登陆注册
3183000000004

第4章 嵌入式计算机系统课程建设研究

田沛、朱兵、温淑鸿、苗方、宋金宝

(中国传媒大学信息工程学院电子信息工程系)

摘要:随着嵌入式技术的迅猛发展,嵌入式计算机系统课程建设的重要性日益凸显。本文从课程建设的理念与思路、课程特色等四个方面介绍了中国传媒大学该门课程的建设研究情况。

关键词:嵌入式计算机系统、课程建设

一、前言

近年来,我国嵌入式系统产品发展十分迅猛,中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益,所带动的相关工业产值超过万亿元,成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比,我国嵌入式系统工程人才培养相对落后,并进而影响到该产业的快速发展。在这种背景下,许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求,开设了嵌入式系统相关课程。在IEEE计算机协会和ACM共同制订的2004版计算机类课程体系中,嵌入式系统已经被列为核心课程之一。中国传媒大学信息工程学院于2005学年开设了嵌入式计算机系统课程。在几年的时间里,笔者对这门课程的建设进行了相关研究,下面从四个方面介绍该课程的建设研究情况。

二、课程建设的理念与思路

1.课程建设的理念

嵌入式计算机系统课程的建设理念为:求新、务实、抓重点、重能力。即跟踪嵌入式系统的最新发展,不断优化课程结构,及时更新教学内容,保持教学的先进性和主流性;在教学中,兼顾理论,重在实践,注重学生实践动手能力、综合设计能力和创新能力的培养。

2.课程建设的思路

嵌入式计算机系统课程的建设思路分为以下几点:

(1)保持教学内容的合理性和先进性

嵌入式计算机系统技术发展非常迅速,新的技术、新的器件层出不穷。本课程的建设思路是:跟踪嵌入式计算机系统技术的最新发展,跟踪国内外名牌大学的相关课程以及国内精品课程,研究最新的相关教改论文,及时更新教学内容,保持教学内容的合理性和先进性。

(2)以系统级设计为中心,以嵌入式软件设计为重点

现代嵌入式计算机系统越来越复杂,功能越来越强大,系统级设计变得日益重要。

因此我们课程建设的基本思想是以系统级设计为中心,以嵌入式软件设计为重点,以当前最流行的嵌入式Linux系统为软件平台,使学生能够熟练掌握相关嵌入式计算机系统工具,利用嵌入式计算机系统工具和系统级设计思想、设计方法,高效地学习嵌入式计算机系统的设计、开发知识。

(3)加强教材建设

根据课程的具体内容,编著适合的教材。

(4)优化师资队伍

合理配置师资队伍,以多种手段提高教师教学水平和教学质量。

(5)实现网络第二课堂教学

利用网络技术,增加教学手段。

三、课程特色及与国内其他大学同类课程的比较

为了更好地建设本门课程,我们调研、参考了北京航空航天大学、北京大学、天津大学、浙江大学、清华大学、西安交通大学、北京工业大学、电子科技大学、四川大学、西南交通大学、中山大学等多所大学的嵌入式系统课程。调研的重点是课程内容安排、采用的硬件平台、操作系统、学时及分配,部分调研情况见表。

根据我校的行业特点和专业定位,并借鉴兄弟院校该门课程的建设经验,中国传媒大学嵌入式计算机系统具有如下的课程特色:

1.兼顾理论,重在实践

作为一门实践性很强的课程,本课程在不断更新国内外理论知识的同时,非常重视加强实践环节:一是在理论授课部分,讲解了一些设计实例,这些设计实例具有很强的实践性。二是课程设计了大量的实验,实验课时占到了整个课程的三分之二,实验课本身加强了指导力度,由骨干教师加多名具有较强实践能力的助教组成指导队伍,负责整个实验期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作,采取小班实验教学。

2.具有较强的实用性和前沿性

课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点,是企业界普遍关心的核心技术,具有较强的实用性,有利于培养业界需要的人才。课程的前沿性则表现在:一、课程的主讲教师是从事嵌入式系统研究与开发一线的科研人员,能够及时地根据技术发展动向调整教学大纲和教学计划,及时地将最新的技术和设计理念引入到课程中。二、及时地对国内外一些著名大学(目前国内主要是北京航空航天大学、浙江大学,国外是卡耐基·梅隆和普林斯顿大学)相关课程的开设情况进行跟踪分析,对我们的课程安排适时调整。

3.与本科毕业设计紧密结合

上学年,我们开设了十多个嵌入式系统相关本科毕业设计题目。2009年,基于本课程开设的本科毕业设计题目超过了20个。随着课程建设的发展,以后基于本课程开设的本科毕业设计题目将会越来越多。

