发布时间:2023-10-08 17:39:36
绪论:一篇引人入胜的物联网工程嵌入式培养,需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文,供您参考和学习。

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)24-0101-02
随着现代电子制造水平和网络技术的飞速发展,嵌入式系统已经成为汽车电子、家电控制和消费类电子等产品的重要组成部分,由于其硬件部分体积小、价格便宜、集成度高,并且软硬件都可以进行“按需定制”可裁剪,嵌入式系统有着十分广阔的发展前景。
同时嵌入式系统中的无线通信技术、传感器技术和自动化系统控制技术的日益成熟,把传感器得到的各种数据,通过互联网的手段传输出去,使得世界的联系从人与人的联系,逐步转变成物与人的联系,物与物的联系;使得现实世界与信息网络更加的紧密结合。通过物联网项目的开发,更好的促进嵌入式系统作为物联网项目的载体的教学和改革工作。
1嵌入式系统教学的现状
关于嵌入式系统教学过程中的课程定位、相关先导课程与基础知识的准备、教学内容(包括硬件平台和软件平台)的选择、实践教学与实践环节组织等问题,在目前,仍然存在争论和探索。本环节就以下几个方面进行分析:
1)嵌入式系统的课程定位
由于各个院校对于嵌入式系统的课程定位的不同,不同的院校对于本课程的应用方向也不同。有的院校更加侧重于底层硬件和系统文件的裁剪,偏向于基于单片机的应用;有的院校更加侧重于嵌入式系统的应用,偏向于软件开发与调试。
2)嵌入式系统教学的先导课程
基于上述不同院校之间课程定位的不同,嵌入式系统课程的先导课程也有所不同,针对偏硬件设计方向的,硬件电路设计作为重点。针对偏软件设计方向的,则是把程序设计语言作为重点。
3)嵌入式系统教学的学时分配
不同院校的不同专业对于嵌入式系统课程的要求不同,有的专业是作为专业核心类课程,有的专业是作为专业通识类课程,有的专业是作为专业选修类课程。因此,对于嵌入式系统教学的学时,有着很大的不同。
4)嵌入式系统教学内容的选择
嵌入式系统课程由于对前期课程的要求较高,同时现有教学内容中,理论偏多,各种概念和模型较难理解,学生动手去实践相对较少,学生学习起来非常抽象和枯燥,无法形成自己的知识体系结构,缺乏直观性,因此学生学习积极性会随着课程的深入,逐步降低。
同时嵌入式系统教学需结合教学平台设备来进行开展。在现有市场上,嵌入式系统教学平台种类繁多,并且配套的软件操作系统也有所不同,不同院校都根据自身的实际情况进行相应选择。
2嵌入式系统教学组织
根据本学院“5-3-3”课程体系构建的思想,再结合江苏省苏州市吴江区地方经济具体特点的基础上,以近年来国际工程教育改革CDIO工程教育模式为思路,将构思、设计、实现和运作贯穿在整个课程体系之中,以产品研发到产品运行的生命周期为载体,结合物联网的发展,在不同的行业、企业及应用背景下,将物联网的项目案例,和嵌入式系统的课程体系融会贯通,强调职业教育教学行动的过程属性,将典型物联网产品设计案例引入到教学中并进行重构,编排模块化课程教学内容,组织教学过程。使得学生通过本课程的学习,不仅能了解嵌入式系统的基本原理和设计方法,同时能对嵌入式系统中的ARM体系结构、ARM指令系统进行应用,选择嵌入式Linux操作系统根据不同的需求进行相应的裁剪、交叉编译开发和移植应用,同时根据学生的实际情况进行应用程序和驱动程序开发,服务地方经济。
3传统教学中存在的问题
传统教学过程中通常以教师讲授为主,以教材对应章节和知识点作为讲授单元,理论基础和实践环节分离,无法做到“理实一体化”。在有限的课程授课时间内,设置与教学内容配套的实践环节,通过课后实践来强化教学内容,激发学生创造性的能力比较有限。
嵌入式操作系统选择非常多,在嵌入式系统应用中常用的软件中间件,比如网络协议栈、嵌入式平台下的根文件系统和数据库管理系统、媒体压缩与解压缩库、各种加密算法与协议等,更是令人眼花缭乱。
同时,作为授课对象的学生,由于来自不同的专业方向,前导课程的基础知识参差不齐。具体表现为:电子类专业方向的学生,软件基础较为薄弱,计算机类专业方向的学生,电路与硬件基础弱。
4基于物联网项目驱动的嵌入式系统教学
