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物聯網工程嵌入式培訓范文1
關鍵詞:嵌入式系統;開發技術;教學研究與實踐
嵌入式系統設計飛速的發展,滲透到社會生活的各個方面,例如掌上PDA、電視機頂盒、手機、汽車、空調、微波爐,等等,由于其硬件體積小、價格低廉、集成度高,而且軟硬件可以“按需定制”,嵌入式系統的發展前景越來越廣闊,物聯網概念的提出以及嵌入式系統技術發展的日益成熟,將嵌入式系統的應用推向了,與此同時,國家及企業對嵌入式人才的需求越來越旺盛,作為輸出社會人才輸出的搖籃,學校應努力提升嵌入式系統教學的質量,培養出高質量的人才。
一、教與學的現狀
嵌入式系統開發技術是我院物聯網工程專業的一門專業必修課程,其綜合性較強,涉及的知識面十分廣泛,既有硬件設計又有軟件代碼的編寫,學生在學習本門課程過程中需要具備較多的專業基礎知識,涉及的課程有程序設計基礎、模擬電路和數字電路等課程。同時嵌入式系統開發技術又是一門實踐重于理論的課程,因此學生還需要進行實踐操作。嵌入式系統開發技術課程的教學目標是培養學生的科學思想和研究方法,使學生較全面提升軟硬件開發能力,著重提高學生就業競爭能力。目前某學校嵌入式系統開發技術的教學主要分為兩部分,一部分是理論課堂教學,另一部分是實驗教學。理論課堂教學普遍利用多媒體設備,通過幻燈片講解系統結構、處理器結構、時鐘樹、存儲地址映射、GPIO、中斷、定時器等知識點。實驗教學過程中所完成的多為驗證型實驗,教師仔細講解硬件的連接方法,學生進行接線驗證,觀察實驗現象。通過觀察發現,在教與學的過程中,這種傳統的教學方式使得學生的實踐能力不足,需經過相關培訓才能夠從事嵌入式相關工作,結合學校培養應用型人才的目標,需對當前的教學方式做出改革。
二、課程的教學改革與實踐
1.教材的選取近年來,嵌入式系統的教材多種多樣,大部分是以知識點來組織相關章節,缺乏案例,內容略顯生硬死板,使得學生很難將抽象的知識具體的應用到工程實踐中去,因此教學改革的第一步首先是選擇一本適合某學校學生能力的教材。在教學過程中,學校使用的是盧有亮編著的《基于STM32的嵌入式系統原理與設計》,這本書屬于普通高等教育“十二五”電子信息類規劃教材,基于STM32對嵌入式系統的原理、設計、編程進行講解,并給出一個工程實例,可使讀者通過該實例找到做工程的方法并鞏固所學的知識,提高工程開發的能力,另外作者還搭建了交流論壇,給讀者構造了一個比較完善的學習平臺。同時,學校指導學生閱讀芯片的數據手冊和固件庫等文檔,使學生能夠快速獲得器件的特性,獲得全面的固件庫函數。2.授課地點的變更傳統的教學方式中,授課地點均為普通教室,教學設備只有黑板和多媒體,導致任課教師只能按照幻燈片或者課本進行講解,學生被動接受,效率較低。例如在講授利用固件庫搭建工程環境時,第一步詳細地演示了如何獲得固件庫,并對固件庫中文件的用途做出一一介紹;第二步為在電腦任意位置建立工作目錄和子目錄,將庫文件中的內核文件、驅動支持文件、啟動文件等復制到相應的工作目錄中;第三步建立和配置工程文件;第四步編寫代碼;第五步編譯代碼;第六步下載到開發板運行;第七步使用JLINK調試。完成本次課程的教授用時2學時,但學生進行上機實驗時,對于搭建工程環境仍比較困難,28名學生中只有4名學生完成。鑒于此,將授課地點均調整為實驗室,帶領著學生一步一步進行環境的搭建,均可以完成實驗任務,這種授課方法不但提升了學生學習嵌入式系統開發技術的信心,也為后期的實驗打下了良好的基礎。3.課堂在傳統授課過程中,多為教師講、學生聽的教學方式,學生不能完全參與到課堂中,因此,學校盡量避免這種教學方式,采用案例教學等方法,吸引學生的注意力,培養學生的學習興趣,使學生積極主動參與到課堂中。例如在講授GPIO的知識點時,設計了一個流水燈案例,吸引學生的目光,引導學生思考如何進行設置,包括GPIO模式的設置、速度的選擇、引腳的設置,等等,在這一過程中把理論知識點匯聚到具體的實驗中,做到理論與實踐的結合,使學生利用相關知識看到具體的實驗現象,深化了對知識點的理解,教學效果明顯提升。
三、結語
本學期對某學校嵌入式系統開發技術課程進行了教學改革,與學期初相比,學生學習的積極性明顯提高,課堂互動明顯增多,同時教師的教學能力與課堂組織能力也明顯得到提升。為了進一步增強學生的實踐能力,學校開放了實驗室,創建了興趣小組,為學生后期能夠參加相應的比賽做鋪墊。
參考文獻:
[1]韓潔,徐琴.嵌入式系統設計課程教學的研究與實踐[J].電腦知識與技術,2016(12).
