嵌入式課程體系范文

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關鍵詞：嵌入式系統；課程體系；實踐教學

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 13-0000-02

The System Research of the Embedded System Course for the Electronic Major

Lin Guimin,Liu Tianjian,Chen Xiyao

(Minjiang University,Fujian350108,China)

Abstract:With the rapid development of embedded technology,it’s necessary to improve students’abilities of analyzing and solving practical problems in embedded system application.According to the characteristics of the knowledge system for the embedded systems,and the situation for electronic major students from ordinary colleges and universities,we integrate and optimize the curriculum of pre-courses of embedded systems.We focus on the convergence of knowledge between a course and its previous ones,on the stratification and classification,and also on the integrity of knowledge structure.According to their groundwork,ability and interests,students can choose different teaching contents and related experiments.There is adequate space for individual development of students,so as to meet the different needs of embedded talents from different areas.

Keywords:Embedded system;Course system;Practical teaching

在2004年IEEE計算機協會和ACM共同制定的計算機類課程體系中，嵌入式系統被列為核心課程之一[1]。嵌入式系統是一門涉及電子科學與技術、計算機科學與技術、微電子學等眾多領域的綜合性課程。從技術角度來看，嵌入式系統可以看作是軟件產業、信息處理產業的綜合。從學科角度來看，嵌入式系統是計算機科學與技術、信息與通信工程、控制科學與工程等相關學科的交叉學科，是當前最有發展潛力和應用最為廣泛的稀缺專業方向。隨著國家大力發展物聯網，推進三網融合，以及對環境污染監測與控制的日趨關注，信息家電的普及推廣，嵌入式系統專業學生的就業前景非常廣闊。與巨大的市場潛力和產業需求相比，我國嵌入式系統工程人才培養相對落后，進而影響到該產業的快速發展。在這種背景下，許多高校的電子信息類專業針對市場需求，開設了嵌入式系統相關課程[2]。但由于專業背景不同，需求各異，課程內容相差較大。

本文針對電子類專業開設嵌入式系統課程，以及相關先修課程與基礎知識的準備、教學內容的選擇、實驗教學等問題進行研究，以期達到既能體現課程特點和精華，同時又兼顧培養學生實踐能力和創新意識。

一、電子專業嵌入式系統課程體系建設

雖然電子專業嵌入式系統的培養目標側重于硬件基礎平臺的設計，但嵌入式系統是一個涉及多技術領域的知識范疇。在以學生就業為導向的背景下，嵌入式人才培養不但要掌握電子技術方面的基礎知識，而且對計算機體系結構也要有比較深入的理解。這就要求電子專業在嵌入式專業課程教學前，除了開設電子類基礎知識課程外，還必須開設相關的計算機專業基礎知識課程，以形成符合嵌入式系統發展方向、系統、完善的課程體系，使得學生在開始系統學習嵌入式知識以前，具備學習的基礎。通過嵌入式專業課程，讓學生們認識到模擬電路、數字電路、微機接口技術、操作系統、數據庫、程序設計、計算機網絡、信號與系統等課程不再是獨立的課程，而是一個有機的“整體”。根據嵌入式系統知識體系雜、多、亂的特點，以及一般高等院校學生的特點（同時借鑒了參考文獻[3]-[6]），我們對嵌入式系統知識點進行裁剪與優化組合，構建軟、硬件有機結合的完整知識體系，如圖1所示。

該課程體系注重課程的前后銜接與層次劃分，可滿足不同用戶的需要和學生的個性發展需要。學生可根據自己的基礎、能力及興趣選擇不同的教學內容及配套實驗，實現教學的層次性和多樣性，滿足各類人員的需要。以圖1為例，可以有三個選擇方案。方案一側重于嵌入式系統的硬件設計，所選課程為嵌入式系統原理及相應的綜合課程設計；方案二側重于嵌入式系統的軟件設計，所選課程為嵌入式系統軟件設計及相應的綜合課程設計；如果軟硬兼修，則可選擇第三個方案，所選課程為嵌入式系統原理、嵌入式系統軟件設計及相應的綜合課程設計。另外在該課程體系中，除了與嵌入式系統知識點有直接關聯的課程外，我們還安排兩門專業選修課：Web技術和互動多媒體。安排這兩門課程的目的是，考慮到一般高等院校的電子專業學生中，有一定的比率是女生，她們的硬件設計/高級應用程序程序的動手設計能力相對比較薄弱，而這兩門選修課都是入門比較容易，而且學生也比較容易上手的課程。通過這兩門選修課的學習，既能為后續的課程設計提供相關的基礎知識，又能為以后的就業提供一點新的就業方向。

二、教學模式改革

嵌入式系統的教學有這樣一些特點[7]：1.涉及的領域非常廣泛，基礎性強；2.軟件和硬件設計完美結合，綜合性強；3.理論與實踐緊密結合，實踐性強；4.嵌入式技術日新月異，潮流性強。針對嵌入式系統課程特點，在實際的教學中，我們要注重學生自學能力的培養，要鼓勵學生敢于提出新思想、新方案、新辦法，逐漸培養學生的創新意識和創新能力。

“做-中-學”（”learn-by-doing”）理念是由美國卡內基•梅隆大學率先提出的一種教學模式。這種教學模式旨在強化工科學生全面的實踐能力和工程素養。“Learning by doing”就是要學生在“做”的過程中，通過自己的體會，對獲取的知識進行歸納與總結，達到“學”的目的。同濟大學軟件學院是國內最早將“Learning by doing”這種先進的教學理念引入嵌入式課程教學。他們以實際嵌入式項目的開發過程和方法為主線，采用“項目驅動、案例導向”模式進行啟發式教學，將“邊做邊學、以做促學”的教學思想貫穿于整個教學過程中[8]。在“Learning by doing”的教學模式中，學生不僅能加深對嵌入式相關概念和原理的理解，而且最終有可能完成一個比較完整的，甚至有創造性的嵌入式作品。在嵌入式系統的課程中，引入“Learning by doing”教學理念，使嵌入式系統真正成為一門學生看得見摸得著的實實在在的生動課程，而不再是對理論的死記硬背。

三、實踐教學改革

嵌入式系統是面向應用的，實踐是整個嵌入式系統課程體系中非常重要的環節。傳統的嵌入式系統實踐教學大多只停留在利用實驗箱進行一些基礎的、驗證性的實驗，無法給學生提供自由發揮的空間，不能較好的提高學生的動手創新能力。為了加強學生動手能力及提高學生對嵌入式開發的興趣，我們從實踐環節中對嵌入式系統的教學進行相應的改革。實驗內容的安排由淺入深、由易到難，使學生逐步建立學習的成就感，并利用市場上一些成熟的嵌入式產品給學生做實驗，從而培養學生對嵌入式學習的興趣，同時也希望能促進大學教育的創新性人才培養。

根據學生的學習能力以及培養目標，我們將實踐教學分為3個層次，便于不同類型的學生選擇。1.基礎性實驗：這是相關課程中最基本的實驗，要求所有學生都必須掌握。如無仿真器程序開發、GPIO、中斷、DMA、UART；基于Linux的實驗環境搭建、基本驅動程序設計、簡單應用程序設計等。2.綜合性實驗：在基礎性實驗的基礎上，綜合整個課程體系的知識，充分利用實驗系統上的硬件資源，構造一個具有實際意義的嵌入式系統，綜合性實驗有多個題目供學生選做。如無操作系統下的音頻錄放、俄羅斯方塊，或基于操作系統的類似程序設計等。3.創新設計性實驗：創新設計性實驗主要提供給學習能力較強并對嵌入式系統感興趣的學生。利用市場上成熟的嵌入式產品，由學生對成熟產品進行功能的擴展、或者是系統（應用程序）的升級等工作。通過這類實驗的練習，除了提高學生的研究能力和實踐能力，還讓他們能更進一步理解不同課程之間知識的有機聯系并深入體會嵌入式系統面向應用的含義。

四、結論

嵌入式技術日新月異，巨大的市場潛力和產業需求使得嵌入式技術方面的發展和研究越來越受到重視，許多高校都在不斷探索“嵌入式系統”課程的教學與實踐方法。我們從“嵌入式系統”課程的體系構建、教學模式的改革，以及實驗教學的設置提出一些建議和意見。“嵌入式系統”課程教學還有其他許多值得深入探討和研究的內容，本文的建議僅是一家之言，希望對同行能有一定的參考價值，也歡迎同行批評指正。

參考文獻：

[1]The Joint Task Force on Computer Engineering puter Engineering 2004[R].IEEE Computer Society Association for Computing Machinery,2004./education/education/curric_vols/CE-Final-Report.pdf

[2]尚利宏.北京航空航天大學“嵌入式系統設計”精品課程建設.計算機教育[J],2006,8:7-9

[3]王彥,李宏力,趙家華,徐亮.以目標板任務為導向,整合嵌入式軟硬件教學.計算機教育[J],2009,17:31-32

[4]王蘇峰,寧洪,陸洪毅,侯方勇,王進.嵌入式系統課程體系及其創新實踐的探索.計算機教育[J],2010,7:45-48

[5]徐迎暉,馮然.嵌入式系統課程設置與教學的思考.裝備制造技術[J],2009,8:180-181

[6]李軍,袁滿,劉彥軍.嵌入式系統教學體系及方式探討.計算機教育[J],2010,6:97-99

[7]徐慧,金敏.“三點一線”教學方法在“嵌入式系統”課程中的應用[J].計算機教育,2009,10:39-41

[8]何宗鍵.同濟大學軟件學院“嵌入式軟件開發導論”課程介紹.計算機教育[J],2006,8:4-6

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關鍵詞： 項目驅動 嵌入式系統 教學改革

1.引言

嵌入式系統是以微控制器為核心，將其嵌入到產品或設備中以實現功能數字化和智能化的系統。應用領域十分廣泛，覆蓋了消費類電子、智能家電、工業控制、儀器儀表、汽車電子等行業。嵌入式系統已經成為后PC時代研究和應用的熱點，國家及企業對嵌入式人才的需求巨大。嵌入式系統已經成為電子信息學科的一個新的重要分支，國內許多高校已經開設了相關課程。

