高职应用电子专业“Ｃ语言程序设计”课程.doc

资源描述

ｅ时代中学计算机教育摘要：本文从高中学生的特殊视角探讨了中学计算机教育的某些弊端。 　　关键词 本文来自：计算机毕业网：中学计算机教育；兴趣结合；博客 　　　　　　　　 　　浙江省普通高中新课程学科实施指导意见中，高中阶段信息技术即将成为课程改革的一部分，且将会成为2008年高考的一部分。教育部2003“全日制普通高中信息技术课程标准_审定稿”（下简称标准）将信息技术课程分为必修模块和选修模块。必修模块是“信息技术基础”，选修模块中则设置了“算法与程序设计”、“网络技术基础”、“多媒体技术应用”、“数据管理技术”、“人工智能初步”等5个模块。但由于中学生心理的特殊性，具体效果不很理想。 　　对于中学生来说，可能大部分人的兴趣不是在程序设计以及计算机硬件本身。尽管他们非常羡慕与崇拜那些懂程序设计的人，认为他们非常了不起，但这些内容学习过程中的枯燥乏味让他们望而却步。大多数中学生所热爱的无非就是上网。上网分为多种：查资料、打网游、聊天、博客、看网络小说和漫画等，因每个人的兴趣爱好而异。所以可以看出电脑对他们是有吸引力的，但枯燥无味课使他们失去兴趣，转而做自由的网上人。 　　 　　1中学生的心理特点 　　 　　中学生的心理特点是好奇、叛逆。中学生正处于青春期，对新鲜事物有很强的兴趣，这种特点表明他一定会被电脑吸引。现在社会日新月异，新鲜事物很多。这种兴趣在某一个事物上是不稳定的，处理不好会很快转移。 　　我的周围就有“电脑迷”，也有人对电脑持无所谓或讨厌信息技术课的态度。后一种主要是家庭条件、兴趣方面的差异或信息考试的原因。“电脑迷”又分两种：一种是用电脑作为工具，帮助自己学习生活娱乐；另一种是“沉迷”于游戏和网聊，即所谓中了“电脑毒”。 　　造成这种状况的原因与教材有关。中学计算机教材的编者总是认为中学生是“孩子”，可大部分中学生不那么认为。对于看惯了正常课本的我们，看到“动动脑筋想一想，哇，原来是这样的啊”等话语就会有一种逆反心理，认为如此幼稚的读物并不适合我们去读。虽然内容并不幼稚，但编者为了不使内容枯燥，好意为吸引学生的语句却起了反作用。这是因为没有考虑中学生的心理活动。 　　另一个原因是教学方法也使得中学生们对电脑课的轻视。电脑课期间，教师与学生的互动太少，有的老师不过是读读课本，而演示操作时不由分说地控制了学生的电脑，这也使学生很反感。 　　还有一个造成中学生看轻电脑的原因是社会把文化课看得太重，在学生的心理上造成电脑仅仅是副课的思想。其实，中学生电脑课所讲的东西还是很值得肯定的，它们大部分都是实用性很强的，如：Photoshop、Flash、网页制作、AutoCAD、程序设计。这些十分有意思的东西，在教学过程中由于考虑中学生的心理特点，往往效果不好。因此电脑课开头的引导很重要，要抓住中学生的心理特点，不要太深奥，也不要太“幼稚”。初期不要有考试，对家庭困难的学校提供开放的计算机机房。首先通过中学生共同点、计算机影响和改变我们的生活等例子稳定住中学生对计算机的兴趣，放手让我们动手。最好不要用游戏之类的方法去引导，它的负面影响较大，中学生天性爱玩，不用引导也会去玩游戏，但不要直接禁止，否则会产生逆反。 　　 　　2计算机课与当地的中学生生活结合起来 　　 　　电脑课要吸引中学生的兴趣是很容易的，但要稳定兴趣及正面吸引却比较困难。在计算机课时希望教师不要讲太多的理论，而要自然地将计算机与当地中学生的生活联系在一起，吸引我们的兴趣。稳定后再讲理论，并且要用通俗的方法贯穿有趣的例子。 　　我们学校就是这样，一方面引入形象、生动的生活例子，另一方面鼓励同学们利用所学知识，感受与接受现在的信息化社会，逐步把计算机与网络融入到家庭和学习中。 　　比如学习了Word、Excel帮助家长打信、计账；学习Photoshop后可以处理自己和家人的照片。要处理照片，就要会用数码相机，将数码相机中的照片复制到计算机中，这样自然就学习了Windows的“资源管理器”，自然知道了“操作系统”，还知道了闪存卡。 　　