職業(yè)教育論文-高職高專類院校嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)方法的探討.doc

職業(yè)教育論文-高職高專類院校嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)方法的探討摘要：高職高專院校應(yīng)充分認(rèn)識將嵌入式系統(tǒng)課程引入大專層面教學(xué)的必要性和重要性，明確該課程在高職高專院校開設(shè)的難度，探討該門課程的實際教學(xué)經(jīng)驗，培養(yǎng)能夠適應(yīng)企業(yè)需要的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才。關(guān)鍵詞：高職高專院校；嵌入式系統(tǒng)課程；實訓(xùn)與實驗嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)今最新的電子應(yīng)用技術(shù)之一，無論是廣泛應(yīng)用的手持式設(shè)備如PDA、智能手機、MP4播放器，還是應(yīng)用于通信、航空航天和軍事領(lǐng)域的專用設(shè)備，都是以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，因此，在當(dāng)今的社會中，嵌入式系統(tǒng)已逐漸深入到我們生活中的各個方面，并時時刻刻影響著我們的生活。早期的嵌入式系統(tǒng)都是以8位單片機為主的設(shè)備，這些設(shè)備具有相對來說較為簡單的結(jié)構(gòu)和功能，如最為典型的單片機ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52，除了具有雙向模擬I/O口的功能外，還有異步串行口、外部中斷輸入、定時器/計數(shù)器等功能，具備這些功能的8位單片機一般被用在空調(diào)、冰箱控制器和戶外LED顯示屏上，這類簡單的嵌入式系統(tǒng)課程在一般的高職高專和本科類院校都有開設(shè)，具體課程主要是單片機原理與應(yīng)用技術(shù)及C51編程技術(shù)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)重點逐漸由8位機轉(zhuǎn)向32位機，這是由于相對于8位機而言，32位機具有更加強大的功能和更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在功能上，32位機除了具有8位機所具有的特性外，還具有10/100M以太網(wǎng)口、LCD顯示屏、觸摸屏、Irda紅外控制器、USB主機和設(shè)備控制器、SD/MMC卡控制器、IIC控制器和電源控制等多項功能。具有這些功能的32位機可以開發(fā)出功能更加強大的電子設(shè)備，如手機、數(shù)字機頂盒、路由器、程控交換機和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等，這些設(shè)備已廣泛應(yīng)用在家電、交通、通信和航空等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)課程在高職院校開設(shè)的現(xiàn)狀由于32位嵌入式系統(tǒng)具有如此多的優(yōu)點，國內(nèi)的很多高等院校已將其作為電子類本科高年級的專業(yè)選修課或研究生的專業(yè)必修課。一些教師也對其在本科院校的教學(xué)方法進行了研究，只有少數(shù)高職高專院校才在最近一到兩年開設(shè)該門課程，究其原因，主要有以下幾方面：預(yù)修課程太多，時間不夠相對于8位機而言，必須具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識才能進入32位嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)。在硬件方面必須先學(xué)習(xí)數(shù)字電路、模擬電路（高低頻）和單片機原理與應(yīng)用等課程，在軟件方面要學(xué)習(xí)C程序設(shè)計、匯編語言、軟件學(xué)和操作系統(tǒng)原理等課程。只有掌握了這些課程的內(nèi)容后，才能進入32位嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，而高職高專院校的學(xué)制一般只有23年，學(xué)生學(xué)習(xí)這些課程的時間將非常緊張。課程難度相對較大32位嵌入式系統(tǒng)本身的知識點很多，主要包括32位嵌入式芯片的結(jié)構(gòu)與功能、32位嵌入式硬件體系結(jié)構(gòu)、硬件平臺的電磁兼容設(shè)計、嵌入式軟件中的Bootloader引導(dǎo)程序、驅(qū)動程序的編制與調(diào)試技術(shù)、嵌入式實時操作系統(tǒng)平臺的移植與應(yīng)用軟件的開發(fā)等，學(xué)習(xí)起來不但內(nèi)容繁多，而且難度很大。實訓(xùn)和實驗設(shè)備價格較高學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)課程，不但要在課堂上進行理論講解，還應(yīng)將這些理論內(nèi)容放到實驗課程中去檢驗，只有這樣，學(xué)生才能消化吸收相關(guān)內(nèi)容。相對于其他課程的實驗設(shè)備，嵌入式開發(fā)系統(tǒng)實驗平臺系列的產(chǎn)品價格是比較貴的，嵌入式系統(tǒng)實驗箱的價格在5000元左右，Trace32仿真器的價格為8萬元一套，ADS1.2開發(fā)軟件價格在1萬元左右，包括其他測試軟件、GPS模塊或GPRS模塊。