基于物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革

為了適應(yīng)后PC時(shí)代人才培養(yǎng)的要求，越來越多的高校開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程。就不同的行業(yè)背景和應(yīng)用背景，眾多高校同仁在如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐環(huán)節(jié)等，提出了諸多有益的教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。而且，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程中的諸多環(huán)節(jié)，仍然需要進(jìn)一步的探索和改進(jìn)。特別是近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，給嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展提供了更廣泛的空間，同時(shí)，也為嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容注入了新鮮血液。然而，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在給嵌入式系統(tǒng)帶來新機(jī)遇的同時(shí)，也帶來了新的挑戰(zhàn)。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)--特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中--如何應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法，適應(yīng)時(shí)代對人才培養(yǎng)的要求，值得我們認(rèn)真思考。筆者在總結(jié)嵌入式教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程體系建設(shè)、理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、第二課堂和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)作出了初步探索，以期拋磚引玉。

　　1 物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)課程體系

　　物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things, IOT）的概念是在1999年提出的，根據(jù)2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）的定義[4]，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物到物（Thing to Thing, T2T）、人到物（Human to Thing, H2T）、人到人（Human to Human, H2H）之間的互聯(lián)。這一高度交叉的新興前沿領(lǐng)域在國際上備受關(guān)注，美國IBM公司基于物聯(lián)網(wǎng)提出“智慧的地球”概念；中國科學(xué)院早在物聯(lián)網(wǎng)概念誕生之初就啟動了傳感網(wǎng)研究，2009年，無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院成立，***考察時(shí)提出“感知中國”的概念。

　　盡管目前從技術(shù)角度對物聯(lián)網(wǎng)還沒有確切的定義，但公認(rèn)的說法是，它融合了四大關(guān)鍵技術(shù)：傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)[56]。由此可見，嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中扮演著至關(guān)重要的角色。而且，嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)這兩者具有相輔相成的關(guān)系：嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供必要的技術(shù)支撐，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的工程應(yīng)用，提升物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模；而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域，為嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用提供了更廣泛的空間，必然有助于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的跨越式發(fā)展。

　　嵌入式系統(tǒng)課程本身作為一個新興的課程體系，得到了越來越多的學(xué)者的關(guān)注。然而，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系應(yīng)該有所調(diào)整，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。如圖1所示，課程體系不僅包含傳感器、單片機(jī)等若干基礎(chǔ)課程，還包含了嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐開發(fā)環(huán)節(jié)，即面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。限于篇幅，圖中僅以軟件應(yīng)用的分布式計(jì)算和硬件應(yīng)用中物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)為例說明。

圖1 面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程體系