物聯(lián)網(wǎng)工程嵌入式培養(yǎng)范文
時(shí)間:2023-10-08 17:41:21
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關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè) 嵌入式系統(tǒng) 體系建設(shè)
中圖分類號(hào):G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2014)01(a)-0141-02
隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型,而智慧農(nóng)業(yè)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。智慧農(nóng)業(yè)將農(nóng)業(yè)看成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng),依托嵌入式技術(shù)、感知技術(shù)、互聯(lián)互通技術(shù)、智能化技術(shù)等綜合、全面、系統(tǒng)地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié),使得農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)智能化、多功能,大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新。
智慧農(nóng)業(yè)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括嵌入式技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)等。嵌入式是當(dāng)前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前景的信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前,許多高等院校的計(jì)算機(jī)、電子、軟件等專業(yè)針對(duì)市場(chǎng)需求,開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程,也在逐步完善適應(yīng)社會(huì)需求的嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)體系。本文基于智慧農(nóng)業(yè)背景,結(jié)合都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開(kāi)設(shè)嵌入式課程的經(jīng)驗(yàn),對(duì)農(nóng)林院校嵌入式課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討。
1 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)
智慧農(nóng)業(yè)是最近興起的一個(gè)概念,出現(xiàn)的時(shí)間很短,目前還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的定義。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李道亮教授認(rèn)為: 智慧農(nóng)業(yè)是以最高效率地利用各種農(nóng)業(yè)資源,最大限度地降低農(nóng)業(yè)成本和能耗、減少農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境破壞以及實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的整體最優(yōu)為目標(biāo),以農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)、全過(guò)程智能化的泛在化為特征,以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐和手段,以自動(dòng)化生產(chǎn)、最優(yōu)化控制、智能化管理、系統(tǒng)化物流和電子化交易為主要生產(chǎn)方式的高產(chǎn)、高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)和安全的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式與形態(tài)。
要建設(shè)智慧農(nóng)業(yè),就要依托物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things,簡(jiǎn)稱IOT)的概念是在1999年提出的,2005年國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義:通過(guò)二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)唯一的物聯(lián)源頭是嵌入式系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用需求的多樣化,嵌入式技術(shù)已成為當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展的主流。
本文基于嵌入式技術(shù),針對(duì)農(nóng)林院校計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的特點(diǎn), 通過(guò)一系列教學(xué)嘗試,對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向的課程體系建設(shè)進(jìn)行了一些探索,使學(xué)生在保證專業(yè)原有課程的基礎(chǔ)上,根據(jù)專業(yè)方向的不同,側(cè)重點(diǎn)有所差別,將智慧農(nóng)業(yè)貫徹課程體系始終,使學(xué)生在軟件和硬件設(shè)計(jì)方面都得到很好的鍛煉,最終為都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)培養(yǎng)全方位的信息技術(shù)人才。
2 嵌入式課程體系建設(shè)
(1)我校計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向培養(yǎng)和教學(xué)目標(biāo)。
我校計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)側(cè)重嵌入式軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員。根據(jù)學(xué)生的接受能力,嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)體現(xiàn)層次性、漸進(jìn)性、注重實(shí)踐性,尤其側(cè)重培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用能力。(圖1)
嵌入式系統(tǒng)課程體系的設(shè)置體現(xiàn)“注重工程能力培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)人才知識(shí)體系”,學(xué)習(xí)側(cè)重嵌入式軟件設(shè)計(jì)部分。嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系教學(xué)目標(biāo)是掌握四個(gè)“1”,即“一種主流嵌入式微處理器、一門(mén)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、一種嵌入式操作系統(tǒng)、一套開(kāi)發(fā)工具”,嵌入式開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要有匯編語(yǔ)言、C和C++語(yǔ)言、Java語(yǔ)言等;嵌入式操作系統(tǒng)主要有Windows CE、Linux等;集成開(kāi)發(fā)工具主要有Windows CE開(kāi)發(fā)工具、ADS等。
(2)嵌入式系統(tǒng)課程體系。
北京農(nóng)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院自2011年設(shè)置了計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向,根據(jù)自由選擇的原則在大學(xué)三年級(jí)實(shí)施特定方向培養(yǎng),同期購(gòu)買(mǎi)了30套嵌入式開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)每人一臺(tái)的教學(xué)環(huán)境。
嵌入式系統(tǒng)課程體系大致可分為:基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課。
基礎(chǔ)課程在大學(xué)一、二年級(jí)開(kāi)設(shè),主要學(xué)習(xí)理工科的一些基礎(chǔ)課程,如高等數(shù)學(xué)等。
專業(yè)基礎(chǔ)以及專業(yè)課的開(kāi)設(shè)時(shí)間以及內(nèi)容如表1所示。需要特別說(shuō)明的是根據(jù)我?!?+1”本科人才培養(yǎng)模式,大學(xué)前六個(gè)學(xué)期完成的是課內(nèi)學(xué)習(xí),旨在掌握較寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)和扎實(shí)的專業(yè)知識(shí),最后一學(xué)年有計(jì)劃地到校內(nèi)外實(shí)調(diào)基地進(jìn)行為期一年的實(shí)踐和實(shí)訓(xùn),所以第七學(xué)期和第八學(xué)期是專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。
嵌入式導(dǎo)論課程:介紹嵌入式的主要應(yīng)用領(lǐng)域、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的基本概念、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的基本流程和基本方法、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)。
嵌入式操作系統(tǒng)課程:介紹嵌入式系統(tǒng)基本知識(shí),嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的差別。結(jié)合典型的嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作機(jī)制、系統(tǒng)移植剪裁和實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度等內(nèi)容進(jìn)行介紹。我校根據(jù)具體情況選擇、Linux、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)。
嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ):介紹嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法、軟件編程及設(shè)備接口和驅(qū)動(dòng)等。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生了解和掌握必要的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法學(xué)的概念、方法和工具嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),掌握嵌入式系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思想,學(xué)生能完成簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。
JAVA開(kāi)發(fā)語(yǔ)言:介紹Java語(yǔ)言的體系結(jié)構(gòu)、Java語(yǔ)言的基本概念和程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的思路和方法。培養(yǎng)學(xué)生的編程能力,使學(xué)生能夠運(yùn)用Java語(yǔ)言作為完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。
嵌入式接口技術(shù):介紹鍵盤(pán)接口、LED顯示器接口、觸摸屏、通信接口、中斷接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、ARM的JTAG接口。
嵌入式高級(jí)編程:介紹Android嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建的方法,項(xiàng)目結(jié)構(gòu);Android的體系結(jié)構(gòu),嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程;嵌入式特性開(kāi)發(fā),多媒體開(kāi)發(fā),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)開(kāi)發(fā),聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)等開(kāi)發(fā)方法,學(xué)生通過(guò)實(shí)踐能達(dá)到獨(dú)立完成開(kāi)發(fā)單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)嵌入式軟件的能力。
3 嵌入式課程實(shí)踐教學(xué)
(1)層次化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。
實(shí)驗(yàn)室選用UP-Magic6410嵌入式實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái),著重培養(yǎng)學(xué)生在該平臺(tái)下進(jìn)行嵌入式Linux程序開(kāi)發(fā)的相關(guān)環(huán)境搭建與軟件設(shè)計(jì)方法的能力。針對(duì)各模塊以及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用背景,按照由淺入深,不同課程層次對(duì)應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等原則,組織設(shè)計(jì)了三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn),循序漸進(jìn),逐步提高,以滿足不同階段的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐需求,分別為涉及嵌入式導(dǎo)論的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、涉及嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的實(shí)操性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)嵌入式高級(jí)編程的提高性實(shí)驗(yàn)?;A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)多以理論驗(yàn)證為主,在于學(xué)習(xí)方法;綜合性實(shí)驗(yàn)和提高性實(shí)驗(yàn)則多以應(yīng)用為主,在于提高能力。三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生提高了動(dòng)手能力,進(jìn)一步的實(shí)踐開(kāi)發(fā)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。
(2)通過(guò)項(xiàng)目案例,強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。
首先,依托教師實(shí)際的科研或工程項(xiàng)目,教師在實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施時(shí),可以按照模塊化將案例的分解到各個(gè)部分,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)例所采用的技術(shù)和方案進(jìn)行不同角度的評(píng)價(jià),變被動(dòng)知識(shí)灌輸為主動(dòng)探索思考,使教學(xué)理論知識(shí)與科研實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合在一起。
其次,在設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)等綜合性實(shí)驗(yàn)時(shí),結(jié)合教師實(shí)際的科研或工程項(xiàng)目,在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性知識(shí)掌握的同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的綜合設(shè)計(jì)。使得學(xué)生既掌握了一些具體的通用的嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法,也能發(fā)揮主觀能動(dòng)性,獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較完整的嵌入式系統(tǒng),激發(fā)學(xué)習(xí)、創(chuàng)造熱情。在課程設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)中,考慮到學(xué)生水平差異,按照“自由組合、自主選題”的原則,要求學(xué)生課外查找資料進(jìn)一步地學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)性學(xué)習(xí),對(duì)某些問(wèn)題進(jìn)行深入的分析研究,進(jìn)而提出自己的設(shè)計(jì)思想,此環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)思想的原創(chuàng)性也將作為課程考核的重要內(nèi)容。
(3)鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目,注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐來(lái)鍛煉和提高學(xué)生動(dòng)手能力是非常重要的。我校實(shí)行導(dǎo)師制指導(dǎo)學(xué)生,在參與教師科研項(xiàng)目的過(guò)程中,本科生導(dǎo)師負(fù)責(zé)學(xué)生在整個(gè)科研期間從理論到具體操作的各個(gè)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)工作,加強(qiáng)了指導(dǎo)力度。
學(xué)生在家禽食品安全追溯系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用項(xiàng)目中,教師組織學(xué)有余力的同學(xué)成立興趣小組,直接參與到前沿的課題和項(xiàng)目中去,將食品安全追溯系統(tǒng)按照生產(chǎn)鏈的六個(gè)環(huán)節(jié)分解成若干子題目,交由各興趣小組,模擬項(xiàng)目的形式實(shí)踐開(kāi)發(fā),真正做到“在學(xué)中做,在做中學(xué)”,以務(wù)實(shí)的項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐科研能力。
(4)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課外科技活動(dòng)。
近年來(lái),高等院校加大了學(xué)生的課外科技活動(dòng)開(kāi)展的力度,筆者指導(dǎo)的學(xué)生參與了北京市大學(xué)生科研計(jì)劃,利用嵌入式平臺(tái),對(duì)溫室環(huán)境等參數(shù)檢測(cè),進(jìn)而對(duì)溫室大棚實(shí)現(xiàn)智能化控制,學(xué)生在該課題中,運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí),系統(tǒng)的完成了整個(gè)項(xiàng)目,獲得了北京市大學(xué)生科研計(jì)劃成果二等獎(jiǎng),尤其值得一提的是,畢業(yè)的學(xué)生在擔(dān)任京郊村官期間,將課題成果應(yīng)用于所服務(wù)的村鎮(zhèn),取得了良好的效果。實(shí)踐證明,鼓勵(lì)學(xué)生參與課外科技活動(dòng),將會(huì)拓展學(xué)生的知識(shí)體系,并學(xué)以致用,對(duì)進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)合作精神發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
(5)做好畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)實(shí)習(xí)
我校實(shí)行的是采取“3+1”人才培養(yǎng)模式。以往學(xué)生在第八學(xué)期進(jìn)行畢業(yè)論文和實(shí)習(xí),部分學(xué)生在校內(nèi)機(jī)房根據(jù)教師給出的題目完成畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)論文,學(xué)生如果不走出去。就無(wú)法完成理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,部分同學(xué)雖然通過(guò)實(shí)習(xí)單位的學(xué)習(xí)完成畢業(yè)論文,但是畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的時(shí)間和質(zhì)量也難以保證。因此,我們將畢業(yè)論文提前到第七學(xué)期安排任務(wù),進(jìn)行設(shè)計(jì)、論文的前期準(zhǔn)備及調(diào)試工作,既可以保證充分的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間又可以提高學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性,做到有的放矢.提高設(shè)計(jì).論文和專業(yè)課的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
