嵌入式课程体系范文

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关键词：嵌入式系统；课程体系；实践教学

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：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计算机协会和ACM共同制定的计算机类课程体系中，嵌入式系统被列为核心课程之一[1]。嵌入式系统是一门涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域的综合性课程。从技术角度来看，嵌入式系统可以看作是软件产业、信息处理产业的综合。从学科角度来看，嵌入式系统是计算机科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程等相关学科的交叉学科，是当前最有发展潜力和应用最为广泛的稀缺专业方向。随着国家大力发展物联网，推进三网融合，以及对环境污染监测与控制的日趋关注，信息家电的普及推广，嵌入式系统专业学生的就业前景非常广阔。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，进而影响到该产业的快速发展。在这种背景下，许多高校的电子信息类专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程[2]。但由于专业背景不同，需求各异，课程内容相差较大。

本文针对电子类专业开设嵌入式系统课程，以及相关先修课程与基础知识的准备、教学内容的选择、实验教学等问题进行研究，以期达到既能体现课程特点和精华，同时又兼顾培养学生实践能力和创新意识。

一、电子专业嵌入式系统课程体系建设

虽然电子专业嵌入式系统的培养目标侧重于硬件基础平台的设计，但嵌入式系统是一个涉及多技术领域的知识范畴。在以学生就业为导向的背景下，嵌入式人才培养不但要掌握电子技术方面的基础知识，而且对计算机体系结构也要有比较深入的理解。这就要求电子专业在嵌入式专业课程教学前，除了开设电子类基础知识课程外，还必须开设相关的计算机专业基础知识课程，以形成符合嵌入式系统发展方向、系统、完善的课程体系，使得学生在开始系统学习嵌入式知识以前，具备学习的基础。通过嵌入式专业课程，让学生们认识到模拟电路、数字电路、微机接口技术、操作系统、数据库、程序设计、计算机网络、信号与系统等课程不再是独立的课程，而是一个有机的“整体”。根据嵌入式系统知识体系杂、多、乱的特点，以及一般高等院校学生的特点（同时借鉴了参考文献[3]-[6]），我们对嵌入式系统知识点进行裁剪与优化组合，构建软、硬件有机结合的完整知识体系，如图1所示。

该课程体系注重课程的前后衔接与层次划分，可满足不同用户的需要和学生的个性发展需要。学生可根据自己的基础、能力及兴趣选择不同的教学内容及配套实验，实现教学的层次性和多样性，满足各类人员的需要。以图1为例，可以有三个选择方案。方案一侧重于嵌入式系统的硬件设计，所选课程为嵌入式系统原理及相应的综合课程设计；方案二侧重于嵌入式系统的软件设计，所选课程为嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计；如果软硬兼修，则可选择第三个方案，所选课程为嵌入式系统原理、嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计。另外在该课程体系中，除了与嵌入式系统知识点有直接关联的课程外，我们还安排两门专业选修课：Web技术和互动多媒体。安排这两门课程的目的是，考虑到一般高等院校的电子专业学生中，有一定的比率是女生，她们的硬件设计/高级应用程序程序的动手设计能力相对比较薄弱，而这两门选修课都是入门比较容易，而且学生也比较容易上手的课程。通过这两门选修课的学习，既能为后续的课程设计提供相关的基础知识，又能为以后的就业提供一点新的就业方向。

二、教学模式改革

嵌入式系统的教学有这样一些特点[7]：1.涉及的领域非常广泛，基础性强；2.软件和硬件设计完美结合，综合性强；3.理论与实践紧密结合，实践性强；4.嵌入式技术日新月异，潮流性强。针对嵌入式系统课程特点，在实际的教学中，我们要注重学生自学能力的培养，要鼓励学生敢于提出新思想、新方案、新办法，逐渐培养学生的创新意识和创新能力。

“做-中-学”（”learn-by-doing”）理念是由美国卡内基•梅隆大学率先提出的一种教学模式。这种教学模式旨在强化工科学生全面的实践能力和工程素养。“Learning by doing”就是要学生在“做”的过程中，通过自己的体会，对获取的知识进行归纳与总结，达到“学”的目的。同济大学软件学院是国内最早将“Learning by doing”这种先进的教学理念引入嵌入式课程教学。他们以实际嵌入式项目的开发过程和方法为主线，采用“项目驱动、案例导向”模式进行启发式教学，将“边做边学、以做促学”的教学思想贯穿于整个教学过程中[8]。在“Learning by doing”的教学模式中，学生不仅能加深对嵌入式相关概念和原理的理解，而且最终有可能完成一个比较完整的，甚至有创造性的嵌入式作品。在嵌入式系统的课程中，引入“Learning by doing”教学理念，使嵌入式系统真正成为一门学生看得见摸得着的实实在在的生动课程，而不再是对理论的死记硬背。

三、实践教学改革

嵌入式系统是面向应用的，实践是整个嵌入式系统课程体系中非常重要的环节。传统的嵌入式系统实践教学大多只停留在利用实验箱进行一些基础的、验证性的实验，无法给学生提供自由发挥的空间，不能较好的提高学生的动手创新能力。为了加强学生动手能力及提高学生对嵌入式开发的兴趣，我们从实践环节中对嵌入式系统的教学进行相应的改革。实验内容的安排由浅入深、由易到难，使学生逐步建立学习的成就感，并利用市场上一些成熟的嵌入式产品给学生做实验，从而培养学生对嵌入式学习的兴趣，同时也希望能促进大学教育的创新性人才培养。

根据学生的学习能力以及培养目标，我们将实践教学分为3个层次，便于不同类型的学生选择。1.基础性实验：这是相关课程中最基本的实验，要求所有学生都必须掌握。如无仿真器程序开发、GPIO、中断、DMA、UART；基于Linux的实验环境搭建、基本驱动程序设计、简单应用程序设计等。2.综合性实验：在基础性实验的基础上，综合整个课程体系的知识，充分利用实验系统上的硬件资源，构造一个具有实际意义的嵌入式系统，综合性实验有多个题目供学生选做。如无操作系统下的音频录放、俄罗斯方块，或基于操作系统的类似程序设计等。3.创新设计性实验：创新设计性实验主要提供给学习能力较强并对嵌入式系统感兴趣的学生。利用市场上成熟的嵌入式产品，由学生对成熟产品进行功能的扩展、或者是系统（应用程序）的升级等工作。通过这类实验的练习，除了提高学生的研究能力和实践能力，还让他们能更进一步理解不同课程之间知识的有机联系并深入体会嵌入式系统面向应用的含义。

四、结论

嵌入式技术日新月异，巨大的市场潜力和产业需求使得嵌入式技术方面的发展和研究越来越受到重视，许多高校都在不断探索“嵌入式系统”课程的教学与实践方法。我们从“嵌入式系统”课程的体系构建、教学模式的改革，以及实验教学的设置提出一些建议和意见。“嵌入式系统”课程教学还有其他许多值得深入探讨和研究的内容，本文的建议仅是一家之言，希望对同行能有一定的参考价值，也欢迎同行批评指正。

参考文献：

[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.北京航空航天大学“嵌入式系统设计”精品课程建设.计算机教育[J],2006,8:7-9

