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中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)36-8340-01
嵌入式是一门从上层应用到底层内核开发的软硬件结合,对综合技术要求较高的技术领域,各高校近年来普遍开设嵌入式方向或专业,我校也已经在计算机科学与技术系设置嵌入式专业。目前我校计算机科学与技术系已经开设的嵌入式课程的前续课程有数字电路,计算机体系结构、计算机组成原理、微机原理与接口技术、程序设计语言I及面向过程程序设计、操作系统、数据结构与算法等。考虑到嵌入式课程建设的连续性、层次性和前沿性的需要,形成了包含嵌入式系统、嵌入式内核编程与驱动开发和嵌入式软件设计在内的嵌入式专业课程体系。下面主要介绍这三门课程的建设。
1 嵌入式课程设置
我系首次开设的嵌入式系统课程是偏硬件系统设计的一门课程,目标是通过对本门课程的学习,使学生了解ARM体系结构,掌握ARM伪操作及伪指令,掌握嵌入式Linux系统的构建能力,包括嵌入式交叉编译环境搭建,bootloader移植,文件系统制作,内核的编译过程;掌握Linux下C与汇编混合编程,同时理解嵌入式系统驱动程序编写思想。
考虑到实际的嵌入式系统设计过程中,对特定的微处理器内部结构的知识要求淡化的同时,对处理器接口知识的要求却在增加。因此,嵌入式系统课程增加了嵌入式系统中常用的接口的基本原理和接口协议部分,学生可以通过本门课程的学习,自己动手搭建定制的嵌入式操作系统,并通过对实际的硬件接口学习及操作,增强学生的嵌入式系统设计的能力。
嵌入式驱动开发要求学生掌握驱动开发方法、开发流程;掌握内核关键数据结构及中断机制等内容,但是由于学时限制,起初开设的嵌入式系统课程,这部分内容仅要求学生掌握驱动设备的类型及驱动开发流程。本次将嵌入式驱动开发部分的内容独立设置为一门课程——嵌入式内核编程与驱动开发,目标是通过学习本门课程,学生能够理解嵌入式驱动开发基本概念、理论和方法;了解嵌入式Linux驱动工作原理,熟悉Linux内核关键数据结构和机制;掌握交叉编译工具的使用和嵌入式驱动开发整体流程。使学生在学完本门课程后,能够自己动手开发驱动程序,并进行内核编程开发。
嵌入式系统经过系统设计和底层开发后,仅是一个具备了硬件、驱动及操作系统的设备,还需要在该系统上开发大量的应用软件,才能称之为有用的受人们欢迎的系统。所以嵌入式系统的软件开发同样重要。起初的嵌入式系统课程仅介绍了Linux下C与汇编混合编程方法,这仅适用于底层开发驱动的要求,但这远远不能满足当今企业对嵌入式软件开发人员的要求。本次将嵌入式软件开发独立设置为一门课程,目标是通过本课程学习掌握Linux常用命令及Linux下C编程及开发流程,掌握Linux操作系统编程关键技术,包括进程控制,多线程编程及网络通信等。使学生在学完本门课程后,能够进行多进程、多线程编程及网络通信编程等功能,实现操作系统应用软件的开发。
嵌入式系统,其前期课程为计算机体系结构,计算机组成原理,微机原理与接口技术;嵌入式内核编程及驱动开发,其前期课程为操作系统,数据结构与算法,嵌入式系统;嵌入式软件设计,其前期课程为程序设计语言I、面向过程程序设计、操作系统,编译原理,嵌入式系统及嵌入式内核编程与驱动开发。
2 教学方法的运用
2.1 嵌入式系统课程
1)嵌入式Linux常用开发工具及GNU工具链生成部分采用案例教学法。通过搭建GNU工具链任务,让学生在完成任务的同时达到熟练掌握常用命令及工具的作用。
2)嵌入式Linux系统的构建部分采用项目驱动法,学生在完成每节的学习后,完成Linux系统构建的一部分功能,最终完成Linux系统构建,通过综合运用以上知识点,自己动手定制一个U盘上的最小系统,实现从U盘启动系统。
3)嵌入式系统基础接口的原理及协议部分,每部分内容都有丰富的案例,由于这部分涉及的内容比较多,采用案例分析法与分组讨论法,通过设置设计型实验项目,让学生先讨论,提出一个可行性方案,并最终在设备上实现各种功能。
2.2 嵌入式内核编程及驱动开发课程
1)Linux设备驱动概述及开发环境构建及硬件基础部分采用案例分析法,理解嵌入式驱动开发的方法; (下转第8354页)
2)Linux内核及内核编程、Linux内核模块、Linux文件系统与设备文件系统部分采用任务驱动法,通过对模块的加载卸载、模块参数和编译模块等任务的操作使学生熟练掌握Linux内核模块的操作;
3)字符设备驱动部分采用案例分析法,了解嵌入式Linux驱动工作原理;
4)并发与竞态、LINUX设备驱动中的阻塞、非阻塞I/O与异步通知、Linux异常处理体系结构部分采用案例分析法进行讲解,熟悉Linux内核关键数据结构和机制。
2.3 嵌入式软件设计课程
每部分都配有相应的任务或项目,各重点知识点都配有案例进行分析,便于学生理解和掌握。具体需要完成的项目包括:Linux下服务器配置项目;简单程序开发项目;多进程及守护进程程序编写任务;管道通信及共享内存任务;生产者消费者项目;NTP协议项目。最终实现一个嵌入式Web应用系统的设计与开发项目。
3 结束语
综上所述,嵌入式课程由原来的一门课程,即嵌入式系统课程,通过教学内容的扩充及调整为三门课程。将课程分为系统设计类课程,即嵌入式系统;底层开发类课程,即嵌入式内核编程及驱动开发;软件开发应用类课程,即嵌入式软件设计。通过综合运用项目驱动教学法、分组讨论法、任务驱动法、案例分析法等教学方法开展教学,引导和激发学生的主动学习和探究意识,引导和激发学生的动手实践意识,达到学以致用。
参考文献:
任何事情的发展都是双向的,有对有错,有优点也存在缺点,传统课程教学方法经过教育教学工作者的继承和发扬,有优势同时存在不足之处,这里进行分析:
(一)传统教学优点
在信息技术不成熟的时代,传统教学的优点就体现出来,教学老师是占主导地位,由于学生从外界所能获取的信息较少,学生对老师的依赖性很强,老师上课过程中就能很好地体现教师情感;老师上课过程中所需要的教学器材成本低,易推广实施;老师所讲的教学理念容易实施,老师上课的权威性就能发挥的淋漓尽致;学生依赖老师建立完整的知识结构与体系;这种以教学内容的稳定性和单一性为基本出发点,以知识记忆和再现为基本学习目标,强调掌握知识的数量和准确性,强调对过去知识的记忆,强化知识的积累过程,学生能在此环境下静心学习,能掌握知识的要领,对知识的记忆的能力得到加强。
(二)传统教学缺点
传统教学的优点是不能否认的,但缺点也是不可忽视的,这里要辩证地去对待,要根据大环境的变化实时应对,信息时代下,传统教学已经不能适应现代教育教学的需要,不能重视传授知识,忽略学生个体发展能力的培养。在教学方法上,理论与实践的脱离;在教学内容上,单一的教学内容与时代脱轨;在教学形式上,单一化、模式化的教学让学生对学习失去兴趣;在师生关系上,重教师的传道,忽视学生学习的主动性,这在某一种程度上,压抑着学生内在学习的潜力,使学生产生抵触的学习情绪,对学习产生厌恶感,从而阻挡学生学习的通道。
二、面向市场需求的课程教学模式的优点
高校所做的培养方案一定要跟上市场的节拍,不能忽略市场的需求,对于高校的人才储备库,要能根据社会需求自动调整,而不是传统的一套,或者把传统的部分全部丢弃,全部重新洗牌,这种做法都是片面的,要能根据所需实时进行调整,传统好的部分是可以借鉴的,做到有智慧地吸取精华,剔除糟粕。根据社会的需求进行调整。