針對(duì)在校學(xué)生缺少行業(yè)背景知識(shí)這一缺點(diǎn),在教學(xué)中大力開(kāi)展了與企業(yè)的合作,直接把學(xué)生派到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì),使得培養(yǎng)的嵌入式人才能夠適應(yīng)企業(yè)的需要,目前我院已經(jīng)建立了中軟、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息所等校外實(shí)習(xí)基地,并簽訂了相關(guān)的實(shí)習(xí)協(xié)議。一方面學(xué)生在實(shí)踐工程項(xiàng)目中完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文,綜合能力得到極大的提升,另一方面用人單位在與學(xué)校合作辦學(xué)的過(guò)程中也為自己培養(yǎng)了急需的技術(shù)人才,實(shí)行了定單式培養(yǎng),最終構(gòu)筑高校.學(xué)生和企業(yè)獲利的共贏平臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和社會(huì)需求的無(wú)縫對(duì)接。從以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,選擇嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課題并能按時(shí)保質(zhì)保量完成課題的的學(xué)生知識(shí)面更廣,就業(yè)面更寬,既可以從事軟件開(kāi)發(fā),也可以適應(yīng)硬件的開(kāi)發(fā)工作。
4 結(jié)語(yǔ)
嵌入式系統(tǒng)作為應(yīng)用性極強(qiáng)的課程,其教學(xué)體系建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù),包括完整的課程設(shè)置體系結(jié)構(gòu)、不斷的豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,獲取更多的實(shí)踐項(xiàng)目等內(nèi)容。隨著嵌入式在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用的迅猛發(fā)展,如何真正立足于農(nóng)業(yè)院校發(fā)展特色,培養(yǎng)高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息化人才,將是我們今后教學(xué)的方向和努力目標(biāo)。
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篇2
【項(xiàng)目來(lái)源】黑龍江省教育廳高職高專院??蒲许?xiàng)目;項(xiàng)目名稱:高職高專物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的研究;項(xiàng)目編號(hào):12515157
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)概念的引入,把互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間,進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命。
物聯(lián)網(wǎng)概念是1999年由麻省理工學(xué)院自動(dòng)標(biāo)識(shí)中心(MIT AutoID Center)提出的。2005年,國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)了一份題為《The Internet of Things》的年度報(bào)告,正式將“物聯(lián)網(wǎng)”命名為“the Internet of Things”。2009年8月,總理考察中科院無(wú)錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心,明確要求盡快建立中國(guó)的傳感信息中心,也就是“感知中國(guó)”中心。筆者從微控制器應(yīng)用到ARM&Linux嵌入式系統(tǒng),又回歸到微控制器的研究教學(xué),親歷近30年國(guó)內(nèi)嵌入式應(yīng)用的發(fā)展歷程。下面就物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)課程體系和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐3方面介紹國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的情況,望和大家一起探討。
在教育部首批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科新專業(yè)中,物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)就有700多所學(xué)校申報(bào),最終28家IOT、5家WSN獲批,共33所高校。其中70%設(shè)在計(jì)算機(jī)學(xué)院。在2011年3月28日又批了第二批27所高校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè),這樣全國(guó)現(xiàn)共有62所高校開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成。計(jì)算機(jī)學(xué)院在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層領(lǐng)域具有很好的研究基礎(chǔ),而感知層更多依賴的是軟硬件結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的傳感器接口、RFID讀寫(xiě)都涉及嵌入式技術(shù),但實(shí)際上新技術(shù)含量很少,可看作是一個(gè)新袋子。
物聯(lián)網(wǎng)主要涵蓋RFID(>5.5)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(>8.5)、M2M智能手機(jī)(
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程 人才培養(yǎng) 校企合作
一、當(dāng)?shù)匚锫?lián)網(wǎng)人才需求分析
湖北省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)建了“智慧光谷”――“武漢?中國(guó)光谷物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”,成立武漢物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的宗旨,就是要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的技術(shù)合作,以獲得物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)突破,擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)在湖北的推廣應(yīng)用,打造湖北省新的千億元產(chǎn)業(yè)。結(jié)合武漢特大城市以及“兩江多湖”的特點(diǎn),啟動(dòng)智能交通、智能湖泊、智能城管、智能小區(qū)、智能電網(wǎng)、智能商貿(mào)、智能物流等物聯(lián)網(wǎng)示范工程,為國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃編制工作獻(xiàn)策。據(jù)相關(guān)部門(mén)的估算,未來(lái)僅專業(yè)性物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師,在我國(guó)的需求量就將達(dá)到5萬(wàn)人。未來(lái)十年,物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域投資可達(dá)4萬(wàn)億,產(chǎn)出8萬(wàn)億,形成就業(yè)崗位2500萬(wàn)個(gè),其產(chǎn)業(yè)將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。
二、根據(jù)需求確定人才培養(yǎng)目標(biāo)
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)我國(guó)信息化建設(shè)需要,德、智、體、美全面發(fā)展,并具有良好的科學(xué)文化素質(zhì)、敬業(yè)精神和社會(huì)責(zé)任感,掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí),較系統(tǒng)的掌握融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感信息處理技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息標(biāo)識(shí)、獲取、傳輸、處理、識(shí)別和控制的基本能力。培養(yǎng)適用地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,能在企業(yè)從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工程設(shè)計(jì)和施工、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備維護(hù)等相關(guān)領(lǐng)域的高級(jí)應(yīng)用型人才。
三、人才培養(yǎng)模式――“產(chǎn)業(yè)+企業(yè)+專業(yè)”的產(chǎn)學(xué)研用實(shí)踐人才培養(yǎng)模式
1.實(shí)踐型人才培養(yǎng)模式分析
單一的學(xué)校理論教學(xué)讓學(xué)生與企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用脫離,單一的職業(yè)培訓(xùn)讓學(xué)生知識(shí)體系不完善,約束了學(xué)生的發(fā)展前景。應(yīng)用型本科物聯(lián)網(wǎng)人才從6個(gè)方面闡述物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)+物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)+物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的基本思路。
2.校企合作模式探討
校企合作體現(xiàn)在三方面:一是校企共同確定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格,校企共建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格進(jìn)行準(zhǔn)確定位,利于更好發(fā)揮培養(yǎng)目標(biāo)在專業(yè)建設(shè)和教育教學(xué)中的目標(biāo)牽引作用。二是校企共同開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)模塊化課程體系及科目課程,深化“產(chǎn)學(xué)研用”,突出“應(yīng)用特色”,校企合作是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)堅(jiān)持“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合辦學(xué)理念的實(shí)踐,積極與相關(guān)企業(yè)建立廣泛的聯(lián)系,通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系,聯(lián)合開(kāi)展科研項(xiàng)目、人員培訓(xùn)等,是一種校企雙贏的舉措。一方面,學(xué)校可以通過(guò)為企業(yè)培訓(xùn)人員,幫助其改進(jìn)業(yè)務(wù)流程和運(yùn)行與管理模式,提高工作效率; 另一方面,企業(yè)可為學(xué)校提供實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)訓(xùn)設(shè)備,并接受師生見(jiàn)習(xí)和實(shí)習(xí),同時(shí)也為學(xué)校面向社會(huì)推行“訂單式”教育提供了基礎(chǔ)。三是校企共建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地,學(xué)校與該公司簽署了聯(lián)合培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生的合作協(xié)議書(shū),雙方積極開(kāi)展以后的工作,為學(xué)生和教師的交流建立順暢的渠道。
3.校企合作的優(yōu)勢(shì)
在校企合作模式下有兩大優(yōu)勢(shì),一是校企一體化有利于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“雙師”結(jié)構(gòu)教學(xué)團(tuán)隊(duì)減少,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)要保證承載基于實(shí)際應(yīng)用過(guò)程所需的知識(shí)傳授和職業(yè)技能訓(xùn)練的順利展開(kāi)和高質(zhì)量,教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的一個(gè)基本要求,是培養(yǎng)既有高校教師資格和專業(yè)職稱,又有職業(yè)資格和技能等級(jí)證的“雙師”結(jié)構(gòu)師資隊(duì)伍。在開(kāi)辟渠道和實(shí)現(xiàn)人員雙向交流的基礎(chǔ)上,為教師到企業(yè)見(jiàn)習(xí)鍛煉、掛職實(shí)踐、參與員工培訓(xùn)提供平臺(tái),也為聘請(qǐng)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)踐專家來(lái)學(xué)院兼課任課、當(dāng)好實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師、參與監(jiān)控人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程和量化評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造條件。第二個(gè)優(yōu)勢(shì)校企共建物流專業(yè)人才培養(yǎng)激勵(lì)機(jī)制,實(shí)施訂單培養(yǎng),分析企業(yè)人才需求,按照職位要求的專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)和綜合素質(zhì)來(lái)培養(yǎng)。學(xué)生到企業(yè)參與生產(chǎn)性任務(wù),對(duì)表現(xiàn)好、專業(yè)掌握過(guò)硬、綜合素質(zhì)高的學(xué)生推薦就業(yè),實(shí)行訂單式培養(yǎng)。結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求,校企共建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)渠道,為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生就業(yè)提供了穩(wěn)定的專業(yè)人才輸送渠道。
四、以就業(yè)為導(dǎo)向的課程設(shè)置
1.就業(yè)崗位需求分析
對(duì)應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)工程師人才的培養(yǎng),要以就業(yè)為導(dǎo)向,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要,體現(xiàn)自己的專業(yè)技能,分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的行業(yè),具體從事的就業(yè)崗位有射頻開(kāi)發(fā)工程師、通信開(kāi)發(fā)工程師、無(wú)線傳感器/物聯(lián)網(wǎng)/硬件開(kāi)發(fā)工程師、網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層開(kāi)發(fā)工程師、無(wú)線傳感器/物聯(lián)網(wǎng)/嵌入式系統(tǒng)軟件工程師、無(wú)線傳感器/物聯(lián)網(wǎng)/嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師等等。
2.基于要求的核心課程設(shè)置
基于就業(yè)崗位的分析,射頻開(kāi)發(fā)工程師要求具備一定軟件知識(shí),能獨(dú)立進(jìn)行設(shè)備安裝、配置、調(diào)試,熟悉NET或J2EE開(kāi)發(fā)模式和Oracle或SQL Server等數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù),了解RFID標(biāo)簽及讀寫(xiě)設(shè)備基本特性;物聯(lián)網(wǎng)嵌入式軟件工程師要求你熟悉至少一種嵌入式平臺(tái)(MSP430、ARM等)的編程開(kāi)發(fā),熟練掌握Linux或Android系統(tǒng),掌握常用外設(shè)接口技術(shù)、Wi-Fi、藍(lán)牙、TCP/IP等通訊協(xié)議,精通匯編或C、C++編程,掌握常用的軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具,了解傳感器工作原理及選型;移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師:熟悉Android或iOS架構(gòu),熟悉HTML,CSS,Javascript,XML等前端開(kāi)發(fā)技術(shù)用,熟練掌握UDP/TCP/IP、HTTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,掌握Oracle/Sql server/MySql等多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。各種職位具體要求的分析,在應(yīng)用型本科的物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)體系中主要課程有:C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成與接口、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、ARM嵌入式技術(shù)等。
3. 課程教學(xué)模式
在主要課程的學(xué)習(xí)中,通過(guò)項(xiàng)目的形式帶動(dòng)理論教學(xué),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)步驟和教學(xué)模式如下圖1,通過(guò)實(shí)際的例子來(lái)講解理論,通過(guò)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)理解理論,然后學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)綜合理論和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,最后和企業(yè)的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)提升自己的能力,遇到不懂的理論部分開(kāi)始新的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。
4.4證書(shū)建議
為了提高學(xué)生的職業(yè)能力,進(jìn)行各種職業(yè)資格證書(shū)的考試也是必要的的,應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)工程師可以建議如下一個(gè)資格證的考試:一是AAE認(rèn)證(ARM認(rèn)證工程師計(jì)劃),二是全國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格(水平)考試中級(jí)資格認(rèn)證,三是全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)工程師證書(shū)(由人力資源和社會(huì)保障部中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心(簡(jiǎn)稱CETTIC)批復(fù),有北京企學(xué)研教育科技發(fā)展中心負(fù)責(zé)執(zhí)行)。通過(guò)資格證書(shū)的考試提高學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識(shí)的能力,增加了自己的就業(yè)砝碼。
五、總結(jié)
物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)、理解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能應(yīng)用于社會(huì)生活的物聯(lián)網(wǎng)工作領(lǐng)域,培養(yǎng)成為社會(huì)需求的人才。有校企合作一起確定人才培養(yǎng)模式,已就業(yè)為導(dǎo)向開(kāi)設(shè)課程,由校企合作提供學(xué)生實(shí)習(xí)的場(chǎng)地,讓人才的培養(yǎng)符合現(xiàn)代社會(huì)的需要。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】嵌入式;實(shí)驗(yàn);Linux
The Research of Embedded Comprehensive Experimental Based on ARM9
YANG Wan-hua FU Cheng-biao CHEN Hao LENG Li-hua
(Department of Computer Science and Engineering Qujing Nomal University, Qujing Yunnan 655011, China)
【Abstract】Along with the embedded technology has got more and more wide application in the real life, the status of embedded system course in university computer professional is increasingly highlighted. Based on the analysis of embedded technology, on the basis of a comprehensive experiments of the embedded system is designed.
