高职计算机应用专业嵌入式技术教学改革初探

作者简介：高立军（1978.11-），男，汉，北京人，系主任/副教授，研究生，北京信息职业技术学院，研究方向：嵌入式技术。

摘 要：在产业结构优化升级的过程中，嵌入式技术为各行业网络化和智能化信息控制和处理发挥了重要的作用。为了给社会提供更多优秀和专业的嵌入式技术人才，高职院校计算机应用专业应进行教学改革，从而提高学生的专业技能知识。本文主要研究教学改革的具体计划，以及提出建设专业教学实训平台的教学改革方法。

关键词：教学改革；嵌入式技术；计算机应用专业；高职

中图分类号：TP368文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）02-0140-01

前言

嵌入式技术是计算机应用专业发展的重要方向，作为网络化和智能化信息处理的重要平台，在军事、航空航天、信息通信、工业控制、手持式设备等领域发挥了极大的作用，而在高职院校设置关于嵌入式技术的相关课程，对培养该技术的专业人才奠定了坚实的基础，因此高职院校进行教学改革具有重要意义。

1.嵌入式技术的教学计划

（1）概述

嵌入式技术具有较强的工程实践性、理论性，在其硬件的发展历程中主要是从8位单片机到32位微处理器ARM，软件发展历程主要是从没有操作系统到有操作系统，同时该技术具有较高的难度，如果没有科学合理的教学计划，高职学生很难高效的掌握相关技术知识。因此在教学技术设计时应当结合学生的实际认知水平，循序渐进的进行教学活动。关于嵌入式技术硬件方面的教学应制定单片机原理和应用等课程，为学生更好的学习嵌入式技术有更加深入的认识。关于嵌入式技术软件方面的教学应当设计操作系统原理等课程，使学生可以更加扎实的掌握该技术的运用[1]。

（2）建立课程体系

在掌握嵌入式技术的基础课程之后才能学习深层次的嵌入式系统开发课程，建立适合嵌入式技术教学的课程体系，如在学习嵌入式操作系统原理、面向对象程序设计、数据结构、C语言程序设计、汇编语言程序设计等软件基础课程和单片机原理及开发、数字电子技术、模拟电子技术等硬件基础课程之后，学习基于Linux的嵌入式系统开发的系统开发课程[2]。

2.建设专业教学实训环境

（1）教学平台的构建

教学平台的处理核心应采用Intel 高性能的PXA270处理器，还应当选用源码开放的Linux操作系统作为平台的操作系统，教学平台的硬件模式应设计为功能板与核心板相结合，功能板应包括各种外围接口和器件，如存储卡接口、音频和视频接口、摄像头接口、USB接口、RS232接口等外围接口；核心板应具备全部最小系统运行所需的硬件，如电源控制模块、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬件，保证在接入5V电源的情况下可以单独通电作业，同时为了完成调试工作和程序的下载等还需要设置以太网接口、串口、JTAG接口。通过有机结合功能板与核心板，从而构造完整的应用系统，同时该系统还应当具有较强的处理能力、较低的功能消耗、较小的体积等优点。在平台软件环境的设计方面有时不能够直接通过硬件平台来设计，这时就需要采用其他的方法，如将编译和编辑目标板的Linux文件系统、内核、引导程序以及系统开发工具安装到宿主机上，安装之后通过将需要的软件下载到目标板上进而运行该软件系统。通常将这种开发方式称为交叉开发，交叉开发的模型为由宿主机生成目标内核映像文件系统通过各种连接方式下载到目标机上形成内核映像。而实现Linux操作系统在开发板平台上的运行主要满足两个条件，一是保留Linux操作系统的基本功能配置，通过压缩和裁剪的方式将不重要的功能模块去掉，从而在保证其所需功能能够实现的基础上为嵌入式系统节约更多的存储空间。二是将Linux内核所需的硬件进行针对性的移植，对部分和硬件直接接触的代码进行修改，例如Bootloader，保证平台上的软件可以在开发板上正常运行[3]。

（2）教学内容的设计

嵌入式教学的实训内容设计应采用具有CSM通信模块、触摸屏、音频、USB摄像头、通用的网络功能、IO功能等功能的PXA270实验平台。利用这些功能模块设计相应的教学实验，使学生对嵌入式系统的基本功能可以有更加深入的了解，从而提高学生学习嵌入式技术的积极性。具体的教学内容可设计为在学习Linux操作系统移植和嵌入式交叉环境架构方面设计文件系统制作实训、内核编译移植实训、Boot-Loader编译移植实训、Makefile编写使用实训、常用命令以及工具实训等课时训练；在学习驱动程序设计时可设计关于USB驱动配置实训、IO口驱动实训、驱动程序结构实训等内容的教学任务；在学习基于QT编程应用开发和QT移植时，可以设计Web-server的移植和网络通讯实训、USB摄像头实训、串口通讯实训、QT移植实训等教学内容；在最后嵌入式综合项目实训的时候可设置基于Webser-vice的数字粮仓监控系统、嵌入式Linux系统开发流程和一般设计教学内容等。根据具体的学习情境设计不同的教学内容，利用教学实训的方式，有机的结合教学实践与理论知识，将抽象的理论知识转为具体的实践活动，从而提高学生嵌入式技术的实际开发能力[4]。

3.总结

综上所述，通过对高职计算机应用专业嵌入式技术教学改革的研究，从中可以了解到根据嵌入式技术制定相应的教学实训计划和教学内容，以此来将复杂和难度较大的嵌入式技术以更加简单的教学方式传授给学生，使学生可以掌握更加坚实的嵌入式技术知识，提高其实践操作能力，从而为社会提供更加专业、优秀的嵌入式技术人才，为社会发展提供人才保障，从而促进社会的进步。

（作者单位：北京信息职业技术学院）

参考文献：

[1]邹霞玲. 当前高职院校计算机应用技术专业教学改革创新探究[J]. 电脑知识与技术，2011，36：9571-9572.

[2]沈瑛，朱卫华，邹国平. 高职计算机专业嵌入式系统课程教学改革研究[J]. 中国成人教育，2011，21：185-186.

[3]史梁，董丽莎. 高职院校嵌入式系统与应用专业教学改革模式探索与研究——以《嵌入式系统概论》课程为例[J]. 河南广播电视大学学报，2014，02：100-102.

[4]李娜. 高职计算机应用技术专业网页设计课程改革初探[J]. 科教文汇（下旬刊），2014，12：146-147.