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作為信息技術應用發展的一個新方向,嵌入式系統是單片機系統更高級的應用,硬件資源非富,軟件開發基于嵌入式操作系統基礎之上,系統的功能和性能有了大大的提高。它可以應用于物聯網的前端、車聯網的移動端、移動應用等。嵌入式軟件開發課程是我校計算機科學與技術和軟件工程專業的一門專業課程,其實踐教學是整個教學課程的一個重要環節,是提高學生積極性、主動性和創造性的重要教學過程。通過實驗課程的學習和實踐,學生提高了工程設計能力、系統分析能力、基礎知識綜合性整合能力等。在實際的嵌入式軟件開發實踐教學中,通過近幾年的不斷改革和探索,實踐教學效果有了較大的提高。
一、嵌入式軟件開發課程的現狀
嵌入式系統是控制、監視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。嵌入式系統通常執行的是帶有特定要求的預先定義的任務,通常,這一任務是通過執行嵌入式軟件來實現的。廣義的嵌入式系統一般分為兩種,一種是嵌入到其他設備或者機器中的模塊,進行設備的控制,比如冰箱、空調等里面控制模塊;另一種是獨立的設備系統,比如:路由器、機頂盒、手機等。針對前一種嵌入式控制模塊,一般采用的嵌入式操作系統為:uC/OS、uCLinux、Window CE、Linux、VxWorks等。而后一種嵌入式系統采用的操作系統,主要針對手機而言,操作系統平臺:Microsoft公司的window phone、Google公司的Android、Apple公司的iOS以及嵌入式Linux等。進行嵌入式軟件開發時,針對不同的嵌入式開發平臺,需要的軟硬件環境是不同的。尤其是iOS開發環境,需要使用Apple公司的硬件平臺和MACOS操作系統環境。我們調研了周邊的一些高校,各高校設置的嵌入式軟件開發的課程教學內容不盡相同,有的是基于uC/OS操作系統的軟件開發,有的是基于Linux操作系統的軟件開發。軟件平臺主要是指嵌入式操作系統,如VxWork、WinCE、uC/OS、嵌入式Linux等。我們學校選擇的該課程內容是基于Linux操作系統平臺的嵌入軟件開發。
二、嵌入式軟件開發實踐教學情況
嵌入式軟件開發實踐課程對學生的基礎要求較高,學生的動手操作能力要強。一方面,嵌入式軟件開發實踐的基礎要求,不僅要懂得底層系統軟件和軟件性能優化,而且必須懂得一部分硬件的工作原理。另一方面,是因為這一領域較新,技術發展較快,很多軟硬件技術較新或正在出現(如無線通信協議等),掌握這些新技術需要有較強的學習能力。目前,高校的嵌入式實驗室一般都配有專門的嵌入實驗箱或者嵌入式開發模塊,學生按照實驗箱(或者開發板)進行Bootloader移植、操作系統移植、硬件模塊的驅動程序開發、應用程序開發等。這些實驗項目,一般都隨著實驗設備隨機配備,有現成的實驗步驟和源碼。實驗課堂上,學生一般按照實驗指導書的操作進行。這樣,學生在嵌入式系統的軟件開發實踐中,學習的內容和形式對學生積極性的提高沒有多大作用,學生自主創新的機會較少。
三、嵌入式系統實踐教學的改進
針對在嵌入式軟件開發實踐教學中出現的一些問題,我們進行了一系列的實踐教學改革與探索。
1.軟硬件兼顧,加強基于硬件應用的軟件開發實踐教學環節。嵌入式系統的硬件平臺是多種多樣的,還有豐富的外部設備。嵌入式系統軟件是在這些特定的硬件基礎之上運行的,嵌入式軟件的運行依賴于特定的硬件。在實踐教學環節,考慮到在特定的嵌入式硬件平臺之上,完成嵌入式軟件開發的實踐課。最初,我們在嵌入式軟件開發實踐教學的對硬件的實驗安排較少,甚至沒有,學生沒有掌握底層知識,對嵌入式軟件開發訪問硬件資源方面,就無從下手。加強用軟件控制硬件的實踐教學內容。嵌入式軟件開發的軟件實驗,一方面通過軟件去控制硬件,完成特定的功能。利用硬件平臺的核心硬件電路和外設,通過豐富的傳感器獲取一系列的參數,通過網絡和控制系統,控制一些機械設備。比如,利用無線技術進行工業控制、環境監測、機器人控制等。這樣便提高了學生的興趣性、積極性和創造性。
2.開放實踐教學模式,與社會培訓公司聯合培養學生。充分利用社會培訓機構資源,聯合培養優質學生。嵌入式系統軟件開發技術特點,是技術新穎、發展快、應用廣泛等,高校教師需要有學習過程和項目實踐過程。然而,許多培新公司有專門的技術教師專門從事這方面的教學培訓工作。目前,有關嵌入式軟件開發培訓的公司很多,他們的教學體系、實驗內容、項目實踐等很有特色,他們一直關注著該方向的前沿技術,這些都是值得我們學習的。我校和北京博創興業科技有限公司合作,利用他們優質的培訓教師和實踐的開發經驗,參與學校的實踐教學,是我們嵌入式軟件開發實踐教學改革的一個重要方向。
3.按照社會需求培養學生,與企業聯合創建實踐教學基地。讓學生參與到科研和技術公司中,讓他們接觸到最近的理念和開發技術。創建校企合作的實踐教學體系,就是以培養學生的全面素質和實際項目能力為重點,利用學校與企業兩種不同的教育環境和教育資源,采用學校教育與企業實訓、實習的有機結合,共同完成高技術人才培養任務。在培養方案中體現校企合作實踐教學體系,與企業科研部門共同制定人才培養方案。這樣,學生能夠準確及時地根據市場變化和企業的需求,結合行業與社會經濟的發展,遵循教育規律,共同制定人才培養方案。在培養方案中,實踐教學過程處于突出位置,具有很強的崗位針對性和主動適應性,既能豐富學生的項目經歷,又能夠大大縮短學生就業后項目研究的適應期。