【Key words】Embedded; Experiment; Linux
近年來(lái),嵌入式系統(tǒng)依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[1],是發(fā)展很快的信息領(lǐng)域之一,也是國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。為突出學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力訓(xùn)練,以培養(yǎng)有特色的高素質(zhì)的工程研究應(yīng)用型人才為目標(biāo),加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),進(jìn)行此綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介
嵌入式系統(tǒng)課程是一門(mén)軟硬結(jié)合、偏向于實(shí)踐與應(yīng)用的技術(shù)課程,對(duì)學(xué)生的專業(yè)拓展和綜合性實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)具有重要的作用。尤其是嵌入式Linux系統(tǒng)由于具有開(kāi)源、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、內(nèi)核穩(wěn)定高效等特性[2],在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、產(chǎn)品的功能可擴(kuò)展性、開(kāi)發(fā)時(shí)的人力投入等方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì),因此應(yīng)用廣泛。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。
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(wèn)題的能力是至關(guān)重要的嵌入式系統(tǒng)課程具有很強(qiáng)的滲透性,與其他專業(yè)課程相比,嵌入式系統(tǒng)課程具有獨(dú)特的特點(diǎn):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(wèn)題的能力要求較高。
通過(guò)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方面的基本概念和技能[3],嵌入式軟件設(shè)計(jì)的一般方法和流程,系統(tǒng)引導(dǎo)、內(nèi)核配置與編譯、嵌入式文件系統(tǒng)操作、嵌入式網(wǎng)絡(luò)編程等知識(shí),使學(xué)生能夠達(dá)到實(shí)際開(kāi)發(fā)能力的目的,適應(yīng)于社會(huì)的需要。
2 綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
本綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),以開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ),進(jìn)行綜合的藍(lán)牙通信實(shí)驗(yàn)。第一步是進(jìn)行目標(biāo)機(jī)引導(dǎo)程序、內(nèi)核和文件系統(tǒng)的燒寫(xiě)。
在本實(shí)驗(yàn)中采用vivi引導(dǎo)程序,完成引導(dǎo)程序的燒寫(xiě)。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(guò)程以及內(nèi)核的測(cè)試,并使用串口完成內(nèi)核的燒寫(xiě)。另外一個(gè)就是文件系統(tǒng)的燒寫(xiě),本實(shí)驗(yàn)選用cramfs作為根文件系統(tǒng),由于它只是一個(gè)只讀文件系統(tǒng),為了得到可讀寫(xiě)文件系統(tǒng),用戶文件系統(tǒng)使用YAFFS格式。用戶文件系統(tǒng)掛載于根文件系統(tǒng)下的/mnt/yaffs目錄。yaffs是專為嵌入式系統(tǒng)使用NAND Flash而設(shè)計(jì)的一種日志型文件系統(tǒng)。
第二步是搭建嵌入式交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境。在一臺(tái)PC機(jī)(宿主機(jī))上安裝Linux操作系統(tǒng)以及交叉開(kāi)發(fā)工具,編輯、編譯目標(biāo)板的Linux引導(dǎo)程序、內(nèi)核、文件系統(tǒng)以及應(yīng)用程序,然后把結(jié)果下載到目標(biāo)機(jī)。通常這種在主機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā),在目標(biāo)板上運(yùn)行的開(kāi)發(fā)模式稱為交叉開(kāi)發(fā)。由于主機(jī)與目標(biāo)板是兩個(gè)獨(dú)立的個(gè)體,要想在它們之間傳輸數(shù)據(jù),就必須先建立某種數(shù)據(jù)連接,才能實(shí)現(xiàn)通信、文件傳輸?shù)裙δ?。通常,在目?biāo)板和主機(jī)之間可以使用串口、以太網(wǎng)接口、USB接口和JTAG接口等連接方式。
在此學(xué)習(xí)一般的嵌入式開(kāi)發(fā)流程,以及開(kāi)發(fā)環(huán)境中的軟件和硬件的安裝與調(diào)試。目的是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(kāi)發(fā)環(huán)境。本實(shí)驗(yàn)是在Windows系統(tǒng)上面使用Vmware虛擬機(jī)安裝一個(gè)Linux Redhat 9.0進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
要實(shí)現(xiàn)Windows主機(jī)和Linux主機(jī)之間的通信,可以通過(guò)搭建Samba服務(wù)器或者Ftp服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。在完成嵌入式Linux操作系統(tǒng)的啟動(dòng)之后,可以通過(guò)搭建NFS服務(wù)器,完成Linux主機(jī)到嵌入式目標(biāo)機(jī)之間的通信。
由于實(shí)驗(yàn)的最終目的是能夠?qū)崿F(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線通信,藍(lán)牙模塊作為一個(gè)硬件,要能使其工作,必須先給嵌入式操作系統(tǒng)安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。此時(shí),需要重新回到內(nèi)核程序中,給其配置藍(lán)牙模塊驅(qū)動(dòng),并且讓其以模塊的方式編譯出內(nèi)核藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)模塊。在此,讓學(xué)生熟悉驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)的基本過(guò)程,掌握模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的基本流程。在分析和提取出藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)模塊之后,通過(guò)交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境,下載驅(qū)動(dòng)模塊到目標(biāo)機(jī),并且安裝到嵌入式設(shè)備中。
藍(lán)牙通信主要是面向網(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。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(kāi)發(fā)平臺(tái)上藍(lán)牙設(shè)備的使用。掌握基本的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法與流程,為后續(xù)的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。
本實(shí)驗(yàn)使開(kāi)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,并且能在嵌入式設(shè)備中啟動(dòng)一個(gè)FTP服務(wù)器,能夠提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)另外一臺(tái)PC機(jī)安裝一個(gè)藍(lán)牙模塊,啟動(dòng)藍(lán)牙功能,查找嵌入式設(shè)備上的藍(lán)牙設(shè)備并與其進(jìn)行連接,然后登陸嵌入式設(shè)備上面的FTP服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的通信。
本實(shí)驗(yàn)按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程依次實(shí)現(xiàn),在簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,掌握基本的嵌入式開(kāi)發(fā)技能,再完成最后的無(wú)線通信綜合實(shí)驗(yàn)。
3 結(jié)論
本文首先概述了嵌入式技術(shù),然后在分析嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上,給出了一個(gè)基于藍(lán)牙通信的綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
【參考文獻(xiàn)】
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篇5
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)層次架構(gòu);人才培養(yǎng)模式;課程體系
中圖分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2012)05-1197-02
Discussion on Talent Cultivation Pattern of IOT Technology Specialty for Higher Vocational Education
FENG Gao-feng, WEI Nan ,YUAN Pei-jian
(Jiyuan Vocational and Technical College, Jiyuan 454650, China)
Abstract: Based on analysis on hierarchy of IOT system , the talent demand of IOT specialty in higher vocation can has four types: elec? tronic equipment and transducer technology ,mobile communication and computer network ,service-oriented software technology ,em? bedded software design. The talent cultivation of IOT technology can be implemented in four directions: design and installation of sensing equipment , transmission and network, embedded application software ,IOT management .Curriculum hierarchy that meets IOT technical characteristics and industry needs is constructed.
