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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,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)計不同的項目與其對應(yīng)(如圖3),讓學(xué)生在實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)的實踐
  4課程的實踐性很強(qiáng),在傳遞知識的同時要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力,讓學(xué)生積累經(jīng)驗
  在教學(xué)的各個階段中都安排有不同實踐任務(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,在實踐教學(xué)中通過實例來講解,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 ,初級階段有基本實驗、中級階段有實訓(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)計小詞典的項目訓(xùn)練來讓學(xué)生接觸QT程序設(shè)計的技術(shù)。
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