嵌入式課程設計總結匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇嵌入式課程設計總結范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A

一、引言

在上個世紀七十年代前后，出現了嵌入式系統的概念，當時，還沒有出現操作系統（OS），僅有監控系統及匯編語言，隨著計算機技術的發展及應用需求，將OS引入了嵌入式系統，嵌入式的編程以C語言為主，并有了強大的嵌入式開發平臺。我國嵌入式軟件應用規模為世界第三，在中國軟件前10家企業中，嵌入式軟件產品生產企業占了6家。數字化、智能化、網絡化的趨勢將使傳統設備逐漸轉變為嵌入式設備，因此嵌入式軟件對改造和提升傳統產業有重大作用。 中國工程院院士倪光南強調，我國IT行業應大力發展嵌入式軟件，提升我國IT產業的核心競爭力。

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，其軟硬件可配置，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格約束的一種專用系統。所使用的計算機為嵌入式計算機。嵌入式系統一般可由嵌入式微處理器、硬件設備、嵌入式操作系統及應用程序四部分組成，嵌入式系統一般嵌入到應用系統中[1]。

廣義而言，可將計算機技術作為一種技術，嵌入到應用系統中，計算機技術又經常是一種核心技術。對一般用戶而言，嵌入式系統是透明的。

對于處于高速發展時期的嵌入式技術及物聯網技術時代，嵌入式系列課程的教學也在各大院校中開展起來。要設置適應社會需求的嵌入式技術人才，在設置嵌入式系列課程時，需要解決以下問題：

1.課程體系設置

嵌入式課程目前開展最多的還是在研究生階段，但隨著嵌入式市場需求的增加，一些高校在本科階段開始設置嵌入式方向體系課程。那么怎樣設置適合本科在校生學習的課程是現在亟需解決的問題。

2.實驗教學環節設置

嵌入式技術對學生動手能力要求很高，而且嵌入式系統是軟硬件結合的產物，對學生能力要求很高，既要會硬件設計又要會軟件設計。

二、嵌入式系統基本結構

1.嵌入式處理器

（1）嵌入式微處理器：對應通用計算機CPU。

（2）嵌入式微控制器：對應用單片計算機。

（3）嵌入式DSP：應用于數字信號處理，數字濾波，FFT譜分析，圖象處理等領域。

2.微內核結構

微內核結構是指僅提供基本的功能，任務調度，通信及同步，內存管理，對外管理等。嵌入式系統一般配有操作系統。OS分為內核層與應用層兩個層次。內核僅提供基本功能，建立及管理進程，I/O、文件系統由應用層完成。其它屬于應用組件，如網絡功能，文件系統，GUI等，工作在用戶，系統可裁剪，即用戶可選擇需要的組件。

3.任務調度

在嵌入式系統中，任務即線程，大多數嵌入式OS支持多任務。

多任務運行是指靠CPU在多個任務之間切換、調度，每個任務有優先級。不同任務的優先級不同，調度方式可分為三種方式：

（1）不可搶占式調度：一旦某個任務獲得CPU，就獨占CPU，除非某種原因（任務完成、等待資源），它才放棄CPU。

（2）可搶占式調度：基于任務優先級，當前運行的任務，隨時可讓位于優先級更高的處于就緒態的任務。

（3）時間片輪轉調度：當兩個以上的任務，優先級相同，一個進程在用完自已的時間片，就將cpu讓位于同優先級的另一個進程。

嵌入式系統大多數OS采用優先級不同時用搶占式和優先級相同時間片輪轉調度法。

4.硬實時系統與軟實時系統

一般嵌入式系統對時間要求較高，即要求在較短的時間內，對提交的任務作出響應，稱之為實時系統（μS級）。

硬實時系統對響應時間有嚴格要求，軟實時系統可在較寬時間范圍內完成。

5.內存管理

用MMU，使用虛擬存儲器概念，大多數嵌入式系統MMU，從而采用實地址管理模式，這樣，存儲保護技術也相應降低。然而，隨著嵌入式技術的發展及需求的牽引，近來不少嵌入式系統中也在加強存儲管理，引入虛擬存儲器概念，引入MMU，同時也在加強存儲保護。

6.內核加載方式

OS內核既可在FLASH中運行，也可在片內RAM中運行，一般而言，在片內RAM中運行，可獲得更快的速度，但RAM是易失性的，故無論內核還是應用程序，都應放在FLASH中，以免揮發。故在實際加載時，就存在兩種方式，一是在FLASH中直接運行；另一是運行在@FLASH中的加載程序，將內核裝入片內RAM，然后再運行裝入RAM的內核。

7.嵌入式系統開發的有關技術

嵌入式系統的開發技術，比一般在Windows下開發要復雜一些，它與硬件平臺有關。

開發平臺分為宿主機與目標機。

（1）宿主機（一般用通用PC機）：主要功能是編譯、鏈接、定址，還進行調試期間的運行控制。

目標機（硬件平臺-目標板）：運行嵌入式軟件。

第一過程：用交叉編譯器。所謂交叉，是在一個計算機平臺，為另一個計算機平臺產生代碼的編譯器。

第二過程：鏈接，將所有目標程序鏈接為一個目標文件。

第三過程：定址，將目標文件分配到物理存儲器的相應地址。

這一過程與目標機硬件結構有關，即與各存儲器的起始地址有關。

（2）宿主機的調試功能

宿主機的第二個功能為支持調試目標機上的應用程序。應用交叉調試器，采用宿主機與目標機聯合調試。首先下載，將宿主機中的內核及應用程序下載至目標板；然后，分別對目標板源碼級、匯編級進行調試。

目標監控器是對目標機上的應用程序進行控制的，它事先被固化在FLASH中，宿主機與目標監控器相聯接，完成調試控制過程，其步驟為：下載程序至目標板，控制其運行，并隨時檢測返回狀態[2]。

三、嵌入式系統課程設計

嵌入式技術在中國的發展已經有十幾年的歷史，根據嵌入式系統基本結構，其涵蓋的課程非常廣泛，有《嵌入式操作系統》、《嵌入式系統及其應用》、《嵌入式組件設計》，《嵌入式Linux設計》等，目前這些課程基本是各大院校電子類相關專業的必修或選修課程。通過這些課程的學習，使學生能夠獨立完成嵌入式系統的硬件系統設計和軟件設計。

《嵌入式操作系統》主要介紹實時內核原理、多個常用OS（UCOS、UCLinux、WIN CE、VXWorks、Nucleus）的比較、實時時效的分析與提高、實時OS的設計方案。

《嵌入式軟件設計》主要結合匯編、C（C++）、JAVA等語言的嵌入式實現精華，體現實時OS的移植，低、高級語言的集成應用。

《嵌入式系統及其應用》講解嵌入式系統的定義、發展、分類、組成、特點、開發調試方法、嵌入式處理器等概念性的介紹，幫助建立系統的概念和特征，完成應用層編程。

《嵌入式Linux設計》涉及嵌入式Linux驅動程序的設計，包括I/O口、CAN總線、觸摸屏、IIC、PS/2、異步串口、音頻、顯示、USB、以太網及Flash的使用及驅動程序的編寫。在ARM Linux的中斷處理、BootLoader和內核上電啟動過程。

為了更好的體現嵌入式門課的實用性，在課程之后配有一個為期兩周的課程設計《嵌入式系統及應用課程設計》。在前面實踐能力基礎上，面向某一領域的應用，以嵌入式系統基礎設計實現相應功能系統。提高了學生的實際動手能力與綜合能力。學生要將嵌入式操作系統移植到智能手機中，并在此基礎上進行二次開發，完善智能手機的功能。包括電話簿、記事本、日程、計算器、日歷和時間顯示、游戲軟件（包括俄羅斯方塊、五子棋、拼圖、高爾夫球、沙壺球等）、音頻功能（包括播放MP3等歌曲）、手機攝像頭以及手機通訊功能（包括GPS通訊、GPRS通訊、紅外通訊、藍牙無線通訊等）。我校電子信息科學與技術專業嵌入式方向自2002年創建至今，已有六屆畢業生。由于創建之初嵌入式還是個新興的技術，所以無論從課程內容設置、教學順序設置以及教學環節的配合都很不成熟，師資和實驗設備嚴重短缺。但在不斷探索和調整中我們總結出一套嵌入式課程體系建設的方案，科學合理設置教學內容、從實際出發調整教學順序、各教學環節相互配合。

由于嵌入式相關課程涉及的范圍甚廣，尤其隨著現在物聯網及許多新技術的興起，針對嵌入式課程體系的建設，包括教學內容的體系化建設和教學環節的體系化建設，是教學過程中需要解決的問題，需要提出相應的解決方案[3]。

由于嵌入式系統面向應用的主要特點，在課程設置別強調培養學生動手實踐的能力。以教師科研環境和專業實驗室為基地，開展課外學習方式培養學生的綜合實踐能力；知識講解與主流嵌入式系統實例結合，搞好課程教材體系的配套建設；配有課程設計，加強學時在工程設計方面的能力；多位教師授課，充分發揮每位教師優勢，使新技術能貫穿在教學中；與學生實際相結合，對學生畢業找工作和再學習有很大幫助；設計了多種等級實驗，學生通過循序漸進設計能提高綜合設計實驗能力。

基于嵌入式系列課程的教學改革與探索能解決好課程間的聯系、銜接問題。從理論教學、實驗教學到課程設計、畢業設計統籌安排，形成一個整體，使學生的學習層次化、階梯化。建立嵌入式實驗平臺，提高學生參加相關競賽的積極性，培養學生對嵌入式相關課程的學習興趣，促進學生自學能力和解決問題能力的提高，突出學生的能力建設、知識探究和人格養成。

四、嵌入式系統研究方向

嵌入式系統有著廣泛的市場前景。市場需求方面：中國具有世界最大嵌入式技術市場。手持儀器設備、信息家電、城市建設、工業控制、軍事應用等，嵌入式技術無處不在。企業人才需求方面：軟硬件設計人才，應用開發人才，綜合性人才，培訓增加，工資待遇逐漸上升。技術發展趨勢要求方面：8位單片機到16位單片機主要用于不需要操作系統的只需要處理簡單任務的控制系統，但現在的手機、智能家居等系統已經不能滿足于簡單的控制了，多個任務并發出現時，需要具有實時操作系統的32位嵌入式微控制器的解決。圖1概況了現在嵌入式系統的主要研究方向。

圖1 嵌入式系統研究方向

五、總結

未來幾年，市場對嵌入式人才尤其是嵌入式Linux人才的需求旺盛。而目前熟練的嵌入式Linux應用人才只有幾千名。這意味著各大跨國公司及國內消費類電子巨頭企業都面臨著人才嚴重短缺的挑戰。所以設置好嵌入式系列課程，培養出優秀的具有嵌入式技術人才是迫在眉睫的事情，希望我們的努力能對我國嵌入式市場帶來新的生機與活力。