Key words: IOT hierarchy; talent cultivation pattern; curriculum hierarchy
物聯(lián)網(wǎng)(Internet Of Things,縮寫(xiě)為IOT)可以描述為由傳感網(wǎng)絡(luò)獲取環(huán)境物理信息,通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)行傳輸,通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行信息處理的復(fù)雜系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一,發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為抓住機(jī)遇,滿足日益增強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)人才需求,各高職院校逐漸開(kāi)始設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè),由于培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生基礎(chǔ)與本科院校不同,因此高職物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式和課程體系值得深入探討。
1物聯(lián)網(wǎng)層次架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式與物聯(lián)網(wǎng)層次架構(gòu)密切相關(guān),在物聯(lián)網(wǎng)的不同層次上有不同的人才培養(yǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣具有復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)通??梢苑譃樗膶蛹軜?gòu):感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和創(chuàng)新應(yīng)用層。
1)感知識(shí)別層主要完成數(shù)據(jù)采集,物聯(lián)網(wǎng)中任何一個(gè)物體都要通過(guò)感知設(shè)備獲取相關(guān)信息以及傳遞感應(yīng)到的信息給所有需要的設(shè)備或系統(tǒng)。傳感器除了傳統(tǒng)的傳感功能外,還要具備一些基本的本地處理能力,使得所傳遞的信息是系統(tǒng)最需要的,從而使傳遞網(wǎng)絡(luò)的使用更加優(yōu)化。為了使傳感器之間可以互聯(lián)互通以及傳遞感應(yīng)信息,傳感器之間會(huì)形成網(wǎng)絡(luò),這些網(wǎng)絡(luò)有可能根據(jù)公開(kāi)協(xié)議,比如IP地址,也有可能基于一些私有協(xié)議。
2)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層通過(guò)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、傳輸與計(jì)算。由于物聯(lián)網(wǎng)世界里的對(duì)象是各種各樣的設(shè)備,因此感知到的信息量將會(huì)是巨大的,各式各樣的,因此需要通過(guò)某種程度的網(wǎng)關(guān)將傳感器獲得的信息行過(guò)濾,協(xié)議轉(zhuǎn)換,信息壓縮與加密等,使得信息可以更優(yōu)化和更安全地在公共網(wǎng)絡(luò)上傳遞。為了將感知層的信息傳遞到需要信息處理或者業(yè)務(wù)應(yīng)用的系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層可以采用IPv4或者IPv6協(xié)議。
3)管理服務(wù)層負(fù)責(zé)整理網(wǎng)絡(luò)層提供的信息,提供給應(yīng)用層。管理服務(wù)層設(shè)置有應(yīng)用網(wǎng)關(guān),在信息傳輸過(guò)程中為了更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源以及優(yōu)化信息處理過(guò)程,設(shè)置局部或者區(qū)域性的應(yīng)用網(wǎng)關(guān),一是信息匯總與分發(fā);二是進(jìn)行一些簡(jiǎn)單信息處理與業(yè)務(wù)應(yīng)用的執(zhí)行,最大限度的利用IT與通訊資源,提高信息的傳輸和處理能力,提高可靠性和持續(xù)性。管理服務(wù)層設(shè)置有服務(wù)平臺(tái),可以使不同的服務(wù)提供模式得以實(shí)施,同時(shí)把物聯(lián)網(wǎng)世界中的信息處理方面的共集中優(yōu)化的進(jìn)行,使應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)需因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)而作大的修改,能夠更充分的利用已有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),支持物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。
4)創(chuàng)新應(yīng)用層利用現(xiàn)有的手機(jī)、平板電腦、PDA和PC等終端運(yùn)行特定的應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)具體物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。應(yīng)用層包括各種不同業(yè)務(wù)或服務(wù)所需要的應(yīng)用處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)利用傳感的信息行處理、分析、執(zhí)行不同的業(yè)務(wù),并把處理的信息再反饋給傳感器行更新,使得整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都更加連續(xù)和智能。物聯(lián)網(wǎng)世界中,信息來(lái)源很廣闊,是海量的,基于傳統(tǒng)的商業(yè)智能和數(shù)據(jù)分析是進(jìn)進(jìn)不夠的,因此需要更智能化的分析能力,基于數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的模型進(jìn)行分析、模擬和預(yù)測(cè)。應(yīng)用層需要性能優(yōu)良的應(yīng)用程序來(lái)支持。
2人才培養(yǎng)模式
2.1物聯(lián)網(wǎng)人才需求及就業(yè)崗位分析
物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)需要多種技術(shù)人才,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的四層架構(gòu),可對(duì)應(yīng)為四類技術(shù)人才。感知識(shí)別層涉及到物聯(lián)網(wǎng)的硬件設(shè)備,主要為實(shí)體設(shè)備和傳感器,這個(gè)層次需要電子設(shè)備開(kāi)發(fā)人員和傳感器設(shè)計(jì)與制造人員;網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層完成感知信息的傳輸,需要移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人員;管理服務(wù)層涉及到整合網(wǎng)絡(luò)層傳遞過(guò)來(lái)的信息,并以服務(wù)形式提供給應(yīng)用層,需要軟件技術(shù)人員,特別是Web Service方向人員;創(chuàng)新應(yīng)用層完成信息的處理和顯示,以運(yùn)行在手持設(shè)備中的應(yīng)用軟件為核心,需要嵌入式軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人員。根據(jù)以上分析物聯(lián)網(wǎng)人才需求可以概括為四類:電子設(shè)備和傳感器技術(shù)人才;移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才;面向服務(wù)的軟件技術(shù)人才;嵌入式軟件設(shè)計(jì)人才。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)人才需求分析及高職人才培養(yǎng)目標(biāo),高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)培養(yǎng)具有物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)必備的理論知識(shí)和專業(yè)技能,具有較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)操作能力,一定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力,能從事物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理及嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的高技術(shù)應(yīng)用型專業(yè)人才。根據(jù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的調(diào)研,其面向的職業(yè)崗位主要有感知設(shè)備設(shè)計(jì)與安裝、系統(tǒng)集成與調(diào)試、嵌入式軟件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)管理與應(yīng)用等崗位。
2.2物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)方向和能力需求分析
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)一個(gè)綜合性學(xué)科,涉及電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)等相關(guān)專業(yè),所以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)可以根據(jù)不同的崗位目標(biāo),分四個(gè)方向來(lái)培養(yǎng)。感知設(shè)備設(shè)計(jì)與安裝方向,包括各種傳感器的設(shè)計(jì)與安裝,如溫度和適度傳感器、煙霧和粉塵傳感器噪聲傳感器等,以及一定的芯片設(shè)計(jì)技術(shù),如RFID感應(yīng)器、RFID標(biāo)簽等,要求學(xué)生掌握模擬和數(shù)字電路知識(shí)、嵌入式硬件開(kāi)發(fā)知識(shí)等。傳輸與網(wǎng)絡(luò)方向,主要解決感知信息的傳輸問(wèn)題,要求學(xué)生掌握移動(dòng)通信2G及3G技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)知識(shí),具有物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、管理及故障排除能力。嵌入式應(yīng)用軟件方向,物聯(lián)網(wǎng)的人機(jī)接口通常為運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件的手持設(shè)備和PC等,需要學(xué)生具備在常用嵌入式操作系統(tǒng)上進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。物聯(lián)網(wǎng)管理方向,物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)應(yīng)用管理系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)物流監(jiān)控、污染監(jiān)控、智能檢索、進(jìn)程醫(yī)療、智能交通、智能家居等管理和服務(wù)功能,需要學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)和信息管理知識(shí),具備物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)運(yùn)行、操作、管理和維護(hù)能力。
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的四個(gè)培養(yǎng)方向,對(duì)學(xué)生的能力要求有所不同。從以上四個(gè)培養(yǎng)方向上來(lái)分析,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具有以下幾方面的知識(shí)和能力:掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基本理論;具備構(gòu)建、調(diào)試、運(yùn)行和管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的能力;具備開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)終端軟件的基本能力;具備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)故障排除能力;了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。
3課程體系設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo),必須要具備合理的課程體系。圍繞學(xué)生職業(yè)核心能力的培養(yǎng),以良好的職業(yè)素養(yǎng)、夠用的理論知識(shí)、扎實(shí)的專業(yè)技能為出發(fā)點(diǎn),來(lái)構(gòu)建課程體系。根據(jù)就業(yè)崗位和培養(yǎng)方向的不同,課程體系由基礎(chǔ)課程、職業(yè)核心課程、職業(yè)綜合能力訓(xùn)練三個(gè)層次構(gòu)成,如圖1所示。
圖1物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系
4結(jié)束語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是為適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,滿足行業(yè)對(duì)高素質(zhì)專門(mén)人才的需求而申報(bào)的新專業(yè),在深入分析物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層次架構(gòu)的基礎(chǔ)上,探討了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才需求和就業(yè)崗位,剖析了聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方向,構(gòu)建了符合物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)特征的課程體系。
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篇6
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程;教學(xué)體系;課程設(shè)置
作者簡(jiǎn)介:吳韶波(1970-),女,江蘇常熟人,北京信息科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系,副教授;李振華(1977-),男,吉林長(zhǎng)春人,北京信息科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系,講師。(北京 100101)
基金項(xiàng)目:本文系北京信息科技大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)教改項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2012JGZD04)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)31-0051-03
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)技術(shù)具有典型的交叉學(xué)科性質(zhì),通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別、嵌入式、分布式信息處理、網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信、全球定位系統(tǒng)等技術(shù),對(duì)任何需要監(jiān)控、連接或互動(dòng)的物體和過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集,得到有關(guān)聲音、光照、溫度、電壓、力學(xué)、位置等信息,通過(guò)選擇各類網(wǎng)絡(luò)接入,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。目前,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)列入我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的核心突破領(lǐng)域,國(guó)家“十二五”規(guī)劃明確提出,物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)在智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、金融與服務(wù)業(yè)、國(guó)防軍事等十大領(lǐng)域重點(diǎn)進(jìn)行部署。
隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速膨脹,高層次物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才缺口較大,供不應(yīng)求。預(yù)計(jì)5-10年后物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大20倍以上,大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教育勢(shì)在必行。2010年教育部首次審批通過(guò)了物聯(lián)網(wǎng)工程新專業(yè),幾年來(lái),全國(guó)已有近千個(gè)學(xué)校開(kāi)設(shè)了相關(guān)專業(yè),各個(gè)學(xué)校原有學(xué)科優(yōu)勢(shì)不同,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)也各不相同,其培養(yǎng)模式的研究尚處于萌芽階段。在此,重點(diǎn)介紹北京信息科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保┬罗k物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在教學(xué)體系建設(shè)中的有關(guān)思考。
一、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與特色
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是涉及多領(lǐng)域的交叉學(xué)科,具有時(shí)代特色鮮明、學(xué)科交叉基礎(chǔ)雄厚、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合緊密、系統(tǒng)工程能力突出的工程化特色,既強(qiáng)調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí),更注重鍛煉實(shí)踐和創(chuàng)新能力,同時(shí)注意新技術(shù)和新應(yīng)用的學(xué)習(xí),具有深厚的理論與廣泛的實(shí)踐相結(jié)合的特征。其目標(biāo)是培養(yǎng)掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、人文科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的計(jì)算機(jī)、通信、電子、控制基本理論、基本知識(shí)、基本技能和基本方法,以物聯(lián)網(wǎng)工程的基本理論和基本技能為基礎(chǔ),以現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、控制、信息安全、系統(tǒng)工程等理論為指導(dǎo),以計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)為應(yīng)用平臺(tái),以物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用目標(biāo),重點(diǎn)突出我校在通信傳輸與信息處理方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì),具有較高綜合素質(zhì)和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力,能勝任物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)維等工作的創(chuàng)新能力較強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。
二、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)跨度較大,是發(fā)展中的集成創(chuàng)新型技術(shù)。目前學(xué)科人才培養(yǎng)模式中存在的層次單一、教學(xué)內(nèi)容滯后、理論與實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題,都難以滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的需求。因此,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)必須處理好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系與知識(shí)體系的關(guān)系、培養(yǎng)目標(biāo)與課程體系建設(shè)的關(guān)系、課程設(shè)置與已有成熟專業(yè)課程體系的關(guān)系、學(xué)生能力培養(yǎng)與學(xué)校辦學(xué)特色的關(guān)系,以及理論教學(xué)與能力培養(yǎng)的關(guān)系,采用新的教學(xué)模式和教學(xué)手段,構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系,培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本功、精通的專業(yè)知識(shí),勇于創(chuàng)新和實(shí)踐。