以职业岗位能力为主线的高职教育体系需要构建项目化教学课程体系,同时在物联网技术快速发展的大背景下,嵌入式系统的课程体系确实应当有所调整,以适应时代的发展和社会的需求。
项目驱动教学的理念认为:学生知识的积累和构建,是在一定的条件下自主构建而成的;学习是知识、技能与行为、态度与价值观等方面的长进。
同时,以企业中真实的生产、研发和具有实际应用价值的案例作为教学内容的选择,要求学生能够通过自身的特点,获取相关的资讯,指定真实的计划,通过自身的决策和实施,并且进行检查和互查来对项目进行评价。
1)项目的具体构建
将嵌入式系统教学课程知识点进行碎片化和重组,以本院的校企合作单位物联网智能家居企业真实案例为基础,将整个教学过程以项目的形式开展教学,再将物联网智能家居项目中分成相应子项目,对相应子项目再进行具体的任务分解。在整个过程中,要求学生能够以教学主体的身份参与进来,对真实案例从总体上进行把握,明确学习和构建的内容。
2)项目驱动教学组织形式
本院该课程在采用小班化教学的基础上,对学生进行项目分组,将4~5名学生分配到一个项目团队。在不同的项目中扮演企业开发过程中的不同角色,同时在不同的子项目中,学生的角色进行轮转或互换,使得学生在完成本课程的学习之后,能对项目开发的整个过程相对熟悉。
学生在不同的子项目中,可以对项目团队的不同角色进行体验,根据自身的实际情况,为更好的走上工作岗位,融入企业项目团队做准备。
3)具体项目教学的实施
在每一个具体项目教学的实施过程中,以本院的2014级计算机应用技术专业为例,该专业有40人,将学生以5个学生为项目小组进行分组,共8个小组,根据学生的学情和实际情况进行项目任务书下发,将CDIO中的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)融入进来。
以物联网智能家居企业真实案例中的智能窗帘子项目为例,通过任务分解,如下图所示,可以分为嵌入式Linux系统裁剪、直流电机控制、交叉编译、驱动文件加载和嵌入式平台下移植应用等五个子任务,同时针对模块化教学,进行相应学习情境设计和教学方案设计,整合现有教学内容,使得老师的教和学生的学都体现项目驱动模式下理实一体化的紧密结合。
首先要求每个项目小组的学生进行项目分析,将构思(Conceive)采用行动导向中资讯的形式展现出来,给出工作任务,提出任务要求,要求学生应当把前导课程以及已做过的项目中已掌握的知识点和即将开展的项目中需要的知识点进行融合,使得学生温故知新,同时也学会综合运用新旧知识的技能;其次要通过实践的方式,项目和任务必须能够通过实践来完成及验证。
对于设计(Design)则要求学生在项目小组中指定相应计划,安排时间进度。
而实现(Implement),要求各小组通过决策和实施的方式,分别提出完成该项目的设计方案说明书,每个小组推选1名同学上台进行本组实施方案的具体表述,授课教师与项目小组成员共同讨论,进行分析和优化,最终确定相对合理、科学的最佳方案,并进行下一步的实施。
运作(Operate),则是在之前所做工作的基础上,结合项目方案说明书,对于项目内容对照完成。在项目完成之后,对照最初提出的工作任务要求,逐项检查项目完成情况。如存在不符的情况,进行分析和修改,直至满足相应要求。同时要求项目小组内的同学和不同小组的同学进行自评和互评,进行相应总结和考核。
5总结
基于物联网飞速发展的技术和应用背景,如何精简嵌入式系统课程的理论教学内容,并扩宽学生的知识面,让学生掌握设计与思考的方法,重点把与真实项目案例密切相关的内容进行重构与设计,同时进行层次化的实践设计,在实践环节中,让学生真正参与到前沿发展的企业课题和项目中去,这是在嵌入式系统课程教学改革中要研究和具体实践的方向。
基于物联网项目驱动的嵌入式系统教学改革实践教学过程中,学生对于企业项目开发的整个过程更加熟悉,学生参与项目团队开发的积极性和主动性得到提高,同时,通过项目驱动的学习方法,学生也认识到团队合作的重要性。项目驱动教学改革的实施,使学生学习的方式发生了很大的变化,学生能够主动地去学习,更加善于发现问题和思考问题,解决问题的能力也得到了很大提高,学生的专业技能能力得到系统的锻炼。项目驱动教学改革,为学生自主学习意识的养成和从学校到毕业顶岗实习、就业更好的“无缝”对接提供了保障。
参考文献:
[1] 陈承欢.软件工程项目驱动式教程[M].清华大学出版社,2015.