在本科階段如何培養具有專業工程意識，較強實踐能力的大學生是當前二十一世紀高等教育人才培養中的一個重要研究課題[1]。嵌入式系統課程體系所涉及的知識具有綜合性強、實踐性強兩大特點。傳統教學模式采用的還是一些重理論、輕實踐的授課方式，工程背景不強，綜合訓練程度不夠，無法培養學生學習的興趣，實踐動手能力普遍較弱，使得學生在課程結束后面對一個實際的嵌入式系統開發問題，仍然無從下手。針對上述問題，本文結合嵌入式系統課程體系的特點，從激發學生學習興趣，培養學生自主學習能力，提高學生實踐能力、創新能力的角度，提出采用項目驅動法對嵌入式系統課程體系進行實踐教學改革[2]。

2.嵌入式課程體系內容

將本專業或跨專業培養方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯系的課程加以整合而形成的課程體系，因而課程體系所含的各門課程應具有相關性和整合性[2]。本科階段的課程體系既要重視基礎理論的學習，又要重視實踐性[3]。嵌入式系統課程體系包括專業基礎課、核心課及實踐課，其中基礎課程包括《電路》、《模擬電路》、《數字電路》、《C語言基礎》、《傳感器技術》、《電子線路CAD-PROTEL》等；核心課程包括《單片機原理及應用》、《ARM嵌入式系統原理》、《微機原理》等；實踐課包括核心課程的實驗和課程設計等。可見，嵌入式系統課程體系綜合性強，涉及的知識面廣，實踐性強，因此在實踐教學的時候必須將這些課程有機地組合在一起，綜合應用，從而融會貫通[4]。

3.項目驅動法的特點

項目驅動教學是一種建立在教學理論基礎上的實踐教學新方法，它是以學生為中心，在整個教學過程中由教師充當導師的角色，利用老師科研課題、各類創新課題或競賽項目同時具有嵌入式系統代表性的題目對學生進行實踐訓練，充分發揮學生的主動性、積極性和創造性，最終達到使學生有效地實現對所學知識進行鞏固的目的[5]。在這種模式中，學生是知識的主動建構者；教師是教學過程的組織者、指導者。與傳統的教學方法相比，“項目驅動法”能更大地激發學生的學習興趣和求知欲望，促使學生主動學習，充分發掘學生的創造潛能，提高學生的工程思維能力、實踐動手能力及團隊協作能力。

4.單片機課程項目驅動法教學的實施

4.1實施方法

項目實施時，一般由3人組成1個團隊，由教師下達統一的任務書，每人分工各有側重，如分別負責機械設計及制造、控制系統硬件設計、軟件設計、系統搭建與調試等部分。實施過程中，要求團隊成員通力協作，最終形成一套完整的裝置。項目選題是項目驅動法教學重要的研究內容之一，應滿足應用性、趣味性和啟發性的要求，精選適合學生實踐訓練的若干具體實際工程項目，例如2011年的實踐訓練項目為：激光自動循跡智能車、鍋爐自動給水系統、智能超聲波測距系統、智能門窗防盜應用系統、火車站臺警戒線警示應用系統、滾動電梯節能控制系統、商場客流量導購系統、單片機MP3系統。

通過解決具體工作任務，經歷嵌入式系統開發必需的幾個典型工作過程：設計要求分析、解決方案、硬件電路設計、軟件設計、仿真調試、PCB設計、軟硬件聯調、撰寫設計任務書、項目驗收答辯等。

4.2項目驅動法案例

在實踐教學中，選擇“激光自動循跡智能車”作為訓練項目是切實可行的。智能車的組成包括：機械和控制兩大組成部分。其中機械部分包括激光傳感器的支架設計、電路板的支架設計、舵機的轉向機構設計等；控制部分包括轉向控制、驅動控制、無線通信等，跑道有直線、直角彎、蛇形彎，智能車可通過安裝在車身上的激光組自動識別跑道上的黑線，確定自身位置，然后調整轉向和速度，不偏離跑道以最快速度跑完全程。該項目的控制系統以MC9S12G單片機為核心[6]，[7]，設計將涉及“電子技術”、“傳感與測試技術”、“自動控制基礎”、“微機原理與應用”、“計算機接口技術”等課程知識。該項目強調多門課程知識的有機融合，可以給學生提供較大的發揮空間。

智能車系統結構如圖1所示，硬件設計主要包括：①主控板；②用于識別跑道的激光傳感器模塊；③控制智能車轉向的舵機模塊；④控制智能車速度的電機控制模塊；⑤鍵盤和液晶顯示器的人機交互模塊；⑥智能車與計算機通信的無線發射模塊。

圖1 智能車系統結構

總控軟件采用模塊化設計思想，如圖2所示。主程序系統初始化后，執行一次鍵盤掃描程序，然后反復運行液晶顯示程序，當2ms、4ms、6ms定時程序到時，則進入各自的中斷服務程序。

圖2 軟件設計原理框圖

經過學生和老師的共同努力，該項目已在09級學生中完成車模機械制作、電路板設計及制作、軟件開發、順利調試通過。圖3為已調試成功的實物裝置。

圖3 智能車實物圖

5.教學效果

“興趣激發、項目驅動、實踐教學”，讓學生親自動手完成工程領域的具體項目，最終完成產品開發的全過程，使學生通過項目實施促進對理論知識的掌握，并融會貫通，提高工程實踐能力和創新能力是項目驅動法最大的優勢。經過近年來的研究與實踐，我校測控專業學生在嵌入式系統課程實踐環節取得了較好的教學效果，學生的綜合素質得到大幅度提高，表現在學習主動性、積極性、動手能力、創新能力、團隊協作精神和協調能力等的全方面提高。測控專業的學生從2011年起組隊參加“飛思卡爾全國智能車競賽”以來取得了二等獎兩項，三等獎三項的好成績。

6.結語

通過項目驅動法實施嵌入式系統實踐教學改革，可全面培養學生在科學技術、個人與專業素質、人際能力等各個方面的能力，從而培養出本科層次的具備終身學習能力的高素質測控及機電專業應用和開發人才。

參考文獻：

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[4]梁宜勇，王曉萍，趙文義，等.“嵌入式系統”課程教學與實踐探討[J].北京：中國大學教學，2009（5）：36.

[5]葛芬.項目驅動的嵌入式系統教學探討[J].北京：科技信息，2011，33：38.

[6]王威.HCS12微控制器原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007，10.

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關鍵詞:嵌入式系統;課群建設;教學改革;教學方法

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1前言

嵌入式是近幾年發展最為迅速的IT領域之一,人才市場的需求量極大,因此,包括北京大學、北京航空航天大學、同濟大學、浙江大學等著名大學在內的全國很多高校及高職院所都紛紛開設了嵌入式系統專業。如何提高教學質量,培養專業人才,是擺在專業建設負責人和任課教師面前的重要課題。要解決好這個問題,必須首先認清嵌入式系統的特點,以及目前存在的問題,通過分析成功的經驗做法,在結合自身特點及現實情況的基礎上制定一套適合自己的教學體系。

2專業特點

(1) 專業涉及面太廣、綜合性太強。嵌入式系統是一門“軟硬兼施”、涉及多門專業基礎類課程內容并具有較強應用針對性的課程,不僅要求學習者具有較好的計算機軟、硬件基礎知識,還要求其具有其他門類專業的常規知識(如通信,自動控制,傳感器技術等),被業界認為是一科入門門檻較高的學科。

(2) 在此之前,學生在算法設計、應用層編程上接觸較多,而嵌入式系統需要大量的理解底層硬件和外設的工作原理,以及內核和驅動的工作原理,涉及到復雜的C語言和操作系統的概念,學生一下子無法接受,甚至產生畏難情緒。

(3) 嵌入式系統往往與應用相關,處理器、操作系統等種類繁多,熟悉這些內容,僅僅靠課內有限的學時是遠遠不夠的,這無疑要求學生們拿出大量的課外時間加以自學,這對他們的自學能力提出了很高的要求,而自學能力的培養普遍沒有得到足夠的重視或訓練。

3存在的問題

(1) 隨著高校的擴招,包括重點大學在內的生源質量普遍下降。很多學生只愿學馬上能用、容易上手的知識,這種現象在除重點大學之外的其他高校普遍存在。學生的學習興趣和積極性亟待提高,沒有這一點作為基礎,任何教學改革都是無源之水,天方夜譚。

(2) 由于涉及的知識面廣,綜合性強,這就對任課教師提出了更高的要求。一般的教師很難做到軟、硬件都精通,很多老師都是在接受短期培訓之后就給學生授課的,對相關基礎缺乏全面足夠的了解,實踐經驗有限。因此,目前學生實踐活動普遍停留在應用程序開發的階段上,底層內核移植、驅動程序的開發相對較少。

(3) 現有的嵌入式實驗教學平臺所配的實驗,幾乎都配備了詳細的實驗指導書,雖然老師們準備實驗講義的工作量減輕了,但學生們按照實驗指導書的步驟一步一步按部就班地重復實驗內容,不僅無創新可言,實驗本身的效果也大打折扣。

(4) 有限的課內學時,無法滿足實踐教學,尤其是綜合性、設計性實踐的需要。由于管理體制的原因,很多院校的實驗室并未完全開放,教師指導學生課外實踐的積極性沒有完全調動起來,課內安排的實驗更多的是為了配合課內理論教學的內容,一個實驗一個模塊,缺乏系統性,學生無法建立完整的系統概念。

4成功的做法

縱觀國內高校的成功做法,有以下幾點值得借鑒。

(1) 普遍采取基于項目(Project-Organized)的學習方法,基于問題(Problem-Based)的教學方法。由此產生的實踐教學目標明確,效率高。縱觀實踐教學成功的例子,普遍都是“Learning by Doing”,而不是“Doing by Learning”。

(2) 重視與博創、周立功、Altera、Xilinx、Microsoft、Intel、ARM等知名企業的合作,以獲得最直接的技術支持。既能彌補課程資源的不足,也能有效地培養師資隊伍。

