应用型本科院校嵌入式系统教学改革的探索——以宿迁学院为例

袁静

（宿迁学院，江苏 宿迁 223800）

嵌入式系统是计算机技术、控制技术和单片机技术等多种技术相结合的产物，由于体积小，功耗低，对环境适应性强，集成功能丰富，设计方法灵活，外设接口丰富等优点，其在工业控制、仪器仪表、通信电子、便携设备等领域得到广泛应用[1~2]。

为适应社会对嵌入式技术人才的需求，宿迁学院在计算机科学技术、软件工程、电子信息工程和通信工程等专业开设了嵌入式系统课程。目前，该课程四个专业使用同一教学大纲、实验大纲和教材（理论学时36，实验学时12），经过几年的教学实践，证明这种不考虑各专业特点，采取一视同仁的教学做法是失败的，学生很难在较少的学时里掌握嵌入式系统软硬件协调开发的技术，更无法培养学生自主开发的能力，教学效果不理想。

1 教学改革的探讨

1.1 课程发展方向的选择

嵌入式技术分为嵌入式硬件和嵌入式软件两条不同的技术发展路线，这两条技术路线涉及的基础知识和应用领域存在明显差异，且嵌入式系统具有多学科交叉的典型特点，因此针对不同专业应该有不同的目标和要求。

通信工程和电子信息工程专业的学生，选择嵌入式硬件开发方向；而对于软件工程和计算机科学技术专业的学生则选择嵌入式软件开发。针对这两个方向的特点设置课程体系。

1.2 嵌入式硬件开发方向课程体系的改革

（1）培养目标

结合我院电子信息工程和通信工程专业学生的实际情况，培养目标为能够掌握嵌入式系统基本理论知识和简单的嵌入式操作系统，具有嵌入式系统硬件开发、设计、调试和维护的基本能力。

（2）课程体系建设

对于嵌入式硬件开发方向主要课程如图1所示，其中硬件基础课程为模拟电路、数字电路、微型计算机技术及应用、单片机原理及应用等。这几门课程由不同老师授课，且分布在不同学期，课程连贯性差，内容有重复，并且“学科系统化”烙印极深。虽然为学生提供了电类基础知识和基本技能，但与课程的职业性目标相脱离。所以在改革课程体系时以课程职业性目标出发，以够用为原则修订了这几门课程的教学大纲，对内容和学时都进行了删减。例如，模拟电子技术学时由80减至75，课程内容主要讲述二极管及其基本电路，三极管及放大电路，反馈放大电路，集成运算放大器及其应用，其余内容删减。数字电子技术学时由80减至75；微型计算机技术及应用学时由64减至56，主要讲述存储器扩展，接口电路分析与设计；放弃传统的单片机与嵌入式系统分开单独授课的教学方式，综合考虑单片机和嵌入式系统的处理器之间的相互联系，弱化单片机课程内容，重点强调嵌入式系统的处理器的设计开发技术。电子信息工程和通信工程的学生没有编译原理、数据结构和操作系统等嵌入式操作系统移植必备的知识，因此，可以选择小内核的嵌入式操作系统便于学生学习。

1.3 嵌入式软件开发方向课程体系的改革

（1）培养目标

图1 嵌入式硬件开发方向开设的主要课程

结合我院电子信息工程和通信工程专业学生的实际情况，培养目标为能够掌握掌握扎实的计算机科学、软件工程和嵌入式系统的基本理论和知识，具备从事嵌入式软件系统的分析、设计、开发、管理和维护等工作的能力。

（2）课程体系建设

嵌入式软件开发方向主要课程如图2所示，弱化硬件课程，模拟电子技术和数字电子技术整合成一门课，学时64；微型计算机及应用学时64，为嵌入式系统的学习打下必要的硬件基础；单片机原理及应用课程删除；由于软件工程和计算机科学技术专业的学生具备嵌入式操作系统移植的必备知识，所以选择较复杂的嵌入式操作系统如Linux。

图2 嵌入式软件开发方向开设的主要课程

2 实践教学改革

2.1 实验平台的选择

嵌入式系统是一门实践性很强的课程，要实现嵌入式硬件和嵌入式软件两种不同的教学方式，必须采用不同的教学实验平台。

对于电子信息工程和通信工程专业，实验平台应该联系其专业特点，例如可以选择嵌入式信号处理平台和嵌入式通信处理平台等。

对于计算机科学技术和软件工程专业，教学内容以嵌入式操作系统和软件开发为核心。因此，可以选择处理能力强的S3C2410、S3C2440、S3C6410等嵌入式平台，配以Linux嵌入式操作系统[3]。

2.2 实践课程改革

（1）实验

每个班的学生对知识的掌握程度不同，实验内容应该能够根据学生的实际情况进行调整，所以我们在设计实验项目时把实验内容分成了不同的类型，在做实验时可以根据学生组合调整实验项目，提供学生的自信心和学习的兴趣。例如实验内容分成三类：验证性、设计性和创新性。

（2）实践

首先，以系为单位组织和指导学生参与电子设计大赛，通过比赛提高学生的动手能力，巩固所学的知识，增加学生的学习兴趣和创新能力。其次，选拔能力优秀的学生加入教师的科研团队，参与科研课题，使他们能够真实的接触到前沿技术。

3 结束语

根据不同专业，分别设置硬件和软件占不同比重的教学内容，采用相适应的教学实验平台和实践分层的教学方法，激发学生学习嵌入式技术课程的热情，既克服了由于不同专业课程基础造成的教学困难，又达到了不同专业学生“差异化”培养的目的[4]，收到了良好的教学效果。

[1]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):33-36.

[2]田 泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2005.

[3]谢 东.嵌入式系统实验课程教学改革及实验装置开发[J].计算机教育,2010(10):30-33.

[4]霍 华.嵌入式技术课程教学方法改革[J].计算机教育，2012(6):48-50.

[5]过 怡，刘文芝.嵌入式应用技术专业电类课程整合的研究[J].湖南工业职业技术学院学报，2012(12):113-114.

[6]李耀波，杜丽敬，徐 洋.高校嵌入式系统课程群规划的探讨[J].科技信息，2007(19):24-25.