1.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的涵蓋面極寬。整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系包括感知層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層四個(gè)層次,各層次間既相對(duì)獨(dú)立又緊密聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系應(yīng)體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù),如射頻識(shí)別、無(wú)線傳感器、無(wú)線傳感網(wǎng)、無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)、軟硬件、智能信息處理和安全隱私等技術(shù),其核心技術(shù)是嵌入式。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的四個(gè)層次,可以從信息感知獲取、信息傳輸、信息處理、應(yīng)用四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行課程的有關(guān)設(shè)置。信息獲取包括傳感器以及信號(hào)檢測(cè)相關(guān)知識(shí);信息傳輸包括網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信、通信協(xié)議等;信息處理則包括數(shù)據(jù)融合、云計(jì)算、安全等。
2.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在不斷發(fā)展過(guò)程中,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)才開(kāi)辦幾年,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有成熟的先例可以借鑒。經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)研與論證,聽(tīng)取早期已經(jīng)介入到物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域研究工作的教師的意見(jiàn)和建議,以通識(shí)教育規(guī)范、專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、專業(yè)應(yīng)用精選、實(shí)踐環(huán)節(jié)突出為指導(dǎo)思想,本著充分發(fā)揮本校已有學(xué)科基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì),從學(xué)生畢業(yè)后可能從事的就業(yè)崗位和就業(yè)所需的能力要求出發(fā),對(duì)課程體系和內(nèi)容進(jìn)行取舍。我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。本專業(yè)課程體系圍繞涉及到的學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域和知識(shí)點(diǎn),盡可能多地對(duì)專業(yè)知識(shí)體系進(jìn)行覆蓋,以專業(yè)知識(shí)為主線索,課程之間相互支持與銜接,課程體系突出專業(yè)基礎(chǔ),外語(yǔ)四年教學(xué)不斷線,包括三大必修模塊:公共基礎(chǔ)模塊、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)核心模塊,在此之上有選擇地以選修課形式開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域應(yīng)用模塊課程(見(jiàn)圖2),配合實(shí)踐教學(xué)體系可充分體現(xiàn)突出我校通信傳輸與信息處理特色,體現(xiàn)出當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方向和內(nèi)容;強(qiáng)調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí);加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的主要特色,滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。
專業(yè)核心課程包括:物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)——RFID原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用;物聯(lián)網(wǎng)處理技術(shù)——海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施。該課程計(jì)劃引入企業(yè)專家進(jìn)行授課,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)產(chǎn)業(yè)的興趣,激發(fā)創(chuàng)業(yè)意識(shí),加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。
3.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系
實(shí)踐教學(xué)體系體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)之間的銜接關(guān)系,如圖3所示。實(shí)踐教學(xué)從專業(yè)基礎(chǔ)類、專業(yè)類到綜合創(chuàng)新、工程實(shí)踐逐漸提高,四年不斷線,除了專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì),核心課程實(shí)驗(yàn)包括RFID原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)等課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn);綜合課程設(shè)計(jì)包括感知、傳輸、處理和應(yīng)用的多個(gè)課程設(shè)計(jì)與獨(dú)立實(shí)踐環(huán)節(jié);充分突出了實(shí)踐教學(xué)在加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面的作用。實(shí)踐課程包括選修(2學(xué)分),學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛(ài)好選擇實(shí)踐課程,參加各種競(jìng)賽活動(dòng),挑戰(zhàn)自我,勇于創(chuàng)新,提高學(xué)習(xí)目的性和主動(dòng)性。
4.教學(xué)體系具體實(shí)施的一些措施
目前,在實(shí)施培養(yǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才教學(xué)體系的過(guò)程中,還存在著一系列新的問(wèn)題,還需要從4個(gè)方面加強(qiáng)。
(1)加強(qiáng)學(xué)科交叉,培養(yǎng)教學(xué)與科研能力較強(qiáng)的師資隊(duì)伍。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)集成了計(jì)算機(jī)、電子、通信、自動(dòng)化等多個(gè)專業(yè)的知識(shí),科研與應(yīng)用性極強(qiáng),對(duì)教師的素質(zhì)提出了較高的要求。解決的方法:一方面加強(qiáng)現(xiàn)有師資的培訓(xùn),鼓勵(lì)教師取得行業(yè)培訓(xùn)、認(rèn)證證書(shū),加強(qiáng)企業(yè)實(shí)習(xí),盡快全方位了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基本技術(shù);另一方面可優(yōu)先引進(jìn)本、碩、博有跨專業(yè)學(xué)習(xí)經(jīng)歷的人員擔(dān)任新教師,進(jìn)一步加強(qiáng)科研能力,對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用會(huì)有較深理解。
(2)統(tǒng)一課程內(nèi)容,避免重復(fù)教學(xué)和遺漏重要知識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程涉及多個(gè)交叉專業(yè),教師在課程設(shè)置上難以抓住重點(diǎn),教學(xué)內(nèi)容可能會(huì)出現(xiàn)多門(mén)課程有重復(fù)知識(shí)的現(xiàn)象,需要多門(mén)任課老師仔細(xì)討論,區(qū)分在哪門(mén)課重點(diǎn)講授,避免多次講多次講不透,或者大家都不講的情況。還有一種情況是某門(mén)課程是原來(lái)多門(mén)課程的濃縮,如計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程,內(nèi)容集中了計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)等相關(guān)內(nèi)容的知識(shí),需要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn),明確基本概念,簡(jiǎn)化內(nèi)容,為后續(xù)嵌入式課程的開(kāi)設(shè)打好基礎(chǔ)。
(3)汲取多學(xué)科精華,加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材建設(shè)。專業(yè)建設(shè)中,教材的建設(shè)是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。早期,由于專業(yè)剛剛建立,可以找到的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材較少,各個(gè)學(xué)校紛紛出版自己的教材,但這些教材良莠不齊。解決方法:一是需要進(jìn)行一定的分析比較,找到適合本校學(xué)生使用、口碑較好的現(xiàn)有教材,并針對(duì)本校專業(yè)特色和需要適當(dāng)修改教學(xué)模式;二是吸取現(xiàn)有教材優(yōu)點(diǎn),在綜合必要教學(xué)內(nèi)容以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究發(fā)展最新成果的基礎(chǔ)上,自主編寫(xiě)具有本校特色的教材。
(4)貫穿整個(gè)教學(xué)體系,提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)注重理論與實(shí)踐結(jié)合,強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐應(yīng)用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。除了以引導(dǎo)式、啟發(fā)式、討論式和研究式進(jìn)行理論教學(xué),還增加了實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù),保證實(shí)踐教學(xué)四年不斷線,還鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種科技競(jìng)賽及科研項(xiàng)目,學(xué)以致用,培養(yǎng)興趣,以促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。綜合實(shí)訓(xùn)以項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng),促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)掌握、動(dòng)手實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作等多方面得到鍛煉。
三、結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是為滿足社會(huì)對(duì)人才的新需求設(shè)立的新專業(yè),培養(yǎng)方案制定得科學(xué)、合理、可行是人才培養(yǎng)的重要保證。本專業(yè)制定的教學(xué)體系在理論課程中既考慮學(xué)生出口,包括傳統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的核心內(nèi)容課程,又有貼近前沿的現(xiàn)代技術(shù)的大量課程;實(shí)踐環(huán)節(jié)比例占到22.75%,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)使學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力培養(yǎng)得到加強(qiáng);全方位的素質(zhì)培養(yǎng)在科學(xué)文化、思想道德、身體等方面都得到了較為充分的體現(xiàn),使學(xué)生在知識(shí)、能力、素質(zhì)各方面協(xié)調(diào)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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篇7
關(guān)鍵詞:通信工程;課程建設(shè);人才培養(yǎng);應(yīng)用型本科;實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào): G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2017)04-0159-02
Research on Construction of Computer Curriculum for Application-Oriented Communication Engineering Specialty
YU Nuo
(School of Electrical Engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China)
Abstract: In this paper, we investigate the problems in the existing curriculum construction of application-oriented communication engineering specialty. Aiming to cultivate innovative communication engineering talents, we optimize the computer curriculum of communication engineering specialty. And also, we improve the teaching content of practical teaching procedure, based on the development of communication technology and the demand for communication engineering professionals.
Key words:communication engineering; curriculum construction; talent training; application-oriented undergraduate; practical teaching
通信技術(shù)在近年來(lái)發(fā)展迅速,推動(dòng)了通信相關(guān)行業(yè)的快速興起?;谝苿?dòng)通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支柱[1]。隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展,社會(huì)對(duì)應(yīng)用型通信工程專業(yè)人才的需求越來(lái)越大,同時(shí)對(duì)通信專業(yè)人才的能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了更高和更新的要求。高校為了培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的通信工程專業(yè)人才,就需要對(duì)專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂,其核心內(nèi)容是對(duì)相關(guān)課程體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置[2]。
應(yīng)用型通信工程專業(yè)的課程設(shè)置要符合通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),并能滿足當(dāng)前通信行業(yè)的應(yīng)用需求。一方面,從通信技術(shù)本身的發(fā)展來(lái)看,其與計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)[3][4]。軟件定義網(wǎng)絡(luò)、第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)不斷涌現(xiàn),而這些新技術(shù)都依賴于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等計(jì)算機(jī)技術(shù)[5]。另一方面,從行業(yè)應(yīng)用需求來(lái)看,通信產(chǎn)業(yè)目前正從傳統(tǒng)以設(shè)備為核心轉(zhuǎn)向以服務(wù)為核心[6]。這就要求通信專業(yè)人才在掌握通信設(shè)備相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上,還要具備通信網(wǎng)絡(luò)管理、運(yùn)營(yíng)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的能力。而要從事現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā),通信技術(shù)人員必需熟練掌握相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)。因此,高校通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程體系建設(shè)在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要地位。
本文針對(duì)目前本科通信工程專業(yè)課程體系中存在的一些問(wèn)題,結(jié)合通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和通信行業(yè)應(yīng)用需求,從課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)兩方面,提出適合應(yīng)用型本科通信專業(yè)的計(jì)算機(jī)類課程優(yōu)化方案。
1 通信工程專業(yè)課程建O現(xiàn)狀
普通高校通信工程專業(yè)在課程設(shè)置上,通常會(huì)參考一些重點(diǎn)高校相關(guān)專業(yè)的課程體系。但是由于師資力量、綜合實(shí)力、生源質(zhì)量等方面的差距,無(wú)法直接照搬其課程體系和教學(xué)方法。以安徽工程大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱我校)通信工程專業(yè)為例,雖然自本專業(yè)開(kāi)辦以來(lái),已經(jīng)多次調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)方案和相應(yīng)課程體系,但是在課程設(shè)置和教學(xué)方法等方面還是存在一些問(wèn)題,其主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
1) 課程體系和課程設(shè)置不合理。目前,我校通信工程專業(yè)的基礎(chǔ)課以電路分析與設(shè)計(jì)為中心,開(kāi)設(shè)了電路分析、模擬電子線路、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子線路等課程。專業(yè)必修課以通信系統(tǒng)信號(hào)處理為核心,開(kāi)設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、電磁場(chǎng)與電磁波等課程。專業(yè)方向課包括移動(dòng)通信、微波技術(shù)、天線與電波、多媒體通信技術(shù)、光纖通信、信息理論與編碼等。而與計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)的課程只有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、DSP原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),其中還有部分是選修課。從中可以看出,目前的課程體系側(cè)重信號(hào)分析與處理,重理論輕應(yīng)用。但是隨著現(xiàn)代通信行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)有課程設(shè)置已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)的需求。根據(jù)相關(guān)就業(yè)調(diào)查結(jié)果和畢業(yè)生反饋情況,目前普通高校通信工程畢業(yè)生從事信號(hào)處理及相關(guān)工作的不到四分之一,而超過(guò)一半的畢業(yè)生從事通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及運(yùn)維等工作[7][8]。因此,有必要對(duì)現(xiàn)有課程體系進(jìn)行優(yōu)化,特別是加強(qiáng)計(jì)算機(jī)類課程的建設(shè)。