[2] 丁金昌.高职教育人才培养理论研究与实践[M].国防工业出版社,2011.
网络、通信、多媒体、信息家电时代的到来,以及未来物联网(The Internet of things)和泛在计算(Ubiquitous Computing)的发展,为32位嵌入式系统的高端应用提供了空前巨大的发展空间,形成了巨大发展市场。据Forrester预计,2016年全球物联网产值可达6200亿美元的规模。2020年市场上将有500亿个联网装置。
目前,我国嵌入式系统的发展十分迅速,其发展正从嵌入式系统走向嵌入式产业,巨大的市场需求不断加速嵌入式系统的产业化进程。
一、嵌入式系统概述
现代计算机技术分为两大分支:通用计算机系统和嵌入式计算机技术。
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算,技术发展方向是总线速度的无限提升,存储容量的无限扩大。由国防科大研制的天河二号通用计算机系统,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能,成为目前全球最快超级计算机。
超级通用计算机主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报、卫星照片整理、原子核物理的探索、制定国民经济的发展计划等。
而嵌入式计算机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、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。
嵌入式计算机系统与通用计算机系统的本质区别在于系统应用不同。嵌入式系统是将一个计算机系统嵌入到对象系统中。这个对象可能是庞大的机器,也可能是小巧的手持设备,用户并不关心这个计算机系统的存在。嵌入式计算机系统的技术要求是对象的智能化控制能力,技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
早期,人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装,在大型设备实现嵌入式应用。然而,对于众多的对象系统(如家用电器、仪器仪表、工控单元……),无法嵌入通用计算机系统,况且嵌入式计算机系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同。这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。
二、嵌入式系统发展现状
目前,我国嵌入式系统市场处于快速增长时期,我国政府充分认识到它的重要作用,在政策、资金等方面给予大力支持。2004年国家发改委、科技部、商务部联合颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》,把嵌入式产业作为国家发展的一个重要领域。
相关统计表明,2012年我国电子制造规模达5.45万亿元,位居世界第二;电视、程控交换机、笔记本电脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居全球首位。
我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、安全和消费类等行业。来自2010-2011年度的行业调查数据显示,目前嵌入式产品应用最多的三大领域是“消费电子、通信设备、工业控制”,所占比例分别是26% 、17%和13%,三大领域所占比例之和接近60%
1.信息家电
信息家电是融合了计算机技术、数字通信技术的消费电子产品,是3C (Computer,Communication and Consumer Electronic)融合的产物。
后PC时代,家用电器将向数字化和网络化发展,电视机、微波炉、数字电话等都将嵌入微处理器并通过家庭网关与Internet连接,构成家庭信息网络.届时,人们可以远程控制家里的电器设备,可以视频点播,实现交互式电视,还可以提供各种网上服务等。
信息家电是网络上的家电,而不是PC的外设。信息家电本身具有一定的智能,并支持某种统一的、标准的通信协议和控制协议,能够互相识别,而不必像计算机外设那样必须受PC控制。信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起,同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和深入应用。
2005年6月,微软、索尼等17家国际企业推出的数字家庭标准,进一步为信息家电的发展扫清了技术屏障。不到一个月,以联想为首的5家中国企业也迅速结成“闪联”,希望能在信息家电市场大展身手。