基金項目：本文系“北京市教委科技發展計劃面上項目”（項目編號：KM201110772018）的研究成果。

[參考文獻]

[1]李金芳.嵌入式教學的案例分析與分享[C].圖書館聯盟建設與發展，2012-10-01

篇（2）

0 引 言

大規模在線開放課程（massive open online course， MOOC）是基于課程與教學以及網絡和移動智能技術發展起來的新興在線課程形式。MOOC是一種全新的、更公平的教育模式，它借助互聯網，通過MOOC平臺的課程講座視頻、嵌入式課程進行測試與評估以及師生在線互動，教與學隨時隨地都可以發生[1]。然而，MOOC在迅速發展的同時，由于其自身存在的一些不可避免的問題，使得MOOC飽受爭議。沒有規模限制、沒有先修條件、MOOC注冊率高而完成率低以及師生不能深入交流等問題日漸凸顯，且難以得到有效解決[2]。因此，MOOC被不斷改進，許多新的教學模式應用到MOOC中，彌補之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已經進入后MOOC時代。

在后 MOOC時代涌現的一些新樣式中，SPOC最為典型。SPOC（small private online courses，小規模限制性在線課程）表示小型的、私有的、在線課程，它是針對MOOC來說的，這一概念最早是由美國加州大學伯克利分校的阿曼多?福克斯教授提出的[3]。與 MOOC相比，SPOC吸收和傳承 MOOC的先進思想，將 MOOC的潛能更好地發揮出來，變革傳統的教學結構，實現對現行課堂的有效翻轉，最終提高教學質量。SPOC把學習的人數進行了限制，通常限定在幾十人到幾百人之間，不同于MOOC同一課程擁有注冊人數幾十萬甚至幾百萬，另外，SPOC在MOOC的基礎上增加了教師和學生面對面的交流。相比之下， SPOC的學習活動更加靈活高效，能滿足學習者個性化學習的需求[4]。

嵌入式課程是信息技術行業的核心課程，在國外信息類人才培養中尤其得到重視。目前，嵌入式軟件市場的規模劇增，已形成一個充滿商機的巨大產業，并且成為整個軟件業的發展支柱[5]。在家電、手機、各種數碼產品等都向智能化方向發展的今天，嵌入式技術越來越成為當前最熱門、最具發展前景的IT應用領域，吸引越來越多的工程師投入到這一行業[6]。本文研究嵌入式課程教學模式，通過SPOC充分利用MOOC平臺上的教學視頻資源，并與翻轉課堂有機結合應用到課堂教學中。SPOC與翻轉課堂相結合的方式可以提高學生的學習主動性、增強學生的動手能力、培養學生的創新意識和創新能力，使學生能夠獨立地進行項目開發和編程。

1 傳統教學模式存在的問題

嵌入式課程是計算機課程的重要組成部分，嵌入式課程包含Linux系統應用、嵌入式系統設計和嵌入式系統案例分析等實踐性較強的多門課程，這些課程采用傳統的教學模式存在以下問題：

（1）在傳統的教學模式下，老師的授課時間有限，只能單方面把課程的內容傳授給學生，沒有與學生交流的機會。

（2）部分學生存在惰性，老師講多少就聽多少，并不實際動手練習，導致僅理解理論內容，卻不會實際應用。

（3）大部分學生在實踐活動中虎頭蛇尾，一遇到困難就輕易放棄，沒有解決難題的決心，從而也無法真正的掌握和理解所學知識。

（4）傳統的教學模式只重視成績和分數，泯滅了學生動手實踐的欲望，導致學生缺乏創新能力。

SPOC和翻轉課堂相結合的教學模式提供一個新的思路：如果學生能夠在課前完成相關知識的學習，就會減少教師課堂講授時間，從而留給學生更多的時間進行實踐、參與交流討論和獲得教師的指導，解決學生只停留在對理論內容的理解、動手機會少、不會將所學內容應用到實際的項目開發中去的問題。

2 基于SPOC和翻轉課堂的嵌入式課程教學方法

基于SPOC和翻轉課堂的嵌入式課程教學方法可以分為四個階段：前端分析、課程設計、課堂教學和評價，具體模式如圖1所示。

2.1 前端分析

任何課程開始前都必須進行前端分析，這樣設計出的教學資源才具有針對性、個性化，因此，前端分析對一門課程設計的成功與否起到非常關鍵的作用。本文中，前端分析涉及3個要素，分別為學習對象、教學內容和學習環境。

學習對象主要包括學生年級、學生已經學過的相關課程以及對學過課程的掌握情況。嵌入式課程分為硬件課程和軟件課程，因此課程的設置應該分為3個階段：第1階段為嵌入式硬件開發，作為嵌入式軟件開發的平臺基礎；第2階段為嵌入式軟件開發；第3階段為嵌入式綜合開發實踐。單片機原理等基礎理論課程是學好嵌入式硬件開發的基礎，嵌入式軟件課程包括嵌入式操作系統和Linux系統應用等課程，只有將以上課程學好才能進行嵌入式綜合開發實踐。

教學內容研究應該從理論和實際開發能力兩方面入手。理論方面，對于C語言、數據庫、數據結構、單片機原理、計算機網絡等前導課程，教師要在保證理論授課學時的前提下，適當增加或強調嵌入式開發中必需的知識基礎，以保證后續嵌入式開發課程的順利進行。在實際開發能力方面，教師要強化和規范嵌入式硬件課程、嵌入式軟件課程、嵌入式綜合開發實踐課程中的實踐環節，為學生配備齊全的軟、硬件開發環境，讓學生通過動手實踐掌握所學的內容。

學習環境主要包括傳統的課堂教學環境和基于MOOC的在線學習環境，將課堂教學和在線學習結合起來，提高教學質量。

2.2 課程設計

課程設計主要包括教學視頻、教學大綱、拓展資源、測試作業幾個部分。根據教學需要，教師可以充分利用MOOC平臺上優質豐富的教學資源，對其進行編輯和整合，設計成富有邏輯結構的視頻資源上傳到網絡教學平臺。教師還可以將電影錄像、電子書、其他資料等作為拓展資源提供給學生。測試作業包含測試題和大作業，測試題至關重要，學生可以帶著問題去觀看教?W視頻，也可以看完教學視頻后做測試題，這樣有助于學生對重點、難點的理解與掌握，進而提高學生的學習效率和學習質量；大作業用來綜合性的測試學生的學習情況，需要由一組學生來共同完成，大家一起討論，相互激發靈感，這種方式可以提高學生們的創新意識和團隊意識。

2.3 課堂教學

課堂教學階段在整個教學模式中的地位十分重要。在課程開始前，根據學生原有的知識基礎、學習個性和風格等信息將學生進行異質分組，并選出每個學習小組的組長。

課堂教學的實施過程借鑒翻轉課堂模式，翻轉課堂是推動師生互動、激發學生學習興趣的有力手段，真正體現“以學生為中心”的教育理念。本文將翻轉課堂分為兩種形式：一種側重于分析本次課的重點和難點；另一種側重于對實際項目進行分析和講解。

第一種形式要求學生在課前通過MOOC平臺上提供的教學視頻，學習嵌入式課程的基礎知識，然后，通過完成測試題驗證對知識點的掌握情況。在課堂教學過程中，學生針對教師在課前提出的問題進行討論，并采用輪流的方式對本次課的重點和難點進行講解。在該門課程的課堂教學中，每名學生至少有一次機會講解知識點。最后，教師對課程內容的重點、難點進行說明，并對知識內容進行系統化的總結和梳理。

第二?N形式通過大作業的方式，以小組為單位，共同完成一個項目。大作業是對學生學習本門課程的綜合性考察，嵌入式軟件開發的作業可以是多進程程序編寫、管道通信、Linux環境下“生產者與消費者”的實現等。嵌入式實踐開發的作業可以是智能家居、智能停車場等。在課堂教學過程中，小組組內成員之間、各小組成員之間針對大作業的內容相互討論，并每組選出一個代表對自己組的作業完成情況進行匯報展示，學生之間共同鑒賞、互相評價。教師可以在每名學生展示作品或學習成果后進行逐一評價，也可在所有學生成果展示完畢后做最后的總結，教師最終對學生的學習成果進行總結和評價。

課后主要是學生對學習進行復習和鞏固，檢驗自己掌握知識的情況，分享課中學習的感悟與收獲。教師則針對大家課上提出的問題進行反思和總結，對課程知識進行系統化的梳理和總結，并根據學生課上的表現、反應以及學生在學習過程中的意見對課前、課中階段進行及時調整。

2.4 評 價

評價環節既要體現評價主體的多元化又要注重評價樣式的多樣化，關注學生的效果，采用形成性評價和總結性評價兩種評價相結合的方式。

形成性評價包括多個因素：登錄網絡教學平臺的次數、下載教學視頻的次數、課堂出勤情況、課堂討論的積極程度以及小組成員間互評等多個方面。小組成員間互評主要從學生與對小組其他成員討論問題的情況、參與小組活動情況以及對小組的貢獻等方面出發，對自己和小組成員作出評價。這種評價方式有利于學生更好地參與到小組學習活動中，能夠提高組內成員間合作學習的積極性，同時，教師對學生的評價也同等重要，教師應該根據以上因素對學生進行評價，給出學生的平時成績。