(3) 重視和參加各種嵌入式大賽。很多學校,如北京工業大學,同濟大學,北京航空航天大學,電子科技大學在全球性的嵌入式大賽中都取得了驕人的成績,學生們在大賽中得到了極大的錘煉,這些經驗和積累也充實到教學改革中。在歷屆的“博創杯”全國嵌入式大賽中,哈爾濱工程大學多次獲得特等獎,足以看出該校已經形成了良好的競賽氛圍,也積累了豐富的大賽經驗和技術成果,并非一蹴而就。

5思考

看到一些理工科重點大學的成功做法,我們切記一定不能完全照搬,必須充分認識本校的特點,認真思考并選擇屬于自己的道路。

5.1教師隊伍建設

嵌入式是最近幾年才逐漸發展起來的新專業,教師的教學經驗普遍不足,教師隊伍建設十分關鍵。建議形成以專業負責人為核心,全員參與的教學隊伍。由于實踐輔導的強度非常大,一名教師往往也無法解決實踐過程中,尤其是創新實踐過程中涉及的所有內容,因此我們要探索一門課以一位老師為主導、由多位老師講授或輔導的模式。協同指導,既能減輕教師的負擔,又能提高輔導的效果。所有教師都要苦練內功,豐富自己的理論水平和實踐經驗,并真正投入到實踐輔導的隊伍中。周立功曾說,與他合作的研究生導師必須親自參與到科研項目中,不能只是指導。

5.2管理體制改革

很多嵌入式大賽取得優異成績的高校,都得益于三個方面,一是學生積極參與,二是教師主動投入,三是領導足夠重視。競賽的主體是學生,由于競賽是自愿性質的,面對每年各種各樣的嵌入式大賽,很多高校根本就沒有學生報名。原因是多方面的,除學生的個人基礎外,筆者認為在于引導不夠、宣傳不夠、激勵不夠。北京交通大學的做法是如果要申請保送研究生,必須有這方面的競賽經歷甚至獲獎。另外,很多高校考核教師主要看科研,指導學生實踐活動要占用大量的時間,投入與回報不成正比,很多教師不愿投入精力,而僅靠個別教師指導是無法形成合力的。北京工業大學在這方面做得很好,不僅有八人的教師梯隊,大部分教師都直接參與指導并有著豐富的實踐經驗,學校也十分重視,投入專款建競賽訓練基地。

5.3教學與科研結合,形成自己的特色

實踐證明,沒有科研的教學是沒有深度的。加州大學伯克利分校規定,課程教學必須與教師的研究領域緊密相關,他們追求深度甚于廣度。國內在嵌入式領域的著名高校,都十分重視與知名企業的合作,如同濟大學與微軟在移動方面合作,浙江大學與Intel在多核方面合作,都形成了自己的特色。嵌入式系統與特定行業應用密不可分,泛泛的教學無法激發學生的興趣。

5.4課群建設,課程整合

我們發現,導致學生失去興趣的另外一個原因是課程太多,壓力太大。如我院近幾年相繼開設了嵌入式系統基礎、嵌入式匯編語言、嵌入式操作系統、嵌入式軟件設計、嵌入式軟件測試、課程設計等課程,要通過考試,學生們必須完成相應任課教師布置的大量作業,學生們普遍感覺很累。如果通過一個大的Project,將嵌入式匯編、軟件設計、軟件測試等課程內容有機的整合起來,讓學生得到系統級訓練,作為內容的提升,可以讓學生在嵌入式軟件的優化、功耗的降低、可靠性設計等方面作些研究和實驗,甚至可以延續為畢業設計題目。因此,必須以專業為基礎,進行課群建設。

5.5教學方式改革

嵌入式系統實踐性很強,且有一定難度。建議采取自頂向下(尋根究底)的教學模式,這也符合認識事物的規律。建議學生們最好有一點單片機的基礎,初期用現成的學習板,盡量簡單,后期可嘗試自己設計,從硬件到軟件完全自己做。不僅要進行軟件的設計,而且還要進行硬件電路的設計和制作,以及軟硬件系統的聯合調試,使學生建立相關課程之間知識的有機聯系。讓學生熟悉需求分析、方案設計、原理圖和PCB繪制、元器件采購、電路的焊接和調試、嵌入式軟件開發等各個環節,使他們的工程實踐能力得到真正提高。值得注意的是,項目必須盡可能接近真實世界,因為真實的項目有很多約束,而這正是嵌入式系統的特點。考慮到學生的基礎參差不齊,必須分層次要求和考核。針對實驗教材過于詳細的問題,建議任課教師對實驗重新進行逐一設計,制造一些問題,盡管工作量很大,但確實十分必要。要發揮教師指導、教練的作用,強調學生自學能力的培養和提高。教學中要講思路、思維方式和方法,具體知識讓學生自學,并記錄遇到的問題,長時間無法解決和典型、普遍性的問題再在課堂上統一講授。建立資源庫,尤其是師生互動的教學資源,建立答疑庫,逐漸積累豐富。好的作品建立音視頻錄像永久保存。這樣第二年的項目可在此基礎上再有所發揮。

5.6教材建設

每個學校都有自己的側重點,基礎也不一樣,建議自編講義,結合教學大綱更多地融于自己的研究內容,在講授的過程中思路也會更加清晰,從而可以在教學中傳授更多的經驗而非簡單的知識,條件成熟時還可以公開出版,很多高校都有類似的做法。

6結束語

任何一個專業從新生走向成熟都需要經過幾年甚至更長時間的探索與磨合。在建設的過程中,必須針對學校的特點、生源的質量制定符合自己的培養計劃,根據教學反饋,實事求是,不斷調整。教與學都必須苦練內功,不斷積累,切忌急功近利,膚淺浮躁,只有這樣,教學質量才能實質性的提高。

參考文獻:

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[4] ALBERTO L. SANGIOVANNI-VINCENTELLI, ALESSANDRO PINTO . An Overview of Embedded System Design Education at Berkeley[J]. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 2005,4(3):472C499.

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關鍵詞:嵌入式;課程群;多應用領域;軟件學院

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

嵌入式系統可以被認為是一種專用的計算機系統,其專業基礎知識主要涵蓋目前較為成熟的半導體技術、電子工程及計算機技術等,是多種先進技術相互融合的產物。由于嵌入式知識涉及多領域,以至目前在此專業的課程設置上并沒有一個明確的定位。計算機學院的嵌入式方向可能側重應用軟件的開發,電子及半導體學院可能更偏重硬件方面,而嵌入式專業開設的目的則是培養軟、硬件相互結合的復合型人才。專業自身的特點使得建立一個符合人才市場需求,具有建設性的嵌入式專業課程體系成為必要解決的問題。

2國內外目前嵌入式人才培養及課程設置狀況

目前國內有多所高校開設嵌入式系統相關課程,如北京大學、北京航空航天大學等,國外高校如耶魯大學、劍橋大學等的嵌入式課程設置也有很高的借鑒價值。課程的開設幾乎都是針對嵌入式的自身特點,從上層應用軟件開發到底層硬件平臺搭建被劃分成一系列課程。硬件層次方向比較典型的課程有北京大學的“嵌入式微處理器設計”、北京航空航天大學的“可編程器件”及劍橋大學的“System on Chip Design and Modelling”等;而軟件層次方向的課程如北京大學的“嵌入式軟件設計與編程”、北京航空航天大學的“Windows CE與嵌入式軟件開發”及劍橋大學的“Low Power Embedded Systems Programming”(低功耗嵌入式系統編程)等。從各高校的課程設置上也可以看出嵌入式技術為系統軟件與硬件的結合。

3面向多應用領域的嵌入式系統課程體系建設

嵌入式系統是一個涉及多技術領域的知識范疇。基于嵌入式系統本身的特點,人才培養不但要掌握電子技術方面的基礎知識,而且要對計算機體系結構有比較深入的理解,這就給人才的培養增加了難度。一方面,嵌入式系統的應用性強,技術發展迅速,而更多高校嵌入式專業課程的開設并沒有形成系統、完善的課程體系,并沒有從最本質的角度去建立嵌入式體系的課程群,僅僅是對一些主流的技術進行課程的設置,影響了教學的效果。另外一方面,嵌入式技術為軟、硬件的結合,而某些高校仍然將傳統的單片機甚至基本的嵌入式理論知識作為授課內容,在知識的更新上并沒有符合實際的需求。因此,建立一個既符合嵌入式系統發展方向,又具有前瞻性的嵌入式系統課程群成為了必要。

本學院針對嵌入式系統本身具有的特點,以“寬基礎,強技能”為原則,設置面向多應用領域的嵌入式系統課程群(如圖1所示)。嵌入式系統本身的特點,使得本專業學生需要很寬泛的基礎知識,如電子專業和計算機專業等的基礎內容。因此學院招收的嵌入式方向碩士均為本科專業為電子、半導體及計算機相關學院就讀的學生。而在嵌入式專業課程教學前,會對部分學生進行基礎知識的加強,開設“C語言與數據結構”,“計算機網絡”,“數據庫及操作系統”等課程,使得學生在開始系統學習嵌入式知識以前,具備學習的基礎。

3.1理論課程體系

嵌入式系統有知識面廣、應用領域廣等特點,因此多數計算機、電子及自動化專業的基礎課程也應該作為先修基礎課程,而本學院面向的學生為研究生層次,因此并沒有在廣義層面上涉及所需要的所有課程,而只是從狹義的范圍進行針對性的設置。課程的開設從嵌入式底層硬件知

識到上層應用程序的開發都有一個較好的過渡。

在對于硬件平臺方面,不但要掌握基本的、共性的硬件結構知識,還應該具備一些硬件設計的基本流程等,課程安排了如“SOC設計方法”、“EDA技術”等,在此設置上更多側重對硬件平臺的掌握,使得學生在具備基本的電子專業類知識的同時,可以對SOC、FPGA等技術有側重地學習,以及對此類項目的開發有較深入的理解。

針對操作系統層面的課程開設,學院設置了“嵌入式操作系統”、“Windows CE軟件設計”及“基于Symbian OS的手機開發與應用”。在此方面“嵌入式操作系統”應該系統介紹主流嵌入式操作系統,從主要數據結構的角度出發,分析源代碼開放的操作系統Linux,輔以μC/OS Ⅱ、RTems等操作系統。課程將重點介紹進程調度、進程間通信、內存管理和I/O驅動機制等,使學生具備裁剪操作系統、移植內核的能力。而對于基于Windows CE及Symbian操作系統的開發,同時也應屬于應用程序的層面。兩個課程并不是分析兩個操作系統,而是基于兩個操作系統的上層軟件設計。Windows CE及Symbian操作系統在手機開發上占據主導地位,使得開設此課程成為必要。