4.科研競賽項目帶動實踐教學。嵌入式軟件開發,作為軟件開發的一種,按照軟件工程的要求進行實踐教學安排,起到良好的教學效果。依據實驗教學課程與創新平臺的資金支持,深入企業進行項目調研,獲取企業在人才和技術上的各項需求。實驗室專業教師提出科研和實踐教學的需求方向和研究題目,嵌入式軟件開發的學生根據自身的興趣結合所學習的知識和技術,選擇項目驅動式實踐課程。項目來自老師的科研課題或企業技術研發。社會上,有關嵌入式系統開發的競賽也比較多,我們有選擇地讓學生參與嵌入式軟件開發的競賽。學生參與競賽,一方面給學生提供了學習新技術的機會,另一方面,學生積累項目了經驗,提高了協同工作能力,這些活動的參與,屬于嵌入式軟件開發實踐課程的一部分。這樣,豐富了學生實踐課程的形式,也提高了學生的學習興趣。
5.實踐成績評價體系的改革。嵌入式軟件開發實踐課程是具有操作性很強的教學環節。如何給學生一個合理的評價方法,一直是我們的改革內容,包括學習態度、實施和創作能力、文檔編制能力、組織協調能力以及團隊協作能力等。項目考核一般以項目答辯的形式進行,同時采用實踐考核和提交作品以及論文的形式,由指導老師評分。一方面,強調實踐過程的評價。嵌入式系統軟件開發的實驗功能和性能的實現非常重要,考慮到整個實驗過程的復雜性,我們更強調學生的實驗過程和實驗態度,實驗過程環節成績所占比重,由原來的30%提高到50%。另一方面,加強實驗報告的撰寫。撰寫實驗報告是大學生的一項重要的技能和素質,在實驗完成后,必須在規定時間內完成自己的實驗報告。嵌入式系統軟件開發的實驗報告內容主要包括:實驗目的、硬件平臺(具體外設)、軟件平臺(運行平臺、開發平臺及開發環境等)、實驗過程、軟件流程圖及源碼、實驗過程遇到的主要問題及解決方案等。在學生成績評價過程中,實驗報告部分是評價體系的一個重要指標。
四、嵌入式軟件開發實踐教學改革的初見成效
通過嵌入式軟件開發實踐教學環節,學生進一步地鞏固和加深了在課堂上學得的知識,鍛煉了實踐操作技能,增強了實際動手能力。通過近期的實踐教學改革,通過我們對學生的調研,學生對實踐教學評價越來越高,學生對該課程的興趣也更大了,學生的積極性和主動性有了較大的提高,學生的實際動手操作能力有了較大的提高,選課的學生也越來越多。通過對近幾年畢業學生的就業情況進行調研,從事嵌入式系統軟件開發的學生就業情況非常好,學生發展的機會也比較多。
五、結語
由于嵌入式設備的硬件和軟件的快速發展,嵌入式軟件操作系統的發展也比較快,這對這門課程的實踐教學改革也在不斷的推進,其教學方式和教學內容也必須與時俱進。在實踐教學中,更好地完成教學任務和如何激發學生的學習的主動性、積極性與創造性,是我們實踐教學改革的核心與主題。
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[關鍵詞]物聯網 就業導向 人才培養方案
[作者簡介]蔣琴雅(1966- ),女,江蘇常州人,南京郵電大學學生工作處就業指導中心副主任,副研究員,碩士,研究方向為大學生就業與創業。(江蘇 南京 210003)
[基金項目]本文系2008年江蘇省教育科學“十一五”規劃重點資助課題“理工科大學生就業與創業教育研究”、2010年江蘇省教育廳高校哲學社會科學基金項目“以就業為導向的物聯網專業人才培養研究”(項目編號:2010SJB880026)、2011年南京郵電大學思想政治教育校級規劃項目“物聯網對大學生思想行為影響的調查研究”(項目編號:XC211021)的階段性研究成果。
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985(2013)08-0103-02
一、研究背景
1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議首先提出物聯網概念,自此物聯網概念正式進入人們的視野。物聯網的英文名是 Internet of Things,也稱為Web of Things,是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡,具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化三個重要特征。2009年8月同志在視察中科院無錫物聯網產業研究所時,對物聯網應用提出了一些看法和要求,自提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一并寫入“政府工作報告”,物聯網受到了中國全社會極大的關注。每個產業的發展都離不開人才的培養。當今物聯網時代,對物聯網人才的培養勢在必行。物聯網與互聯網、傳感網有著重要的聯系,互聯網和傳感網的人才培養早已開始,但物聯網的人才培養還處在初始階段,因此我國更應該加快物聯網專業人才的培養。
二、物聯網人才培養的現狀
2010年2月25日,《教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》指出:當前國家決定大力發展互聯網、綠色經濟、低碳經濟、環保技術、生物醫藥等關系到未來環境和人類生活的一些重要戰略性新興產業。為了加大戰略性新興產業人才培養的力度,支持和鼓勵有條件的高等學校從本科教育入手,加速教學內容、課程體系、教學方法和管理體制與運行機制的改革和創新,積極培養戰略性新興產業相關專業的人才,滿足國家戰略性新興產業發展對高素質人才的迫切需求,經研究,決定在2010年4月前完成一次戰略性新興產業相關專業的申報和審批工作。戰略性新興產業涉及的領域包括:(1)新能源產業。(2)信息網絡產業。如傳感網、物聯網技術。(3)新材料產業。(4)農業和醫藥產業。(5)空間、海洋和地球探索與資源開發利用??梢?,教育部已經認識到物聯網人才培養的重要性,并希望各高校能夠增設物聯網相關專業,為物聯網產業的發展提供優秀的專業人才。各高校積極申報,教育部快速反應,在《教育部關于公布同意設置的高等學校新興產業相關本科新專業名單的通知》中獲得批準的物聯網工程專業30所、物聯網技術專業5所、智能電網信息工程專業2所。2011年,在《教育部關于公布2010年高等學校專業設置備案或審批結果的通知》中,新增批準的物聯網工程專業25所。盡管高校開辦物聯網相關專業的熱情高漲,但有一個現實不容回避,即目前許多高校的物聯網學科課程未形成體系,實訓建設標準等相關問題有待進一步規范。面對這一現狀,高校需要及時跟蹤物聯網可能發展的就業空間,找準物聯網行業企業動向,以就業為導向制訂物聯網專業人才培養方案。
