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【摘要】嵌入式系统是一门涉及面广的专业课,具有较强的理论性、实践性、综合性、实用性。采用传统的教学模式,学生会感到枯燥乏味,产生畏难情绪,而且短时间内无法掌握大量的内容。本文从人才市场现状和嵌入式发展趋势提出针对性的教学方式,以提高教学质量,改进人才培养模式。
【关键词】嵌入式 针对性 教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0047-01
嵌入式应用非常广泛,在军事电子,信息家电,工控设备,智能仪表,汽车电子,网络设备,电子商务,智能玩具,移动存储等各个方面都有所涉及,随着消费家电的智能化和网络化,国内对嵌入式系统人才需求量的增大,不少高校开设了嵌入式相关课程,但教学效果并不是很理想,本文将就如何有效的开展嵌入式教学进行探讨。
1 嵌入式行业特点及人才需求市场现状
嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作(目前国内的硬件设计力量很弱,很多嵌入式公司自己只负责开发软件),当设备越智能,越是复杂系统,软件越起的作用也越明显,而且这是目前的趋势。嵌入式系统中的软件可分为三大类,WinCE,Linux,Unix。以下表1是07年12月16日至22日北京深圳上海三地部分企业招聘嵌入式人才统计的一些数据:
从以上数据可以看出嵌入式人才的需求量和需求层次,下面分几部分讨论高校如何开展嵌入式系统教学。
2 目前教学中存在的问题
嵌入式系统属于一个交叉学科,涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多个领域,仅仅一两门课程不足以反应嵌入式系统的全貌。面对如此复杂的一门学科,目前本科院校嵌入式教学中存在以下一些问题:
2.1 基础课程嵌入式领域知识不够
表现在C语言中对于嵌入式编程时必须要掌握的一些编程知识如:寄存器操作,volatile,编译选项等不清楚。
2.2 对硬件不够了解
嵌入式系统涉及到操作系统底层和许多外围硬件,大部分学生对CPU内部寄存器、串口、并口等硬件不了解。
2.3 入门难,起点高
由于讲课方式不得法,很多学生一腔热诚的开始学习但很快就因为听不懂而失去兴趣,或者因为感觉太难而放弃。
2.4 方向性不明确,无所适从
还有师资也是比较突出的问题,因为教学大纲设置不当,很多教师感觉课时数不够,同时也因为没有全面掌握嵌入式系统方面的知识,在讲授某些部分时感觉力不从心。在实际教学中还存在着众多的问题,迫切要求改变嵌入式课程的教学方法。
3 嵌入式系统本科教学特点
本科教学的目标应是普及型的教学,让学生具备广泛的理论基础,但也应具备在某一领域内较强的知识以尽快适应毕业后的工作环境,特别是嵌入式这一实践性很强的领域。在讲授理论基础时,需要把握理论的透彻性和难易度的关系。要想把嵌入式系统从硬件到应用软件全部弄明白,靠有限的课堂教学是做不到的。
实际的情况是做嵌入式开发只会从事某一专门的领域,并不需要全部都精通。嵌入式行业本身就细化为多个方向,所以,在教学时应把握好教学方向,有针对性的教学。
4 针对性教学
针对性教学是根据学生的基础课程情况和学生的兴趣有选择的设置教学课程和教学计划。根据目前市场现状,嵌入式系统可以分为两个大的方向:硬件和软件。硬件方向是硬件设计,HDL数字电路设计技术及其FPGA/IP核实现技术等软件硬化方面,主要是电子、通信类专业学生。而软件方向则主要是计算机专业的对硬件有所了解的学生。软件又可以分为 Linux和WinCE两大方向。在这两个方向中,又可以分为系统级和应用级软件的开发。系统级软件比较典型的是开发驱动程序,这种工作有一定的难度,相对而言Linux下的开发工作更困难一些。随着嵌入式产品智能化提高,对于嵌入式操作系统上的应用程序的需求也在逐步增加。随着开发环境的优化,跨平台语言的使用,使得某些应用软件开发越来越简单。
鉴于以上情况,在制定嵌入式系统的教学计划时可以分学院,分专业来进行,不应在一门课程如“嵌入式系统”中就包括了全部内容,以下分别阐述相关的课程设置要点。
4.1 硬件方向
此方向偏重于硬件,比较适合于非计算机专业的嵌入式课程。其基础课程是“单片机与汇编语言”,学生有了基本的CPU知识后就可以转向嵌入式方面,下面是两门课程可以考虑:
