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摘要：嵌入式教学具有较强实践性，针对该特点和要求，本文提出基于智能家居项目的嵌入式教学方法，围绕实际项目进行嵌入式教学，使学生不仅掌握嵌入式技术原理，更能运用嵌入式技术解决实际项目难题。
关键词：项目驱动教学；嵌入式教学
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-10-0-02
随着后PC时代的来临，嵌入式技术日益得到广泛应用，企业对嵌入式人才需求非常旺盛[1]，但是现行高校嵌入式培养模式[2]仍然按照传统的教学模式来进行，导致学校培养和企业需求存在巨大鸿沟。本文首先介绍嵌入式系统人才架构模型，从中可以清晰表明嵌入式人才需求为金字塔状，处于不同层次的人才，社会对其需求的数量和能力要求也各不相同；在随后论文中，围绕着嵌入式教学模式的探讨，本文提出项目导引式嵌入式教学方法，阐述该方法的核心思想并分析了这种方法和传统教学方法的异同，指出该方法的优越性以及实施的难点等问题；在文章的最后，对项目导引式嵌入式教学方法在实际教学过程中取得的成绩和不足进行了总结。
一、嵌入式系统人才架构
（一）嵌入式系统特点
作为一门新兴的技术，嵌入式系统具备鲜明的特色：
1、涵盖多学科，综合性强：嵌入式系统开发不同于传统的软件开发和硬件设计，而是软件和硬件紧密结合，并偏软件的开发模式，它涉及到的学科知识包括计算机编程、软件工程、电子电路设计、硬件驱动设计等，而在国内，计算机专业的学生可能不懂硬件方面，电子专业的学生虽然懂硬件，但是其编程能力相对较弱，所以如何有效地针对不同学科的学生来进行复合式培养就显得非常重要。
2、以应用为中心，实战性强：嵌入式系统虽然牵涉到很多理论知识，但是它的本质是面向实际应用，所谓应用为王[3]。因此在学习嵌入式系统的过程中要求在了解理论知识的同时，重点运用这些理论知识来进行实际项目开发，解决实际项目难点。
（二）嵌入式系统人才需求模型
嵌入式系统典型系统架构如图1所示，人才模型如图2所示。
从图2看出，嵌入式微处理器工程师主要是完成体系架构层微处理器的设计和制造，这部分工程师要求具有丰富的芯片设计和制造经验，处在整个嵌入式人才需求的金字塔尖，但是需求量较小；操作系统设计工程师和软件工具链工程师主要完成操作系统设计、移植以及相关交叉编译工具链的设计工作，在整个人才体系架构中处于非常关键的位置，对操作系统、编译和计算机体系架构等方面的知识要求很高，处于嵌入式开发人才需求模型的上端；每一块嵌入式开发板都要包含许多硬件部件，因此必须有相应的硬件设计工程师来完成硬件电路的设计和PCB板的设计制造工作，同时硬件驱动工程师完成用软件来驱动硬件工作，即编写硬件驱动的工作，这要求驱动工程师必须了解底层硬件，还要掌握上层操作系统，所以硬件驱动工程师很难能在较短时间内培养出来，同时社会的需求非常大；处在嵌入式人才模型底层的是应用工程师，负责编写实际的应用软件，和基于PC开发相比，两者并没有本质的区别，只是要求开发者掌握嵌入式开发的模式、交叉编译工具的使用技巧就可以了。
二、项目导引式嵌入式教学方法
（一）基本思想
多年嵌入式项目开发和教学经验清楚表明：嵌入式教学必须始终如一的围绕项目来进行，坚持有所为有所不为的原则来选择合适的课程内容，否则效果会非常糟糕。经过近几年嵌入式教学的探索，笔者总结了一套项目导引式嵌入式教学方法，其基本思想为:以具体项目为原型，将项目立体化地呈现在学生面前，了解其每一部分的功能、输入、输出以及关联的理论知识点，掌握项目系统功能架构后，庖丁解牛般解剖学习每个独立知识点，最后在“时光倒流”般将这些知识点组合成一个立体的项目。其具体流程如图3所示。
（二）基于智能家居安防项目的嵌入式教学实例探析
1、项目体验
该项目以当前生活的方便和智能化为前提，设计一个针对家居的智能系统，使个人家居得到智能的安防和的方便的居住效果。
该项目预计设计的功能有：红外感应和门磁感应，摄像监控系统，短信收发系统，警铃功能，能源管理备用功能。
2、功能分解