[3]王彦,李宏力,赵家华,徐亮.以目标板任务为导向,整合嵌入式软硬件教学.计算机教育[J],2009,17:31-32

[4]王苏峰,宁洪,陆洪毅,侯方勇,王进.嵌入式系统课程体系及其创新实践的探索.计算机教育[J],2010,7:45-48

[5]徐迎晖,冯然.嵌入式系统课程设置与教学的思考.装备制造技术[J],2009,8:180-181

[6]李军,袁满,刘彦军.嵌入式系统教学体系及方式探讨.计算机教育[J],2010,6:97-99

[7]徐慧,金敏.“三点一线”教学方法在“嵌入式系统”课程中的应用[J].计算机教育,2009,10:39-41

[8]何宗键.同济大学软件学院“嵌入式软件开发导论”课程介绍.计算机教育[J],2006,8:4-6

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关键词： 项目驱动 嵌入式系统 教学改革

1.引言

嵌入式系统是以微控制器为核心，将其嵌入到产品或设备中以实现功能数字化和智能化的系统。应用领域十分广泛，覆盖了消费类电子、智能家电、工业控制、仪器仪表、汽车电子等行业。嵌入式系统已经成为后PC时代研究和应用的热点，国家及企业对嵌入式人才的需求巨大。嵌入式系统已经成为电子信息学科的一个新的重要分支，国内许多高校已经开设了相关课程。

在本科阶段如何培养具有专业工程意识，较强实践能力的大学生是当前二十一世纪高等教育人才培养中的一个重要研究课题[1]。嵌入式系统课程体系所涉及的知识具有综合性强、实践性强两大特点。传统教学模式采用的还是一些重理论、轻实践的授课方式，工程背景不强，综合训练程度不够，无法培养学生学习的兴趣，实践动手能力普遍较弱，使得学生在课程结束后面对一个实际的嵌入式系统开发问题，仍然无从下手。针对上述问题，本文结合嵌入式系统课程体系的特点，从激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力，提高学生实践能力、创新能力的角度，提出采用项目驱动法对嵌入式系统课程体系进行实践教学改革[2]。

2.嵌入式课程体系内容

将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而形成的课程体系，因而课程体系所含的各门课程应具有相关性和整合性[2]。本科阶段的课程体系既要重视基础理论的学习，又要重视实践性[3]。嵌入式系统课程体系包括专业基础课、核心课及实践课，其中基础课程包括《电路》、《模拟电路》、《数字电路》、《C语言基础》、《传感器技术》、《电子线路CAD-PROTEL》等；核心课程包括《单片机原理及应用》、《ARM嵌入式系统原理》、《微机原理》等；实践课包括核心课程的实验和课程设计等。可见，嵌入式系统课程体系综合性强，涉及的知识面广，实践性强，因此在实践教学的时候必须将这些课程有机地组合在一起，综合应用，从而融会贯通[4]。

3.项目驱动法的特点

项目驱动教学是一种建立在教学理论基础上的实践教学新方法，它是以学生为中心，在整个教学过程中由教师充当导师的角色，利用老师科研课题、各类创新课题或竞赛项目同时具有嵌入式系统代表性的题目对学生进行实践训练，充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，最终达到使学生有效地实现对所学知识进行巩固的目的[5]。在这种模式中，学生是知识的主动建构者；教师是教学过程的组织者、指导者。与传统的教学方法相比，“项目驱动法”能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望，促使学生主动学习，充分发掘学生的创造潜能，提高学生的工程思维能力、实践动手能力及团队协作能力。

4.单片机课程项目驱动法教学的实施

4.1实施方法

项目实施时，一般由3人组成1个团队，由教师下达统一的任务书，每人分工各有侧重，如分别负责机械设计及制造、控制系统硬件设计、软件设计、系统搭建与调试等部分。实施过程中，要求团队成员通力协作，最终形成一套完整的装置。项目选题是项目驱动法教学重要的研究内容之一，应满足应用性、趣味性和启发性的要求，精选适合学生实践训练的若干具体实际工程项目，例如2011年的实践训练项目为：激光自动循迹智能车、锅炉自动给水系统、智能超声波测距系统、智能门窗防盗应用系统、火车站台警戒线警示应用系统、滚动电梯节能控制系统、商场客流量导购系统、单片机MP3系统。

通过解决具体工作任务，经历嵌入式系统开发必需的几个典型工作过程：设计要求分析、解决方案、硬件电路设计、软件设计、仿真调试、PCB设计、软硬件联调、撰写设计任务书、项目验收答辩等。

4.2项目驱动法案例

在实践教学中，选择“激光自动循迹智能车”作为训练项目是切实可行的。智能车的组成包括：机械和控制两大组成部分。其中机械部分包括激光传感器的支架设计、电路板的支架设计、舵机的转向机构设计等；控制部分包括转向控制、驱动控制、无线通信等，跑道有直线、直角弯、蛇形弯，智能车可通过安装在车身上的激光组自动识别跑道上的黑线，确定自身位置，然后调整转向和速度，不偏离跑道以最快速度跑完全程。该项目的控制系统以MC9S12G单片机为核心[6]，[7]，设计将涉及“电子技术”、“传感与测试技术”、“自动控制基础”、“微机原理与应用”、“计算机接口技术”等课程知识。该项目强调多门课程知识的有机融合，可以给学生提供较大的发挥空间。

智能车系统结构如图1所示，硬件设计主要包括：①主控板；②用于识别跑道的激光传感器模块；③控制智能车转向的舵机模块；④控制智能车速度的电机控制模块；⑤键盘和液晶显示器的人机交互模块；⑥智能车与计算机通信的无线发射模块。

图1 智能车系统结构

总控软件采用模块化设计思想，如图2所示。主程序系统初始化后，执行一次键盘扫描程序，然后反复运行液晶显示程序，当2ms、4ms、6ms定时程序到时，则进入各自的中断服务程序。

图2 软件设计原理框图

经过学生和老师的共同努力，该项目已在09级学生中完成车模机械制作、电路板设计及制作、软件开发、顺利调试通过。图3为已调试成功的实物装置。

图3 智能车实物图

5.教学效果

“兴趣激发、项目驱动、实践教学”，让学生亲自动手完成工程领域的具体项目，最终完成产品开发的全过程，使学生通过项目实施促进对理论知识的掌握，并融会贯通，提高工程实践能力和创新能力是项目驱动法最大的优势。经过近年来的研究与实践，我校测控专业学生在嵌入式系统课程实践环节取得了较好的教学效果，学生的综合素质得到大幅度提高，表现在学习主动性、积极性、动手能力、创新能力、团队协作精神和协调能力等的全方面提高。测控专业的学生从2011年起组队参加“飞思卡尔全国智能车竞赛”以来取得了二等奖两项，三等奖三项的好成绩。

6.结语

通过项目驱动法实施嵌入式系统实践教学改革，可全面培养学生在科学技术、个人与专业素质、人际能力等各个方面的能力，从而培养出本科层次的具备终身学习能力的高素质测控及机电专业应用和开发人才。

参考文献：

[1]教育部.教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见，教思政[2012]1号.

[2]唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].北京：实验室研究与探索，2010，29（5）：130.

[3]姚遥，耿文波，徐坤，等.以市场为导向的嵌入式系统课程群建设.电子设计工程，2011，19（17）：137.

[4]梁宜勇，王晓萍，赵文义，等.“嵌入式系统”课程教学与实践探讨[J].北京：中国大学教学，2009（5）：36.

[5]葛芬.项目驱动的嵌入式系统教学探讨[J].北京：科技信息，2011，33：38.

[6]王威.HCS12微控制器原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007，10.