(一)所学有所用
面向市场需求的课程教学模式重视学生的全面发展,要培养学生学习的兴趣,兴趣能调动学生学习的积极性,开发学生内在的潜能。根据市场的需求培养学生学习的能力,注重学生学习的过程,同时要提升学生的应用能力,使所学有所用,应用价值得到了体现,学生就愿意花时间花精力有目的地学习。
(二)超越教材
面向市场需求的课程教学模式,重视学生掌握获取知识的方法,教学不脱离社会与人的发展的实际要求,使学生读活书,活读书,提升学生思维和创新能力,超越教师和教材。知识在内容上包含着深刻的思维和丰富的智慧,而在形式上,却是简单、呆板、现成的结论。传授知识绝不意味仅仅展现教材上现成结论和现成论证在形式上的汇聚,而应重在揭示隐含在其中的有丰富内容的思维过程,并引导学生的思维深入到知识的发现或再发现的过程中去,惟其如此,学生才能真正理解和掌握知识,并把教材上的智慧转化成自己的智慧。
(三)理论融合实训
把理论与实训融为一体,让学生在真实的环境中学习专业知识,掌握专业理论,培养专业技能,从理论到实训形成一个完整的、全面的知识架构。通过所学有所用、超越教材、理论融合实训等环节可以使学生有很好地适应工作环境,并能发挥出自己最大的优势,能与市场无缝的链接,更好地融入市场。
三、面向市场需求的《嵌入式系统》课程一体化教学模式的亮点
嵌入式系统课程是高年级本科生和研究生的课程,随着信息技术的发展,嵌入式技术的应用领域越来越广泛,嵌入式技术人才的社会需求越来越强。高校注重学生创新能力的培养,面向社会,进一步适应市场的需要,培养社会所需要的技术人才。安徽新华学院是一所民办高校,经过近不断的改革与创新,已经探索出教、学、做、研一体化的教学模式,具体体现以下4个方面:
(一)培养学生专业课的学习兴趣
通过“校企合作、工学结合、产教结合”新路,让学生感觉专业课学习的乐趣,学习知识不是低年级点对点的学习,对于高年级的学生,老师要善于培养学生点到面的学习能力,甚至是由点到面,由面到体的学习,这样能激发学生学习专业课的兴趣,最大地调动内在的潜能。
(二)完善的实践教学体系
加强实验、课程设计、课外兴趣小组、等多个环节建设,形成较为完善课程的实践教学体系。增加了设计型、综合型、创新性实验项目的比重,占总实验项目的比例达到80%以上。同时,以培养实践能力为目标,强化实验内容建设。
(三)组建实践就业相结合的平台
利用现代化信息技术,不断引进虚拟、仿真实践教学资源,构建虚拟实验室,提供学生模拟企事业技能操作环境的场所。在原有基础上,精心调整和设计新实践教学体系,从基础实验、综合与设计性实验和创新试验三个层次来培养学生实践动手能力、知识应用及创新能力。(四)融入CDIO工程理念在《嵌入式系统》授课过程中,融入CDIO工程理念,重在培养学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。有效地提高学生的就业能力和社会竞争力,更好地为社会作贡献。组建一支结构合理、基础扎实、科研意识强的师资队伍。老师要站在科研和教学的最前沿,将最前沿的研究成果奉献给学生。利用现代化信息技术,不断加强内在的能力,将教学融入到科研中,提升教学科研水平,打造一支开放型、多元化、教学与科研并重的高水平教学团队。在安徽新华学院这所具有特色的民办高校开展面向市场需求的《嵌入式系统》课程一体化教学模式的改革与创新的研究,已经具备教学改革的试验环境,可以用教改实践成果验证课程改革整体解决方案的可行性。
四、总结
关键词:中职体育教学;课程开发;适应社会发展
社会发展需求赋予的责任要求中职体育在教学过程中不仅仅是达到学校、教育部下发的要求,最主要的是要让学员毕业后能够更加得心应手的适应社会工作或者为学员继续深造的提供准备。正因为如此,中职体育教学课程开发就有着十分重要的作用,如何合理开发中职教学课程,其影响直接关系到学校、企事业单位、社会等。为了做好中职体育教学,可以从以下几个方面进行课程开发:
一、课程开发要以培养学生乐观、坚强、正确的思想观为目的
中职体育教学十分明确的目的性决定了中职体育课程开发要紧紧围绕目的而开设,为实现目的而服务。课程开发最重要的一点就是培养学生乐观、坚强、正确的思想观价值观。让更多的学员在今后面临的岗位上有足够的心理承受能力,让学员尽早适应一分耕耘一分收货的道理,不至于学员因为今后工作岗位枯燥、劳累而三天打鱼两天晒网。有鉴于此,中职体育教学课程开发可以结合公司用人留人制度、公司薪酬管理制度。体育教学实现赚体育学分制的模式来操作,让学生在学校中就已经感受并适应今后面临的工作岗位。为了能够更好的让学生通过赚取体育学分明白劳动获得收入的道理。体育课程开发过程中,要将赚取的学分细分成若干小块,越细分越好,让学生不是一次赚取体育学分,而是分多次赚取,从而形成一种持久状态,让学生做到持之以恒。通过体育教学课程开发模式的转变,培养起学生今后工作乐观、坚强、正确的思想观念,让他们在学校中就早日适应社会发展需求。
二、课程开发可以根据班级特色而分别开设,加强专业针对性
中职教育各个专业班级的特色是不同的,包含会计班电脑班英语班磨具操作班等等不同专业的班级,这些班级的教学内容往往各不相同,而且对各种能力的要求也不同。对于这些不同的特色班级,体育教学可以分别对待,开发不同的体育课程满足他们的需要。比如对于会计班而言,他们需要的是敏锐的观察能力和耐心的计算能力及手指的灵活运用能力。体育教学课程开发可以针对会计学生这一专业要求,开设出一些更能够开发学生观察能力和耐心程度及锻炼手指灵活程度的课程。这套为会计班量身定制的体育教学课程能够很好的帮助他们提升专业能力,从而增强学校的核心特色,让学生能够顺利达到企业需要的标准。
三、课程开发要培养学生的团队合作意识
随着社会竞争意识的空前发展,企业认识到了单枪匹马是很难做好事情的,团队合作精神被每一个企业所看重。但是,目前的80后90后往往都是独生子女,在家里养尊处优少有合作意识,参加工作到了岗位之后,和周边同事的摩擦碰撞源源不断,给企业正常运转造成了极大的不便。这也是企业为什么对有团队合作意识的学生更加器重的原因。正是因为社会发展过程中孩子缺少团队意识的刻意培养,而企业对团队合作精神又十分看重。中职体育在教学过程中,就应该遵循这一发展规律,在学校期间就很好的培养好学生的团队合作意识。体育课教学是最能够培养学生合作意识的,在体育教学课程开发过程中,可以适当增加能够培养学生团队意识的课程。比如在体育课上多开发各类篮球活动、足球活动,这些活动往往最容易在无形之中就提高学生的团队合作意识,更重要的是,这些课程学生都会感兴趣,从兴趣之中培养学生的团队意识,效果更加的明显突出。
四、课程开发要培养学生的动手能力
动手能力是当今社会最缺失的,也是企业所最看重的一个方面。因为现在孩子在家里娇生惯养,即使是最简单的家务活也很少有父母希望给孩子们来完成,从而造成了孩子动手能力极差,虽然城镇学生在这方面比城市里的学生要稍微好些,但是社会总体情况而言是整体动手能力都不太强,难以适应社会发展需求。这样的人群走到社会上大多会碰壁不断。对中职学生而言更是如此,中职学生毕业后年纪也都不大,都在十八九岁二十来岁光景,这样的年纪心理脆弱,多次碰壁之后往往造成扭曲心理,从而做出社会道德准绳之外的事情。中职教学要做好未雨绸缪,提高学生的动手能力。中职体育教学在这个时候就发挥了作用,开发出能够提高学生动手能力的课程显得十分重要和迫切。体育课程开发过程中,可以多开发一些锻炼学生动手能力和动脑里能的寻宝活动,通过一定时间在某个范围内找到某些东西,从而锻炼学生的耐力和动手寻找能力,效果十分明显,尤其是在城镇学校,这种方式更为适合。