信息家电的不断发展打开了嵌入式系统最大的一个市场,信息家电也为家用电器的更新换代创造了契机。据预测,进入21世纪,信息家电的市场份额将高达数万亿美元。面对如此巨大的市场,电脑和家电企业无不为之动心。世界著名的电脑和家电企业如IBM、夏普、微软、英特尔、康柏、苹果、松下、NEC、东芝等都大力开发研制自己的信息家电产品。我国的许多公司如海尔、联想、长虹、海信、TCL等也投入信息家电的开发工作。
目前信息家电在产品取向上有两种:一是在传统的家用电器之上应用信息技术,使之能够与网络连接。二是在传统的家用电器之外应用信息技术开发新的产品。而这些数字融合产品,都离不开嵌入式系统的支持,可以说,嵌入式系统是家庭信息网络、IT融合的重要技术基础。
2.移动计算设备
移动计算设备也是嵌入式系统的重要应用领域。移动计算设备包括PDA、手机、平板电脑、笔记本电脑等。
目前,PDA与传统手机实现融合,出现一个新的产品:智能手机。智能手机就是一台嵌入式系统。借助移动互联网的发展和全球制造成本的降低,这两年智能手机需求有了极大的提升。
2011年,智能手机出货量只占到全部手机的35%,2012年这一数字为46%。随着智能手机的价格逐渐降低,尤其是2012年,中国已经出现了多款性价比极高的智能手机,这直接刺激了大量用户放弃传统手机选择智能手机。
据市场数据跟踪公司IDC预测, 2013年全球智能手机出货量预计将占54%,这意味着智能手机出货量首次超过非智能手机。
同时,2013年全球平板电脑出货量也将超过台式个人电脑,2014年将超过笔记本电脑。IDC还推测,2013年平板电脑的出货量将比上年增加48.7%,达到1.9亿台,创下史上最高记录,而台式个人电脑将减少4.3%。
3.自动化与测控仪器仪表
我国的工业生产需要完成智能化、数字化改造,智能控制设备、智能仪表、自动控制等为嵌入式系统提供了巨大的市场。在金融业、电力系统和服务业,嵌入式也在发挥着越来越重要的作用。
测控仪器仪表遍及大中小企业,测控仪器仪表种类繁多,新型的测控仪器仪表无一不是嵌入式系统。水、电、煤气表的智能化、远程自动抄表。安全防火、防盗系统,其中嵌有的专用控制芯片代替传统的人工检查,并实现更高,更准确和更安全的性能。
在工控和仿真领域,几乎所有的计算机控制系统都采用嵌入式系统,象分布式控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等大型复杂的控制系统,更离不开嵌入式系统的应用。目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式系统在应用中,如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。
三、嵌入式系统发展趋势
可以预见,随着信息产业发展的第三次发展浪潮的到来,嵌入式系统会获得更为巨大的发展契机。所谓信息产业发展的第三次发展浪潮是指无处不在的泛在计算和物联网。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:一是物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;二是其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继通用计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
目前,物联网已经成为我国国家发展战略,其受重视的程度不言而喻,2012年2月14日,中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。同时,教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程,为学生传授物联网相关知识。部分大学开始增设“物联网工程”专业并实现招生,为未来物联网的发展培养储备人才。
新的发展给嵌入式系统带来新的理念,2011年4月,Intel、微软、通用汽车、高通、飞思卡尔、ARM. TI和三星等公司在旧金山联合成立了“Smart技术世界”。Smart system(智能系统或智慧系统)的特点是:1、处理器不是我们以前用的最简单的8位处理器了,而是32位处理器或SOC等。2、内含高层次的嵌入式操作系统。3、有联网功能,彻底解决原先嵌入式系统的孤岛现象。
新的发展对嵌入式系统带来新的技术革命。第一,嵌人式设计要从面相对象到面相角色转变,物联网的计算是跟时间有关的。第二,需要软硬件协同设计技术。第三,需要嵌人式软件建模、自动分析和验证技术。
总之,由于我国对物联网发展的大力扶植和产业推动,必将会更快速地推动智能化电子应用领域的扩张,越来越多的嵌入式设备将会走进我们的生活,改变我们的生活,为我们展现更精彩的世界。
