(tǒng)之間的信息交互由于具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值面成為嵌入式技術(shù)更深層次的應(yīng)用。因此需要學(xué)生掌握嵌入式Linux系統(tǒng)下的各種通信應(yīng)用，包括串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信、藍(lán)牙通信以及CAN總線通信。學(xué)生可以嘗試把通信編程和之前的各種案例結(jié)合起來，完成功能更加完善的應(yīng)用系統(tǒng)。

1) 串口通信實(shí)驗(yàn)。

串口作為計(jì)算機(jī)一種常用的接口，具有連接線少、通信簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。特別是在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用宿主機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)機(jī)的調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制。從而通過串口線連接宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)達(dá)到通信的目的。

要求學(xué)生編寫發(fā)送端程序和接收端程序，發(fā)送端程序經(jīng)交叉編譯后在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行，接收端程序在宿主機(jī)上運(yùn)行，發(fā)送端程序通過串口發(fā)送字符給接收端。本實(shí)驗(yàn)的目的在于使學(xué)生了解使用Telnet登陸目標(biāo)機(jī)的方法以及掌握串口通信的編程方法。

2) 網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，需要解決網(wǎng)絡(luò)間不同主機(jī)進(jìn)程間的相互通信問題。為了解決網(wǎng)絡(luò)上的不同主機(jī)，可以用相同的進(jìn)程號(hào)來表示沒有任何關(guān)系的兩個(gè)進(jìn)程的問題，從及操作系統(tǒng)支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議眾多，不同協(xié)議的工作方式不同，地址格式不同等問題，實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生首先熟悉TCP/IP協(xié)議中引入的地址和端口的概念，并要求學(xué)生使用C語(yǔ)言編寫skt_cli.c程序，stk_ser.c程序以及相應(yīng)的Makefile文件，編譯成功后生成執(zhí)行文件后，在嵌入式開發(fā)平臺(tái)和宿主機(jī)上運(yùn)行測(cè)試。本部分實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谑箤W(xué)生了解在Linux系統(tǒng)下的Socket通信的基本原理，以及使學(xué)生掌握Socket編程的相關(guān)知識(shí)。

3) 藍(lán)牙相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

藍(lán)牙計(jì)劃主要是面向網(wǎng)絡(luò)中各類數(shù)據(jù)及語(yǔ)音設(shè)備，使用無(wú)線微波的方式將它們連成一個(gè)微網(wǎng)，多個(gè)微網(wǎng)之間也可以互連，從而方便快速地實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生編譯內(nèi)核，使內(nèi)核包含藍(lán)牙模塊的相關(guān)驅(qū)動(dòng)，重新燒寫內(nèi)核，最終使開發(fā)板上的藍(lán)牙適配器能夠和Windows主機(jī)中的藍(lán)牙適配器建立連接。其目的使學(xué)生掌握藍(lán)牙設(shè)備通信原理，以及Linux嵌入式開發(fā)平臺(tái)上藍(lán)牙設(shè)備的使用。

4)CAN總線實(shí)驗(yàn)。

要求學(xué)生使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，完成Makefile文件，CAN驅(qū)動(dòng)程序，以及測(cè)試程序的編寫。目的在于使學(xué)生掌握CAN總線通信原理，以及學(xué)習(xí)CAN總線控制器MCP2510驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，使學(xué)生能夠更改CAN應(yīng)用程序的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)開發(fā)板之間CAN數(shù)據(jù)信息的收發(fā)。

2.3綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)

此階段實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谶\(yùn)用基礎(chǔ)技能部分所學(xué)，進(jìn)行綜合應(yīng)用，獨(dú)立完成項(xiàng)目開發(fā)。由于是綜合實(shí)驗(yàn)，因此在第二階段即給出題目，要求學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)行構(gòu)思與準(zhǔn)備，最后連接代碼。以基于藍(lán)牙技術(shù)的嵌入式點(diǎn)菜系統(tǒng)為例，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)以及具體實(shí)現(xiàn)的步驟進(jìn)行介紹。

大多數(shù)無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)都是一套基于掌上電腦和802.11b無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的實(shí)用型系統(tǒng)。從功能上來說，嵌入式開發(fā)板端即客戶端，包括開臺(tái)點(diǎn)菜模塊和藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊；PC機(jī)端即服務(wù)器端，包括菜單管理模塊、消費(fèi)結(jié)賬模塊和藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊?？蛻舳撕头?wù)器端的藍(lán)牙傳輸模塊都是通過后臺(tái)線程實(shí)現(xiàn)的，而其他模塊都是通過與Qt圖形界面的交互實(shí)現(xiàn)的。

整個(gè)點(diǎn)菜系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)為一個(gè)微微網(wǎng)，服務(wù)器端位于該微微網(wǎng)的中心節(jié)點(diǎn)，利用BT_PROTO_ RFCOMM協(xié)議與其他的點(diǎn)菜端進(jìn)行通信。

1) 服務(wù)器端設(shè)定了接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，分別保存接收到的點(diǎn)菜信息和要發(fā)送的結(jié)賬房間號(hào)，利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和界面事件處理的“并行”執(zhí)行。服務(wù)器端程序一運(yùn)行，在建立圖形界面的同時(shí)，創(chuàng)建用于藍(lán)牙通信的線程并進(jìn)行連接監(jiān)聽；當(dāng)客戶端建立藍(lán)牙連接后，通信線程不斷地從與點(diǎn)菜終端的連接中讀取數(shù)據(jù)，若讀到數(shù)據(jù)，則保存到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，表示有點(diǎn)菜信息，便進(jìn)行信息提取并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)的消費(fèi)信息表中。同時(shí)，不斷地檢查發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，若緩沖區(qū)內(nèi)容不為空，表示有了結(jié)賬的房間，則向點(diǎn)菜終端發(fā)送該數(shù)據(jù)。同樣，客戶端也設(shè)定了接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，分別保存接收到的結(jié)賬房間號(hào)和要發(fā)送點(diǎn)菜信息，利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和界面事件處理的“并行”執(zhí)行。

2) 藍(lán)牙程序的開發(fā)主要是利用Bluez協(xié)議棧中的相關(guān)庫(kù)函數(shù)，主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是sockaddr_rc，該結(jié)構(gòu)的用法與Socket中的sockaddr_rc類似。藍(lán)牙通信和Socket通信類似。另外藍(lán)牙地址BD_ADDR和相應(yīng)字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)：bas2str(&rem_addr.rc_bdaddr, buf); str2ba(dest,&addr.rc_bdaddr)。

3結(jié)語(yǔ)

嵌入式Linux系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，本文列出多個(gè)實(shí)驗(yàn)及綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，構(gòu)成了一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，目的是讓學(xué)生由淺入深，循序漸進(jìn)地去學(xué)習(xí)、了解和掌握嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)流程，對(duì)學(xué)生的嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研發(fā)能力培養(yǎng)起到了積極作用。

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Design on the Experimental Teaching of Embedded Linux System Development

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篇3

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為核心進(jìn)行定制的計(jì)算系統(tǒng)，融合了多種技術(shù)，并與具體

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A Village University

SUN Zhaohao

(Graduate School of Information Technology and Mathematical Sciences, University of Ballarat, Ballarat 3353, Australia)

篇4

關(guān)鍵詞： 慕課； 嵌入式課程； 教學(xué)模式； 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）12-75-02

Abstract： With the development of Internet technology in the field of education， MOOC has become a means of education and the resource of education that cannot be ignored， and has brought new challenges and opportunities to the traditional classroom teaching mode. During the teaching of embedded system principle and design course， the course content selection， teaching mode and evaluation method are studied and practiced to deal with MOOC.

