“嵌入式系统”课程的教学改革与实践

王 崴

(常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏 常州 213002)

伴随着半导体、电子信息等技术的快速发展，嵌入式系统已经进入了一个新的发展阶段，32位的高端MCU已经取代8位低端MCU，成为电子系统应用最广泛的处理器，并在很大程度上改变了人们的生活和工作方式。［1-3］

“嵌入式系统”是一门学科综合性很强的专业课，它包含操作系统、电子电路、通信与网络、控制与检测等知识。［2，4-5］嵌入式系统常常用来实现监控、管理、数据处理、通讯等任务。目前，嵌入式系统应用无处不在，覆盖了消费类电子、智能家电、工业控制、通讯网络、仪器仪表、汽车电子、医疗电子等多个领域。

目前，大多数高校都开设了“嵌入式系统”课程，但教学效果均不理想，学生觉得课程太难，很难听懂。造成这一现象的主要原因是由于在课程讲授的过程中，教学手段存在很大的局限性，学生实践能力得不到锻炼，因此应大力加强与应用密切联系的实践教学环节，充分利用学校所配备的实验设备，加强对本课程的创新教学，对学生进行能力培养，特别是创造性人才的培养。

1 “嵌入式系统”课程改革的必要性

1.1 传统教材不适合课程特点

现在高校所采用的教材基本类似，多以知识结构为主线，先后讲解嵌入式系统的体系结构，指令集和汇编程序，最后分析综合应用实例。此类教材内容翔实，理论性强，但缺乏直观性，导致学生感到学习内容抽象、枯燥，难以理解。因此要选用易理解，实用性强，实践与理论相结合的教材。在教学过程中应强调实用性和实践性，并要从易到难。涉及到的操作系统方面的知识可以少讲或不讲，先让学生学会如何在没有操作系统的情况下应用嵌入式系统，然后在此基础上讲授操作系统知识，让学生学会带有实时操作系统的嵌入式系统的应用。

1.2 教学方法运用不当

“嵌入式系统”课程的理论、实用性很强。大多数高校的实验设备主要依托各个教学仪器厂商的集成实验箱。学生在实验过程中，主要以实验箱为主体，所进行的理论验证性实验，实验教学形式单一，方法简单，学生只需按照指导书上的步骤完成相同的实验，大大限制了学生应用理论去解决实际问题的能力。要改变这种实验教学方法，让学生自己去创新，就必须多尝试，多思考，这样才能使学生真正掌握知识，学会运用知识。

1.3 考核制度不合理

“嵌入式系统”课程的实践性很强，如果采用传统考核方式对学生进行考核，很难准确衡量和反映学生真实的学习情况。［6］很多学生卷面考试成绩很好，但是动手实践能力很差，甚至基本的流水灯实验都无法独立完成。对于“嵌入式系统”这种实践性极强的课程，传统的考核方式极不合理，不益于学生动手能力的提高，也难以使学生真正掌握课程的精髓。

2 “嵌入式系统”课程的教学改革与探索

2.1 理论内容的改革

教师在进行课堂理论教学时，应该把相对枯燥乏味的理论知识与直观性强的实验相结合。将各知识点的学习划分到各个实验或实例中去，让学生通过观看实验理解和消化理论性强的系统原理。这样不仅提高了学生学习的积极性和学习兴趣，还能收到事半功倍的教学效果。

2.2 实验内容的改革

“嵌入式系统”课程的实验是学生学好这门课程的关键，学生只有通过自己动手实践，才能真正理解所学到的知识点。传统的实验教学形式过于单一、呆板，实验课以老师为中心，学生按照指导书的规定步骤机械地完成实验，没有思考，实验技术、手段落后，效率不高。

为了提高学生的创新能力，应在实验中加入更多的设计环节，给学生制订实验题目，学生根据自己所学，设计不同的系统来完成实验，达到实验目的;学生可以在系统仿真通过的前提下，制作PCB电路板，设计程序，安装调试。在此过程中，最大限度地调动和发挥学生在实验中的主体作用，通过自己动手独立解决实验中出现的问题，提高学生的实践能力和应用能力。

2.3 考核方式的改革

传统考核方式已经不适合“嵌入式系统”课程，应该加大实践环节在考核成绩中所占比例，通过实际知识的应用来衡量学生掌握知识的程度，减少笔试成绩所占比例。学生要在实践环节中设计出实际可行的嵌入式系统，首先必须真正掌握所学的知识原理，然后分析所要设计的目标系统，最后设计完成自己的应用系统，从而真正学到“嵌入式系统”课程的精髓。

2.4 课程内容讲授由不同专业背景的教师共同完成

“嵌入式系统”课程具有多学科交叉的特点，以硬件电路和计算机软件为基础。而电子专业或计算机专业的教师由于专业的局限性，存在对非本专业理论知识不了解的情况，所以讲授“嵌入式系统”课程的教师应按照硬件和软件来分配，涉及硬件内容的部分由具有电子类专业背景的教师讲授，涉及软件内容的部分由具有计算机类专业背景的教师承担。

2.5 成立课外兴趣小组

课外兴趣小组是“嵌入式系统”课堂教学的延伸，针对一些对该课程有浓厚兴趣的学生，引导他们成立课外兴趣小组，并为他们提供实验室。另外，鼓励学生参加各种大学生电子设计大赛。在参与的过程中学生会积极思考，有针对性地去学习，从而有利于提高学生的应用能力和竞争意识。

3 结语

“嵌入式系统”是一门应用性较强的课程，传统的教学方法和所使用的教材已不能适应学科的发展和教学的需求，因此教学改革势在必行。在教学实践中，要不断改进教学方法、丰富教学手段，加强实践能力的培养，提高学生的创新能力和综合素质，激发他们的学习积极性、主动性，使他们学到更多的知识，以适应自动化技术发展和社会对人才的需要。

［1］王平.嵌入式系统教学及实验研究［J］.高等教育研究，2008，25(3):39-40.

［2］龚军，罗杰，汪小燕.基于仿真的嵌入式系统教学实验方法［J］.实验室研究与探索，2009，28(5):53-56.

［3］刘光徽，李耀，章磊.应用型嵌入式系统课程教学研究［J］.中国科教创新导刊:科教研究，2010(19):30.

［4］江维，桑楠.面向高等教育的嵌入式系统教学改革［J］.计算机教育，2011(16):33-56.

［5］王威.普通高校自动化专业嵌入式技术教学思考［J］.电气电子教学学报，2010，32(3):9-13.

［6］王志超，王宜怀.从嵌入式系统教学谈学生创新能力的培养［J］.计算机教育，2010(3):150-152.