通信類嵌入式實踐教學
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系統(tǒng)”?!扒度胄浴?、“專用性”與“計算機系統(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)學院和培訓機構(gòu)紛紛開展嵌入式系統(tǒng)的教學和培訓工作[3]。作為高職高專計算機類專業(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生基礎(chǔ)較差、嵌入式內(nèi)容綜合、學時較短等因素困擾,因此,通信類高職高專學生開設(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,學生在學好單片機為基礎(chǔ)的同時,一部分學習好的學生可以學習嵌入式,加強嵌入式系統(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、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。
2建立嵌入式系統(tǒng)教學體系以夯實基礎(chǔ),突出重點,提高學生動手實踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標,充分考慮通信類專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程特點和學生實際情況,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”完成整個教學體系。由于課時有限,在安排課程時寧缺勿濫,既然學了就要學透,學扎實,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。學生實踐時間大于50%。在打好基礎(chǔ)的同時,重點培養(yǎng)學生初步分析能力、綜合應(yīng)用能力和解決問題能力。對嵌入式感興趣并且學有余力的學生可以參加由專業(yè)教師組織的嵌入式社團,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、實訓環(huán)境實驗、實訓環(huán)境關(guān)系到教學是否正常完成。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。為了解決學校與學生兩難問題,滿足多層次實踐教學的要求,我們一方面向?qū)W校申請經(jīng)費,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)費約5萬元。學院已為嵌入式教學體系實驗課程配備了實驗設(shè)備,其中“單片機項目開發(fā)與實踐”課程采用自主設(shè)計的實驗板。一般人認為,學好單片機不是教出來的,而是“玩出”來的。為了便于學生購買,應(yīng)花大力氣降低實驗板成本。最終,整套成本才25元,學院補貼60%,學生只要付10元就可以購買屬于自己的單片機實驗板。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,又有便于學生學習購買的三星S3C-2410開發(fā)板,從而滿足不同層次的學生對實驗、實訓的要求。在節(jié)省了大量的實驗室建設(shè)和維護資金的同時,鍛煉、提高了教師的教學、科研水平,更重要的是保證了教學實踐優(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,我們抓住學生職業(yè)需求,以學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2部分完成,教會學生嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計與調(diào)試的方法,以及提高學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,如表1所示。通過任務(wù)驅(qū)動,使學生對Linux程序設(shè)計有一個感性的認識,對設(shè)計流程和方法有一個靈活的掌握,為下一階段學習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,同時將學生分組,鍛煉學生團隊組織能力和相互協(xié)作能力。在教學過程中以學生為主體,淡化講授和實驗的界限,采用一體化教學,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。一些使用率低的命令和知識點由于課時有限,學生的精力也有限,就舍棄不講,鼓勵學有余力的學生自學,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。學生通過自己的操作很快能看到正確結(jié)果,成就感很強,興趣很高,同時通過分組考核,激發(fā)學生全隊合作意識和創(chuàng)造性。學生根據(jù)課程的進度逐步完成項目中的各個模塊實驗,在課程中不斷學習新的知識點,并應(yīng)用所學知識完成項目。
5實踐教學方法改革
5.1學生主體,多種教學方式相結(jié)合嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容比較多,僅通過一兩種教學方式達不到教學目的,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)動等多種教學形式相結(jié)合的方式進行,讓學生能夠及時汲取和充分掌握所學知識[7]。初期,我們通過教師在多媒體上做、學生在計算機上模仿的講練結(jié)合的教學方式為主。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],并利用自學等多種學習方式開展學習。最后,根據(jù)能力挑選出小老師,輔導(dǎo)其他學生上機[9],并由他們組織學生團隊。一些項目基本由學生團隊自主完成。在學習過程中鼓勵學生和其他相關(guān)專業(yè)學生交流,有利于學生對其他知識的攝取和掌握。在學習過程中,教師和學生之間沒有任何界限,教師是學生團隊的合作伙伴,是解決實際問題的朋友。教師通過解決問題的方法啟發(fā)學生,影響學生,培養(yǎng)學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)團隊[10]。我們通過校企合作、工學結(jié)合,與中國電子學會嵌入式分委會、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)團隊帶學生實訓,通過校企雙方共同努力構(gòu)建一個工學結(jié)合、以職業(yè)活動為導(dǎo)向的教學環(huán)境,使學生提前感受到企業(yè)文化,完善自身職業(yè)素質(zhì)和工學結(jié)合的實踐能力。學生通過工學結(jié)合受到一線工程設(shè)計人員潛移默化的影響,能較快地融入到學習中來,提高自身技術(shù)水平。組織學生參加企業(yè)嵌入式系統(tǒng)通信模塊測試,受到企業(yè)和學生的好評,為學生畢業(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、實訓環(huán)境,取得了較好的教學成果。