学了网络和E-mail的知识，老师就通过E-mail布置作业，还可能通过E-mail和QQ、MSN与同学交换参考资料、讨论问题。家人在我的帮助下，通过网络与远方的亲朋好友联系或语音和视频聊天。这样可以激发学生对网络的兴趣，就会去选修“网络技术基础”、“多媒体技术应用”课。 　　 　　3计算机学习与各自的兴趣结合 　　 　　世界是多姿多彩的，每个人的兴趣爱好是不可能完全相同的。计算机课如果只与中学生活相结合，时间长了也会枯燥，所以应该与每个中学生自己的其他兴趣爱好结合起来。 　　如此多的选修模块肯定会让很多同学“恐惧”，我真为下一届同学及计算机老师“担心”。我在计算机学习过程中接触过这些名词，枯燥乏味。但是将计算机作为工具结合到中学生各自的兴趣爱好中，可能比开这么多模块涉及面更广、效果更好。 　　要将计算机与学生自己的其他兴趣爱好结合起来，有较大的难度。一方面老师不可能都了解学生的爱好；另一方面，学生也不知道怎么将计算机与自己的兴趣爱好结合在一起。要解决这个问题，我的体会是电脑课老师要启发和引导中学生，并给予指导。 　　我对音乐和文学比较喜欢。在音乐上，我爱吹笛子，学了Flash后，就用电脑把我吹的笛声录下来，作为Flash贺卡的背景。 　　有很多同学们在网络上学习写作散文、小说。例如我用网名“紫陌红尘”写的同人连载小说《苓草相生》（　　但我想做的另一件事就太难了，需要老师的指点。我想看看我录下的笛声的音域是不是准确。我请教了老师和计算机专家，得知有两个方法。一是在网上找一个语音频谱分析软件；另一个方法就是自己设计一个程序来进行频谱分析。我先试着在网上找这种软件，但结果不理想，找到的程序功能很强，都不合我的要求。于是想自己做一个，但这个问题看来确实太难了。 　　在高中学了Visual Basic后，我就帮助家里编了一个烧开水用的定时器。虽然很简单但很实用。通过定时器编程，又使我萌发了设计笛子校音的程序。物理课讲过光与声音的频谱，那如何分析呢？我在网上查很久也没有搞清楚，这时一位学计算机的博士生告诉我这是人工智能中的信号分析，先要找到一个频谱分析的公式，然后用这个公式计算笛子的数据就可以了。在高手的帮助下，我完成了一个简单的校音软件。虽然频谱分析的公式我还不太理解，数据连接也不太懂，但这个过程又让我知道了“算法与程序设计”、“数据管理技术”、“人工智能初步”的一些名词，更让我明白了计算机的强大用处，而且不需要全部自己设计，可以调用别人的程序来实现自己的功能。 　　以上通过我学习计算机的两个例子说明了怎样结合个人的爱好来使用计算机。有些很容易，有些很难。但只要有老师的指点，完全可以实现自己的梦想。我们是用旧课标的，就学了一点VB，后面的选修课都还没有。如果用了新课标以后，这些课都会有，老师的指导会很方便，计算机学习与个人兴起爱好结合会更容易。 　　 　　4家长和学校要正确引导 　　 　　在计算机和网络使用中，如果没有正面的引导和制约，会带来负面的效果，使中学生沉迷于游戏、网络，影响正常的生活学习，有的甚至走上了犯罪道路。网络是一个虚拟世界，并且很难监督管理。由于中学生的心理特点，很容易受网上各种各样的诱惑，如游戏、聊天、诈骗、色情、暴力等。这也是家长、老师特别担心的社会问题。 现在计算机课程中并没有始业教育，在我看来，像“网瘾”危害中的现实例子完全可以作为计算机课的始业教育，让中学生明白虚拟世界的危害。 　　在上网和用计算机这个问题上，我父母对我控制得比较严格，但对于正当的要求，他们还是可以通融的。我认为直接堵，很容易产生逆反结果，反而效果不佳，应该以引导为主。我父母严格控制我使用计算机的同时，有些方法还是很好的，可供大家参考。 　　首先，让我知道网上的危险。收集各种利用网络犯罪的报导，不失时机地灌输给我。通过这些，让我知道网络是个虚拟的世界，不能在网上公开自己家庭及个人的重要信息。 　　其次，让我明白虚拟世界识别事物更难，不要轻易相信网上的信息和网友的话。父母教育我要提高对事物的判断能力。在自己没有或不能确认对方用意前，千万不要轻率做出决断。