基于物联网驱动的嵌入式系统教学改革

为了适应后PC时代人才培养的要求，越来越多的高校开设了嵌入式系统相关课程。就不同的行业背景和应用背景，众多高校同仁在如何改进实验设计和实践环节等，提出了诸多有益的教学方法和实验教学理念。而且，随着信息技术的发展，嵌入式系统教学过程中的诸多环节，仍然需要进一步的探索和改进。特别是近年来，物联网技术的飞速发展，给嵌入式系统的应用和发展提供了更广泛的空间，同时，也为嵌入式系统的教学和实践内容注入了新鲜血液。然而，物联网技术在给嵌入式系统带来新机遇的同时，也带来了新的挑战。在嵌入式系统教学--特别是实验教学过程中--如何应对这种挑战，改进实验内容和教学方法，适应时代对人才培养的要求，值得我们认真思考。笔者在总结嵌入式教学经验的基础上，针对目前物联网技术的发展和应用，在面向物联网的嵌入式系统课程体系建设、理论教学、实验教学、第二课堂和毕业设计等环节作出了初步探索，以期抛砖引玉。

　　1 物联网与嵌入式系统课程体系

　　物联网（Internet of things, IOT）的概念是在1999年提出的，根据2005年国际电信联盟（ITU）的定义[4]，物联网主要解决物到物（Thing to Thing, T2T）、人到物（Human to Thing, H2T）、人到人（Human to Human, H2H）之间的互联。这一高度交叉的新兴前沿领域在国际上备受关注，美国IBM公司基于物联网提出“智慧的地球”概念；中国科学院早在物联网概念诞生之初就启动了传感网研究，2009年，无锡物联网产业研究院成立，***考察时提出“感知中国”的概念。

　　尽管目前从技术角度对物联网还没有确切的定义，但公认的说法是，它融合了四大关键技术：传感器技术、嵌入式系统技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术[56]。由此可见，嵌入式系统在物联网技术中扮演着至关重要的角色。而且，嵌入式系统与物联网这两者具有相辅相成的关系：嵌入式系统技术为物联网的发展提供必要的技术支撑，促进物联网的工程应用，提升物联网的产业规模；而物联网的发展为嵌入式系统技术的发展提供了新的应用领域，为嵌入式系统的应用提供了更广泛的空间，必然有助于嵌入式系统技术实现新的跨越式发展。

　　嵌入式系统课程本身作为一个新兴的课程体系，得到了越来越多的学者的关注。然而，在物联网技术快速发展的大背景下，嵌入式系统的课程体系应该有所调整，以适应时代的发展。如图1所示，课程体系不仅包含传感器、单片机等若干基础课程，还包含了嵌入式系统的实践开发环节，即面向物联网的嵌入式系统开发与应用。限于篇幅，图中仅以软件应用的分布式计算和硬件应用中物联网网关设计为例说明。

图1 面向物联网的嵌入式系统课程体系