嵌入式方向专业基础课程一体化培养模式研究

嵌入式方向专业基础课程一体化培养模式研究

蒋洪波;尚春雨;陈晓洁;冯新宇

【摘要】There are good prospects for the current embedded industry. But some questions on embedded teaching is existing in collage. For example, course isn’t a system and the contact of curriculum theory and practice is neglected. Embedded course is studied to found the integrated education pattern and define four courses are the professional basic course of embedded system. Students were guided to study the theory and practice of embedded system based on the tutorial system and the opened practice bases.Established the training plan and the guidance system of embedded courses to advance the teaching in classroom and the practice in labs.This discuss is positive and favorable in many ways.%针对当前嵌入式行业发展的状况和前景，结合高校在嵌入式教学中存在课程不成体系，不注重课程理论与实践衔接等问题，对嵌入式课程体系做了相应的研究，建立该方向的一体化培养模式。确定四门课程为该体系的主干基础课程；结合本专业的导师制和开放实践基地引导学生进行嵌入式方向理论与实践的学习；建立相应的课程培养方案和指导制度，推动课堂教学和理论实践，在学风建设、课程设计、毕业设计和学生就业等方面起到了积极良好的效果。

【期刊名称】《高师理科学刊》

【年(卷),期】2015(000)006

【总页数】4页(P86-89)

【关键词】嵌入式;一体化;专业基础课程

【作者】蒋洪波;尚春雨;陈晓洁;冯新宇

【作者单位】黑龙江科技大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨 150022;黑龙江科技大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨 150022;黑龙江科技大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨 150022;黑龙江科技大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨 150022

【正文语种】中文

【中图分类】N39;G642.0

目前，嵌入式系统和嵌入式技术无处不在[1]，嵌入式市场显示了其巨大的发展潜力与活力．因此，对高校教师如何提高教学质量，培养出专业人才提出了重要课题[2]．本研究在于提供给学生一种渐进的学习途径与方法．通过整个循序渐进的“一体化”[3]理论与实践教学，深入理解、掌握嵌入式理论知识，并结合实践，全面开放实验室，建立实践创新基地[4]，培养学生自主开发的能力及创新能力，紧跟新技术的变革，成为具有强劲竞争力的人才．

1.1 课程体系主干课程及其衔接关系

嵌入式方向的学习需要有软件和硬件基础，软件主要涉及算法思想的C语言表述和系统移植，硬件是为了搭建其硬件平台．数字逻辑电路、计算机组成原理和硬件描述语言是在硬件方面必不可少的课程．软件技术基础涵盖了数据结构和操作系统的知识，为嵌入式系统课程的开设奠定了软件基础．嵌入式系统方向体系主干课程及其衔接关系见图1．

1.2 制定课程体系培养方案

在确立课程衔接关系的基础上，确定了每门课程的重点和难点，制定了具体的课程

培养教学方案．如计算机组成原理培养方案涉及到用数字逻辑电路知识实现其各大部件的硬件结构，将计算机组成原理的各大部件用硬件描述语言描述等问题的解决．前者以每个部件的总体设计为难点，各功能小模块的实现为重点，明确了设计任务和基本内容，在强化组成原理知识的同时，使数字电路知识得到了应用和升华，以达到小功能模块用硬件电路搭建增强学生实际动手能力的目的．

1.3 确定并验证专业课程的实践方式及方案的合理性

基于每门课程为后续课程起到支撑作用，为达到锻炼学生综合能力的目的，合理地设置设计题目将课程融合在一起；针对不同内容设置不同数量的设计题目；由于各年级的班级数量不同，开设的课程不同，不能实现大量学生同时在基地实践，寻求一种实践方式和适合的实践方案对该模式的构建至关重要．因此，采用了实践基地结合导师制的实践方式，根据教学过程中的设计题目，指导教师在实践中给予学生一定的指导，从课程目标要求、实践内容、实践方式方法及实践步骤等做出全面、具体而又明确安排，形成了完整的嵌入式体系课程实践方案．

1.4 制定指导过程管理制度

指导管理制度的制定是嵌入式方向指导规范化的保证，管理制度主要围绕授课教师进行约束，若要将该方向的培养一体化，需要在前后课程的讲授和实践上保持一致，一名授课教师对自己在前续课程中讲过的内容和后续课程中要讲的内容是最清楚的，若同一个年级该方向的课程都由同一个教师讲授（多个年级由多个教师讲授），那么在课程的各方面衔接上就有了基本的保障．然而这就对授课教师提出了更高的要求，因此教师所必备的理论和实践知识需要相当丰富，既要承担授课任务，也要承担实践指导任务，这也是一个嵌入式方向指导教师应该具备的专业技能．

2.1 定期探讨课程衔接问题，制定和修改培养方案

由授课教师与课题组成员在开课前列出课程的重点知识，针对重点知识在前续课程中寻找理论支撑，寻找二者的结合点，用推导法和引入法将其结合，并制定相应的

实践小项目，装订成相应的《课程实践指导书》．在巩固基础知识的同时，锻炼当前学习内容，更熟练了工具的使用．该讨论在授课期间会周期性地开展，根据学生的层次和掌握知识程度的不同，不断修订相应的实践培养方案，达到因材施教的目的．以实践项目为例，说明如何进行课程衔接．

2.1.1 数字逻辑电路相关项目要求该课程主要讲授数字部件的功能，在实验时

侧重学生用实践去感知物理器件的逻辑功能，学会搭建小功能模块，如取反电路、移位寄存器和计数器等，实现方法可以是软件也可以是硬件试验箱，为后续的计算机组成原理课程做准备．

2.1.2 计算机组成原理项目要求在课堂上讲授乘法器的算法，最后根据算法设

计出该算法的硬件实现（见图2）．实践课内容就可以用先序课程数字逻辑电路搭建的取反电路、移位寄存器和计数器等实现该乘法器，图2中有n进制计数器、

并行加法器、触发器和移位寄存器等，学生需要将这些器件连接好的同时弄清时序，这样才能让整个系统协调的工作．该项目在加固算法理解的同时，锻炼学生怎样将算法和硬件实现联系在一起，也增强了学生使用数字逻辑实现数字硬件设计的技能．2.1.3 硬件描述语言和软件技术基础项目要求硬件描述语言与数字逻辑紧密结合，在有了数字逻辑基础之后可以用硬件描述语言描述数字部件，进而可以将图2全部用硬件描述语言描述出来，经过编译仿真，最终实现算法功能．这种做法能让学生建立起硬件和硬件描述语言之间的形象联系．该语言的学习不仅停留在语言表面，在编程时更向往RTL结构，这样学习语言时就能做到语言与硬件结构一一映射，编程时脑海会呈现出语言描述经过，也会出现硬件结构，避免用太多形式语言后无法综合或关键路径太长、时间冗余等问题．也使学生了解了学习该门课程的目的和意义．

软件技术基础项目主要是从C语言的角度看待问题，该门课程还有操作系统部分

的知识，该部分可以为嵌入式系统的学习奠定基础．如果说硬件描述语言及其先序