将项目按功能进行分解，每个模块功能如下：
门磁或红外感应系统：当门磁或红外感应系统被触发时，系统产生中断报告给cpu，cpu会根据中断产生响应，发短信或拍照。
摄像监控系统：根据cpu的响应来产生命令给摄像监控系统拍下照片。
短信收发系统：根据cpu的响应来产生命令发送特定短信到指定手机。
警铃功能：根据cpu的响应来发送命令产生警铃效果。
能源管理备用功能：安装若干个继电器，用短信控制功能来实现继电器对电源的开关控制。
3、原理及核心技术点抽象
经过功能分解后，对每个子功能核心技术要点进行抽象，并对其难易程度进行估算，如表1所示。
从表1所抽象出来的核心技术点就是教学的重心，围绕这些重心进行讲解，可以使得学生不仅知道教学的理论知识点，更能让学生明白如何应用这些理论知识来解决实际的项目难点。
在实际教学过程中，嵌入式开发模式和嵌入式工具链的使用等知识点可以贯穿在这部分进行讲解。
三、总结
项目导引式嵌入式教学模式是新颖的教学方法，可以增强学生的学习热情，有效地培养学生在较短时间内从嵌入式门外汉转变为嵌入式熟手。但需要注意如下几点：
项目选择和来源问题：由于很多教师没有相应合适项目来进行选择，这个时候可以引入外来培训企业，从它们那边引入合适学生的特定项目。
师资问题：目前国内嵌入式教育最大瓶颈就是合格的嵌入式师资比较缺乏。由于很多教师没有嵌入式项目经验，因此必须实行走出去、请进来的原则，即将选派老师到企业或嵌入式培训企业去参与项目，也可以在有条件情况下将培训企业的相关工程师引入到学校，借助外来力量来解决师资问题。
设备问题：传统的嵌入式实验很多都是验证型实验，无法满足项目化教学的要求。可以购置若干套实验设备，将学生进行分组，每组共享一套实验设备，并允许学生平时可以自由到实验室使用这些实验设备，提高实验设备的使用效率。
参考文献：
[1]北京华清远见科技有限公司.2008-2009年中国嵌入式开发从业人员调查报告[EB/OL].(2009204203)[2009210201].
[2]刘太安.嵌入式教学模式探索与实践[J].科技创新导报,2009,22:160.
[3]刘杨.嵌入式产业:软件当道应用为王[J].电子设计技术,2010,1:75-76.
关键词：项目驱动教学；嵌入式教学
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-10-0-02
随着后PC时代的来临，嵌入式技术日益得到广泛应用，企业对嵌入式人才需求非常旺盛[1]，但是现行高校嵌入式培养模式[2]仍然按照传统的教学模式来进行，导致学校培养和企业需求存在巨大鸿沟。本文首先介绍嵌入式系统人才架构模型，从中可以清晰表明嵌入式人才需求为金字塔状，处于不同层次的人才，社会对其需求的数量和能力要求也各不相同；在随后论文中，围绕着嵌入式教学模式的探讨，本文提出项目导引式嵌入式教学方法，阐述该方法的核心思想并分析了这种方法和传统教学方法的异同，指出该方法的优越性以及实施的难点等问题；在文章的最后，对项目导引式嵌入式教学方法在实际教学过程中取得的成绩和不足进行了总结。
一、嵌入式系统人才架构
（一）嵌入式系统特点
作为一门新兴的技术，嵌入式系统具备鲜明的特色：
1、涵盖多学科，综合性强：嵌入式系统开发不同于传统的软件开发和硬件设计，而是软件和硬件紧密结合，并偏软件的开发模式，它涉及到的学科知识包括计算机编程、软件工程、电子电路设计、硬件驱动设计等，而在国内，计算机专业的学生可能不懂硬件方面，电子专业的学生虽然懂硬件，但是其编程能力相对较弱，所以如何有效地针对不同学科的学生来进行复合式培养就显得非常重要。
2、以应用为中心，实战性强：嵌入式系统虽然牵涉到很多理论知识，但是它的本质是面向实际应用，所谓应用为王[3]。因此在学习嵌入式系统的过程中要求在了解理论知识的同时，重点运用这些理论知识来进行实际项目开发，解决实际项目难点。
（二）嵌入式系统人才需求模型
嵌入式系统典型系统架构如图1所示，人才模型如图2所示。