Key words： MOOC； embedded system； teaching method； teaching reform

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)，信息處理技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，人類正從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迅速進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)而言之，就是物物相連，那么物與物連起來就離不開嵌入式系統(tǒng)，只有給物嵌入一顆“芯”，物與物才能聯(lián)起來。因此，嵌入式系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)的教學(xué)在各高校紛紛開展起來，發(fā)展的如火如荼。

嵌入式的教學(xué)自2000年左右在清華及北航等高校率先開展起來，迄今已有十多年的發(fā)展史。主要教學(xué)內(nèi)容有嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)，嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)等。

嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)方面，基于ARM技術(shù)的處理器已經(jīng)占據(jù)了32位RISC芯片75%的市場(chǎng)份額，成為實(shí)際上的主流技術(shù)。從ARM7，ARM9，ARM10到現(xiàn)在的cortex系列，支持這些標(biāo)準(zhǔn)的芯片生產(chǎn)巨頭如三星，飛思卡爾，TI等，生產(chǎn)了大量基于這些IP核的芯片，這給教學(xué)提供了豐富的硬件資源。

嵌入式操作系統(tǒng)的也有許多選擇。有簡(jiǎn)單易學(xué)的ucOS，開源的ucLinux，高性能高可靠的VxWorks，還有背靠微軟的WinCE，異軍突起的Andriod等。

在應(yīng)用與開發(fā)方面更有數(shù)不清的教學(xué)內(nèi)容，只要是嵌入式的應(yīng)用領(lǐng)域，就可以成為相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容?？梢允俏锫?lián)網(wǎng)，智能家居，消費(fèi)電子，汽車電子，醫(yī)療，軍事，航空航天，機(jī)器人等各個(gè)方面。

1 慕課對(duì)嵌入式課程教學(xué)的影響

慕課（MOOCs）始于2012年[1]，雖然發(fā)展歷史極為短暫，但其影響力不容小覷。美國(guó)先后成立的三個(gè)開發(fā)慕課的公司：Udacity，Coursera和edX，其與著名的哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等知名高校合作制作了一系列慕課在線課程，這些課程不僅在美國(guó)，而且在全世界吸引了的大量的學(xué)習(xí)者[2]。2013年慕課進(jìn)入中國(guó)，清華大學(xué)，北京大學(xué)，上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)利用Coursera 及edx 等在線網(wǎng)絡(luò)平合網(wǎng)絡(luò)公開課程。

慕課課程主要由教學(xué)視頻、閱讀材料、作業(yè)、小測(cè)試、討論等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成[3]。教學(xué)視頻是教師授課，類似于課堂教學(xué)，教授課程的知識(shí)點(diǎn)，時(shí)間可長(zhǎng)可短，有些長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)，有些由若干微視頻（三分鐘至十五分鐘）組成，經(jīng)研究，學(xué)生的注意力在10分鐘左右是最能集中的，因此越來越多的課程采用了微視頻的模式。學(xué)習(xí)了教學(xué)視頻后，學(xué)生需要閱讀一些規(guī)定的與課程相關(guān)的材料。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以通過網(wǎng)上平臺(tái)與其他學(xué)生進(jìn)行交流與討論，或者向老師提問，一般可以得到老師的回復(fù)。學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生可以參加課程小測(cè)試， 這些小測(cè)試一般由多項(xiàng)選擇題、判斷題和簡(jiǎn)單的問答題組成，來檢查學(xué)習(xí)效果。整個(gè)課程學(xué)習(xí)結(jié)束，學(xué)生可以參加課程考試，成績(jī)合格，發(fā)給成績(jī)合格證書。學(xué)習(xí)者的所有這些活動(dòng)都可以在免費(fèi)注冊(cè)后進(jìn)行，并獲得該校頒發(fā)的課程合格證書[4]。

慕課這種基于開放教育的理念強(qiáng)調(diào)教育資源的共享性與平等性，得益于互聯(lián)網(wǎng)的普及，給廣大的學(xué)生提供了一個(gè)接觸名師，傾聽名師授課的機(jī)會(huì)，并且有機(jī)會(huì)獲得名校頒發(fā)的課程合格證書，這些無(wú)疑對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，其對(duì)學(xué)校的課堂教學(xué)造成一定的沖擊，無(wú)怪乎悲觀者驚呼，高等學(xué)府的圍墻已經(jīng)逐漸坍塌了。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在好大學(xué)在線，學(xué)堂在線，網(wǎng)易公開課等國(guó)內(nèi)慕課平臺(tái)上提供的有關(guān)Linux操作系統(tǒng)的課程就多達(dá)十幾門，有關(guān)Andorid操作系統(tǒng)的也有十幾門，有關(guān)ARM體系結(jié)構(gòu)的課程也有十幾門。這些課程對(duì)學(xué)校開設(shè)的嵌入式課程帶來了一定的沖擊。

2 慕課時(shí)代嵌入式教學(xué)的創(chuàng)新研究與探索

2.1 引入慕課資源，豐富教學(xué)內(nèi)容

慕課這種在線課程模式為學(xué)生提供了極大的便利，不僅能夠適應(yīng)不同層次的學(xué)生，更有利于幫助他們建立知識(shí)框架體系。如前所述，嵌入式課程的內(nèi)容十分豐富，在有限的課堂學(xué)時(shí)中，只能選擇授課教師認(rèn)定的內(nèi)容，這些內(nèi)容必然有一定的偏向性，一般是該授課教師或該專業(yè)的重點(diǎn)研究方向或領(lǐng)域。這時(shí)，慕課的出現(xiàn)，就給學(xué)生和教師提供了一個(gè)豐富的資源庫(kù)，教師完全可以引入這些資源，無(wú)論是在硬件、軟件還是應(yīng)用上，可以讓學(xué)生有更全面的認(rèn)識(shí)。例如，在課堂上以簡(jiǎn)單易懂的ucOS作為講解對(duì)象，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)操作系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的功能和使用方法，并提示學(xué)生在課后觀看Linux或者Andriod的原理和使用的相關(guān)慕課課程，拓展學(xué)生的知識(shí)面。

2.2 基于問題的探討型教學(xué)模式的構(gòu)建

傳統(tǒng)的嵌入式課程教學(xué)以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位，對(duì)學(xué)生批判性思維能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)十分不利[5-6]。慕課的出現(xiàn)，對(duì)改變這一現(xiàn)象提供了契機(jī)。教師可以嘗試將在線視頻作為教學(xué)的線上環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在課堂外先聽課，課堂內(nèi)則側(cè)重深入的分享、探討和問題解決。這一模式使教師從一個(gè)講授者、講解者，真正變?yōu)閷W(xué)習(xí)的激勵(lì)者、啟發(fā)者，學(xué)生的學(xué)習(xí)也將變得更有主動(dòng)性和更加有效。例如，在嵌入式的應(yīng)用部分的教學(xué)，就可以讓學(xué)生課前了解自己感興趣的項(xiàng)目，并嘗試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就相關(guān)問題在課堂上集體交流和探討。

2.3 側(cè)重能力的教學(xué)考核體系的構(gòu)建

傳統(tǒng)的嵌入式教學(xué)考核體系往往是一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)這種實(shí)踐性很強(qiáng)的課程來講，是不合適的，也無(wú)法真正評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)踐能力，往往是會(huì)背書的同學(xué)可以得到較好的分?jǐn)?shù)。如前所述，慕課的小測(cè)驗(yàn)環(huán)節(jié)就側(cè)重課程的知識(shí)點(diǎn)考核，如果學(xué)生通過小測(cè)驗(yàn)，就說明已經(jīng)掌握了該內(nèi)容主要知識(shí)點(diǎn)。

在這種情況下可以給學(xué)生布置論文寫作、問題調(diào)研、項(xiàng)目實(shí)踐等難度較大的作業(yè)，然后根據(jù)學(xué)生平時(shí)課堂的交流發(fā)言情況和項(xiàng)目完成的情況來評(píng)定成績(jī)，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力十分重要，更能反映學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)踐水平。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，慕課（MOOC）的出現(xiàn)是時(shí)代的必然產(chǎn)物，基于慕課（MOOC）時(shí)代下的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)的教學(xué)，無(wú)論是教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)模式還是評(píng)價(jià)體系，都可以引入慕課資源，建構(gòu)起教學(xué)內(nèi)容豐富，基于問題的探討式教學(xué)模式，評(píng)價(jià)能力的評(píng)價(jià)體系等嵌入式教學(xué)新機(jī)制。慕課及其教學(xué)模式和評(píng)價(jià)體系的建立，有利于師資隊(duì)伍建設(shè)、有利于學(xué)生自我學(xué)習(xí)的需求。另外，慕課還能促進(jìn)學(xué)校改善教學(xué)體制和方法，是教學(xué)改革的催化劑。但是在這一過程中也存在著如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及教師的角色轉(zhuǎn)變等問題，還需要在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步實(shí)踐和探討。