100网友中，只要有一个是别有用心的，就会被骗。100条信息中，只要有一条是假的，就会受害。 　　同时保证，只要有正当理由，就允许我在家上网，决对不许上网吧。 　　还有一点，中学时期是知识学习及身体生长时期。我父母对我的最基本要求是至少要保证每天8小时的睡眠，这也在一定程度上控制了上网。 　　学校老师的引导也是非常重要的。学校可以利用校园网络连接互联网，吸引同学上自己的校园网，通过网络引导上网习惯和内容。 　　学校网络可以有丰富多彩的不同内容的网站，可以让学生自己管理网站，学校只在宏观上监督。把班级移到互联网上，在网站上注册建立班级网站，各个同学能在课外时间上班级网站交流学习经验，互相了解动态。每个同学都可以用FrontPage来设计自己的网页来展现自己的风采。还可以把自己的家庭、宠物、开心的事情做在网站上，还可以制作交换原创的图画，交流解题的方法和心得体会。 　　对于现在社会上的各种网络文化，学校可以从正反两方面加以分析，效果比家长要好。例如有同学开了自己的博客，在上面写日记，后来老师们与同学们分析了开博客的利弊。一方面博客可以锻炼写作能力，如同写日记一般，并且写在网络上还能自己通读一番，经常进行修订，提高文字能力。另一方面，由于博客会有其他人进来看，提自己 “全国高校计算机系主任论坛”是由北京航空航天大学、北京大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京大学、清华大学和浙江大学七所大学联合发起成立的。论坛自1998年以来,共举办了十一届,承办单位依次为北京航空航天大学(1998年、2006年)、国防科技大学(1999年)、哈尔滨工业大学(2000年)、浙江大学(2001年)、北京大学(2002年)、南京大学(2003年)、清华大学(2004年、2008年)、武汉大学(2005年)、香港科技大学(2007年)。另外,在2001年,适逢中央提出西部大开发战略,由西北工业大学承办了「计算机系主任西部特别论坛」。 　　为了进一步办好论坛,加强全国高校计算机系(学院)间的交流,2004 年 8 月,“全国高校计算机系主任(学院)论坛”秘书处成立,挂靠清华大学计算机系,在论坛执委会的领导下开展工作,并决定以“7+1+1”的方式,扩大执委会;每隔一年由7家发起单位以外的、具有一级学科博士点的计算机系(学院)主办论坛,使更多的计算机系参与论坛的组织与举办。2009年,论坛将在香港理工大学举行,主题为“面向国家化和信息化融合需求的计算机人才培养”。 　　论坛自举办以来,对促进国内高校计算机系(学院)间的交流,研讨计算机人才培养,共同提高教学和科研水平等都起到了重要作用。《计算机教育》与论坛渊源颇深,为了更好地传播论坛精神,延续会议中碰撞出的新火花,凝聚全国各高校计算机学院的办学精华,我们开设了“院长论坛”。希望本栏目能够从宏观的视角为计算机教育事业的发展献计献策,为全国的计算机学院搭建交流平台,更希望能涌现出一批榜样力量,为计算机改革发展注入新思想,新理念。 吴方法在离散数学谓词演算教学中的应用 　　关键词:离散数学;自动推理;吴方法 摘要:离散数学是现代科学的一个重要分支,是计算机科学中基础理论的核心课程,而谓词逻辑是其中一个十分重要的内容之一。如何将计算机自动推理的另一个经典方法——吴方法引入到离散数学的教学中是本文着重探讨的问题。 　　一、引言离散数学是计算机科学与技术专业的一门核心课程 　　作为数学的一个分支,其研究的对象是各种各样的离散量的结构及其离散量之间的关系。通过这门课程的学习,可以培养学生们严密的数学思维能力。同时,离散数学与计算机科学中的数据结构、操作系统、编译理论、数字逻辑理论、算法分析、逻辑程序设计、系统结构、容错诊断、机器定理证明、计算机网络、人工智能等课程有着紧密的联系。 　　离散数学的基础知识主要包括数理逻辑、集合论、抽象代数、格、布尔代数以及图论。对于工科学生,教学中,不仅要从数学的逻辑性和严密性上去论述所涉及的数学理论知识,更要注重培养学生了解这些数学知识在计算机科学诸领域中所起的应用作用。