裝備一個具有25套開發(fā)系統(tǒng)的實驗室，要花費100萬元左右，因此，財力相對薄弱的高職高專院校引入該課程會面臨資金不足的問題。學(xué)生素質(zhì)相對較弱本科院校和高職高專院校的學(xué)生都經(jīng)過了國家高等學(xué)校統(tǒng)一招生考試的選拔，但本科院校的學(xué)生是第一、二批次錄取的，高職高專院校的學(xué)生是第三、四批次錄取的。因此，相對而言，高職高專院校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與基礎(chǔ)要比前者薄弱，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)課程，學(xué)生遇到的困難也會更大。那么，是否高職高專院校就可以不進行嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)了？答案是否定的。我們所處的時代是一個飛速發(fā)展的時代，特別是電子信息技術(shù)，已經(jīng)改變了我們的生活和工作節(jié)奏，隨之而來的是社會對電子信息類人才大量的需求。因此，高職高專院校必須面對挑戰(zhàn)，開拓創(chuàng)新，積極引入嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)。社會需要什么樣的嵌入式系統(tǒng)人才筆者走訪了一些公司，以專門開發(fā)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板的深圳市旋極歷通科技有限公司為例，該公司技術(shù)研發(fā)部門除了技術(shù)總監(jiān)和項目經(jīng)理是具有博士和碩士學(xué)位的高端人才以外，其他技術(shù)人員大部分是來自深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院和深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的高職大專生。這些開發(fā)人員的主要工作是ARM嵌入式硬件開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式相關(guān)軟件設(shè)計、操作系統(tǒng)移植與應(yīng)用軟件開發(fā)和嵌入式系統(tǒng)總體調(diào)試和測試等，每個開發(fā)人員的分工都很明確。在這樣一個高科技公司里，本科生并不多，起主要作用的幾乎都是高職大專生，為什么會出現(xiàn)這樣的狀況呢？主要有兩個原因：公司對人才的要求與學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)相契合畢業(yè)于上述兩所學(xué)校的軟硬件設(shè)計開發(fā)人員在學(xué)校的專業(yè)課學(xué)習(xí)階段，都學(xué)習(xí)過基于ARM的嵌入式系統(tǒng)課程，并進行過相應(yīng)的實驗和實訓(xùn)，對嵌入式系統(tǒng)有或多或少的接觸和了解，因此進入相關(guān)企業(yè)之后，對于某個特定的嵌入式系統(tǒng)項目能夠快速入門，理解并掌握相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)流程和方法，企業(yè)花費很少的資金甚至不用花費資金，這些學(xué)生就能夠給企業(yè)帶來利潤和效益，是企業(yè)歡迎的學(xué)生，也是學(xué)校應(yīng)該培養(yǎng)的合格學(xué)生。高職學(xué)生的使用成本較本科生低以往大部分企業(yè)在招人的時候，都是根據(jù)文憑定基本起薪工資，在客觀上形成了本科畢業(yè)生與專科畢業(yè)生的工資差別?，F(xiàn)在的企業(yè)，特別是民營和私營企業(yè)在招聘畢業(yè)生的時候，更看重的是知識結(jié)構(gòu)與技能，具有專業(yè)知識并且動手能力強的學(xué)生能受到企業(yè)的普遍青睞。由于高職院校在課程設(shè)置上一般規(guī)定實驗實訓(xùn)課程占總課時的一半以上，比較而言，合格的高職畢業(yè)生應(yīng)該比本科畢業(yè)生的動手能力更強。因此，企業(yè)更愿意聘用薪水低、動手能力強的高職學(xué)生。通過上述分析，可以肯定的是，社會需要高職院校培養(yǎng)出更多合格的電子類應(yīng)用型人才，特別是在深圳這樣一個高科技創(chuàng)新型城市，對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、測試與銷售人員的需求一直是非常強勁的。高職院校如何培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)人才經(jīng)過幾個學(xué)期的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)實踐，筆者認(rèn)為，在教學(xué)中能夠做好以下幾點，基本上就能夠?qū)⒈菊n程的內(nèi)容介紹清楚了。課程教學(xué)應(yīng)以實驗和實訓(xùn)為主，講授為輔在本科院校中，單片機課程也是比較難學(xué)的，嵌入式系統(tǒng)課程的難度更大，如果在高職院校中用傳統(tǒng)的以課堂講授為主的方法教學(xué)，學(xué)生將會對眾多的軟硬件知識點和概念難以理解，繼而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，從而使教學(xué)效果大大降低。筆者在教學(xué)實踐中采用了先實驗后講授的方法，取得了良好的效果。