篇（3）

中圖分類號:TP316;G642 文獻標識碼:A doi:10．3969/j．issn．1672－4305．2016．02．036

隨著CPU及周邊配套器件在功耗、計算能力和體積性能的不斷提升，嵌入式系統的應用越來越廣，可以說:嵌入式系統已經深入地嵌入到人們的生產、生活的各個方面，發揮著難以替代的作用。因此，各個行業都急需嵌入式產品的設計和開發人才。國內各高校面向弱電專業研究生都開設了“嵌入式系統”或“嵌入式系統設計”課程，期望能夠培養出具有較強動手能力的嵌入式系統開發人才。但事實的效果是:(1)學生在學習之后，并不能對嵌入式系統有一個較為完整的認識。具體體現在:不能根據實際項目需求進行合理選型和自主設計，往往只能照搬照抄參考認識，創新能力不足。(2)學生對嵌入式系統類別認識不正確，對ARM處理器的指令系統的認識浮于表面。(3)不能達到軟硬件兼通的水平，開發能力基本都停留在嵌入式軟件開發層面，不能從軟硬件協同的角度考慮問題的原因，在調試不順利時，往往束手無策。找到出現這種問題的根源，并有針對性地對課程內容和授課方式方法進行修正，是目前“嵌入式系統設計”課程急需解決的問題。中國石油大學(北京)計算機科學與技術系對這個問題進行了初步的調查、研究和總結，并對課程內容和授課方式進行了較大幅度的調整。主要的措施是采取課程設計驅動式的教學方式。具體為:(1)雖然用ARM處理器做實驗開發，但并不直接把ARM處理器作為主要內容進行灌輸式授課，而是先讓學生花費22個課時的時間在實驗室設計一個8指令的32位簡易型MIPS處理器。(2)在處理器設計結束后，通過梳理設計中存在的問題，讓學生認識到ARM處理器存在的弊端和優勢，以及可以改進和發揮的地方，啟發學生客觀看待ARM處理器。(3)再花4個課時迅速介紹一下ARM處理器指令系統的使用，通過兩個小實驗讓學生嘗試裸機編程調試過程，體驗其不便性。(4)最后的4個課時介紹嵌入式系統的開發工具鏈，讓學生體驗嵌入式開發的便利。實際效果發現:(1)在課程授課期間，學生不僅對嵌入式系統的總體宏觀結構和開發流程有了較為深入的認識，而且動手能力有了很大的提高。(2)在課程結束以后，學生對課程關聯內容發生了濃厚的興趣，對課程的延展內容進行自主學習。充分表明了課程改革的有效性。

1調研與思考

經過對國內主要高校的“嵌入式系統設計”課程內容開設情況進行調研后發現:課程授課普遍存在著廣度不足和深度不足兩方面的問題。廣度不足的問題主要體現在課程授課內容方面，目前“嵌入式系統設計”課程都是ARM9系統開發，嵌入式操作系統基本上為ucos或Linux［1］。課程首先介紹ARM9處理器的指令系統，然后介紹嵌入式操作系統，以及在其上的基于C語言的系統開發。課程并沒有對嵌入式系統的多種實現方式、實現途徑進行介紹，這帶來了一定的負面效應。首先，很多學生都誤認為:嵌入式系統就是以ARM處理器芯片為核心的軟硬件系統，離了ARM處理器就不能做嵌入式產品。深度不足的問題主要體現在授課方式上。由于采用灌輸式教育，學生只能被動地接收對ARM處理器各種溢美之詞的介紹，把ARM處理器奉為經典，不敢質疑，不能正確認識某些性能指標的真正含義與優缺點。這樣限制了他們今后在實踐過程中的創新能力。對這兩個問題的深入思索后發現:首先，雖然ARM9處理器芯片堪稱經典，但畢竟已經是幾十年前的產品，開發工具鏈也很陳舊，開發調試周期偏長，已經不能反映嵌入式系統開發的最新進展，滿足不了快速開發的需要。其次，“嵌入式系統”課程教學方法仍以“是什么”為主，即告訴學生ARM9處理器的指令是什么，怎么用，而對于“為什么”則基本沒有涉及。在這樣的教學內容和教學方式下，學生往往也只對某種CPU的使用有一些膚淺認識。對于本科生來說，這樣的結果可以接受，但對于碩士生來說，這樣的結果并不令人滿意。第三，嵌入式系統教學普遍存在著“重軟輕硬”的問題，這種現象尤其在使用實驗箱進行課程實驗時體現得更為明顯［2］。課程實驗中教師往往讓學生去找軟件中的錯誤，但對于硬件信號上的問題則基本不涉及，學生缺乏對系統的整體認識［3］。客觀地說，盡管ARM芯片堪稱經典，其內容是嵌入式系統課程教學的必要內容，但研究生“嵌入式系統設計”課程教學的目的不僅僅在于讓學生掌握基于ARM9處理器的嵌入式產品設計技術和配套工具，而且讓學生站到一個更為客觀的角度認識到ARM9的性能指標的必然性和限制性。在今后一定的工作條件的激發下，可以從根本上進行創新。

2實施過程與效果

基于這樣的認識，顯然首先要讓學生認識到ARM處理器的優缺點，打破學生對其認識上的神秘感。具體的思路是:首先快速設計一個類ARM9的處理器，這樣讓學生從根本上理解什么是指令系統，以及指令系統的重要性。再通過適度分析設計上的問題，介紹可以改進之處，啟發學生對處理器主要指標進行深度理解。在其后，只需流水性地介紹一下ARM9的指令系統即可，因為通過CPU的設計，學生已經完全明白了指令系統的用途、分類、使用等一系列問題。最后適度介紹一下嵌入式操作系統與應用程序的開發流程，并布置兩個開發實例輔助進行適度理解即可。在中國計算機學會和北京航空航天大學計算機學院的幫助下［4－5］，課程引入了一個簡易的支持9指令MIPS處理器的設計。這9條指令具體為:LD、SW、ADDU、SUBU、ORI、LUI、AND、JAL、BEQ，基本涵蓋了MIPS的典型指令。其典型結構如圖1所示。為將重點放在指令集的設計方面，同時也為了加快設計速度和降低設計復雜度，事先對主要的模塊代碼進行了實現，而把課程設計的任務集中在讓學生實現上述9條指令上。為了突出嵌入式系統的低功耗的特點，也對代碼做了一些粗糙的功耗控制，適度突出了其在低功耗控制方面的優化。由于實驗對象是計算機專業的碩士生，他們對課程設計所使用的Verilog語言不甚了解，因此使用8個課時簡要介紹了Verilog語言語法與系統實現方法，隨后用6個課時介紹了簡易型MIPS處理器的數據通路與控制通路的設計思想。明確了設計任務后，專門留出6個學時的時間，讓大家在實驗室里集中進行邊設計邊討論。才開始的時候，絕大多數學生覺得任務很重，壓力很大。在教師的要求和督促下，學生開始讀實驗代碼。在一次集中實驗以后，有一半的學生認為已經搞清楚了具體的設計任務，知道該怎么去實現。第二次集中實驗的時候，一部分學生已經開始問一些非常具體的設計問題了，還有一部分學生主動要求老師再簡要地把數據通路和控制通路的設計思路再說一遍，這說明他們已經在開始主動思考代碼的結構了。這時，他們對數據通路和控制通路的理解已經遠遠超越授課時的水準。課程設計結束時，有70%的學生基本完成了設計任務，剩余的學生雖然沒有完成，但自認為對處理器和指令集的認識是非常清楚的。緊隨其后，課程的內容又回到了ARM指令集，這時只需花4個課時簡要介紹一下ARM指令系統的分類和典型指令就可以了。由于前面的處理器設計過程的訓練，學生很快掌握了這部分內容。接著，再加上4個課時在ARM9實驗箱上的匯編語言和C語言實驗，學生們基本掌握了裸機上的開發過程。最后，又介紹了基于Uboot和嵌入式Linux基礎上的開發過程，讓學生體驗到在嵌入式操作系統的基礎上做系統開發的便利性［6－7］。通過事后與學生的交流，大家普遍都認為處理器設計的課程設計非常重要，正是那一步使得學生不再對處理器感到神秘，對指令集有了更為客觀的理解。對于后續的開發平臺，雖然并沒有細節的課堂講述，但學生完全明白出現這種設計流程的必要性，普遍認為只要適當自學即可掌握。大家比較普遍地認同這種課程設計驅動式的教學方式［8－10］。

3結語

從本次教學改革的效果來看，相對于“灌輸式”的教學方式，“啟發式”的教學方式效果更好，但這需要學生的積極主動配合。對于研究生來說，雖然他們都具有一定的學習自覺性和主動性，但這種主動性也需要教師的嚴格監督才能發揮作用。研究生課程內容并不在于授課內容的多少，而主要在于如何引導他們積極主動思考。從深處入手，而不是直接從內容入手，雖然開始時會遇到較大的困難，但一旦這個困難解決，對教學內容的理解則會非常順利，有點類似于“磨刀不誤砍柴工”。對于教師來說，找到這把鋒利的“刀”，并且督促學生去“磨”，是一件至關重要的事情。

參考文獻(References):

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0　引言

嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合后的產物。現已廣泛應用于工業控制系統、通信設備、醫療、航空等眾多領域，可以說嵌入式技術無處不在。①隨著嵌入式系統的市場快速增長，嵌入式人才缺口急劇增大，所以很多高校紛紛開設嵌入式系統課程，但實際效果卻不盡如人意，其中的問題有待解決。

1　嵌入式系統教學存在的突出問題

1.1　教師執教能力較弱，特別是實踐教學能力差

嵌入式系統課程是一門難度較大的專業課程，主要有門檻高、綜合強和實踐強三個特點，而且技術更新快，要教好這類課，就要求教師具有很高的綜合素質。②由于高校嵌入式系統教育開設時間短，師資質量得不到保證，主要存在以下問題：（1）學歷高，教學能力不強；（2）偏向硬件或者軟件其中一方面，知識結構單一；（3）理論教學不錯，缺乏具體實踐經驗。

1.2　學生實踐環節薄弱

嵌入式系統根本目標在于應用，需要動手能力和一定的創新能力，所以實踐就是掌握嵌入式系統的唯一鑰匙，但是高校實踐教學比較薄弱。（1）高校教師在進行實踐教學時，通常會選擇嵌入式系統教學實驗平臺。這些平臺上的驗證性實驗過多，學生自己動手的設計性實驗少；單一性實驗多，綜合性開發實驗少；反映嵌入式最先進技術的實驗內容少；實驗內容多偏基礎性與社會需求的嵌入式技術應用聯系較少。（2）由于缺少經費而實驗設備無法及時更新，現有的嵌入式平臺功能遠遠不能跟上嵌入式技術的發展。學生即使有好的想法，由于無匹配的實驗條件，也只好半途而棄。

2　提高教師嵌入式教學能力的措施

2.1　加強管理、完善制度，提高教師基本教學能力

（1）靈活的教師職務聘任機制。對不合格的教師實行降崗使用或離開教師崗位，這樣促使教師不斷地進行學習，提高專業教學能力。③（2）改革教師薪酬制度，健全激勵機制。加大對優秀教師的獎勵力度，極大地激發教師的潛能，激勵教師自覺提升專業教學能力。（3）建立科學的考評標準，促進教師教學能力的提升。定期對教師進行教學方面的綜合評價，將評價結果反饋給教師，以便其采取相應措施改進教學。

2.2　緊密結合教師教學工作實踐，提高教師嵌入式教學實踐能力

教師教學實踐能力的提升是一個動態、持續、無止境的過程，只有經過長年累月的積累，在實踐中學習，在實踐中提升，在實踐中發展，不斷思考與總結，才能持續地提高自身的教學實踐能力。④