2)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是幫助學(xué)生理解消化專業(yè)課理論知識(shí),提高學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力的重要途徑,主要包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合大實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃等。目前,我校通信工程專業(yè)配合專業(yè)主干課程,開(kāi)設(shè)了一定數(shù)量的課程實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)主要使用實(shí)驗(yàn)箱完成,只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。綜合大實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)也主要采用實(shí)驗(yàn)箱并結(jié)合Matlab、SystemView等仿真環(huán)境完成,缺少設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。而大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃、學(xué)科競(jìng)賽等教學(xué)活動(dòng)雖然能較好培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,但是目前能參與的學(xué)生數(shù)量有限。因此,在優(yōu)化調(diào)整課程體系的同時(shí),需要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù),開(kāi)設(shè)普及面廣、面向應(yīng)用的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
2 通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程設(shè)置方案
通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程的優(yōu)化設(shè)置,需要結(jié)合我校通信工程專業(yè)教師的學(xué)科背景和研究方向,對(duì)現(xiàn)有培養(yǎng)方案中的課程體系進(jìn)行改革。由于目前各專業(yè)在培養(yǎng)計(jì)劃中的學(xué)時(shí)有一定總量限制,在保持現(xiàn)有總學(xué)時(shí)不發(fā)生較大變動(dòng)的前提下,要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué),主要通過(guò)以下兩個(gè)途徑。一是通過(guò)對(duì)部分課程進(jìn)行課時(shí)壓縮,例如信號(hào)處理方向的幾門(mén)專業(yè)課程在部分內(nèi)容上有一定重疊,可以考慮對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,減少一定的授課學(xué)時(shí),用于安排少量新開(kāi)計(jì)算機(jī)類課程;二是對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)類課程內(nèi)容進(jìn)行更新。優(yōu)化之后的通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程主要分為以下幾類。
1)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)類,包括C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(C++/Java)。其中C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是現(xiàn)有課程,但是在課程內(nèi)容上需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容,為后續(xù)計(jì)算機(jī)類課程打好基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)為新開(kāi)課程,由于應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)普遍采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù),而原有課程體系缺少了這一重要課程內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程當(dāng)中,可以采用C++或Java語(yǔ)言進(jìn)行講授,主要讓學(xué)生建立面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)理念并在后續(xù)課程中加以應(yīng)用。
2)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)類,包括通信電子線路、單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)?,F(xiàn)有電路硬件設(shè)計(jì)課程在內(nèi)容設(shè)計(jì)上沒(méi)有考慮通信工程專業(yè)的特點(diǎn),需要加強(qiáng)無(wú)線通信相關(guān)電子線路設(shè)計(jì)的內(nèi)容,還可以融合微波電路設(shè)計(jì),開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)。而通過(guò)單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí),可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生軟硬件結(jié)合,開(kāi)發(fā)實(shí)際應(yīng)用無(wú)線通信電子設(shè)備的能力。
3)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類,包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)專題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為現(xiàn)有課程,但是設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)選修課,需要調(diào)整為專業(yè)基礎(chǔ)必修課。現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合,網(wǎng)絡(luò)知識(shí)是通信專業(yè)人才必備的基礎(chǔ)知識(shí)。原有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)目標(biāo)定位不明確,影響了后續(xù)通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的教學(xué)效果。在課程內(nèi)容安排上,除了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、路由方法和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等基本原理,還要注重網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,增加課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)?,F(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新專題內(nèi)容調(diào)整為第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專題。這些新技術(shù)是通信工程畢業(yè)生在工作中將會(huì)接觸到的產(chǎn)業(yè)技術(shù)背景,其最大特點(diǎn)就是通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合,實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化和虛擬化。
4)通信W絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)類,包括網(wǎng)絡(luò)編程、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)目前通信工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況,有必要加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)相關(guān)的能力培養(yǎng)。在無(wú)法增加更多新課程的條件下,可以將相關(guān)教學(xué)內(nèi)容納入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)編程主要包括Socket編程、B/S、C/S架構(gòu)程序設(shè)計(jì)等,可以將其納入網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)主要包括無(wú)線終端應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、移動(dòng)增值業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)等。課程內(nèi)容主要為iOS或Android平臺(tái)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā),可以作為通信工程綜合實(shí)驗(yàn)的一部分。
由于通信工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生不同,同樣的計(jì)算機(jī)課程對(duì)通信專業(yè)學(xué)生的教學(xué)目標(biāo)和要求也應(yīng)有區(qū)別。以上計(jì)算機(jī)類課程在內(nèi)容安排上必須考慮通信專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn),不能直接照搬計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容。軟件類課程以通信網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)為主線,硬件類課程以無(wú)線通信電子線路設(shè)計(jì)為核心內(nèi)容。
3 通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型通信工程專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié)。在課程理論教學(xué)的基礎(chǔ)上,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以幫助學(xué)生理解和消化相關(guān)知識(shí)點(diǎn),有助于鍛煉學(xué)生實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力。現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占比例較大,綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)置欠缺,而且各實(shí)踐環(huán)節(jié)之間缺乏相關(guān)性,不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。因此,在設(shè)置計(jì)算機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí),應(yīng)盡量提高綜合性實(shí)驗(yàn)的比例,并注意相關(guān)課程之間的聯(lián)系,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性。優(yōu)化調(diào)整后的計(jì)算機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括以下幾類。
1)課程實(shí)驗(yàn):包括C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三門(mén)課程的課程實(shí)驗(yàn)。其中C語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生建立計(jì)算機(jī)編程的基本概念,掌握編程規(guī)范和程序調(diào)試技巧,具備實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)算法的能力。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn),著重培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)理念,具備利用C++/Java編程環(huán)境開(kāi)發(fā)實(shí)際應(yīng)用程序的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用、調(diào)試和組網(wǎng)的同時(shí),能夠利用工具軟件深入理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,并掌握Socket編程的基本方法。
2)課程設(shè)計(jì):將現(xiàn)有硬件電子線路課程設(shè)計(jì)整合為通信電子線路課程設(shè)計(jì),增加網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)和嵌入式系統(tǒng)兩項(xiàng)計(jì)算機(jī)類課程設(shè)計(jì)。其中網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生綜合使用面向?qū)ο蠛途W(wǎng)絡(luò)編程技術(shù),開(kāi)發(fā)C/S、B/S架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件系統(tǒng),積累整體性軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)綜合了單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)兩門(mén)課程的內(nèi)容,利用電子信息工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,讓學(xué)生掌握典型嵌入式硬件平臺(tái)上的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)。
3)綜合性大實(shí)驗(yàn):包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩項(xiàng)綜合性實(shí)驗(yàn)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用所學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù),學(xué)習(xí)和掌握iOS 或Android操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí),開(kāi)發(fā)具備網(wǎng)絡(luò)通信功能的智能移動(dòng)終端軟件。無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用通信電子線路設(shè)計(jì)、多媒體通信和嵌入式系統(tǒng)等課程內(nèi)容,完成無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)收發(fā)端硬件設(shè)計(jì)和相關(guān)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)。
4)畢業(yè)設(shè)計(jì):畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用型通信工程人才綜合能力培
養(yǎng)的重要階段,在設(shè)計(jì)選題上要盡量減少理論型和仿真研究型課題,以通信軟硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)類課題為主體,充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件,并結(jié)合專業(yè)教師自身研究方向和課題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生所學(xué)通信專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。
5)學(xué)科競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃:積極引導(dǎo)部分學(xué)有所長(zhǎng)的通信工程專業(yè)學(xué)生參“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能汽車競(jìng)賽、智能制造挑戰(zhàn)賽、單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)大賽和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽等多種學(xué)科競(jìng)賽。同時(shí),鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生積極申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目,鍛煉學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生積極思考、勇于創(chuàng)新的精神。
4 結(jié)束語(yǔ)
課程建設(shè)是通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容,應(yīng)用型通信工程專業(yè)的課程設(shè)置必須面向社會(huì)實(shí)際需求。隨著通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,通信技術(shù)已經(jīng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合。本文針對(duì)現(xiàn)有通信工程專業(yè)課程建設(shè)中存在的問(wèn)題,提出了通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程設(shè)置的優(yōu)化方案,并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了初步實(shí)踐。今后將繼續(xù)以應(yīng)用創(chuàng)新型通信專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo),不斷優(yōu)化相關(guān)課程建設(shè)。
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篇8
作為信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)新方向,嵌入式系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)更高級(jí)的應(yīng)用,硬件資源非富,軟件開(kāi)發(fā)基于嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,系統(tǒng)的功能和性能有了大大的提高。它可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的前端、車聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)端、移動(dòng)應(yīng)用等。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)課程是我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課程,其實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)教學(xué)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是提高學(xué)生積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性的重要教學(xué)過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,學(xué)生提高了工程設(shè)計(jì)能力、系統(tǒng)分析能力、基礎(chǔ)知識(shí)綜合性整合能力等。在實(shí)際的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)中,通過(guò)近幾年的不斷改革和探索,實(shí)踐教學(xué)效果有了較大的提高。
一、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)課程的現(xiàn)狀
嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或用于工廠運(yùn)作的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù),通常,這一任務(wù)是通過(guò)執(zhí)行嵌入式軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。廣義的嵌入式系統(tǒng)一般分為兩種,一種是嵌入到其他設(shè)備或者機(jī)器中的模塊,進(jìn)行設(shè)備的控制,比如冰箱、空調(diào)等里面控制模塊;另一種是獨(dú)立的設(shè)備系統(tǒng),比如:路由器、機(jī)頂盒、手機(jī)等。針對(duì)前一種嵌入式控制模塊,一般采用的嵌入式操作系統(tǒng)為:uC/OS、uCLinux、Window CE、Linux、VxWorks等。而后一種嵌入式系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng),主要針對(duì)手機(jī)而言,操作系統(tǒng)平臺(tái):Microsoft公司的window phone、Google公司的Android、Apple公司的iOS以及嵌入式Linux等。進(jìn)行嵌入式軟件開(kāi)發(fā)時(shí),針對(duì)不同的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái),需要的軟硬件環(huán)境是不同的。尤其是iOS開(kāi)發(fā)環(huán)境,需要使用Apple公司的硬件平臺(tái)和MACOS操作系統(tǒng)環(huán)境。我們調(diào)研了周邊的一些高校,各高校設(shè)置的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的課程教學(xué)內(nèi)容不盡相同,有的是基于uC/OS操作系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā),有的是基于Linux操作系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)。軟件平臺(tái)主要是指嵌入式操作系統(tǒng),如VxWork、WinCE、uC/OS、嵌入式Linux等。我們學(xué)校選擇的該課程內(nèi)容是基于Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)的嵌入軟件開(kāi)發(fā)。