数理逻辑往往是工科学生在学习离散课程中最早接触的内容,且与人工智能和定理机器证明有着极大的联系。因此,如何让学生学好数理逻辑将直接关系到学生逻辑推理能力提高。谓词演算的演绎推理是数理逻辑部分的重点和难点内容,里面涉及到大量的知识点。教学实践表明,工科学生对这部分的内容往往难以掌握。而大部分院校在讲授谓词演算推理时,往往采用“纸和笔”的形式向学生演示整个推理的过程,甚少采用人机交互的方式。 　　本文中,针对谓词演算的演绎和推理,我们探讨了如何将吴方法引入到该教学内容中,以此从侧面来帮助学生了解数学推理的本质,加深他们对计算机自动推理的认识,提高学习数理逻辑的热情。 　　二、谓词演算的演绎和推理 　　在谓词逻辑中,为了研究命题内的内在联系就必须对命题做进一步的分解。 　　例1:小王是老师 　　对上述命题进行分解得到:首先,这里的“小王”被称为个体;“是老师”被称为谓词。如果用字每s来表示小王,用字母Q来表示谓词“是学生”。那么,上述命题可表为Q(s)。当需要描述个体间的关系时,就要引入二元谓词。 　　例2:10小于3 　　引进谓词Q,则上述命题可表位Q(10,3)。 　　此外,为了更好地刻画命题函数所表达的意思,往往还需要引进量词: 。在引入了个体、谓词和量词之后,谓词逻辑的表达就更加广泛了。如: 　　例3:并非所有的实数都是有理数 　　引进谓词R和Q,有。 　　命题演算系统是被包含在谓词演算系统之中。因此,在谓词演算系统内,除了要使用命题演算系统所使用的RP,RT和CP规则外,还要引入关于量词的4条重要性质的推理规则: 　　US(全称特指规则): 　　ES(存在特指规则): 　　UG(全称推广规则): 　　EG(存在推广规则): 　　应用上述4条规则以及命题演算的推理规则,使得谓词演算公式的推理过程可类似于命题演算中推理理论那样进行。这样的推理方法常常需要一些技巧,在教学过程也很少通过计算机向学生演算整个推理过程。为了加深学生对计算机自动推理的理解,并便于人机交互的形式去演示推理过程,我们将计算机代数中的经典推理方法——吴方法引入到谓词演算推理的教学中。不同于前面介绍的经典逻辑推理,吴方法的引入实现了几何、代数命题推理的机械化。 　　三、几何定理机器证明 　　定理的机器证明是自动推理和符号计算领域最为活跃的分支之一。我国数学家吴文俊在70年代末提出的吴方法是在计算机上证明和发现几何定理,解决各种几何问题的有效工具。定理机器证明的思想可追溯到17世纪的G.W.Leibniz和R.Descartes。它的目标是要把一类数学问题当作一个整体,建立一种统一的,确定的证明过程,使得该类的定理只要按程序步骤机械地进行下去,在有限步后,就一定能判断出定理的真伪。这方面的工作可分为:以Hebrand理论及归结原理为代表的逻辑方法;以A.Newll及H.A.Simon等人的工作为代表的人工智能方法;以Tarski理论和吴方法为代表的代数方法。吴方法从提出至今,已在世界各国广泛传播,并出现了大量的学术论著。吴方法的发现使初等几何真正跨入了机械化阶段。当人们在初等几何范围内提出新命题而不知真假时,只要上机一试,便知分晓。而人的工作则主要是猜测、发现,并从机器证明的定理中挑选最漂亮的加以分析。吴方法的基本思想非常朴素:把几何命题化为代数形式加以处理。 　　例4:设梯形ABCD的两条对角线之中点的连线EF与梯形的一边AB相交,那么直线EF将线段AB平分(如图)。 　　当然,对此例,可以使用谓词逻辑的推理方法进行推断定理的真伪。这种推理方法需要一些技巧才能完成,且推理过程在教学中不便于通过计算机采用人机交互方式进行演示。因此,我们采用吴方法来进行自动推理,使得整个推理过程可通过计算机实时演示,从而使教学过程可视化。根据吴方法, 　　第一步,选取Descartes坐标系,不失一般性,将各点坐标依次选为: 　　于是,定理的假设由下列关系构成: 　　E是AC中点 　　F是BD中点 　　M是AB和EF交点 　　要证明的结论是: 　　M是AB中点 　　至此,我们已经完成了吴方法证明定理的第一步:用解析几何方法将问题代数化。