（1）鼓勵并資助教師參加各種嵌入式培訓，跟上嵌入式技術更新換代的腳步，促進其不斷改變知識結構，使教師自身素質由單一性轉向多元性，軟件、硬件的運用都能得心應手。

（2）加強學校與嵌入式產品研發企業的合作。①加強聯合辦學。聯合辦學是提高教師實踐教學能力的最有效的方法。聯合辦學的形式多種多樣，包括訂單培養、企業短期培訓，技能鑒定及比賽等。教師教學“理實一體”，課程內容設置　“真槍”、“真刀”。②開展嵌入式研發課題的研究。學校教師如與企業科技人員共同開展嵌入式方向的課題研究，進行嵌入式科研項目開發，為教師從事深度融合的實踐活動創造了條件，無疑對教師實踐應用能力提高起到巨大的促進作用。③實行教師到企業學習的制度。了解嵌入式方向的新設備、　新技術，分析企業用人需求從而調整課程內容。

（3）鼓勵教師個人承接嵌入式研發項目。沒有實際項目實踐經驗的教師是無法指導學生的實際操作，是無法培養出合格的嵌入式研發人才。學校應制定各項制度，鼓勵刺激教師承接嵌入式研發項目。讓教師成為項目責任人，解決項目實施中具體的技術問題，并能進行問題的診斷、處理。

3　提高學生實踐能力的措施

3.1　實驗室的建設

建設專門的嵌入式系統實驗室，設置必要的實驗設備，有老師進行管理和指導；成立一定額度的基金，專供有需要的教師和學生購置最新的實驗器材。

3.2　實驗內容的改革

（1）　為體現嵌入式技術的特征，必須調整或取消內容陳舊過時的基礎實驗，而保留能確實提高學生基礎技能的實驗。⑤（2）開設嵌入式系統軟、硬件設計綜合實驗，從被動學習到積極主動地學習，有利于促進學生個性的發展，提高其創新能力和綜合運用知識的能力。（3）增加與企業嵌入式應用技術緊密聯系的實驗內容，盡量讓學生零距離接觸國內外的嵌入式系統開發實踐，使學生能深入理解知識點、大大提高學習的積極性。⑥

3.3　嵌入式系統課程設計的改革

課程設計的任務是完成一個具體嵌入式系統的開發，完成的時間可適當延長，至少為一個學期，甚至為一個學年。學生三人一組，經過教師的審核、修改，量身裁衣選擇合適的題目，　最終在老師的指導下完成。如此可大大提高學生的綜合素質以及團隊協作意識。

3.4　發動學生積極參加科技競賽

篇（5）

0前言

嵌入式技術是當今計算機技術中發展最快最熱門的技術，嵌入式技術在當今得到了極其廣泛的應用，已深入到各個應用領域，幾乎是無所不及，主導應用的潮流，以致一些學者斷言嵌入式技術將成為后PC時代的主宰。另伴隨著巨大的產業需求，我國嵌入式系統產業的人才需求量也一路高漲，嵌入式開發將成為未來幾年最熱門最受歡迎的職業之一。嵌入式課程也在各個高校中逐步展開，我校《嵌入式技術與應用》課程在2009年12月作為校級精品課程申報，于2010年3月被批準為校級在建的精品課程，精品課程的建設過程中遇到許多的困難與問題，精品課程的建設過程也是我們解決這些問題與困難的過程。我們主要從以下幾個方面做了一些工作。

1有針對性的制定培養目標，確定對學生的職業能力要求

嵌入式技術的涉及領域有幾個方面常見的智能儀表、工業控制領域，機頂盒、路由器等方面的應用，個人電子產品的應用（這些產品往往需要友好的GUI圖形界面），高端智能設備（涉及到智能機器人，醫療儀器、軍事領域，航空航天領域）。為此，我們基于本專業學生畢業后大多就業于珠三角和長三角及湖北地區的中小型企業的現實，我們將學生將來就業的定位于中小型企業，經過我們專業教師的調研，我們對這些企業技術部門設置的崗位及崗位要求有了較好的認識，我們對每一個嵌入式行業相關必需具備的職業能力進行分解，然后再分析選取相應的教學內容，對不同的應用崗位所對應的不同的能力與知識要求作出了歸納與總結（如圖1），為教學目標與教學內容的確定提供了依據。

圖1職業崗位與能力要求

2讓課程具有非常強的時效性，本課程是近來才剛剛設立的一門新興課程，應該讓學生接觸與掌握社會上最新和最前沿的應用技術

IT領域的新技術發展令人應接不暇，雖然大學生在校期間需要學習的都是一些基礎知識，但他們畢業走向社會后，必然要面對這些新技術，如果我們的教學內容陳舊，就會加長學生畢業后的適應周期；如果我們能夠提供給學生更多接觸這些新知識、新技術的機會，就會使學生畢業后能夠迅速地融入到社會實際中。同時也能使我們的教學內容與這些新技術基本保持同步。

例如，在以往單片機的學習中只涉及到靜態存儲器的擴展，而在嵌入式系統中就會使用到動態存儲器DDR技術，DDR技術的動態刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術，會讓一些沒有經驗的學生感到困惑，在教學過程中，我們利用S3C44B0X芯片來構建最小系統的過程中來教給學生動態存儲器的使用（如圖2）。

圖2 SDRAM HY57V641620與S3C44B0X的硬件接口電路

3本課程是一門綜合性的課程，要學會它，必須能夠綜合應用計算機專業中所學的幾乎所有軟硬件技術

本課程會應用到計算機專業中所學的幾乎所有軟硬件技術、模擬電子技術、數字電子技術、計算機組成原理、C語言程序設計、單片機技術、微機原理、面向對象的程序設計、計算機操作系統原理、LINUX操作系統的應用等多種知識，這些知識在嵌入式系統中都會有所應用，嵌入式系統就是這些知識的綜合體，實際上，嵌入式系統為學生掌握計算機技術提供了一個非常好的平臺，要想很好地掌握嵌入式技術也必須掌握好這些知識。要讓學生掌握這么多的知識就必須在項目中去學習，對教學內容與方法進行設計。針對學習的不同階段，設計不同的項目與其對應（如圖3），讓學生在實踐中體會這些知識的作用，掌握這些內容，以避免教學內容的枯燥。

圖3 不通階段都有對應的實踐

4課程的實踐性很強，在傳遞知識的同時要更加注重培養學生的實踐動手能力，讓學生積累經驗

在教學的各個階段中都安排有不同實踐任務，讓學生的能力由初級到高級逐步提升，在教學的最后還安排了課程設計，進行綜合的 實踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學生掌握基本的知識與技能，難度大的知識先放一下，在實踐教學中通過實例來講解，使學生更容易理解，采用直觀、生動的教學方法 將知識與能力目標融入到具體的項目中以培養高等技術應用型人才為根本任務，將加強應用能力訓練作為課程各項改革建設的中心 引導學生將“學”與“做”相結合，以達到學以致用，建立以“遞進式模塊化”的課程內容 ，初級階段有基本實驗、中級階段有實訓課程、高級階段有課程設計任務。 轉貼于

圖4 由簡單到復雜的訓練方法

5積極開展課程設計，進行綜合性的訓練

例如，自制基于S3C4510的嵌入式系統及JTAG下載燒寫工具。設計內容：在老師指導下設計S3C4510系統的原理圖、PCB板圖以及JTAG線纜的原理圖與PCB板圖，親自買元件、制版、焊接、調試。編譯、固化uClinux;完成JTAG燒寫程序的編寫，可以用標準C，也可以用VC，也編寫LINUX系統下使用的版本。

圖5自制基于S3C4510的嵌入式系統及JTAG下載燒寫工具

篇（6）

關鍵詞： 應用型大學；單片機；教學方法；嵌入式系統

Key words： application-oriented university；MCU；teaching method；embedded systems

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）11-0252-03

0 引言

我國的大學教育大致可以分為三種類型，第一種是以科學研究或科學研究與教學并重為自身定位的研究型大學，是國家建設世界一流或高水平大學的主體，另一類是以職業技術教育為主的高職高專類院校，以培養鮮明特色的技能型人才為己任，第三種大學是介于前兩種類型之間的高等學校[1-4]。與前兩種類型不同的是，前兩種類型的高校在國家高等教育的發展過程中很早就有了清晰的定位，而第三種大學的發展一直沒有一個準確清晰的定位，直到《國家中長期教育改革與發展規劃綱要（2010-2020）》出臺，第三種大學的發展才有了自己發展定位，即以建設應用技術型大學為目標，并在教育部的指導下，一批以應用技術型大學為辦學定位的高校于2013年在天津建立了應用技術大學聯盟，安徽科技學院為該聯盟的理事單位之一，開啟了安徽科技學院高等教育的新篇章。

應用型大學的首要職能是服務社會，為社會培養品格良好、理論功底扎實、具有較強應用實踐能力的應用型人才，因此，應用型大學應更注重應用性教學和應用性研究工作。嵌入式系統開發行業發展迅猛，就業待遇高，社會需求旺盛，嵌入式系統是電子、通信、自動化、光電、計算機、機電等專業的核心專業課，是一門典型應用性課程。本文以嵌入式系統課程的一個分支――單片機為例，結合自身教學實踐和企業工作經驗，對應用型大學嵌入式系統課程的教學方法做一些探討。

1 注重基礎和興趣培養

單片機是一門綜合性非常強的課程，涉及的知識面廣，其先修課程有《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《電路分析》、《C語言》等專業基礎課程，單片機應用系統開發過程中還要用到《電子工程制圖》、《傳感器技術》、《數據結構與算法》、《電機拖動》、《嵌入式操作系統》等專業課程的知識。因此，學生打好專業基礎功底是學好單片機等嵌入式系統課程的前提，這就需要我們重視基礎課程的教學、科學設置人才培養方案中的課程及其開課學期，做到基礎專業一環扣一環。

單片機等嵌入式系統課程的理論部分的學習，特別是前期還不能做實驗的理論部分，如硬件架構及原理、芯片匯編指令和偽指令系統等，學起來枯燥無味，甚至給學生一種“云里霧里”似懂非懂的感覺，這些知識在學生心里不能準確落地，容易使學生從心理上放棄這門課程的學習，這就需要我們調整教學思路，上好第一堂課：一是要讓學生明確學習目的。許多教師自始至終不會告訴學生為什么要學習單片機，它有什么用途，只講課本知識，導致學生學無目的，甚至課程結束，都不知道自己學的是什么東西。因此，為學生明確單片機用途在正式上課之前非常重要，可以為學生多舉一些貼近其生活的開發案例，使學生明確學習目的的同時，也激發了學生的學習興趣。二是讓學生了解開發流程。學生正式學習單片機前，可以給他們舉一個簡單實例，從電路設計，軟件設計、仿真、調試、下載直至系統集成，給他們做個示范，讓學生對這門課的學習有個全面的把握和清晰的認識。三是要激發學生的學習熱情。學生如果對某門課產生了濃厚的興趣，學生就會積極主動地把這門課學好，在這方面，單片機等嵌入式系統課程，有其獨特的優勢，是一門與日常生活十分貼近且就業前景廣闊、待遇優厚的專業課，鼓勵的同時也要讓學生清楚眼前的困難，冷靜面對困難，最后問一句“英雄們，你們準備好了嗎”，讓學生知難而上，信心滿滿地去挑戰自我，開始課程的學習。