总之,中职体育教学课程开发的好坏不仅关系到学校、关系到学生,更关系到社会发展,所以,中职体育教学课程开发要多动脑筋,千方百计开发出各类项目满足目前社会发展需要,从个多角度实现中职体育教学的全面性和丰富性。让中职教育形成自己的教学特色,让越来越多的人能够感受到中职教育的作用。
参考文献:
[1] 金丹迪.浅谈体育教学的创新与改革[J]. 科技致富向导. 2011(15)
关键词:嵌入式系统;课程体系;实践教学
随着嵌入式系统在工业生产和社会生活中的广泛应用,嵌入式系统技术越来越得到国内各大高校的重视。嵌入式系统涉及的知识面广、技术新、难度大,相关的技术资料少,并且仍然在快速发展中,这使得教学面临较多的困难[1-2]。因此,如何有效地进行教学,在相对紧张的学时内使学生掌握更多的嵌入式系统知识,成为许多高校开设“嵌入式系统”课程要首先解决的问题[3]。
本文结合作者几年来的“嵌入式系统”本科教学实践,提出和总结了教学工作中的一些思路和体会,主要有以下一些经验。
1主要课程体系的设置
嵌入式系统作为后PC时代的核心,所涉及的知识非常广泛,既有计算机底层硬件的知识,又包含操作系统、应用程序、特定领域的知识等,建立良好的课程体系,对学习者非常重要。
从狭义上讲,嵌入式系统知识可分为两大类,一是针对将来只是应用嵌入式系统硬件、软件平台来进行二次开发的学生,应侧重学习特定软硬件平台的应用系统设计和开发;二是针对将来从事嵌入式系统软硬件平台设计的学生,需要重点学习嵌入式系统体系结构及接口设计原理[4]。综合上述嵌入式系统的知识特点并结合目前教学的实际,把嵌入式系统教学分为三个层次:
(1) 学习嵌入式操作系统,主要掌握特定嵌入式操作系统的基本工作原理、特点及应用。这是学习嵌入式系统的基础,主要为基于操作系统的软硬件开发做准备。
(2) 学习嵌入式系统硬件,主要掌握特定嵌入式CPU的体系结构及其相关的接口电路的工作原理、特点,并学习无操作系统下的编程技术。使学生深入理解底层硬件的工作机制及控制技术,为顶层开发作准备。
(3) 学习嵌入式软件开发,在具备了操作系统及相应硬件知识的基础上,学习基于操作系统之上的驱动程序及应用软件的开发。
在这三个层次中,前两个层次是基础,第三层次是目的,只有掌握好嵌入式操作系统及相关硬件机制,才能更好地进行嵌入式软件开发工作。建议开课的具体时间及学时如表1所示。
在表1中,特别加重了实验教学学时,因为嵌入式系统课程体系要求较强的实践性,让学生多动手实践对提高教学质量很有帮助。
2教学内容的选择
2.1软硬件平台选择
由于嵌入式系统技术在国内出现时间不长,并且处于快速发展阶段,新技术和应用成果不断涌现,这给软硬件平台的选择带来了一定的困难。而且不同的选择直接导致嵌入式软件开发的技术差异,对教学及学生将来应用的影响很大,需要仔细分析、认真选择。
选择的基本原则是应用广泛或未来有发展潜力的嵌入式技术。根据目前嵌入式系统在国内外发展的现状,ARM微处理器以其体积小、功耗低、成本低、性能高和应用广泛成为目前嵌入式系统硬件的首选。而操作系统的选择则比较困难,既有出现时间较长,市场占有率很高的系统,如VxWorks等,也有出现较晚但很有发展潜力的系统,如Windows CE、嵌入式Linux、μC/OS-II等,各种不同的嵌入式系统均有各自的特点,像VxWorks经过多年的发展,市场占有率高,非常稳定但价格昂贵;Windows CE由微软公司开发,技术力量雄厚且容易为大多数开发人员接受;嵌入式Linux开源稳定且免费,受到很多企业的推崇;而μC/OS-II结构紧凑小巧,适合教学。
根据选型原则,嵌入式Linux在很多企业得到了应用,并且它的免费特点会有助于未来应用的扩大,因此选择学习嵌入式Linux有利于增强学生的竞争力。
2.2课程内容选择
精心选择授课内容,组织好授课知识体系并详略得当,略去一些繁杂深奥的细节,而把授课内容集中在需要重点学习的知识点上,对本科学生接受相关内容帮助很大。针对我们的课程体系,各门课程主要讲授内容如下。
(1)Linux操作系统:本门课程主要是以普及Linux操作系统基础知识为主,使得学生掌握其工作的基本原理、组织结构、配置方式等,学会Linux操作系统的基本操作及常用软件的应用。为开发基于嵌入式Linux操作系统的软件打好基础。
(2) 嵌入式系统原理:本门课程主要学习嵌入式系统的基础知识,介绍基于ARM微处理器的软硬件开发环境,并学习无操作系统的硬件编程技术。重点学习内容包括三个方面:一是ARM处理器的组织结构及特点,使学生对ARM处理器的整体结构有较好的理解,为学习其接口技术做好准备;二是ADS开发环境,掌握ADS的基本操作流程、相关的配置、理解交叉编译连接等概念;三是ARM处理器的接口技术,这是学习本门课的重点,不仅要掌握各种接口的工作原理、工作流程及配置方法,还要求能够利用C语言对其进行编程控制。
(3) 嵌入式软件开发:本门课程以嵌入式Linux作为软件开发平台,在基于ARM处理器上完成软件开发工作。授课重点主要包括:一是Linux操作系统的深入学习,包括Linux系统的工作机理、系统裁减移植及其系统的开发环境等;二是嵌入式Linux下的驱动程序开发,包括Linux设备驱动的工作原理、开发流程,常用设备驱动程序编写方法;三是图形界面的设计,主要介绍基于QT的图形界面开发方法。
3教学方法的运用
教学方法的有效运用对提高教学效果的作用是不言而喻的,如何在“嵌入式系统”教学中采用合适的教学方法,提高教学的质量,使学生能够从教学中得到最大的收获,对教学的成败至关重要。评判有效的教学方法的标准是看是否能增加学生的学习热情,能否变被动学习为主动学习。
3.1注重基础,重点突出
“嵌入式系统设计”是一门综合性的课程,涉及的知识面比较广泛,例如既有计算机学科的计算机体系结构、操作系统、程序设计等知识,也有电子学科的电子技术、微机原理等知识。因此,在课堂内容组织上,要分清主次,明确哪些知识仅需了解,那些知识需要重点掌握,并根据重要程度有计划地组织教学内容和学时,使得整个教学体系层次清楚,详略得当,为学生顺利接受提供保障。
例如在规划的教学体系中,硬件方面重点是接口技术、要求学生掌握各种接口的工作原理及其编程方法,软件方面重点是基于嵌入式操作系统的驱动程序设计及应用程序开发,而对于比较复杂的操作系统的内部工作原理分析、操作系统移植、BootLoader等仅作原理性介绍。
3.2以实践教学带动理论教学
通常理论教学比较抽象枯燥,学生接受大量的理论知识比较困难,为了提高理论教学的效果,为课程配备了较多的实验课时,每当在课堂上学习完成一部分理论知识,即安排相应的实验,由学生亲自动手验证理论知识的正确性并加深对理论知识的理解,这样把较抽象的理论具体化形象化,学生接受起来相对容易,提高了理论知识的学习效果。
3.3兴趣创新的培养