剩下的问题就是,在假设一组多项式为0的条件下,求证另一组多项式为0。对本例,这就是: 　　设求证 　　第二步,吴-ritt整序原理。将或中的变元消去,得到一个导元为的多项式,再用将该多项式中的消去,继而将或中的消去。最后得到的特征列为 　　其中, 。 　　第三步,伪除。即对 ,都有。这说明,在非退化条件下,定理是成立的。事实上,这些非退化条件是有几何意义的: 　　 AD不与BC重合; 　　 AB不与AD垂直; 　　 ABCD不是平行四边形。     摘要：本文通过发放调查问卷的方式，分析引起IT新生不适应大学生活的一些因素，并针对这些因素，探讨了IT新生如何适应大学生活的一些措施，提出几点可行性的建议，为帮助下一届新生更快适应大学的学习与生活提供参考。 　　关键词 本文来自：计算机毕业网：调查问卷；措施；建议 　　　　　　 　　1引言 　　 　　新生刚进大学时，原先升学的愿望已实现，新的目标尚未找到，难免陷入暂时的迷茫，同时，也感觉到大学与中学有着截然不同的生活、学习方式，需要尽快转变角色，适应大学生活，并在一年级时能否确立起合适的学习目标，制定出切实可行的人生规划，学会正确的学习方法。这些，都对学生的后继发展起到举足轻重的影响。 　　 　　2调查研究方法 　　 　　本文从以下几个方面出发设计了调查问卷的内容，并向所在的计算分院06级同学发放400份调查问卷，做了针对性的抽样调查。回收332份调查问卷，回收率83％，因此，此次调查结果是有效的。调查的内容包括： 　　1) 大学的学习、生活，与中学的学习、生活之间的不同点； 　　2) 大一新生如何适应大学的学习及生活； 　　3) 大一新生应如何安排利用自己的学习、娱乐时间。 　　 　　3调查结果分析 　　 　　从以上统计结果可以看出：大多数的同学认为大学与中学在学习、生活上不同，主要体现在大学课程时间的安排和自主性学习。首先，大学里所学知识是由基础课、专业基础课和专业课组成的，循序渐进，环环相扣，前面任何一环没有学好都将会影响到后面课程的进行。另外，学生在校期间还要在外语上通过四、六级考试和计算机通过水平测试，学习的任务并不轻松。其次，对于以基础知识灌输和人文精神培养为主要特征的大学学习来说，不仅上课所学的要靠自觉去消化吸收，整个知识体系也要靠自己去补充完善。所以，除了专业学习外，应自我涉猎课外知识，使自己丰富起来。29.82%的同学认为高中与大学相比，高中的生活更适应自己。因为在中学时，有些生活琐事依靠父母亲友的帮助，进入大学后，衣食住行等个人生活都由自己处理安排，自主、自立、自律更是大学生活的主旋律。 　　指导新生走出迷茫，作好个人规划是让新生适应大学学习、生活的有效方式。许多学生以考上大学为唯一的学习目标，一旦目标实现，容易产生松懈心理，难以及时树立起进一步的学习目标，造成了考上大学前后的“动机落差”。此外，高中阶段很多学生兴趣狭窄，爱好很少，一门心思考大学，没有形成特长。一旦进入大学，就把主要精力放在迫切发展自己的爱好特长上，而对学习却逐渐失去了兴趣。因此，刚进大学的新生应让他们从高考胜利的满足和陶醉中清醒过来，认识到大学是人生成才、成就事业的一个新起点。根据学校教学的客观现实和自己的实际，制定出个人在学业、思想道德、心理发育等素质培养方面的奋斗目标和行动方略，以增强进取的内动力，为再创大学阶段的人生辉煌打下良好的基础。 　　自律方面，新生最需要注意的有锻炼并提升自身能力，自觉学习，接触社会，搞好寝室关系与室友和睦相处，谈恋爱，以及娱乐的安排。 　　1) 积极参加课余班团和实践活动，展现自我，提升自我，培养自我，积累工作经验。 　　2) 要学会合理安排自己的学习、娱乐、休息时间。 　　3) 室友之间、同学之间多加了解，熟悉互相的生活习惯、性格，为以后的相处打下基础。 　　4) 大学新生大多不能正确把握恋爱标准，如43%的同学反映谈恋爱对学业的影响是负面的。过早恋爱不利于新生顺利地适应大学生活和学习。 　　