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篇5

關(guān)鍵詞：景觀規(guī)劃；建筑；風(fēng)水

中圖分類號(hào)：J022 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-4115（2013）05-36-3

一、風(fēng)水學(xué)在景觀設(shè)計(jì)中的歷史考證

在歷史上，風(fēng)水既是有關(guān)東方人居住環(huán)境的審美藝術(shù)，也是中國(guó)哲學(xué)思想體系和傳統(tǒng)民俗文化在建筑及景觀規(guī)劃上的具體展現(xiàn)。在西方建筑文化傳人中國(guó)以前，幾千年的城鎮(zhèn)、村落、庭院、房屋幾乎都是按著某一套風(fēng)水理論體系來發(fā)展的。風(fēng)水理論體現(xiàn)出中華民族敬天法祖的建筑景觀文化，“風(fēng)”是流動(dòng)著的空氣，“水”即是大地的血脈，萬(wàn)物生長(zhǎng)的依靠，有風(fēng)有水的地方就有生命和生氣，就有生產(chǎn)和繁衍。

西方學(xué)者對(duì)于中國(guó)風(fēng)水的研究始于葉茲（Yates，1868），至今已經(jīng)有130多年的歷史。清朝時(shí)期的西方殖民者把中國(guó)風(fēng)水視作建筑工程中最大的障礙，大多數(shù)基督教傳教士和建筑師都認(rèn)為風(fēng)水是一種巫術(shù)（Black art）或行騙（De Groot）活動(dòng)，根據(jù)記載，為了保衛(wèi)諸如鐵路隧道、公路橋梁等工程的順利進(jìn)行，西方殖民者不得不動(dòng)用軍隊(duì)阻止風(fēng)水捍衛(wèi)者的對(duì)抗活動(dòng)。從20世紀(jì)開始，西方學(xué)者對(duì)于風(fēng)水的態(tài)度發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，英國(guó)科學(xué)技術(shù)史論專家李約瑟（Dr?Joseph Needham，1900―1995）充分肯定了風(fēng)水對(duì)于古代中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的作用。在論及“中國(guó)建筑的精神”時(shí)，李約瑟激動(dòng)地談到：“再也沒有別的地方表現(xiàn)得像中國(guó)人那樣熱心體現(xiàn)他們偉大的設(shè)想‘人不能離開自然的原則’……皇宮、廟宇等重大建筑當(dāng)然不在話下，城鄉(xiāng)中無(wú)論集中的或散布在田園里的舍宅，都經(jīng)常顯現(xiàn)出一種對(duì)‘宇宙圖案’的感覺，以及作為方向、節(jié)令、風(fēng)向和星宿的象征主義（李約瑟，Science andCivihzationinChina，VolIV：3）。”李約瑟認(rèn)為中國(guó)傳統(tǒng)的思維方法是直觀感性和實(shí)用理性的，在談及建筑空間問題的時(shí)候從來都是與人的因素和時(shí)間因素結(jié)合考慮的。這種思維特點(diǎn)的整體性和思維方法的直觀性，為大量明顯屬于巫術(shù)的迷信禁忌提供了容身之地，故此李約瑟又把風(fēng)水稱之為準(zhǔn)科學(xué)（Quasi―Science）fquasi漢譯為準(zhǔn)、擬、好像、意為類似）。準(zhǔn)科學(xué)的概念中既包含了科學(xué)的實(shí)質(zhì)，又摻雜了偽科學(xué)的成分，這樣，既指出了風(fēng)水中迷信成分的存在，又劃出了二者的界限。由此分析出，中國(guó)人在長(zhǎng)期的勞作與生活經(jīng)驗(yàn)積累中，對(duì)生存環(huán)境的優(yōu)劣產(chǎn)生了較為合理的感知，這種感知在一定程度上轉(zhuǎn)化為了中國(guó)風(fēng)水學(xué)的基本理論。

從李約瑟的觀點(diǎn)來看，那些模糊的猜測(cè)成分，比如天、地、人的感應(yīng)，就目前的科學(xué)水平也難以做出更為合理的解釋，但無(wú)可否認(rèn)這種聯(lián)系的客觀存在性。中國(guó)風(fēng)水學(xué)中很多所謂“迷信”的內(nèi)容大都來源于巫術(shù)活動(dòng)的積淀，“巫術(shù)及蒙昧存在的必然性是科學(xué)發(fā)展的相對(duì)性，”英國(guó)著名的人類學(xué)家馬林若夫司基（Malinowski，1884―1942）曾經(jīng)精辟地指出：“無(wú)論有多少科學(xué)與知識(shí)能夠幫助人們滿足他的需要，它們總是有限度的……人與事中有一片廣大的領(lǐng)域，是非科學(xué)的用武之地。它不能消除疾病與腐朽，不能抵抗死亡，不能有效地增加人與環(huán)境之間的和諧，更不能確立人與人之間的良好關(guān)系。這個(gè)領(lǐng)域永久是在科學(xué)之外，它是屬于宗教的范圍”（馬林若夫司基《文化論》，1944）。馬林若夫司基在“文化設(shè)備”功能性闡述中也提到巫術(shù)的目的是為了動(dòng)搖現(xiàn)有的自然及社會(huì)秩序，它也是人與自然及命運(yùn)抗?fàn)幍囊环N措施。由此可以分析出中國(guó)人長(zhǎng)期以來在各種建筑及景觀設(shè)計(jì)中加入風(fēng)水理論，實(shí)際上是增強(qiáng)抵抗災(zāi)難的信心，借此獲得一種有益的生理功效來戰(zhàn)勝恐懼，類似于“心理暗示”的精神治療效果。

篇6

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)；ARM；教學(xué)改革

引言

嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用是筆者所在學(xué)校的電子信息類，計(jì)算機(jī)類高年級(jí)本科生的專業(yè)課。該課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件協(xié)同操作能力[1]，是一門知識(shí)覆蓋面廣，綜合實(shí)踐性強(qiáng)的課程。由于這門課具有很強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用背景，所以學(xué)生對(duì)課程中軟硬件技能的掌握程度能夠反應(yīng)其在工程實(shí)踐中應(yīng)用能力的水平高低。雖然學(xué)校開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)的理論課程和課程設(shè)計(jì)，但一些想以嵌入式為就業(yè)方向的學(xué)生還會(huì)選擇參加職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的課程，覺得這樣才能學(xué)到工作中需要的嵌入式開發(fā)技能。這一現(xiàn)象值得我們應(yīng)用型本科高校的教育工作者反思我們的教育模式和教學(xué)內(nèi)容。很多嵌入式課程的教改研究都提出了基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的CDIO教學(xué)模式[2-4]。這種教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)“邊學(xué)邊做”，將某個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)過程貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生在工程實(shí)踐中掌握理論知識(shí)強(qiáng)化開發(fā)技能。本文在基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐中提出以下教改思路。

