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面向物联网的嵌入式系统实验教学改革

发布时间:2019-01-03 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    面向物联网的嵌入式系统实验教学改革作者: 杨信锟   【摘 要】在物联网飞速发展的带动下,嵌入式系统教学急需改革。联合嵌入式系统最新技能的发展,对理论课程进行合理的精简、增加实验课程的可操作性。在实验课程中激发学生的学习兴趣,提高合作能力。实验教学的改革不但对基础、兴趣做到了提升,对学习效率及成效也发挥了重要作用。
  【关键词】物联网;嵌入式系统;实验教学改革
  前言:所谓的物联网便是将所有信息通过信息传感器等设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的一种观念。通过物联网的联合,各学校中的嵌入式系统教学有了更辽阔的发展空间,同时各界也对此提出了更高的要求。
  一、物联网观念及与嵌入式系统教学的关系
  (一)物联网观念
  物联网是基于互联网与传统电信网之上的信息承载体。我国在上世纪末起初了物联网的研讨与开发,属于世界前列的研讨国家。物联网的开发,为传统思想开辟了一条新道路,传统的思想是将物理基础设施和IT基础设施分开,而在物联网中,会将物理基础设施与计算机设备技能整合连接。物联网也是一种网络观念,是与互联网相互依存的一种网络事物,没有互联网的依托,物联网无从谈起。
  (二)物联网与嵌入式系统教学的关系
  学校开设的物联网课程,是为满足社会对物联网专业人才的需要。计算机专业的嵌入式系统是一门重要的专业课程,随着物联网技能的发展,嵌入式系统融入了物联网中,并且成为了物联网用中可实现感知和抑制所不可缺少的平台。
  二、物联网对嵌入式系统课程教学的影响
  如今高校中的嵌入式系统教学并不是一个基础教学,而是需要建立在数字电子技能、计算机程序设计、计算机组成原理、微机接口等其他课程基础之上的一门学科。目前我国大局部院校中嵌入式系统教学大体分为两大类:硬件类与软件类。随着嵌入式系统的应用范围逐步扩大,软硬件程序也相对复杂化。由于高校中设计的课程是根据学生的专业方向来考虑,因此,计算机专业中的嵌入式系统课程受到了课时的限制,但是嵌入式系统的设计知识更新迅速,与各种高科技都有相同性,需要紧跟家当的发展,不时的更新教学内容,提升学生的技能。但由于受到了课时的限制,嵌入式系统教学并没有准时根据应用发展来改变教学内容及教学思绪。嵌入式系统是计算机技能、抑制技能和单片机技能等技能相联合的一个综合系统,特点是其体积小、集成功能强、外接口多,在工业、通讯、电子、便携设备等领域都得到了广泛的应用。高校中的嵌入式系统课程主要是培养学生嵌入式系统软件开发的初级能力,随着物联网的发展,物联网进入到了嵌入式系统学习中,让学生从“单机”转形成“互联”,从“个体智能”转变到“群体智能”。因此,嵌入式系统专业的学生或设计人员,基础知识相当重要,但同样重要的是,必须通过基础知识不时的学习新技能、新挑战、新要求,这便需要物联网应用系统,对于高校来说,面向物联网的嵌入式系统教学是种发展趋势,需要对嵌入式系统教学的教学内容和方式准时做出适当调整,提高课堂效率,提升学生技能水平,使课程应用性更强。
  三、嵌入式系统课程实验教学方法的改革
  随着嵌入式计算技能的发展,硬件成本逐步降低,软件成本逐步提高,而软件的应用作用与地位也相当重要。
  (一)理论性教学意义
  高校中的嵌入式系统理论教学的指标是对嵌入式微处理器、嵌入式操作系统和嵌入式系统的应用、方法,投入到嵌入式系统的基础开发技能。一般课程交代在15课时左右。嵌入式教学的主要课程内容有:嵌入式系统理论概括、ARM内核嵌入微处理器、嵌入式操作系统、嵌入式系统应用。
  (二)面向物联网的嵌入式系统实验教学
  1.层次化实验
  嵌入式教学明确了教学方向,通过理论学习的基础,进一步提升动手实践能力。一般的嵌入式实验开发平台都包括以太网接口、GPS算逑定位系统接口、CAN总线接口等。通过这几个接口和物联网的应用背景,能够设计出三种不同层次的设计。这三种实验层次由浅入深,分辨应对不同的实验项目,其组织形式也不同。如表1所示。
  2.项目实践环节
  项目实践环节可以提高学生的动手操作能力,通过课堂分组教学,将物联网网关设置成不同题目,分辨交给各个小组进行模拟实践开发。比如“GPS数据采集与处理”的实践,需要通过将nC/OS操作系统移植,将多重任务从GPS接口中读取数据,并制成UDP数据包,通过网络进行传送。这期间,学生分辨负责各局部,不但在实践中学习技能,还可以提升学生的合作性。物联网网关硬件如图2所示。
  学生通过物联网项目的实践模拟活动,坦荡了学习的视野、扩展了学习内容,在学习与实践中,可以更好的运用,并且提升了学生的兴趣爱好及团队合作精神。在学生毕业设计或结课设计中也交代相关实践内容,让学生可以自主学习、自主探索,为日后的就业打好基础。
  结论:物联网的发展与嵌入式教学的相联合,将嵌入式教学的内容更加完善、实验更加具体,扩展了学生的知识面,教师在理论授课中投入物联网技能知识,让学生充分明白物联网的嵌入式系统知识,并通过实验课程进行层次化设计实验,实验课程需要循序渐进,由浅入深,先扩充基础,在激发兴趣,最终实现高层次的实践技能,为学生的学习与就业作出相应贡献。
  参考文献:
  [1]郭耐明.面向物联网的嵌入式操作系统WebitX的设计与实现[D].东北大学,2010.
  [2]孙国栋,田萱,张海燕.面向物联网的“嵌入式系统”课程教学改革的探索[J].中国林业教育,2014.
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