三、以就業為導向的物聯網專業人才需求分析
1.物聯網人才需求及就業崗位分析。物聯網行業需要多種技術人才,根據物聯網的四層架構,可對應為四類技術人才。電子設備開發人員和傳感器設計與制造人員;移動通信和計算機網絡人員;軟件設計人員,特別是網絡服務人員;嵌入式軟件設計與開發人員。根據物聯網人才需求分析,物聯網專業應培養具有物聯網行業必備的理論知識和專業技能,有較強的物聯網應用系統操作能力、一定的系統設計和開發能力,能從事物聯網硬件系統安裝與調試、物聯網系統管理及嵌入式軟件開發的高技術應用型專業人才。根據對物聯網企業的調研,其面向的職業崗位主要有感知設備設計與安裝、系統集成與調試、嵌入式軟件設計、物聯網管理與應用。
2.物聯網專業培養方向和能力需求分析。物聯網專業是一個綜合性學科,涉及電子技術、計算機技術和軟件技術等相關專業,所以人才培養可根據不同的崗位目標分為四個方向,即感知設備設計與安裝方向、傳輸與網絡方向、嵌入式應用軟件方向和物聯網管理方向。四個培養方向對學生的能力要求有所不同。物聯網專業學生應掌握物聯網系統基本理論,具備構建、調試、運行和管理物聯網專業應用系統的能力,具備開發物聯網終端軟件的基本能力,具備物聯網應用系統故障排除能力,了解物聯網技術發展動態等。
四、物聯網專業人才培養方案研究
1.課程設置。應從現有支撐物聯網的專業著手,以就業為導向,根據物聯網產業發展的實際情況做出實時調整。本文根據物聯網的四個方向,結合目前物聯網產業設計的四大核心學科——微電子、無線傳感、通信傳輸、計算機及其網絡,以網絡工程、物聯網工程兩個專業方向來討論物聯網專業人才培養方案和核心課程,重點是課程設置。
一是網絡工程。人才培養目標:培養適應信息產業發展需要,在德、智、體、美諸方面全面發展,基礎扎實、知識面寬、實踐能力強,具有創新精神、較高思想道德、良好的科學文化素質、敬業精神和社會責任感,擁有扎實的通信技術、通信系統、網絡工程和網絡管理等方面的基礎理論和系統專業知識,能在物聯網與傳感網技術等相關領域從事科學研究、教學、應用開發、產品設計等工作的高級專業技術人才。專業核心課程:網絡技術概論、離散數學、數據結構與算法、計算機組成原理、信息與系統、通信原理、操作系統、數據庫系統原理、編譯原理、計算機網絡、網絡安全技術、IP網絡技術及應用、網絡編程技術、網絡工程基礎實驗等。 專業方向:面向信息網絡國家戰略性新興產業培養的網絡工程專業技術人才應滿足企事業單位需求,著重網絡與應用系統研發、運營支撐以及技術創新能力的培養。
二是物聯網工程。人才培養目標:培養適應國家戰略性新興產業發展需要,德、智、體、美全面發展,基礎扎實,創新意識和實踐能力強,具有較高的思想道德和良好的科學文化素質以及敬業精神和社會責任感,擁有扎實的物聯網基礎理論知識和專業技術方法,能在信息網絡等領域從事科學研究、教學、應用開發、產品設計等方面工作的高級跨專業型人才。專業核心課程:高級語言程序設計、電工電子技術基礎、數字電路與邏輯設計、物聯網架構和技術、數據結構與算法、計算機組成原理、通信原理、操作系統原理、數據庫系統原理、計算機網絡、嵌入式系統原理與應用、物聯網感知技術及其應用、無線傳感器網絡、物聯網安全技術、軟件工程、通信軟件設計基礎等。專業方向:面向信息網絡國家戰略性新興產業培養滿足企事業單位需求的物聯網工程的專業技術人才,著重在物聯網產品與應用系統研發、運營支撐以及技術創新能力的培養。
2.實踐體系。以“智慧校園”為背景,搭建集傳感層、網絡層、應用層的綜合應用系統,以智能家居、智能安防、智能門禁、智能教學、廣域信息等為應用背景的綜合系統,堅持開放性和應用為導向的原則,以實訓的形式培養學生的創新能力為主要目的,見下圖。
3.師資建設。首先,物聯網是一個多學科領域,除計算機學科外,還需要引進通信工程、電子科學與技術、電子信息工程等專業具有高職稱或高學歷的講師,同時在企業聘請具有豐富項目開發和管理經驗的工程師參與教學與實訓共建,打造一支專兼結合的教師隊伍,形成企業和相關產業領域專家到高校和高校教師到企業的雙向互動的機制和模式。其次,整合現有人才資源,將計算機科學與技術、電子信息工程和通信工程等專業的教師資源整合起來,實現軟件資源共享。最后,走出去進修或請進來培訓,對于有些未開設過的課程,可以選派教師到國內外相關機構進修,或聘請教師對校內教師進行培訓,以提高師資水平。
4.校企合作。據測算,物聯網的產業規模比互聯網產業大20倍以上,物聯網技術領域需要的人才每年都在百萬人的量級。物聯網高技能人才將作為商家和企業的寶貴財富,在促進企業提高效益、實現科技成果轉化和增強企業經濟技術實力方面具有不可替代的重要作用。校企合作是培養物聯網人才的途徑。對學校而言,要選擇管理比較規范、經濟效益比較好的企業作為校外實習教學的合作伙伴,并成立實習小組,由學校確定組長,負責學生上班和業余時間的管理,確保實習正常進行;同時聘請企業領導或專家聽課,對教師所教、學生所學、企業所用三者是否對接進行評估,及時發現和糾正問題,學生實習前,學校、企業、學生三方面要簽訂相關協議。對企業而言,可以挑選人才,降低用人方面的成本和風險。當前校企合作的模式有四種:學校引進企業模式,實踐和教學相結合、工學交替模式,校企互動式模式,“訂單”式合作模式。其中,“訂單”式合作模式使學生入學就有工作,畢業即就業,實現了招生與招工同步、教學與生產同步、實習與就業聯體,突出了職業技能培訓的靈活性和開放性,培養的學生適應性強,就業率高。
