曹烨
沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159
摘要：目前社会对于嵌入式系统人才的需求量正在不断增加。但是高校理工科学生存在一个普遍的问题就是在计算机课程方面存在重视软件轻视硬件，考试能通过但动手实践能力差的情况。为了解决学生普遍存在的“眼高手低”问题，高校必须加强开展计算机硬件系统方面的课程，并通过配套的实践教学提高学生在嵌入式系统方面的动手操作能力。本文就其具体内容进行详细的探讨。
关键词：嵌入式系统应用；计算机；硬件
随着后PC时代的到来，嵌入式系统在很多领域都得到了广泛应用，嵌入式硬件工程师也是近些年比较热门的职业。但对于一些高校理工科的学生，在计算机学习方面存在一些问题：喜软厌硬，重视理论忽视实践；另外，一些高校嵌入式课程开设较晚；且由于嵌入式课程具有较强的实践性，更新迭代速度较快，从而影响到该系列课程的教学效果和学生学习的热情。本文以嵌入式系统应用为目的，就计算机硬件系列课程如何更好的开展进行探讨，提升教学效果，激发学生的学习热情，使之在当今的人才市场上更具竞争力。
（一）构建计算机硬件系列课程实验体系
在开展计算机硬件系列课程过程中应该构建一个专门的课程实验体系。以微机原理和接口技术、数字逻辑相关内容为基础，嵌入式体系结构和ARM嵌入式操作系统等作为主要内容。该体系应该包含三个方面的内容：基础层，系统层和应用层。基础层包含基本的数字逻辑课程，该课程虽然从教学角度分析不属于计算机硬件系列课程，但数字逻辑所蕴含的算法思想是学习计算机硬件系统的技术基础，因此是必须开设的课程内容。在系统层中应该将微机原理及接口技术作为课程的主体，将其配套的微机原理接口实验作为开设嵌入式体系结构实验的先导实践课程。以上课程在整个硬件课程体系中会发挥非常重要的作用，因此在落实硬件课程教学活动中应该首先构建出这样一个课程体系，才能有效指导后续课程的顺利开展。
（二）改善实验条件
由于嵌入式系统实验课程具有较强的实践性，需要同时依赖硬件和软件平台，因此需要在嵌入式实验教学方面增加硬件设备的投入力度，成立专门的实验室，其配套实验室包括数字逻辑实验室，微机原理及接口实验室，计算机组成原理和系统结构实验室以及嵌入式系统创新实验室。其中，数字逻辑实验室需要建立在数字电路实验台基础上才能有效开展数字逻辑相关实验，其中将涉及到纯硬件逻辑设计、GAL编程还有ISP编程等内容。计算机组成原理和系统结构实验室需要安装计算机组成原理实验箱、PC机、电路板等设备，才能有效完成相关实验，提高学生的动手能力。微机原理及接口实验室所配备的设备应该具备可以给学生提供开展外围扩展实验的功能，让有能力的学生可以发挥自己的主观能动性去设计实验并调试出结果。嵌入式系统创新实验室，应该结合理论课程配备当前最主流的实验设备，确保实验室的开放性，除了提供授课学生开展课内实践练习，还可以给参加各种机器人大赛、创新创业实训、以及毕业生做项目提供一个良好的实践空间。通过改善实验室条件，既可以有效保证课内实验计划的顺利完成，学生能够学以致用，将课堂上学到的理论知识有效转化为动手能力，从而使学生克服学习嵌入式系统的畏难情绪，激发学生的学习热情，还能够使教师在开设的课外拓展实践活动中和各种大赛中及时发现有潜力的学苗，给予他们更多更专业更深入的指导，使其在嵌入式应用市场上更具竞争力。
（三）对嵌入式系统实验内容进行改革创新
为了培养学生的实验能力、实际应用能力和创新能力，必须改革嵌入式系统实验的内容，根据不同的实验目的设置不同的实验内容，即实验内容应该分层次分难度，不能一刀切，原则是让所有学生都可以根据自己的实际能力选择对应的实验项目去执行，避免出现有能力的学生觉得实验题目简单没有挑战性不愿意做、能力欠缺的学生觉得实验题目太难不会做也不愿意做的尴尬局面。让每个学生都能够选择自己感兴趣并且有能力做出来的实验项目，才是有意义有价值的。综上所述，嵌入式系统开设的实验项目可以分为基础验证型实验、设计综合型实验和设计研究型实验三类。
1、基础验证型实验
该部分实验内容从实验指导书中得出，实验目的主要是对理论课程内容进行理解总结和验证，让学生了解实验开发环境和具体的开发流程，熟练掌握实验开发工具的使用方法，培养学生基本的实验操作方法。该类实验基本采取的就是理论和实践结合的方式，紧跟理论教学进度，所开设的实验项目能够保证绝大部分学生都能完成。
2、设计综合型实验
该部分实验是在完成基础验证型实验的基础上开展的。不要求所有学生都参与，只提供给对嵌入式系统开发感兴趣的学生学习。实验项目可以由教师根据经验制定，也可以由学生根据自己的实际情况以个人或者团队形式制定感兴趣的实验项目，但项目内容要结合理论课程知识，尽可能多的利用实验系统中的资源。实验形式可以通过开放实验或者作业的形式落实。该类实验重点培养和提升学生的逻辑思维能力，要注重多个知识点的融合，提高学生理论联系实际的能力。
3、设计研究型实验
该部分实验是提供给基础较好的、喜欢嵌入式系统技术、并且有意愿将来在嵌入式技术应用领域发展的学生进行深入学习和实践所设置的。在前面两类实验基础上，结合学生参加大赛、实训、或者毕业设计课题开展。实验内容需要结合学生的专业知识进行选题，或者教师的一些研究性课题，也可以结合企业一些具体的科研目标落实开展。通过该类型实验能够极大的锻炼学生，培养学生的科研能力、创新能力、以及工程实践能力，让学生具备更多的实战经验，为以后进入嵌入式技术应用市场储备更多的能量。
综上所述，嵌入式系统是把计算机技术和电子技术还有材料技术以及各个行业具体的应用相结合，是一个软件和硬件高度结合的产物。目前嵌入式系统应用范围不断拓展，对嵌入式人才也提出了更高的要求。所以高校需要针对相关课程结合实际应用进行分析研究，找到有效提升学生嵌入式系统应用能力的途径，让学生能够利用所学知识去解决实际问题，只有这样才能实现学生的全面发展，更好地为社会培养可用的IT人才，推动社会发展。
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