时间：2022-10-04 21:04:34
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇嵌入式课程设计总结，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：独立学院嵌入式课程设置课程改革优化
中图分类号：G423.04
引言
以我校（武汉长江工商学院）为例，电子信息工程专业主要培养能在信息通信、电子技术、智能控制、计算机与网络等领域和行政部门从事各类电子设备和信息系统的科学研究、产品设计、工艺制造、应用开发和技术管理的应用型工程技术人才，因此，我们以培养应用型人才为目标制定了培养方案。
课程设置现状
在我们的培养方案中，除了专业基础课程（C语言程序设计、电路分析、电工基础、数字电路、模拟电路）外，有两条主线：嵌入式方向与信号处理方向。其它方向如微电子、射频、无线电等方向，考虑到我们学生的基础以及培养方案总课时的要求，最终选择了嵌入式与信号处理两个方向，当然，随着社会的不断发展，以后的培养方案可能会考虑微电子等较新的方向。
之所以选择嵌入式硬件方向为我们的一条主线是因为嵌入式系统是当前很热门而且很有发展前景并且对于学生而言也是比较好就业的应用领域之一。嵌入式系统在智能化家居、家电，汽车电子、医疗、交通等各个方面都有应用，我们的生活已经离不开嵌入式系统。嵌入式系统是软硬结合的技术，我们以硬件设计为主设置了我们的课程如下：
表1：嵌入式方向的课程设置
围绕ARM嵌入式技术这门课，还有微机原理、单片机、EDA、DSP等课程及相关实验。
学习了微机原理和单片机这两门课后再学习嵌入式，学生更容易入门，因为嵌入式本身是从单片机发展而来，并且在微机原理与单片机这两门课程中，我们以汇编指令为主，主要是考虑到做嵌入式系统除了了解ARM处理器工作原理和接口技术还要了解ARM的汇编指令系统。
考虑到嵌入式开发的发展方向与相关领域，我们还设置了EDA技术与DSP技术两门课。数字图像压缩技术是嵌入式的应用领域之一，主要是掌握MPEG编解码算法和技术和DSP技术，另外，为追求更高速的信号处理速度，现在一些速度要求较高场合，有不少公司是将一些DSP算法用硬件来实现，这就涉及到HDL数字电路设计技术及其FPGA/IP核实现技术。这也是我们将EDA技术与DSP技术这两门课作为这个方向的专业课程的原因。
课程改革思路
首先是微机原理与单片机这两门课，目前我们开设《微机原理与接口技术》理论课54课时，实验课18课时，《单片机原理及其应用》理论课54课时，实验课18课时，课程设计36课时。微机原理课程主要是帮助学生理解一款微型计算机的工作原理、结构、汇编语言编程及其接口电路，为以后的进一步学习不同的CPU以及计算机应用打下基础。目前我们的教学还是以8086/8088作为微机原理主讲芯片，其难度较大，与实验教学和学生在课外的实际应用（如参加电子设计系列竞赛、制作小作品、毕业论文、课程设计等）脱节，教学效果不理想。
随着半导体技术的进步，处理器从单核时代进步到了多核时代，并且将来处理核的数目将会越来越多。随着多核技术的发展，可能不久的将来大多数的软件开发都将以多核芯片为基础硬件平台，随之而来的是编程语言、数据结构、算法理论、软件工程等都将随着多核的出现而进行修订，对我们专业而言，要考虑的主要是计算机硬件方向的课程设置要进行调整以适应多核时代的到来。经过调研与研讨，我们决定将上述两门课整合优化为《单片机原理与接口技术》54课时及《多核架构与编程技术》54课时。前瞻性的将多核架构及编程技术引入到独立学院电子信息工程本科培养方案中，将培养方案中的专业基础知识进行综合与升华，帮助学生，顺应市场格局变化，接受新技术新理念，建立系统、完整的专业基础理论体系，培养学生综合应用能力与创新型思维，提高动手实践能力，开拓学生的专业学术视野。使我们的学生能顺应时代的变化，在硬件、软件方面能够更好地了解多核思想及编程技术，以适应高新技术的飞速发展的需要。
其次是EDA技术与数字电路的整合。目前我们开设《EDA技术》理论课34课时，实验课18课时，课程设计18课时，《数字电路》理论课54课时，实验课18课时，课程设计36课时。这两门课在实验和课程设计的内容上有一定的重复。我们可以将这两门课整合成一门课《数字电路与VHDL》，理论课72，实验课18，课程设计36课时，改变原有的教学模式和教学内容，建立新的实验体系，让学生感受2种不同的设计方法，摆脱传统的人工设计方法与思维模式，提高学生的创新意识与竞争能力，适应市场的需要。
最后是ARM嵌入式技术，目前我们以ARM7进行理论教学，以LPC2000系列ARM7微控制器及ADS1.2集成开发环境进行实验，理论课36学时，实验课18学时，只能满足低端教学任务。在最初制定教学计划，大部分ARM系统都是基于ARM7处理器，但是随着更多应用在嵌入式系统中的实现，嵌入式系统设计向着更高级、更复杂的方向发展，现在基于ARM9处理器的产品越来越多，我们的教学要与时俱进，教学内容也要进行升级为以ARM9进行教学。从ARM体系结构的教学内容上看，ARM9的指令集完全兼ARM7，教学上没有任何区别。并且学生们面对的编程模型和架构基础也保持一致。
本校电子信息工程专业实行3+1培养模式，所有课程安排在大一到大三完成，大四学生全部参加实习，现有培养方案中，专业基础课排在第三、四学期，专业课基本压缩在第五、六学期，比如上面提到的微机原理安排在第五学期，单片机、EDA技术、ARM嵌入式技术安排在第六学期。通常在第六学期，一部分学生忙于考研，一部分学生忙于找工作，精力没有全部用于学习专业知识上，但是，经过上面的整合后，我们可以将单片机以及ARM嵌入式技术提前一个学期，再将EDA技术提前两学期，让学生们在整个大学的学习过程中，尽早的接触到专业课程，提高学生们的学习兴趣，这不仅可以让一部分想参加电子设计系列竞赛的同学可以尽早的进行系统学习，也可以让准备考研和找工作的同学投入更多精力学习专业知识。
参考文献
中图分类号：G642
0 引 言
大规模在线开放课程（massive open online course， MOOC）是基于课程与教学以及网络和移动智能技术发展起来的新兴在线课程形式。MOOC是一种全新的、更公平的教育模式，它借助互联网，通过MOOC平台的课程讲座视频、嵌入式课程进行测试与评估以及师生在线互动，教与学随时随地都可以发生[1]。然而，MOOC在迅速发展的同时，由于其自身存在的一些不可避免的问题，使得MOOC饱受争议。没有规模限制、没有先修条件、MOOC注册率高而完成率低以及师生不能深入交流等问题日渐凸显，且难以得到有效解决[2]。因此，MOOC被不断改进，许多新的教学模式应用到MOOC中，弥补之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已经进入后MOOC时代。
在后 MOOC时代涌现的一些新样式中，SPOC最为典型。SPOC（small private online courses，小规模限制性在线课程）表示小型的、私有的、在线课程，它是针对MOOC来说的，这一概念最早是由美国加州大学伯克利分校的阿曼多?福克斯教授提出的[3]。与 MOOC相比，SPOC吸收和传承 MOOC的先进思想，将 MOOC的潜能更好地发挥出来，变革传统的教学结构，实现对现行课堂的有效翻转，最终提高教学质量。SPOC把学习的人数进行了限制，通常限定在几十人到几百人之间，不同于MOOC同一课程拥有注册人数几十万甚至几百万，另外，SPOC在MOOC的基础上增加了教师和学生面对面的交流。相比之下， SPOC的学习活动更加灵活高效，能满足学习者个性化学习的需求[4]。