5.學術交流。高校教學和課程相對獨立和封閉,缺乏全國范圍內教與學溝通的平臺,阻礙了新學科的發展。物聯網專業應本著開放性的態度,建立教學交流的開放平臺,便于學生、教師、專家、學者進行交流。交流的具體功能如下:教學交流,教師可討論、交流、共享,促進課程的標準化、完善化,形成精品課程;學生學習交流,可按不同的知識點分版塊、課程交流和學生項目交流;以學科競賽促進交流;業界廠家新技術交流、人才需求;標準課程的再推廣,包括師資培訓、社會人才培訓和高校課程的再植入。
物聯網作為一個戰略性新興產業,涉及領域很廣,不僅需要學校培養人才,也需要社會幫助培育。高校作為培養高素質人才的主要場所,應結合實際,以就業為導向,為未來龐大的物聯網產業輸送人才,為我國物聯網產業的發展貢獻力量。
[參考文獻]
[1]馮高峰,魏楠,原佩劍.高職物聯網技術專業人才培養模式探討[J].電腦知識與技術,2012(5).
物聯網工程嵌入式培訓范文4
Abstract: Embedded laboratory is engaged in the embedded experimental teaching, research, technology development and an important place for academic exchange. It is the important base of embedded talent cultivation. With all kinds of embedded experimental equipment introduced, it makes the embedded laboratory management work more and more complex, also more and more demanding. How to manage laboratory and maximize effect becomes an important work in laboratory management.
關鍵詞: 嵌入式實驗室;管理;設備
Key words: embedded laboratory;management;equipment
中圖分類號:G647 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)05-0148-02
0 引言
嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,并且軟硬件可裁剪,適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它涉及計算機技術、微電子技術、電子技術、通信和軟件等各行各業。通常,嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。我們在生活中到處可見使用嵌入式系統的設備,像手機,門禁系統,數碼相機,攝像機等帶有數字接口的設備。
以前的嵌入式實驗室就是一個學生自主學習中心,設備都是學生自己買,實驗室也是學生自己管理,從2013年才正式買進設備,將實驗室正式整理出來投入教學實驗使用,并且專門由實驗室老師負責?,F在嵌入式實驗室里面的設備主要包括:電腦45臺,C51單片機開發套件120套,CC25303無線模塊Zigbee開發板80套,SD503物聯網綜合試驗箱5個,Android開發套件80套,嵌入式CORTFX平臺60套,嵌入式ARM11開發平臺120套,示波器2臺,Android開發套件UNO R3 60套,STM32開發板套件80套,RFID開發板80塊等。如何管理這些設備,使其最大限度地發揮作用,成為嵌入式實驗室管理的一項重要工作。
在平時的實驗室管理中有時會出現這樣的矛盾:學生來實驗室上實驗課,實驗室管理員和教師都認為應該由對方管理,這就不利于實驗教學的正常、有序進行。因為實驗室管理不只是管理員或教師的行為,而應該是雙方共同的責任。管理員應該積極主動的配合,與任課教師共同管理,這種管理不只是單純的上課前后的管理,而應該貫穿整個實驗教學的始終。作為一名嵌入式實驗室的管理員,針對嵌入式這種專業性比較強的實驗室,在管理上筆者認為應該做到以下幾點:
1 加強日常管理,提高嵌入式實驗室管理水平
嵌入式實驗室和所有的實驗室一樣建有完備的工作規范和工作制度,如學生實驗守則和實驗室安全衛生制度等。同時還有針對專業實驗室的管理制度,如計算機科學與技術實驗室實驗開放管理制度、嵌入式系統實驗分室簡介以及實驗項目介紹等。這些規則和制度都在實驗室上墻張貼,并嚴格執行。嵌入式實驗室的常規管理應做好如下基本工作。
1.1 安全管理 從安全角度分析,嵌入式實驗室可能會由于以下幾種原因造成安全事故:操作不當和粗心大意釀發的人為責任事故,如帶電使用ARM開發套件;因設備的使用壽命到期而引起的設備設施事故,如RFID套件壽命是三年;雨天未關窗戶,雷電時未斷電引起的設備損壞;計算機被病毒感染或遭黑客攻擊,開發套件里的小零件被故意損壞,使用者想帶出實驗室私自操作而引起的丟失、偷盜行為事故;未關電源導致設備通電時間過長,溫度過高,供電線路老化、超負荷運行導致線路發熱,引起火災;實驗員應對可能發生的所有安全事故要有高度警惕,認真做好實驗室的安全管理。