兴趣及创新能力的培养需要以应用为驱动力。学生对把所学理论如何应用到实际应用中非常感兴趣,以此为切入点,在理论教学时,把实际产品经简化后引入课堂,介绍所学理论知识在具体产品中的应用方式、方法,并进一步指出理论或产品的优缺点,改进方向等,为学生进一步学习指明方向,从而激发学生求知欲及创新的潜能。如在实际的教学中,介绍mp3产品的工作机理及软硬件设计方法,学生对此兴趣非常高,教学效果明显。
4实验教学的设计
嵌入式系统是面向应用的,实践是整个嵌入式系统课程体系中非常重要的环节。也是加深对嵌入式系统知识理解,培养兴趣及创新能力的必经途径。
我院购买了基于ARM9的实验教学平台,该平台拥有大量的接口设备并配备了嵌入式Linux操作系统,为学生学习ARM底层编程技术、嵌入式Linux操作系统及其上的软件开发提供了保障,
根据学生的能力特点,我们把实验课程分为三个层次,便于不同类型的学生选择。
(1) 基础性实验:本类实验主要是相关课程中最基本的实验,要求所有学生必须掌握。如在“嵌入式系统原理”课程中,需掌握ADS开发环境、通用端口、中断、DMA、UART等;在“嵌入式软件开发”课程中,需掌握Linux实验环境搭建、各种基本驱动程序设计、简单应用程序设计等。
(2) 综合性实验:是在前面基础性实验的基础上,综合整个课程的知识,尽可能利用实验系统上的硬件资源,构造一个具有实际意义的嵌入式系统,综合性实验提供多个题目,要求学生选做。如在“嵌入式系统原理”课程中,可以实现无操作系统下的音频录放、俄罗斯方块等程序设计;在“嵌入式软件开发”课程中也可以实现基于操作系统的类似程序设计。
(3) 设计性实验:设计性实验主要提供给学习能力较强并对嵌入式系统感兴趣的学生,本实验主要在计划外学时进行,由学生自主提出课题或通过其他方式选择课题,教师适当指导并利用实验室对外开放时间进行。如通过国家大学生创新性实验计划,设立了“智能生命救助仪研究”课题供学生进行实验。通过完成该实验,提高了学生研究能力和实际动手能力,使学生进一步理解了不同课程之间知识的有机联系并深入体会了嵌入式系统面向应用的含义。
5结语
嵌入式系统应用的广阔前景和未来发展的巨大潜力已得到了全社会的共识,作为培养高级人才的大学,要想又快又好地培养出大批嵌入式系统方面的优秀人才,就需要从嵌入式系统课程体系的设置、课程内容的选择、教学方法的运用及实验课程的设计等方面精心研究及组织,其最终目的是提高嵌入式系统的教学质量,培养学生对嵌入式系统的学习兴趣,激发学生自主创新能力,为我国嵌入式系统领域发展提供优秀的人才保障。
参考文献:
[1] 凌明,刘昊,时龙兴. 关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考[J]. 电气电子教学学报,2007(增刊1):94-98.
[2] 孙士明,刘新平,郑秋梅,等. 计算机专业嵌入式系统实践教学体系探索[J]. 实验室研究与探索,2009(5):122-125.
[3] 江敏,钱平,单片机教学向嵌入式教学转型的几点研究[J]. 电气电子教学学报,2005(2):33-34.
[4] 符意德. 嵌入式系统设计原理及应用[M]. 北京:清华大学出版社,2004.
Exploration of Embedded System Teaching System and Mode
LI Jun,YUAN Man,LIU Yan-jun
(College of Computer and Information Technology, Daqing Petroleum Institute, Daqing 163318, China)
【关键词】计算机专业;嵌入式系统;教学;CDIO模式
2004年,ACM(美国计算机协会)和IEEE联合制订了新版的计算机学科的课程体系(2004版),其中一个主要改革就是将“Embedded System”课程列为本科生的专业基础课,并且给出了基本课程体系。同时,美国卡内基梅隆大学、伯克利大学等国外高校也不断在完备他们的嵌入式教育体系。欧盟也推出了面向欧盟高校和企业的嵌入式研究计划。目前业界对嵌入式技术人才的需求十分巨大,尤其在迅速发展的TMT领域,这种需求更为显著。另外,企业对嵌入式系统开发从业者的工程实践能力、经验要求也越来越重视,因此目前国内外很多专业协会和高校都在致力于嵌入式相关课程体系的建设,结合嵌入式系统的特点,在课程内容设计、师资队伍建设、教学方法探索、教学条件和实验体系建设等方面取得了较好成效。
CDIO模式是一种先进的高校工程教育理念和实施体系。CDIO由考量(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、操作(Operate)四个环节组成。CDIO 模式是主要通过“做中学”的方式全面地提升学生的综合素质和创新精神。CDIO模式的这种特质十分契合“嵌入式系统”课程的发展趋势。
在高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展趋势下,研究如何将先进的工程教育理念和实施体系CDIO模式成功引入到“嵌入式系统”课程教学改革中,同时深入地开展基于CDIO模式下的“嵌入式系统”理论和实验教学体系、内容和方法等多方面的研究与实践,探索一条满足社会人才需求、符合高校自身规律的“嵌入式系统设计与应用”课程的教学模式和方法,对于培养学生在嵌入式系统系统设计方向上的基本技能、工程能力和创新精神具有十分重要的意义。
“嵌入式系统设计与应用”课程教学内容十分丰富,如图1所示。该课程涉及到计算机系统最基础的硬件、软件等多方面多层次的知识,这就要求学生系统性的学习完整的嵌入式系统知识体系。
因此,“嵌入式系统设计与应用”课程与CDIO模式有效融合主要进行的工作内容应该包括:通过大量调研,反复讨论和研究,根据CDIO模式的特点编写和修订符合计算机学科发展的“嵌入式系统设计与应用”课程的理论教学大纲和实验教学大纲。在此大纲的指导下,编写了“嵌入式系统设计与应用”主教材和实验教程,该教材以Cortex A8处理器和Linux操作系统作为主要研究对象,与时俱进,贴近主流。通过上述活动,重建学生的嵌入式系统的知识脉络。
根据互联网+的实际需求,建设“嵌入式系统”教学网站。该网站包括的主要功能有:学生可以浏览教学视频、下载课件、浏览网站公告等。教师可以开设课程、上传教程课件、作业、回复问题等。管理员则在后成对课件信息的管理、教程信息的管理、学生信息的管理及教师信息的管理等功能。开发“嵌入式系统学习网站”,积极引入网络教学模式,在教师和学生之间架起一座沟通的桥梁。
有效应用实例化教学模式,使学生在消除嵌入式系统设计神秘感的同时,提高学好这门课的自信心。
综上所述,“嵌入式系统设计与应用”主要任务就是要培养学生分析与设计嵌入式系统的基本能力;培养自学、分析问题和解决问题的能力,以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。在此前提下,有效融合CDIO模式具有十分重要的意义。
【参考文献】
[1]王硕旺,洪成文.美国麻省理工学院工程教育的经典模式――基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究,2009,28(4):116-119.