在上層應用程序方面,學院開設“基于VxWorks的嵌入式軟件開發”等課程,并輔助開設部分嵌入式設計方法及工具的相關課程,如“虛擬儀器儀表”、“無線傳感器網絡”等。這些當前較為流行的設計方法與工具可以在某種程度上提高項目開發的效率。因此,該類課程的開設可以拓展學生的知識面,提高學生研發的進度。

3.2實踐課程體系

嵌入式系統知識的實踐性很強。學生在學習了理論知識以后,如何能夠在實踐中掌握并使用所學到的開發方法和技能,是一個值得關注的問題。為此,學院以培養符合社會需要的嵌入式系統方面的人才為目標,充分考慮嵌入式系統開發的關鍵環節、嵌入式軟件開發的特殊性及社會對嵌入式人才知識體系需求的特點等,提出了以多種實踐環節,多層次實驗項目為主要內容的嵌入式實踐課程體系。具體由專業課實驗、課程項目、工程實踐及畢業設計組成。

在專業課實驗設置上,各專業課程設有相應實驗內容,根據本專業實踐性強的特點,學院規定實驗課程學時為理論課程的1/2,以達到在實踐中強化知識,鍛煉綜合能力與檢驗學習的效果。在實驗內容設置上,均側重理論聯系實踐的本質,如“嵌入式系統設計”的實驗課程設置如表1所示。

學生需要在S3C2410平臺上完成表1所列實驗。通過實驗的完成,學生能夠對ARM開發板有了一定程度的了解,完成從理論到實踐的轉變。同時可以鼓勵學生使用開發板進行簡單的創新項目開發。

在課程項目開設上,針對某些課程的特點,對實驗課程的安排除了基本的專業課程實驗外,輔助安排課程項目,如“虛擬儀器儀表”課程,在學習掌握智能儀器儀表的各種技術和理論的同時,通過循序漸進的若干專業課程實驗,最終實現對某電工或通訊等方面的大型項目的設計,使得學生對軟件工具Labview平臺有一定程度的掌握。

工程實踐環節是實踐課程的重要組成部分,學生需要利用5～6個月的時間完成某中型項目的從可行性分析到綜合測試的所有軟件規范的過程。其目的是使學生所學各科專業知識得到整合,并讓學生熟悉軟件工程過程與規范,提高編程能力。學生在完成工程實踐后需要提交詳細的設計說明書、模塊源代碼、測試報告等,教師須根據學生提交的文檔及源代碼進行考核。

3.3公共基礎課

學院同時開設了相關的基礎課程,如“管理心理學”、“知識產權基礎”等。應該說基礎課程的開設是與嵌入式行業、學生自身的發展密切相關的,如知識產權與計算機軟件的關系,而學生長遠的發展也需要管理者的相關知識。這使得此類課程成為了學生必要的知識儲備。

4教師隊伍建設

建立高水平的師資隊伍是教學改革的又一個重要的任務,也是實現建設目標、提高教學質量的關鍵因素。學院通過引進和培養提高的方式增加了師資的數量,優化了師資結構,提高了教師素質,達到合理師生比。學院教師

中1/3為專職教師,1/3為學院聘請海內外著名企業和大學的專家、教授,1/3為其他兄弟院系的教授及優秀教師。良好的教師組成結構和不同的學術背景使教師能夠互相交流,取長補短,融合學術思想和教學觀念,對教學起到直接的推動作用。

5總結

嵌入式系統是近幾年計算機專業迅速發展的一個方向,各高校也在越來越多地關注這個產業及相應的專業人才培養。建立相應的專業課程體系、實驗體系以及教師體系成為當前的迫切需求。本文在對本院幾年來嵌入式專業課程設置及社會對嵌入式人才需求進行分析的基礎上,從社會的實際需求及人才發展的長遠角度,對嵌入式的專業課程體系進行了重組,并對教學內容進行了改革和優化,強化了專業實驗及工程實踐環節,多方面地對嵌入式知識體系進行了整合。

參考文獻:

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[3] 凌明,王學香,鐘銳. 電子類專業嵌入式系統課程體系建設探索[J]. 電氣電子教學學報,2007,29(5):4-7.

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【關鍵詞】嵌入式系統；教學模式；獨立學院

1.引言

目前，國內開設有關嵌入式系統課程的獨立學院極少，培養出的基于Linux平臺上的嵌入式軟件開發人員更是鳳毛麟角。所以，注重應用能力培養的獨立院校，特別是有計算機、電子技術等相關專業的工科獨立院校，應該盡早引入嵌入式系統的教育，結合自己專業特點，大力開展嵌入式系統的教學工作。

2.嵌入式系統簡介

嵌入式系統一般指非PC系統，而是指小型、專用的計算機系統。它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲器及外設器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統軟件（要求實時和多任務操作）和應用程序編程。有時設計人員把這兩種軟件組合在一起，應用程序控制著系統的運作和行為；操作系統控制著應用程序編程與硬件的交互作用。

3.國內嵌入式系統教學的現狀

國內教育界將嵌入式系統的教學大致分為三類：軟件學院專業嵌入式教學；計算機專業嵌入式教學；電子、自動化等相關專業嵌入式教學，對于嵌入式系統的教學研討從嵌入式課程體系的設置、嵌入式理論教學的開展、嵌入式實驗教學的開展、嵌入式綜合設計與學生工程實訓等幾方面展開。

4.嵌入式系統教學模式的探討

綜觀國內外，長期以來都沒有專門針對嵌入式系統專業的學科設置，從事該領域的研發人員都來自不同專業背景，例如自控、電子工程、通信工程、計算機應用等專業。由于知識結構不能完全滿足嵌入式系統工程的要求，需要經過較長的再培訓才能勝任嵌入式系統工程師的工作。嵌入式系統教育給傳統計算機、電子信息工程教育帶來了巨大的沖擊和挑戰，也帶來了歷史的發展機遇。嵌入式系統工程（ESE）是一個全新的專業，需要企業和社會的認知過程，課程體系需要經歷設計、發展、完善的過程。

通過與國內其他高校的專家的探討與學習，結合西部高校普遍存在的資金非常缺乏，實驗條件的局限，以及電子信息工程專業學生的特點，我們積累和總結出關于嵌入式系統教育教學模式的一些想法，列舉如下：

4.1 建立一套適合學校特點的課程體系

嵌入式課程是近幾年來建立的一門新課程，有它自身的特點、規律。嵌入式的課牽扯面很廣，包括研究生的課程、本科生的課程、技能課程的培訓等。由于該課程與實際結合得非常緊密，容易教成短期培訓，而作為一門課程要有自己的規律，不要把這個課程做成嵌入式系統教學的技能培訓，要結合獨立學院的自身培養目標特點制定出相應的教學計劃以及實施方案。例如在我校，針對電子信息工程專業，目前師資力量等都不能滿足直接建立一個嵌入式系統的專業，設想把嵌入式系統設定為電子信息工程專業本科主修方向，在低年級時開設相關的專業選修課，讓有意于此方向的學生打好基礎，在本科高年級進一步學習。作為電子信息工程專業，在教學中一定不能光注重應用，也要將清楚計算機本身的規律在什么地方，為什么發展嵌入式，有什么原理進行探討，從而建立一套適合我們特點的課程體系。

4.2 課程應該分層次

嵌入式系統教學的層面應不同，有研究生、本科生高年級、重點大學、普通大學、獨立學院等的分別，在授課時有所區別。在本學院推行這門課，考慮到針對的是電子信息工程專業，和其他學院的側重點是不同的，但作為電子信息專業中的一個主修方向，在教學中應該突出原理與應用的緊密結合且能體現出理論和實踐并重的特點，在教材的選定上應該包括有關嵌入式處理器、操作系統（linux或ubantu）、開發平臺和應用，重點學習原理及相關應用。

4.3 主動去獲得更多的支持

由于學校在技術、經驗、資金等方面有很多的困難，所以應該主動尋求以獲得更多的幫助，例如主動跟國內外相關公司索取資料、設備，要求一些技術支持等，積極組織教師參加全國范圍的各種嵌入式系統教學研討會、及到各知名企業進修，讓教師深入了解技術發展。

4.4 可利用仿真軟件、書籍內容輔助實驗教學

如果讓理論知識能讓學生達到所見即所得是本課程教學的重點和難點，由于資金的缺乏，現成的實驗板很昂貴，應采用仿真和實驗相結合的方法，一部分學生在SkyEye、microwindows仿真環境下做實驗，一部分學生在實驗板上面做實驗，在實驗之后再一起互相討論。

4.5 利用互聯網進行教學交流

由于教師對嵌入式系統課程不熟悉，在教學中要自己一邊學習一邊講課，應該充分利用極其豐富的網絡資源，例如教學課件及背景資料都可以從網站上下載，教師和學生均可通過論壇交流。

4.6 全國高校大學生電子競賽及行業相關競賽

通過組織學生參加全國高校大學生電子競賽來深入了解和學習嵌入式系統。雖現在的電子競賽還沒有直接用到嵌入式系統，但是我們必須現在開始在思想上有所改變，主要是使學生多搞創新想法，而不僅僅是產品創新。

5.結語

嵌入式系統工程是一個全新的專業，目前的關鍵是怎樣與現有專業學科融合，以及怎樣進行現有課程體系的改革和調整。我國在嵌入式系統教育方面起步較早的是北京大學軟件與微電子學院的嵌入式系統系，他們已經形成了較為完善的課程體系、專業水平較高的師資隊伍和與國際技術接軌的嵌入式系統工程實踐環境，目前，嵌入式系統系在我院本科生達到480人。獨立學院由于很多因素的制約在教育上也比較落后，但已經積極行動起來，投身到嵌入式系統教育中去，為我國嵌入式系統的發展輸送更多的優秀人才。

參考文獻

[1]馬忠梅.嵌入式系統教學模式探討[J].單片機與嵌入式系統應用，2008（11）：5-37.