1.2 設備管理 在使用中管好設備是實驗室管理的重要任務。管理的原則是:最大限度的使用且用而不亂。在實驗之前,教師要向學生講清楚所用設備的原理和操作規范,每次實驗后,都要作詳細的使用記錄,作為以后檢查和維修的憑證。嵌入式實驗室的設備不僅種類多還全是散件,且使用頻率高,在管理上存在很多問題,如這個班的學生剛上完課,下個班又要用同一套設備,這就會存在丟失和賠付問題。目前我采用的方法是在每盒設備貼上標簽,寫上使用者的姓名、學號和電話,并告知使用規則,在本學期該學生只能使用該設備,并對本盒設備負責。職責明確,到實驗課結束時,再逐一清點設備,丟了的則使用者賠付。雖然這樣管理有些費時費力,但是經過一年的實踐操作,我發現此法很有效。
1.3 檔案管理 嵌入式實驗室作為專業實驗室,和一般的實驗室一樣,實驗員必須把管理工作進行的情況及結果如實記錄在冊,建立實驗室管理檔案,為學校考核提供依據,同時也為實驗室向量化管理發展創造條件。實驗室管理檔案包括實驗儀器損壞維修記錄本、實驗室開放記錄本、實驗教學記錄本、本實驗室的課表、實驗設備清單、規章制度和工作總結等資料。
2 加強維護保養,提高設備利用率
實驗設備的維護與保養是很重要的,科學的維護保養設備不僅能夠提高實驗時的工作效率,而且還可以延長使用壽命。不同的實驗器材要根據其要求采取不同的保養方式,以維持和保護設備的性能和技術狀況。
2.1 實驗設備管理的科學化 合理的使用、調配、管理儀器設備,能充分發揮實驗儀器設備的效能,在這方面必須根據實際情況制定出合理的、科學的管理措施。如:分散與集中管理相結合,有效利用有些實驗儀器設備過于分散(如RFID、TQ2110)或過于集中使用(如ARM、TQ2440),對教學和科研的開展也不利。
2.2 實驗器材要處于正常運行狀態 對學生要使用的實驗器材要定期進行保養和檢修,提高實驗器材儀的完好率。比如發現Zigbee開發套件里面的開發板有問題了,就測試找出原因,聯系廠商技術支持。
2.3 提高對實驗設備的利用率 提高實驗儀器設備的利用率,是發揮實驗儀器設備效能的一項重要措施。若是擱置在實驗室,一直不用,那就浪費了人力和財力,時間長了,也就失去了使用價值。利用率高,實驗儀器設備的功效就大,經濟效益也大。尤其是像示波器這種貴重的實驗設備,就更應該充分利用起來,發揮它本身最大的功效。
3 加強業務培訓,提高專業素質
實驗員的素質對于專業實驗室管理水平有著至關重要的影響。只有提高實驗員的綜合素質和專業水平,建設一支技術過硬、德才兼備的實驗員隊伍,才能保障嵌入式探討活動的順利開展。具體方法有:
3.1 外出學習 對于熱愛專業實驗室的實驗員,可采取外出進修、短期培訓等方法進行培養。培養出具有較高的理論水平和實驗技能的高級實驗員,作為實驗儀器設備使用、管理、維護的骨干。很多廠家現在都舉行了各個實驗器材的專門培訓,可以派出實驗員去專門學習,以便日后的實驗室管理。如今年暑假中興公司在南京舉行的4G網絡和云計算的專門培訓。
3.2 專職培訓 對于一些大型、精密、貴重的實驗儀器設備或某項新實驗技術,要有針對性的配備經專職培訓的實驗員和維護人員,保證這些儀器設備的科學使用和管理。比如物聯網實驗箱和示波器這類比較貴重和高端的實驗器材,則可專門請廠家的技術專家來實驗室進行專門的培訓,保證在實驗器材的最大利用率。
3.3 以老帶新 建立“高、中、初”三層管理結構,發揮有經驗的實驗員的榜樣作用,充分發揮一技之長,采取“傳幫帶”的方式扶助新進的實驗技能不足的實驗員,加強對在日常第一線工作的實驗員的檢查、督促和指導工作。
總之,嵌入式實驗室的管理是一項綜合性很強的系統工程。它涉及的面很廣,既有普通的實驗室的特點,又有嵌入式獨特的專業性特點。作為學校工作的一個重要組成部分,專業實驗室工作必須在學校管理和教學管理規律與原則指導下,提高管理水平,達到實現學校教育的整體目標。
參考文獻:
[1]王婕妤.淺談高校實驗室管理工作[J].中小企業管理與科技,2009(10).
物聯網工程嵌入式培訓范文5
關鍵詞:嵌入式系統;課程群;網絡教學平臺
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)11-0099-02
Abstract: According to the courses of embedded system have the characteristics of strong correlation of core curriculum, more knowledge, higher practice requirements and less class hours, the embedded system course group network assisted teaching platform was Designed. It helps students to straighten out the curriculum knowledge system and integrate curriculum teaching resources. And it can achieve the extension of classroom teaching from the learning of basic knowledge to the training of the basic skills. The platform gives full play to the interactive function of the network to achieve the interaction between teachers and students, and makes up for the lack of classroom teaching.