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关键词:嵌入式系统;课群建设;教学改革;教学方法

中图分类号:G642 文献标识码:B

1前言

嵌入式是近几年发展最为迅速的IT领域之一,人才市场的需求量极大,因此,包括北京大学、北京航空航天大学、同济大学、浙江大学等著名大学在内的全国很多高校及高职院所都纷纷开设了嵌入式系统专业。如何提高教学质量,培养专业人才,是摆在专业建设负责人和任课教师面前的重要课题。要解决好这个问题,必须首先认清嵌入式系统的特点,以及目前存在的问题,通过分析成功的经验做法,在结合自身特点及现实情况的基础上制定一套适合自己的教学体系。

2专业特点

(1) 专业涉及面太广、综合性太强。嵌入式系统是一门“软硬兼施”、涉及多门专业基础类课程内容并具有较强应用针对性的课程,不仅要求学习者具有较好的计算机软、硬件基础知识,还要求其具有其他门类专业的常规知识(如通信,自动控制,传感器技术等),被业界认为是一科入门门槛较高的学科。

(2) 在此之前,学生在算法设计、应用层编程上接触较多,而嵌入式系统需要大量的理解底层硬件和外设的工作原理,以及内核和驱动的工作原理,涉及到复杂的C语言和操作系统的概念,学生一下子无法接受,甚至产生畏难情绪。

(3) 嵌入式系统往往与应用相关,处理器、操作系统等种类繁多,熟悉这些内容,仅仅靠课内有限的学时是远远不够的,这无疑要求学生们拿出大量的课外时间加以自学,这对他们的自学能力提出了很高的要求,而自学能力的培养普遍没有得到足够的重视或训练。

3存在的问题

(1) 随着高校的扩招,包括重点大学在内的生源质量普遍下降。很多学生只愿学马上能用、容易上手的知识,这种现象在除重点大学之外的其他高校普遍存在。学生的学习兴趣和积极性亟待提高,没有这一点作为基础,任何教学改革都是无源之水,天方夜谭。

(2) 由于涉及的知识面广,综合性强,这就对任课教师提出了更高的要求。一般的教师很难做到软、硬件都精通,很多老师都是在接受短期培训之后就给学生授课的,对相关基础缺乏全面足够的了解,实践经验有限。因此,目前学生实践活动普遍停留在应用程序开发的阶段上,底层内核移植、驱动程序的开发相对较少。

(3) 现有的嵌入式实验教学平台所配的实验,几乎都配备了详细的实验指导书,虽然老师们准备实验讲义的工作量减轻了,但学生们按照实验指导书的步骤一步一步按部就班地重复实验内容,不仅无创新可言,实验本身的效果也大打折扣。

(4) 有限的课内学时,无法满足实践教学,尤其是综合性、设计性实践的需要。由于管理体制的原因,很多院校的实验室并未完全开放,教师指导学生课外实践的积极性没有完全调动起来,课内安排的实验更多的是为了配合课内理论教学的内容,一个实验一个模块,缺乏系统性,学生无法建立完整的系统概念。

4成功的做法

纵观国内高校的成功做法,有以下几点值得借鉴。

(1) 普遍采取基于项目(Project-Organized)的学习方法,基于问题(Problem-Based)的教学方法。由此产生的实践教学目标明确,效率高。纵观实践教学成功的例子,普遍都是“Learning by Doing”,而不是“Doing by Learning”。

(2) 重视与博创、周立功、Altera、Xilinx、Microsoft、Intel、ARM等知名企业的合作,以获得最直接的技术支持。既能弥补课程资源的不足,也能有效地培养师资队伍。

(3) 重视和参加各种嵌入式大赛。很多学校,如北京工业大学,同济大学,北京航空航天大学,电子科技大学在全球性的嵌入式大赛中都取得了骄人的成绩,学生们在大赛中得到了极大的锤炼,这些经验和积累也充实到教学改革中。在历届的“博创杯”全国嵌入式大赛中,哈尔滨工程大学多次获得特等奖,足以看出该校已经形成了良好的竞赛氛围,也积累了丰富的大赛经验和技术成果,并非一蹴而就。

5思考

看到一些理工科重点大学的成功做法,我们切记一定不能完全照搬,必须充分认识本校的特点,认真思考并选择属于自己的道路。

5.1教师队伍建设

嵌入式是最近几年才逐渐发展起来的新专业,教师的教学经验普遍不足,教师队伍建设十分关键。建议形成以专业负责人为核心,全员参与的教学队伍。由于实践辅导的强度非常大,一名教师往往也无法解决实践过程中,尤其是创新实践过程中涉及的所有内容,因此我们要探索一门课以一位老师为主导、由多位老师讲授或辅导的模式。协同指导,既能减轻教师的负担,又能提高辅导的效果。所有教师都要苦练内功,丰富自己的理论水平和实践经验,并真正投入到实践辅导的队伍中。周立功曾说,与他合作的研究生导师必须亲自参与到科研项目中,不能只是指导。

5.2管理体制改革

很多嵌入式大赛取得优异成绩的高校,都得益于三个方面,一是学生积极参与,二是教师主动投入,三是领导足够重视。竞赛的主体是学生,由于竞赛是自愿性质的,面对每年各种各样的嵌入式大赛,很多高校根本就没有学生报名。原因是多方面的,除学生的个人基础外,笔者认为在于引导不够、宣传不够、激励不够。北京交通大学的做法是如果要申请保送研究生,必须有这方面的竞赛经历甚至获奖。另外,很多高校考核教师主要看科研,指导学生实践活动要占用大量的时间,投入与回报不成正比,很多教师不愿投入精力,而仅靠个别教师指导是无法形成合力的。北京工业大学在这方面做得很好,不仅有八人的教师梯队,大部分教师都直接参与指导并有着丰富的实践经验,学校也十分重视,投入专款建竞赛训练基地。

5.3教学与科研结合,形成自己的特色

实践证明,没有科研的教学是没有深度的。加州大学伯克利分校规定,课程教学必须与教师的研究领域紧密相关,他们追求深度甚于广度。国内在嵌入式领域的著名高校,都十分重视与知名企业的合作,如同济大学与微软在移动方面合作,浙江大学与Intel在多核方面合作,都形成了自己的特色。嵌入式系统与特定行业应用密不可分,泛泛的教学无法激发学生的兴趣。

5.4课群建设,课程整合

我们发现,导致学生失去兴趣的另外一个原因是课程太多,压力太大。如我院近几年相继开设了嵌入式系统基础、嵌入式汇编语言、嵌入式操作系统、嵌入式软件设计、嵌入式软件测试、课程设计等课程,要通过考试,学生们必须完成相应任课教师布置的大量作业,学生们普遍感觉很累。如果通过一个大的Project,将嵌入式汇编、软件设计、软件测试等课程内容有机的整合起来,让学生得到系统级训练,作为内容的提升,可以让学生在嵌入式软件的优化、功耗的降低、可靠性设计等方面作些研究和实验,甚至可以延续为毕业设计题目。因此,必须以专业为基础,进行课群建设。

5.5教学方式改革

嵌入式系统实践性很强,且有一定难度。建议采取自顶向下(寻根究底)的教学模式,这也符合认识事物的规律。建议学生们最好有一点单片机的基础,初期用现成的学习板,尽量简单,后期可尝试自己设计,从硬件到软件完全自己做。不仅要进行软件的设计,而且还要进行硬件电路的设计和制作,以及软硬件系统的联合调试,使学生建立相关课程之间知识的有机联系。让学生熟悉需求分析、方案设计、原理图和PCB绘制、元器件采购、电路的焊接和调试、嵌入式软件开发等各个环节,使他们的工程实践能力得到真正提高。值得注意的是,项目必须尽可能接近真实世界,因为真实的项目有很多约束,而这正是嵌入式系统的特点。考虑到学生的基础参差不齐,必须分层次要求和考核。针对实验教材过于详细的问题,建议任课教师对实验重新进行逐一设计,制造一些问题,尽管工作量很大,但确实十分必要。要发挥教师指导、教练的作用,强调学生自学能力的培养和提高。教学中要讲思路、思维方式和方法,具体知识让学生自学,并记录遇到的问题,长时间无法解决和典型、普遍性的问题再在课堂上统一讲授。建立资源库,尤其是师生互动的教学资源,建立答疑库,逐渐积累丰富。好的作品建立音视频录像永久保存。这样第二年的项目可在此基础上再有所发挥。

5.6教材建设

每个学校都有自己的侧重点,基础也不一样,建议自编讲义,结合教学大纲更多地融于自己的研究内容,在讲授的过程中思路也会更加清晰,从而可以在教学中传授更多的经验而非简单的知识,条件成熟时还可以公开出版,很多高校都有类似的做法。

6结束语

任何一个专业从新生走向成熟都需要经过几年甚至更长时间的探索与磨合。在建设的过程中,必须针对学校的特点、生源的质量制定符合自己的培养计划,根据教学反馈,实事求是,不断调整。教与学都必须苦练内功,不断积累,切忌急功近利,肤浅浮躁,只有这样,教学质量才能实质性的提高。

参考文献:

[1] 柳翔. 嵌入式软件工程人才培养的探索与实践[J]. 计算机教育,2005(5):53-55.