二、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)情況
嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐課程對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)要求較高,學(xué)生的動(dòng)手操作能力要強(qiáng)。一方面,嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐的基礎(chǔ)要求,不僅要懂得底層系統(tǒng)軟件和軟件性能優(yōu)化,而且必須懂得一部分硬件的工作原理。另一方面,是因?yàn)檫@一領(lǐng)域較新,技術(shù)發(fā)展較快,很多軟硬件技術(shù)較新或正在出現(xiàn)(如無(wú)線通信協(xié)議等),掌握這些新技術(shù)需要有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。目前,高校的嵌入式實(shí)驗(yàn)室一般都配有專門(mén)的嵌入實(shí)驗(yàn)箱或者嵌入式開(kāi)發(fā)模塊,學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)箱(或者開(kāi)發(fā)板)進(jìn)行Bootloader移植、操作系統(tǒng)移植、硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,一般都隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備隨機(jī)配備,有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟和源碼。實(shí)驗(yàn)課堂上,學(xué)生一般按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的操作進(jìn)行。這樣,學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐中,學(xué)習(xí)的內(nèi)容和形式對(duì)學(xué)生積極性的提高沒(méi)有多大作用,學(xué)生自主創(chuàng)新的機(jī)會(huì)較少。
三、嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)
針對(duì)在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,我們進(jìn)行了一系列的實(shí)踐教學(xué)改革與探索。
1.軟硬件兼顧,加強(qiáng)基于硬件應(yīng)用的軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)是多種多樣的,還有豐富的外部設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)軟件是在這些特定的硬件基礎(chǔ)之上運(yùn)行的,嵌入式軟件的運(yùn)行依賴于特定的硬件。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),考慮到在特定的嵌入式硬件平臺(tái)之上,完成嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)踐課。最初,我們?cè)谇度胧杰浖_(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)的對(duì)硬件的實(shí)驗(yàn)安排較少,甚至沒(méi)有,學(xué)生沒(méi)有掌握底層知識(shí),對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)訪問(wèn)硬件資源方面,就無(wú)從下手。加強(qiáng)用軟件控制硬件的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的軟件實(shí)驗(yàn),一方面通過(guò)軟件去控制硬件,完成特定的功能。利用硬件平臺(tái)的核心硬件電路和外設(shè),通過(guò)豐富的傳感器獲取一系列的參數(shù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng),控制一些機(jī)械設(shè)備。比如,利用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)器人控制等。這樣便提高了學(xué)生的興趣性、積極性和創(chuàng)造性。
2.開(kāi)放實(shí)踐教學(xué)模式,與社會(huì)培訓(xùn)公司聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生。充分利用社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)資源,聯(lián)合培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)學(xué)生。嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)特點(diǎn),是技術(shù)新穎、發(fā)展快、應(yīng)用廣泛等,高校教師需要有學(xué)習(xí)過(guò)程和項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程。然而,許多培新公司有專門(mén)的技術(shù)教師專門(mén)從事這方面的教學(xué)培訓(xùn)工作。目前,有關(guān)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)培訓(xùn)的公司很多,他們的教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、項(xiàng)目實(shí)踐等很有特色,他們一直關(guān)注著該方向的前沿技術(shù),這些都是值得我們學(xué)習(xí)的。我校和北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司合作,利用他們優(yōu)質(zhì)的培訓(xùn)教師和實(shí)踐的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),參與學(xué)校的實(shí)踐教學(xué),是我們嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。
3.按照社會(huì)需求培養(yǎng)學(xué)生,與企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)建實(shí)踐教學(xué)基地。讓學(xué)生參與到科研和技術(shù)公司中,讓他們接觸到最近的理念和開(kāi)發(fā)技術(shù)。創(chuàng)建校企合作的實(shí)踐教學(xué)體系,就是以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)和實(shí)際項(xiàng)目能力為重點(diǎn),利用學(xué)校與企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和教育資源,采用學(xué)校教育與企業(yè)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)的有機(jī)結(jié)合,共同完成高技術(shù)人才培養(yǎng)任務(wù)。在培養(yǎng)方案中體現(xiàn)校企合作實(shí)踐教學(xué)體系,與企業(yè)科研部門(mén)共同制定人才培養(yǎng)方案。這樣,學(xué)生能夠準(zhǔn)確及時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)變化和企業(yè)的需求,結(jié)合行業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,遵循教育規(guī)律,共同制定人才培養(yǎng)方案。在培養(yǎng)方案中,實(shí)踐教學(xué)過(guò)程處于突出位置,具有很強(qiáng)的崗位針對(duì)性和主動(dòng)適應(yīng)性,既能豐富學(xué)生的項(xiàng)目經(jīng)歷,又能夠大大縮短學(xué)生就業(yè)后項(xiàng)目研究的適應(yīng)期。
4.科研競(jìng)賽項(xiàng)目帶動(dòng)實(shí)踐教學(xué)。嵌入式軟件開(kāi)發(fā),作為軟件開(kāi)發(fā)的一種,按照軟件工程的要求進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)安排,起到良好的教學(xué)效果。依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程與創(chuàng)新平臺(tái)的資金支持,深入企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目調(diào)研,獲取企業(yè)在人才和技術(shù)上的各項(xiàng)需求。實(shí)驗(yàn)室專業(yè)教師提出科研和實(shí)踐教學(xué)的需求方向和研究題目,嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生根據(jù)自身的興趣結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識(shí)和技術(shù),選擇項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐課程。項(xiàng)目來(lái)自老師的科研課題或企業(yè)技術(shù)研發(fā)。社會(huì)上,有關(guān)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的競(jìng)賽也比較多,我們有選擇地讓學(xué)生參與嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的競(jìng)賽。學(xué)生參與競(jìng)賽,一方面給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)新技術(shù)的機(jī)會(huì),另一方面,學(xué)生積累項(xiàng)目了經(jīng)驗(yàn),提高了協(xié)同工作能力,這些活動(dòng)的參與,屬于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐課程的一部分。這樣,豐富了學(xué)生實(shí)踐課程的形式,也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
5.實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系的改革。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐課程是具有操作性很強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。如何給學(xué)生一個(gè)合理的評(píng)價(jià)方法,一直是我們的改革內(nèi)容,包括學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)施和創(chuàng)作能力、文檔編制能力、組織協(xié)調(diào)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。項(xiàng)目考核一般以項(xiàng)目答辯的形式進(jìn)行,同時(shí)采用實(shí)踐考核和提交作品以及論文的形式,由指導(dǎo)老師評(píng)分。一方面,強(qiáng)調(diào)實(shí)踐過(guò)程的評(píng)價(jià)。嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)功能和性能的實(shí)現(xiàn)非常重要,考慮到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的復(fù)雜性,我們更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)態(tài)度,實(shí)驗(yàn)過(guò)程環(huán)節(jié)成績(jī)所占比重,由原來(lái)的30%提高到50%。另一方面,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是大學(xué)生的一項(xiàng)重要的技能和素質(zhì),在實(shí)驗(yàn)完成后,必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容主要包括:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、硬件平臺(tái)(具體外設(shè))、軟件平臺(tái)(運(yùn)行平臺(tái)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)及開(kāi)發(fā)環(huán)境等)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、軟件流程圖及源碼、實(shí)驗(yàn)過(guò)程遇到的主要問(wèn)題及解決方案等。在學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分是評(píng)價(jià)體系的一個(gè)重要指標(biāo)。
四、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)改革的初見(jiàn)成效
通過(guò)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生進(jìn)一步地鞏固和加深了在課堂上學(xué)得的知識(shí),鍛煉了實(shí)踐操作技能,增強(qiáng)了實(shí)際動(dòng)手能力。通過(guò)近期的實(shí)踐教學(xué)改革,通過(guò)我們對(duì)學(xué)生的調(diào)研,學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)越來(lái)越高,學(xué)生對(duì)該課程的興趣也更大了,學(xué)生的積極性和主動(dòng)性有了較大的提高,學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力有了較大的提高,選課的學(xué)生也越來(lái)越多。通過(guò)對(duì)近幾年畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況進(jìn)行調(diào)研,從事嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生就業(yè)情況非常好,學(xué)生發(fā)展的機(jī)會(huì)也比較多。
五、結(jié)語(yǔ)
由于嵌入式設(shè)備的硬件和軟件的快速發(fā)展,嵌入式軟件操作系統(tǒng)的發(fā)展也比較快,這對(duì)這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)改革也在不斷的推進(jìn),其教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容也必須與時(shí)俱進(jìn)。在實(shí)踐教學(xué)中,更好地完成教學(xué)任務(wù)和如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性,是我們實(shí)踐教學(xué)改革的核心與主題。
篇9
Key words: Internet +;microcontrollers;teaching reform
中圖分類號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2016)21-0165-02
0 引言
“互聯(lián)網(wǎng)+”是創(chuàng)新2.0下的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài),是知識(shí)社會(huì)創(chuàng)新2.0推動(dòng)下的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進(jìn)及其催生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形態(tài)?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維的進(jìn)一步實(shí)踐成果,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)形態(tài)不斷地發(fā)生演變,從而帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)體的生命力,為改革、創(chuàng)新、發(fā)展提供廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?;ヂ?lián)網(wǎng)+”是兩化融合的升級(jí)版,將互聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前信息化發(fā)展的核心特征提取出來(lái),并與工業(yè)、商業(yè)、金融業(yè)等服務(wù)業(yè)的全面融合,其具體的應(yīng)用包括工業(yè)、金融、商貿(mào)、智慧城市、通信、交通、民生、旅游、醫(yī)療、教育等方面。這個(gè)充滿創(chuàng)新的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,給相關(guān)的技術(shù)人員帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
本文重點(diǎn)探討了在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代技術(shù)背景下,如何有效把握單片機(jī)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐方法的改革,才能突出培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力。
1 單片機(jī)教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代技術(shù)的特點(diǎn)
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是工科院校相關(guān)專業(yè)的重要的專業(yè)必修課,是一門(mén)集電子、計(jì)算機(jī)、語(yǔ)言編程等技術(shù)的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程[1-2]。了解單片機(jī)的工作原理,掌握單片機(jī)技術(shù),將理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn),成為相關(guān)專業(yè)大學(xué)生的重要任務(wù)[3]。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方式,學(xué)生可掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)編程方法和接口基本使用,而結(jié)合實(shí)際需求針對(duì)具體功能的單片機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)能力還有一定的欠缺。目前的單片機(jī)教學(xué)中,存在著理論課和實(shí)驗(yàn)課結(jié)合力度不強(qiáng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、缺乏時(shí)效性,綜合實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展,教學(xué)方法陳舊,實(shí)踐教學(xué)重視度不夠,并且實(shí)驗(yàn)手段單一且脫離實(shí)際,對(duì)實(shí)踐操作考核針對(duì)性不強(qiáng)等不足之處。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代對(duì)單片機(jī)或嵌入式教學(xué)改革提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn),并對(duì)單片機(jī)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程體系設(shè)置上都提出新的迫切要求。 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的技術(shù)載體是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其是物聯(lián)網(wǎng)思維的進(jìn)一步實(shí)踐成果。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的三個(gè)層次包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,其關(guān)鍵技術(shù)都涉及到單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用,這也為單片機(jī)教學(xué)改革提供了很好的教學(xué)題材、研究?jī)?nèi)容、方法探討。將“互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到“單片機(jī)原理與應(yīng)用”這門(mén)以實(shí)踐為主的教學(xué)中,鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合設(shè)計(jì)能力,為學(xué)生將來(lái)在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代相關(guān)產(chǎn)業(yè)的就業(yè)提供技術(shù)儲(chǔ)備。
2 教學(xué)內(nèi)容和方法改革