1教學(xué)方式的改革

1.1激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣學(xué)生自身對(duì)某門的感興趣程度是學(xué)生能否學(xué)好這門課的關(guān)鍵因素之一?？梢栽诘谝惶谜n播放嵌入式產(chǎn)品的視頻，如車載導(dǎo)航、智能手表、iPad等相關(guān)嵌入式產(chǎn)品的廣告，用嵌入式產(chǎn)品的科技感調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)可以在課堂上羅列嵌入式相關(guān)工作崗位的招聘條件，并闡明招聘條件與課程內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系，讓學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容有學(xué)以致用的感覺。1.2強(qiáng)化學(xué)生查閱專業(yè)文檔的能力嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用是一門強(qiáng)調(diào)查閱PCB原理圖和專業(yè)文檔的課程。而很多嵌入式教材由于篇幅的限制僅將專業(yè)文檔中的部分相關(guān)資料列出，這樣雖然可以加快教學(xué)進(jìn)度，但學(xué)生結(jié)合PCB原理圖查閱專業(yè)文檔的能力并未得到鍛煉。當(dāng)參加競(jìng)賽或課程設(shè)計(jì)時(shí)，換一款不是教材中的芯片就不知如何查閱芯片手冊(cè)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。所以上課時(shí)可以直接帶領(lǐng)學(xué)生閱讀原版的芯片手冊(cè)和硬件原理圖。教材的內(nèi)容與之互補(bǔ)，相互參考，幫助學(xué)生舉一反三。1.3合理安排ARM匯編的課時(shí)在許多嵌入式教材中ARM匯編的內(nèi)容占一到兩個(gè)章節(jié)，若全部學(xué)完則需要安排3到6個(gè)課時(shí)甚至更多。而在課程中ARM匯編主要集中在Bootloader的開始階段中使用，可以挑選常用的匯編指令花1到2個(gè)課時(shí)進(jìn)行介紹，然后馬上進(jìn)入Bootloader的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在配置MCU寄存器的過程中掌握ARM匯編。著重強(qiáng)化學(xué)生對(duì)常用匯編指令的運(yùn)用熟練度，當(dāng)遇到不常用的匯編指令時(shí)可以讓學(xué)生自行查閱匯編指令手冊(cè)。1.4完善用于演示的驗(yàn)證性程序講解MCU中各控制器對(duì)應(yīng)的硬件是嵌入式課程中分析驅(qū)動(dòng)程序的重要環(huán)節(jié)。涉及到的硬件如內(nèi)存芯片，網(wǎng)卡芯片，聲卡芯片，LCD，觸摸屏等。在講解這些硬件的工作原理和對(duì)應(yīng)控制器的寄存器設(shè)置之前先安排演示性程序，讓學(xué)生能直觀地看到硬件的工作現(xiàn)象。以現(xiàn)象驗(yàn)證硬件的工作原理從而引導(dǎo)學(xué)生去理解掌握硬件的驅(qū)動(dòng)方法，并在之后指導(dǎo)學(xué)生編寫出驅(qū)動(dòng)程序。如在講解網(wǎng)卡芯片時(shí)，可以用實(shí)驗(yàn)箱發(fā)送實(shí)際的ARP包和TFTP包到PC并用抓包軟件獲取網(wǎng)卡收發(fā)數(shù)據(jù)的過程現(xiàn)象。講解MMU的工作原理時(shí)可以編寫裸機(jī)程序，用虛擬地址點(diǎn)亮MCU核心板上的LED進(jìn)行說明等。這些與教材配套的演示程序需要任課教師根據(jù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)逐一完善。1.5課余時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室在基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過程中，若將項(xiàng)目講細(xì)講透，往往會(huì)遇到課時(shí)不夠的情況。這種“邊做邊學(xué)”的教學(xué)形式必然會(huì)涉及到許多軟件操作的細(xì)節(jié)和參數(shù)配置。從虛擬機(jī)，keilMDK，DS-5等軟件的運(yùn)用，到DNW燒錄，超級(jí)終端，Wireshark等輔助軟件的使用。這些內(nèi)容學(xué)生反復(fù)練習(xí)就能孰能生巧。教師在編寫操作文檔的基礎(chǔ)上還可以將操作過程錄制成視頻，以作業(yè)的形式讓學(xué)生利用課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室自行練習(xí)，以達(dá)到節(jié)省課時(shí)提高教學(xué)效果的目的。

2課程體系的改革

2.1理論課時(shí)與實(shí)驗(yàn)課時(shí)相結(jié)合在教改之前，嵌入式課程共48個(gè)課時(shí)，理論教學(xué)36個(gè)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)12個(gè)課時(shí)。這樣將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)明顯地劃分開不適合具有應(yīng)用背景性質(zhì)的課程。課程體系的改革思路是讓學(xué)生在“摸實(shí)驗(yàn)箱”，在編程調(diào)試的過程中學(xué)習(xí)。所以將48個(gè)課時(shí)全部安排在嵌入式實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，每次課講完知識(shí)點(diǎn)立刻安排知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。這樣可以讓學(xué)生在調(diào)試軟硬件的過程中產(chǎn)生類似于練習(xí)樂器的“肌肉記憶”，有利于學(xué)生牢記課程知識(shí)點(diǎn)。2.2按專業(yè)制定教學(xué)大綱嵌入式課程的綜合性強(qiáng)涉及面廣，涉及了電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)。因此在制定課程教學(xué)大綱時(shí)需針對(duì)不同專業(yè)的專業(yè)方向，找準(zhǔn)各專業(yè)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的切入點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)。如嵌入式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、操作系統(tǒng)原理等諸多課程的知識(shí)內(nèi)容存在關(guān)聯(lián)。大綱的安排是從通用計(jì)算機(jī)PC引入到嵌入式這種專用計(jì)算機(jī)，采用類比的方式安排硬件原理和硬件驅(qū)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容，再?gòu)那度胧讲僮飨到y(tǒng)（Linux）和嵌入式GUI（QT/Embeded）這兩方面深入展開學(xué)習(xí)。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)方向偏向軟件應(yīng)用，所以教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于嵌入式Linux的移植與裁剪和嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)與設(shè)計(jì)。而對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)，如自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)方向更偏向硬件應(yīng)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式這門課程前已經(jīng)學(xué)習(xí)了單片機(jī)，大綱的制定思路是讓學(xué)生從單片機(jī)過渡到嵌入式。所以大綱的教學(xué)安排是讓學(xué)生先掌握在無(wú)操作系統(tǒng)環(huán)境下的底層核心硬件和外設(shè)接口部件的裸機(jī)編程，再將這些裸機(jī)程序組合成Bootloader，完成嵌入式操作系統(tǒng)的移植。最后再學(xué)習(xí)基于Linux操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序。教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于底層的Bootloader和驅(qū)動(dòng)程序。2.3開放性的課程設(shè)計(jì)在48個(gè)教學(xué)課時(shí)過后，教學(xué)計(jì)劃安排了為期1周的課程設(shè)計(jì)在嵌入式實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。我院的嵌入式實(shí)驗(yàn)室使用面積90平方米，配有30臺(tái)基于CortexA8的實(shí)驗(yàn)箱和30臺(tái)實(shí)驗(yàn)電腦，每個(gè)實(shí)驗(yàn)箱上除了集成了攝像頭，LED點(diǎn)陣，按鍵，RJ45接口，USB，觸摸屏等常規(guī)硬件模塊外，還配有步進(jìn)/直流電機(jī)，GPS，GPRS，藍(lán)牙，RFID，指紋等多個(gè)功能擴(kuò)展模塊。實(shí)驗(yàn)箱上豐富的硬件資源已具備開發(fā)項(xiàng)目的硬件條件。課程設(shè)計(jì)的題目不設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生3到4人為一組，利用實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有的硬件資源自擬題目，采用“搭積木”的方式將硬件資源組合實(shí)現(xiàn)自擬題目的項(xiàng)目功能。經(jīng)過48個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的部分硬件模塊的工作原理和驅(qū)動(dòng)程序已有一定程度的掌握。在課程設(shè)計(jì)中遇到教學(xué)課沒有介紹的硬件模塊可以讓學(xué)生自行查閱實(shí)驗(yàn)箱配套的產(chǎn)品手冊(cè)和示例代碼進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師從旁協(xié)助指導(dǎo)。這種開放性的課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更高。并且課程設(shè)計(jì)的題目是一組一題，不能重復(fù)。相比之前由教師指定的課程設(shè)計(jì)題目，杜絕了一組學(xué)生做出來，其他小組借鑒下就能夠完成課程設(shè)計(jì)的情況。通過這種方式模擬工作中的項(xiàng)目開發(fā)環(huán)境，使學(xué)生有自己在開發(fā)項(xiàng)目的感覺，并使其實(shí)踐應(yīng)用能力得到真正的鍛煉。