[2]徐敏，林瑞金.關健生嵌入式系統教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2009（3）：13-22.

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關鍵詞：嵌入式系統 獨立院校 課程改革

一、引言

近幾年來，嵌入式技術的應用推動了國防、軍工、航天航空、移動通訊、機器人、工業控制、醫療儀器、汽車電子等領域的發展。社會對相關人才的需求量大，學生學習的積極性很高，因此嵌入式系統正逐漸成為高等院校必開的課程。嵌入式系統有兩個顯著的特點，一個是軟硬件密切聯系，一個是以應用為中心，獨立院校作為一種新型的高等院校教育單位，作為對普通高校資源的補充，更偏向于實踐應用[1]，因此，如何開設嵌入式系統的相關理論與實踐課程來培養應用型、創新性人才，是獨立學院目前的重點探索之一。

二、嵌入式課程教學存在的問題

目前獨立院校很多專業都開設了嵌入式系統課程和嵌入式專業方向，比如電子類、通信類、計算機類、自動化類專業都開設嵌入式系統的相關課程，結合企業對嵌入式人才的要求，存在著很多不足。

1.前期基礎教學安排不合理

從理論教學來看，嵌入式技術是一門綜合性很強的課程，涉及的知識體系有硬件、軟件、網絡等方面的知識，硬件方面要具備模電、數電、單片機等相關知識，在軟件方面要具備計算機的基礎理論知識如操作系統，程序設計語言基礎，程序的設計思想和方法，在網絡方面要具備網絡語數據通信的理論知識體系。但是各專業的基礎教學并沒有完全開設相關方面的理論教學，如：計算機專業主要具備了軟件方面的基礎理論，自動化、電信等相關主頁主要設置了硬件方面的知識體系，對軟件方面的知識體系開設較少，主要就是C語言程序設計，而對操作系統，程序設計的思想和方法并沒有開設相關理論課程。

2.缺少足夠實踐教學

從實踐教學來看，很多實驗基本上是驗證性實驗，大多數都只需要按照實驗指導書上的內容就可以完成，課程設計與企業項目實際應用差距較大。眾所周知，實踐是嵌入式系統教學的重要環節。嵌入式系統內容涉及廣泛，指令編程、驅動程序設計、內核的移植設計和應用程序編寫等知識的學習，都需要學生通過大量的實踐環節來加深理解[2]。學生在課程之余沒有更多的實踐機會，嵌入式課程學時完畢后，很多學生就沒有辦法進行后續的學習。另外，實驗學時不夠。開設的嵌入式系統課程一般為32～40學時，實驗環節僅占6～8學時。有限的課內學時無法滿足實踐教學，尤其是綜合性、設計性實踐的需要。這使得缺乏足夠實踐動手環節訓練的學生難以真正了解和熟悉嵌入式開發過程。

3.各專業教學內容比較單一

從課程體系上來看，大多數的課程總是偏向兩個方向：方向一偏重硬件設計，例如與電子工程、通信工程、自動化相結合。這個方向培養出來的學生主要從事硬件設計工作，他們的優勢是對硬件原理非常清楚，不足在于這類方向的人才更擅長定義各種硬件接口，但對復雜軟件系統往往力不從心，例如嵌入式操作系統原理和復雜應用軟件等。方向二偏重軟件設計，例如和軟件工程、計算機科學與技術結合，這個方向培養出來的學生主要從事嵌入式操作系統和應用軟件的開發。他們對軟件有較好的操縱能力，不足在于對硬件原理和接口沒有較好的掌握，對于嵌入式系統其它的應用也沒有一個全面的概念，如驅動程序等不太了解。大多數面向Linux操作系統的應用軟件編程，與企業的需求來看，內容比較單一。

4.高校師資隊伍實踐經驗欠缺

嵌入式系統的教學要求教師具有處理器、匯編語言、接口、操作系統、驅動程序開發、應用程序開發等各方面豐富的知識，并要有從事嵌入式項目開發的經驗[3] ；但對于大多數開設嵌入式課程的獨立院校而言，師資隊伍很難跟上。從事嵌入式技術開發的技術人員，很少愿意到獨立學院執教；在嵌入式師資方面，對于年輕的獨立學院而言，承擔嵌入式系統課程的多以青年教師為主，大部分教師并沒有項目經驗，有部分老師從單片機教學轉型。高校組織的教師培訓，都是提供實驗設備的廠商對實驗設備的培訓，真正的嵌入式系統相關技術的系統培訓缺少。所以，師資隊伍的建設在短期內無法跟上嵌入式技術的教學需求。

三、嵌入式課程教學的改革

從理論指導課程體系方面來看，學生不僅要掌握經典的計算機基礎理論知識如計算機組成原理、操作系統、匯編語言、C/C++語言、程序設計思想和方法，還要具備嵌入式系統領域特定的知識，包括嵌入式硬件基礎、軟件基礎、操作系統、開發工具等，我院的很多專業都是在大二下才開始大量開設相關基礎理論課程，而嵌入式技術這門課程基本上都是大三下學期開始學習，學生要在一年內學完這些理論，對學生而言，對知識的理解也是需要一定的時間，因此理論課程應在大一開始逐步開設，結合學生的學習程度合理安排相關理論課程的學習。

企業對嵌入式軟件人才的需求有幾個方向：嵌入式引導程序設計，嵌入式操作系統內核的設計，嵌入式操作系統的驅動程序的開發，嵌入式圖形化用戶界面的設計，嵌入式數據庫的開發等，首先幫助學時確定自己從事的方向，并掌握嵌入式系統開發的整個流程及其相應的調試方法。在嵌入式的理論課程學習中應結合企業的需求以及基本知識面的結合；如軟件方向理論教學基本的內容應圍繞嵌入式基于Linux操作系統下的應用程序開發這些方向來確定要學習的課程體系，確定課程體系后可以根據企業的需要加入相關驅動開發等相關課程內容及比較流行的手機開發也可以納入課程內容之一，理論教學的原則壓縮基礎理論課學時，突出實踐性與應用，以達到“學習嵌入式，使用嵌入式”的教學目的和作用，建立起一種由淺入深、梯度型、層次化的教學模式。

從實踐指導課程體系方面來看，應該采用多樣化的課程實踐教學手段，提高學生的動手實踐能力。

1.在實驗環節方面，應該大幅提高實驗的課時，達到講一課就能實踐的目的。改革后我院開設嵌入式課程的實驗學生16學時，包括硬件裸機程序編寫6學時，嵌入式開發環境搭建與2學時，嵌入式軟件下驅動程序編寫4學時，嵌入式應用軟件程序編寫4學時，基本上一次理論課上完學生就可以在實驗室進行實踐。

2.通過對市場調研，了解企業需求，結合師資隊伍中存在的教師的項目經驗，開發實訓和實習的項目，結合項目指導學生結合理論進行相關學習。這個在嵌入式課程學時結束后，用1個月左右的時間來指導學生組成項目組完成于企業結合比較緊密的項目開發。

3.舉辦嵌入式系統技術講座：可以根據學生的需要，邀請來自公司企業的工程技術人員進行專題講座，使學生能接觸到最新的知識和實用技術，并了解社會對嵌入式系統人才的具體需求。

4.建立開放的實驗室，對有興趣的同學安排實訓和實習課題： 實訓課題實行“三級指導”（全指導，半指導，零指導），使教、學、練緊密結合。每個實訓課題一般安排兩個項目，第一個項目學生在老師的指導下，實行實訓過程的全指導；第二個項目主要是結合教師在企業的項目基礎（實習課題），從項目需求分析開始，先由學生來完成，老師再參與其中，從這個過程慢慢的從半指定到變為零指導，來鍛煉學生進行項目實施的能力。

四、總結

從獨立學院立足培養創新，應用型人才出發，獨立學院嵌入式課程改革目前有了一定的成效，但是開設嵌入式教學還在起步階段，存在著很多不足，這就要求教師緊跟嵌入式技術的發展，不斷提高教學與教師的實踐能力，努力完善嵌入式課程體系，爭取能達到學生畢業后迅速從事嵌入式軟件的開發及設計的目的。

參考文獻

[1] 謝川.應用型本科嵌入式課程教學研究.重慶工商大學學報（自然科學版） ， Journal of Chongqing Technology and Business University（Natural Science Edition）， 2011年04期

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長期以來，嵌入式系統是高等學校電子與信息類專業的一門主干基礎課程[1]，強調跨學科、跨專業的理論、方法與技術的融合應用，是一門理論與實踐結合緊密、綜合性較強的課程[2]。而對于機械類專業，在其課程體系設計中雖然包含了部分嵌入式系統先修課程內容，但較少開設專門的嵌入式系統課程，也缺乏合適的供機械類專業本科生使用的嵌入式系統教材。

本文以近幾年的教學實踐經驗為基礎，歸納了機械電子工程專業嵌入式系統的教學特點，并探討了面向機電專業的嵌入式系統教學內容與方法。

1 機電專業嵌入式系統教學的特點

在機電類專業開設嵌入式系統課程是大學本科課程自我更新的一種新的路徑，也是計算機技術發展而導致的本科課程體系更新過程中的一個自然而然的結果[3]。嵌入式系統在工業現場應用廣泛，對于機電專業本科生而言，因其在機電設備開發、控制于維護方面有著較強的應用背景知識，且具有一定的先修課程基礎，因此嵌入式系統課程較適合機電專業本科生的學習。

但同時，與電類專業不同，機械類專業電基礎較為薄弱，導致了機械電子專業嵌入式系統教學具有以下特點：

1.1 課程內容綜合性強

嵌入式系統是一個軟硬件系統的綜合體[4]，在課程中要向學生講解嵌入式微處理器的基礎知識以及其他相關硬件知識，包括處理器結構、指令系統、寄存器設置等，又要講解嵌入式軟件方面的知識，包括Linux系統、交叉編譯、設備驅動程序、多進程通信等。

1.2 課程的課時有限

作為一門專業選修課，嵌入式系統課程設置的教學時長為32學時，而電類專業該課程一般有48學時以上的課時，甚至達到72學時，在這其中，實驗課時又有8個。由于課內學時數偏少，較容易發生學生能夠聽懂某些細節但缺乏整體認識，或者能夠把握大框架但實際動手時一籌莫展的情況。