四、课程结构与内容

1.课程基本情况

(1)学时设置48

(2)理论学时16

(3)实验学时32

(4)硬件平台ARM

(5)操作系统Linux

2.课程内容

(1)理论课教学内容

为了更好地体现课程理念和特色,并从有利于学生能在嵌入式系统开发中尽快入门的角度考虑,经过不断的调研并结合自身的教学实践,我们逐步确定了嵌入式计算机系统课程的主要教学内容。具体的教学内容安排如下:

①嵌入式计算机系统概述(2学时)

②Linux系统使用(4学时)

③Linux下的C编程(2学时)

④嵌入式开发平台的搭建(2学时)

⑤嵌入式系统的移植(4学时)

⑥嵌入式驱动开发(2学时)

(2)实验课教学内容

在实验内容上,经过几年来的教学实践,我们已经形成了一种层次化、模块化的实践教学体系。目前实验内容主要分为两个模块:①软件实验,主要目的是使学生熟悉Linux操作系统,并能在Linux系统中编写基本的应用程序。②硬件实验,学生可以利用硬件实验箱设计完成比较实用的系统,如一个LED灯的驱动显示实现等。

具体的教学内容安排如下:

①Linux安装及基本命令使用(4学时)

②Linux基本命令使用和Linux下编辑器的使用(4学时)

③Linux下的Shell编程(4学时)

④Linux下的C编程(4学时)

⑤嵌入式开发平台的搭建(4学时)

⑥Boot loader和Kernel的编译(4学时)

⑦文件系统的编译及各模块的编写(4学时)

⑧驱动程序的编译(4学时)

五、教学方法与教学手段

1.教学方法

在教学方法上,充分调动学生学习的积极性和参与性,将传统的教学手段和现代教育技术相结合,强调理论教学与实践教学并重,在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。作为一门实践性极强的课程,在教学中我们强调学生的主体地位,坚持“学生为主体,教师为主导”的思想。具体来说,我们采用了以下几种教学方法:

(1)思路式教学方法

在教学过程中,引导学生结合已学的知识和本课程知识,分析和解决问题。引导学生分析问题、抓住问题的本质,尝试用不同的方法解决问题,在解决问题的过程中,培养学生正确的思维方式。

(2)小结式教学方法

每一小阶段理论知识的学习后,都有相应的实践课程,帮助学生理解、验证所学的知识。教师根据学生的报告,找出存在的问题,分析问题,并给出解决的方法。在这一过程中,学生可以牢固地掌握基本知识,学会思考和解决问题。

(3)项目式教学方法

为了全面培养学生的独立设计能力,实验课设置了贴近实际的小项目的分析设计内容。在这个过程中,引导学生参与设计过程,使学生加深理解前面学到的理论知识,增加设计经验,增强独立设计的能力。

2.教学手段

同时,我们采用了多种教学手段进行教学。具体如下:

(1)传统教学手段和多媒体教学手段相结合的方法

采用多媒体教学手段,可以迅速准确地进行展示,大大提高课堂教学的效率,因此本课程全部采用电子课件。但是现代化的教学手段不能替代教师在教学中的主导地位,因此我们选择现代化教学手段和传统教学手段的有机结合,发挥两者各自的优点,达到优势互补。

(2)理论讲解和专项实验相结合的方法

实验可以综合运用所学的有关专业知识,在实验中巩固和提高所学理论知识,增强解决实际问题的能力。

(3)电子课件和应用软件演示相结合的方法

根据本课程的特点,在教学中把电子课件和应用软件相结合。在讲授时,针对具体的工具软件进行演示,使学生对相关知识有感性的认识和理解。

(4)网络教学手段

网络教学是课堂教学的重要补充,目前本课程建立了公共邮箱来交流学习资料和答疑。在未来的课程建设中,我们将建设课程网站,将教学内容制作成视频资料,将其与课件、实验指导、习题库及一些资源链接放在课程网站上。利用网络平台及时与学生进行学习情况的交流,收集意见、答疑解惑,就课程进展及时发布预习信息及参考资料等,充分发挥网络突破空间、距离限制的优势,让学生能够最大限度地利用学习资源,自主地学习和提高。