[2] 牛建伟,张炯. 北京航空航天大学嵌入式系统课程建设[J]. 计算机教育,2008(7):64-65.

[3] 韩德强,孙燕英. 北京工业大学“嵌入式系统”精品课程建设[J]. 计算机教育,2006(8):12-14.

[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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关键词:嵌入式;课程群;多应用领域;软件学院

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

嵌入式系统可以被认为是一种专用的计算机系统,其专业基础知识主要涵盖目前较为成熟的半导体技术、电子工程及计算机技术等,是多种先进技术相互融合的产物。由于嵌入式知识涉及多领域,以至目前在此专业的课程设置上并没有一个明确的定位。计算机学院的嵌入式方向可能侧重应用软件的开发,电子及半导体学院可能更偏重硬件方面,而嵌入式专业开设的目的则是培养软、硬件相互结合的复合型人才。专业自身的特点使得建立一个符合人才市场需求,具有建设性的嵌入式专业课程体系成为必要解决的问题。

2国内外目前嵌入式人才培养及课程设置状况

目前国内有多所高校开设嵌入式系统相关课程,如北京大学、北京航空航天大学等,国外高校如耶鲁大学、剑桥大学等的嵌入式课程设置也有很高的借鉴价值。课程的开设几乎都是针对嵌入式的自身特点,从上层应用软件开发到底层硬件平台搭建被划分成一系列课程。硬件层次方向比较典型的课程有北京大学的“嵌入式微处理器设计”、北京航空航天大学的“可编程器件”及剑桥大学的“System on Chip Design and Modelling”等;而软件层次方向的课程如北京大学的“嵌入式软件设计与编程”、北京航空航天大学的“Windows CE与嵌入式软件开发”及剑桥大学的“Low Power Embedded Systems Programming”(低功耗嵌入式系统编程)等。从各高校的课程设置上也可以看出嵌入式技术为系统软件与硬件的结合。

3面向多应用领域的嵌入式系统课程体系建设

嵌入式系统是一个涉及多技术领域的知识范畴。基于嵌入式系统本身的特点,人才培养不但要掌握电子技术方面的基础知识,而且要对计算机体系结构有比较深入的理解,这就给人才的培养增加了难度。一方面,嵌入式系统的应用性强,技术发展迅速,而更多高校嵌入式专业课程的开设并没有形成系统、完善的课程体系,并没有从最本质的角度去建立嵌入式体系的课程群,仅仅是对一些主流的技术进行课程的设置,影响了教学的效果。另外一方面,嵌入式技术为软、硬件的结合,而某些高校仍然将传统的单片机甚至基本的嵌入式理论知识作为授课内容,在知识的更新上并没有符合实际的需求。因此,建立一个既符合嵌入式系统发展方向,又具有前瞻性的嵌入式系统课程群成为了必要。

本学院针对嵌入式系统本身具有的特点,以“宽基础,强技能”为原则,设置面向多应用领域的嵌入式系统课程群(如图1所示)。嵌入式系统本身的特点,使得本专业学生需要很宽泛的基础知识,如电子专业和计算机专业等的基础内容。因此学院招收的嵌入式方向硕士均为本科专业为电子、半导体及计算机相关学院就读的学生。而在嵌入式专业课程教学前,会对部分学生进行基础知识的加强,开设“C语言与数据结构”,“计算机网络”,“数据库及操作系统”等课程,使得学生在开始系统学习嵌入式知识以前,具备学习的基础。

3.1理论课程体系

嵌入式系统有知识面广、应用领域广等特点,因此多数计算机、电子及自动化专业的基础课程也应该作为先修基础课程,而本学院面向的学生为研究生层次,因此并没有在广义层面上涉及所需要的所有课程,而只是从狭义的范围进行针对性的设置。课程的开设从嵌入式底层硬件知

识到上层应用程序的开发都有一个较好的过渡。

在对于硬件平台方面,不但要掌握基本的、共性的硬件结构知识,还应该具备一些硬件设计的基本流程等,课程安排了如“SOC设计方法”、“EDA技术”等,在此设置上更多侧重对硬件平台的掌握,使得学生在具备基本的电子专业类知识的同时,可以对SOC、FPGA等技术有侧重地学习,以及对此类项目的开发有较深入的理解。

针对操作系统层面的课程开设,学院设置了“嵌入式操作系统”、“Windows CE软件设计”及“基于Symbian OS的手机开发与应用”。在此方面“嵌入式操作系统”应该系统介绍主流嵌入式操作系统,从主要数据结构的角度出发,分析源代码开放的操作系统Linux,辅以μC/OS Ⅱ、RTems等操作系统。课程将重点介绍进程调度、进程间通信、内存管理和I/O驱动机制等,使学生具备裁剪操作系统、移植内核的能力。而对于基于Windows CE及Symbian操作系统的开发,同时也应属于应用程序的层面。两个课程并不是分析两个操作系统,而是基于两个操作系统的上层软件设计。Windows CE及Symbian操作系统在手机开发上占据主导地位,使得开设此课程成为必要。

在上层应用程序方面,学院开设“基于VxWorks的嵌入式软件开发”等课程,并辅助开设部分嵌入式设计方法及工具的相关课程,如“虚拟仪器仪表”、“无线传感器网络”等。这些当前较为流行的设计方法与工具可以在某种程度上提高项目开发的效率。因此,该类课程的开设可以拓展学生的知识面,提高学生研发的进度。

3.2实践课程体系

嵌入式系统知识的实践性很强。学生在学习了理论知识以后,如何能够在实践中掌握并使用所学到的开发方法和技能,是一个值得关注的问题。为此,学院以培养符合社会需要的嵌入式系统方面的人才为目标,充分考虑嵌入式系统开发的关键环节、嵌入式软件开发的特殊性及社会对嵌入式人才知识体系需求的特点等,提出了以多种实践环节,多层次实验项目为主要内容的嵌入式实践课程体系。具体由专业课实验、课程项目、工程实践及毕业设计组成。

在专业课实验设置上,各专业课程设有相应实验内容,根据本专业实践性强的特点,学院规定实验课程学时为理论课程的1/2,以达到在实践中强化知识,锻炼综合能力与检验学习的效果。在实验内容设置上,均侧重理论联系实践的本质,如“嵌入式系统设计”的实验课程设置如表1所示。

学生需要在S3C2410平台上完成表1所列实验。通过实验的完成,学生能够对ARM开发板有了一定程度的了解,完成从理论到实践的转变。同时可以鼓励学生使用开发板进行简单的创新项目开发。

在课程项目开设上,针对某些课程的特点,对实验课程的安排除了基本的专业课程实验外,辅助安排课程项目,如“虚拟仪器仪表”课程,在学习掌握智能仪器仪表的各种技术和理论的同时,通过循序渐进的若干专业课程实验,最终实现对某电工或通讯等方面的大型项目的设计,使得学生对软件工具Labview平台有一定程度的掌握。