2 深化教學改革

隨著社會的發展，傳統的嵌入式系統教學內容、方法、模式、體系等難免暴露其不足，甚至跟不上現實需要[5-7]，這就需要我們對現有不合理的人才培養體系的各個層面進行革新和完善。

2.1 課程內容及教學方法與時俱進

嵌入式系統近些年發展迅猛，傳統授課內容有些已經被實際淘汰，因此，授課內容也要在經典內容的基礎上穿插新知識、新技術，做到所授知識既穩固又能跟得上時展。當今是信息化的社會，尤其是年輕大學生時刻受到信息化的熏陶，他們利用現代化的網絡工具得心應手，可以引導學生通過網絡搜索引擎的強大功能學習專業知識，進行下載或收看教學視頻，解答疑難問題，了解行業發展趨勢，查找相關資料，在線知識交流等，資源用之不竭，為學生的自主學習拓寬了渠道，且能量巨大。

2.2 更新教學模式

單片機等嵌入式系統課程的傳統教學方法一般是理論和實驗單獨設立，先上理論課程，待到一定課時后再開設實驗課，這種模式導致理論和實驗往往較為脫節，且學生的吸收效率普遍不高。

近年來，社會上涌現了許多的嵌入式系統培訓班，主要以MCU和ARM的應用為主要培訓內容，開設了C語言基礎、簡單電路基礎、開發環境搭建、嵌入式操作系統、嵌入式驅動程序開發等課程，吸引了大量學生參與校外培訓，這從側面反映了高校目前的嵌入式系統教育已經跟不上社會對嵌入式人才的需求形勢，培訓學校教學模式采用教、學、做一體模式，具有課堂吸收率高，使學生能夠快速掌握嵌入式系統開發方法的優點，但也存在不足，具有“短期速成”特點，學生就業后會出現“后勁不足”現象，且收費高昂，使學生在大學教育花費的基礎上增加了額外支出。

吸收社會培訓班的優點，結合高校教育優勢及企業對高校應用型人才需求，我們提出具有高校特色的教、學、做一體化嵌入式系統課程教學模式。將具有明顯應用性課程的理論和實踐放在實驗室來上，教師采用現代化的多媒體手段教學，講到且需要實踐的知識，學生隨學隨做，且根據老師布置的課堂實踐題目完成設計和調試。與培訓班不同的是，高校教育更具有系統性、學生基礎知識牢固、課時充足，使學生真正成為后勁十足的應用型高級人才，而不是短期速成，具有明顯操作技能培訓特點的職業教育型人才。

2.3 加大實踐環節培養力度

課程設計是單片機等嵌入式系統課程教學的一個重要環節[8]。教、學、做一體化培養模式能夠讓學生對課程的各個知識點有個微觀的把握，但不能從整體上掌握知識的綜合應用，課程設計以讓學生完成一個小的項目為目標，從查找資料開始，在分析問題的基礎上，運用各章節所學知識完成課程設計要求，并撰寫課程設計報告，綜合鍛煉學生解決問題的能力。課程設計題目的擬定要合理，不能太難使學生很難完成或完成不了，打擊學生的自信心，也不能太簡單，達不到綜合鍛煉學生運用所學知識的目的。可以結合全國大學生電子設計競賽題目的出題方法，設基本任務和附加任務，讓學生根據自身興趣、能力和特長進行選作。

鼓勵學生參加飛思卡爾智能車大賽、全國大學生電子設計競賽、機器人競賽等不同級別的專業類競賽，提高學生解決實際問題的能力。本科畢業設計是大學生畢業之前的最后一個學習環節，是對他們在校期間學習的綜合檢驗，也是對大學教學質量的一次總結，與課程設計不同是畢業設計內容的難易程度與知識面都要高于課程設計。

校企合作探索多年，困難重重，企業和高校目標不能匹配，導致校企合作的層次較低，學生不能真正得到高水平的實踐鍛煉，因此，建設高水平應用型大學必須從高校自身出發來提高應用型人才的培養力度，升級傳統的畢業設計方案，引進企業管理方式和理念，建設高校自己真正的研發中心（實訓中心），而不是簡單的實驗室，對于選擇嵌入式系統設計方向的學生要經過學校研發中心的鍛造才能輸入社會。

2.4 提高師資隊伍技術水平

多數高校教師具有較為深厚的理論知識和熟練的課堂駕馭能力，但實踐經驗相對缺乏，為培養出合格的、適合企業需求的應用型大學生，必須提高相關專業課老師的專業技術水平。可以通過如下途徑來提高師資隊伍水平：一、鼓勵教師參加相關產學研合作項目，承擔各種橫向課題研究，積極充當各種專業技能大賽的指導教師等。二、倡導專業教師參加企業實踐。從學生角度實踐校企合作遇到的困難和阻力較多，但具有較厚理論專業知識背景的教師作為校企合作的主體，所遇到的阻力將會小的多，因此，提高教師技術水平，可以從現有用人模式入手，打破專業教師不能到企業兼職模式，鼓勵嵌入式系統教師參與企業的技術開發或技術管理工作。三、聘請企業一線工程師兼職高校實踐課程教學。企業一線工程師實踐經驗豐富，他們直接參與應用型大學學生的教學工作，將利于學生和專業教師整體質量的提高。

3 科學設置評價體系

高校傳統教學多采用重理論輕實踐的考核評價方式，一張試卷定終身，實踐考試只是微不足道的補充。對于以建設應用型高水平大學、培養高素質應用型人才為目標的高校來說，這種模式顯然已經不能滿足實際需要，需重構新的考核評價體系。對于專業基礎性科目可以采取重理論弱實踐的方式，對于應用性較強的專業課程應采用重實踐弱理論的考試方式，根據人才培養目標區分對待，不搞一刀切。

4 結語

本文詳細介紹了當前嵌入式系統教育工作中存在的問題和不足，以培養高素質應用型人才為目標，結合自身多年教學實踐和企業工作經驗，從專業基礎、課程內容、教學方法、評價體系等方面，對單片機等嵌入式系統課程的教學方法做了細致的探討，多年教學實踐表明，按照新的教學方法去培養嵌入式系統應用型人才，提高了學生學習的積極性，課程內容更容易理解和接受，學習起來趣味性更強，教學質量得到顯著提高。

參考文獻：

[1]江小明，張妙弟.應用型大學有關概念和內行問題的研究[J].北京教育，2007（3）：50-52.

[2]王樂鵬，張洪穎，馮媛媛，等.應用型大學國際化的實踐與展望[J].科教導刊，2012（7）：1-3.

[3]徐立清.我國應用型大學的組織特征與體系設計[J].江蘇高教，2013（5）：25-27.

[4]滕祥東，任偉寧，楊冰.應用型大學教師隊伍結構模式的構建與優化[J].黑龍江高教研究，2009（7）：1-3.

[5]李雪峰.教學工廠理念在單片機項目教學中的應用[J].電子世界，2013（1）：159-161.

篇（7）

關鍵詞：嵌入式；課程體系；培養模式

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1存在的問題

與當前發展迅速的嵌入式計算機技術及其巨大的市場潛力和產業需求相比，高校的嵌入式方向教育相對滯后。國內的嵌入式系統教育還處于初期階段，雖然部分高校開設了嵌入式系統課程，但大都作為選修課，課時很短，還沒有形成統一的課程體系和人才培養模式。而且知識體系系統性和針對性較差，知識較為陳舊，大多停留在8位單板計算機應用的低水平層次上，導致畢業生缺乏工程實踐能力，無法適應企業的實際需要。高層次嵌入式軟件工程人才更是嚴重匱乏，嚴重制約中國未來嵌入式軟件產業的發展。

導致這個結果的原因，一方面是高校對目前的技術發展不夠重視，另一方面是因為普通高校的課程體系受到教育部的指導制約。獨立院校作為一種新型的教育單位，作為對普通高校資源的補充，具有較大的靈活度和自由度。我院對現行的教育體制進行了深入的調查和研究，形成了獨具特色的課程體系和培養模式，并取得了一定的成績。

2嵌入式方向課程體系的改革

獨立院校的教學體系偏向于應用，因此我院結合學生的實際情況，面向企業的人才需求，緊跟高科技技術的發展步伐，對計算機科學技術專業的課程體系進行了改革，形成了一套獨具特色的面向嵌入式方向的人才培養方案。

嵌入式方向的課程體系可以分為三個主線，分別是軟件基礎課程、硬件基礎課程和專業課程。

軟件基礎課程主要注重對學生知識的培養，而不是對語言工具使用的培養。軟件基礎課程培養的目的是讓學生掌握一種軟件設計思想，并掌握程序設計的基本方法，為后面的專業課程的學習打下堅實的基礎。軟件課程主要開設下列課程：“計算機導論”、“C語言”、“數據結構”、“離散數學”、“Visual C++程序設計”等課程，取消了以往的16位“8086匯編語言程序設計”課程，而只是在微機原理與接口技術中大致講解，同時在“ARM體系結構與編程”里增加了ARM匯編語言，這些課程為后面的專業課程奠定了基礎。另外在選修課程方面增加了“Java程序設計”等高級語言的課程，供學有余力的學生選修。

硬件基礎課程主要側重于讓學生掌握硬件基礎知識的理解和應用。基于嵌入式系統設計方向的特點，去掉了以前偏重原理的理論課程。硬件基礎課程主要有“電路分析基礎”、“數字邏輯電路”、“計算機組織與體系結構”、“微機原理與接口技術”等課程。這些課程的開設目的是讓學生掌握計算機硬件基礎理論和計算機接口技術的原理與基本應用，為后面的專業課程打下基礎，從而能夠更好的理解和學習專業課程。