参考文献

[1]王志军,杨延军,段晓辉,赵建业,张云峰。解构北京大学嵌入式系统课程建设。计算机教育,2006(5)。

[2]慕春棣。清华大学研究生嵌入式系统课程教学———嵌入式系统软/硬件综合设计。计算机教育,2004(9)。

[3]刘红。探索以“嵌入式系统设计”课程为核心培养应用型人才的模式。计算机教育,2007(2)。

[4]韩德强,孙燕英。北京工业大学“嵌入式系统”精品课程建设。计算机教育,2006(8)。

[5]崔金钟,卢显良。通过国家竞赛促进“嵌入式系统”课程实验教学的改革。计算机教育,2007(9)。

[6]段敬红,王磊,段刚龙。嵌入式系统实验教学建设与实践体系的建立。电气电子教学学报,2007(3)。

[7]徐欣,于红旗,卢启中。“嵌入式系统设计技术”课程教学研讨。高等教育研究学报,2004(2)。

[8]凌明,王学香,钟锐。电子类专业嵌入式系统课程体系建设探索。电气电子教学学报,2007(5)。

[9]李凤云。计算机本科专业嵌入式系统课程体系研究与实践。高教论坛,2007(4)。

[10]许童羽,孙国凯,陈春玲。电子信息工程专业强化“嵌入式系统”课程教学的思考。沈阳农业大学学报,2005(7)。

[11]仲伟波,包亚萍,付跃文,李义丰。关于嵌入式系统教学的几点思考。实验室研究与探索,2006(12)。

[12]李耀波,杜丽敬,徐洋。高校嵌入式系统课程群规划的探讨。科技信息,2007(19)。

[13]牛小玲。嵌入式系统实验教学的探讨。实验室科学,2006(4)。

[14]尚利宏。北京航空航天大学“嵌入式系统设计”精品课程建设。计算机教育,2006(8)。

[15]李珍香,李国。以嵌入式系统应用为目的的计算机硬件系列课程实验教学探讨。实验室科学,2008(5)。

[16]邓耀华,吴黎明,汤秀春,朱高峰。单片机课程改革与嵌入式教学的思考。广东工业大学学报,2005(9)。

[17]潘晓宁。高职高专院校嵌入式系统课程教学方法的探讨。职业教育研究,2007(8)。

同类推荐
  • 老舍经典

    老舍经典

    本书精选了著名作家老舍的经典篇目50篇,涵盖作者自述、散文以及小说,作为新版部编教材的补充,有利于青少年读者进一步深入理解名家名篇,激发课外阅读的兴趣。老舍的作品多从普通人的视角出发,用亲切的口头语言传达普通人的喜怒哀乐。
  • 孔子传(语文新课标课外读物)

    孔子传(语文新课标课外读物)

    由于许多世界文学名著卷帙浩繁,而广大中、小学生时间又有限,我们便在参考和借鉴以前译本许多优点和长处的基础上,在忠实原著的基础上进行了高度浓缩,保持了原著的梗概和精华,使之便于我们全面而轻松地阅读。这套课外读物还收编了大家喜闻乐见的广博知识,把阅读名著与掌握知识结合起来,扩大阅读的深度和范围,这正是设计本套读物的最大特色。因此,本套课外读物有着极强的广泛性、知识性、阅读性、趣味性和基础性,是广大中小学生阅读和收藏的最佳版本。
  • 青少年必读著名诗人的故事(启迪青少年的语文故事集)

    青少年必读著名诗人的故事(启迪青少年的语文故事集)

    本丛书重视语文的基础知识训练,选编了常用词语、好词好句、古文名句解读,谚语、歇后语集萃,还有语文趣味故事、语文之谜以及语文大家的故事等等,目的是使中小学生在快乐的阅读中逐步提高语文知识,增加文学素养,为将来走出社会自立人生打下坚实的基础。
  • 会计基础(第二版)

    会计基础(第二版)

    权责发生制是在持续经营和会计分期前提的基础上产生的。企业在开展经营活动时,经常会遇到货币收支与经济业务的发生不在同一会计期间的情况。所谓权责发生制,是指凡是当期已经实现的收入和已经发生或应负担的费用,不论款项是否收付,都应当作为当期的收入和费用;凡是不属于当期的收入和费用,即使款项已经收付,也不应当作为当期的收入和费用。与权责发生制相对应的是收付实现制,它是以实际收到现金或支付现金作为确认收入和费用的标准。
  • 世界名人成长历程:创造成功的经济学家(4)

    世界名人成长历程:创造成功的经济学家(4)

    三十六行,行行皆有状元;而商场亦如战场,瞬间便又是另一翻风云。“创造成功的经济学家”为我们隆重讲述了商界名人们的成长史,品他们于商海间的每一个决策后的那份坚定和执着。
热门推荐
  • 人类和动物的表情

    人类和动物的表情

    《人类和动物的表情》为英国达尔文著。1872年出版。该著是作者继《物种起源》和《人类起源》之后,从情绪表现方面进一步论证人类和动物心理有连续性的进化论观点的名著。它使心理学从19世纪研究意识,发展到20世纪初研究智慧起源,进而发展到以研究行为为对象的机能主义心理学阶段,使西方心理学的思想主流进一步脱离哲学的束缚而成为生物科学,同时也使心理学走上生物学化的道路。
  • 六零俏媳妇