工程实践环节是实践课程的重要组成部分,学生需要利用5～6个月的时间完成某中型项目的从可行性分析到综合测试的所有软件规范的过程。其目的是使学生所学各科专业知识得到整合,并让学生熟悉软件工程过程与规范,提高编程能力。学生在完成工程实践后需要提交详细的设计说明书、模块源代码、测试报告等,教师须根据学生提交的文档及源代码进行考核。

3.3公共基础课

学院同时开设了相关的基础课程,如“管理心理学”、“知识产权基础”等。应该说基础课程的开设是与嵌入式行业、学生自身的发展密切相关的,如知识产权与计算机软件的关系,而学生长远的发展也需要管理者的相关知识。这使得此类课程成为了学生必要的知识储备。

4教师队伍建设

建立高水平的师资队伍是教学改革的又一个重要的任务,也是实现建设目标、提高教学质量的关键因素。学院通过引进和培养提高的方式增加了师资的数量,优化了师资结构,提高了教师素质,达到合理师生比。学院教师

中1/3为专职教师,1/3为学院聘请海内外著名企业和大学的专家、教授,1/3为其他兄弟院系的教授及优秀教师。良好的教师组成结构和不同的学术背景使教师能够互相交流,取长补短,融合学术思想和教学观念,对教学起到直接的推动作用。

5总结

嵌入式系统是近几年计算机专业迅速发展的一个方向,各高校也在越来越多地关注这个产业及相应的专业人才培养。建立相应的专业课程体系、实验体系以及教师体系成为当前的迫切需求。本文在对本院几年来嵌入式专业课程设置及社会对嵌入式人才需求进行分析的基础上,从社会的实际需求及人才发展的长远角度,对嵌入式的专业课程体系进行了重组,并对教学内容进行了改革和优化,强化了专业实验及工程实践环节,多方面地对嵌入式知识体系进行了整合。

参考文献:

[1] 魏巍,宋海玉,王玲芬. 嵌入式系统课群的教学实践[J]. 辽宁:大连民族学院学报,2009,11(3):282-285.

[2] 马小军,王育坚. 计算机应用型人才培养与课程建设浅析[J]. 计算机教育,2009(10):9-11.

[3] 凌明,王学香,钟锐. 电子类专业嵌入式系统课程体系建设探索[J]. 电气电子教学学报,2007,29(5):4-7.

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【关键词】嵌入式系统；教学模式；独立学院

1.引言

目前，国内开设有关嵌入式系统课程的独立学院极少，培养出的基于Linux平台上的嵌入式软件开发人员更是凤毛麟角。所以，注重应用能力培养的独立院校，特别是有计算机、电子技术等相关专业的工科独立院校，应该尽早引入嵌入式系统的教育，结合自己专业特点，大力开展嵌入式系统的教学工作。

2.嵌入式系统简介

嵌入式系统一般指非PC系统，而是指小型、专用的计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起，应用程序控制着系统的运作和行为；操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

3.国内嵌入式系统教学的现状

国内教育界将嵌入式系统的教学大致分为三类：软件学院专业嵌入式教学；计算机专业嵌入式教学；电子、自动化等相关专业嵌入式教学，对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。

4.嵌入式系统教学模式的探讨

综观国内外，长期以来都没有专门针对嵌入式系统专业的学科设置，从事该领域的研发人员都来自不同专业背景，例如自控、电子工程、通信工程、计算机应用等专业。由于知识结构不能完全满足嵌入式系统工程的要求，需要经过较长的再培训才能胜任嵌入式系统工程师的工作。嵌入式系统教育给传统计算机、电子信息工程教育带来了巨大的冲击和挑战，也带来了历史的发展机遇。嵌入式系统工程（ESE）是一个全新的专业，需要企业和社会的认知过程，课程体系需要经历设计、发展、完善的过程。

通过与国内其他高校的专家的探讨与学习，结合西部高校普遍存在的资金非常缺乏，实验条件的局限，以及电子信息工程专业学生的特点，我们积累和总结出关于嵌入式系统教育教学模式的一些想法，列举如下：

4.1 建立一套适合学校特点的课程体系

嵌入式课程是近几年来建立的一门新课程，有它自身的特点、规律。嵌入式的课牵扯面很广，包括研究生的课程、本科生的课程、技能课程的培训等。由于该课程与实际结合得非常紧密，容易教成短期培训，而作为一门课程要有自己的规律，不要把这个课程做成嵌入式系统教学的技能培训，要结合独立学院的自身培养目标特点制定出相应的教学计划以及实施方案。例如在我校，针对电子信息工程专业，目前师资力量等都不能满足直接建立一个嵌入式系统的专业，设想把嵌入式系统设定为电子信息工程专业本科主修方向，在低年级时开设相关的专业选修课，让有意于此方向的学生打好基础，在本科高年级进一步学习。作为电子信息工程专业，在教学中一定不能光注重应用，也要将清楚计算机本身的规律在什么地方，为什么发展嵌入式，有什么原理进行探讨，从而建立一套适合我们特点的课程体系。

4.2 课程应该分层次

嵌入式系统教学的层面应不同，有研究生、本科生高年级、重点大学、普通大学、独立学院等的分别，在授课时有所区别。在本学院推行这门课，考虑到针对的是电子信息工程专业，和其他学院的侧重点是不同的，但作为电子信息专业中的一个主修方向，在教学中应该突出原理与应用的紧密结合且能体现出理论和实践并重的特点，在教材的选定上应该包括有关嵌入式处理器、操作系统（linux或ubantu）、开发平台和应用，重点学习原理及相关应用。

4.3 主动去获得更多的支持

由于学校在技术、经验、资金等方面有很多的困难，所以应该主动寻求以获得更多的帮助，例如主动跟国内外相关公司索取资料、设备，要求一些技术支持等，积极组织教师参加全国范围的各种嵌入式系统教学研讨会、及到各知名企业进修，让教师深入了解技术发展。

4.4 可利用仿真软件、书籍内容辅助实验教学

如果让理论知识能让学生达到所见即所得是本课程教学的重点和难点，由于资金的缺乏，现成的实验板很昂贵，应采用仿真和实验相结合的方法，一部分学生在SkyEye、microwindows仿真环境下做实验，一部分学生在实验板上面做实验，在实验之后再一起互相讨论。

4.5 利用互联网进行教学交流

由于教师对嵌入式系统课程不熟悉，在教学中要自己一边学习一边讲课，应该充分利用极其丰富的网络资源，例如教学课件及背景资料都可以从网站上下载，教师和学生均可通过论坛交流。

4.6 全国高校大学生电子竞赛及行业相关竞赛

通过组织学生参加全国高校大学生电子竞赛来深入了解和学习嵌入式系统。虽现在的电子竞赛还没有直接用到嵌入式系统，但是我们必须现在开始在思想上有所改变，主要是使学生多搞创新想法，而不仅仅是产品创新。

5.结语

嵌入式系统工程是一个全新的专业，目前的关键是怎样与现有专业学科融合，以及怎样进行现有课程体系的改革和调整。我国在嵌入式系统教育方面起步较早的是北京大学软件与微电子学院的嵌入式系统系，他们已经形成了较为完善的课程体系、专业水平较高的师资队伍和与国际技术接轨的嵌入式系统工程实践环境，目前，嵌入式系统系在我院本科生达到480人。独立学院由于很多因素的制约在教育上也比较落后，但已经积极行动起来，投身到嵌入式系统教育中去，为我国嵌入式系统的发展输送更多的优秀人才。

参考文献

[1]马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（11）：5-37.

[2]徐敏，林瑞金.关健生嵌入式系统教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2009（3）：13-22.