嵌入式课程是信息技术行业的核心课程，在国外信息类人才培养中尤其得到重视。目前，嵌入式软件市场的规模剧增，已形成一个充满商机的巨大产业，并且成为整个软件业的发展支柱[5]。在家电、手机、各种数码产品等都向智能化方向发展的今天，嵌入式技术越来越成为当前最热门、最具发展前景的IT应用领域，吸引越来越多的工程师投入到这一行业[6]。本文研究嵌入式课程教学模式，通过SPOC充分利用MOOC平台上的教学视频资源，并与翻转课堂有机结合应用到课堂教学中。SPOC与翻转课堂相结合的方式可以提高学生的学习主动性、增强学生的动手能力、培养学生的创新意识和创新能力，使学生能够独立地进行项目开发和编程。
1 传统教学模式存在的问题
嵌入式课程是计算机课程的重要组成部分，嵌入式课程包含Linux系统应用、嵌入式系统设计和嵌入式系统案例分析等实践性较强的多门课程，这些课程采用传统的教学模式存在以下问题：
（1）在传统的教学模式下，老师的授课时间有限，只能单方面把课程的内容传授给学生，没有与学生交流的机会。
（2）部分学生存在惰性，老师讲多少就听多少，并不实际动手练习，导致仅理解理论内容，却不会实际应用。
（3）大部分学生在实践活动中虎头蛇尾，一遇到困难就轻易放弃，没有解决难题的决心，从而也无法真正的掌握和理解所学知识。
（4）传统的教学模式只重视成绩和分数，泯灭了学生动手实践的欲望，导致学生缺乏创新能力。
SPOC和翻转课堂相结合的教学模式提供一个新的思路：如果学生能够在课前完成相关知识的学习，就会减少教师课堂讲授时间，从而留给学生更多的时间进行实践、参与交流讨论和获得教师的指导，解决学生只停留在对理论内容的理解、动手机会少、不会将所学内容应用到实际的项目开发中去的问题。
2 基于SPOC和翻转课堂的嵌入式课程教学方法
基于SPOC和翻转课堂的嵌入式课程教学方法可以分为四个阶段：前端分析、课程设计、课堂教学和评价，具体模式如图1所示。
2.1 前端分析
任何课程开始前都必须进行前端分析，这样设计出的教学资源才具有针对性、个性化，因此，前端分析对一门课程设计的成功与否起到非常关键的作用。本文中，前端分析涉及3个要素，分别为学习对象、教学内容和学习环境。
学习对象主要包括学生年级、学生已经学过的相关课程以及对学过课程的掌握情况。嵌入式课程分为硬件课程和软件课程，因此课程的设置应该分为3个阶段：第1阶段为嵌入式硬件开发，作为嵌入式软件开发的平台基础；第2阶段为嵌入式软件开发；第3阶段为嵌入式综合开发实践。单片机原理等基础理论课程是学好嵌入式硬件开发的基础，嵌入式软件课程包括嵌入式操作系统和Linux系统应用等课程，只有将以上课程学好才能进行嵌入式综合开发实践。
教学内容研究应该从理论和实际开发能力两方面入手。理论方面，对于C语言、数据库、数据结构、单片机原理、计算机网络等前导课程，教师要在保证理论授课学时的前提下，适当增加或强调嵌入式开发中必需的知识基础，以保证后续嵌入式开发课程的顺利进行。在实际开发能力方面，教师要强化和规范嵌入式硬件课程、嵌入式软件课程、嵌入式综合开发实践课程中的实践环节，为学生配备齐全的软、硬件开发环境，让学生通过动手实践掌握所学的内容。
学习环境主要包括传统的课堂教学环境和基于MOOC的在线学习环境，将课堂教学和在线学习结合起来，提高教学质量。
2.2 课程设计
课程设计主要包括教学视频、教学大纲、拓展资源、测试作业几个部分。根据教学需要，教师可以充分利用MOOC平台上优质丰富的教学资源，对其进行编辑和整合，设计成富有逻辑结构的视频资源上传到网络教学平台。教师还可以将电影录像、电子书、其他资料等作为拓展资源提供给学生。测试作业包含测试题和大作业，测试题至关重要，学生可以带着问题去观看教?W视频，也可以看完教学视频后做测试题，这样有助于学生对重点、难点的理解与掌握，进而提高学生的学习效率和学习质量；大作业用来综合性的测试学生的学习情况，需要由一组学生来共同完成，大家一起讨论，相互激发灵感，这种方式可以提高学生们的创新意识和团队意识。
2.3 课堂教学
课堂教学阶段在整个教学模式中的地位十分重要。在课程开始前，根据学生原有的知识基础、学习个性和风格等信息将学生进行异质分组，并选出每个学习小组的组长。
课堂教学的实施过程借鉴翻转课堂模式，翻转课堂是推动师生互动、激发学生学习兴趣的有力手段，真正体现“以学生为中心”的教育理念。本文将翻转课堂分为两种形式：一种侧重于分析本次课的重点和难点；另一种侧重于对实际项目进行分析和讲解。
第一种形式要求学生在课前通过MOOC平台上提供的教学视频，学习嵌入式课程的基础知识，然后，通过完成测试题验证对知识点的掌握情况。在课堂教学过程中，学生针对教师在课前提出的问题进行讨论，并采用轮流的方式对本次课的重点和难点进行讲解。在该门课程的课堂教学中，每名学生至少有一次机会讲解知识点。最后，教师对课程内容的重点、难点进行说明，并对知识内容进行系统化的总结和梳理。
第二?N形式通过大作业的方式，以小组为单位，共同完成一个项目。大作业是对学生学习本门课程的综合性考察，嵌入式软件开发的作业可以是多进程程序编写、管道通信、Linux环境下“生产者与消费者”的实现等。嵌入式实践开发的作业可以是智能家居、智能停车场等。在课堂教学过程中，小组组内成员之间、各小组成员之间针对大作业的内容相互讨论，并每组选出一个代表对自己组的作业完成情况进行汇报展示，学生之间共同鉴赏、互相评价。教师可以在每名学生展示作品或学习成果后进行逐一评价，也可在所有学生成果展示完毕后做最后的总结，教师最终对学生的学习成果进行总结和评价。
课后主要是学生对学习进行复习和巩固，检验自己掌握知识的情况，分享课中学习的感悟与收获。教师则针对大家课上提出的问题进行反思和总结，对课程知识进行系统化的梳理和总结，并根据学生课上的表现、反应以及学生在学习过程中的意见对课前、课中阶段进行及时调整。
2.4 评 价
评价环节既要体现评价主体的多元化又要注重评价样式的多样化，关注学生的效果，采用形成性评价和总结性评价两种评价相结合的方式。
形成性评价包括多个因素：登录网络教学平台的次数、下载教学视频的次数、课堂出勤情况、课堂讨论的积极程度以及小组成员间互评等多个方面。小组成员间互评主要从学生与对小组其他成员讨论问题的情况、参与小组活动情况以及对小组的贡献等方面出发，对自己和小组成员作出评价。这种评价方式有利于学生更好地参与到小组学习活动中，能够提高组内成员间合作学习的积极性，同时，教师对学生的评价也同等重要，教师应该根据以上因素对学生进行评价，给出学生的平时成绩。
总结性评价则主要包括学生的平时测验、作业完成质量和期末考试成绩。最后，教师根据形成性评价和总结性评价的一定比例给学生最终量化分数。
嵌入式系统的研究内容较为宽泛，其中主要包括嵌入式硬件设计和软件设计。嵌入式软、硬件设计的教学内容的选取原则应是适合本科生学习、与课程学时匹配、并具有较好的课堂展示效果。因此嵌入式课程教学内容的合理选取对课程授课效率和学生的学习效果起着至关重要的作用。
（一）嵌入式系统课程硬件设计教学内容的选取
嵌入式系统硬件是嵌入式系统的重要组成部分，是嵌入式系统与实际环境交互的载体，其性能的优劣直接影响嵌入式系统的可靠性和实时性，决定嵌入式系统设计的成败，因此硬件设计在嵌入式系统设计中处于十分重要位置。在嵌入式硬件教学中，嵌入式课程的首先需要向学生介绍嵌入式系统的硬件在系统中的作用，并以日常生活中常见的嵌入式系统设备为例（例如手机、MP3播放器等等）直观的讲解嵌入式系统硬件结构，帮助学生建立嵌入式硬件系统的基本概念。在此基础上，嵌入式系统课程应着重讲授嵌入式系统硬件体系结构，从硬件体系结构的三个层次给学生讲解嵌入式系统硬件设计。
1.嵌入式处理器，它是嵌入式系统的核心部件，负责整个嵌入式系统的运行。嵌入式处理器选型原则是硬件设计的重要教学内容之一，嵌入式系统课程应能引导学生了解处理器选型时应考虑的因素，如处理器性能、价格以及可获得的技术支持等等，培养学生根据种嵌入式处理器的特点和实际工程需要对处理器选型能力[3]，为其后续嵌入式硬件设计的学习奠定基础。