Key words: Embedded System; Course group; Network teaching platform
在現代教育技術發展的大背景下,計算機網絡輔助教學已經成為傳統教學的有力補充。然而,早期計算機網絡輔助教學只針對某一門課程,而近幾年網絡教學平臺開始關注課程群的建設[1-2]。
近年來,隨著物聯網技術的推廣以及各類消費電子產品的快速發展,社會急需具有嵌入式系統開發能力的專業技術人才。為此,很多高校開設了嵌入式系統課程群,并從不同角度積極開展課程群建設[3-7],以提高嵌入式系統課程群的教學效果,但嵌入式系統課程群網絡輔助教學平臺尚不多見。
江蘇科技大學電子信息學院順應社會發展需求,在電子信息工程專業中設立嵌入式系統方向,開設多門嵌入式系統核心課程形成課程群,培養學生的嵌入式系統應用開發能力,但我校嵌入式系統核心課程基本為32學時,學生在有限的學時內難以充分掌握相關知識和技能。為提高我校嵌入式系統方向的培養成效,幫助學生認識課程群知識體系,更好地掌握嵌入式系統基礎知識和基本技能,本文設計了一個適合我校嵌入式系統課程群的網絡輔助教學平臺,在提供嵌入式系統課程群相關教學資料的基礎上,充分發揮網絡的互聯互通優勢,隨時實現師生之間、學生之間的互動交流,與課堂教學相輔相成。
1 輔助教學平臺總體結構設計
本文所設計的嵌入式系統課程群網絡教學平臺結構如圖1所示,分為前臺和后臺管理兩大部分,其中前臺面向學生,具體體現為網站欄目,分為五大欄目:嵌入式概述、理論教學、實踐教學、自我測試和互動平臺,每個欄目再細分若干子欄目。后臺管理實現對后臺數據庫的管理,包括用戶庫的管理、資料庫的管理、互動平臺涉及的動態數據庫管理等。本文主要考慮前臺功能的設計。
為充分發揮本教學平臺資源共享、及時互動的功能,采用Php技術和Mysql數據庫技術相結合進行系統設計。
2 網絡輔助教學平臺功能設計
(1)嵌入式概述
通過概述,讓學生了解什么是嵌入式系統,并且對相關核心課程的內容及相互之間的關系有所了解。
① 認識嵌入式:利用身邊的實例,如手機、空調、網絡機頂盒等,讓學生對嵌入式系統有個初步的認識。
② 課程群簡介:由于嵌入式系統課程群涉及的課程比較多,其中包含若干電子信息工程專業的基礎課程,為此,本欄目主要向學生介紹我校嵌入式系統課程群核心課程的主要內容及相互關系,具體包括《單片機原理及應用》、《嵌入式系統基礎》、《DSP原理及應用》、《FPGA系統設計》、《嵌入式軟件開發基礎》、《嵌入式操作系統》、《嵌入式系統應用》等課程,幫助學生從整體上了解嵌入式系統課程群。
(2)理論教學
提供我校嵌入式系統課程群核心課程的理論教學相關要求和教學資料,分為三個子欄目。
① 教學大綱:提供各門核心課程的教學大綱,讓學生通過教學大綱的閱讀深入了解不同課程的教學目標、教學內容和要求,為學生的自主學習提供引導。
② 教學課件:提供各門課程課件的在線學習和下載,便于學生預習和復習,讓學生課堂上有更多的時間聽教師的講解,避免因忙于抄課件而跟不上教師的節奏。由于擔任同一門課教學的教師可能不止一位,而每位教師都有自己的特色,因此,本欄目盡可能多的提供不同任課教師的課件。
此外,為了便于教師不斷完善課件,在每一門課程的課件下方提供留言交流,學生可以對課件的內容和演示形式進行評價,并且提供建議。
③ 教學視頻:提供嵌入式系統課程群各門核心課程教學視頻的在線學習和下載,包括本校教師的教學視頻和外校教師的教學視頻,學生可以自主選擇需要鞏固學習的內容,通過教學視頻進一步延伸課堂講授教學。
(3)實踐教學
嵌入式系統課程具有較強的實踐性,強調培養學生的動手能力,因此如何引導學生掌握基本操作技能對于后續的深入學習以及實際的項目開發具有極其重要的作用。但從目前的情況看,由于實踐課時少,難以保證每個學生都得到充分的訓練。本欄目主要從三個子欄目入手為學生的實踐操作提供預習、復習和訓練的機會。
① 實踐大綱:提供各門核心課程課內實驗的實驗大綱或者課程設計大綱,讓學生通過大綱了解不同課程實踐操作所要掌握的基本技能。
② 實踐指導:提供各門核心課程課內實驗的指導書或者課程設計指導書,為學生的實踐操作提供必要的理論和技術指導,幫助學生掌握必要的操作步驟和方法。學生可以根據自己的具體情況,對實踐指導提出建議。
③ 實踐視頻:提供各門核心課程課內實驗的演示教學視頻或者課程設計演示教學視頻,幫助學生進一步學習實踐操作的步驟和方法。
(4)自我測試
① 理論題庫:提供各門核心課程相關基礎知識和基礎理論的試題以及參考答案,供學生自我測試。
② 實踐練習:在完成基本實踐操作的基礎上,為鞏固學生的動手能力,各門課程分別提供更加深入的實踐操作練習,并提供必要的指導,如實踐的步驟、實施流程等。同時,針對一些動手能力較強的學生,則以項目的形式給出具有綜合性質的具體實踐要求,由學生獨立完成,幫助學生整合各門課程的基本技能。
(5)互動平臺
主要實現師生之間、學生之間相互的學習交流,包括三個子欄目,均采用實名制。
① 資料交流:教學平臺中提供的資料主要來自于教師,但教師提供的資料畢竟是有限的,學生在學習過程中可能會獲得其他學校的教學資料、與嵌入式系統相關的培訓資料等,學生都可以提交到系統中,供教師和學生使用。為規范管理,所有提交的資料都要經過網站管理員的審核才能成功。
② 在線答疑:采用即時通訊的方式實現在線答疑,由老師提前在線答疑時間公告,學生在指定時間內登錄即可與老師進行即時交流。
