在高職中開展嵌入式教學(xué)的探索
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摘要：嵌入式技術(shù)是當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快最熱門的技術(shù)，嵌入式技術(shù)幾乎涵蓋了計算機(jī)技術(shù)所有的軟硬件知識，具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性。高職學(xué)生掌握嵌入式技術(shù)需要邁上一個很高的臺階，作者從多方面探討了在高職中開展嵌入式教學(xué)方法。
關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)； 教學(xué)方法
0前言
嵌入式技術(shù)是當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快最熱門的技術(shù)，嵌入式技術(shù)在當(dāng)今得到了極其廣泛的應(yīng)用，已深入到各個應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎是無所不及，主導(dǎo)應(yīng)用的潮流，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時代的主宰。另伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求，我國嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求量也一路高漲，嵌入式開發(fā)將成為未來幾年最熱門最受歡迎的職業(yè)之一。嵌入式課程也在各個高校中逐步展開，我?！肚度胧郊夹g(shù)與應(yīng)用》課程在2009年12月作為校級精品課程申報，于2010年3月被批準(zhǔn)為校級在建的精品課程，精品課程的建設(shè)過程中遇到許多的困難與問題，精品課程的建設(shè)過程也是我們解決這些問題與困難的過程。我們主要從以下幾個方面做了一些工作。
1有針對性的制定培養(yǎng)目標(biāo)，確定對學(xué)生的職業(yè)能力要求
嵌入式技術(shù)的涉及領(lǐng)域有幾個方面常見的智能儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域，機(jī)頂盒、路由器等方面的應(yīng)用，個人電子產(chǎn)品的應(yīng)用（這些產(chǎn)品往往需要友好的GUI圖形界面），高端智能設(shè)備（涉及到智能機(jī)器人，醫(yī)療儀器、軍事領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域）。為此，我們基于本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多就業(yè)于珠三角和長三角及湖北地區(qū)的中小型企業(yè)的現(xiàn)實(shí)，我們將學(xué)生將來就業(yè)的定位于中小型企業(yè)，經(jīng)過我們專業(yè)教師的調(diào)研，我們對這些企業(yè)技術(shù)部門設(shè)置的崗位及崗位要求有了較好的認(rèn)識，我們對每一個嵌入式行業(yè)相關(guān)必需具備的職業(yè)能力進(jìn)行分解，然后再分析選取相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，對不同的應(yīng)用崗位所對應(yīng)的不同的能力與知識要求作出了歸納與總結(jié)（如圖1），為教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的確定提供了依據(jù)。
圖1職業(yè)崗位與能力要求
2讓課程具有非常強(qiáng)的時效性,本課程是近來才剛剛設(shè)立的一門新興課程，應(yīng)該讓學(xué)生接觸與掌握社會上最新和最前沿的應(yīng)用技術(shù)
IT領(lǐng)域的新技術(shù)發(fā)展令人應(yīng)接不暇，雖然大學(xué)生在校期間需要學(xué)習(xí)的都是一些基礎(chǔ)知識，但他們畢業(yè)走向社會后，必然要面對這些新技術(shù)，如果我們的教學(xué)內(nèi)容陳舊，就會加長學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)周期；如果我們能夠提供給學(xué)生更多接觸這些新知識、新技術(shù)的機(jī)會，就會使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速地融入到社會實(shí)際中。同時也能使我們的教學(xué)內(nèi)容與這些新技術(shù)基本保持同步。
例如，在以往單片機(jī)的學(xué)習(xí)中只涉及到靜態(tài)存儲器的擴(kuò)展，而在嵌入式系統(tǒng)中就會使用到動態(tài)存儲器DDR技術(shù)，DDR技術(shù)的動態(tài)刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術(shù)，會讓一些沒有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生感到困惑，在教學(xué)過程中，我們利用S3C44B0X芯片來構(gòu)建最小系統(tǒng)的過程中來教給學(xué)生動態(tài)存儲器的使用（如圖2）。
圖2 SDRAM HY57V641620與S3C44B0X的硬件接口電路
3本課程是一門綜合性的課程，要學(xué)會它，必須能夠綜合應(yīng)用計算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)
本課程會應(yīng)用到計算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計算機(jī)組成原理、C語言程序設(shè)計、單片機(jī)技術(shù)、微機(jī)原理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、計算機(jī)操作系統(tǒng)原理、LINUX操作系統(tǒng)的應(yīng)用等多種知識，這些知識在嵌入式系統(tǒng)中都會有所應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)就是這些知識的綜合體，實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)為學(xué)生掌握計算機(jī)技術(shù)提供了一個非常好的平臺，要想很好地掌握嵌入式技術(shù)也必須掌握好這些知識。要讓學(xué)生掌握這么多的知識就必須在項(xiàng)目中去學(xué)習(xí)，對教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行設(shè)計。針對學(xué)習(xí)的不同階段，設(shè)計不同的項(xiàng)目與其對應(yīng)（如圖3），讓學(xué)生在實(shí)踐中體會這些知識的作用，掌握這些內(nèi)容，以避免教學(xué)內(nèi)容的枯燥。