a)“可编程逻辑控制器(FPGA)”和DSP方面的课程,这个方向朝着“ARM+FPGA架构设计”和“ARM＋DSP设计”发展。
b)“嵌入式硬件及ARM指令集”,这个方向针对于嵌入式外围器件的调试和使用,可以培养测试工程师,如果深入学习也可以做BSP开发。
4.2 软件方向
此方向要求有较强的编程能力,需要对计算机的软硬件知识都有所了解。基础课程应掌握计算机原理,操作系统,和一门编程语言(一般是C、C++或JAVA)。不过,由于目前高校讲授的计算机课程主要是针对PC机的,所以在转入嵌入式学习时需要在一些方面加强:
首先,可以開设一门“嵌入式系统导论”课程,在这门课程中讲述嵌入式的概念,以及补充一些必要知识,如CPU硬件结构,嵌入式C语言,实时操作系统等,以便学生对学习嵌入式有所了解和准备,接下来有两个方向:
c)Linux:要想在嵌入式Linux上做出产品或者开发软件是比较困难的,需要比较长时间的学习和实践。学校传授的应是为学生以后自学打好基础的必要知识。这个方向开设的课程可以分为两级,基础级别是“嵌入式Linux操作系统”,系统的介绍Linux的操作,Linux系统的结构,应用程序编制等;提高级别是“Linux驱动程序开发”,讲解底层驱动开发,移植等内容。在课程中应尽量展开知识面,提高兴趣,而不是着重于把所有知识点讲清楚,否则不透彻的讲解会使学生更摸不着方向。
d)WinCE:微软提供了非常强的开发工具,使得在WinCE上的开发环境和编程方法等和PC机端很类似,学生有了C++和VC的基础后,再通过学习一些嵌入式软硬件知识就比较容易转向WinCE方向。这个方面的课程设置可以是“WinCE驱动开发”或者“WinCE嵌入式操作系统应用”等。
采用这种针对性教学方式,使学生具备了嵌入式系统方面的基础知识,为以后的深入学习打好了基础,同时也让学生能在某一方面有所专长,为以后工作创造了前期条件,而且,这种教学方式也使得教师不用分心在各个方面,减小了教师的压力,提高教学质量。
5 结语
嵌入式行业的迅速发展对高校提出了培养更多嵌入式人才的要求。在面对复杂庞大的一个行业体系时,唯有把握住其发展方向,展开针对性的教学,才能让学生学到最新的有用的知识,才能为企业出培养动手能力强、有发展空间的人才。
参考文献
[1] 田泽.嵌入式系统开发与应用教程[M]．北京:北京航空航天出版社.2005.
[2] 徐辉,顾荣荣,许家昌.嵌入式系统教学建设研究中国科技信息[J].2007-20,233-233.
【关键词】嵌入式 针对性 教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0047-01
嵌入式应用非常广泛,在军事电子,信息家电,工控设备,智能仪表,汽车电子,网络设备,电子商务,智能玩具,移动存储等各个方面都有所涉及,随着消费家电的智能化和网络化,国内对嵌入式系统人才需求量的增大,不少高校开设了嵌入式相关课程,但教学效果并不是很理想,本文将就如何有效的开展嵌入式教学进行探讨。
1 嵌入式行业特点及人才需求市场现状
嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作(目前国内的硬件设计力量很弱,很多嵌入式公司自己只负责开发软件),当设备越智能,越是复杂系统,软件越起的作用也越明显,而且这是目前的趋势。嵌入式系统中的软件可分为三大类,WinCE,Linux,Unix。以下表1是07年12月16日至22日北京深圳上海三地部分企业招聘嵌入式人才统计的一些数据:
从以上数据可以看出嵌入式人才的需求量和需求层次,下面分几部分讨论高校如何开展嵌入式系统教学。
2 目前教学中存在的问题
嵌入式系统属于一个交叉学科,涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多个领域,仅仅一两门课程不足以反应嵌入式系统的全貌。面对如此复杂的一门学科,目前本科院校嵌入式教学中存在以下一些问题:
2.1 基础课程嵌入式领域知识不够
表现在C语言中对于嵌入式编程时必须要掌握的一些编程知识如:寄存器操作,volatile,编译选项等不清楚。
2.2 对硬件不够了解
嵌入式系统涉及到操作系统底层和许多外围硬件,大部分学生对CPU内部寄存器、串口、并口等硬件不了解。
2.3 入门难,起点高
由于讲课方式不得法,很多学生一腔热诚的开始学习但很快就因为听不懂而失去兴趣,或者因为感觉太难而放弃。
2.4 方向性不明确,无所适从