5) 从数据中反映出，有一部分同学不能跟上大学的脚步，借玩网络游戏，通宵来逃避现实，反抗现实。同时，这也反映出这24%的同学对大学生活感到迷茫。 　　另外，有62.65%的同学曾在碰到难学的课程时灰心过，他们反映，此时最希望得到诸如老师的关怀、指导，与老师更多的交流等。对于自己所学的专业，很多同学反映他们不太了解，概念很模糊，因此学习的目标性也不明确。 　　新生对于人生规划问题也出现两极分化，部分同学由于对大学生活的不适应，连带反应出的迷茫、消极情绪，十分不利于个人的成长、成才。对于已有了明确的人生规划的同学，他们已初步适应了大学生活，但计划的付诸实施显得更为重要。 　　 　　4建议及措施 　　 　　首先，通过讲座，帮助进入大学的新生认识到大学为培养专门人才服务，以培养各类高级专门人才为目标。其次，校方引导新生积极主动地去适应新的环境。如：引导新生合理安排自由的生活及生活空间，珍惜拥有的学习机会，及时了解图书馆、语音室、阅览室的开放时间，适度参加一些社团活动，多听有意义的学术报告及讲座，充实他们的生活并注意加强自我控制能力。 　　学生不仅要消化理解课堂上学习的内容，而且还要适量阅读相关方面的书籍和文献资料，以适应时代和科技的发展。大学不再是像中学那样老师追着学生，而是要学生主动求教老师；大量的时间需要自己去安排，而不是被老师占有；要学会研究性学习，善于发现和提出问题，即要会主动的去学习，而不是被动的。 　　再者，指导新生合理规划大学四年，如：在节假日参加一些与自己的职业目标相关的实习，增加自己的能力，培养自己对职业规划的直观了解。新生在生活、学习方面要善于挖掘和发展自己的优势；当遇到困难时，解决这些问题主要靠自己，要有自强自立意识；同时，在自己无法解决时，要学会主动向老师和同学寻求帮助。最后，对于新生的谈恋爱和娱乐安排，学校可以通过讲座，报告会等引导学生正确对待，也建议引导新生以学为主以玩为辅，并且要有目的的玩，玩出“价值”来。 　　大一新生在一年级时，要对自己的人生做好规划，并围绕规划制定切实可行的学习计划，阶段性的目标，独立生活，自觉学习，为美好的人生奠基。 　　 摘要:本文针对计算机专业“嵌入式系统”教学存在的一些普遍问题,结合国内市场对嵌入式人才的需求,讨论如何将该课程引入计算机专业本科教育,提出课程教学建议,总结一些教学经验。 　　关键词:计算机;嵌入式;教学;ARM 　　 　　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,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统因体积小、可靠性高、功能强、灵活方便,其应用已深入到各个领域[2]。每年全球嵌入式系统带来的相关工业产值已超过1万亿美元。嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一[3]。针对市场对嵌入式人才的巨大需求,许多高校的计算机,通信、电子、自动化等专业都相继开设了嵌入式系统的相关课程。嵌入式系统作为高校新兴的一个专业方向,如何开展“嵌入式系统”教学,以达到学习嵌入式技术知识、掌握嵌入式系统基本开发方法和应用的目的,是很多高校都在思索的问题。 　　本文首先分析了目前“嵌入式系统”教学普遍存在的一些问题,然后对本科院校计算机专业嵌入式系统方向的教学和课程设置应解决的主要问题进行了探讨,最后,结合教学实践,总结了一些教学经验。 　　1“嵌入式系统”教学中存在的问题 　　由于各高校开设“嵌入式系统”课程的时间并不长。目前,各高校在教学中都处于探索阶段,存在如 　　下一些亟待解决的问题。 　　1.1缺少高质量的教材 　　因为嵌入式技术往往和行业背景结合紧密,所以高校在选用课程教材时,应考虑理论和实践应用相结合、面向应用的教材,只有选用这类教材,教学才不会和实践应用脱节,陷入空洞的理论讲解。但通过近几年的教学实践和市场调研发现,由于新技术日新月异,相应教材的更新速度很难赶上技术更新的速度,这也导致了很难找到一套普遍适用的系列教材,给教学带来一定不利影响。 　　