3課程考核方式的改革

合理的考核方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，正確引導(dǎo)學(xué)生的努力方向[5]。在教改之前，考核方式為平時(shí)成績(jī)占30%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%和期末考試成績(jī)占60%。平時(shí)成績(jī)多以作業(yè)本做題目的形式考核，考試采用閉卷筆試。這樣的考核方式導(dǎo)致學(xué)生把大部分時(shí)間花在死記硬背上，在課程結(jié)束后學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容遺忘得很快。教改后，平時(shí)成績(jī)由每堂課的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的調(diào)試情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量構(gòu)成，占的考核總評(píng)的20%。課程作業(yè)占考核總評(píng)的30%，課程作業(yè)以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的形式布置，學(xué)生以錄制視頻說明實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)思路的方式上交。如在講中斷處理時(shí)，介紹完中斷處理流程后通過按鍵中斷舉例，給出相關(guān)寄存器的設(shè)置順序。讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵中斷點(diǎn)亮LED燈的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)錄制成視頻，并配上解釋說明的旁白。這樣有助于學(xué)生理清思路，并可以杜絕學(xué)生抄作業(yè)的現(xiàn)象。期末考試占考核總評(píng)的50%，期末考試采用開卷上機(jī)考核的方式?？荚囶}目與實(shí)驗(yàn)箱上各硬件模塊相關(guān)，學(xué)生可以查閱硬件模塊的相關(guān)電子檔手冊(cè)，避免學(xué)生為了應(yīng)付考試死記硬背。課程設(shè)計(jì)的考核采用答辯考核的形式，學(xué)生準(zhǔn)備描述項(xiàng)目的PPT，由任課教師提問并打分。

4結(jié)束語(yǔ)

本次教改本著充分利用我院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源條件的目的，經(jīng)過半年的準(zhǔn)備和一年的實(shí)施，按教改思路完成了嵌入式課程的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)熱情明顯提高。并在課程結(jié)束后掌握了獨(dú)立開發(fā)一些小項(xiàng)目的基本技能，這些基本技能也與用人單位的招聘條件基本相符。有學(xué)生因?yàn)檫@門課的關(guān)系在大四實(shí)習(xí)時(shí)有意愿從事嵌入式方向的工作，用人單位也愿意接受我院的學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步地培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)平臺(tái)；多研究方向

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）07-0194-03

一、前言

在本科教育中實(shí)行通識(shí)教育與專業(yè)教育相結(jié)合，有利于培養(yǎng)出素養(yǎng)全面、具有創(chuàng)新能力的高級(jí)專門人才，而專業(yè)教育、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)密不可分，實(shí)踐教學(xué)對(duì)于理論聯(lián)系實(shí)際、更好地發(fā)揮學(xué)生的積極性主動(dòng)性、啟發(fā)創(chuàng)新性至關(guān)重要。隨著本科教育大規(guī)模擴(kuò)招，本科教育已經(jīng)進(jìn)入大眾化時(shí)期，在實(shí)踐教學(xué)方面人員與設(shè)備的需求大大增加，而目前的實(shí)踐教學(xué)普遍存在內(nèi)容單一、專業(yè)特色不鮮明、深度不夠等缺點(diǎn)，與此同時(shí)，隨著產(chǎn)、學(xué)、研一體化的發(fā)展，科研在高校中的比重不斷增加，科研中新技術(shù)、新設(shè)備的大量使用與實(shí)踐教學(xué)中的設(shè)備滯后、單一形成鮮明對(duì)比。2010年國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)的《關(guān)于開展國(guó)家教育體制改革試點(diǎn)的通知》中強(qiáng)調(diào)了建立開放式、立體化的實(shí)踐教學(xué)體系，如何在新形勢(shì)下，將實(shí)踐教學(xué)更加貼近科學(xué)研究前沿，是實(shí)踐教學(xué)中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。以北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院為例，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)貫穿了本科四年，主要的實(shí)踐課程包括實(shí)驗(yàn)課、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。其中實(shí)驗(yàn)課分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩類：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課是與相關(guān)課程緊密結(jié)合，綜合實(shí)驗(yàn)課是多門實(shí)驗(yàn)課的綜合訓(xùn)練；生產(chǎn)實(shí)習(xí)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁；課程設(shè)計(jì)是一個(gè)較為綜合的實(shí)踐教學(xué)課程；畢業(yè)設(shè)計(jì)是最終實(shí)踐環(huán)節(jié)，為學(xué)生今后的工作和進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ)。在上述實(shí)踐課程中，課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)方向特別鮮明的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，隨著科研在高校中的比重不斷增加，相關(guān)的前沿科技不斷地滲透到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而課程設(shè)計(jì)中還存在著內(nèi)容單一、與畢業(yè)設(shè)計(jì)銜接不夠等缺點(diǎn)。本文針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的現(xiàn)實(shí)情況，充分利用科研設(shè)備和前沿技術(shù)，提出了在已有的課程體系下，多研究方向、多平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)方法。該方法已經(jīng)在實(shí)踐教學(xué)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中實(shí)施，作者在下文將詳細(xì)討論該方法的實(shí)施基礎(chǔ)和實(shí)施辦法，并對(duì)基于該方法搭建完成的三個(gè)實(shí)踐平臺(tái)做出了詳細(xì)描述。

二、多研究方向的實(shí)踐教學(xué)模式

完備的多研究方向的課程體系是實(shí)施多平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，只有具備了多研究方向的課程體系，學(xué)生才有了進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐學(xué)習(xí)的理論知識(shí)。在課程體系中與專業(yè)課程相配套的?？普n程實(shí)驗(yàn)課是對(duì)課程的有益補(bǔ)充，但由于相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)一般為認(rèn)知理解性的實(shí)驗(yàn)，深度不夠，綜合性較差。綜合實(shí)驗(yàn)是對(duì)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，具有一定的自主設(shè)計(jì)能力，主要鍛煉實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是創(chuàng)新性實(shí)踐，所需的理論知識(shí)已經(jīng)在課程體系中完整體現(xiàn)，但僅靠課程體系及相關(guān)的課程綜合實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的要求，還需要更加系統(tǒng)和完整的專業(yè)課程設(shè)計(jì)才能達(dá)到該目的。在已有的多研究方向的課程體系下，多平臺(tái)的實(shí)踐課程實(shí)施方法如下：（1）利用已有的科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為專業(yè)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，硬件資源共享，并且貼近科技前沿。（2）教師本身既是實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)者，也是科研項(xiàng)目的參與者。根據(jù)學(xué)生一般水平，制訂不同階段的實(shí)踐課程題目和考評(píng)目標(biāo)。（3）學(xué)生可以根據(jù)興趣和今后發(fā)展方向選取相關(guān)專業(yè)課程設(shè)計(jì)，根據(jù)能力不同還可以選取更加寬范的專業(yè)方向。以北京航空航天大學(xué)機(jī)電工程及自動(dòng)化系為例，該系的主要研究方向有：①機(jī)器人與嵌入式系統(tǒng)；②網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電控制技術(shù)；③現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。隨著學(xué)科的不斷發(fā)展，還會(huì)有新的專業(yè)方向加入其中。在課程教學(xué)方面，已經(jīng)形成了上述三個(gè)研究方向兼顧的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)核心課程體系。在實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與專業(yè)方向銜接最緊密。圖1給出了實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程體系的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，其中的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課和綜合實(shí)驗(yàn)課是以班級(jí)為單位，由專門教師進(jìn)行指導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是由各個(gè)老師指導(dǎo)，方向明確。課程設(shè)計(jì)多年以來是以單一的研究方向、以班級(jí)為單位進(jìn)行指導(dǎo)的，專業(yè)特色不明顯，2010年實(shí)踐教學(xué)改革中，將本系的三個(gè)研究方向全部納入到實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程體系中，由多名教師進(jìn)行了分組指導(dǎo)。每個(gè)研究方向的實(shí)踐課程都涵蓋了基礎(chǔ)知識(shí)、分步實(shí)驗(yàn)、綜合創(chuàng)新三部分的實(shí)踐內(nèi)容，循序漸進(jìn)，既充分利用了科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，又利于學(xué)生創(chuàng)新。

圖1 實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程體系

三、多平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)的實(shí)現(xiàn)

與多研究方向的核心課程體系相呼應(yīng)，在原有的科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建了3個(gè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)：嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電控制實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電控制教學(xué)平臺(tái)將原有的設(shè)備與最新科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)全部利用最新科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出了適合相應(yīng)研究方向的課程設(shè)計(jì)題目，建立起了立體化、開放式的實(shí)踐教學(xué)模式。

1.嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。嵌入式控制系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)是以S3C2410芯片為核心，以u(píng)COS操作系統(tǒng)為框架的開放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)要求學(xué)生在熟悉和理解硬件原理的基礎(chǔ)上，以上層應(yīng)用程序的開發(fā)為主要目的，最終達(dá)到對(duì)嵌入式系統(tǒng)軟硬件開發(fā)流程的掌握，并能開發(fā)出一個(gè)完整的嵌入式軟件。