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关键词：嵌入式系统 独立院校 课程改革

一、引言

近几年来，嵌入式技术的应用推动了国防、军工、航天航空、移动通讯、机器人、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域的发展。社会对相关人才的需求量大，学生学习的积极性很高，因此嵌入式系统正逐渐成为高等院校必开的课程。嵌入式系统有两个显著的特点，一个是软硬件密切联系，一个是以应用为中心，独立院校作为一种新型的高等院校教育单位，作为对普通高校资源的补充，更偏向于实践应用[1]，因此，如何开设嵌入式系统的相关理论与实践课程来培养应用型、创新性人才，是独立学院目前的重点探索之一。

二、嵌入式课程教学存在的问题

目前独立院校很多专业都开设了嵌入式系统课程和嵌入式专业方向，比如电子类、通信类、计算机类、自动化类专业都开设嵌入式系统的相关课程，结合企业对嵌入式人才的要求，存在着很多不足。

1.前期基础教学安排不合理

从理论教学来看，嵌入式技术是一门综合性很强的课程，涉及的知识体系有硬件、软件、网络等方面的知识，硬件方面要具备模电、数电、单片机等相关知识，在软件方面要具备计算机的基础理论知识如操作系统，程序设计语言基础，程序的设计思想和方法，在网络方面要具备网络语数据通信的理论知识体系。但是各专业的基础教学并没有完全开设相关方面的理论教学，如：计算机专业主要具备了软件方面的基础理论，自动化、电信等相关主页主要设置了硬件方面的知识体系，对软件方面的知识体系开设较少，主要就是C语言程序设计，而对操作系统，程序设计的思想和方法并没有开设相关理论课程。

2.缺少足够实践教学

从实践教学来看，很多实验基本上是验证性实验，大多数都只需要按照实验指导书上的内容就可以完成，课程设计与企业项目实际应用差距较大。众所周知，实践是嵌入式系统教学的重要环节。嵌入式系统内容涉及广泛，指令编程、驱动程序设计、内核的移植设计和应用程序编写等知识的学习，都需要学生通过大量的实践环节来加深理解[2]。学生在课程之余没有更多的实践机会，嵌入式课程学时完毕后，很多学生就没有办法进行后续的学习。另外，实验学时不够。开设的嵌入式系统课程一般为32～40学时，实验环节仅占6～8学时。有限的课内学时无法满足实践教学，尤其是综合性、设计性实践的需要。这使得缺乏足够实践动手环节训练的学生难以真正了解和熟悉嵌入式开发过程。

3.各专业教学内容比较单一

从课程体系上来看，大多数的课程总是偏向两个方向：方向一偏重硬件设计，例如与电子工程、通信工程、自动化相结合。这个方向培养出来的学生主要从事硬件设计工作，他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足在于这类方向的人才更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心，例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等。方向二偏重软件设计，例如和软件工程、计算机科学与技术结合，这个方向培养出来的学生主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。他们对软件有较好的操纵能力，不足在于对硬件原理和接口没有较好的掌握，对于嵌入式系统其它的应用也没有一个全面的概念，如驱动程序等不太了解。大多数面向Linux操作系统的应用软件编程，与企业的需求来看，内容比较单一。

4.高校师资队伍实践经验欠缺

嵌入式系统的教学要求教师具有处理器、汇编语言、接口、操作系统、驱动程序开发、应用程序开发等各方面丰富的知识，并要有从事嵌入式项目开发的经验[3] ；但对于大多数开设嵌入式课程的独立院校而言，师资队伍很难跟上。从事嵌入式技术开发的技术人员，很少愿意到独立学院执教；在嵌入式师资方面，对于年轻的独立学院而言，承担嵌入式系统课程的多以青年教师为主，大部分教师并没有项目经验，有部分老师从单片机教学转型。高校组织的教师培训，都是提供实验设备的厂商对实验设备的培训，真正的嵌入式系统相关技术的系统培训缺少。所以，师资队伍的建设在短期内无法跟上嵌入式技术的教学需求。

三、嵌入式课程教学的改革

从理论指导课程体系方面来看，学生不仅要掌握经典的计算机基础理论知识如计算机组成原理、操作系统、汇编语言、C/C++语言、程序设计思想和方法，还要具备嵌入式系统领域特定的知识，包括嵌入式硬件基础、软件基础、操作系统、开发工具等，我院的很多专业都是在大二下才开始大量开设相关基础理论课程，而嵌入式技术这门课程基本上都是大三下学期开始学习，学生要在一年内学完这些理论，对学生而言，对知识的理解也是需要一定的时间，因此理论课程应在大一开始逐步开设，结合学生的学习程度合理安排相关理论课程的学习。

企业对嵌入式软件人才的需求有几个方向：嵌入式引导程序设计，嵌入式操作系统内核的设计，嵌入式操作系统的驱动程序的开发，嵌入式图形化用户界面的设计，嵌入式数据库的开发等，首先帮助学时确定自己从事的方向，并掌握嵌入式系统开发的整个流程及其相应的调试方法。在嵌入式的理论课程学习中应结合企业的需求以及基本知识面的结合；如软件方向理论教学基本的内容应围绕嵌入式基于Linux操作系统下的应用程序开发这些方向来确定要学习的课程体系，确定课程体系后可以根据企业的需要加入相关驱动开发等相关课程内容及比较流行的手机开发也可以纳入课程内容之一，理论教学的原则压缩基础理论课学时，突出实践性与应用，以达到“学习嵌入式，使用嵌入式”的教学目的和作用，建立起一种由浅入深、梯度型、层次化的教学模式。

从实践指导课程体系方面来看，应该采用多样化的课程实践教学手段，提高学生的动手实践能力。

1.在实验环节方面，应该大幅提高实验的课时，达到讲一课就能实践的目的。改革后我院开设嵌入式课程的实验学生16学时，包括硬件裸机程序编写6学时，嵌入式开发环境搭建与2学时，嵌入式软件下驱动程序编写4学时，嵌入式应用软件程序编写4学时，基本上一次理论课上完学生就可以在实验室进行实践。

2.通过对市场调研，了解企业需求，结合师资队伍中存在的教师的项目经验，开发实训和实习的项目，结合项目指导学生结合理论进行相关学习。这个在嵌入式课程学时结束后，用1个月左右的时间来指导学生组成项目组完成于企业结合比较紧密的项目开发。

3.举办嵌入式系统技术讲座：可以根据学生的需要，邀请来自公司企业的工程技术人员进行专题讲座，使学生能接触到最新的知识和实用技术，并了解社会对嵌入式系统人才的具体需求。

4.建立开放的实验室，对有兴趣的同学安排实训和实习课题： 实训课题实行“三级指导”（全指导，半指导，零指导），使教、学、练紧密结合。每个实训课题一般安排两个项目，第一个项目学生在老师的指导下，实行实训过程的全指导；第二个项目主要是结合教师在企业的项目基础（实习课题），从项目需求分析开始，先由学生来完成，老师再参与其中，从这个过程慢慢的从半指定到变为零指导，来锻炼学生进行项目实施的能力。

四、总结

从独立学院立足培养创新，应用型人才出发，独立学院嵌入式课程改革目前有了一定的成效，但是开设嵌入式教学还在起步阶段，存在着很多不足，这就要求教师紧跟嵌入式技术的发展，不断提高教学与教师的实践能力，努力完善嵌入式课程体系，争取能达到学生毕业后迅速从事嵌入式软件的开发及设计的目的。

参考文献

[1] 谢川.应用型本科嵌入式课程教学研究.重庆工商大学学报（自然科学版） ， Journal of Chongqing Technology and Business University（Natural Science Edition）， 2011年04期

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长期以来，嵌入式系统是高等学校电子与信息类专业的一门主干基础课程[1]，强调跨学科、跨专业的理论、方法与技术的融合应用，是一门理论与实践结合紧密、综合性较强的课程[2]。而对于机械类专业，在其课程体系设计中虽然包含了部分嵌入式系统先修课程内容，但较少开设专门的嵌入式系统课程，也缺乏合适的供机械类专业本科生使用的嵌入式系统教材。