以一個具體示例說明這種方法，如嵌入式系統(tǒng)平臺（此處為基于S3C2410的ARM9開發(fā)板為例）與臺式機之間的串行通信內(nèi)容，在講解前，筆者先將學(xué)生帶入實驗室，由教師做演示實驗，讓學(xué)生看到實驗結(jié)果，再指導(dǎo)學(xué)生自己操作實驗平臺，期間解釋嵌入式程序的語句功能。以bootloader的代碼講解為例，bootloader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序，通過這段小程序可以初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間的映射圖，從而使系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境處于一個合適的狀態(tài)，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。代碼的偽指令流程如下：1.CPU的基本初始化：（1）中斷屏蔽；（2）看門狗設(shè)置，初始化時將其屏蔽掉，初始化完成之后再將其打開；（3）設(shè)置CPU時鐘速度；（4）初始化內(nèi)存；（5）GPIO初始化；（6）設(shè)置GPH寄存器以使能uart0，uart1。LDRR0，=GPHCON；LDRR1，=0XAAA；設(shè)置串口0、1使能STRR1，R0；LDRR0，=GPHUP；LDRR1，=0X3FF；STRR1，R0。2.跳至板級初始化，完成更高級的初始化工作。在上述第（6）步驟設(shè)置GPHCON以使能uart0，uart1，在實驗中若屏蔽該段代碼，則串口0、1不能正常工作，開發(fā)板不能和上位機進行串口通信實驗，若不做實驗直接進行講授，則學(xué)生不能理解上述ARM匯編語句中GPHCON的復(fù)用功能，若在添加和刪除該語句間進行切換實驗，則可以使學(xué)生直觀地理解這些串口初始化語句的內(nèi)涵和語句執(zhí)行后的實驗。進一步還可以修改其他程序代碼，改變實驗系統(tǒng)的輸出效果，并將這些不同的輸出和實驗結(jié)果作為課后作業(yè)留給學(xué)生進行思考。之后的理論課上再對該實驗內(nèi)容進行詳細(xì)講解，這樣雖然在實驗階段學(xué)生并不懂串行通信的軟硬件原理。但是經(jīng)過一系列成功的操作（教師要適時地進行指導(dǎo)），學(xué)生的好奇心和成就感被激發(fā)出來，自然而然會產(chǎn)生刨根問底的想法，再進行理論課的教學(xué)，效果會更好。嵌入式系統(tǒng)課程應(yīng)盡量提前安排作為高職高專院校電子類專業(yè)的專業(yè)必修課或?qū)I(yè)選修課，嵌入式系統(tǒng)課程的內(nèi)容繁多，主要包括嵌入式系統(tǒng)硬件、軟件、開發(fā)環(huán)境和實時操作系統(tǒng)的內(nèi)容，要在兩到三個學(xué)期講完，時間非常緊張，如果能在大一第二學(xué)期開始學(xué)習(xí)，將能進行45個學(xué)期的持續(xù)學(xué)習(xí)，可以保證學(xué)生充分的學(xué)習(xí)時間。應(yīng)針對不同類型的學(xué)生開展教學(xué)嵌入式系統(tǒng)課程的內(nèi)容比較難懂而且非常多，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，也會根據(jù)自己的愛好和自身的條件對軟件、硬件或測試有不同的興趣，教師應(yīng)在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生個體的差異，培養(yǎng)學(xué)生在不同方向上的興趣，以確保每個學(xué)生都能夠熟練掌握各自擅長的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方向?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)在進行項目研發(fā)時，也是將項目按照軟硬件的層次分給每個開發(fā)人員，開發(fā)人員將根據(jù)分工協(xié)作研發(fā)，而不是一個人將軟硬件全部搞定。因此，學(xué)校的教學(xué)模式應(yīng)與企業(yè)的任務(wù)分工充分接軌。要選擇正確的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺進行講授構(gòu)成一個實際的嵌入式系統(tǒng)可以選擇多種微處理器，如X86、MIP和ARM等。一般而言，基于ARM核的微處理器已經(jīng)成為公認(rèn)的構(gòu)架嵌入式系統(tǒng)的首選方案，在教學(xué)中應(yīng)引入該體系的教材和實驗系統(tǒng)，至于具體選用何種ARM核的芯片，則應(yīng)根據(jù)實驗系統(tǒng)的功能、技術(shù)支持與售后服務(wù)等關(guān)鍵因素進行仔細(xì)選擇。應(yīng)及時與各電子類設(shè)計和銷售企業(yè)互通信息應(yīng)及時掌握用人單位的需求，在教學(xué)中，通過展會、媒體以及相關(guān)電子企業(yè)實時注意掌握電子產(chǎn)品市場的發(fā)展動態(tài)，適時地調(diào)節(jié)課程內(nèi)容及其側(cè)重點，以培養(yǎng)出適合企業(yè)需求的開發(fā)、測試與銷售人才。在高職高專院校引入嵌入式系統(tǒng)教學(xué)是一個不容回避的任務(wù)，社會要求高職院校培養(yǎng)能夠適應(yīng)企業(yè)需要的各類相關(guān)人才，學(xué)生也企盼能夠在三年的學(xué)習(xí)生活中學(xué)到一技之長，以增強融入激烈競爭的社