通信類嵌入式實踐教學(xué)
時間:2022-08-16 09:22:06
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嵌入式系統(tǒng)定義為:“嵌入到對象體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng)”?!扒度胄浴薄ⅰ皩S眯浴迸c“計算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的3個基本要素[1]。隨著科技的發(fā)展和社會需求的推動,信息技術(shù)進(jìn)入到以嵌入式系統(tǒng)為代表的后PC時代。嵌入式系統(tǒng)的市場快速增長,嵌入式人才缺口急劇增大[2]。正基于此,國內(nèi)眾多高校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)紛紛開展嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)和培訓(xùn)工作[3]。作為高職高專計算機(jī)類專業(yè),開設(shè)嵌入式課程一直都在摸索之中。由于受到高職高專學(xué)生基礎(chǔ)較差、嵌入式內(nèi)容綜合、學(xué)時較短等因素困擾,因此,通信類高職高專學(xué)生開設(shè)嵌入式課程更少。但是隨著時代的發(fā)展,人們對信息的傳遞要求也越來越高,因此,學(xué)生在學(xué)好單片機(jī)為基礎(chǔ)的同時,一部分學(xué)習(xí)好的學(xué)生可以學(xué)習(xí)嵌入式,加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)接口與通信編程實踐能力的培養(yǎng)。
1確定培養(yǎng)目標(biāo)嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的產(chǎn)品,存在于各個領(lǐng)域,這就決定了它的多學(xué)科交叉特性[4]。一般嵌入式系統(tǒng)分硬件應(yīng)用模式和軟件應(yīng)用模式。硬件應(yīng)用模式主要是以電子技術(shù)應(yīng)用工程為主,從事控制、儀器儀表等方面硬件設(shè)計和驅(qū)動程序的設(shè)計等;軟件應(yīng)用模式主要是以計算機(jī)、通信技術(shù)應(yīng)用工程為主,從事實時操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件設(shè)計等。高等職業(yè)教育是就業(yè)導(dǎo)向的教育[5],我們從企業(yè)對求職者的技能要求角度出發(fā)[6],通過對高職高專學(xué)生的職業(yè)活動導(dǎo)向分析,畢業(yè)生應(yīng)具有相應(yīng)的嵌入式工程設(shè)計與調(diào)試能力,因此,把嵌入式的應(yīng)用程序的設(shè)計與調(diào)試能力作為核心培養(yǎng)目標(biāo)。
2建立嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系以夯實基礎(chǔ),突出重點,提高學(xué)生動手實踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo),充分考慮通信類專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程特點和學(xué)生實際情況,建立了高效整合的實踐體系。首先,我們基于嵌入式中對硬件電學(xué)知識和電路知識的掌握,分別開設(shè)60課時的“電工技術(shù)”和60課時的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”;其次,基于嵌入式中對軟件設(shè)計知識的掌握,分別開設(shè)90課時“C語言程序設(shè)計”和90課時的“單片機(jī)項目開發(fā)與實踐”;最后,通過128課時的“嵌入式項目設(shè)計與實踐”完成整個教學(xué)體系。由于課時有限,在安排課程時寧缺勿濫,既然學(xué)了就要學(xué)透,學(xué)扎實,避免后續(xù)課程出現(xiàn)“燙剩飯”現(xiàn)象。為了做到講、練、討論相結(jié)合,所學(xué)的知識能及時實踐,做到技能不過夜,少遺忘,因此采用4節(jié)課連上的形式,在綜合實驗室邊講、邊練、邊討論完成教學(xué)。