2.嵌入式系统的电路，主要包括嵌入式系统存储器、时钟电路、数据端口、复位电路和系统电源电路等等，其中，时钟电路、复位电路和系统电源电路为嵌入式系统最基本单元，具有这三个基本单元和处理器单元的系统即可正常工作，也称其为嵌入式最小系统。嵌入式课程应能帮助学生了解嵌入式系统电路种类、功能及其设计方法，建立嵌入式最小系统的概念。
3.嵌入式系统外部设备，主要是指嵌入式系统与真实环境交互的各种设备，包括外存储设备（如FlashCard）、IO设备（如键盘、鼠标等）、打印设备（如打印机）。在学生了解嵌入式系统硬件的三个层次的基础上，嵌入式课程应选择一款适合课堂教学的处理器，并具体的讲解嵌入式硬件的各个电路的设计内容、设计方法和设计目标。嵌入式课程硬件教学在选择处理器作为授课和研究对象时，应该考虑应用广泛且学习难度较低的嵌入式微控制器。在众多的嵌入式微处理器中，ST公司于2011年推出的基于Cortex-M4内核的STM32F104微处理器具有广阔的市场应用前景，广泛应用于工业控制、多媒体、精密仪器、家电等各个领域，STM32F104微处理器对于初学者来说具有开发简单、直观并且可获取丰富的网络支持的特点，因此本文以基于STM32F104微处理器的嵌入式系统为课程硬件教学内容，介绍STM32F104微处理器的主要特性，如处理的主频、字长等，并以框图形式介绍STM32F104微处理器的内部结构和片上的各个功能模块，如片上内存、片上AD和DA转换器、各种通信接口等。同时，任课教师应指导学生如何阅读芯片的英文数据手册，掌握英文数据手册的章节安排和阅读方法，提高学生英文文献的阅读水平，并能从中快速获取芯片的主要性能指标。在嵌入式系统电路设计教学中，嵌入式课程必须着重强调系统的电源电路设计、复位电路设计以及时钟电路设计。
嵌入式电源电路设计教学主要向学生介绍电源电路的两种类型，即线性电源和开关电源，以及两种电源电路的拓扑结构、工作原理和各自特点以及应用场合，并在此基础上向学生介绍2~3种常用的电源控制芯片，如线性电源常采用LM7805、AMS1117-3.3等线性稳压芯片，开关电源则常采用LM2596、MP2359等开关电源芯片，简单介绍各个电源芯片的主要参数，如输入电压范围、输出电流等参数等。嵌入式系统时钟电路设计的课程教学主要向学生介绍两种类型的时钟电路，即无源晶体和有源晶振电路，讲解这两种类型时钟的特点和应用场合以及时钟电路设计的注意的事项，并用多媒体给出两种类型电路结构，向学生分析电路中各个元件的作用。嵌入式系统复位电路教学需向学生介绍两种类型的嵌入式复位电路，即阻容式复位和专用复位芯片复位，介绍两种电路的特点，同时介绍几款常用的专用复位芯片(如MAX811)，让学生掌握嵌入式系统复位电路的设计方法。如果说嵌入式处理器是嵌入式系统的大脑，那么嵌入式系统的IO设备是嵌入式系统的四肢，是和现实世界交互的设备，嵌入式系统IO设备的教学需引导学生建立嵌入式系统中IO设备的概念，并举例说明嵌入式系统常用的一些IO设备，如嵌入式显示屏、键盘、打印机等。在IO设备的教学中，课程应首先介绍IO设备与嵌入式处理器的接口技术，分别介绍并行接口和串行接口，指导学生学习接口类型，并根据实际工程需要选择不同接口类型的IO设备，同时引导学生掌握各种接口的时序，并能够熟悉几种常用的接口类型，如I2C、Intel式并行口、SPI等接口以及各种接口的数据传输速率和物理接线数目等。
（二）嵌入式课程软件设计教学内容的选取
嵌入式软件是嵌入式系统的灵魂，与嵌入式硬件一起作为嵌入式设计的核心内容，因此，嵌入式系统软件设计是嵌入式课程授课的重要内容之一。嵌入式软件教学应注重培养学生的嵌入式软件开发能力，向学生讲解嵌入式系统的软件体系结构，即嵌入式软件可分为应用程序、应用程序接口、嵌入式操作系统、硬件设备驱动程序，加强学生对各个软件层次的把握。嵌入式软件设计授课需要向学生讲授各软件层的功能与特点、嵌入式软件开发所需要具备的先行课程知识，明确嵌入式实时操作系统是嵌入式软件的核心，引导学生根据嵌入式系统的软件体系结构学会软件设计的分工。嵌入式课程应能够向学生介绍几种目前较为流行的嵌入式操作系统，让学生对目前常用的嵌入式操作系统的发展状况及其主要特点有所了解。目前，嵌入式实时操作系统可分为两种类型，即商用型和免费型，商用型操作系统有Vxworks、Wince、PalmOS等，商用型操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但是价格昂贵；免费型操作系统在价格方面具有较大的优势，主要以Linux为代表，嵌入式系统课程应要求学生能够熟悉并掌握一种嵌入式操作系统的基本原理和使用方法。
μC/OS-II嵌入式操作系统是一种规模较小和源码开放的嵌入式操作系统，比较适合初学者学习和课堂教学，特别是学生在具备μC/OS-II操作系统基础和学习经验之后，再学习某些大型的操作系统（如嵌入式Linux）则可大大提高学习效率并获得较好的学习效果，因此本文选取μC/OS-II操作系统作为嵌入式操作系统的授课内容和研究对象，并以μC/OS-II操作系统为例讲授基于嵌入式系统的应用程序开发、驱动程序开发以及图形用户接口的使用方法。同时，嵌入式软件教学需向学生介绍嵌入式软件开发工具和开发平台，其中主要介绍交叉开发系统调试结构和使用方法。嵌入式交叉开发系统由宿主机系统、通信系统和目标机系统构成[4]，嵌入式课程教学需要帮助学生直观的了解嵌入式软件开发的工作形式、嵌入式软件开发需要具备哪些条件和做哪些准备工作。同时，嵌入式课程需要向学生讲解1~2种嵌入式微处理器的上位机开发软件，目前STM32F104微处理器的软件开发普遍采用KeilμVision开发软件以及JLINK仿真器，则嵌入式课程需要向学生介绍KeilμVision开发环境设置方法、工程项目的建立方法、JLINK仿真器硬件连接方式以及驱动程序安装方法，使得学生能够自主构建基于STM32F104微处理器的嵌入式系统软、硬件开发平台，并能在此开发平台上新建工程项目、下载程序、仿真运行、断点跟踪调试等。
二、嵌入式系统教学方式的优化
在嵌入式系统教学过程中，任课教师必须研究和制定一套有效的教学方式，合理安排课程授课内容顺序，注重知识的承前启后，对嵌入式系统的一些先行课的相关章节知识点需要进行必要的复习，比如在硬件设计中，需复习模拟电路、数字电路、微机原理及接口技术等课程的相关知识点，在嵌入式软件设计教学中，需复习C语言程序设计、操作系统、数据结构等课程，为嵌入式系统课程作必要的准备。
（一）嵌入式课程硬件设计教学方式改革
嵌入式硬件设计教学中，任课教师可在课堂上准备一些实验设备[5]，将软、硬件实验直接融合到理论课程的教学中，在课堂上首先向学生展示一块嵌入式系统硬件电路板，如STM32F104应用开发电路板，让学生近距离观察电路结构和板上的各种元器件，并作简要介绍，使得学生能够直观的认识嵌入式系统硬件电路，然后以提问的方式引导学生对电路图如何设计和生成产生兴趣，授课教师此时可介绍嵌入式硬件设计步骤以及电路设计的相关软件，让学生了解嵌入式硬件原理图和印制电路板图（PCB图）设计过程和设计方法。在此基础上，授课教师在课堂上以一个简单的嵌入式电路系统为例，现场安装Protel电路图绘制软件，讲解并演示电路原理图和PCB图的绘制步骤和方法。在电路图设计的演示之后，授课教师应给学生讲解硬件电路的调试过程和调试方法，让学生掌握嵌入式电源电路、时钟电路、接口电路的调试方法，并在课堂上现场演示硬件调试，最后以处理器的一个IO接口控制的LED灯闪烁为例，编写LED灯闪烁的例程，让学生直观的把握嵌入式系统调试方法。
（二）嵌入式课程软件设计教学方式优化
嵌入式软件教学的主要内容是嵌入式操作系统的移植方法、使用方法和应用程序编写。授课教师在讲解嵌入式操作系统的使用方法时，可在课堂上利用多媒体教学手段基于μC/OS-II的操作系统编写应用程序，在操作系统的每个任务的主循环中添加断点，让学生直观的感受操作系统多任务切换机制，并以一个简单的软件例程，要求学生现场进行构思，开展广泛的交流，然后将学生构思的各种方案在多媒体上进行现场编程实现、输出结果，让学生对自己方案的正确性、合理性有直观的认识和理解，并促使其对方案进行修正，以使学生迅速掌握μC/OS-II的操作系统的使用方法和应用程序设计方法。