[2]春林,朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化,2010,94(1):30-33.
关键词:应用型本科;嵌入式软件;课程体系
中图分类号:G 文献标识码:B
文章编号:1672-5913 (2007) 07-0035-03
嵌入式系统已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器等众多领域,“嵌入式无处不在”已成为现实。而社会对掌握嵌入式技术人才的大量需求,使嵌入式软硬件工程师成为未来几年最为热门的职业之一。2004年6月,美国电气及电子工程师学会计算机协会(IEEE-CS)和美国计算机学会(ACM)公布了“计算教程2004”(Computing Curriculum 2004,简称CC2004)。CC2004对原“计算教程CC2001”四个专业方向进行了修改和扩充,并给出了新的评述,其中在计算机工程专业课程中将嵌入式系统作为一门核心课程,分两个学期进行学习。可见,国内外将嵌入式技术人才的培养已经作为一个重点方向。本文根据江苏技术师范学院以培养应用型本科人才的教学体系,对在计算机科学与技术专业中增设嵌入式软件专业方向进行探讨。
1 增设嵌入式软件专业方向的可行性
20世纪70年代,随着微处理器的出现,计算机的发展出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点,迅速应用在智能化控制领域中,这使计算机失去了原来的形态与通用计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统,把嵌入到对象体系中,实现对象体系智能化控制的计算机,称为嵌入式计算机系统,简称嵌入式系统。
嵌入式系统所涉及到的知识有电子工程、通信工程和计算机技术等多种学科。在嵌入式系统应用领域中,人才可分为两类,一类主要是搞硬件设计,他们大多数在本科阶段学习电子类或通信类专业;另一类主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发,他们大多数在本科阶段学习计算机专业。嵌入式产品硬件设计完成后,后期工作主要靠软件技术人员进行开发与设计,不同的软件体现不同的功能,在嵌入式系统设计中软件开发与设计占总工作量的80%左右,所以在嵌入式系统设计和开发中需要更多的嵌入式软件开发人才。
目前,我校从事嵌入式应用方向研究的教师有16人,其中副高以上5人,讲师5人,助教6人,获得硕士以上学位的教师有8人,在读研究生4人。与嵌入式相关的实验室有计算机组成、接口实验室,以51序列为主的嵌入式实验室,以ARM7为主的嵌入式实验室,正在筹备的以ARM9为核心的嵌入式实验室。
从社会需求、师资力量、实验室建设等多方面可得出,在我校计算机科学与技术专业中增设嵌入式软件专业方向是可行的。
2 嵌入式软件人才培养目标与规格
2.1 培养目标
嵌入式软件专业方向是以应用为主的专业,其培养目标是:德、智、体、美全面发展,掌握计算机基础理论和软件开发的过程,掌握必需的嵌入式软件理论、主流嵌入式系统硬件架构,和嵌入式软件编程的技术、方法和工具,基本具备本领域分析问题解决问题的能力,具备一定的工程实践能力,并具备良好外语运用能力,从事嵌入式软件设计与开发的应用型人才。
2.2 培养规格
计算机科学与技术专业(嵌入式软件方向)的学制一般为4年,授予工学学士学位。学生在专业知识的学习、实践能力以及职业素质的培养过程中,逐步提高自身的获取知识的能力、应用知识能力、创新能力以及团队合作的能力。
(1)职业素质
现代企业需要的人才是职业化的专业人才,企业选拔、考核人才主要从德、能、勤、绩四个方面考核,德排在首位,因此,职业素质是培养嵌入式软件人才的基础。在计算教程CC2004报告中,各专业方向的知识领域中都包含社会和职业生涯方面的知识,涉及与计算相关的哲学、历史、社会、职业和道德责任、知识产权、隐私和公民自由、计算机犯罪等内容。通过这些知识体培养学生的思想品德、职业道德和社会责任。一个合格的人才首先要具备良好的职业素质。
(2)专业能力
嵌入式系统专业方向知识结构比较庞大,为了在本科阶段培养出合格的嵌入式软件专业人才,需要将计算机知识、嵌入式系统知识、相关交叉学科(电子、通信)基础知识结合起来,形成嵌入式软件专业方向领域知识。
(3)实践能力
培养嵌入式软件人才,工程实践能力非常重要,因为嵌入式系统是以应用为中心,要求学生能借助于硬件开发平台进行实际的研究与开发,并且要求学生具有独立设计产品的能力,同时也要求学生具有团队合作的能力,这就需要在实践技能训练过程中,加强学生的动手能力、团队合作能力的培养。
3 课程体系结构
从企业实际用人需求出发,分析现阶段嵌入式相关产业领域、行业人才需求特点及发展趋势,合理地安排课程,是培养优秀人才的关键。根据培养嵌入式人才的能力构成将所学课程归纳为如下五个模块:
人文社科模块(A模块):在于强化学生的思想道德素质、文化素质和职业素质,让学生对社会环境有所认识和了解。可安排政治思想、形势与政策、法律等人文社科方面的课程,大学语文、英语、体育、心理学、经营管理等方面的课程,以及培养学生团队合作精神和沟通能力相关的课程也放在该模块中。
基础学科模块(B模块):在于为学生打下扎实的基础知识,主要安排高等数学、大学物理、计算机基础等方面的基础课程。
专业知识模块(C模块):是体现本专业业务能力和素质的核心、涉及专业基础课程、专业核心课程。
专业基础课程主要有离散数学、电路与电子学、逻辑设计、计算机组成原理、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、数据结构、嵌入式系统概论和学科前沿讲座。
专业核心课程主要有操作系统、数据库系统原理、嵌入式微处理器原理与接口技术、计算机网络、算法设计与分析、软件工程方法学、Java 语言程序设计。
实践教学模块(D模块):培养学生实际工作能力和操作技能,主要安排为实验、实习、课程设计、实训、毕业设计、职前培训或案例分析等环节。
专业扩展模块(E模块):是培养学生专业知识和职业适应能力,该模块课程设置为选修课程,可分为专业必修课程和专业任选课程。必修课程主要有嵌入式实时操作系统、嵌入式网络技术、嵌入式系统设计方法、嵌入式系统体系结构、DSP软件开发技术、单片机原理与应用。专业任选课程可安排多种不同要求的选修课,任选课有 Windows 环境与编程、面向对象技术、无线局域网、计算机控制系统、计算机安全技术、J2ME、移动通信、家庭网关技术、计算机系统结构、WinCE 操作系统、嵌入式Linux操作系统、传感器概论等。
4 实验室建设
为了让学生能够深入地理解和掌握嵌入式软件开发与设计技术,必须建立嵌入式软件实验室,在建立嵌入式软件实验实之前,首先要对嵌入式实验课程内容、实验体系、实验室师资队伍等诸多方面进行详细设计和规划,以保证嵌入式软件实验室能够满足学生掌握嵌入式软件开发与设计的要求。根据培养目标,实验室要配备相应的硬件开发环境和软件。硬件包括开发板、仿真器等必须的硬件设备,最好采用以ARM9为核心的实验开发平台,软件包括常用的Linux、μC/OS、VxWorks、WinCE等常用操作系统,以及相应的软件开发工具。实验室要有经验丰富的、具有项目开发经验的教师进行实验指导。
5 结束语
在计算机科学与技术专业中设置嵌入式软件专业方向是可行的,它符合社会发展的需要。由于嵌入式系统将多种学科交织在一起,所以在制订教学计划,专业知识结构和课程体系时要充分考虑各学科的知识点,形成嵌入式软件专业方向人才培养的独特体系。
参考文献:
[1] 魏洪兴,王田苗. 软件专业嵌入式系统课程体系研究[C].第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会论文集,北京:清华大学出版社,2005.