學(xué)生實踐時間大于50%。在打好基礎(chǔ)的同時,重點培養(yǎng)學(xué)生初步分析能力、綜合應(yīng)用能力和解決問題能力。對嵌入式感興趣并且學(xué)有余力的學(xué)生可以參加由專業(yè)教師組織的嵌入式社團(tuán),利用業(yè)余時間幫助教師完成某些項目開發(fā)和調(diào)試工作。有興趣的學(xué)生也可以參加電子設(shè)計大賽和嵌入式設(shè)計大賽,提高學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力和實踐創(chuàng)新精神。
3建立和完善實驗、實訓(xùn)環(huán)境實驗、實訓(xùn)環(huán)境關(guān)系到教學(xué)是否正常完成。嵌入式系統(tǒng)涉及的實驗設(shè)備種類較多,耗資較大,損壞率比較高,但利用率卻較低。為了解決學(xué)校與學(xué)生兩難問題,滿足多層次實踐教學(xué)的要求,我們一方面向?qū)W校申請經(jīng)費(fèi),一方面鼓勵教師申報科研課題,調(diào)動教師的積極性,自主研發(fā)實驗設(shè)備。截至2009年中旬,我院教師已申請到江蘇省產(chǎn)業(yè)化項目一項、江蘇省教改項目一項、教育部教職委教改項目一項、院級教改項目一項、院級創(chuàng)新基金一項,到帳經(jīng)費(fèi)約5萬元。學(xué)院已為嵌入式教學(xué)體系實驗課程配備了實驗設(shè)備,其中“單片機(jī)項目開發(fā)與實踐”課程采用自主設(shè)計的實驗板。一般人認(rèn)為,學(xué)好單片機(jī)不是教出來的,而是“玩出”來的。為了便于學(xué)生購買,應(yīng)花大力氣降低實驗板成本。最終,整套成本才25元,學(xué)院補(bǔ)貼60%,學(xué)生只要付10元就可以購買屬于自己的單片機(jī)實驗板。實驗脫離了實驗室的束縛,只要有電腦,隨時隨地都可以做?!扒度胧巾椖吭O(shè)計與實踐”課程采用與中國電子學(xué)會嵌入式分委會、北京博創(chuàng)公司聯(lián)合建設(shè)的形式,既有Intel公司的PXA270實驗箱、三星S3C-2410實驗箱,又有便于學(xué)生學(xué)習(xí)購買的三星S3C-2410開發(fā)板,從而滿足不同層次的學(xué)生對實驗、實訓(xùn)的要求。在節(jié)省了大量的實驗室建設(shè)和維護(hù)資金的同時,鍛煉、提高了教師的教學(xué)、科研水平,更重要的是保證了教學(xué)實踐優(yōu)質(zhì)、順利完成。
4建立嵌入式系統(tǒng)課程體系由于嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容比較多、比較綜合,我們抓住學(xué)生職業(yè)需求,以學(xué)生以后的工作過程為基礎(chǔ),通過任務(wù)驅(qū)動和項目教學(xué)2部分完成,教會學(xué)生嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計與調(diào)試的方法,以及提高學(xué)生解決實際問題的能力。第一部分,通過任務(wù)驅(qū)動完成Linux程序設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué),如表1所示。通過任務(wù)驅(qū)動,使學(xué)生對Linux程序設(shè)計有一個感性的認(rèn)識,對設(shè)計流程和方法有一個靈活的掌握,為下一階段學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。第二部分,教師通過職業(yè)行為領(lǐng)域引導(dǎo)一些典型的嵌入式系統(tǒng)通信項目在課程中進(jìn)行分解,把項目的內(nèi)容分成若干個任務(wù),按照項目開發(fā)流程,逐步由易變難,同時將學(xué)生分組,鍛煉學(xué)生團(tuán)隊組織能力和相互協(xié)作能力。在教學(xué)過程中以學(xué)生為主體,淡化講授和實驗的界限,采用一體化教學(xué),以項目為載體,打亂知識結(jié)構(gòu),使其內(nèi)容根據(jù)一個個通信項目重新組合在一起。通過做項目將常用的命令和知識點融合其中,突出能力目標(biāo)。