    六零俏媳妇

    前世遭人恋人算计,含冤入狱二十载,弄的家破人亡,一朝重生回遭遇变故的那一刻,有仇报仇,有怨报怨。第一次偶然相遇,她狼狈的趴在他的脚下第二次偶然相遇,审讯室内,她与人对质……N次相遇后,“我娶你,宠你一辈子。”呃……嫁与不嫁是个问题。
  • 荒野

    荒野

    我们的生命,那些荒野,有时候,连野草,都不肯生长的。通过大学同学小朱,我们搬到了这个划入拆迁范围内的平房区。半个月过去,我获得了开阔的视野,心里面也多了许多的空间,冷清得很。这一天晚饭后,我和丈夫正坐在院子里乘凉。突然院门打开,一个高大的陌生男子一只手提着手提箱另一只手拉着大的行李箱走进来,见了我们略微停顿,点点头便又前进。我和丈夫不由得愣了,我正要起身问话,那人已经在暗处说话:你们好,初次见面,我是房东。
  • 元祖霸弓

    元祖霸弓

    在那未知的地方,有一个大陆,叫做元祖大陆。元祖第五纪元,联邦纪元,凯宇穿越到了这个世界,并在觉醒之时得到绝对概率的逆天天赋。红色武器强25的成功率是多少,2%,但对于凯宇来说,什么2%,通通都是100%普通怪物爆神装的概率多少,十万分之一,不不不,是100%不管概率有多低,只要有那么一丝可能,那么就是100%“我是主角的概率是多少!”凯宇如是想到,然后冥冥之中的伟力降临。……
  • 九州·无尽长门(全集)

    九州·无尽长门(全集)

    《九州天空城》原著作者唐缺最新古风玄幻力作,一段守护信仰的九州传奇。《九州志》重磅作品,非典型长门僧安星眠和尸舞冷傲少女雪怀青的传奇经历。套装分为两册:《九州·无尽长门Ⅰ:尸舞》《九州·无尽长门Ⅱ:亡歌》。《九州·无尽长门Ⅰ:尸舞》皇帝的一道谕旨,在全天下抓捕与世无争的长门僧人,所有长门僧都陷入了险境,却没人明白究竟是什么原因。遵守父亲的命令投入长门僧门下的的弟子安星眠,也因为自己的师傅被抓卷入了这场风波中。
  • 山海经(中华国学经典)

    山海经(中华国学经典)

    《山海经》是先秦古籍,是我国古代的独具风格的一部奇书,有着极丰富的内容,关于我国古代地理、历史、神话、民族、动物、植物、矿物、医药、宗教等方面,均有涉猎,真可以说是包罗万象。除此之外,《山海经》还以流水帐方式记载了一些奇怪的事件,最有代表性的神话寓言故事有,夸父逐日、女娲补天、精卫填海、鲧禹治水等。具体成书年代及作者不详。
  • 逍遥大亨

    逍遥大亨

    新书《超级大酋长》已经发布,请各位看官多多支持!至尊圣戒,逍遥大亨!八十年代,一把品相不错的清朝老海黄圈椅,二十元您随便拿走,现在,二百万只能让你摸摸!八十年代,后海的一套四合院,大概是两千块钱一套,现在,一套宅子两千万起步!八十年代,一把顾景舟先生的紫砂壶二百块钱您拿走,现在,二百万让只够您看看!……三四十年前,华夏的古玩便宜的让人咂舌,如果你要是有能力到那个年代收购一大批,你现在保准发了!被父母逼着去英国读硕士的杨靖,在一次逛跳蚤市场的时候,无意中用六英镑买了一枚雕刻有八卦造型的戒指貌似就拥有这种功能。而且杨靖还发现,这枚戒指拥有的功能还远不止这些……
  • 再战天王

    再战天王

    在好多年前,有一个像神一样的组织。但是这个组织经历了一次神秘的战斗就再也没有出现了。
  • 嫡女妖娆:重生之天才皇妃

    嫡女妖娆:重生之天才皇妃

    现代二十一世纪的美艳商业奇才,佣兵界翘楚,却因意外离奇穿越到一个架空的世界。在这个武力为上强者为尊的大陆,一出生就被天命所困的她,更是在周岁测试出废材体质的她,惨遭家族抛弃,被扔到一个偏远的城镇任她自生自灭。天命?哼!我命由我不由天!废柴?不能修炼?看我不闪瞎尔等的钛合金狗眼!练武力,习药理,开青楼,养杀手,哼!只有你想不到没有天才做不到!这才是该有的快意人生,不过,谁能告诉我,旁边这个面容冷酷,眼神却能溺死人的绝色美人是谁?怎么到哪儿都能遇上他!
  • 平定三逆方略

    平定三逆方略

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。