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關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)； 教學(xué)方法

0前言

嵌入式技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快最熱門的技術(shù)，嵌入式技術(shù)在當(dāng)今得到了極其廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎是無(wú)所不及，主導(dǎo)應(yīng)用的潮流，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后pc時(shí)代的主宰。另伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求，我國(guó)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求量也一路高漲，嵌入式開發(fā)將成為未來幾年最熱門最受歡迎的職業(yè)之一。嵌入式課程也在各個(gè)高校中逐步展開，我?！肚度胧郊夹g(shù)與應(yīng)用》課程在2009年12月作為校級(jí)精品課程申報(bào)，于2010年3月被批準(zhǔn)為校級(jí)在建的精品課程，精品課程的建設(shè)過程中遇到許多的困難與問題，精品課程的建設(shè)過程也是我們解決這些問題與困難的過程。我們主要從以下幾個(gè)方面做了一些工作。

1有針對(duì)性的制定培養(yǎng)目標(biāo)，確定對(duì)學(xué)生的職業(yè)能力要求

嵌入式技術(shù)的涉及領(lǐng)域有幾個(gè)方面常見的智能儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域，機(jī)頂盒、路由器等方面的應(yīng)用，個(gè)人電子產(chǎn)品的應(yīng)用（這些產(chǎn)品往往需要友好的gui圖形界面），高端智能設(shè)備（涉及到智能機(jī)器人，醫(yī)療儀器、軍事領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域）。為此，我們基于本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多就業(yè)于珠三角和長(zhǎng)三角及湖北地區(qū)的中小型企業(yè)的現(xiàn)實(shí)，我們將學(xué)生將來就業(yè)的定位于中小型企業(yè)，經(jīng)過我們專業(yè)教師的調(diào)研，我們對(duì)這些企業(yè)技術(shù)部門設(shè)置的崗位及崗位要求有了較好的認(rèn)識(shí)，我們對(duì)每一個(gè)嵌入式行業(yè)相關(guān)必需具備的職業(yè)能力進(jìn)行分解，然后再分析選取相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)不同的應(yīng)用崗位所對(duì)應(yīng)的不同的能力與知識(shí)要求作出了歸納與總結(jié)（如圖1），為教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的確定提供了依據(jù)。

圖1職業(yè)崗位與能力要求

2讓課程具有非常強(qiáng)的時(shí)效性,本課程是近來才剛剛設(shè)立的一門新興課程，應(yīng)該讓學(xué)生接觸與掌握社會(huì)上最新和最前沿的應(yīng)用技術(shù)

it領(lǐng)域的新技術(shù)發(fā)展令人應(yīng)接不暇，雖然大學(xué)生在校期間需要學(xué)習(xí)的都是一些基礎(chǔ)知識(shí)，但他們畢業(yè)走向社會(huì)后，必然要面對(duì)這些新技術(shù)，如果我們的教學(xué)內(nèi)容陳舊，就會(huì)加長(zhǎng)學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)周期；如果我們能夠提供給學(xué)生更多接觸這些新知識(shí)、新技術(shù)的機(jī)會(huì)，就會(huì)使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速地融入到社會(huì)實(shí)際中。同時(shí)也能使我們的教學(xué)內(nèi)容與這些新技術(shù)基本保持同步。

例如，在以往單片機(jī)的學(xué)習(xí)中只涉及到靜態(tài)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，而在嵌入式系統(tǒng)中就會(huì)使用到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器ddr技術(shù)，ddr技術(shù)的動(dòng)態(tài)刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術(shù)，會(huì)讓一些沒有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生感到困惑，在教學(xué)過程中，我們利用s3c44b0x芯片來構(gòu)建最小系統(tǒng)的過程中來教給學(xué)生動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的使用（如圖2）。

圖2 sdram hy57v641620與s3c44b0x的硬件接口電路

3本課程是一門綜合性的課程，要學(xué)會(huì)它，必須能夠綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)

本課程會(huì)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理、c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)技術(shù)、微機(jī)原理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理、linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用等多種知識(shí)，這些知識(shí)在嵌入式系統(tǒng)中都會(huì)有所應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)就是這些知識(shí)的綜合體，實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)為學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)，要想很好地掌握嵌入式技術(shù)也必須掌握好這些知識(shí)。要讓學(xué)生掌握這么多的知識(shí)就必須在項(xiàng)目中去學(xué)習(xí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)學(xué)習(xí)的不同階段，設(shè)計(jì)不同的項(xiàng)目與其對(duì)應(yīng)（如圖3），讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)這些知識(shí)的作用，掌握這些內(nèi)容，以避免教學(xué)內(nèi)容的枯燥。

圖3 不通階段都有對(duì)應(yīng)的實(shí)踐

4課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，在傳遞知識(shí)的同時(shí)要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)

在教學(xué)的各個(gè)階段中都安排有不同實(shí)踐任務(wù),讓學(xué)生的能力由初級(jí)到高級(jí)逐步提升,在教學(xué)的最后還安排了課程設(shè)計(jì),進(jìn)行綜合的 實(shí)踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學(xué)生掌握基本的知識(shí)與技能，難度大的知識(shí)先放一下，在實(shí)踐教學(xué)中通過實(shí)例來講解，使學(xué)生更容易理解，采用直觀、生動(dòng)的教學(xué)方法 將知識(shí)與能力目標(biāo)融入到具體的項(xiàng)目中以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)，將加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練作為課程各項(xiàng)改革建設(shè)的中心 引導(dǎo)學(xué)生將“學(xué)”與“做”相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用，建立以“遞進(jìn)式模塊化”的課程內(nèi)容 ，初級(jí)階段有基本實(shí)驗(yàn)、中級(jí)階段有實(shí)訓(xùn)課程、高級(jí)階段有課程設(shè)計(jì)任務(wù)。

圖4 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的訓(xùn)練方法

5積極開展課程設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練

例如，自制基于s3c4510的嵌入式系統(tǒng)及jtag下載燒寫工具。設(shè)計(jì)內(nèi)容：在老師指導(dǎo)下設(shè)計(jì)s3c4510系統(tǒng)的原理圖、pcb板圖以及jtag線纜的原理圖與pcb板圖，親自買元件、制版、焊接、調(diào)試。編譯、固化uclinux;完成jtag燒寫程序的編寫，可以用標(biāo)準(zhǔn)c，也可以用vc，也編寫linux系統(tǒng)下使用的版本。

圖5自制基于s3c4510的嵌入式系統(tǒng)及jtag下載燒寫工具

圖6 自制jtag下載燒寫工具原理圖

篇9

關(guān)鍵詞 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 模塊化 教學(xué)模式 雙線復(fù)合

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.11.056

0 引言

在嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real Time Oprating System，RTOS）是其軟件的核心，也是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。要求學(xué)生在掌握RTOS基本原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提高RTOS的應(yīng)用能力。然而，在實(shí)際教學(xué)中，有很多高校將重點(diǎn)放在構(gòu)建完整的知識(shí)體系上，課堂上灌輸理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)則主要是驗(yàn)證理論，有的還存在理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相脫節(jié)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少也是較為普遍的問題，因此，無(wú)法達(dá)到提高學(xué)生RTOS應(yīng)用能力的目的。要解決這些問題，應(yīng)當(dāng)從培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力，滿足行業(yè)對(duì)人才的需求出發(fā)，深化教學(xué)內(nèi)容改革，實(shí)施以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的模塊化教學(xué)模式。

目前，針對(duì)模塊化教學(xué)模式的研究，已有很多的研究成果。如文獻(xiàn)[2]介紹了合肥學(xué)院基于崗位群的專業(yè)要求，結(jié)合教學(xué)約束，將專業(yè)能力分解為能力要求和支撐知識(shí)點(diǎn)，然后反推建立能力模塊。文獻(xiàn)[3]介紹了南京郵電大學(xué)采用因材施教、個(gè)性化培養(yǎng)的原則，實(shí)施個(gè)性化和模塊化的人才培養(yǎng)方案、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式等。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面，雖然研究如何提升學(xué)生嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐能力的成果較多，其中較為典型的如文獻(xiàn)[4]針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程，提出了能力遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法以及邊教邊練教學(xué)模式，取得了較好的效果。文獻(xiàn)[1]將嵌入式系統(tǒng)的課程分為三個(gè)層面，要求學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，掌握基本技術(shù)和技能。然而，以整體的理念整合各教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)行嵌入式系統(tǒng)模塊化教學(xué)的研究成果較少，專門針對(duì)RTOS應(yīng)用能力模塊的研究就更少了。

