陈卫丽+黄金雪
摘 要： 当前社会已进入万物互联机器智能的时代，嵌入式系统在各领域的应用越来越广泛，社会对嵌入式人才需求不断扩大，而嵌入式专业的高校毕业生却很少能直接胜任嵌入式岗位的要求。文章在充分调查企业嵌入式岗位人才能力需求的基础上，在嵌入式课程设置、实验教学、课程考核等方面进行了教学改革探索。实践证明，这些改革能有效提高学生的实际工作能力，满足社会对嵌入式人才的需求。
关键词： 嵌入式控制； 教学改革； 实验教学； 人才培养
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）06-84-03
The reform and practice of embedded system teaching for social needs
Chen Weili， Huang Jinxue
（School of information technology and Engineering of Guangzhou College of Commerce， Guangdong， Guangzhou 511363， China）
Abstract： At present， the society has entered the era that all things are interconnected with intelligent machines， embedded systems are widely used in various fields， the social demand for talents of embedded system continues to expand， but the professional college graduates are rarely directly qualified for the requirements of the position. Based on the full investigation of the demand for talents of embedded system in enterprises， this paper explores the teaching reform on the embedded system curriculum， experiment teaching， curriculum evaluation and so on. Practice has proved that these reforms can effectively improve the actual work ability of students and meet the needs of the society for talents of embedded system.
Key words： embedded control； teaching reform； experiment teaching； talent training
0 引言
隨着计算机技术和信息技术的发展，万物互联时代已经来临，嵌入式系统广泛应用在工控设备、智能仪表、汽车电子、 网络设备、军事装备、消费类电子产品等方面，嵌入式技术已成为通信领域和消费类电子产品等领域的共同发展方向。社会对嵌入式人才的需求也不断提高。
与嵌入式从业人员需求持续高涨相对，当前我国高校在嵌入式课程的设置和人才培养上却存在一些问题。集中表现是，每年从高校毕业的嵌入式相关专业大学生，真正达到嵌入式从业人员标准的却只占少数，多数毕业生并不具备直接从事嵌入式开发工作的能力，企业通常需要对这些毕业生进行一段相当长时间的再培训。在我校这种矛盾较为突出，学生普遍反映，不敢应聘嵌入式岗位，达不到他们的应聘要求。很多想从事嵌入式岗位的学生需要去社会上的嵌入式专业培训机构培训后才能应聘嵌入式职位。
为了缓解这些矛盾，培养适应社会需求的嵌入式人才，本文以企业岗位需求为出发点，了解企业需求，制定了嵌入式系列课程，并实施嵌入式课程教学改革，培养企业需求的嵌入式人才。
1 根据企业岗位需求制定嵌入式系列课程
人才培养方案中嵌入式系列相关课程的设置要满足企业岗位技能的需求。经过对目前企业嵌入式岗位的调研，得到嵌入式相关岗位设置如表1。
通过对岗位需要的知识和技能进行深入的分析，转换成院校的课程如下。
模拟电路和数字电路；电子电路设计；单片机原理及应用；嵌入式系统基础；嵌入式系统设计与开发；C/C++程序语言设计；接口电路及PCB设计；JAVA语言程序设计；GUI开发；软硬件测试技术[1]。
因此，我院把C/C++程序语言设计，模拟电路和数字电路，单片机原理及应用等几门课程作为专业基础课，嵌入式系统基础，嵌入式系统设计与开发，JAVA语言程序设计作为专业必修课，并作为重点实验课。
2 以实验驱动法对嵌入式课程教学进行改革
目前嵌入式教学，特别是嵌入式实验教学存在各种各样的问题。很多学校不重视实验教学，把实验教学看成理论教学辅助课程，多以基础的演示性和验证性实验为主[2]，忽视了学生的创新能力、科学思维能力和综合分析能力的培养，且不利于实验课程的创新和开展。课程设置与实验室资源配置不合理，部分实验设备长期闲置、利用率低，造成不必要的浪费。实验教学内容流于形式，造成学生学完课程之后不知道怎么应用，对嵌入式技术还停留在理论阶段，这也暴露出我国高校实验教学中存在的一些问题[3]。