三、嵌入式系统实验和实践教学的优化
实验教学和实践教学是教学过程中重要环节，可提高学生对理论知识的理解和把握，培养学生工程实践能力、独立思考解决问题的能力。学生可以通过实验来验证理论课程知识，对于课堂上的例程，学生可以通过自己的学习和理解对其进行修改，然后进行实验，验证其修改正确与否，这是一种极其有效的学习方法。嵌入式系统课程设计是嵌入式系统课程的工程实践环节，旨在训练学生的动手实践能力和培养学生的方案论证能力、工程项目设计和开发能力，适应学生就业和社会需求。
（一）嵌入式课程实验教学
嵌入式实验教学需要向学生详细介绍实验系统的拓扑结构、电原理图和系统的软件开发环境，并以一个简单的例程引导学生熟悉和如何使用实验系统的硬件电路和软件开发环境以及实验操作步骤。实验课程的章节内容安排应遵循由简入繁的原则，明确实验方法、实验步骤和实验目的，引导学生从一个简单的IO端口控制LED灯闪烁的例程开始学习，完成从新建工程、编写程序、下载程序调试、观看实验结果的实验过程，再以2~3个难度逐步增加的实验，明确实验目标（即实验成功后应看到的实验现象），激发学生的学习和动手实验的兴趣。学生在实验期间遇到问题，指导教师应积极引导学生检查问题并解决问题，而并非直接告诉学生答案，培养学生独立思考和解决问题的能力。在学生正确完成实验后，指导教师应积极鼓励学生采用多种不同的软件算法完成同一个实验，提高学生的编程能力和拓宽学生的视野。在完成实验的基础上，指导教师应鼓励学生在现有实验系统的基础上开发一些简单的电子设备，如数字电子钟、数字温度计、计算器等，让学生切身的感受到嵌入式技术的广泛用途。
（二）嵌入式课程设计教学
嵌入式系统作为一门应用性很强的课程，进行项目化教学是课程设计教学改革的必由之路[6]。本文采用项目开发为驱动的课程设计形式，引导学生自主学习嵌入式硬件设计、操作系统移植、驱动设计、应用程序设计，以一个完整的项目开发作为课程设计任务，让学生全面掌握嵌入式系统设计的全部过程，巩固所学的理论知识。在课程设计选题方面，指导教师可提供一定数量设计课题，设计课题需具备较高的综合性和可行性，难度适中，要能够达到训练学生嵌入式方案论证能力和软、硬件设计能力的目的。学生也可根据自身的知识特点拟定课题，经指导教师审核修改后进行课程设计，同样，自拟课题也要达到综合训练的目的。课程设计的选题和实施应能培养学生的嵌入式方案论证和制定项目具体实施计划的能力，规范学生的嵌入式项目开发方法和开发步骤。在嵌入式系统课程设计结束后，学校应提倡以学院为单位组织嵌入式系统设计大赛，进一步锻炼学生嵌入式工程实践能力，达到学以致用的目的。
四、结论
关键词 嵌入式系统;教学改革;课程建设
中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)18-0039-02
Teaching Reform and Practice for Embedded System Course in Application-oriented Colleges//Zhang Wenfen, Gao ShouPing, Lu Wukui
Abstract This paper introduces the characteristics of embedded system course and the problems embedded system teaching faced in application-oriented colleges. According to the teaching reform and practice of our school, this paper proposes the corresponding reform measurements from the aspects of teaching contents, textbook construction, practice teaching, interest cultivation and teacher staff construction.
Key words embedded system; teaching reform; course construction
Author’s address Faculty of Computer, Xiangnan University, Chenzhou, Hunan, China 423000
嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统[1]。20世纪90年代以来,嵌入式系统软、硬件技术发展迅速,应用领域逐步扩大,嵌入式技术也成为最热门、最有发展前途的计算机技术之一。
随着嵌入式技术人才需求量的增加,许多高校的计算机、电子、通信、自动化等专业都相继将嵌入式系统课程列入教学计划。嵌入式系统作为一门较新的课程,其教学内容的选择、教学模式的确定、实验教学的组织等问题,依然处于探索阶段。
本文主要针对应用型本科计算机专业的嵌入式系统课程教学,对湘南学院在教学改革过程中取得的成果和经验加以总结,提出一些改革措施和建议。
1 课程目标
目前社会所需的嵌入式人才是掌握电子设计及计算机相关知识的人才,也就是通常所说的硬件工程师和软件工程师,而其中软件设计人才约占80%左右[2]。硬件工程师主要由电子技术类专业的人员担任,软件工程师则主要为计算机类专业人员。
对于应用型本科计算机专业学生,嵌入式系统课程的教学目标是:通过本课程的学习,使学生了解和掌握嵌入式的基本概念、系统结构和嵌入式系统软件开发的基本方法;能够使用开发工具设计开发简单的嵌入式系统设备驱动程序和应用软件;为进一步学习和研究嵌入式系统打下基础。
2 课程的特点
嵌入式系统是一门综合性很高的计算机专业课程,所需基础知识较多,涉及内容广泛,不仅涵盖软、硬件技术的很多方面,而且与通信、自动控制、电子等专业知识相关。要求学生具有较好的计算机软、硬件基础知识,教学的难度较大。嵌入式系统是一门实践性很强的课程,只有通过实验才能真正理解和掌握嵌入式系统开发的方法。
嵌入式系统具有非垄断性的特点,没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断市场。主流产品的多样性决定了嵌入式教学内容的多选择性,各高校讲授的处理器和操作系统不尽相同,配备的实验平台也不一样。
3 课程改革与实践
3.1 教学中存在的主要问题
基于嵌入式系统课程的上述特点,嵌入式系统教学普遍面临一些困难,存在一些问题,了解这些问题有利于在教学环节有针对性地采取措施进行改进。主要问题有:内容多,课时少;没有统一的经典教材;实践能力培养不够,实验课时不足,过于依赖实验箱;学生对此课程的兴趣小;师资力量较弱;等等。
3.2 相应的课程建设与改革实践
1)教学内容选择。2004年IEEE和ACM对计算机类本科教育的课程体系进行设置时指出,嵌入式系统课程应包括以下内容:嵌入式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌入式软件设计、实时操作系统、低功耗计算、系统可靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混合信号系统等。讲授全部这些内容是不切实际的。目前,各高校嵌入式系统课程多为32～48课时,湘南学院为50课时,即便只讲授其中的基础和核心内容,课时安排也非常紧张。