从图2看出，嵌入式微处理器工程师主要是完成体系架构层微处理器的设计和制造，这部分工程师要求具有丰富的芯片设计和制造经验，处在整个嵌入式人才需求的金字塔尖，但是需求量较小；操作系统设计工程师和软件工具链工程师主要完成操作系统设计、移植以及相关交叉编译工具链的设计工作，在整个人才体系架构中处于非常关键的位置，对操作系统、编译和计算机体系架构等方面的知识要求很高，处于嵌入式开发人才需求模型的上端；每一块嵌入式开发板都要包含许多硬件部件，因此必须有相应的硬件设计工程师来完成硬件电路的设计和PCB板的设计制造工作，同时硬件驱动工程师完成用软件来驱动硬件工作，即编写硬件驱动的工作，这要求驱动工程师必须了解底层硬件，还要掌握上层操作系统，所以硬件驱动工程师很难能在较短时间内培养出来，同时社会的需求非常大；处在嵌入式人才模型底层的是应用工程师，负责编写实际的应用软件，和基于PC开发相比，两者并没有本质的区别，只是要求开发者掌握嵌入式开发的模式、交叉编译工具的使用技巧就可以了。
二、项目导引式嵌入式教学方法
（一）基本思想
多年嵌入式项目开发和教学经验清楚表明：嵌入式教学必须始终如一的围绕项目来进行，坚持有所为有所不为的原则来选择合适的课程内容，否则效果会非常糟糕。经过近几年嵌入式教学的探索，笔者总结了一套项目导引式嵌入式教学方法，其基本思想为:以具体项目为原型，将项目立体化地呈现在学生面前，了解其每一部分的功能、输入、输出以及关联的理论知识点，掌握项目系统功能架构后，庖丁解牛般解剖学习每个独立知识点，最后在“时光倒流”般将这些知识点组合成一个立体的项目。其具体流程如图3所示。
（二）基于智能家居安防项目的嵌入式教学实例探析
1、项目体验
该项目以当前生活的方便和智能化为前提，设计一个针对家居的智能系统，使个人家居得到智能的安防和的方便的居住效果。
该项目预计设计的功能有：红外感应和门磁感应，摄像监控系统，短信收发系统，警铃功能，能源管理备用功能。
2、功能分解
将项目按功能进行分解，每个模块功能如下：
门磁或红外感应系统：当门磁或红外感应系统被触发时，系统产生中断报告给cpu，cpu会根据中断产生响应，发短信或拍照。
摄像监控系统：根据cpu的响应来产生命令给摄像监控系统拍下照片。
短信收发系统：根据cpu的响应来产生命令发送特定短信到指定手机。
警铃功能：根据cpu的响应来发送命令产生警铃效果。
能源管理备用功能：安装若干个继电器，用短信控制功能来实现继电器对电源的开关控制。
3、原理及核心技术点抽象
经过功能分解后，对每个子功能核心技术要点进行抽象，并对其难易程度进行估算，如表1所示。
从表1所抽象出来的核心技术点就是教学的重心，围绕这些重心进行讲解，可以使得学生不仅知道教学的理论知识点，更能让学生明白如何应用这些理论知识来解决实际的项目难点。
在实际教学过程中，嵌入式开发模式和嵌入式工具链的使用等知识点可以贯穿在这部分进行讲解。
三、总结
项目导引式嵌入式教学模式是新颖的教学方法，可以增强学生的学习热情，有效地培养学生在较短时间内从嵌入式门外汉转变为嵌入式熟手。但需要注意如下几点：
项目选择和来源问题：由于很多教师没有相应合适项目来进行选择，这个时候可以引入外来培训企业，从它们那边引入合适学生的特定项目。
师资问题：目前国内嵌入式教育最大瓶颈就是合格的嵌入式师资比较缺乏。由于很多教师没有嵌入式项目经验，因此必须实行走出去、请进来的原则，即将选派老师到企业或嵌入式培训企业去参与项目，也可以在有条件情况下将培训企业的相关工程师引入到学校，借助外来力量来解决师资问题。
设备问题：传统的嵌入式实验很多都是验证型实验，无法满足项目化教学的要求。可以购置若干套实验设备，将学生进行分组，每组共享一套实验设备，并允许学生平时可以自由到实验室使用这些实验设备，提高实验设备的使用效率。
参考文献：
[1]北京华清远见科技有限公司.2008-2009年中国嵌入式开发从业人员调查报告[EB/OL].(2009204203)[2009210201].
[2]刘太安.嵌入式教学模式探索与实践[J].科技创新导报,2009,22:160.
[3]刘杨.嵌入式产业:软件当道应用为王[J].电子设计技术,2010,1:75-76.