1.2内容深度不够 　　嵌入式系统是一门很新的技术,目前虽然很多高校开设了这方面的课程,但是师资往往没有同步跟上,很多教师都是从单片机教学转型而来,缺少嵌入式系统相关技术的系统培训,在短期内无法跟上新技术变革,因此出现教学内容广度有限,深度不够的现象。 　　1.3缺少实践性 　　嵌入式系统技术是一门实践性很强的技术,实践是教学的重要环节。如指令编程、驱动程序设计、内核的移植设计和应用等知识的学习,需要学生通过大量的实践环节来加深理解和掌握。但是目前很多高校在开设“嵌入式系统”课程时,缺少相应的实验设备,没有与工程实际应用密切结合的课程设计和毕业设计,使得学生实践能力不强,学习没有兴趣,达不到应有的效果,学生发展后劲不足。 　　2计算机专业“嵌入式系统”教学的一些思考 　　嵌入式系统的特点是涉及知识面广,综合性、实践性强,学科发展快,因而学习难度大。不同的专业有不同的特点,对于计算机专业开设“嵌入式系统”课程而言,不能简单的照搬其它专业的“嵌入式系统”教学模式,必须根据计算机专业学生和课程特点量身打造适合本专业的教学模式。经过近几年的教学实践发现,对于计算机专业开设“嵌入式系统”课程,若想达到良好的教学效果,需要先解决以下几个方面的问题。 　　2.1选择ARM芯片还是其它芯片 　　构成嵌入式系统的核心之一是嵌入式处理器。可以作为嵌入式处理器的主流芯片有ARM、微处理器(MPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)等。目前在嵌入式领域中广泛应用的是ARM系列芯片。ARM处理器具有高性能、低功耗、低成本的特征[4]。作为世界第一大IP知识产权厂商,ARM公司本身不直接生产芯片,而是靠转让设计许可,将其设计的芯片知识产权授权给其他公司,由合作公司生产各具特色的芯片。可以说,ARM公司引发了嵌入式领域的一场革命,在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位,是目前32位市场中使用最广泛的微处理器[5]。目前,ARM已经成为移动通信、手持计算设备、多媒体数字消费等嵌入式应用的RISC(精简指令集计算机)标准。因此,学习以ARM为核心芯片架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。基于ARM芯片的应用广泛性,在教学实践中,应选择ARM作为学习嵌入式系统的重点内容。 　　2.2选择ARM7还是ARM9 　　众所周知,ARM7的教学偏重于硬件,ARM9的教学偏重于软件。谈到计算机专业开设“嵌入式系统”课程,大家自然就会选择ARM9。于是,现在各高校计算机专业在引进“嵌入式系统”教学实验箱时,一种流行的趋势是普遍采用ARM9核的实验箱,一方面体现了教师们迫切希望让学生能接触最先进的、实用的、前沿技术的良好用心,另一方面也暴露了一 　　些认知上不足之处,因为这种追求高端设备的做法并非适合计算机专业。ARM7作为学习ARM9的基础,如果让学生跳过ARM7而直接学习ARM9是比较困难的,也达不到良好的学习效果。因此,计算机专业的“嵌入式系统”教学也离不开ARM7这一教学环节,因为一个从事基于ARM9的嵌入式Linux或Windows CE软件开发的程序员,如果没有扎实的硬件理论,硬件设计和制作基础,是很难胜任的。此外,计算机专业的学生还有部分人将从事基于实时操作系统的软件设计,这也是离不开对ARM7的学习的。有鉴于此,我们完全有理由在教学中着重强调ARM7的重要性。 　　基于上述原因,我们认为ARM9教学偏重于软件,ARM7教学偏重于硬件,二者是互补的。对计算机专业而言,最好能在课时允许的条件下,两方面的课程都能开设。我们的做法是:教学中侧重于ARM7,而科研中侧重于ARM9。这种做法经教学实践证明是可行和有效的。 　　2.3选择嵌入式Linux操作系统还是其它操作系统 　　目前,嵌入式操作系统可选范围很大,成熟的嵌入式操作系统有嵌入式Linux系列、Windows CE系列和众多的实时操作系统。