[2] IEEE Computer Society/ACM Task Force on Computing Curriculum. Computing Curricula-Computer Enginnering “Iron-Man Draft”. June 8,2004 (/ece/CCCE/).
[3] 康一梅. 嵌入式软件工程人才系统化教育探索[C].第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会论文集.北京:清华大学出版社,2005.
[4] 2006年第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会第一届全国嵌入式系统学术交流会论文集.北京:北京航空航天大学出版社,2006.
关键词:嵌入式NIIT教育;MCLA;培养模式
1软件人才培养现状
随着我国软件产业的不断发展,软件开发方式已经由传统的作坊式逐步升级为工业化、流水线式的生产模式。在这种工业化生产模式下,行业和企业对具备一定软件开发经验的软件工程师、软件项目经理等软件人才的需求日益增加。而目前的软件人才培养现状并不能满足这种社会需求。许多高校在软件人才培养方面与行业现实需求脱离,传统的教育模式中存在一些问题,如教学注重理论知识掌握、教材内容陈旧、教学方法落后、实践训练不足等,导致学生的工程实践能力不足,不能满足企业的实际开发需要。因此,软件人才培养模式有待进一步改革。
印度的NIIT教育模式是目前公认的IT软件人才培养的成功典范。NIIT教育培养模式注重培养学员的动手操作能力、工程实践能力和设计研发能力。本文在探索NIIT教育理念和教育模式基础上,结合本校计算机科学与技术软件人才培养计划和培养方案,通过构建嵌入式课程体系、有效组织教学内容、改革传统教学方法等途径进行软件人才培养模式改革的探索,对高校培养创新型应用人才具有一定借鉴意义。
2探索NIIT教育模式,构建嵌入式课程体系
NIIT是印度国家信息学院(National Institute of Information Technology, NIIT)的简称,1981年开始在印度开展IT教育培训。NIIT在发展过程中总结出一套独特、先进、高效的教学模式。在实际教学过程中,通过让学生学习使用主流软件开发方法和技术,注重培养学生的工程设计能力、软件研发能力和实践创新能力。NIIT软件人才培养模式采用以软件订单项目为基础的专业实践能力和操作开发能力培养方式,学生学习时就能参加软件订单和软件项目的设计和研发,毕业后能很快适应企业开发要求,并成为合格的专业技术人才[1]。
在嵌入式NIIT教育模式的指导下,探索构建适合软件行业要求的课程体系,是培养计划的重要组成部分。针对目前业界对IT人才的需求,NIIT课程体系主要分为Java方向和.NET两个方向,以培养学生具有数据库开发能力、J2EE开发能力、.NET开发能力、COM+组件开发能力和移动开发能力的软件工程师为目标。学生通过阶段性循序渐进的学习和实践,掌握软件开发的主流软件和技术。
因此,我们通过借鉴NIIT教育模式在软件人才培养方面的优势,在制定计算机科学与技术专业软件工程方向的培养计划时,应将以传统学科建设为导向、以追求知识完备为目标的教学转变为以企业需求为导向、以培养学生综合素质和能力为目标的教学。在新培养目标的指导下,我们对原有课程体系进行改革,在原有课程体系中嵌入NIIT部分课程,经过整合,将课程体系划分为公共基础类、专业基础类和专业类三大类,课程体系如图1所示。
图1嵌入NIIT课程体系
软件工程方向的专业类课程包括专业必修课程、专业限选课程、专业任选课程和认证课程。专业必修课程包括UML统一建模语言、软件项目管理、软件质量保证与测试、软件设计与体系结构和软件需求分析等,作为软件开发和技术知识掌握的基础;在专业限选课程中,嵌入了NIIT的两条软件开发技术方向,即.NET方向和Java方向。NIIT的课程体系基本是循着这两条技术路线搭建的,其特点是由浅入深、由点到面、技术路线明晰。.NET技术路线课程开设C#程序设计、Web应用开发、.NET应用开发等课程;Java技术路线课程开设Java程序设计、J2ME移动应用开发、Java EE应用开发等课程。同时增加了辅助这两条技术线路的专业任选课程,如软件设计模式、软件开发案例分析等。同时,根据软件行业的相关认证,我们开设一些认证课,使学生在获得素质学分的同时得到行业认可。
嵌入NIIT教育后的课程体系,既符合计算机科学与技术专业规范,又符合行业对软件人才能力培养的实际要求。根据该课程体系构建的人才培养方案,能确保学生掌握主流开发技术.NET和Java之一,毕业后能够很好地适应软件市场对人才的需求。
3合理组织教学内容,改革传统教学方法
教学内容的组织改变了传统注重书本和理论知识的方式。以往学生掌握主要技术知识后,并不能将其很好地应用到解决实际问题的过程中,课堂讲解中的理论和实践分离,学生处在被动状态,没有时间思考,没有机会参与。而嵌入式NIIT教育模式更着重知识的运用和学生实践能力的培养,针对不同课程设计合理的应用案例,这些实例基本上来自于软件生产的实际问题,教师可以根据教学实际自己编写实践教材,修订实践教学大纲,安排合理的实践环境。因此,通过合理组织教学内容,采用适应软件人才培养的教学方法,可以让学生从工程的角度学习专业知识,并有效培养学生的实践操作能力和软件研发能力。
在教学方法上,NIIT教育模式独创了软件教育的MCLA (Model Centered Learning Architecture),即基于榜样的学习方法。MCLA教学方法是遵循“专家引导―引导实践―引导探索―独立实践”这一完整的工程实践训练过程[2]。在传统教学中,学生学习某个知识点之前,首先掌握一些基本理论和概念,然后通过一些简单的验证性实验或简单实例,达到掌握理论知识的目的,这并没有注重培养学生动手解决问题的综合实践能力。而MCLA教学法以工程项目为载体,经过“学习―实践―提高”,逐步引导学生在学习和完成项目的实战训练中形成知识获取能力、解决问题能力、团队合作能力、创新开发能力。
采用MCLA教学方法,教师要设计合理的工程案例,这也需要教师有一定的工程背景或经验。然后,教师以本次课程所传授的基础知识为主线,向学生介绍实际问题的相关内容,让学生了解所要解决的问题是什么。接着,进入专家引导,经过教师示范性地使用标准方案解决问题,学生可以进行模仿,并从中掌握必备的知识。最后,开展引导实践环节,学生已经具备一定的知识基础,可以完成一个类似的实际应用问题,通过不断的练习和团队实践,可以巩固所学知识和技术。教师引导学生设计实现相似案例,将及时应用所学理论并很好地巩固,同时引导学生掌握软件开发技能。这样,学生在实践过程中能够逐步独立完成一个新的工程应用项目。