根据课程目标的要求,有所侧重地选择教学内容,以软件开发为主,包括应用软件和驱动程序开发,放弃硬件设计内容。并且在多种处理器、操作系统中选择主流、有发展前景的ARM微处理器和嵌入式Linux作为主要授课内容,不贪多贪全。教学内容包括主要的开发过程和技术,用少量简单例子说明各环节的相关知识和开发方法。不追求多和复杂,而重视来龙去脉,既让学生有全局观,便于知识扩展和课后自学,又不会让多、难、复杂的内容吓跑学生。湘南学院嵌入式系统课程的教学内容如表1所示。
2)教材建设。确定了教学内容之后,应该根据教学内容为学生选择一本合适的教材,教材应当包含尽可能多的教学内容,并且在教学内容的基础上有所扩展。目前并没有统一的经典教材可供使用,现有的教材多但不实用。解决方法:选购现有教材+试验箱提供的教材+自己补充内容。湘南学院选用的教材是《基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程》[1],补充内容主要包括嵌入式系统概述、汇编语言和C语言混合编程、简单的启动程序和Linux常用命令,以及一些例子程序。此外,结合学院实际情况,积极展开自编教材和实验指导书的相关工作。
3)实践教学。针对嵌入式课程实践性强的特点和实验课时普遍偏少的现状,引入“Learning by Doing”的教学思想,适当提高实验课比例。建议将总学时的3/4安排为实验课,把与实验直接相关的理论带到实验课上讲解。理论课占总学时的1/4左右,主要讲授基础知识、基本原理,比如第一章的全部和第二、三章的大部分内容。另外,对学生开放实验室也可以弥补实验课时的不足,提高学生动手能力,特别是对于进行嵌入式课程设计和毕业设计的高年级学生。
在实验教学中还存在过于依赖实验箱的问题,学生只需按照试验箱自带的实验指导书的步骤一步一步操作就可以轻松完成实验。实验箱就像一个“黑盒子”,学生对其中的功能实现不甚了解。针对这种情况,建议任课教师将实验箱现有的例子程序作为参考例题,对题目进行一些修改后再作为学生的实验题。包括实验箱提供的驱动程序,不宜全部作为“黑盒子”直接调用,而是让学生编写最简单的一两种设备(比如LED和串口)的驱动,以了解驱动程序的开发方法。
4)兴趣培养。兴趣是最好的老师,只有学生对这门课程有了兴趣,才会有更高的学习热情和积极性,才能有更多收获。为了提高学生对嵌入式系统课程的兴趣,采取下面的几条措施。
①在理论教学中,选择简单、基础、易于理解的内容及实际应用中最常用到的内容来讲解,难以理解和非常用的内容则尽量不涉及,以减少学生学习时的挫折感。
②在实验环节,教师布置的实验题目要集知识性、趣味性于一体,使学生能够把所学的知识运用到解决一些趣味性的问题上,变被动学习为主动学习[3]。
③提前布置课程设计题目。在课程的前期就把课程设计的选题公布给学生,并且在其后的教学中尽量以课程设计中需要用到的功能作为例题或者实验题,让学生带着问题和需求学习。
④注意发现对嵌入式系统有兴趣的学生,提议他们将嵌入式系统设计作为毕业设计的选题之一。此外,鼓励这部分学生参加大学生电子设计大赛等活动的嵌入式系统设计大赛,这样既可以发掘和进一步培养嵌入式系统的人才,又可以通过这部分学生带动其他学生的积极性。
5)师资队伍建设。嵌入式系统的发展速度快,课程的实践性强。嵌入式系统课程教师不仅应该具备扎实的理论基础,还应具有较为丰富的实践经验。针对教师理论基础扎实但实践经验不足的情况,学院采取“把授课教师送出去”的措施,选送教师到公司或者研发能力强的高校进行短则几天、长则半年到一年的进修学习。到目前为止,大部分授课教师都有外出学习和培训的经历,极大地提高了教师的实践能力。另外,学院也在积极争取“把实际项目请进来”,由教师组成开发团队进行开发,进一步丰富教师的项目经验。只有具备丰富的实践经验,教师才能在教学中理论联系实际,把握重点,激发学生的兴趣,取得更好的教学效果。
4 结束语
上述改革措施已在学院的教学实践中发挥了积极作用,显示出成效,对各院校的嵌入式系统课程教学模式改革和课程建设具有一定的借鉴意义。不同院校可以根据自身及学生的特点,选择教学内容,调整教学方式,培养出更优秀的嵌入式系统的人才。
参考文献
[1]林晓飞,刘彬,张辉.基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程[M].北京:清华大学出版社,2007
关键词：嵌入式技术； 教学方法
0前言
嵌入式技术是当今计算机技术中发展最快最热门的技术，嵌入式技术在当今得到了极其广泛的应用，已深入到各个应用领域，几乎是无所不及，主导应用的潮流，以致一些学者断言嵌入式技术将成为后PC时代的主宰。另伴随着巨大的产业需求，我国嵌入式系统产业的人才需求量也一路高涨，嵌入式开发将成为未来几年最热门最受欢迎的职业之一。嵌入式课程也在各个高校中逐步展开，我校《嵌入式技术与应用》课程在2009年12月作为校级精品课程申报，于2010年3月被批准为校级在建的精品课程，精品课程的建设过程中遇到许多的困难与问题，精品课程的建设过程也是我们解决这些问题与困难的过程。我们主要从以下几个方面做了一些工作。
1有针对性的制定培养目标，确定对学生的职业能力要求
嵌入式技术的涉及领域有几个方面常见的智能仪表、工业控制领域，机顶盒、路由器等方面的应用，个人电子产品的应用（这些产品往往需要友好的GUI图形界面），高端智能设备（涉及到智能机器人，医疗仪器、军事领域，航空航天领域）。为此，我们基于本专业学生毕业后大多就业于珠三角和长三角及湖北地区的中小型企业的现实，我们将学生将来就业的定位于中小型企业，经过我们专业教师的调研，我们对这些企业技术部门设置的岗位及岗位要求有了较好的认识，我们对每一个嵌入式行业相关必需具备的职业能力进行分解，然后再分析选取相应的教学内容，对不同的应用岗位所对应的不同的能力与知识要求作出了归纳与总结（如图1），为教学目标与教学内容的确定提供了依据。
图1职业岗位与能力要求
2让课程具有非常强的时效性，本课程是近来才刚刚设立的一门新兴课程，应该让学生接触与掌握社会上最新和最前沿的应用技术
IT领域的新技术发展令人应接不暇，虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识，但他们毕业走向社会后，必然要面对这些新技术，如果我们的教学内容陈旧，就会加长学生毕业后的适应周期；如果我们能够提供给学生更多接触这些新知识、新技术的机会，就会使学生毕业后能够迅速地融入到社会实际中。同时也能使我们的教学内容与这些新技术基本保持同步。
例如，在以往单片机的学习中只涉及到静态存储器的扩展，而在嵌入式系统中就会使用到动态存储器DDR技术，DDR技术的动态刷新、行列扫描和地址线的接法上都是比较新又比较有有用的技术，会让一些没有经验的学生感到困惑，在教学过程中，我们利用S3C44B0X芯片来构建最小系统的过程中来教给学生动态存储器的使用（如图2）。
图2 SDRAM HY57V641620与S3C44B0X的硬件接口电路
3本课程是一门综合性的课程，要学会它，必须能够综合应用计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术
本课程会应用到计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术、模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理、C语言程序设计、单片机技术、微机原理、面向对象的程序设计、计算机操作系统原理、LINUX操作系统的应用等多种知识，这些知识在嵌入式系统中都会有所应用，嵌入式系统就是这些知识的综合体，实际上，嵌入式系统为学生掌握计算机技术提供了一个非常好的平台，要想很好地掌握嵌入式技术也必须掌握好这些知识。要让学生掌握这么多的知识就必须在项目中去学习，对教学内容与方法进行设计。针对学习的不同阶段，设计不同的项目与其对应（如图3），让学生在实践中体会这些知识的作用，掌握这些内容，以避免教学内容的枯燥。
图3 不通阶段都有对应的实践
