基于“以芯为主、软硬结合”的嵌入式方向课程教学方法改革汇编.docVIP

第 PAGE 页 基于“以芯为主、软硬结合”嵌入式方向课程教学方法改革 　　【基金项目】湖南省教育厅科研项目（编号：15C0742）。 　　引言 　　嵌入式开发技术是目前发展最快、应用最广泛技术之一。目前已经被广泛应用于网络通信、消费电子、医疗电子、工业控制与交通系统等社会生产与生活各个领域中。因此，社会对嵌入式技术人才需求日趋上升，嵌入式工程师成为职场上紧缺人才。据统计，嵌入式人才缺口达到了每年50万人左右[1]。相比一般职位，嵌入式技术岗位具有薪酬高、工作强度相对小、发展前景好等特点。尤其是国家战略发展方向《中国制造2025》以及《智能制造发展规划（2019～2020年）》等文件发布与实施，嵌入式技术发展以及嵌入式技术岗位薪酬更是水涨船高，未来市场应用与发展前景将非常广阔[2]。 　　1.目前嵌入式方向课程教学存在问题 　　由于嵌入式是一门涉及计算机、电子技术、自动控制等领域新兴技术，目前我国高校嵌入式人才培养还比较薄弱与滞后，难以满足高速发展行业对于嵌入式人才需求[3]，主要体现在如下几个方面。 　　（1）嵌入式方向教学师资匮乏 　　教师是教学主要执行者，教师教学水平关系到嵌入式方向教学最终效果。嵌入式教学难度大，对教师要求高，需要授课教师不但具备一般计算机系统软硬件知识，而且要有实际嵌入式系统项目开发经验，对授课教师实际动手操作能力要求非常高。目前，在开设嵌入式方向教学高校里，从事嵌入式教学大部分老师是直接从教室到讲台，从学生直接转变为老师，基本没有任何实际嵌入式项目开发经验[4]。这些老师给学生上课只会照本宣科，实训实验课更是只能做一些非常简单基础实验，学生学习积极性以及学生动手能力提高，受到严重阻碍。甚至有些讲授嵌入式课程教师没有相应专业背景，自身对嵌入式技术认识不清，这都会严重影响嵌入式方向课程教学效果。 　　（2）嵌入式方向教学内容陈旧 　　现在许多高校嵌入式方向教学内容是从单片机教学内容直接引入进来，仍停留在以MCS-51为代表低档8位单片机为平台教学水平上，仍然使用传统单片机教学体系与设备，缺乏创新性，致使学生动手能力较差。有些年龄偏大高校老师在教授学生编程时候，还在使用移植性很差汇编指令，甚至是机器指令，而不是使用移植性较好C语言等高级语言，这对学生学习积极性以及以后专业发展都产生非常大影响。嵌入式方向教材普遍比较少且陈旧，嵌入式技术往往与行业背景结合紧密，由于嵌入式技术日新月异，很难找到一套普遍适用系列教材，有些院校还在使用5年前甚至10年前教材，学生学完之后就发现已经过时了，这也给嵌入式方向教学带来负面影响。 　　此外，有些院校嵌入式方向教学课程体系设置不合理，培养模式定位不准确，没有形成一套完整成熟嵌入式方向教学体系，对嵌入式方向教学也会产生不良影响。许多高校嵌入式方向课程与教学内容设置很随意，因人施教现象比较严重。如果嵌入式方向开设在计算机类院系，就偏重于软件编程；如果嵌入式方向开设在电子类专业院系，就偏重于硬件电路设计；忽视整个嵌入式知识结构完整性。 　　（3）嵌入式方向教学设备参差不齐 　　嵌入式技术是一门实践性很强技术，对学校教学设备与实验设备要求比较高。目前各个高校嵌入式方向教学设备配置水平参差不齐。有些高校设备仍以8/16位单片机为平台，且教学内容陈旧，验证性实验多，综合设计性实验少，缺乏创新性；有些学校教学实验设备种类繁杂，微处理器类型繁多，既有ARM，也有Rambus、MIPS等。甚至有些高校为了?省办学成本，与一些芯片生产厂家联合，实验室只使用某个公司或厂家设备，这使得教学重点无法把握，教学风格无法统一；还有些学校嵌入式方向教学设备以实验箱为主，学生只能进行简单验证。这种情况下，学生只能依葫芦画瓢，把实验箱测试程序编译之后，直接烧写进实验箱，只能看到最终结果，至于硬件原理是什么，软件程序如何编写，原理又是什么，采用什么标准接口进行通信，一概不知，学生发挥空间非常有限，无法培养学生动手创新能力，与实际嵌入式开发应用项目需求严重脱节，学生发展后劲不足。 　　2.嵌入式方向教学方法改革 　　针对以上嵌入式方向教学过程中存在问题，本文提出了基于“以芯为主，软硬结合”嵌入式方向课程教学改革方法。具体思路是：首先选择一款性能较高、当前市场上应用最广泛嵌入式处理器芯片，以该芯片为核心，即“以芯为主”，设计一款模块化嵌入式处理器硬件实验平台。再次，以该平台为基础，编写、调试出实验平台各个分模块以及综合实验程序，实现嵌入式开发中“软硬结合”设计思想。最后，基于该实验平台进行嵌入式方向课程教学方法改革，在嵌入式方向课程教学过程中，让学生以实验平台为设计目标，从学习、选择嵌入式处理器芯片开始，设计实验平台外围电路，绘制PCB板，焊接实验平台电路板，调试模块测试程序，调试综合功能