基金项目:邵阳市科技局2012年科研资助项目(J1215)
参考文献:
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中图分类号:G434文献标识码:A文章编号文章编号:1672-7800(2013)012-0176-03
作者简介:张莉莉(1967-) 女,硕士,三峡大学计算机学院讲师,研究方向为操作系统、系统结构。
0引言
物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下,物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口,是一个未来新兴产业。应这种社会需求,2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知,众多高校争相申报。三峡大学计算机科学与技术专业开设了物联网工程方向,以培养能够系统地掌握物联网相关理论、方法和技能,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域专业知识的高级工程技术人才。但是作为一个新兴的课程体系,教学内容选择、实践环节组织等问题依然处于探索阶段。三峡大学将《嵌入式操作系统》[1]作为一门专业基础课程被列入该专业方向必修课程,和传统操作系统课程相比,嵌入式操作系统有自己的特点,尤其是实践环节,本文就《嵌入式操作系统》课程实践教学部分进行研究。
1《嵌入式操作系统》教学存在的问题
首先,《嵌入式操作系统》是近年才出现的课程,可参考和借鉴的资料不多,各个学校都在探索一种适合该课程的教学模式。
其次,嵌入式系统是个综合性很强的系统,它涵盖计算机、通信、网络、RFID等各方面的技术,那么,作为嵌入式系统开发和执行平台的操作系统也要体现这方面的特征,而如何体现尚有待进一步探索。
再次,需要更多的经费投入,实验的开设往往不是一台PC机器就可以解决的。
2《嵌入式操作系统》实践教学内容的选定
《嵌入式操作系统》同一般操作系统课程相比有很多独特之处。一般操作系统都以PC机操作系统为平台,内容包括进程管理、存储管理、设备管理以及文件系统等内容。嵌入式操作系统作为嵌入式软件开发平台,最终要和应用软件一起固化在某种设备里,因此,嵌入式操作系统应该是易于裁剪和配置[2]的。如果这种设备要联网使用,还需具备网络功能,有的还需要特殊的文件系统,而且在进程和内存管理方面也不能过于复杂,在开设实验课程时要考虑这些因素。鉴于以上分析,实践教学内容可从4个方面考虑:
(1)模拟类实验。主要是通过编写程序模拟嵌入式操作系统的一些算法。嵌入式操作系统和PC操作系统相比有很多不同之处:嵌入式操作系统要适应多种处理器、可裁剪、轻量型、实时可靠、可固化。因此,嵌入式操作系统在进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等方面有独特算法,可以开设实验编写程序模拟这类算法。此类实验通常作为课内实验与理论课同步进行,用于验证理论,属于验证型实验。
(2)分析裁剪类实验。主要利用免费操作系统,如linux、minix、ucos/Ⅱ等。先分析这些系统内核,再做适当裁剪或增加或替换。由于这类实验需要编译内核,所需时间比较长,可以作为课外选修的实验。
(3)应用型实验。通过系统调用来完成一些应用,这类实验可以是验证性的,也可以是设计类的。可以根据具体的应用,设计一个实验题目,让学生在理论和验证性实验的基础上进一步扩展。
(4)设计型实验。主要是设计一个小型的操作系统,这类实验难度较高,可以作为课程设计类实验。
三峡大学物联网方向的课内实验[1]主要是配合理论课内容而开设,总共8个实验,一个验证性实验,7个设计性实验,实验内容如表1所示。
在课内实验的基础上,再配以课外实验[1],可以提高学生的综合开发能力,课外实验可以采用项目方式进行。课内实验在虚拟机上完成,课外实验可以在基于ARM芯片的实时系统上开发;课内实验要求独立完成,课外实验可以以小组为单位完成。课外实验内容如表2所示。
3教学环境与教学方式
3.1教学环境
首先,操作系统的选择。嵌入式操作系统种类比较多,要根据先行课程和学生的层次选择不同的操作系统。对于有操作系统背景知识的学生,可以采用较为复杂的系统,如linux;
而对于没有操作系统背景的学生,可以选择简单的操作系统,例如UCOS/Ⅱ。
其次,开发工具的选择。嵌入式软件开发需要交叉编译和交叉链接。交叉编译器的主要功能是将主机上编写的源程序编译成可以在目标机上运行的代码。教学环境可以是仿真环境[2]或者是真实环境。仿真环境有嵌入式软件集成开发环境,例如lambdaTOOL,这个集成开发工具可以支持多种嵌入式操作系统,如linux或者ucos等操作系统,也支持32位的嵌入式处理器。该工具有面向教学的免费版本,利用这种工具进行实践教学的好处就是有一台PC机器即可,在实践教学经费缺乏的情况下是一种比较好的选择,对于初学者来说也是一款很方便的工具。