4课程的实践性很强，在传递知识的同时要更加注重培养学生的实践动手能力，让学生积累经验
在教学的各个阶段中都安排有不同实践任务，让学生的能力由初级到高级逐步提升，在教学的最后还安排了课程设计，进行综合的 实践（如图4）。分层次逐步提高，由易到难，逐步综合首先让学生掌握基本的知识与技能，难度大的知识先放一下，在实践教学中通过实例来讲解，使学生更容易理解，采用直观、生动的教学方法 将知识与能力目标融入到具体的项目中以培养高等技术应用型人才为根本任务，将加强应用能力训练作为课程各项改革建设的中心 引导学生将“学”与“做”相结合，以达到学以致用，建立以“递进式模块化”的课程内容 ，初级阶段有基本实验、中级阶段有实训课程、高级阶段有课程设计任务。 转贴于
图4 由简单到复杂的训练方法
5积极开展课程设计，进行综合性的训练
例如，自制基于S3C4510的嵌入式系统及JTAG下载烧写工具。设计内容：在老师指导下设计S3C4510系统的原理图、PCB板图以及JTAG线缆的原理图与PCB板图，亲自买元件、制版、焊接、调试。编译、固化uClinux;完成JTAG烧写程序的编写，可以用标准C，也可以用VC，也编写LINUX系统下使用的版本。
图5自制基于S3C4510的嵌入式系统及JTAG下载烧写工具
图6 自制JTAG下载烧写工具原理图
关键词：嵌入式系统；实践教学；ARMCortex―M3
中图分类号：TP368.1-4
嵌入式系统的最主要目的是满足生产过程中的部分特定用途。嵌入式系统的核心在于硬软件设计协同性的体现。因此，在有关“嵌入式系统”的教学过程当中，对学生所掌握的硬软件知识均有着严格的要求。本文在对目前我国电子信息工程专业的教学模式进行深入分析后，从“嵌入式系统”的内涵、需求与体系上着手，对电子信息工程“嵌入式系统”实践教学课程内容的相关信息进行进一步的整合，在ARMCortex―M3的基础下，全面探讨“嵌入式系统”实践教学体系的可行性。
1 “嵌入式系统"教学的相关理论
1.1 “嵌入式系统”教学的人才需求
就现阶段电子行业的发展状况看，嵌入式的硬件工程师、系统工程师与应用工程师三种工程师是电子市场所急需的。按照市场需求的相关因素来进一步分析表明：对嵌入式硬件工程师主要技能要求偏向于在电路、驱动程序和板级支持包；嵌入式应用工程师考核重点是在嵌入式系统下，能对平台软件进行可利用式的开发；而嵌入式系统工程师则要求工程师能在操作技能与移植技能上有所建树并完成硬件平台与软件程序的高效对接。就一般电子信息工程专业来说，学生对信号与电子设备的掌控程度、对整体知识的运用已属于最高的要求。就专业的特性因素来说，三种类型的工程师有内在相关度，都属于嵌入式人才需求类型的方向。经过对以往电力型人才的运用经验发现，在嵌入式中的硬件工程师与系统工程师更为契合，而嵌入式应用工程师则更偏向于计算机科学体系。
1.2 “嵌入式系统”教学改革的主要方向
首先，“嵌入式系统”教学改革需要兼顾理论，关注实践：“嵌入式系统”教学具有很强的实践性特征，为了能够针对不同的嵌入式应用，做出不同的变化与创新，就需要学生掌握坚实的理论基础。同时，“嵌入式系统”教学也需要以实践为重点，突出教学过程的实验性。特别是针对验证性的实验教学而言，实验的结果并不能作为评价学生的唯一标准，而需要对学生获取实验结果的过程加以突出的关注，使学生能够在反复进行程序调试的过程当中，对实验方法进行合理的改进与调整，逐步提高学生分析并解决问题的能力。
其次，“嵌入式系统”教学改革需要确保所选取实验项目的合理性。在“嵌入式系统”的教学过程当中，良好的实验项目要求体现其综合性、以及创新性特征，将学生既有的知识点充分调动起来，解决问题，将被动的应付学习状态改变成为主动思考，并积极应对的学习状态。同时，所选取的教学试验项目还应当具有一定的柔韧性，使学生能够具备弹性化的思维空间，将学生个性充分激发出来，以达到提高学生思维活跃度、以及创新能力的目的。
2 Cortex-M3 “嵌入式系统原理及应用"教学实践
2.1 通过对课程内容的整合并从信息工程的发展实际出发，电子信息工程专业在经过认真思考后选取了以Codex-M3为教学内容的内核、以STM32处理器为教学实验对象的教学体系。其主要的教学实践流程为：在学生充分了解cortex―M3的体系、掌握其结构的基础上，在最近研发的cortex-M3内核处理器STM32的有效引导下，对嵌入式操作系统的任务进行合理调度，在ARM公司“嵌入式系统”的有效经验下，完成51单片机的转化。此实验的体系有四个组成部分，即： ARM codex―M3体系，STM32系列处理器、内核处理器和嵌入式操作系统C/OS―lI。校方以精选的4本教材和特质的参考书作为学生学习的模本并全方位扩宽学生查阅资料的渠道。依据模块的选择教科书选用了以下知识模块：《嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与～C/OS―II实时操作系统》、《ARM Codex―M3权威指南》、《STM32系列ARM Coaex―M3微控制器原理与实践》与《嵌入式实时操作系统》
2.2 实验平台的选择
通过对实施嵌人式实验进行全面的规划，并对此硬件载体深入了解后表明，传统的实验箱模式中存在有限制性因素，STM32仿真学习套件STM3210B更符合试验的要求。该套件采用在核心与性能上都进行了优化并支持USB下载程序和供电，因此极具便捷性。另外，此平台将仿真器与目标有效结合而极具效益。
2.3 实践流程的设计
在对有效信息进行整合后发现，实践的环节分为三个部分即实验、课程设计和毕业设计。实验部分按课时计算有18个，课程设计按天数计算为两周。在试验中，要求学生学习要点中必须具备：计算机的组成、系统的结构、单片机原理的运用、微机原理与汇编语言程序，并将重点定为对指定ARM系统的编绘，克服嵌入式系统中的各种操作难点。在对老师选择上，采取试验课老师与教学课老师交替担任的模式，最大限度地实现教学与实践的同步性；在课程设计上，要求学生有效将理论应用于实际，在实验平台的要求下，促使具体任务的完成。通过对以往开发板例程中经验的整合，结合当今的开发环境，分6个部分进行实验。如下表（表1）所示：
通过实验发现，嵌入式系统的程序的庞大性，增加了学生在特定的课时内进行透彻掌握的难度。据此，在试验时，应对工程模板进行合理的调整，提醒学生修改编写关键代码并保持设置的合理性，有序进行试验并设计分值，根据实际情况对操作分进行定量选择。另外，增加学生对Source Insight和BeyondCompare两个程序的认识并能有效将其运用到文本与软件中，进一步促使编程效率的提高。整个试验由两个部分组成即实际操作、实验报告，其中，操作占60% ，报告占40%。具体的课程设计内容，要求学生在实验平台上完成操作系统的移植，有效管理多个系统任务并进行任务调用。“嵌入式系统”实践教学根据医生试验流程运行了两届，学生的接受程度有了明显的提高。但是由于其处于发展的初步阶段，在教学的实践与结构上仍需进行持续的改进。
3 总结
综上所述，通过对“嵌入式系统”教学进行相关的试验后表明，“嵌入式系统”课程是电子信息工程专业课程经过不断改革后的最具可行性的课程体系，其教学的需求适应时代的发展、知识的体系利于学生对专业知识的吸收、内容模板更具组合的高效性，因此，“嵌入式系统”教学在电子信息工程专业中有巨大的研究价值。另外，“嵌入式系统”教学在形成中所存在的弊端，有望于教育者在实践中进行不断总结与改进以促使其动态体系的形成，争取让电子信息工程专业的学生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深层的、最全面的专业知识。
参考文献：
[1]施文娟.电子信息工程专业嵌入式系统教学改革的探索[J].林区教学，2011（06）.
[2]王维博，王海滨，叶凯.电子信息工程专业嵌入式系统教学的改革探讨[J].中国电力教育：上，2010（04）.