1.3 先修課程基礎薄弱

盡管機電專業本科生已經有C程序語言設計、模擬/數字電子技術、微機原理、單片機接口技術、電子CAD等先修課程基礎，但受到大學教學活動短學程化的影響，學生在背景知識的掌握上存在不夠全面或不夠深入的情況。特別對于機械類學生而言，不僅計算機硬件基礎較為薄弱，軟件開發能力和經驗欠缺，同時對操作系統方面的知識掌握基本空白，給嵌入式系統課程的教學帶來一定困難。

2 機電專業嵌入式系統的教學內容與方法

根據機械電子工程專業嵌入式系統教學現狀與特點，有針對性地確定了課程體系的設置，安排相應的教學內容與教學方法。

2.1 教學內容選擇

作為專業選修課，嵌入式系統課程的目標不是為了使學生深入掌握這一領域全面的并得到良好鞏固的知識，而是為了使學生在已有基礎上步入這一新的領域中，概括性的掌握其基本原理與基本方法，并對進一步探索該領域產生濃厚的興趣。

根據這一思路，針對機械類專業嵌入式系統的教學特點，應特別注意突出重點，合理分解難點。由于學生已有微機原理和單片機接口相關基礎，在教學中弱化了對ARM芯片作為高檔單片機使用的相關內容。在詳述處理器結構、介紹基本指令的基礎上，僅對定時器、中斷、SDRAM、Nand Flash控制器和時鐘系統等資源加以介紹，并多采用C語言程序設計案例，避免學生在繁復的指令系統和寄存器設置體系中迷失方向。

由于機械類學生沒有操作系統相關背景知識，因此在嵌入式系統軟件學習中存在一定困難。嵌入式Linux操作系統及其開發環境是嵌入式軟件的基礎，學生需要掌握基本的Linux系統命令和交叉編譯方法，而對shell程序和Makefile文件則通過案例教學呈現。Linux操作系統下設備驅動的基本思想、程序框架以及編寫步驟是課程的重點之一，體現了軟件與硬件的結合，因此針對這一部分，不僅安排了較多學時的課內講解，也安排了實驗。在Linux操作系統下的線程、進程和進程間通信部分，由于學時限制，弱化了實際編程操作，而主要以案例和演示實驗，使學生掌握基本思想和方法。

2.2 教學方法初探

嵌入式系統是一門應用課程[5]，對于機械電子工程專業的本科生而言，其意義在于更好地實現機電一體化應用。為此，結合“卓越工程師”培養計劃的實施，在教學中加入了較多的應用案例，突出了學用結合的教學模式，重視對學生工程素養的培養，建立面向工程的思維方式，掌握解決實際工程問題的科學方法。

在課堂教學中，變灌輸式教學為啟發式教學，特別注意引導學生聯系以往在微機原理和單片機接口技術課程中接觸到的8051單片機的相關概念與方法，使之對嵌入式系統硬件部分產生邏輯上的繼承和聯想，有效理解硬件的工作原理。在嵌入式系統軟件部分的教學中，則以學生熟悉的Windows操作平臺為例，講解嵌入式Linux操作系統所要解決的問題和實現方法，促使學生破除對這一未知領域的神秘感，并激發其進一步深入學習的興趣。

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關鍵詞：嵌入式系統 項目式教學 應用型課程

中圖分類號：G642.4

文獻標識碼：A

嵌入式系統本身是一個外延極廣的名詞，凡是與產品結合在一起的具有嵌入式特點的控制系統都可以叫嵌入式系統，有時很難以給它下一個準確的定義。正因為嵌入式系統的廣泛性特點，使得嵌入式系統技術成為當前發展最快、應用最廣、最有發展前景的信息技術領域之一。目前嵌入式系統已被廣泛應用于工業控制系統、信息家電、通信設備、醫療儀器和智能儀器等眾多領域，“嵌入式無處不在”已經成為現實。

1 嵌入式系統課程發展特點

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，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。

嵌入式系統是一門綜合性很強的課程。從工程的角度分析，它是涉及了機械、電子、計算機等多個學科的系統，單個學習者很難掌握當前嵌入式系統開發的全部知識和技能。因此，各個專業的嵌入式系統教學所側重的內容是不同的。比如電子和電氣專業的嵌入式課程的教學內容更多的側重于硬件電路設計。就計算機專業的角度分析，嵌入式系統涉及了計算機體系結構、微機原理和接口技術、實時操作系統和計算機編程等諸多知識內容。

隨著嵌入式系統架構的不斷改進，嵌入式系統芯片處理能力也在成倍的增強。這使得嵌入式系統能夠完成越來越多的任務，具有實時性的多任務嵌入式系統成為目前主流的應用型系統。對于大學教育而言，學校應該緊跟嵌入式系統的發展趨勢，及時地調整嵌入式系統課程的體系結構，并能適時地更新嵌入式系統的硬件設備，以滿足課程教學的實踐性要求。

2 嵌入式系統課程本科教育現狀

傳統的嵌入式系統教學模式基本以課程講述為主，有實驗條件的院校也會按照課程計劃開設相應的實驗。但是由于嵌入式系統課程原理講解較為枯燥，學生在做實驗的時候經常出現問題，要么只看到實驗現象而不知原理，要么實驗時無從下手。這種狀況下培養出來的學生，很難在社會上找到與嵌入式系統相關的工作。但是由于嵌入式系統的迅猛發展，這一方向的工程技術人才又十分緊缺，這就導致了很多大學生畢業之后繼續參加社會培訓，以達到用人單位的招聘要求。

如果在嵌入式系統的本科教學工作中能及時地扭轉這一現狀，將大大地提高學生對于課程的學習興趣，增強學生的就業競爭力。因此本文提出了基于項目式教學的嵌入式系統課程體系，并在實際教學中予以實施。

3 嵌入式系統項目式教學方法

所謂的嵌入式系統項目式教學方法，實際就是擺脫原有的課程講述加基礎實驗的教學模式，結合當前主流的嵌入式系統項目應用，在實驗室現有的條件下完成應用型項目教學。嵌入式系統項目式教學分為兩個階段：第一個階段是結合實驗平臺對嵌入式系統原理及體系結構進行深入講解。學生在學習課程知識的同時，也能對應嵌入式硬件平臺進行針對性認識。第二個階段就是以具體項目為依托的實踐性教學環節。對于嵌入式系統的基礎實驗，在實踐性環節進行簡單的講解，給學生更多的時間進行項目研究。當學生在項目研究過程中遇到問題的時候，自然而然地會從基礎理論入手去解決問題，這樣不斷的摸索前進，學生將會受益匪淺。

帶領學生進行完整的項目式教學過程，這對專業課程教師提出了更高的要求。任課教師應該具有較高的學歷，同時從事過相關系統研究工作，動手能力很強，可以把教學項目中用到的開發平臺吃透。這樣的教師才能帶給學生更多的指導，項目式教學的效果才會得到體現。

為了提高學生的創新和研究和能力，在嵌入式系統的項目式教學過程中應采用多種教學方法與實施策略。比如，學院接收一定的學生進入教師科研項目；鼓勵學生參與自主設計實驗；在教師指導下，自愿參加學校或者業界的一些公司組織的嵌入式比賽。另外，通過課程設計的方式，給學生布置自助研究課題，給學生提供開放的實驗室環境，充分調動學生的學習積極性與挑戰欲望，讓學生通過項目研究來實現自我提升。這些措施能讓學生通過實踐體會到嵌入式系統設計的一般流程與主要內容，為學生今后的就業以及深造打下堅實的基礎。

4 嵌入式系統項目式教學模式總結

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關鍵詞：京津冀一體化；嵌入式校企合作；動漫人才培養模式

中圖分類號：G718 文獻標識碼： A 文章編號：1672-5727（2016）06-0017-04

一、京津冀一體化概述

京津冀位于環渤海心臟地帶，是現階段我國北方經濟規模最大、最具活力的地區之一，包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、石家莊、邯鄲、邢臺、衡水、滄州、秦皇島、廊坊、張家口、承德和安陽，涉及到京津和河北地區12個地級市，區域面積約為21.6萬平方公里，人口總數約為1.1億人。國務院總理在政府工作報告中指出，加強環渤海及京津冀地區經濟協作。在聽取京津冀協同發展工作匯報時強調實現京津冀協同發展，是面向未來打造新的首都經濟圈、推進區域發展體制機制創新的需要，是探索完善城市群布局和形態、為優化開發區域發展提供示范和樣板的需要，是探索生態文明建設有效路徑、促進人口經濟資源環境相協調的需要，是實現京津冀優勢互補、促進環渤海經濟區發展、帶動北方腹地發展的需要，是一個重大國家戰略，要堅持優勢互補、互利共贏、扎實推進，加快走出一條科學持續的協同發展路子來。京津冀一體化的關鍵在于實現三地的科學協同發展，而推進京津冀協同發展，要立足各自優勢、立足現代產業分工要求、立足區域優勢互補原則，因此，應大力推進京津冀三地之間的產業協同，努力實現優勢互補、良性互動、共贏發展。

二、京津冀一體化背景下高職動漫人才培養模式存在的問題

推進京津冀區域一體化，為京津冀三地人才交流創造契機，使動漫專業學生擁有更多更好的就業機會。動漫人才緊缺促使動漫及相關專業成為高職院校的熱門專業，這繁榮景象的背后卻呈現出部分高職院校開設動漫專業存在盲目性和功利性，由此引發許多弊端，在實際教學中己經愈發明顯地暴露出問題的普遍性和嚴重性。

（一）人才培養目標不準確

從高職院校動漫人才培養方案中不難發現動漫專業畢業生就業范圍非常廣，大部分高職院校都會提出學生畢業后適合在游戲公司、動畫公司、廣告公司、電影制作公司、電視臺、雜志社、出版社以及培訓學校、自主創業等方面工作，可以看出很多高職院校在動漫專業的培養目標上過于寬泛，而且完全沒有針對性。這些空泛的培養目標實際上等于沒有培養目標，造成高職院校對動漫專業整體理解模糊，教學體系混亂，專業定位不合理。因此，高職院校在人才培養模式的改革中應深入調研京津冀地區動漫人才狀況，有針對性地構建適合京津冀區域發展的人才培養模式。