③ 交流討論:以BBS的形式對課程學習及項目開發中存在的問題進行討論,每門核心課程作為一個板塊,以及實踐板塊和項目開發板塊,其中課程板塊主要對相應課程的學習中存在的問題進行交流討論;實踐板塊對實踐過程遇到的疑問進行交流討論;而項目開發板塊則主要提供給學有余力的同學以及參加實際項目開發的同學。在討論中,可以由一位用戶(學生或者老師)發起話題,其他用戶(老師或者學生)都可以給出自己的看法,充分體現百家爭鳴的學習氛圍。
3 結束語
本文初步建立了江蘇科技大學嵌入式系統課程群網絡輔助教學平臺,并在學校內部試用,取得了一定的效果,尤其解決了師生之間的互動問題,但遠遠沒有達到預期目標。如何進一步優化網絡輔助教學平臺結構和管理模式、整合嵌入式系統課程群教學資源,以充分發揮網絡輔助教學平臺的作用還有待于深入研究。
參考文獻:
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物聯網工程嵌入式培訓范文6
【關鍵詞】項目驅動 嵌入式系統 教學研究
【基金項目】山東交通學院教學改革項目(JG201415),山東交通學院應用型人才培養改革重大項目(魯交院高發〔2014〕1 號),山東省青少年教育科學規劃課題(15AJY132,15AJY133)。
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)06-0011-01
以計算機技術為核心的嵌入式系統開發是當前最熱門的職業之一,有著廣闊的發展前景。隨著市場對嵌入式系統開發人才的需求,如何進行嵌入式系統教學、培養開發能力強的人才成為高校教學中的重點和難點。
一、當前嵌入式系統教學存在的不足
1.以教師講授為主的教學方式。當前嵌入式系統教學中,一次課只有短短的90分鐘,教師往往是在這90分鐘內將理論對學生進行灌輸。因此,這種教學方式讓學生覺得異常乏味,抑制了學生學習嵌入式系統的積極性、主動性,對學生學習潛能的開發、創新思維的訓練以及創新能力的培養是一種束縛,使學生的學習效率大打折扣。
2.實踐教學效果差。目前學生的實驗課多為驗證性實驗,缺乏綜合設計。學生對著實驗指導書進行代碼的輸入及驗證,學生缺少創新能力的培養,不能獨立完成項目,并且缺少團隊協作能力。
3.課程考核方式單一。目前該課程多數仍采用閉卷考試的方式,學生到期末考試時,把考試點背誦一下就能得到高分。該考試方式對于實踐性很強的嵌入式系統教學來說,明顯不足,不能真正測試出學生的學習效果。
通過在嵌入式教學中的長期實踐,課題組探索出了基于項目驅動的嵌入式系統教學方法。通過項目實施,鍛煉了學生的動手能力;同時在項目實施過程中,穿插理論教學,使學生更容易理解并掌握,培養學生學習嵌入式系統的積極性。
二、項目驅動法在嵌入式系統教學中的應用
1.制定新的集中教學方案。實踐證實,一段時間內大強度、集中的嵌入式系統學習效果遠遠好于零星、松散式學習。這種方法克服了傳統教學中實驗時間過短而不能得到有效實踐的問題,并且能在較短時間內迅速提高學生獨立完成項目的能力,在項目實施中查漏補缺,夯實基礎理論。
2.項目的題材選擇。項目最好能夠來源于教師的橫縱向科研項目,能夠緊密聯系實際,激發學生的學習熱情;同時,項目題材難易適當,要因材施教。制定層次式項目計劃,隨著教學進程的深入開展,根據情況給學生布置相應難度的項目,通過漸進式學習,學生會對嵌入式不斷滲入的了解,并在實踐的過程中鍛煉動手能力以及夯實理論知識。
3.以嵌入式項目為主導進行教學。教師將項目任務分發給學生,通過講授、組織討論、案例等方法講解任務中所需的相關知識點并向學生提供參考文獻和學習資料。學生通過查閱相關技術資料獲取信息開展項目,在項目過程中遇到問題積極與老師溝通解決,使學生掌握嵌入式系統開發中必要的自學能力。
4.以團隊管理模式進行學習。一個良好的團隊往往能使項目順利的完成,在教學中采用團隊管理模式。學生自發的組成團隊,團隊內選取組長一名。各團隊根據團隊意見選取相應的項目,組長制定項目計劃并進行任務分工。在項目實施過程中,團隊成員根據分工實施項目任務。團隊管理模式要求項目成員間既要獨立完成分工任務,又要與團隊成員進行及時的溝通。這就要求項目成員有扎實的專業理論知識,另一方面在項目實施過程中,培養良好的團隊合作意識。
團隊管理模式的實施,可以使教師在教學過程中,由講授者向指導者過渡。既能有效的提高學生學習的主動性,增強學生的動手能力,又能使學生及早的向公司項目管理模式過渡,以便在學生進入公司后能更快的融入其中。
5.改革課程考核方式。采用以項目作品參與競賽獲獎成績作為考核成績,例如:在教學過程中,組織學生參加大學生電子設計大賽、物聯網大賽等嵌入式相關競賽,以參加競賽的成績作為最終考核的成績。
三、項目驅動教學方法實施效果
1.嵌入式系統教學中,通過項目驅動教學使學生更容易的理解理論知識。
2.從考核結果中我們看出,通過項目鍛煉,明顯提高了學生對嵌入式學習的積極性,并且能夠更容易的理解理論。從2013年采用項目驅動法教學至今,學生在近兩年的大學生科技競賽中,取得了近100項國家級及省級獎項。
3.從學生的就業方面看出,有過項目經驗的學生找到的工作質量明顯要高于其他同學。這類學生在就業時能夠很順利的融入項目組,對學生來說,縮短了進入公司之后的實習期,比較順利的完成學生到員工過渡;對公司來說,公司減少了在新員工培訓方面的開支,并且能夠引進一名快速上手的員工。
參考文獻:
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