一些使用率低的命令和知識點由于課時有限,學(xué)生的精力也有限,就舍棄不講,鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生自學(xué),盡量做到“丟芝麻,撿西瓜”。通過對工作過程分析,抽象出3個典型工作項目,涉及有線、無線通信多個領(lǐng)域,如表2所示。學(xué)生通過自己的操作很快能看到正確結(jié)果,成就感很強(qiáng),興趣很高,同時通過分組考核,激發(fā)學(xué)生全隊合作意識和創(chuàng)造性。學(xué)生根據(jù)課程的進(jìn)度逐步完成項目中的各個模塊實驗,在課程中不斷學(xué)習(xí)新的知識點,并應(yīng)用所學(xué)知識完成項目。
5實踐教學(xué)方法改革
5.1學(xué)生主體,多種教學(xué)方式相結(jié)合嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容比較多,僅通過一兩種教學(xué)方式達(dá)不到教學(xué)目的,所以,我們采用授課、案例分析、演示、實驗、查閱資料并總結(jié),以及項目驅(qū)動等多種教學(xué)形式相結(jié)合的方式進(jìn)行,讓學(xué)生能夠及時汲取和充分掌握所學(xué)知識[7]。初期,我們通過教師在多媒體上做、學(xué)生在計算機(jī)上模仿的講練結(jié)合的教學(xué)方式為主。這種方法很重要。隨著課程的發(fā)展,教師講得越來越少,隨之,鼓勵學(xué)生通過多種手段(如走訪、上網(wǎng)、去圖書館、實驗等)收集大量信息[8],并利用自學(xué)等多種學(xué)習(xí)方式開展學(xué)習(xí)。最后,根據(jù)能力挑選出小老師,輔導(dǎo)其他學(xué)生上機(jī)[9],并由他們組織學(xué)生團(tuán)隊。一些項目基本由學(xué)生團(tuán)隊自主完成。在學(xué)習(xí)過程中鼓勵學(xué)生和其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生交流,有利于學(xué)生對其他知識的攝取和掌握。在學(xué)習(xí)過程中,教師和學(xué)生之間沒有任何界限,教師是學(xué)生團(tuán)隊的合作伙伴,是解決實際問題的朋友。教師通過解決問題的方法啟發(fā)學(xué)生,影響學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生良好的解決問題的能力,而不單純是傳授專業(yè)知識和技能,使受教育者通過職業(yè)教育具備一種能力,不僅能“有飯碗”,而且會有一個“好飯碗”。
5.2工學(xué)結(jié)合、以職業(yè)活動為導(dǎo)向嵌入式系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)系緊密,企業(yè)中有工程經(jīng)驗豐富的一線工程技術(shù)人員和高水平的技術(shù)團(tuán)隊[10]。我們通過校企合作、工學(xué)結(jié)合,與中國電子學(xué)會嵌入式分委會、北京博創(chuàng)公司深入合作,從企業(yè)中邀請經(jīng)驗豐富的一線工程設(shè)計人員和技術(shù)團(tuán)隊帶學(xué)生實訓(xùn),通過校企雙方共同努力構(gòu)建一個工學(xué)結(jié)合、以職業(yè)活動為導(dǎo)向的教學(xué)環(huán)境,使學(xué)生提前感受到企業(yè)文化,完善自身職業(yè)素質(zhì)和工學(xué)結(jié)合的實踐能力。學(xué)生通過工學(xué)結(jié)合受到一線工程設(shè)計人員潛移默化的影響,能較快地融入到學(xué)習(xí)中來,提高自身技術(shù)水平。組織學(xué)生參加企業(yè)嵌入式系統(tǒng)通信模塊測試,受到企業(yè)和學(xué)生的好評,為學(xué)生畢業(yè)前自我工作定位、合理的自我評價打下很好的基礎(chǔ)。
6結(jié)束語
通過不斷探索與實踐,我們在通信專業(yè)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面建立了較為完整、系統(tǒng)的課程體系,建立了較為全面的實驗、實訓(xùn)環(huán)境,取得了較好的教學(xué)成果。
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