傳統(tǒng)的微機(jī)原理、單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)等相關(guān)課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容是8086、51內(nèi)核、ARM7內(nèi)核單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計(jì)、中斷技術(shù)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信、存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)、接口系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)等。結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的產(chǎn)業(yè)技術(shù)要求,計(jì)劃將單片機(jī)整個(gè)教學(xué)過(guò)程更改為基礎(chǔ)理論研究和實(shí)踐動(dòng)手創(chuàng)造兩個(gè)階段?;A(chǔ)理論研究階段即采取課堂集中授課的方式完成,其課程包括微機(jī)原理接口與技術(shù)、單片機(jī)原理和嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用三門(mén)課程,此三門(mén)課具備實(shí)踐為主的特點(diǎn),需要增加實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)比例,各課程若總課時(shí)設(shè)定為48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課時(shí)最低要保證16學(xué)時(shí)。同時(shí)結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用在基礎(chǔ)理論研究教學(xué)任務(wù)完成后,增加實(shí)踐動(dòng)手創(chuàng)造必要階段,即在大三大四增加單片機(jī)課程設(shè)計(jì)階段及開(kāi)展嵌入式短學(xué)期學(xué)習(xí),特別是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生,開(kāi)展卓越工程師計(jì)劃,讓學(xué)生進(jìn)公司進(jìn)研發(fā)團(tuán)隊(duì),可參與具體的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)。具體教學(xué)內(nèi)容和方法改革如下。
2.1 課堂教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)安排
“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的單片機(jī)課程的教學(xué)重點(diǎn)在于如何將單片機(jī)與無(wú)線通信的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)緊密聯(lián)系在一起。單片機(jī)的課程基礎(chǔ)包括C語(yǔ)言、模擬電路、數(shù)字電路等課程,在進(jìn)行單片機(jī)正式授課內(nèi)容前,教學(xué)安排中要學(xué)生對(duì)重點(diǎn)基礎(chǔ)課程內(nèi)容進(jìn)行對(duì)應(yīng)的復(fù)習(xí)。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程內(nèi)容一般離不開(kāi)89C51相關(guān)的內(nèi)容,這里建議單片機(jī)課程的對(duì)象可以采用新型市場(chǎng)上比較熱門(mén)的芯片進(jìn)行對(duì)應(yīng)的介紹學(xué)習(xí),筆者課堂教學(xué)采用意法半導(dǎo)體主控制芯片STM8,總課時(shí)一般設(shè)定在至少48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課時(shí)至少設(shè)置在16學(xué)時(shí)。32學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)計(jì)劃見(jiàn)表1。此教學(xué)計(jì)劃中只針對(duì)性的講述STM8單片機(jī)常用的匯編指令以及循環(huán)和跳轉(zhuǎn)等匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)講解單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容,重點(diǎn)讓學(xué)生掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)以及應(yīng)用設(shè)計(jì)方法的教學(xué)內(nèi)容。
其中,用10學(xué)時(shí)進(jìn)行嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí),包括GPRS接口、藍(lán)牙接口、WIFI接口、GPS接口、溫濕度傳感器接口等,并提供給學(xué)生相關(guān)的學(xué)習(xí)資料和調(diào)試源代碼及過(guò)程,此過(guò)程以學(xué)生自主消化吸收為主。這一部分知識(shí)的掌握好壞程度在后續(xù)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)階段將得到進(jìn)一步的提高。
2.2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課時(shí)安排
課程的基本實(shí)驗(yàn)安排是至少16個(gè)學(xué)時(shí),與32個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)穿行,有效提高學(xué)生動(dòng)手能力及學(xué)生學(xué)習(xí)掌握STM8片內(nèi)資源使用及相關(guān)類似單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝、開(kāi)發(fā)工具使用單片機(jī)軟件的編程方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,采用STM8單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱,實(shí)驗(yàn)2人一組,編程語(yǔ)言采用C語(yǔ)言為主,匯編語(yǔ)言為輔的方式,完成4個(gè)題目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)題目以及內(nèi)容要求見(jiàn)表2。
這6個(gè)實(shí)驗(yàn)涵蓋了學(xué)習(xí)任何一種單片機(jī)的基本思路和STM8單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)的具體課堂教學(xué)內(nèi)容。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,建議學(xué)生上機(jī)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了解,上機(jī)過(guò)程中集中時(shí)間進(jìn)行調(diào)試,在實(shí)驗(yàn)教師的幫助下,學(xué)生了解單片機(jī)的使用方法及掌握單片機(jī)編程知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加強(qiáng)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力,為后續(xù)的短學(xué)期課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
2.3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和課時(shí)安排
在學(xué)生完成單片機(jī)的課堂教學(xué)以及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后,在大二下學(xué)期即可安排短學(xué)期進(jìn)行單片機(jī)課程設(shè)計(jì),時(shí)間安排在兩周較好,課程設(shè)計(jì)內(nèi)容為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整功能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(這里強(qiáng)調(diào)不局限某種單片機(jī)),學(xué)生2-3人一組,每個(gè)組成員項(xiàng)目分工,最終課程設(shè)計(jì)考核采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物與PPT答辯的方式,在這個(gè)過(guò)程中,每個(gè)小組成員通過(guò)查閱論文資料選擇自己小組的設(shè)計(jì)題目,然后題目需有教師確認(rèn)后方能進(jìn)行。學(xué)生整個(gè)過(guò)程中,主動(dòng)完成設(shè)計(jì)總體方案、設(shè)計(jì)原理圖與PCB、最后焊接PCB板、硬件調(diào)試、軟件調(diào)試等一系列實(shí)踐相結(jié)合的工作,其中教師需要安排4個(gè)學(xué)時(shí)的答疑時(shí)間給同學(xué),幫忙解決一些同學(xué)解決不了的問(wèn)題。在課程設(shè)計(jì)考核過(guò)程中,學(xué)生以組為單位匯報(bào)PPT(PPT內(nèi)容必須包括項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中遇到的問(wèn)題,如何解決的),教師集中評(píng)點(diǎn),指出各小組設(shè)計(jì)方案中的優(yōu)缺點(diǎn),給班級(jí)同學(xué)一個(gè)共同交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì),同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)作熱情。
該課程設(shè)計(jì)目的是鍛煉學(xué)生動(dòng)手、編程能力,通過(guò)該課程設(shè)計(jì),學(xué)生可理論聯(lián)系實(shí)際,充分了解項(xiàng)目從選題、立項(xiàng)、分析到完成的整體過(guò)程。對(duì)于大學(xué)生創(chuàng)新、自學(xué)、動(dòng)手等能力及專業(yè)熱情都有較好的培養(yǎng),為學(xué)生在后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),同時(shí)也為學(xué)生參與大學(xué)生國(guó)家或省級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾大學(xué)生智能車比賽、全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等競(jìng)賽提供有力的技術(shù)保證。基于本課程整體教學(xué)改革實(shí)踐的成果,本校僅在2015年期間,國(guó)家級(jí)省級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾、物理網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中取得一等獎(jiǎng)共計(jì)5項(xiàng),其他獎(jiǎng)項(xiàng)若干,也為后續(xù)相關(guān)競(jìng)賽積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
篇10
關(guān)鍵詞:嵌入式;教學(xué)改革;教學(xué)方法
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2012)28-6735-02
1 概述
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。眾所周知,嵌入式系統(tǒng)是目前最熱門(mén)的技術(shù)之一,已經(jīng)成為帶動(dòng)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè),農(nóng)業(yè),通信,交通運(yùn)輸,醫(yī)療,消費(fèi)電子及國(guó)防等眾多領(lǐng)域[1]。因此,在2000年后,為了滿足社會(huì)對(duì)嵌入式領(lǐng)域人才的需求,我國(guó)各高校相繼設(shè)立嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的課程。但是,由于嵌入式系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)者的知識(shí)綜合性要求很高,實(shí)踐性很強(qiáng),同時(shí)嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)更新很快,因此嵌入式教學(xué)面臨很多困難。我國(guó)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)并沒(méi)有跟上嵌入式技術(shù)的發(fā)展,嵌入式教學(xué)仍然在研究與發(fā)展中。
在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,目前主要存在以下一些問(wèn)題:1課程設(shè)置不合理,課程的設(shè)置應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合學(xué)校自身特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行2課程有些內(nèi)容相對(duì)陳舊,跟不上新技術(shù)發(fā)展的最新趨勢(shì)3實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱。對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行改革,從而提高課程的教學(xué)質(zhì)量,達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果是我們急需解決的問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)教改探索,認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改革。
2 合理安排教學(xué)內(nèi)容
嵌入式系統(tǒng)所包含的領(lǐng)域非常廣闊,需要對(duì)許多技術(shù)都有深入的了解。比如電子學(xué)、數(shù)字邏輯電路、軟件工程、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)分工越來(lái)越細(xì)化,軟件與硬件設(shè)計(jì)者對(duì)彼此領(lǐng)域的技術(shù)并沒(méi)有相當(dāng)程度的涉獵。然而為了將學(xué)生塑造成為嵌入式領(lǐng)域的人才,必須引導(dǎo)他們開(kāi)闊眼界,全面涉獵嵌入式系統(tǒng)所包含的各個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容。因此在教學(xué)內(nèi)容上,應(yīng)從體系結(jié)構(gòu)的角度全面介紹嵌入式系統(tǒng),包括硬件方面的嵌入式處理器,嵌入式存儲(chǔ)器系統(tǒng),常用的I/O接口等;也包括軟件方面的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序,從而使學(xué)生能全面掌握嵌入式系統(tǒng)的組成[2]。
由于嵌入式知識(shí)的學(xué)習(xí)范圍很廣,平臺(tái)相關(guān)性高,因此學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)要以應(yīng)用為導(dǎo)向,使學(xué)生重點(diǎn)掌握一種主流嵌入式處理器,掌握一門(mén)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,一種嵌入式操作系統(tǒng),以點(diǎn)帶面、循序漸進(jìn)的掌握嵌入式領(lǐng)域的知識(shí),達(dá)到更好的教學(xué)效果[3]。在我們的實(shí)際教學(xué)中,主要以ARM系列微處理器為核心,以wince ,linux為主要平臺(tái)來(lái)講授,使學(xué)生在全面掌握各個(gè)領(lǐng)域知識(shí)的同時(shí)有所側(cè)重。
另一方面,課程的內(nèi)容要注重及時(shí)更新。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展日新月異,特別是近年物聯(lián)網(wǎng)的提出為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。作為教師只有了解、緊跟時(shí)展的步伐,不斷引入新知識(shí)、新技術(shù),及時(shí)更新課程內(nèi)容,才能更好的滿足社會(huì)和行業(yè)的需求。
3 采用靈活多樣的教學(xué)方法
首先要注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。嵌入式技術(shù)與我們的日常生活密切相關(guān),mp3、手機(jī)、智能家電、醫(yī)療儀器等設(shè)備都是嵌入式系統(tǒng)的實(shí)例。在課程開(kāi)始的時(shí)候可以通過(guò)引入這些產(chǎn)品來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生知道嵌入式技術(shù)可以做什么[4]。同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中采用啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)是教師啟發(fā)學(xué)生積極思維,使學(xué)生主動(dòng)掌握知識(shí)的教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)應(yīng)做到內(nèi)容突出,通過(guò)“問(wèn)題”引出重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,然后分析問(wèn)題并啟發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題。比如mp3的播放功能具體如何實(shí)現(xiàn),學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)會(huì)有更好的效果。
根據(jù)嵌入式技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn),還可以結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法教學(xué)。教師在授課時(shí)為學(xué)生舉一個(gè)項(xiàng)目實(shí)例,通過(guò)給學(xué)生分析項(xiàng)目需求,項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法,項(xiàng)目實(shí)施方法等一步一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),使學(xué)生充分發(fā)揮積極性成為項(xiàng)目的主體,從應(yīng)用從發(fā),把實(shí)例貫穿于教學(xué)之中,提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)也使學(xué)生積累了做項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。
4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)
嵌入式系統(tǒng)屬于工程性、技術(shù)性和實(shí)踐性都特別強(qiáng)的一門(mén)課。因此,在開(kāi)展好課堂教學(xué)的同時(shí),必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)給以足夠的重視,要有充足的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),提供性能良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,能進(jìn)行反映主要教學(xué)內(nèi)容的、水平比較高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,在課程進(jìn)行到一半的時(shí)候給學(xué)生布置不同的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)題目,比如mp3播放器的設(shè)計(jì),導(dǎo)航儀的設(shè)計(jì)等。同時(shí)將學(xué)生分為不同的實(shí)驗(yàn)小組,每個(gè)小組在完成設(shè)計(jì)題目時(shí),既鞏固了所學(xué)知識(shí),又鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力,而且培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和思考問(wèn)題的能力。
5 結(jié)束語(yǔ)
目前,嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)處不在,也相應(yīng)地出現(xiàn)了學(xué)習(xí)嵌入式知識(shí)的熱潮,但是嵌入式系統(tǒng)本身知識(shí)涵蓋面廣,實(shí)踐性強(qiáng),知識(shí)更新快,作為從事嵌入式教學(xué)的教師,不能照搬其它學(xué)科的教學(xué)模式,應(yīng)根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),以應(yīng)用為導(dǎo)向,從課程的內(nèi)容,授課方法,教學(xué)手段等多方面積極進(jìn)行改革,從而提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)需要的嵌入式人才。
參考文獻(xiàn):
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[2] 文全剛. 嵌入式系統(tǒng)接口原理與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009.
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