圖3 不通階段都有對應(yīng)的實(shí)踐
4課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，在傳遞知識的同時要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)
在教學(xué)的各個階段中都安排有不同實(shí)踐任務(wù),讓學(xué)生的能力由初級到高級逐步提升,在教學(xué)的最后還安排了課程設(shè)計,進(jìn)行綜合的 實(shí)踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學(xué)生掌握基本的知識與技能，難度大的知識先放一下，在實(shí)踐教學(xué)中通過實(shí)例來講解，使學(xué)生更容易理解，采用直觀、生動的教學(xué)方法 將知識與能力目標(biāo)融入到具體的項(xiàng)目中以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)，將加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練作為課程各項(xiàng)改革建設(shè)的中心 引導(dǎo)學(xué)生將“學(xué)”與“做”相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用，建立以“遞進(jìn)式模塊化”的課程內(nèi)容 ，初級階段有基本實(shí)驗(yàn)、中級階段有實(shí)訓(xùn)課程、高級階段有課程設(shè)計任務(wù)。
圖4 由簡單到復(fù)雜的訓(xùn)練方法
5積極開展課程設(shè)計，進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練
例如，自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫工具。設(shè)計內(nèi)容：在老師指導(dǎo)下設(shè)計S3C4510系統(tǒng)的原理圖、PCB板圖以及JTAG線纜的原理圖與PCB板圖，親自買元件、制版、焊接、調(diào)試。編譯、固化uClinux;完成JTAG燒寫程序的編寫，可以用標(biāo)準(zhǔn)C，也可以用VC，也編寫LINUX系統(tǒng)下使用的版本。
圖5自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫工具
圖6 自制JTAG下載燒寫工具原理圖
6充分利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行教學(xué)與實(shí)踐
嵌入式系統(tǒng)所涉及的一些設(shè)計與訓(xùn)練都需要比較昂貴的設(shè)備和較長的制作周期，這樣無疑是增加了教學(xué)的難度與成本，在教學(xué)中充分利用現(xiàn)代的仿真技術(shù)就是一個好的解決途徑。例如可以利用微軟的WINCE仿真平臺進(jìn)行嵌入式VISUAL C的訓(xùn)練。再例如，在教學(xué)中，我們會設(shè)計一些小項(xiàng)目讓學(xué)生去接觸這些技術(shù)。我們可以利用一個嵌入式LINUX下設(shè)計小詞典的項(xiàng)目訓(xùn)練來讓學(xué)生接觸QT程序設(shè)計的技術(shù)。
關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)； 教學(xué)方法
0前言
嵌入式技術(shù)是當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快最熱門的技術(shù)，嵌入式技術(shù)在當(dāng)今得到了極其廣泛的應(yīng)用，已深入到各個應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎是無所不及，主導(dǎo)應(yīng)用的潮流，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時代的主宰。另伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求，我國嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求量也一路高漲，嵌入式開發(fā)將成為未來幾年最熱門最受歡迎的職業(yè)之一。嵌入式課程也在各個高校中逐步展開，我?！肚度胧郊夹g(shù)與應(yīng)用》課程在2009年12月作為校級精品課程申報，于2010年3月被批準(zhǔn)為校級在建的精品課程，精品課程的建設(shè)過程中遇到許多的困難與問題，精品課程的建設(shè)過程也是我們解決這些問題與困難的過程。我們主要從以下幾個方面做了一些工作。
1有針對性的制定培養(yǎng)目標(biāo)，確定對學(xué)生的職業(yè)能力要求
嵌入式技術(shù)的涉及領(lǐng)域有幾個方面常見的智能儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域，機(jī)頂盒、路由器等方面的應(yīng)用，個人電子產(chǎn)品的應(yīng)用（這些產(chǎn)品往往需要友好的GUI圖形界面），高端智能設(shè)備（涉及到智能機(jī)器人，醫(yī)療儀器、軍事領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域）。為此，我們基于本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多就業(yè)于珠三角和長三角及湖北地區(qū)的中小型企業(yè)的現(xiàn)實(shí)，我們將學(xué)生將來就業(yè)的定位于中小型企業(yè)，經(jīng)過我們專業(yè)教師的調(diào)研，我們對這些企業(yè)技術(shù)部門設(shè)置的崗位及崗位要求有了較好的認(rèn)識，我們對每一個嵌入式行業(yè)相關(guān)必需具備的職業(yè)能力進(jìn)行分解，然后再分析選取相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，對不同的應(yīng)用崗位所對應(yīng)的不同的能力與知識要求作出了歸納與總結(jié)（如圖1），為教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的確定提供了依據(jù)。