Linux操作系统用于嵌入式系统,产生了几个不同的版本,重要包括µClinux、嵌入式Linux和RTLinux等,其中µClinux适用于处理器内没有MMU(内存管理单元)的ARM处理器,RTLinux则侧重改善Linux的实时性,而嵌入式Linux除了在图形和文件系统上与桌面Linux有所不同外,内核本身并无差别,因此作为内核一部分的网络功能与桌面Linux的一样强大。Linux作为一种开放源代码的操作系统,在嵌入式领域应用越来越广泛。因此,在实际教学中选择嵌入式Linux操作系统是非常合适的,既不存在版权问题,可以免费使用,同时其开源性,有利于创新性人才的培养。在嵌入式操作系统教学中,应以嵌入式Linux操作系统作为讲授和学习的重点。 　　另外,“嵌入式系统”课程可以说是整个计算机学科的综合,它基本上涉及了计算机学科的方方面面,包括硬件方面、软件方面和网络方面等。这就要求学生在学习嵌入式系统之前,首先学好这些方面的课程,打下了良好的基础,才能把嵌入式系统的相关内容学好。 　　3教学实践经验 　　在“嵌入式系统”教学实践中,除了注重课堂教学效果外,还需要采用多样化的辅助教学手段,全面提高课程的教学效果。 　　3.1建立开放实验室 　　院系购买了20多套基于ARM7和ARM9的“嵌入式系统”教学实验设备,组建了嵌入式系统实验室,“嵌入式系统”课程开设的实验内容分为两个层次,包括基本实验和综合应用实验。基本实验目的是让学生了解嵌入式软件和硬件的一般开发环境与流程,进行基本的嵌入式程序开发。综合应用实验目的是让学生综合运用所学到的知识,按照指定的题目,自行设计开发嵌入式应用程序。实验室全天候开放,学生可以在课余时间进行相关课题的设计和实验,为课程的实践教学内容能够顺利实施提供了有力的保证。进行的实验内容如表1所示。 表1实验内容及学时 　　基本实验学时综合应用实验学时 　　1.ARM汇编指令实验21.实时时钟实验4 　　2.Thumb汇编指令实验22.数码管显示实验4 　　3.ARM处理器工作模式实验23.液晶显示实验4 　　4.C语言程序实验44.触摸屏控制实验4 　　5.汇编与C语言的相互调用45.USB接口实验4 　　3.2充分利用课程设计和毕业设计 　　课程设计和毕业设计是“嵌入式系统”教学实践的两个重要环节,由于其时间相对较长,可以就某一个课题进行较深入的讨论,让学生完整的把课题做 　　完。在此期间,学生不仅要进行软件的设计和编程,而且还要进行一部分硬件电路的设计和制作,以及最后软硬件的联合调试,这样使学生建立了不同课程之间知识的有机联系,培养了学生逻辑思维能力、理论联系实际能力和综合运用各学科知识的能力,最终达到课程建设及辅助教学的目的。 　　3.3成立兴趣小组 　　学生根据自己的兴趣爱好,组成嵌入式系统兴趣小组,每2～3名同学一组,利用现有的实验设备和条件进行课题研究,使学生能够更深入地掌握嵌入式系统的理论知识,从而培养学生初步的科研能力、创新能力、同学间的协作能力和工程实践能力,并能有效地将所学知识应用于实际中。院系安排专门的指导老师,定期进行专题的讨论,拓展学生在嵌入式领域的知识面,进而提高课程教学效果。 　　此外,注重嵌入式师资培训,充分利用寒暑假将专业教师派到相关企业直接参与项目的开发,通过这种方式使得专业课教师能够紧跟时代的步伐,时刻引领新知识、新技术,这也从师资方面保证了课程教学效果。 　　4结语 　　如何在计算机专业开展“嵌入式系统”教学,笔者积累了一些教学实践经验,与同行交流。同时,还需要以后在教学实践中进一步对其完善与补充。不同学校计算机专业在开设“嵌入式系统”课程时,应结合自身特点,灵活调整教学内容,发挥出各自优势,这样才有利于嵌入式系统人才的培养。 　　参考文献: 　　[1] 马忠梅,徐英慧. ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2007. 　　[2]

展开阅读全文