4加强实践教学环节,培养学生综合素质
突出实践技能是NIIT教育模式的侧重点。在嵌入式NIIT教育模式中,特别重视以软件订单项目为基础的专业实践能力和实际操作开发能力的培养[3]。实践可以使学生将理论与解决问题的实践相结合,从大量的实践训练中不断提升软件开发和动手操作能力。根据软件人才培养目标的要求,学校需要加强实践教学环节的设置、构建科学优化的实践教学体系,全面培养学生的综合素质和实践创新能力。
在教学计划中,我们减少单纯的实验性、验证性的实践课程,增加符合NIIT教育模式的设计性、综合性、工程性、创新性课程。经过对实践教学内容的优化整合,设置了与嵌入式课程体系相辅相成的实践教学环节,包括基础实验环节、工程基础训练环节和综合实践环节。基础实验环节注重学生对基础知识的掌握,注重基本技能的训练。与相关理论教学环节对应,主要开设一些专业课的实验课,为学生掌握扎实
的专业基础知识并锻炼动手实践能力提供基础平台。工程基础训练环节主要开设专业课程的课程设计、工程实训及一些校企合作课程,开展带有工程性质的工程基础训练。综合实践环节主要开设学年综合设计(或学年设计)、毕业设计(论文)、学生科技创新项目和科学研究训练等。在设计性和创新性实践中,由学生自己实现软件研发的全过程,充分发挥能动性和主体性,提高勇于探索的创新思维和创新能力。通过实践环节的训练,学生的实践创新能力得到逐步锻炼和提升,并且逐步与企业工程环境接轨,可以顺利地从基础实验平台上升到工程实践平台,达到企业对软件工程师的要求。
5结语
通过将适应企业需要的NIIT教育模式嵌入到计算机软件人才教育中,打破传统的以理论知识的渐进积累辅之以实验佐证为主要特征的教育模式,按照企业实际需求培养应用型和创新型软件工程人才,是软件教育改革的一种有效尝试。探索嵌入式NIIT教育模式,对于培养具有较强动手操作能力、工程实践能力的软件人才,具有一定借鉴意义,对于教育部提出的开展“卓越工程师”培养计划,是一种有效的尝试。
参考文献:
[1] 李洛,汪清明. 导入印度NIIT模式,提高高职软件人才培养水平[J]. 比较教育研究,2004(2):34-38.
[2] 刘志成,陈承欢,彭勇. 嵌入式NIIT教育模式中教学方法的研究[J]. 职业教育研究,2007(2):154-155.
[3] 李洛,古凌岚,罗佳,等. 印度NIIT软件人才培养模式的探索与实践[J]. 广东轻工职业技术学院学报,2003(9):49-52.
Discussion on Software Talents Training Mode Based on NIIT Education
SU Rina, FAN Jianbo, YU Hua, LIU Liangxu
(College of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016, China)
Abstract: According to current status of software engineering talents training mode and practice experience of software engineering education reform, upon the analysis of the existing teaching model, the paper proposes the introduction of embedding the NIIT education training course into current teaching curriculum. By building NIIT teaching system, reasonable organization of contents, reform the traditional teaching methods, strengthening practice, the ability of engineering practice and software development capabilities are improved.
1 实训基地建设依据
实训基地建设首先是按照专业人才培养方案的要求,其次是满足社会培训的需要。专业人才培养方案是瞄准职业岗位对毕业生的能力需求进行设计,社会培训是为了发挥高等职业院校社会服务职能,同时也是为了提高设备投资效益。
1. 1依据专业人才培养方案
专业人才培养方案是对人才培养目标与规格实现的整体设计。实训基地建设是人才培养方案的一部分,建立在专业人才培养目标、能力体系、课程体系的基础上。天津职业大学“计算机应用技术”(嵌入式系统)专业实训基地建设依据:
(1)专业培养目标
本专业培养德智体美等全面发展的,具有良好政治思想素质、职业道德和创新精神,具有与本专业领域相适应的文化知识,有良好的职业道德和创新精神,了解嵌入式系统技术发展趋势,初步掌握嵌入式系统构架设计基本知识,熟悉嵌入式软硬件模块设计基本方法,熟练掌握嵌入式软件实现技能、嵌入式硬件实现与调试技能、嵌入式系统测试技能,具有嵌入式产品营销及技术支持能力,具有较强事业心和团队合作精神的高素质技能型专门人才。
(2)专业人才能力体系
分为基础能力、单项能力和综合能力。基础能力是学生可持续发展的需要,主要完成技能点的训练;单项能力是相关技能点的集合,能够形成单项任务的操作能力;综合能力是针对职业岗位的要求,对学生上岗能力的综合训练。能力体系结构如图所示:
(3)专业人才培养课程体系
是人才培养过程的课程分解,体现以就业为导向,学生职业素质培养。实训基地建设要与课程体系设计紧密结合,保证每门课程有效实施。
(4)专业实训基地
可分为公共基础实验室、嵌入式系统实训基地和顶岗实习基地。公共基础实验室借助学校共享实训基地:嵌入式系统实训基地主体为“计算机应用技术”(嵌入式系统)专业服务,突出学生嵌入式技术应用能力的培养,也可用来培养其他专业学生的基础能力或专业延展能力,还可用来进行社会培训;顶岗实习结合了学生的就业岗位,以及主要就业去向。
(5)专业嵌入式系统实训基地
体现学生单项能力和综合能力培养的嵌入式系统实训基地要突出职业特征、强化对学生职业素质的培养。
1.2依据社会培训需求
高等职业院校主要肩负两项职能,一是学历教育,二是企业在岗或转岗人员培训。实训设备、实训内容和实训管理模式要与企业主流设备、主流技术和企业运作模式接轨,满足社会培训的需要。
2 实训基地建设内容