（二）人才培養特色不明晰

京津冀區域經濟的快速發展，為眾多院校開設動漫專業提供了契機，使得動漫專業遍地開花。經過調研不難發現，除北京電影學院動畫學院、中國傳媒大學動畫學院等名牌高等院校外，其他多數院校動漫專業都是在近幾年內匆匆開設的，在教學體系、師資水平、教學設施等方面存在不足。高職院校在專業特色人才培養中需要結合京津冀一體化中北京、天津與河北的功能定位，主動調整自己的培養方案，明確專業培養特色，為京津冀一體化建設提供有力支持。

（三）人才培養結構不合理

要實現高等教育效能的最大化，其根本是要保障區域優勢產業的發展，結合地方產業的優勢和特點來設置人才培養模式。若人才培養模式不合理，就會造成高職院校對專業整體理解模糊，教學體系混亂。有些高職院校在整體課程體系上學科本位思想嚴重，缺乏適合自身特點的改革和創新，課程之間內容交叉重復，缺乏有效整合，教學內容不明確，課程編排不合理；課程設置與企業需求聯系不夠緊密，課程開發很少參考企業意見。這種封閉式的課程開發方法制約學生創意性思維發展，不能為京津冀一體化建設提供助力。

三、京津冀區域一體化背景下高職院校動漫人才培養模式探索

隨著京津冀區域一體化的快速發展，京津冀地區高素質技能型人才的需求量不斷增加。高等職業教育作為服務地方經濟的一種教育形式，需要根據京津冀地區一體化發展狀況，培養依托區域發展的技能型人才，以適應企業發展需要。

（一）促進京津冀區域人才發展，構建“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式

1.“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式內涵

“1+1嵌入式”中的第一個“1”指學生所在學校，第二個“1”指企業。“嵌入式”概念最早運用于計算機領域中，指計算機軟件與硬件相結合，即系統的應用軟件與系統的硬件一體化。高職院校作為高素質技能型人才培養機構，具備理論知識和專業技術集聚的特性，企業則兼備專業人才與技術應用，二者存在著“交集”。高職院校與企業需要選取適當“集合點”，以“嵌入式”合作的形式把院校與企業各自功能需求嵌入到對方中去，實現學校與企業“相互依托，緊密結合”，打破原有學校和企業的界限，實現學校與企業間雙向參與、資源共享、優勢互補，以共同培養適合生產、建設、管理、服務一線需要的高級應用型人才。“1+1嵌入式”人才培養是將企業管理、企業技術和企業資源等嵌入到院校人才培養過程中，實現院校與企業合作育人、合作就業和合作發展的培養模式，其主要構成要素包括“一個平臺、兩個融合”。

“一個平臺”是指企業真正參與到專業人才培養過程，學校與企業共用搭建平臺，建立專業指導委員會，實現資源優化共享的一種新型人才培養模式。通過“嵌入式”校企合作理念，對現有人才培養目標、教學內容進行改革，構建符合京津冀一體化發展需要的人才培養模式。

“兩個結合”是指企業需求與人才培養模式相結合，校企雙方共同制定人才培養目標，建立以企業需求為依據，以真實工作項目為基礎，以工作過程為導向的模塊化課程體系；企業環境與校內教育環境相結合，努力構建校內模擬實訓室，模擬真實企業工作環境，校外有企業作為實習基地。通過“兩個結合”使學校和企業相互合作、互為補充，充分發揮各自優勢，共同為專業建設貢獻力量。

2.“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式的實施

“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式打破了傳統教學模式，以京津冀經濟圈為基礎，以企業人才需求為標準培養企業“用的上，留得住”的專門人才，企業全程參與教學，結合校內理論講授改革教法，這種新型人才培養模式既面向就業市場又服務地方經濟。依托京津冀區域優勢，合理構建“1+1嵌入式”人才培養模式，無論是院校還是企業都能充分發揮自身資源的優勢。同時，將理論知識和實踐能力融為一體，能夠對接企業人才需要，使學生與企業實現無縫對接，實現學校、企業、學生、家庭和社會多方受益，實現“多贏”局面。

河北旅游職業學院動漫設計與制作專業以校企合作為載體，以企業需要為依據，以學生就業為目標， 建立“1+1嵌入式”校企合作動漫人才培養模式，以“校企一體、雙向合作”為平臺，借助京津冀區域發展優勢，實施校企深度合作，具體實施過程如下。

首先，動漫專業教學指導委員會每年圍繞人才培養方案和專業建設至少召開一到兩次會議，根據當前動漫行業現狀對動漫人才培養方案進行討論和修改，確定教學核心知識與動漫企業實際生產項目相符合；企業需要根據實際崗位需求制定相應的“人才訂單”，專業指導委員會根據“人才訂單”共同討論確定人才培養目標、教學計劃以及專業理論和實踐教學工作。企業選派專業人員擔任兼職教師，指導學生實訓實習，為學院提供校外實習基地。

其次，安排本專業教師每學期至少兩次到動漫企業進行走訪，對企業一線人才需求進行系統翔實的調研，并在實踐教學中不斷完善現有教學項目，推進動漫專業教學改革，充分利用現有平臺實現校企資源共享。

再次，在校內加大教學硬件設施的投入力度，組建動漫模擬實訓實驗室，將學院內部實訓設備進行優化重組，構建“理論知識――虛擬實訓――企業合作”三級實踐教學體系。在教學中，嚴格按照專業指導委員會制定的人才培養計劃統一要求，保證完成學生實習實訓任務。

最后，利用假期選派教師到企業掛職鍛煉，利用京津冀區域人才交流合作，將企業實際工作項目引入課堂教學，根據動漫企業項目制作生產流程，完善各崗位實習計劃，從課堂理論教學、學生技能訓練，到日常教學管理，最后到企業項目實踐的完整教學過程，都與企業隨時溝通、緊密結合。同時，企業內部人員也不定時到學校進行培訓、講座、項目指導等，這樣形成學校與企業雙向合作、互利共贏的局面。

（二）整合京津冀資源優勢，優化專業課程體系改革

以京津冀一體化對人才的需求情況為背景，以校企合作為平臺，整合京津冀企業教學資源優勢，根據動漫專業崗位能力要求，構建基于工作過程導向的模塊化課程體系。對傳統教學方式進行改革，將高職院校與企業進行有機結合，實現深層次合作，并形成圍繞技能型人才培養目標構建“五層雙軌”適合動漫專業人才培養需求的“模塊設置、層次銜接、能力遞進”課程體系結構，如圖1所示。通過五個課程模塊的設計實現課程之間的“層次銜接”，與動漫作品制作流程基本保持一致。學生掌握專業知識與技能按照“能力遞進”的次序，學習相應模塊課程后，按照能力要求能夠完成動漫作品相對應流程。

確定模塊化課程體系后，由專業指導委員會對專業課程進行論證，以崗位能力為導向、以職業能力為核心，將傳統學科理論知識進行分解，按照企業實際工作任務進行組合，確定課程教學內容，努力構建以項目為載體、基于工作過程的學習情境。

教學內容與項目相結合，通過京津冀三地合作和優勢互補，與京津企業合作辦學，將企業真實項目引入課堂營造工作氛圍，進行知識與技能綜合運用，提升學生實際操作能力。實訓項目都是企業真實案例，項目內容不定期更換，實現項目與時俱進。將企業真實項目引入課堂，學生完成項目的同時也熟悉了企業生產流程，加強了學生的就業能力。

（三）改進實踐教學，滿足京津冀一體化需求

根據京津冀人才需求情況，結合動漫專業人才培養目標，改進實踐教學方案，將實踐教學項目具體化，合理配置實習、實訓、畢業設計等實踐教學環節，按“基本技能――專業技能――綜合應用能力”逐層遞進，將每門課程具體實踐任務落實到企業真實項目中，使學生從理論到實踐，從實踐再到理論，直到掌握必備的理論知識與實踐技能。

因此，以項目為導向，構建模塊化實踐教學體系，改變了傳統結果導向的理論觀念，是一種由知識傳授向認識傳授的教學變革。通過與企業領導、行業專家交流研討，根據動漫產品設計制作流程，以工作項目為引導，劃分實踐課程模塊，安排教學內容，構建實踐教學體系，使學生提高了學習興趣，培養了學生的創新思維，形成關鍵能力。

通過對高職“1+1嵌入式”校企合作動漫人才培養新模式的探索與實踐，采用理論與實踐結合的教學方法，營造真實的動漫創作工作情境。動漫企業參與人才培養方案制定和參與設計教學項目流程，整合原有教學過程，利用實際項目教學，有助于學生提前適應工作角色，同時也提高了學生創新意識和學習熱情 。

幾年來，河北旅游職業學院動漫設計與制作專業通過“1+1嵌入式”校企合作人才培養新模式和“模塊設置、層次銜接、能力遞進”課程體系的構建，在提高學生實踐能力和就業層次等方面都取得了一些成績。自2008年開設動漫設計與制作專業以來，許多畢業生經過幾年的職場磨煉，現己成為企業的骨干，深受用人單位的好評。

要實現“1+1嵌入式”校企合作，必須做到全面了解、認真分析、詳細評估、全面拓展。因此，需要掌握京津冀區域動漫產業發展趨勢，詳細調研動漫企業的產業結構和人才需求，準確評估京津冀區域動漫人才的能力標準，使學校動漫學科教學體系與動漫產業鏈體系做到彼此對接，培養出企業真正需要的具有地方特色的動漫人才。

參考文獻：

[1]杜建書，慕欣茹.京津冀協同視閾下河北職業教育發展策略研究[J].石家莊職業技術學院學報，2015（3）：18-20.

[2]郭力方，姚軒杰.城市群一體化將與生態保護聯動[N].中國證券報，2014-02-28.