还有师资也是比较突出的问题,因为教学大纲设置不当,很多教师感觉课时数不够,同时也因为没有全面掌握嵌入式系统方面的知识,在讲授某些部分时感觉力不从心。在实际教学中还存在着众多的问题,迫切要求改变嵌入式课程的教学方法。
3 嵌入式系统本科教学特点
本科教学的目标应是普及型的教学,让学生具备广泛的理论基础,但也应具备在某一领域内较强的知识以尽快适应毕业后的工作环境,特别是嵌入式这一实践性很强的领域。在讲授理论基础时,需要把握理论的透彻性和难易度的关系。要想把嵌入式系统从硬件到应用软件全部弄明白,靠有限的课堂教学是做不到的。
实际的情况是做嵌入式开发只会从事某一专门的领域,并不需要全部都精通。嵌入式行业本身就细化为多个方向,所以,在教学时应把握好教学方向,有针对性的教学。
4 针对性教学
针对性教学是根据学生的基础课程情况和学生的兴趣有选择的设置教学课程和教学计划。根据目前市场现状,嵌入式系统可以分为两个大的方向:硬件和软件。硬件方向是硬件设计,HDL数字电路设计技术及其FPGA/IP核实现技术等软件硬化方面,主要是电子、通信类专业学生。而软件方向则主要是计算机专业的对硬件有所了解的学生。软件又可以分为 Linux和WinCE两大方向。在这两个方向中,又可以分为系统级和应用级软件的开发。系统级软件比较典型的是开发驱动程序,这种工作有一定的难度,相对而言Linux下的开发工作更困难一些。随着嵌入式产品智能化提高,对于嵌入式操作系统上的应用程序的需求也在逐步增加。随着开发环境的优化,跨平台语言的使用,使得某些应用软件开发越来越简单。
鉴于以上情况,在制定嵌入式系统的教学计划时可以分学院,分专业来进行,不应在一门课程如“嵌入式系统”中就包括了全部内容,以下分别阐述相关的课程设置要点。
4.1 硬件方向
此方向偏重于硬件,比较适合于非计算机专业的嵌入式课程。其基础课程是“单片机与汇编语言”,学生有了基本的CPU知识后就可以转向嵌入式方面,下面是两门课程可以考虑:
a)“可编程逻辑控制器(FPGA)”和DSP方面的课程,这个方向朝着“ARM+FPGA架构设计”和“ARM＋DSP设计”发展。
b)“嵌入式硬件及ARM指令集”,这个方向针对于嵌入式外围器件的调试和使用,可以培养测试工程师,如果深入学习也可以做BSP开发。
4.2 软件方向
此方向要求有较强的编程能力,需要对计算机的软硬件知识都有所了解。基础课程应掌握计算机原理,操作系统,和一门编程语言(一般是C、C++或JAVA)。不过,由于目前高校讲授的计算机课程主要是针对PC机的,所以在转入嵌入式学习时需要在一些方面加强:
首先,可以開设一门“嵌入式系统导论”课程,在这门课程中讲述嵌入式的概念,以及补充一些必要知识,如CPU硬件结构,嵌入式C语言,实时操作系统等,以便学生对学习嵌入式有所了解和准备,接下来有两个方向:
c)Linux:要想在嵌入式Linux上做出产品或者开发软件是比较困难的,需要比较长时间的学习和实践。学校传授的应是为学生以后自学打好基础的必要知识。这个方向开设的课程可以分为两级,基础级别是“嵌入式Linux操作系统”,系统的介绍Linux的操作,Linux系统的结构,应用程序编制等;提高级别是“Linux驱动程序开发”,讲解底层驱动开发,移植等内容。在课程中应尽量展开知识面,提高兴趣,而不是着重于把所有知识点讲清楚,否则不透彻的讲解会使学生更摸不着方向。
d)WinCE:微软提供了非常强的开发工具,使得在WinCE上的开发环境和编程方法等和PC机端很类似,学生有了C++和VC的基础后,再通过学习一些嵌入式软硬件知识就比较容易转向WinCE方向。这个方面的课程设置可以是“WinCE驱动开发”或者“WinCE嵌入式操作系统应用”等。
采用这种针对性教学方式,使学生具备了嵌入式系统方面的基础知识,为以后的深入学习打好了基础,同时也让学生能在某一方面有所专长,为以后工作创造了前期条件,而且,这种教学方式也使得教师不用分心在各个方面,减小了教师的压力,提高教学质量。
5 结语
嵌入式行业的迅速发展对高校提出了培养更多嵌入式人才的要求。在面对复杂庞大的一个行业体系时,唯有把握住其发展方向,展开针对性的教学,才能让学生学到最新的有用的知识,才能为企业出培养动手能力强、有发展空间的人才。
参考文献
[1] 田泽.嵌入式系统开发与应用教程[M]．北京:北京航空航天出版社.2005.
[2] 徐辉,顾荣荣,许家昌.嵌入式系统教学建设研究中国科技信息[J].2007-20,233-233.