2. 1确定建设目标
天津职业大学“计算机应用技术”(嵌入式系统)专业实训基地建设目标从以下几个方面制定:
(1)实训基地功能
融技能点训练、单项能力训练、综合能力训练、职业技能鉴定、科技开发、学生科技创新、社会服务于一体,服务区域经济,辐射周边地区。
(2)实训基地规模
建成5个能够分别容纳40名学生的实训室,包括:单项能力训练实训室3个,职业岗位综合能力训练实训室2个,其中,单项能力训练实训室包括:嵌入式工控应用实训室、嵌入式网络应用实训室、嵌入式仿真实训室;综合职业能力训练实训室包括:嵌入式系统开发实训室和嵌入式系统测试实训室。
(3)实训基地教学形式
基础能力训练属技能点训练;单项能力训练通常在仿真工作现场的环境下,进行任务式大作业操作,训练内容可借鉴大学生电子设计竞赛:综合能力训练结合工作岗位,目的是通过实际操作提升工作经验,通常在真实工作现场环境下,进行分步骤全流程综合性工作操作,训练内容可借鉴企业实际工作岗位工作项目。
(4)实训基地主要服务专业
重点服务“计算机应用技术”(嵌入式系统)专业,辐射带动“应用电子技术”、“计算机网络技术”、“软件技术”、“通信技术”和“计算机多媒体技术”专业。
(5)基地主要服务社会
校企合作开发,企业员工、社会转岗人员培训,职业技能鉴定,嵌入式师资培训,等。
2. 2建设思路
(1)整体规划分步实施
(2)与学生就业岗位对接
(3)每个环节要体现对学生职业素质的培养
(4)强化对学生兴趣的培养
(5)与实际生产相结合
(6)能够对社会开展技术服务
2.3实现功能
(1)计算机应用技术重点建设专业课程教学
(6)社会培训
根据需要对社会人员和在岗人员进行转岗培训。
(7)生产性培训
对企业在岗人员进行技术培训。
(8)承接生产任务
综合实训室能够承接实际生产任务。
2.4教学资源
(1)硬件资源
硬件资源主要是训练用设备。校内硬件教学资源要注重生产性和教学做一体,避免设备只能完成验证性实验,同时注意保持与企业实际应用的一致性。
(2)软件资源
训练内容、指导教师、管理办法等,均为软件资源。软件资源是保证学生能力培养目标实现的关键。训练内容的设计要在企业工程师的指导下完成,结合企业对员工的日常技术考核项目;指导教师要由企业一线工程师承担,或是经过企业工程师指导、在企业经过顶岗实习的专职教师承担;实训基地要与企业实际工作场景相近或一致,突出对学生职业素质的培养;管理方式要模拟仿真企业工作流程和工作岗位,注重学生职业素质的养成。
3 实训基地实现途径
3.1校企合作
关键词:多媒体课件;嵌入式课程;实践;实验项目
嵌入式技术的应用越来越广泛,人们对嵌入式技术需求量也越来越大。但是以往的嵌入式教学平台存在着不同程度上的问题和严重的弊端。比如未能及时反映嵌入式的应用趋势,自从开发了ARM推出以后,与相对应的SOC相比较,以ARM 为主的嵌入式应用正逐渐取得优势地位逐渐取代其他产品而崭露头角。其次是不能完整的涉及整个嵌入式实验的体系。只能用于开发和演示基于WindowsCE和Linux 平台的上层应用因此,而嵌入式需要在系统内部添加新内容新形式新模块,进行教学改革培养多功能型人才以满足实验平台的不足与对人才的需求。
1 国内外嵌入式实验教学现状和趋势分析
嵌入式系统开发与传统PC机不同,开发人员需要对用户做出详细的制定,所以人员需要对嵌入式系统更加全面透彻的了解。而且嵌入式系统的形式上与PC也不尽相同。嵌入式系统的体积往往较小,开发工具也是专门制定。嵌入式开发工程特点比较明显,一个普通人必须通过实际出发开发一款简单模式很难了解开发基本过程。
嵌入式操作系统实验包括很多类型,需要根据不同的情况选择具体点操作系统。比如典型的嵌入式操作系统构成、系统移植、任务调度等等。建设嵌入式课程实验体系将指日可待。
2 嵌入式实验教学体系
2.1 实验平台建立与开发
在嵌入式实验开发建设过程中,我们主要采用广泛的校企合作模式。无论是低层还是高层,硬件还是软件,我们都是按照合理的思路,将嵌入式教学系统生命周期缩短,并进行系统详细的分析。分步骤的有层次的对内容深一步的了解。增强系统的连贯性,锻炼整体的把握能力。
着重加强嵌入式的开发,移动多媒体数字电视复合型开发。而不是那些单一独立的,较为简单的开发软件,那些都是不成体系不完整的。我们需要对整合嵌入式了解更加透彻更加深入,对其特点加以研究,对其系统研究的更加明白易懂。
2.2 设计实验平台
通过设计嵌入式开发环境linux下的应用、UC /OS -Ⅱ的应用、linux的基本应用、QT Embedded设计、嵌入式微处理器ARM 编程基础( 指令) 实验、ARM接口编程技术与驱动程序开发、SM接口编程与驱动开发等不同实验。来适应不同层次的对软件开发与学习。通过对其他课程的理解与熟知来配合对嵌入式教学课程的设计开发与研究。
3 基于能力培养的嵌入式课程实践教学的实施
3.1 强化嵌入式硬件和软件协同开发
由于ARM嵌入式处理器型号的多样性,增加了对嵌入式裸机学习和开发的难度。多媒体课件编写为适应本院培养应用型本科层次的课程体系发展新形势的需要,在内容上更加偏重实用性,增加了多个嵌入式裸机系统设计案例,使学生在掌握基本原理知识的前提下,注重提高学生应用能力。因嵌入式硬件一些限制和一系列要求,嵌入式系统不会有固定系统模式。目前,一些公司针对于嵌入式多媒体教学平台,学生可以在教学软件和硬件平台上开发嵌入式软件。每次实验对每个具体功能来进行设计具体如中断通信AD取样驱动等等。实现每个误差不会太大,在规定的时间范围内完成。在嵌入开发技术的实践学时比较充足时,还要嵌入式实验平台上加入Linux的程序设计实验。
3.2 改进实验项目
(1)根据客户的不同实验要求,导致实验教学平台配套的实验项目工程文件不能直接采用,所以需要我们独立思考问题,完成相应软件设计开发问题,并在调试过程中积累开发经验,提高动手能力,提高自己的综合素质。
(2)减少验证性实验,增加创新性实验。在实验过程,应该提倡创新能力,以动手过程内容为主,不能以老师课堂演示为主要内容,使得学生跟着老师和自己思维走,进而发挥学生的想象力和主观能动性。
4 结束语
在培养学生的理论联系实际、实践创新能力等诸多方面起着不可替代的作用。实践是科学理论的动力所在也是技术的最基础的东西,对于每所工科大学教学媒体来说,实验教学具有特殊的重要作用与其不可代替的价值。近年来,越来越多的高校实验教学都会从各方面改革嵌入式系列课程的实践教学工作,增强了实验平台的建设,优化、改进实验过程课程的设置与分析,分层次改善学生自己素质。
参考文献:
[1]程红蓉,周世杰,秦志光.信息安全专业实验教学初探[J].实验科学与技术, 2008(5):86-87.