针对嵌入式教学出现的问题，我院在嵌入式教学中进行了各种改革。首先对嵌入式系统基础和嵌入式系统设计与开发这两门课的教学进行了改革，加大实验力度和实验管理。我院购买了广州粤嵌科技股份有限公司的GEC210和GEC2440双核实验箱用作学生嵌入式实验教学，试验箱可以在Windows下用ADS做各种常规外设比如LED、中断、定时器、蜂鸣器、直流电机和步进电机、LCD和触摸屏、温湿度、光照、烟雾传感器、4x4按键及8位数码管等的驱动实验；也可以在实验箱的开发板上安装Linux操作系统，做这些常规外设及块设备、网络设备、摄像头、GPS及RFID等的Linux下驱动实验；还可以做Bootloader、内核、文件系统编译及移植、GUI开发等实验。
为了锻炼学生的动手实践能力，我院把全部嵌入式系列课程都排在实验室上课，教学方法改革为实验驱动法，让学生亲手做好每一个实验，每堂课都能动手操作。这样就克服了传统的理论课和实验课分开进行教学，学生动手机会很少的弊端。
实验驱动法就是把书上的内容都编为一个个的实验，并把绝大部分验证性实验改为综合设计性实验，启发学生的发散思维及应用所学知识解决实际问题的能力。每堂课先讲实验内容、实验原理、实验电路图、实验方法和实验要求，然后让学生去亲自动手做实验，验证书本上的理论，并编写出符合教师要求的实验结果，实验成绩计入课程考核成绩。比如嵌入式系统基础这门课程，具体教学过程中，我院改编成以下实验：
实验一 ADS下LED灯闪烁实验（主要让学生掌握I/O控制原理）；
实验二 外部按键中断控制LED及烟雾传感器实验（主要让学生掌握中断控制原理）；
实验三 串口收发实验；
实验四 A/D转换及光照传感器控制实验；
实验五 PWM控制蜂鸣器与中断综合实验；
实验六 直流电机与步进电机综合实验；
实验七 定时器控制实验；
实验八 触摸屏控制实验；
实验九 看门狗电路控制实验；
实验十 实时时钟控制实验；
实验十一 I2C总线读写及4x4键盘和八位数码管实验；
实验十二 数字音频信号IIS控制实验；
实验十三 LCD界面显示实验；
实验十四 温湿度传感器控制实验。
嵌入式系統设计与开发这门课程，Bootloader、内核、文件系统和QT的编译及移植[4]，Linux下LED、按键中断、定时器、蜂鸣器、直流电机和步进电机、温湿度、光照、烟雾传感器，摄像头、GPS和RFID等的驱动实验，GUI开发等内容，都编进了实验之中。经过这几年改革实践，学生普遍反应对课程内容掌握得比较好。学生学习的主动性得到较大提高，会去主动看书弄懂原理。得出正确实验结果的学生觉得很有成就感，就有了学习的动力，教学效果也会比较好。
3 对嵌入式课程的考核进行改革
嵌入式课程的考核，传统的考核方式往往达不到检验学习的效果。嵌入式课程不是要考学生记住了多少理论或概念，而是要考他们用书上学到的理论知识和方法设计完成项目的能力。所以对于嵌入式课程，我院都进行了考试改革。做法是：把期末考试改为大作业的形式，也就是课程设计形式，让学生发挥自己的想象，综合应用所学的各种硬件驱动知识和软件设计知识，设计出一个可以运行的嵌入式作品，对作品进行答辩、评分，评分结果作为期末考试的成绩。课程考核的期末成绩分为三个部分，分别为：平时考勤成绩、课程实验成绩、课程项目大作业成绩（以论文和作品形式答辩并提交）[5]，比例为20%：30%：50%。
考核中，对学生提交的项目设计作品，一定要严格进行答辩程序，鉴别真伪，杜绝抄袭作品蒙混过关。对于学生的原创作品，即学生亲自设计出来的东西，即使有点粗糙，也会给予高分鼓励，这样就能激发学生的干劲和创作的激情，学生都会努力去设计自己的作品。对于抄袭的作品一定要“打假”，毫不留情的给予零分/不得分处理，保证学生的学习积极性和创作积极性。
4 鼓励学生参加各种嵌入式专业竞赛及申报大学生科技课题
在嵌入式课程教学的同时，应大力引导学生开展课外创新活动，将课堂上学到的知识应用于实践，开拓学生的兴趣和爱好，锻炼学生的思考和动手能力。可以弥补课堂教学因场所、时间、形式等造成的局限性，为学生提供更广阔的创造空间[6]。为了培养具有创新精神、实践能力强的应用型人才，我院积极鼓励学生参与各类嵌入式项目和嵌入式设计竞赛，指导学生申请广东省各类大学生创新创业课题。
我院每年组织学生参加“全国大学生电子设计大赛”、“广东省电子设计大赛”、“广东省机器人大赛”、“全国大学生‘恩智浦杯智能汽车竞赛”等赛事，锻炼学生的嵌入式知识综合应用实践能力和创造能力。每年积极组织教师指导学生申报广东省大学生创新创业项目和广东省大学生科技课题，培养学生的科研创新能力。
5 结束语
面向社会需求的嵌入式教学改革与实践，大力提倡以全课程实验教学替代传统的2节理论课2节实验课的分开教学，并实施以设计嵌入式作品为主的考核方式，鼓励学生参加嵌入式竞赛和申报嵌入式课题，培养了学生的动手实践能力和创新能力。我院几年的教学改革实践证明，培养的学生具备了初步的嵌入式系统开发能力，适应了嵌入式岗位对人才的需求。嵌入式专业学生的就业率有了显著提高，一些参与过各类大赛及完成了省级课题的学生甚至成为企业的抢手人才。但是如何提高竞赛及申报课题的学生参与度及普及率，也是我院一直在努力解决的问题。
参考文献（References）：
[1] 刘建圻.高职院校嵌入式教学改革探讨[J].教育教学论坛，
2010.19：19-20
[2] 朱天元.浅谈嵌入式实验教学改革[J].硅谷，2009.24：160
[3] 俞侃.基于物联网项目驱动的嵌入式系统教学改革的研究与
实践[J].电脑知识与技术，2016.12：101-102
[4] 楼旭阳.嵌入式系统原理及应用教学中学生实践能力培养问
题的探索与实践[J].高教学刊，2015.5：73-74
[5] 冼进，贾德良，毕盛.嵌入式系统实验课的教学改革初探[J].实
验室研究与探索，2011.30（8）：282-285.
[6] 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，2010.10：58-59