本文從分析RTOS研發(fā)能力要求出發(fā)，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和行業(yè)對(duì)人才的需求，圍繞提高學(xué)生RTOS應(yīng)用能力，提出了一個(gè)將教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、競(jìng)賽等有機(jī)整合的，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)雙線復(fù)合的教學(xué)模式，解決了多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)彼此孤立，教學(xué)內(nèi)容不成體系，無(wú)法形成人才培養(yǎng)合力的問題。

1 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)能力分析

1.1 能力要求

RTOS被廣泛地應(yīng)用到嵌入式產(chǎn)品之中，借助它可以為應(yīng)用程序提供穩(wěn)定的平臺(tái)、高效的運(yùn)行環(huán)境，從而縮短開發(fā)時(shí)間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便產(chǎn)品功能的擴(kuò)展。因此，掌握RTOS的相關(guān)開發(fā)技術(shù)，是從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的人員必須具備的能力，表1分析了其所需的能力要求，即在掌握RTOS基本知識(shí)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，突出基于RTOS的項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.2 主要教學(xué)內(nèi)容分析

在實(shí)際應(yīng)用中，常見的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有VxWorks、eCos、%eCLinux、%eC/OS-II等。由于%eC/OS-II源碼開放、注釋詳細(xì)、原理復(fù)雜度不高，因此國(guó)內(nèi)很多高校都選取其作為教學(xué)范例，且它在工業(yè)控制、智能測(cè)控、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，學(xué)生掌握好它的相關(guān)開發(fā)，可以適應(yīng)畢業(yè)后崗位需求。

結(jié)合表1給出的RTOS開發(fā)能力要求，可將%eC/OS-II的教學(xué)內(nèi)容分為原理、代碼和應(yīng)用。其中“原理”是指%eC/OS-II所涉及的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和算法，它是教學(xué)的基礎(chǔ)；“代碼”是指%eC/OS-II原理和算法的具體代碼實(shí)現(xiàn)，它是教學(xué)的重點(diǎn)；第三塊的“應(yīng)用”，則主要是使用%eC/OS-II系統(tǒng)提供的API函數(shù)，進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，這是教學(xué)的關(guān)鍵。教學(xué)內(nèi)容的三個(gè)方面是相互關(guān)聯(lián)、彼此聯(lián)系的。只有掌握好原理，才能更好地理解的代碼，在進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)時(shí)，才能完成%eC/OS-II系統(tǒng)的移植，以及準(zhǔn)確應(yīng)用API函數(shù)，構(gòu)建多任務(wù)的應(yīng)用軟件。

2 雙線復(fù)合模塊化教學(xué)模式

在實(shí)際的教學(xué)過程中，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，%eC/OS-II的原理、代碼和應(yīng)用三方面的內(nèi)容，往往無(wú)法形成有機(jī)聯(lián)系，無(wú)法達(dá)到提高學(xué)生應(yīng)用能力的目標(biāo)。因此，綜合考慮教學(xué)過程和教學(xué)目標(biāo)，本文提出了圖1給出的將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的“雙線復(fù)合教學(xué)模式”。

圖1 雙線復(fù)合模塊化教學(xué)模式

從圖1可以看出，課程教學(xué)可分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩條線，其中理論教學(xué)包括講解%eC/OS-II的原理與代碼，結(jié)合案例介紹%eC/OS-II應(yīng)用軟件開發(fā)方法，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐作品進(jìn)行答辯與評(píng)價(jià)等；實(shí)踐教學(xué)則包括課程實(shí)驗(yàn)和鞏固性作業(yè)、綜合作業(yè)和實(shí)踐作品設(shè)計(jì)等。實(shí)踐教學(xué)以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，是對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和深化。實(shí)踐教學(xué)的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)均應(yīng)遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從基礎(chǔ)到綜合的提升過程，包括鞏固性作業(yè)和綜合性作業(yè)、基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。

課程設(shè)計(jì)需要綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)的課程知識(shí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的雙線復(fù)合的復(fù)合點(diǎn)，也是對(duì)教學(xué)效果的綜合評(píng)價(jià)點(diǎn)。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以完成課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目作為最終目標(biāo)，圍繞這一目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)，完成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的積累與提升。這就需要改變把課程設(shè)計(jì)看做獨(dú)立的一門課的做法，而將%eC/OS-II的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)等有機(jī)整合到一個(gè)模塊之中，也就是通過雙線復(fù)合的模式，形成一個(gè)“嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”應(yīng)用能力模塊。

通過這一“雙線復(fù)合”的模式，可以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，獲得質(zhì)量較高的設(shè)計(jì)作品，可將其吸納為教學(xué)案例和項(xiàng)目案例，充實(shí)到后續(xù)的教學(xué)之中，也可以在進(jìn)一步深化完善之后，作為學(xué)科競(jìng)賽的作品參賽，通過比賽驗(yàn)證和評(píng)價(jià)這些成果。這樣就形成了一個(gè)逐步深化、逐步綜合的培養(yǎng)過程，遵循了循序漸進(jìn)的原則，使得學(xué)生始終帶著問題和項(xiàng)目投入到學(xué)習(xí)之中，從而激發(fā)出更大的求知欲，達(dá)到學(xué)以致用，在應(yīng)用知識(shí)中提升能力的目的。

3 p線復(fù)合教學(xué)模式的實(shí)施效果分析

本文所提出的“雙線復(fù)合教學(xué)模式”，已應(yīng)用到江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)班的RTOS的教學(xué)之中，取得了良好的效果。由于將理論教學(xué)、課外作業(yè)、綜合作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽等進(jìn)行了整合，學(xué)生既掌握了RTOS的原理、基本技能，又完成了項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試，所獲得的作品還參加了學(xué)科競(jìng)賽并獲得了獎(jiǎng)勵(lì)。

自該班實(shí)施了“雙線復(fù)合教學(xué)模式”以來，學(xué)生完成了一大批的設(shè)計(jì)作品，這些作品先后多次參加了全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽、全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽等賽事，獲得了國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)的好成績(jī)。此外，還獲得多項(xiàng)實(shí)用新型專利和軟件著作權(quán)。這些成果進(jìn)一步證明了“雙線復(fù)合教學(xué)模式”在提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力方面有較好的效果。

4 結(jié)論

從實(shí)施“雙線復(fù)合教學(xué)模式”的效果來看，該模式對(duì)于學(xué)生掌握嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用能力，起到了很好的促進(jìn)作用。該模式從企業(yè)對(duì)人才能力需求出發(fā)，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)課程進(jìn)行了知識(shí)和能力分解，將理論教學(xué)和課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)兩條線復(fù)合在一起，形成了一個(gè)能力模塊，對(duì)于學(xué)生適應(yīng)崗位需求，掌握工程實(shí)踐能力具有一定的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 許童羽，曹英麗，鄭偉.分層教學(xué)法在嵌入式系統(tǒng)課程中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012（10）：89-90.

[2] 袁。許強(qiáng)，王曉峰等.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模塊化教學(xué)改革研究――借鑒德國(guó)FH成功經(jīng)驗(yàn)[J].合肥學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011.21（4）： 56-60，65.