本文以近几年的教学实践经验为基础，归纳了机械电子工程专业嵌入式系统的教学特点，并探讨了面向机电专业的嵌入式系统教学内容与方法。

1 机电专业嵌入式系统教学的特点

在机电类专业开设嵌入式系统课程是大学本科课程自我更新的一种新的路径，也是计算机技术发展而导致的本科课程体系更新过程中的一个自然而然的结果[3]。嵌入式系统在工业现场应用广泛，对于机电专业本科生而言，因其在机电设备开发、控制于维护方面有着较强的应用背景知识，且具有一定的先修课程基础，因此嵌入式系统课程较适合机电专业本科生的学习。

但同时，与电类专业不同，机械类专业电基础较为薄弱，导致了机械电子专业嵌入式系统教学具有以下特点：

1.1 课程内容综合性强

嵌入式系统是一个软硬件系统的综合体[4]，在课程中要向学生讲解嵌入式微处理器的基础知识以及其他相关硬件知识，包括处理器结构、指令系统、寄存器设置等，又要讲解嵌入式软件方面的知识，包括Linux系统、交叉编译、设备驱动程序、多进程通信等。

1.2 课程的课时有限

作为一门专业选修课，嵌入式系统课程设置的教学时长为32学时，而电类专业该课程一般有48学时以上的课时，甚至达到72学时，在这其中，实验课时又有8个。由于课内学时数偏少，较容易发生学生能够听懂某些细节但缺乏整体认识，或者能够把握大框架但实际动手时一筹莫展的情况。

1.3 先修课程基础薄弱

尽管机电专业本科生已经有C程序语言设计、模拟/数字电子技术、微机原理、单片机接口技术、电子CAD等先修课程基础，但受到大学教学活动短学程化的影响，学生在背景知识的掌握上存在不够全面或不够深入的情况。特别对于机械类学生而言，不仅计算机硬件基础较为薄弱，软件开发能力和经验欠缺，同时对操作系统方面的知识掌握基本空白，给嵌入式系统课程的教学带来一定困难。

2 机电专业嵌入式系统的教学内容与方法

根据机械电子工程专业嵌入式系统教学现状与特点，有针对性地确定了课程体系的设置，安排相应的教学内容与教学方法。

2.1 教学内容选择

作为专业选修课，嵌入式系统课程的目标不是为了使学生深入掌握这一领域全面的并得到良好巩固的知识，而是为了使学生在已有基础上步入这一新的领域中，概括性的掌握其基本原理与基本方法，并对进一步探索该领域产生浓厚的兴趣。

根据这一思路，针对机械类专业嵌入式系统的教学特点，应特别注意突出重点，合理分解难点。由于学生已有微机原理和单片机接口相关基础，在教学中弱化了对ARM芯片作为高档单片机使用的相关内容。在详述处理器结构、介绍基本指令的基础上，仅对定时器、中断、SDRAM、Nand Flash控制器和时钟系统等资源加以介绍，并多采用C语言程序设计案例，避免学生在繁复的指令系统和寄存器设置体系中迷失方向。

由于机械类学生没有操作系统相关背景知识，因此在嵌入式系统软件学习中存在一定困难。嵌入式Linux操作系统及其开发环境是嵌入式软件的基础，学生需要掌握基本的Linux系统命令和交叉编译方法，而对shell程序和Makefile文件则通过案例教学呈现。Linux操作系统下设备驱动的基本思想、程序框架以及编写步骤是课程的重点之一，体现了软件与硬件的结合，因此针对这一部分，不仅安排了较多学时的课内讲解，也安排了实验。在Linux操作系统下的线程、进程和进程间通信部分，由于学时限制，弱化了实际编程操作，而主要以案例和演示实验，使学生掌握基本思想和方法。

2.2 教学方法初探

嵌入式系统是一门应用课程[5]，对于机械电子工程专业的本科生而言，其意义在于更好地实现机电一体化应用。为此，结合“卓越工程师”培养计划的实施，在教学中加入了较多的应用案例，突出了学用结合的教学模式，重视对学生工程素养的培养，建立面向工程的思维方式，掌握解决实际工程问题的科学方法。

在课堂教学中，变灌输式教学为启发式教学，特别注意引导学生联系以往在微机原理和单片机接口技术课程中接触到的8051单片机的相关概念与方法，使之对嵌入式系统硬件部分产生逻辑上的继承和联想，有效理解硬件的工作原理。在嵌入式系统软件部分的教学中，则以学生熟悉的Windows操作平台为例，讲解嵌入式Linux操作系统所要解决的问题和实现方法，促使学生破除对这一未知领域的神秘感，并激发其进一步深入学习的兴趣。

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关键词：嵌入式系统 项目式教学 应用型课程

中图分类号：G642.4

文献标识码：A

嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，有时很难以给它下一个准确的定义。正因为嵌入式系统的广泛性特点，使得嵌入式系统技术成为当前发展最快、应用最广、最有发展前景的信息技术领域之一。目前嵌入式系统已被广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器和智能仪器等众多领域，“嵌入式无处不在”已经成为现实。

1 嵌入式系统课程发展特点

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

嵌入式系统是一门综合性很强的课程。从工程的角度分析，它是涉及了机械、电子、计算机等多个学科的系统，单个学习者很难掌握当前嵌入式系统开发的全部知识和技能。因此，各个专业的嵌入式系统教学所侧重的内容是不同的。比如电子和电气专业的嵌入式课程的教学内容更多的侧重于硬件电路设计。就计算机专业的角度分析，嵌入式系统涉及了计算机体系结构、微机原理和接口技术、实时操作系统和计算机编程等诸多知识内容。

随着嵌入式系统架构的不断改进，嵌入式系统芯片处理能力也在成倍的增强。这使得嵌入式系统能够完成越来越多的任务，具有实时性的多任务嵌入式系统成为目前主流的应用型系统。对于大学教育而言，学校应该紧跟嵌入式系统的发展趋势，及时地调整嵌入式系统课程的体系结构，并能适时地更新嵌入式系统的硬件设备，以满足课程教学的实践性要求。

2 嵌入式系统课程本科教育现状

传统的嵌入式系统教学模式基本以课程讲述为主，有实验条件的院校也会按照课程计划开设相应的实验。但是由于嵌入式系统课程原理讲解较为枯燥，学生在做实验的时候经常出现问题，要么只看到实验现象而不知原理，要么实验时无从下手。这种状况下培养出来的学生，很难在社会上找到与嵌入式系统相关的工作。但是由于嵌入式系统的迅猛发展，这一方向的工程技术人才又十分紧缺，这就导致了很多大学生毕业之后继续参加社会培训，以达到用人单位的招聘要求。

如果在嵌入式系统的本科教学工作中能及时地扭转这一现状，将大大地提高学生对于课程的学习兴趣，增强学生的就业竞争力。因此本文提出了基于项目式教学的嵌入式系统课程体系，并在实际教学中予以实施。

3 嵌入式系统项目式教学方法

所谓的嵌入式系统项目式教学方法，实际就是摆脱原有的课程讲述加基础实验的教学模式，结合当前主流的嵌入式系统项目应用，在实验室现有的条件下完成应用型项目教学。嵌入式系统项目式教学分为两个阶段：第一个阶段是结合实验平台对嵌入式系统原理及体系结构进行深入讲解。学生在学习课程知识的同时，也能对应嵌入式硬件平台进行针对性认识。第二个阶段就是以具体项目为依托的实践性教学环节。对于嵌入式系统的基础实验，在实践性环节进行简单的讲解，给学生更多的时间进行项目研究。当学生在项目研究过程中遇到问题的时候，自然而然地会从基础理论入手去解决问题，这样不断的摸索前进，学生将会受益匪浅。