專業課程從第五學期開設。專業課程以“ARM體系結構與編程”為基礎，又分成兩個部分。一部分是Linux方向，主要開設“嵌入式系統設計”、“嵌入式系統設計實踐”、“嵌入式系統設計課程設計”等課程，學習嵌入式Linux操作系統、Linux驅動程序和嵌入式Linux應用程序設計。另一部分是WinCE方向，主要開設“WinCE系統設計”、“WinCE系統設計實踐”、“WinCE系統設計課程設計”等課程，學習WinCE在嵌入式平臺上的應用程序開發。為了配合這兩個方向，還在專業選修課程里面增加“Linux系統管理與應用”和“面向操作系統的程序設計”兩門課程，作為專業課程的補充。

如圖1所示，綜合來講，本課程體系主要有以下幾個特點：

(1) 主線分明。課程體系分為三個主線，課程設置合理，安排緊湊。

(2) 壓縮基礎課，突出專業課。比如不再將8086匯編語言程序設計作為單獨的一門課程，而只在微機原理與接口技術中的一部分講解；同時增加了ARM匯編語言程序設計的內容。

(3) 增強了實踐教學環節。如“嵌入式系統設計”課程和“WinCE嵌入式系統設計”課程，理論環節為48個學時，實踐環節為32個學時，另外又增加了專項訓練。

圖1 課程體系關系圖

3嵌入式方向培養模式的改革

課程培養模式的改革主要從三個方面進行，即課堂教學模式的改革、實踐教學模式的改革和考核模式的改革。

(1) 理論教學模式的改革

根據課程分類的不同，需要采用不同的教學方法。我們將開設課程分為兩種類型，一種是基礎課程，一種是專業課程。對于基礎課程，課堂教學方法仍然采用一般的以理論講解教學為主的教學方法。而對于專業課程，則需要根據實際情況對教學方法進行改革。

專業課程的課堂教學模式采取“案例啟發式”和“團隊學習法”兩種形式相結合的模式。“案例啟發式”即在進行專業課程學習時，用一個適當的實際案例貫穿課堂教學始終，每一節課堂教學將基礎理論知識講解完畢后，還要對案例相關內容進行講解。整個課程下來，正好將一個完整的案例講解完畢，這樣就給學生一個整體的項目開發的印象。同時在課堂教學中，將學生分為5～6人一組，每組設定一個項目組長。要求學生在實踐教學環節中，以小組為單位，對所學的知識進行討論，在每次課后都要查找一些相關的資料并形成文檔，作為課后作業，加深對課堂知識的印象。另外還要按照理論教學的進度，每個小組在一個學期的時間完成一個項目，以加強理論教學環節所學的知識，同時培養學生自主學習和創新學習能力。

(2) 實踐教學模式的改革

專業課程的實踐教學與理論教學相輔相成。實踐教學分為三個部分：課堂實驗教學、校外畢業實習和畢業設計。

課堂實驗教學在理論教學的基礎上，改變以往只注重驗證性實驗的方法，強化實驗過程，培養創新能力，從“驗證性實驗”轉為“驗證性實驗與開發研究性實驗”相并重的教學方式。要求學生不但要完成課堂驗證性實驗，還要在此基礎上，完成一定的開發研究性和創新性實驗。這些實驗的結果最終計入考核成績。實驗的考核方式從過去的只注重實驗結果轉移到實驗過程與實驗結果并重的考核方式。

畢業實習是安排在學生畢業之前，所有課程結束之后的一個專業實習，為時一個月。在實習期間，要求學生進入學校“產學研”合作的對口企業，參與到企業的實際項目中，并采用企業導師和學校導師“雙導師”制的培養方式。學生在實習期間，跟著企業導師的項目進行實際實踐，并在雙導師的指導下選定畢業課題。實習主要鞏固學生的課堂基礎知識，對學生進行系統的項目培訓，并完成從學生到公司職員的角色轉換。

畢業設計安排在畢業實習之后，為時三個月。學生可以在畢業實習期間從企業選取畢業設計題目，也可以從教師的項目中選取畢業設計題目。學生利用三個月的畢業設計時間，完整的完成一個項目，達到了解行業領域，熟悉企業開發環境，綜合應用專業知識的目的。畢業設計可以在企業完成，也可以在學校完成。

另外，還對實驗室的管理方式進行改革，由以前的封閉式管理改為開放式管理。對本院的學生，除計劃內實驗時間之外，學有余力的同學也可以在其他時間自主進入實驗室做實驗或者開發項目。對其他院系的師生，可以在實驗室空閑時間進入實驗室進行實驗或者開發項目。同時，鼓勵不同院系的學生共同協作學習、開發同一課題或項目。

(3) 考核方式的改革

考核方式改為“課程考核＋認證考核”的1+1模式。其中課程考核總結為“一二三四”，即期末成績分為四個部分，分別為平時考勤成績、課程實驗成績、自主學習成績(以學習報告形式提交，包括項目完成情況等內容)、期末考試成績，比例為10％:20％:30％:40％。認證考核以信息產業部“嵌入式系統開發工程師”認證和微軟“WinCE嵌入式工程師”認證為主，以其他認證為輔，鼓勵同學們通過對嵌入式系統課程的學習，最終取得至少一個嵌入式系統方向的認證證書，以此來檢驗同學們對嵌入式系統知識的掌握程度。同時積極組織學生參加嵌入式大賽，比如“全國大學生電子大賽”、“全國大學生‘博創杯’嵌入式設計大賽”、“‘ZLG’杯ARM嵌入式系統畢業設計大賽”等競賽，對參賽的學生指派專職指導教師，并對得獎學生給予折算學分的獎勵。

改革后考核方式，能夠基本全面的考查學生對知識的全面掌握程度，并有效的調動了學生學習的積極性，讓枯燥的專業學習變的豐富多彩。

4結束語

目前該課程體系和培養模式已經在北京理工大學珠海學院得以應用，從老師和學生的反映來看，取得了較好的效果。在以后的進一步實踐過程中，我們將根據實際情況及時對該課程體系和培養模式進行調整，構建一個科學規范的、滿足獨立院校需求的嵌入式創新復合型人才培養體系和培養方案。

參考文獻

[1] 云利軍等. 關于嵌入式系統課程的幾點思考[J]. 單片機與嵌入式系統應用,2007(增刊).

[2] 魏洪興等. 軟件專業嵌入式系統課程體系研究[C]. 第三屆全國高等院校教學研討會論文集,2005.

篇（8）

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）03-0163-02

近幾年，嵌入式技術日漸普及，隨著“三網融合”不斷提速，3G網絡全面鋪開，對消費類電子產品市場產生了重大的沖擊，進而為嵌入式系統產業帶來更大的人才需求。嵌入式系統無疑成為當前最熱門、最有發展前途的IT應用領域之一。在未來相當長的時間內，嵌入式軟件人才將是企業爭奪的目標。

相對強大的市場需求而言，目前，嵌入式人才市場的現狀卻是企業舉著大把的鈔票卻招不來合適的人才。據權威部門統計，我國目前嵌入式人才缺口每年為60萬人左右。造成這種情況的原因很多，最重要的原因之一就是，與嵌入式技術的快速發展相比，我國大部分高等教育機構在嵌入式系統領域的培養模式和教學水平相對滯后，每年輸送到市場上的嵌入式系統人才不多。形成的現狀就是：一方面，有些高校學生畢業就面臨失業；另一方面，嵌入式企業缺乏有經驗的人才。

目前，國內高等教育機構中開設嵌入式系統教學的學校其實并不少。從教學層次上，可大致分為普通本科院校的嵌入式方向、高職院校的嵌入式專業以及與嵌入式相關的社會培訓機構。社會培訓機構面向的是有一定的計算機軟硬件專業知識、想在嵌入式開發領域進一步深造的專業技術人員，并不是一個系統完整的人才培養模式。本文主要討論普通本科院校和高職院校的嵌入式教學模式。

普通本科院校的嵌入式教學模式

國內普通本科院校在原有計算機學科的基礎上，開設與嵌入式有關的課程是水到渠成的。早在20世紀90年代末，某些重點高校就依托國家級的重點科研項目在研究生層次展開了嵌入式技術的開發與應用，其中最著名的就是Delta OS，它是電子科技大學和科銀公司聯合研制開發的全中文的嵌入式操作系統。隨著嵌入式行業的飛速發展，一些重點高校在本科層次也開始引入嵌入式有關的課程，但嵌入式教學的重點還是放在研究生層次和科研實驗室中。

國內高等院校的本科層次嵌入式方向教學模式可以總結為：在計算機類或者電子類原有教學模式的基礎上，為有志于從事嵌入式開發以及未來在更高層次上學習和工作中繼續嵌入式開發的學生進行廣泛的興趣培養。具有如下特點：（1）本科層次的嵌入式專業課程往往安排在大三，甚至大四，通常作為專業選修課出現。有些本科生在做畢業設計時才開始接觸嵌入式開發。嵌入式系統課程在本科階段多作為專業知識的拓展或研究生學習的鋪墊，更多出現在研究生培養方案或者所轄的二級學院培養方案中。（2）本科學生入學素質高，學制長，理論基礎扎實。由于學生擁有深厚的計算機或者電子技術的理論基礎，往往在接觸嵌入式開發后可以觸類旁通，學習能力和速度都非常驚人。（3）本科院校的科研實力普遍較強，以科研帶動教學，研發氛圍非常好。一些重點高校的優秀本科生在大三就可以加入到導師的科研團隊中，進行嵌入式產品的實際開發。（4）本科院校與企業合作科研的實力較強，一些重點院校與國際知名的公司有長期的合作關系。這無疑大大促進了本科層次嵌入式方向人才的培養。

高職院校的嵌入式教學模式

隨著嵌入式行業的發展，近幾年國內高職院校的嵌入式教學也以較快速度發展。其中，深圳職業技術學院計算機應用專業起步最早，發展較快。從2003年首次開設全國高職院校中的第一門嵌入式系統類課程，并創建全國高職院校中第一個嵌入式系統類實驗室“深職院－電子科大嵌入式系統技術實驗室”開始發展至今，該專業已有400名左右的嵌入式方向畢業生，其中大部分都就業于嵌入式相關行業，有些學生在企業工作兩三年后，目前已成為嵌入式專業方向項目經理以上技術人員。總結這些年來的辦學經驗，深職院嵌入式方向教學模式可概括為：以“職業崗位需求”為核心，教授緊跟當前嵌入式行業發展的核心技術，把學生培養成“能工巧匠型大學生”。現從以下幾方面具體說明。

面向工作崗位，體現核心能力的人才培養計劃 自本專業創建至今，每年5月定期舉行專業指導委員會會議，廣泛邀請業內精英企業的總裁和一線技術負責人討論、修訂當年新生的大學三年教學計劃。來自企業的聲音使得每一屆學生的培養計劃都源自就業崗位，符合工作需要。