真实环境除了PC机器之外还需要开发板,在PC机器上编译、开发板上执行,这种环境可以锻炼学生的动手能力。真实环境开发工具和开发板有关联,这类开发工具一般有与相关开发板芯片配套的开发环境,可以针对这种开发环境设计实验内容。
3.2教学方法
过去常用的教学方式是配合理论教学开设课内实验,这类实验课时有限,每个实验偏重某个知识点,实验内容事先设定好,学生在开发板上一个一个地验证。这类实验缺乏系统性,做完后,学生缺乏完整概念,而且,这种按照指导书按部就班完成实验的方式,也缺乏创造性。对于《嵌入式操作系统》这门课程,单一地采用这种方式并不合适。
《嵌入式操作系统》实践教学可以采用多种方式,如课内课外实验相结合、验证性实验和设计性实验相结合等。课内实验开设应用型且学生在短时间内容易接受的实验,这类实验用于训练学生的基本技能。课外实验通过课程设计、大型作业等方式,要求学生开发一个小型的系统或对已有系统进行裁剪或修改。课外实验在时间上没有课内实验的限制,可以开设综合性的实验。
此外,还可以采用项目驱动式教学,如果有这个条件,可以让学生参与一些项目的开发,将科研与教学结合起来。
教学手段可以采用多媒体教学与网络辅助教学相结合的方式,多媒体教学用于面授,网络用于课外自学。《嵌入式操作系统》课程需要较强的理论知识,更需要在实践环节加强训练。多媒体教学可以作为实践教学环节的准备,形象、生动地将一些抽象的概念具体化,让学生有一个感性的认识,模拟一些在使用操作系统时看不见的过程,加深学生对知识的理解。
网络教学手段能够弥补课程教学的不足。可以充分利用现有的校园网资源开发一个网上答疑系统,学生与学生、学生与教师之间可以随时“交谈”,改变以教师为主的教学方式,转向以学生为主的教学方式。也可以尝试大规模网络开放课程(Massive Open Online Courses),这是一种依托互联网的教学模式,与传统的教学模式有很大差别,它在线提供课程教学的全过程,包括微证书的管理,是一种新型的适合高校教育的模式。在这种模式下,教室成为学习会所,教师在“云”端授课,可以不拘泥于场所、时间等因素,甚至可以让学生自行选取学习的内容。这个正好与《嵌入式操作系统》课程内容相吻合,因为嵌入式系统所涉及的领域十分广泛,在做教学计划时,将方向定在什么领域也十分困难,可以让学生自行根据爱好和市场需求制定学习模块,利用开放课堂进行学习。目前,全球比较成规模的MOOCs三大平台是Coursera、Udacity、edX,可以依托这些平台,建设《嵌入式操作系统》课程资源。
4教材
目前,《嵌入式操作系统》实践系列的教材还不多见,笔者推荐《嵌入式实时操作系统及应用开发》配套的实验方案[2]。该方案有两套,一套是利用仿真系统开发实验,工具是利用免费的开发环境Lambdatool,另一套是利用某种嵌入式微处理器开发的嵌入式软件交叉开发实验系统,也可以自行编写。
5考核方式
《嵌入式操作系统》课程教学考核方式应该多样化。传统的考核方式一般是学生按照事先设定的内容完成实验,然后提交实验报告,教师依据报告的内容给予成绩评定。《嵌入式操作系统》是一门综合性和实践性比较强的课程,用通常的机考、笔试等方式,要求在限定的短时间内完成考核存在一定的难度,因此考核方式应该多样化。将考核与教学方法相结合,对于课内实验,要求在固定时间内完成命题,这类命题一般为设计验证性的实验和难度偏低的内容;对于课外实验,考核命题可以由教师指定范围,学生自己拟定题目的方式。对于参与项目的学生,可以由项目负责人给予成绩评定。考核过程采用答辩和文字描述相结合的方式,学生提交实验报告或者设计报告,教师通过提问的方式来考核学生完成报告的程度。考核的最终成绩可以由以上3个方面来进行综合评定。
6结语
高校教育必须面向市场,不断地进行教学改革,提高教学质量。计算机专业更是一个较前沿的专业,新的概念和技术不断出现,《嵌入式操作系统》就是在物联网的新形式下开设的一门课程。鉴于嵌入式设计将操作系统和应用软件一体化的特点,《嵌入式操作系统》实践教学更要加快研究步伐,不断探索,实验内容通常每学年做一些修订,三年左右做一次较大修订。只有不断地改革《嵌入式操作系统》课程的实践教学环节,才能更好地培养动手能力强的学生,以适应物联网市场的人才需求。
参考文献参考文献:
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[2]罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发[M].第3版.北京:北京航空航天大学出版社,2011.