圖1職業(yè)崗位與能力要求
2讓課程具有非常強(qiáng)的時效性,本課程是近來才剛剛設(shè)立的一門新興課程，應(yīng)該讓學(xué)生接觸與掌握社會上最新和最前沿的應(yīng)用技術(shù)
IT領(lǐng)域的新技術(shù)發(fā)展令人應(yīng)接不暇，雖然大學(xué)生在校期間需要學(xué)習(xí)的都是一些基礎(chǔ)知識，但他們畢業(yè)走向社會后，必然要面對這些新技術(shù)，如果我們的教學(xué)內(nèi)容陳舊，就會加長學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)周期；如果我們能夠提供給學(xué)生更多接觸這些新知識、新技術(shù)的機(jī)會，就會使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速地融入到社會實(shí)際中。同時也能使我們的教學(xué)內(nèi)容與這些新技術(shù)基本保持同步。
例如，在以往單片機(jī)的學(xué)習(xí)中只涉及到靜態(tài)存儲器的擴(kuò)展，而在嵌入式系統(tǒng)中就會使用到動態(tài)存儲器DDR技術(shù)，DDR技術(shù)的動態(tài)刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術(shù)，會讓一些沒有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生感到困惑，在教學(xué)過程中，我們利用S3C44B0X芯片來構(gòu)建最小系統(tǒng)的過程中來教給學(xué)生動態(tài)存儲器的使用（如圖2）。
圖2 SDRAM HY57V641620與S3C44B0X的硬件接口電路
3本課程是一門綜合性的課程，要學(xué)會它，必須能夠綜合應(yīng)用計算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)
本課程會應(yīng)用到計算機(jī)專業(yè)中所學(xué)的幾乎所有軟硬件技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計算機(jī)組成原理、C語言程序設(shè)計、單片機(jī)技術(shù)、微機(jī)原理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、計算機(jī)操作系統(tǒng)原理、LINUX操作系統(tǒng)的應(yīng)用等多種知識，這些知識在嵌入式系統(tǒng)中都會有所應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)就是這些知識的綜合體，實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)為學(xué)生掌握計算機(jī)技術(shù)提供了一個非常好的平臺，要想很好地掌握嵌入式技術(shù)也必須掌握好這些知識。要讓學(xué)生掌握這么多的知識就必須在項(xiàng)目中去學(xué)習(xí)，對教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行設(shè)計。針對學(xué)習(xí)的不同階段，設(shè)計不同的項(xiàng)目與其對應(yīng)（如圖3），讓學(xué)生在實(shí)踐中體會這些知識的作用，掌握這些內(nèi)容，以避免教學(xué)內(nèi)容的枯燥。
圖3 不通階段都有對應(yīng)的實(shí)踐
4課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，在傳遞知識的同時要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)
在教學(xué)的各個階段中都安排有不同實(shí)踐任務(wù),讓學(xué)生的能力由初級到高級逐步提升,在教學(xué)的最后還安排了課程設(shè)計,進(jìn)行綜合的 實(shí)踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學(xué)生掌握基本的知識與技能，難度大的知識先放一下，在實(shí)踐教學(xué)中通過實(shí)例來講解，使學(xué)生更容易理解，采用直觀、生動的教學(xué)方法 將知識與能力目標(biāo)融入到具體的項(xiàng)目中以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)，將加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練作為課程各項(xiàng)改革建設(shè)的中心 引導(dǎo)學(xué)生將“學(xué)”與“做”相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用，建立以“遞進(jìn)式模塊化”的課程內(nèi)容 ，初級階段有基本實(shí)驗(yàn)、中級階段有實(shí)訓(xùn)課程、高級階段有課程設(shè)計任務(wù)。
圖4 由簡單到復(fù)雜的訓(xùn)練方法
5積極開展課程設(shè)計，進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練
例如，自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫工具。設(shè)計內(nèi)容：在老師指導(dǎo)下設(shè)計S3C4510系統(tǒng)的原理圖、PCB板圖以及JTAG線纜的原理圖與PCB板圖，親自買元件、制版、焊接、調(diào)試。編譯、固化uClinux;完成JTAG燒寫程序的編寫，可以用標(biāo)準(zhǔn)C，也可以用VC，也編寫LINUX系統(tǒng)下使用的版本。
圖5自制基于S3C4510的嵌入式系統(tǒng)及JTAG下載燒寫工具
圖6 自制JTAG下載燒寫工具原理圖
6充分利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行教學(xué)與實(shí)踐
嵌入式系統(tǒng)所涉及的一些設(shè)計與訓(xùn)練都需要比較昂貴的設(shè)備和較長的制作周期，這樣無疑是增加了教學(xué)的難度與成本，在教學(xué)中充分利用現(xiàn)代的仿真技術(shù)就是一個好的解決途徑。例如可以利用微軟的WINCE仿真平臺進(jìn)行嵌入式VISUAL C的訓(xùn)練。再例如，在教學(xué)中，我們會設(shè)計一些小項(xiàng)目讓學(xué)生去接觸這些技術(shù)。我們可以利用一個嵌入式LINUX下設(shè)計小詞典的項(xiàng)目訓(xùn)練來讓學(xué)生接觸QT程序設(shè)計的技術(shù)。