[关键词]RFID射频识别技术物联网教学改革
中图分类号：D68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0267-01
0 引言
射频识别是无线电频率识别（Radio Frequency Identification，RIFD）的简称，即通过无线电波进行识别。[1]RFID射频识别技术是当前热点技术之一，也是物联网的基础之一，它能够在不需要人工干预的情况下，自动完成物品信息的采集、处理和识别等功能，给交通、安全、销售、管理和物流等领域带来了巨大的变革，也为我国信息化建设做出了巨大的贡献。RFID射频识别技术作为物联网专业的核心课程之一，是一门理论性和实践性都很强的课程，RFID射频识别技术不但能够结合之前的嵌入式系统应用技术的相关知识，还能为后续的毕业设计打下良好地基础，对物联网专业学生的实践能力和理论知识体系的培养至关重要。
1“RFID射频识别技术”课程的教学模式
1.1 理论教学模式
“RFID射频识别技术”课程的理论教学方法如下：首先，简单学习RFID射频识别技术中的一些基本概念和基本原理，主要包括RFID射频识别技术的概念、特点、基本工作原理和应用系统构架；其次，重点剖析RFID射频识别技术的基础理论和行业相关标准，主要包括射频前端电路的原理、编码和调制、数据校验、防碰算法、数据传输的安全性以及ISO/IEC标准这几部分；最后，从应用的角度出发，分别从软硬件角度介绍125kHz、13.56MHz、900MHz和2.4GHz@四个频率下的阅读器、应答器以及天线的设计方法。
通过本课程的理论知识的学习，使得学生能够熟悉RFID射频识别技术的概念和工作原理，在理论教学的过程当中通过采用典型案例分析的方法，比如学校食堂饭卡、图书馆管理以及公交车刷卡等生活中经常使用和随处可见的案例，使学生通过案例理解进而掌握RFID射频识别技术在各个领域的应用、设计方法和开发过程等，逐步培养学生掌握RFID射频识别技术的系统集成设计以及相应的分析能力，并通过实践环节设计和搭建实际的射频识别应用系统，为将来的毕业设计、参加工作和增加就业竞争力打下良好的基础。[2]
1.2 实践教学模式
实践教学是“RFID射频识别技术”课程中至关重要的一部分，实践教学不仅是培养学生应用能力的重要组成部分，而且实践教学必须以理论教学为依据，只有两者相结合才能让学生更好地去理解和应用RFID射频识别技术。实践教学是在本校的物联网实验室中进行的，主要包括RFID射频识别技术基础实验和RFID射频识别技术课程设计两大部分，通过这两部分的实践教学来巩固学生的理论知识并提高学生的实践能力。
实验部分的教学一方面由教师向学生演示物联网智能家居中的门禁系统，以及通过原理机基础实验和原理机通信协议实验的学习，原理机基础实验包括通过示波器查看RFID系统载波的产生、RFID系统的编码、RFID系统的信号功率放大、RFID系统副载波解调、RFID系统包络检波、RFID系统数据速率选择和RFID系统天线等基础实验，原理机通信协议实验包括CRC计算实验、读单个Block实验、写单个Block实验、读多个Block实验、写多个Block实验、标签选择命令实验和复位命令实验，让学生能够对RFID射频识别技术的理论知识和实际应用有个直观的认知；另一方面是让学生使用应用型RFID实验箱中的125kHz、13.56MHz、900MHz和2.4GHz这四个频率模块分别进行寻找标签实验、识别单个标签实验、识别多个标签实验、读取标签实验、写入标签实验以及标签的防碰撞实验，并结合嵌入式开发环境搭建、Qt开发环境搭建和嵌入式串口通信这三个嵌入式系统应用技术的相关实验，通过LCD液晶显示器观察不同频率下的实验结果，通过这几个频率模块下的实验让学生更好地理解在不同频率下的应答器和阅读器的工作原理、通讯协议、RFID两个常用标准、选择方法以及相应的应用领域，还能进一步巩固之前嵌入式系统应用技术课程的知识。通过实验部分的学习，一方面巩固了之前的理论课程的学习，另一方面为后续的课程设计也打下扎实的基础。
课程设计部分采用让学生分组进行一个实际应用设计的方法来加强学生的综合能力和合作能力，每组学生可以根据自身的特点选择自己比较擅长的模块，课程设计部分的题目如下：图书馆管理系统、超市会员卡管理系统、ETC充值系统、商品溯源系统和校园一卡通系统，通过课程设计部分让学生掌握RFID射频识别技术的基本设计原理、流程和方法，学生在这部分的学习当中不但能够发挥自己的长处，提高学习兴趣、增强自信心，还能够互相学习和沟通，增加学生之间的感情。实践教学方案如图1所示[3]。
2 “RFID射频识别技术”课程的教学改革与实现
“RFID射频识别技术”课程的教学改革主要从考核方式这方面进行全面改革，由于传统的考核方式都是采用期末考试作为检验学生掌握情况的标准，这种考核方法严重忽略了学生的实践能力，导致学生在实践环节出现不学习、不认真和不动手的情况。针对这种情况，改革后的“RFID射频识别技术”课程的考核主要由学生的平时实践环节和最后的笔试环节两部分构成，实践环节不但包括要检查学生的实验运行结果和相应的软件程序代码，针对不同的实验还包括相应的答辩环节，这个环节主要要求学生回答教师和其他学生针对于设计提出的问题，通过学生的答辩来检查学生的学习效果，并计入到最后的考核成绩当中。
通过这种考核方式能够提高学生学习的积极性和学习兴趣，能够让学生主动参与到教师的教学过程当中，积极与教师和学生进行沟通交流，进而提高学生的实践能力，也能更好地巩固理论基础。当然，教师在整个教学过程中也要多学习，多参加一些相关的培训和研讨会议来提高自身的知识水平和实际应用能力，能够更好地指导学生，而且针对学生在实际的上课过程当中遇到的问题要及时调整教学方法，这样才能更好地帮助和指导学生。
2 总结
“RFID射频识别技术”是物联网专业的核心课程之一，该课程不仅对学生之前所学习的知识进行了延续和巩固，还对学生的后续学习、实践能力、毕业设计和就业前景都具有一定的影响。本文结合我校物联网专业学生的实际学习情况，从理论教学和实践教学两部分对这门课程进行了探索和改革。同时，教师在教学的过程当中也要不断地总结教学经验，积极参与相关培训和研讨，与时俱进，紧跟时代步伐，对学生认真负责，以便学生能够胜任物联网专业的技术和就业需求。
参考文献
[1] 单承赣，单玉峰，姚磊.射频识别（RFID）原理与应用[M].北京：电子工业出版社.2015（7）.
关键词：嵌入式系统； 应用型人才； 培养模式
中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0163-02
近几年，嵌入式技术日渐普及，随着“三网融合”不断提速，3G网络全面铺开，对消费类电子产品市场产生了重大的冲击，进而为嵌入式系统产业带来更大的人才需求。嵌入式系统无疑成为当前最热门、最有发展前途的IT应用领域之一。在未来相当长的时间内，嵌入式软件人才将是企业争夺的目标。
相对强大的市场需求而言，目前，嵌入式人才市场的现状却是企业举着大把的钞票却招不来合适的人才。据权威部门统计，我国目前嵌入式人才缺口每年为60万人左右。造成这种情况的原因很多，最重要的原因之一就是，与嵌入式技术的快速发展相比，我国大部分高等教育机构在嵌入式系统领域的培养模式和教学水平相对滞后，每年输送到市场上的嵌入式系统人才不多。形成的现状就是：一方面，有些高校学生毕业就面临失业；另一方面，嵌入式企业缺乏有经验的人才。
目前，国内高等教育机构中开设嵌入式系统教学的学校其实并不少。从教学层次上，可大致分为普通本科院校的嵌入式方向、高职院校的嵌入式专业以及与嵌入式相关的社会培训机构。社会培训机构面向的是有一定的计算机软硬件专业知识、想在嵌入式开发领域进一步深造的专业技术人员，并不是一个系统完整的人才培养模式。本文主要讨论普通本科院校和高职院校的嵌入式教学模式。
普通本科院校的嵌入式教学模式
国内普通本科院校在原有计算机学科的基础上，开设与嵌入式有关的课程是水到渠成的。早在20世纪90年代末，某些重点高校就依托国家级的重点科研项目在研究生层次展开了嵌入式技术的开发与应用，其中最著名的就是Delta OS，它是电子科技大学和科银公司联合研制开发的全中文的嵌入式操作系统。随着嵌入式行业的飞速发展，一些重点高校在本科层次也开始引入嵌入式有关的课程，但嵌入式教学的重点还是放在研究生层次和科研实验室中。