篇10

關鍵詞：三本院校；硬件；教學改革；嵌入式系統

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0171-02

上世紀80年代，我國高校相繼開設了計算機專業。初始，教學過程中軟件與硬件兩大體系并重。當時流傳這樣一句話：“硬件學接口，軟件學編程。”隨著大規模集成電路及門陣列芯片的普及，微機硬件體系中基本上已無分立元器件，學生面對微機硬件體系課程中提到的器件和部件沒有直觀認識，看不見摸不著。硬件課程的教學目標不明確，大多數只是為了了解計算機體系結構而沒有硬件方面應用的愿望，因為教學內容無法在實際工程中得到應用，進而學生不能在硬件方向上就業。然而近幾年來，嵌入式電子產品蜂擁而來、名目繁多，嵌入式電子產品行業對人才的需求十分旺盛。這就給計算機硬件教學帶來了挑戰并給計算機專業學生就業拓寬了門路，特別是三本院校的情況更是如此。那么，三本院校計算機硬件教學如何適應這種形式?怎樣進行教學改革？這是一個非常緊迫的課題。

一、三本院校計算機硬件教學現狀分析

三本院校其實就是民辦應用型本科院校，其計算機專業硬件教學現狀比一二本公辦院校更糟糕。他們在教學經費、實驗條件、師資水平、教學積淀、科研氛圍等方面更遜一籌。首先是，在理念上輕視硬件教學，認為硬件知識無實用價值，無就業前景，只是象征性保留兩三門硬件課程，由于實驗條件所限基本只講理論或圖示實驗。學生根本不懂“接口”這一軟硬件結合的技術，有的甚至放棄了硬件教學，計算機科學與技術專業變成了名副其實的“軟件工程”。更不可思議的是：面對朝夕相伴的微機系統，絕大多數計算機學生從未打開過機箱，根本不認識CPU、南北橋芯片、內存條，也不知道串、并口在哪里。其次，硬件教學培養目標不明確，隨意性大。課程設置存在兩個誤區：其一是課程名稱種類繁多，不穩定、變動大；其二是盲目套用一二本院校的方案，不適合三本院校的教學、師資條件和學生的學習能力及特點，更談不上特色。在教材選取和教學內容剪裁時陳舊過時（部分教師偷懶），仍以18年前就講授的8086體系為主體，不能與時俱進。學生面對現代微機的新理念、新技術、新架構很少介紹甚至沒有介紹。比如，微處理器的雙核和多核技術、串口硬盤和并口硬盤有何區別等等。實際授課時硬件理論講授過多，實際動手實驗太少。例如：詳盡分析pentium處理器內部結構時，學生如墜云霧，而具有實用價值的現代微機的部件原理、性能指標、優化組合等又不講。開設的硬件實驗一般都由教師規定好內容和步驟，學生按部就班地在實驗板（箱）上拔插線路，基本都是驗證性實驗，無思考余地，更談不上設計和綜合集成。

二、三本院校計算機硬件教學改革的意義

基于上述三本院校計算機硬件教學的現狀，其教學改革非常必要、刻不容緩。

1.學生就業是三本院校的生命線。學生就業是三本院校教學的指揮棒，學生及家長的基本訴求就是要解決就業問題。就業好的三本院校社會聲譽高，生源穩定，就業直接關系到三本院校的生存，特別是在其生源已經呈現緊張趨勢的今天。大學生就業的最大障礙是缺乏實際工作經驗，這造成了用人單位招不到自己需要的學生，學生找不到工作的怪現象。計算機硬件教學改革的基本意義就是能拓寬就業的門路。在硬件教學過程中必須面向實際應用，切實加強學生的動手能力，始終圍繞和緊跟主流微機進行教學，摒棄復雜玄妙的原理剖析，粗線條地從實用角度給學生一個整體觀念。這使學生能在IT行業從事維護、組裝、銷售、網絡工程實施等工作。另一方面，扎實地進行嵌入式系統的教學和實踐，使學生能在電子產品制作、自動控制方向上伸進一條腿。筆者所在的廣東培正學院地處IT行業十分發達的珠三角地區，中小IT企業星羅棋布，基于嵌入式系統的電子產品數不勝數。嵌入式電子產品人才需求十分旺盛。這些企業特別看重學生的動手能力，學生只要具備基本的電子電路、單片機技術、嵌入式系統基礎，并能使用相關儀器和工具，其就業之路十分順暢，工資待遇非常可觀，這種現象已經被近幾年就業市場所證明。

2.硬件教學改革符合三本院校學生的學習特點及要求。大學本科教育現已成為大眾化教育，在此背景下，三本院校學生具有如下特點：①基礎知識和學習能力不及一二本院校學生，這是中學教育及高考決定了的。②對實用的技術技能感興趣，不太習慣理論學習和邏輯思維，這是由二個因素決定的：一是自身長期學習的慣性使然；二是學習目的決定，因為他們中絕大多數沒有進一步深造（如考研）的要求，只想更好地就業。③學習上易于沖動，少有恒心和耐力。缺乏自信心，往往遇難而退、望而卻步。④他們興趣廣泛，思維靈活，絕大多數學生表面看起來不想學習，其實他們的“成就感”愿望極強，迫切想學到他們認為有用的知識和技術。如上所述可知，不能強行按一二本院校學生的要求來強制他們學習，應因勢利導。從應用角度闡述理論，采用案例教學甚至項目驅動教學。在適量學完微機硬件體系結構后，教學重點放在嵌入式電子產品的基本原理、簡單EDA（Electronc Design Automation）設計、簡單制作方面。使學生能使用常用儀器和工具制作出簡單的電子產品，于是興趣大增、“成就感”油然而生，收到事半功倍的效果。

三、三本院校計算機硬件教學改革的措施

談到改革措施，首先應轉變教學理念，以應用和實用為目標設計硬件教學課程體系并剪裁教學內容，使之為就業的二個方面服務；全面改革教學方法使之符合三本學生的學習特點；更新傳統的考試考核方式使之更好地調動學習積極性。

1.轉變教學理念，修改硬件課程體系和教學內容。①教學理念與硬件教學體系。在高等教育大眾化的今天，三本院校的教學理念首先要確立培養應用型人才的目標、建立新的教學質量評價體系、理論知識為實際應用服務、綜合評價知識、技能和能力等諸多要素。此處能力包括實踐能力和社會適應能力。在調研了學生就業狀況和用人單位需求二個方面的前提下設計硬件教學課程體系。如前所述，硬件教學有二個就業方向，一是以學生面對的主流微機系統知識為背景從事微機系統維護、組裝、銷售、網絡施工等工作；二是以嵌入式系統知識為背景從事電子產品設計、制作、銷售等工作。這二個就業方向對應二條主要教學路線：數字邏輯80386匯編語言計算機組成原理X86體系接口技術windows設備程序開發。這條路線尾節點只能作為少數成績優秀學生深造，涉及到深層次技術，可作為選修。數字邏輯MCS51匯編語言（或ARM匯編）電子電路基礎單片機技術嵌入式系統。而作為知識支撐，還有一條輔線：80386匯編語言（MCS51匯編語言）操作系統（嵌入式操作體統）智能卡芯片操作系統COS（Chip Operating System）。②課程設置與教學內容。為了保證教學路線的實施，在課程設置上與教學內容上應做精心安排，80386匯編和MCS51匯編作為一門《匯編語言程序設計》開出；X86體系接口和單片機技術合為一門《接口與單片機》開出。二條主線上其余節點就是課程名稱，共有7門課程。在教學內容剪裁上要注重實用與應用，還要注重針對主流機型、設備、部件器件介紹前沿知識。例如：計算機組成原理中避免分析CPU內部結構的復雜機理，從性能與發展趨勢分析雙核多核CPU；摒棄三塊一線（CPU、存儲器、IO接口、系統總線）傳統的主機板架構，引入現代微機的1-3-5-7式（一條總線、三大芯片、五條總線、七個接口）架構。接口知識中精簡傳統的且少有實用價值的8253、8255等接口芯片的講解而重點介紹USB接口，USB接口是學生面對的最具實用價值和發展前景的接口標準。數字邏輯和電子電路少些邏輯運算和復雜電路分析，加強嵌入式系統中實用的流行的控制芯片的講解，為嵌入式系統學習和電子制作打下基礎。嵌入式系統教學內容以ARM嵌入式系統為教材，它應用面廣，最具發展前景。教學內容中實踐部分是落腳點，實訓簡單實用的嵌入式電路板的制作，如何使用常見工具，如：萬用表、示波器、電烙鐵手工焊接及BGA溫控焊接等。電路設計學習EDA，會使用軟件進行設計，如：protel、protus等軟件。

2.改革硬件教學方法和手段。先進合理的教學方法和手段會收到事半功倍的效果，是學生掌握教學內容的必要條件。可采用如下辦法：①精心制作CAI多媒體課件，對于復雜的數據流程一定要動態演示。②以學生面對的微機系統及設備為講述對象并進行實驗，如：匯編指令in/out是接口技術中最常用的指令，可以用微機CMOS數據讀寫（地址口地址為70H、數據口地址為71H）為案例進行講解，學生既熟悉實驗環境又方便操作，若能做成CMOS數據保護程序，則學生更有成就感。另外，直接讀寫硬盤扇區也是很好的接口技術案例。③案例教學法始終貫穿于教學過程中，特別是在嵌入式系統教學和電子電路制作實訓中，刺激學生的學習興趣使其得到“成就感”。當然，好的案例選取是要靠教師具有從業經驗和項目經歷并且花大量精力才能實現。④項目驅動教學，以案例教學為基礎，以合適的實際項目作為實訓對象則教學效果更佳。這可以提高學生分析問題解決問題的能力，還可以培養學生的工程素養及團隊合作精神。

3.革新課程的考試考核方式。考試是整個教學過程的最后一個環節，是學生學習的指揮棒，事關學生眼前利益，要用考試促進平時學習。硬件教學的傳統考試考核方法一定要改革，否則，改革措施就會落空。應由單一的筆試改成：筆試+實驗制作+參與案例項目+職業認證+大學生科技比賽等多個環節考核、綜合評定。筆試成績只占30%，其余部分是實踐成績，占70%。一個學生不一定能同時得到三個實踐環節的成績，但是只要獲得其中一項成績即可。這樣一來，學生不能再一味死記硬背理論知識，必須要將理論知識應用于實例中，主要學習精力自然就放在實踐環節中去了。在硬件方向就業后就不必花過多時間參加崗位培訓。

參考文獻：

[1]李文生，等.案例驅動的嵌入式系統教學改革探索[J].計算機教育，2011，（2）：22-25.