緊跟行業技術發展潮流的課程體系 如圖1所示，按照學生未來的就業領域和崗位需求設置課程，包括：微控制器高級應用、RSIC嵌入式系統技術、WindowsCE嵌入式操作系統、Linux嵌入式操作系統、DSP技術、智能網聯網技術、嵌入式SOPC技術、嵌入式技術應用綜合實訓等。

重視學生動手能力的培養 高職院校素來重視學生動手能力的培養，學生絕大部分的學習在各種實驗（實訓）室進行，并基本保證每人一套業內實用的實驗設備。

與嵌入式知名企業緊密合作 定期舉行最新行業技術交流講座，組織學生到企業生產一線去實習參觀，合作開發科研項目等。除了前面提到的“專業指導委員會”，還大力建設相關的校外實訓基地，為學生校外實習、就業打下良好的基礎。

畢業生具備國內外認可的嵌入式行業權威認證 引進“ARM中國技術工程師”、“WinCE嵌入式系統開發”等國內外認可的權威認證，既拓寬了課堂所學知識，又提高了學生的就業競爭力。

然而，高職院校本身的一些客觀條件也影響和約束了嵌入式系統人才的素質，如學生入學基礎較差，學制較短，學歷證書對企業沒有較大的影響力等等。

應用型本科嵌入式系統人才培養模式的探討

通過對普通本科院校與高職院校在培養嵌入式系統人才的教學模式上進行仔細分析后，不難發現兩種模式均有優勢和不足。能不能取長避短，探索出一條適應市場需求的嵌入式系統人才培養模式呢？答案是肯定的。可以結合普通本科院校與高職院校嵌入式系統人才培養模式的優點，研究并探索一種學制與普通本科一樣，培養目標與高職教育相似但更高的培養模式――應用型本科嵌入式系統人才培養模式。這種模式和普通本科一樣培養四年制全日制在校大學生，在培養思想和課程體系上有以下特點。

（一）培養思想

直接為企業培養應用型人才，而不是普通本科院校所培養的應用型與研究型相結合的人才。根據企業工作崗位的需求制定人才培養方案，使得培養出來的學生掌握嵌入式行業的相關工作技能，能將學校所學直接應用到工作中，很快適應并進入工作角色。

（二）課程體系

課程體系的設置兼具實踐性和理論性，以實踐為主，兼顧理論，使學生在體系化結構的嵌入式系統知識的基礎上，能基本勝任一線的工作角色，并具備一定的專業自學能力，在未來的職業發展中更有潛力和后勁。

課程設置目標 嵌入式系統的開發是結合硬件平臺設計、系統軟件規劃、應用軟件開發等一系列環節的軟硬件綜合工程。因此，要求應用型嵌入式系統人才必須掌握軟硬件的基礎知識，具備嵌入式系統開發的相關技術能力，必須是全方面的軟硬件人才。這和普通本科院校電子專業或者計算機專業培養出來的具有一定嵌入式系統開發能力的人才有本質的區別。

計算機軟件硬件兼顧的四年制課程體系 結合課程設置的目標，學生必須具備一定的軟硬件專業基礎知識才能進入32位嵌入式系統課程的學習。在硬件方面，必須先學習數字電路、模擬電路（高低頻）和單片機原理與應用等課程；在軟件方面，要學習C/C++程序設計、匯編語言、軟件學和操作系統原理等課程。只有掌握了這些課程的內容，才能進入32位嵌入式系統課程的學習。而32位嵌入式系統本身的知識點很多，主要包括32位嵌入式芯片的結構與功能、32位嵌入式硬件體系結構、硬件平臺的電磁兼容設計、嵌入式軟件中的Bootloader引導程序、驅動程序的編制與調試技術、嵌入式實時操作系統平臺的移植與應用軟件的開發等，因此，必須全面、系統地規劃應用型嵌入式系統人才培養的四年制課程體系。

專業課程中實踐內容與理論內容的關系 雖說“實踐出真知”，可在嵌入式系統開發這一行，沒有扎實深厚的理論基礎是不行的。因此，必須處理好兩者的關系。以 “Windows CE嵌入式系統”課程為例。該課程根據嵌入式系統助理工程師工作崗位的特點，以一個具體的嵌入式公司的研發活動展開分析，并確立研發中的典型工作過程，仔細分析工作過程對嵌入式助理工程師的能力要求，完成課程的初步設計。在經過與企業兼職教師商討后，對課程設計進行調整，并整理出實用及可操作的教學內容，以項目的方式進入教學。根據PDA研發過程，將課程分為14個項目、1個課程設計完成學習過程；教學內容注重實踐與理論相結合，其實踐和理論的課時比例為42∶22；全程在專門的實訓室中進行教學，保證每個學生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教學平臺上完成學習任務。通過課程學習，學生能較好地掌握Windows CE嵌入式系統的應用與開發方法，系統掌握Windows CE嵌入式系統驅動程序的開發及應用的相關技術。

學完一門課程，掌握一個實際項目的開發技能 在課程體系中，多加入學習時間集中、實踐動手環節為主的整周實訓課（單元課），建立以產品為實體的多種工程技術開發實訓項目以及相應的實訓室等。如在最后一個學期開設的“專業技能實訓”課程，該課程集中在2周實施，共56學時，在這2周的學習中，學生在基于IntelPXA270的嵌入式教學平臺上圍繞PDA應用項目完成內核及SDK定制、bootload、串口開發、gprs應用、gps應用等10個實用的實訓項目。通過該課程的學習，學生能較好地掌握針對PDA及相關嵌入式系統的常見應用項目的開發方法。

像專業核心課一樣，認真進行畢業實習工作 普通本科院校一般只在大四安排一個月左右的畢業實習。考慮到讓學生多些時間體驗工作崗位，體驗社會角色，從而更好地適應用人企業的需要，在大四下半學期安排更多的時間進行畢業實習，甚至可以考慮將畢業實習和畢業設計結合起來，為學生聯系或者學生自主聯系嵌入式行業公司，在適合的工作崗位上實習一個學期，使學生把握住寶貴的就業機會和實習時間。

此外，與國內外的業內知名公司合作，引入有影響力和競爭力的專業認證，作為學生的課外延伸。

應用型本科嵌入式系統人才培養模式有別于普通本科教育和高職教育，是滿足嵌入式人才培養需要，面向實際工作崗位，兼顧計算機軟硬件開發理論和方法的一種新型模式，是嵌入式系統教育從高職層次向應用型本科層次逐步轉變的一種探討和嘗試。隨著這種模式的推行和發展，相信會有更多更好的嵌入式系統人才從校園走向廣闊的就業市場。

參考文獻：

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文章編號：1672-5913（2013）03-0010-04

中圖分類號：G642

近年來出現了計算機相關專業學生找不到工作崗位，而企業卻招不到人的異常現象；尤其是在嵌入式系統領域，由于涉及計算機硬件和軟件相結合的知識，門檻相對較高，其應用面又很廣，如手機、PDA、電子字典、電視機機頂盒、可視電話、游戲機等都是典型的嵌入式系統，因此，因此社會急需大量具有動手能力強、創新意識強、合作精神強的“三強型”嵌入式系統開發人才。據電子網等大型網站統計，每年的人才缺口大約在50萬人左右。為此，我們提出以市場需求為導向，通過課程建設和教研教改、自制實驗平臺、大學生創新實驗以及校企合作等措施，培養具有動手能力強、創新意識強、合作精神強的“三強型嵌入式系統開發人才”。其中動手能力強是基礎，沒有動手能力就意味著不能勝任本職工作；但只有動手能力沒有創新意識也不行，因為人類歷史本身就是一部創新的歷史，沒有創新就會被社會淘汰；同時還必須具備很強的合作精神，因為人類分工越來越細，知識增長的速度越來越快，只有合作才能主動適應社會的發展，主動尋找新的發展機遇。“三強型人才培養模式”的具體內涵如圖1所示。

1 積極開展課程建設和教學研究與改革，為學生打下扎實的理論基礎

針對三強型嵌入式系統開發人才的培養目標，課題組成員積極開展課程建設和教學研究，近6年來，共申報成功了“計算機組成原理”校級精品課程和“計算機電路”院級精品課程，出版了《計算機組成與系統結構》和《C++與面向對象程序設計》兩本教材，主持并完成了“軟件工程案例庫系統的研制與應用”、“建構主義理論在硬件類課程教學中的研究與應用”兩項教研教改項目，發表了5篇教研教改論文，在教學過程中靈活運用多種教學方法，為學生儲備扎實的計算機硬件與軟件理論基礎知識。

1.1優化課程體系和教學內容

按照嵌入式系統開發人才培養的要求，優化課程體系和教學內容，建設精品課程，編寫系列教材。

課程體系的優化主要體現在硬件類課程和軟件類課程兩方面：硬件類課程將電路理論、模擬電路、數字電路3門課程共11學分優化整合為計算機電路、數字邏輯與數字系統兩門課程共8.5學分；軟件類課程體現為“4年編程不斷線”，從第1學期開始學習C語言程序設計課程起，每個學期都開設程序設計類程序，讓每個學生在軟件編程方面都有一技之長；此外，增加3門軟件和硬件相結合的課程，分別是嵌入式系統基礎、嵌入式操作系統和嵌入式系統設計，還有相應的課程設計，這就形成了嵌入式系統開發人才培養的知識體系。

教學內容的優化主要體現在精品課程建設方面，2007年課題組申報成功了校級精品課程“計算機組成原理”。在建設過程中，提出并實施了“五四三”的教學模式，即“預習-精講-討論-設計-驗證”的五步教學法，“基礎理論層次、CPU層次、存儲層次、設備層次”的四層次教學內容，教學過程堅持基礎與應用相結合、原理與設計相結合、部件與系統相結合的三結合教學原則；完善了課程教學網站；制定了課程過程管理規范與控制體系；并將IT發展的新知識、教師的科研成果固化到教材中，進入課堂，轉化成教學內容，編寫了教材《計算機組成與系統結構》。通過這一系列的措施，學生學習計算機硬件課程的積極性有較大提高，不再認為硬件課程是最難學的課程，為學生打下扎實的計算機硬件基礎。

2009年課題組成功申報了院級精品課程“計算機電路”，將電路理論和模擬電路兩門課程的知識進行優化整合，完善理論和實驗教學體系，進行教學方法與手段的改革，為學生學習嵌入式系統開發儲備了計算機硬件基礎知識。