国内高等院校的本科层次嵌入式方向教学模式可以总结为：在计算机类或者电子类原有教学模式的基础上，为有志于从事嵌入式开发以及未来在更高层次上学习和工作中继续嵌入式开发的学生进行广泛的兴趣培养。具有如下特点：（1）本科层次的嵌入式专业课程往往安排在大三，甚至大四，通常作为专业选修课出现。有些本科生在做毕业设计时才开始接触嵌入式开发。嵌入式系统课程在本科阶段多作为专业知识的拓展或研究生学习的铺垫，更多出现在研究生培养方案或者所辖的二级学院培养方案中。（2）本科学生入学素质高，学制长，理论基础扎实。由于学生拥有深厚的计算机或者电子技术的理论基础，往往在接触嵌入式开发后可以触类旁通，学习能力和速度都非常惊人。（3）本科院校的科研实力普遍较强，以科研带动教学，研发氛围非常好。一些重点高校的优秀本科生在大三就可以加入到导师的科研团队中，进行嵌入式产品的实际开发。（4）本科院校与企业合作科研的实力较强，一些重点院校与国际知名的公司有长期的合作关系。这无疑大大促进了本科层次嵌入式方向人才的培养。
高职院校的嵌入式教学模式
随着嵌入式行业的发展，近几年国内高职院校的嵌入式教学也以较快速度发展。其中，深圳职业技术学院计算机应用专业起步最早，发展较快。从2003年首次开设全国高职院校中的第一门嵌入式系统类课程，并创建全国高职院校中第一个嵌入式系统类实验室“深职院－电子科大嵌入式系统技术实验室”开始发展至今，该专业已有400名左右的嵌入式方向毕业生，其中大部分都就业于嵌入式相关行业，有些学生在企业工作两三年后，目前已成为嵌入式专业方向项目经理以上技术人员。总结这些年来的办学经验，深职院嵌入式方向教学模式可概括为：以“职业岗位需求”为核心，教授紧跟当前嵌入式行业发展的核心技术，把学生培养成“能工巧匠型大学生”。现从以下几方面具体说明。
面向工作岗位，体现核心能力的人才培养计划 自本专业创建至今，每年5月定期举行专业指导委员会会议，广泛邀请业内精英企业的总裁和一线技术负责人讨论、修订当年新生的大学三年教学计划。来自企业的声音使得每一届学生的培养计划都源自就业岗位，符合工作需要。
紧跟行业技术发展潮流的课程体系 如图1所示，按照学生未来的就业领域和岗位需求设置课程，包括：微控制器高级应用、RSIC嵌入式系统技术、WindowsCE嵌入式操作系统、Linux嵌入式操作系统、DSP技术、智能网联网技术、嵌入式SOPC技术、嵌入式技术应用综合实训等。
重视学生动手能力的培养 高职院校素来重视学生动手能力的培养，学生绝大部分的学习在各种实验（实训）室进行，并基本保证每人一套业内实用的实验设备。
与嵌入式知名企业紧密合作 定期举行最新行业技术交流讲座，组织学生到企业生产一线去实习参观，合作开发科研项目等。除了前面提到的“专业指导委员会”，还大力建设相关的校外实训基地，为学生校外实习、就业打下良好的基础。
毕业生具备国内外认可的嵌入式行业权威认证 引进“ARM中国技术工程师”、“WinCE嵌入式系统开发”等国内外认可的权威认证，既拓宽了课堂所学知识，又提高了学生的就业竞争力。
然而，高职院校本身的一些客观条件也影响和约束了嵌入式系统人才的素质，如学生入学基础较差，学制较短，学历证书对企业没有较大的影响力等等。
应用型本科嵌入式系统人才培养模式的探讨
通过对普通本科院校与高职院校在培养嵌入式系统人才的教学模式上进行仔细分析后，不难发现两种模式均有优势和不足。能不能取长避短，探索出一条适应市场需求的嵌入式系统人才培养模式呢？答案是肯定的。可以结合普通本科院校与高职院校嵌入式系统人才培养模式的优点，研究并探索一种学制与普通本科一样，培养目标与高职教育相似但更高的培养模式――应用型本科嵌入式系统人才培养模式。这种模式和普通本科一样培养四年制全日制在校大学生，在培养思想和课程体系上有以下特点。
（一）培养思想
直接为企业培养应用型人才，而不是普通本科院校所培养的应用型与研究型相结合的人才。根据企业工作岗位的需求制定人才培养方案，使得培养出来的学生掌握嵌入式行业的相关工作技能，能将学校所学直接应用到工作中，很快适应并进入工作角色。
（二）课程体系
课程体系的设置兼具实践性和理论性，以实践为主，兼顾理论，使学生在体系化结构的嵌入式系统知识的基础上，能基本胜任一线的工作角色，并具备一定的专业自学能力，在未来的职业发展中更有潜力和后劲。
课程设置目标 嵌入式系统的开发是结合硬件平台设计、系统软件规划、应用软件开发等一系列环节的软硬件综合工程。因此，要求应用型嵌入式系统人才必须掌握软硬件的基础知识，具备嵌入式系统开发的相关技术能力，必须是全方面的软硬件人才。这和普通本科院校电子专业或者计算机专业培养出来的具有一定嵌入式系统开发能力的人才有本质的区别。
计算机软件硬件兼顾的四年制课程体系 结合课程设置的目标，学生必须具备一定的软硬件专业基础知识才能进入32位嵌入式系统课程的学习。在硬件方面，必须先学习数字电路、模拟电路（高低频）和单片机原理与应用等课程；在软件方面，要学习C/C++程序设计、汇编语言、软件学和操作系统原理等课程。只有掌握了这些课程的内容，才能进入32位嵌入式系统课程的学习。而32位嵌入式系统本身的知识点很多，主要包括32位嵌入式芯片的结构与功能、32位嵌入式硬件体系结构、硬件平台的电磁兼容设计、嵌入式软件中的Bootloader引导程序、驱动程序的编制与调试技术、嵌入式实时操作系统平台的移植与应用软件的开发等，因此，必须全面、系统地规划应用型嵌入式系统人才培养的四年制课程体系。
专业课程中实践内容与理论内容的关系 虽说“实践出真知”，可在嵌入式系统开发这一行，没有扎实深厚的理论基础是不行的。因此，必须处理好两者的关系。以 “Windows CE嵌入式系统”课程为例。该课程根据嵌入式系统助理工程师工作岗位的特点，以一个具体的嵌入式公司的研发活动展开分析，并确立研发中的典型工作过程，仔细分析工作过程对嵌入式助理工程师的能力要求，完成课程的初步设计。在经过与企业兼职教师商讨后，对课程设计进行调整，并整理出实用及可操作的教学内容，以项目的方式进入教学。根据PDA研发过程，将课程分为14个项目、1个课程设计完成学习过程；教学内容注重实践与理论相结合，其实践和理论的课时比例为42∶22；全程在专门的实训室中进行教学，保证每个学生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上完成学习任务。通过课程学习，学生能较好地掌握Windows CE嵌入式系统的应用与开发方法，系统掌握Windows CE嵌入式系统驱动程序的开发及应用的相关技术。
学完一门课程，掌握一个实际项目的开发技能 在课程体系中，多加入学习时间集中、实践动手环节为主的整周实训课（单元课），建立以产品为实体的多种工程技术开发实训项目以及相应的实训室等。如在最后一个学期开设的“专业技能实训”课程，该课程集中在2周实施，共56学时，在这2周的学习中，学生在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上围绕PDA应用项目完成内核及SDK定制、bootload、串口开发、gprs应用、gps应用等10个实用的实训项目。通过该课程的学习，学生能较好地掌握针对PDA及相关嵌入式系统的常见应用项目的开发方法。
像专业核心课一样，认真进行毕业实习工作 普通本科院校一般只在大四安排一个月左右的毕业实习。考虑到让学生多些时间体验工作岗位，体验社会角色，从而更好地适应用人企业的需要，在大四下半学期安排更多的时间进行毕业实习，甚至可以考虑将毕业实习和毕业设计结合起来，为学生联系或者学生自主联系嵌入式行业公司，在适合的工作岗位上实习一个学期，使学生把握住宝贵的就业机会和实习时间。
此外，与国内外的业内知名公司合作，引入有影响力和竞争力的专业认证，作为学生的课外延伸。
应用型本科嵌入式系统人才培养模式有别于普通本科教育和高职教育，是满足嵌入式人才培养需要，面向实际工作岗位，兼顾计算机软硬件开发理论和方法的一种新型模式，是嵌入式系统教育从高职层次向应用型本科层次逐步转变的一种探讨和尝试。随着这种模式的推行和发展，相信会有更多更好的嵌入式系统人才从校园走向广阔的就业市场。
参考文献：
[1]王晓春，彭艳.嵌入式系统的发展趋势和人才培养[J].职业技术，2007，（14）：38．
[2]熊茂华.高职嵌入式技术应用专业课程体系的研究与实践[J].计算机教育，2007，（2）．
[3]解志坚，张红燕，曾炼成.嵌入式系统开发人才培养的路径[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2010，（6）.
[4]李志杰.新形势下嵌入式系统教学体系探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2010，（12）．
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