篇10

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)改革；能力提升

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0221-02

嵌入式系統(tǒng)是高等學(xué)校電子信息、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等本科高年級(jí)學(xué)生的一門專業(yè)技能課程，是以應(yīng)用為核心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、涉及微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、微機(jī)原理等多門學(xué)科的綜合學(xué)科。從各個(gè)角度分析嵌入式系統(tǒng)課程中知識(shí)框架，與學(xué)生興趣相結(jié)合，真正做到學(xué)以致用，提升學(xué)生能力，是目前所有工科類課程面臨的一個(gè)重要問題。為此，筆者針對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程，開展名為“嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生能力提升探索”的教學(xué)改革嘗試，并初步收到積極效果。該教學(xué)改革理念也可為微機(jī)原理、可編程邏輯器件、DSP技術(shù)原理等類似課程提供參考。

一、課程特點(diǎn)及主要存在問題

嵌入式系統(tǒng)是高年級(jí)課程，有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性和知識(shí)綜合應(yīng)用性，要求學(xué)生聯(lián)系先修課程，結(jié)合新知識(shí)，靈活融匯分析并解決實(shí)際工程問題的能力。教學(xué)中，需要任課老師既重視理論知識(shí)的傳授，又要培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。筆者結(jié)合工作中對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的體會(huì)，對(duì)該課程特點(diǎn)及主要存在問題總結(jié)如下：

1.聯(lián)系廣，理解難。要較好地把握嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容，必須對(duì)先修課程有很好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，能較好地將從低年級(jí)以來的專業(yè)課聯(lián)系起來，才能深入理解本門課程內(nèi)容。比如要很好地理解嵌入式系統(tǒng)觸摸屏的原理及編寫相應(yīng)程序，必須理解觸摸屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖中涉及多個(gè)MOS管組成的模擬電路，需要學(xué)生很好理解NMOS、PMOS不同的通斷過程及對(duì)電路的影響。如果學(xué)生不熟悉MOS管的通斷原理，而單純靠記憶來使用觸摸屏，則很難做到活學(xué)活用。

由于學(xué)生水平及能力各不相同，為了使大部分學(xué)生能較好地學(xué)懂所講授內(nèi)容，則需要老師在講新知識(shí)之前花時(shí)間復(fù)習(xí)修課程的相關(guān)內(nèi)容概念。然而這種做法勢(shì)必導(dǎo)致第二個(gè)問題：占用本來有限的課時(shí)。

2.學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多。近年來，由于推廣素質(zhì)教育，各門課程理論教學(xué)時(shí)間不斷縮減。以筆者所講授的嵌入式系統(tǒng)課程為例，理論課時(shí)僅僅為22學(xué)時(shí)，該學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于專業(yè)必修課，且隨著嵌入式技術(shù)日新月異，該門課程除了課本內(nèi)容外，還需要補(bǔ)充其他與現(xiàn)代技術(shù)接軌的新內(nèi)容。因此，如何精選每節(jié)課授課內(nèi)容，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)使學(xué)生掌握到盡量多的內(nèi)容，且不感到枯燥無(wú)味，是嵌入式系統(tǒng)等工科類課程普遍存在的問題之一。

3.實(shí)驗(yàn)舊，擴(kuò)展難。由于課時(shí)安排原因，本門課程僅配套3個(gè)實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)與理論課程不對(duì)應(yīng)，所使用的實(shí)驗(yàn)箱年代較久，不能與現(xiàn)代新技術(shù)接軌，且無(wú)法在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，只能進(jìn)行某些簡(jiǎn)單的功能性驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)。如何通過實(shí)驗(yàn)輔助理論教學(xué)，提升學(xué)生能力水平，也是課程教學(xué)中需要解決的問題之一。

二、教學(xué)過程學(xué)生能力提升探索

針對(duì)上述存在問題，必須在教學(xué)過程中克服客觀困難，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及積極性，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力提升的效果。為此，圍繞嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的兩大難點(diǎn)，筆者開展了學(xué)生能力提升的探索改革。

1.學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐能力的提升探索。理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論，因此對(duì)于工科學(xué)生來說，不能一味注重實(shí)踐，也不能只懂得紙上談兵的理論，需要理論和實(shí)踐能力相輔相成，才能得到能力提升。然而，筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生個(gè)體差異，能力傾向不同，有些學(xué)生注重實(shí)踐鍛煉，然而理論知識(shí)并未提升，有些同學(xué)只注重理論知識(shí)，工程實(shí)踐能力不足。且大部分學(xué)生理論與實(shí)踐知識(shí)的反饋提升能力不夠。

以筆者講授嵌入式系統(tǒng)液晶屏內(nèi)容為例，對(duì)于使用液晶觸摸屏，設(shè)計(jì)的理論知識(shí)包括：液晶屏的分類――TFT屏和STN屏；顯示顏色――單色和彩色；灰度等級(jí)――單色、4級(jí)、16級(jí)；彩色等級(jí)――STN屏為256色和4096色，TFT屏非調(diào)色板為64K色和16M色，TFT屏調(diào)色板為256色等等。如果學(xué)生不懂得上述理論知識(shí)，在實(shí)際操作中，則不能很好地編寫合適程序調(diào)試出預(yù)期效果。然而，僅僅懂得上述理論內(nèi)容也不夠，還需要考慮其他實(shí)際工程問題，比如：TFT屏的電路連接方式與STN屏是否一致？STN屏的驅(qū)動(dòng)電流需要多大才合適，且不至于導(dǎo)致液晶屏過亮或過熱？采用何種驅(qū)動(dòng)器性價(jià)比更高？等等。上述問題并不只是理論，而是跟實(shí)際工程實(shí)踐相關(guān)。

鑒于此，針對(duì)如何提升學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐能力的問題，首先，筆者在課堂上對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)，如液晶屏的分類、灰度及彩色等級(jí)等內(nèi)容均予以清楚闡述；另外，通過課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)課程等環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的動(dòng)手能力；最后，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及失敗現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生從理論上找到原因后再反復(fù)實(shí)踐驗(yàn)證，達(dá)到理論與實(shí)踐相輔相成且共同提高的目的。

2.學(xué)生硬件與軟件知識(shí)的提升探索。對(duì)于電子及自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生來說，嵌入式系統(tǒng)課程不僅要掌握軟件編程，而且要掌握硬件電路設(shè)計(jì)能力，軟硬件知識(shí)結(jié)合，才能較好地完成工程項(xiàng)目。

然而，由于先修課程學(xué)生水平及傾向不同，面對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)問題，有些同學(xué)在電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)等課程上掌握較好且較有興趣，會(huì)比較傾向使用硬件方法來解決問題，而有些同學(xué)對(duì)于C語(yǔ)言程序編程、數(shù)字電路等課程把握較好，會(huì)傾向于通過軟件編程方法來處理問題。

對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，上述兩種方法均是可取的。但是對(duì)于功能復(fù)雜的系統(tǒng)，不可能僅采用單一硬件或者軟件解決問題，需要考慮各方面因素，軟硬件結(jié)合起來應(yīng)用。因此，要求學(xué)生不僅掌握硬件電路設(shè)計(jì)能力，對(duì)于軟件編程能力的具備同樣也是必須的。

在提升學(xué)生硬件和軟件綜合設(shè)計(jì)能力問題上，筆者首先在課堂上給出案例，啟發(fā)學(xué)生提出各種不同軟硬件設(shè)計(jì)方案；進(jìn)一步，布置工程案例作為課后作業(yè)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)或列舉出多種設(shè)計(jì)方案，綜合比較可行方案；最后，布置一個(gè)貫穿本門課程的課程設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)需要涉及硬件電路及軟件編程，通過該課程設(shè)計(jì)的完成，最終達(dá)到提升學(xué)生硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編程能力的目的。

三、教學(xué)成效

筆者將上述教學(xué)改革內(nèi)容用于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程中，收到了較好的效果。通過問卷調(diào)查和課后反饋訪談，學(xué)生普遍反映能將先修電子知識(shí)與嵌入式系統(tǒng)聯(lián)系起來，且在此過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力均得到了提升。通過課堂案例引入及分析，提升了學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的工程應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)能力。筆者相信，所開展的教學(xué)改革探索在一定程度上提升了學(xué)生對(duì)嵌入式產(chǎn)品進(jìn)行軟硬件綜合設(shè)計(jì)的能力，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)最新動(dòng)態(tài)追蹤的興趣、對(duì)相關(guān)領(lǐng)域深入學(xué)習(xí)的信心。

四、結(jié)束語(yǔ)

在深入了解嵌入式系統(tǒng)課程特點(diǎn)、現(xiàn)狀和不足的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合自己的實(shí)際教學(xué)切身體會(huì)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)開展了教學(xué)改革探索。著重從理論與實(shí)踐、硬件與軟件上對(duì)學(xué)生能力進(jìn)行提升。實(shí)踐表明，該類措施較大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其主觀能動(dòng)性，提升了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生能力。

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