1.2改革教學方法與手段

1.2.1建立軟件工程案例庫

圍繞培養學生“三強”的教學要求，我們設計了軟件工程案例庫系統軟件，其中包含軟件工程知識點、5個系統案例和21個相對獨立的案例。對系統案例，選擇了與學生日常生活密切相關的在線考試系統、學籍管理系統、醫院門診管理系統、新聞系統和網上購物系統5個系統，學生首先根據自己的生活經驗來進行分析和設計，然后與案例進行比較，評價各自的優缺點，以提高學生的分析和設計軟件的能力。同時，將理論知識點與實際案例融合到一起，即在案例執行過程中，通過超鏈接可以查看相關的分析、設計過程和理論知識，讓學生明白其中的分析、設計過程，以及這一步為什么要這樣做，看完之后可以繼續了解系統的實現情況，為學生自己分析和設計軟件提供思路和方法。對相對獨立的案例，只提供分析和設計思路，由學生完成編碼和測試步驟。該案例庫系統已經到計算機中心的網站上，不僅用于軟件工程課程的教學，而且用于嵌入式系統設計課程、畢業設計等，為嵌入式系統開發打下了堅實的軟件理論基礎。

1.2.2推行“任務驅動”教學法

該課題是2008年立項的校級教研課題，使用“建構主義”理論指導下的“任務驅動”教學方法來培養學生的“三強”能力。“任務驅動”教學方法轉變以往在教學過程中以教師為中心，學生被動接受知識的情況。該教學方法強調以項目為載體，學生組成研究小組，就具體項目進行研究和開發，在實施過程中培養學生的動手能力、創新能力、合作精神。

具體做法是在任務規劃階段，教師結合學生的學習水平，提出具有實際動手能力培養和可自由發揮的課題；在任務實施階段，首先由教師分析任務，然后由學生自主探索、培養創新思想，在此過程中，教師的工作是進行適當啟發，給出合理建議，提供所需資料，也可以參與其中討論；在任務總結階段，學生對任務完成情況進行總結性評價，對存在的問題進一步討論。

自實施“任務驅動”教學法以來，計算機硬件類課程的教學效果有較大提高，主要體現在畢業設計的選題和學生的就業單位方面，以往學生不敢選硬件類題目，近4年有10%左右的學生選擇了硬件類題目，并且有多位學生獲得了校級“優秀”。

2 指導學生開展創新活動，培養“三強”能力

2.1以大學生創新實驗為載體，引導學生開展創新活動

自2008年以來，課題組共指導學生申請成功了3項國家級和2項省級大學生創新實驗項目，如表1所示。

2.2自制實驗平臺，指導學生進行課外科技創新

課題組的鄭斌老師自行研制成功了ARM9嵌入式實驗教學系統硬件平臺，并在其上成功移植WINDOSCE和LINUX等嵌入式操作系統及底層驅動，開發了12個實驗項目，如表2所示。與市面上一般的教學儀器相比，該平臺的最大優點在于將所有的底層硬件和端口都開放給學生，讓學生真正理解嵌入式系統的內部結構和工作原理，從而進行設計性和創新性實驗；目前用于嵌入式操作系統和嵌入式系統課程設計兩門課程的實驗教學。

3 開展校企合作，讓學生提前感受企業氛圍

3.1通過互利合作，密切校企關系

1）學生校外實習。與企業簽訂學生校外實習協議，企業接受學校一定數量、專業對口的學生實習，學生實習結束畢業時，企業可優先選擇錄用學生，補充企業的生產一線人員。

2）企業在職職工培訓。合作企業需培訓在職職工時，學校克服困難，創造條件，為企業培訓在職職工，幫助企業提高職工素質。培訓專業、培訓目標由企業確定，培訓計劃和內容由企業與學校共同商定，培訓師資由學校安排或企業委派，教材由學校提供。

3）教師實踐。學校每年安排一定數量的專業課教師到合作企業實踐。實踐時間一般為兩個月，利用假期進行。實踐教師填寫企業實踐登記表，登記內容包含實踐內容、實踐期限、實踐企業評價、學校意見等，并納入對教師的考核、培養、提高。

4）聘請企業技術骨干到學校授課。為彌補學校教師對技術最前沿掌握的不足，學校聘請企業的技術骨干或專家為客座教授，定期到學校授課，指導和充實最新技術的教學。

3.2校企合作的實施

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引言

嵌入式系統技術的飛速發展使嵌入式行業對人才的需求也是與日俱增的。國內高校已有很多嵌入式課程開設，有嵌入式系統基礎、嵌入式操作系統、嵌入式應用開發等不同層次的課程。但嵌入式系統課程本身的應用性強的特點就對嵌入式人才的實踐動手能力有很高的要求。嵌入式方向的課程具有很強的綜合性，涉及到電子、計算機、機械等學科的知識，作為嵌入式系統的學習者對嵌入式系統知識的整體性及其全部技能的掌握只能是側重點不同。另外嵌入式系統技術及其微處理器技術發展迅速，新的微處理器、接口、總線等不斷出現新的標準和開發方法。因此，嵌入式方向的課程在授課內容和方法上要與新技術、新發展融合。而新的技術和標準出現都是以英文形式出現，嵌入式系統課程采用雙語授課可以與新技術和新標準的數據手冊結合就保持了嵌入式系統授課的開放性。嵌入式系統課程是實踐性很強的課程，現有的嵌入式系統課程實踐課課時占總學時的近一半。另外，嵌入式系統實踐課的實驗內容和實驗方法也各有不同。實踐課教材通常是采用嵌入式實驗箱廠家提供的實驗指導書，所做實驗只能是在各自的嵌入式實驗箱上實現，不能舉一反三。由于實踐教材的限制，對于嵌入式系統雙語授課的實踐課就沒有雙語環節了，偏離了雙語授課的初衷。嵌入式系統課程體系的綜合性和實踐性的特點對傳統的理論+實驗的嵌入式教學方法很難有一個完整的解決方案。理論課教學以課堂講授為主，教學內容單一，各章內容孤立，如果沒有一個完整的案例，學生很難將不同內容間的聯系建立起來；實驗課教學內容大多是與實驗箱相結合的，內容不夠全面、針對性不強，很難與理論課的內容相結合。針對傳統教學模式和方法的不足，在多年來的嵌入式教學過程中，重點培養學生的動手能力和創新能力，利用實踐和項目推動嵌入式系統教學，以項目為主線從中找出需要學習的相關理論知識，以實踐為主導的嵌入式雙語教學方法。

1實踐和項目推動嵌入式教學方法的特點

嵌入式系統雙語課程以實踐和項目推動嵌入式教學的方法中雙語教材的選擇既要注重雙語教學的內容又要符合實踐和項目推動的特點。現有雙語教材比較少，符合這兩個特點的還需要自己編寫教材。在編寫雙語教材時將微處理器、接口、總線等數據手冊中的內容加以修改，添加入符合課程內容的項目。另外根據項目和課程內容編寫相關的實驗指導書，不拘泥一種實驗箱，二是不同的項目采用不同的開發板實驗指導內容，使學生接觸的實踐內容多樣化，嵌入式設計的靈活性。采用實踐與項目推動嵌入式系統教學的第二個特點就是課程掌控比較靈活。授課過程中以學生為主，結合學生動手能力和創新能力，如何利用項目來提升學生的能力、教師如何與學生互動將是實踐該方法的一個關鍵問題。項目的題材選擇要符合嵌入式系統課程大綱要求，授課過程中無論是什么課程，學生都對教師的橫向項目很感興趣，能夠緊密聯系實際、激發學生的聽課興趣。項目題材選擇要難易適度，因材施教。結合以上實踐與項目推動嵌入式系統教學的特點，以我校嵌入式系統基礎教學為例，并結合多年的實踐經驗和所做的橫向項目，構建了嵌入式系統基礎課程的體系框架。

2實踐和項目推動嵌入式教學方法的主要內容

通過對實踐和項目推動嵌入式教學方法的研究和實踐，改進傳統的以學科為基礎的教學法，形成以實踐和項目為驅動的嵌入式教學方法。

2.1項目的選擇

《嵌入式系統基礎》課程的主要內容有：嵌入式系統概述及開發流程、嵌入式微處理器、嵌入式微處理器的可編程輸入輸出接口、存儲系統、系統總線及嵌入式系統的應用程序開發。不同內容設計不同的項目及實踐內容，內容設置及項目選擇如表1所示。在教學過程中要根據學生的掌握情況進行隨時調整，如可編程I/O對網絡專業的學生比較使用，因此在授課過程中添加了循環緩沖區在可編程I/O中的使用方法。

2.2課堂的授課

課堂授課過程中采用以學生為主的方法進行。如講授嵌入式系統開發流程時給出案例GPS的設計后由學生根據每一個開發步驟進行討論，最后每組講解一個相應的步驟。這部分內容學生討論時同一組學生有扮演用戶的角色有扮演設計者的角色對項目進行完整的熟悉。課堂授課另一方面對教師也有嚴格的要求。一方面教師要對英文水平有一定要求；另一方面教師要做過相關的完整的項目。在講解項目案例的過程使學生對項目的設計有一個完整系統的概念，而不是僅僅的紙上談兵。另外學生要想實現自主創新、團隊合作等目標，實驗室實踐是必不可少的，因此要求教師在課外提供一個實驗室實驗時間。

2.3教材的建設

嵌入式系統雙語課程現有教材選擇是機械工業出版社出版英文版的《嵌入式計算系統設計原理》，采用該書時需要的理論基礎比較充分，但是涉及到的項目相關內容比較少。在該需求推動下，教材建設結合嵌入式系統組件的理論基礎、項目涉及的相關內容并將實踐內容進行融合。在教材建設的過程中要充分利用嵌入式系統中的各部件英文數據手冊，并將數據手冊作為學生的輔助教材。

2.4考核方法

嵌入式系統課程的主要目標是增強學生的實踐動手能力，為將來工作奠定基礎。傳統的試卷考核方法不能對學生的實踐能力、團隊合作組織能力進行考察，因此在考核過程中學生團隊合作的項目設計、報告與講解作為主要考核內容。在平時授課過程中完成的每一個小項目都有一個總結，最后每一組要選擇一個題目進行設計并在實驗箱實現結果并寫成報告的形式，并進行答辯。不僅對學生的所學知識進行了總結考核，使學生也熟悉了項目開發的整體流程達到了課程設置的目標。

3教學效果

《嵌入式系統基礎》雙語課程采用項目和實踐驅動教學方法后，激發了學生和教師對課程的熱情。學生由被動上課變為主動進行需求分析、規格說明制定、組件設計、聯合調試，整體的開發流程使學生對嵌入式項目開發有了一定的掌握。項目設計都是針對嵌入式系統的基本組件設計的，每一個項目都有針對性，因此學生設計了完整的小項目后嵌入式系統的基本組件開發方法就可以完全掌握并推廣到今后的項目開發中。

參考文獻：

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