带领学生进行完整的项目式教学过程，这对专业课程教师提出了更高的要求。任课教师应该具有较高的学历，同时从事过相关系统研究工作，动手能力很强，可以把教学项目中用到的开发平台吃透。这样的教师才能带给学生更多的指导，项目式教学的效果才会得到体现。

为了提高学生的创新和研究和能力，在嵌入式系统的项目式教学过程中应采用多种教学方法与实施策略。比如，学院接收一定的学生进入教师科研项目；鼓励学生参与自主设计实验；在教师指导下，自愿参加学校或者业界的一些公司组织的嵌入式比赛。另外，通过课程设计的方式，给学生布置自助研究课题，给学生提供开放的实验室环境，充分调动学生的学习积极性与挑战欲望，让学生通过项目研究来实现自我提升。这些措施能让学生通过实践体会到嵌入式系统设计的一般流程与主要内容，为学生今后的就业以及深造打下坚实的基础。

4 嵌入式系统项目式教学模式总结

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关键词：京津冀一体化；嵌入式校企合作；动漫人才培养模式

中图分类号：G718 文献标识码： A 文章编号：1672-5727（2016）06-0017-04

一、京津冀一体化概述

京津冀位于环渤海心脏地带，是现阶段我国北方经济规模最大、最具活力的地区之一，包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、石家庄、邯郸、邢台、衡水、沧州、秦皇岛、廊坊、张家口、承德和安阳，涉及到京津和河北地区12个地级市，区域面积约为21.6万平方公里，人口总数约为1.1亿人。国务院总理在政府工作报告中指出，加强环渤海及京津冀地区经济协作。在听取京津冀协同发展工作汇报时强调实现京津冀协同发展，是面向未来打造新的首都经济圈、推进区域发展体制机制创新的需要，是探索完善城市群布局和形态、为优化开发区域发展提供示范和样板的需要，是探索生态文明建设有效路径、促进人口经济资源环境相协调的需要，是实现京津冀优势互补、促进环渤海经济区发展、带动北方腹地发展的需要，是一个重大国家战略，要坚持优势互补、互利共赢、扎实推进，加快走出一条科学持续的协同发展路子来。京津冀一体化的关键在于实现三地的科学协同发展，而推进京津冀协同发展，要立足各自优势、立足现代产业分工要求、立足区域优势互补原则，因此，应大力推进京津冀三地之间的产业协同，努力实现优势互补、良性互动、共赢发展。

二、京津冀一体化背景下高职动漫人才培养模式存在的问题

推进京津冀区域一体化，为京津冀三地人才交流创造契机，使动漫专业学生拥有更多更好的就业机会。动漫人才紧缺促使动漫及相关专业成为高职院校的热门专业，这繁荣景象的背后却呈现出部分高职院校开设动漫专业存在盲目性和功利性，由此引发许多弊端，在实际教学中己经愈发明显地暴露出问题的普遍性和严重性。

（一）人才培养目标不准确

从高职院校动漫人才培养方案中不难发现动漫专业毕业生就业范围非常广，大部分高职院校都会提出学生毕业后适合在游戏公司、动画公司、广告公司、电影制作公司、电视台、杂志社、出版社以及培训学校、自主创业等方面工作，可以看出很多高职院校在动漫专业的培养目标上过于宽泛，而且完全没有针对性。这些空泛的培养目标实际上等于没有培养目标，造成高职院校对动漫专业整体理解模糊，教学体系混乱，专业定位不合理。因此，高职院校在人才培养模式的改革中应深入调研京津冀地区动漫人才状况，有针对性地构建适合京津冀区域发展的人才培养模式。

（二）人才培养特色不明晰

京津冀区域经济的快速发展，为众多院校开设动漫专业提供了契机，使得动漫专业遍地开花。经过调研不难发现，除北京电影学院动画学院、中国传媒大学动画学院等名牌高等院校外，其他多数院校动漫专业都是在近几年内匆匆开设的，在教学体系、师资水平、教学设施等方面存在不足。高职院校在专业特色人才培养中需要结合京津冀一体化中北京、天津与河北的功能定位，主动调整自己的培养方案，明确专业培养特色，为京津冀一体化建设提供有力支持。

（三）人才培养结构不合理

要实现高等教育效能的最大化，其根本是要保障区域优势产业的发展，结合地方产业的优势和特点来设置人才培养模式。若人才培养模式不合理，就会造成高职院校对专业整体理解模糊，教学体系混乱。有些高职院校在整体课程体系上学科本位思想严重，缺乏适合自身特点的改革和创新，课程之间内容交叉重复，缺乏有效整合，教学内容不明确，课程编排不合理；课程设置与企业需求联系不够紧密，课程开发很少参考企业意见。这种封闭式的课程开发方法制约学生创意性思维发展，不能为京津冀一体化建设提供助力。

三、京津冀区域一体化背景下高职院校动漫人才培养模式探索

随着京津冀区域一体化的快速发展，京津冀地区高素质技能型人才的需求量不断增加。高等职业教育作为服务地方经济的一种教育形式，需要根据京津冀地区一体化发展状况，培养依托区域发展的技能型人才，以适应企业发展需要。

（一）促进京津冀区域人才发展，构建“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式

1.“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式内涵

“1+1嵌入式”中的第一个“1”指学生所在学校，第二个“1”指企业。“嵌入式”概念最早运用于计算机领域中，指计算机软件与硬件相结合，即系统的应用软件与系统的硬件一体化。高职院校作为高素质技能型人才培养机构，具备理论知识和专业技术集聚的特性，企业则兼备专业人才与技术应用，二者存在着“交集”。高职院校与企业需要选取适当“集合点”，以“嵌入式”合作的形式把院校与企业各自功能需求嵌入到对方中去，实现学校与企业“相互依托，紧密结合”，打破原有学校和企业的界限，实现学校与企业间双向参与、资源共享、优势互补，以共同培养适合生产、建设、管理、服务一线需要的高级应用型人才。“1+1嵌入式”人才培养是将企业管理、企业技术和企业资源等嵌入到院校人才培养过程中，实现院校与企业合作育人、合作就业和合作发展的培养模式，其主要构成要素包括“一个平台、两个融合”。

“一个平台”是指企业真正参与到专业人才培养过程，学校与企业共用搭建平台，建立专业指导委员会，实现资源优化共享的一种新型人才培养模式。通过“嵌入式”校企合作理念，对现有人才培养目标、教学内容进行改革，构建符合京津冀一体化发展需要的人才培养模式。

“两个结合”是指企业需求与人才培养模式相结合，校企双方共同制定人才培养目标，建立以企业需求为依据，以真实工作项目为基础，以工作过程为导向的模块化课程体系；企业环境与校内教育环境相结合，努力构建校内模拟实训室，模拟真实企业工作环境，校外有企业作为实习基地。通过“两个结合”使学校和企业相互合作、互为补充，充分发挥各自优势，共同为专业建设贡献力量。

2.“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式的实施

“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式打破了传统教学模式，以京津冀经济圈为基础，以企业人才需求为标准培养企业“用的上，留得住”的专门人才，企业全程参与教学，结合校内理论讲授改革教法，这种新型人才培养模式既面向就业市场又服务地方经济。依托京津冀区域优势，合理构建“1+1嵌入式”人才培养模式，无论是院校还是企业都能充分发挥自身资源的优势。同时，将理论知识和实践能力融为一体，能够对接企业人才需要，使学生与企业实现无缝对接，实现学校、企业、学生、家庭和社会多方受益，实现“多赢”局面。

河北旅游职业学院动漫设计与制作专业以校企合作为载体，以企业需要为依据，以学生就业为目标， 建立“1+1嵌入式”校企合作动漫人才培养模式，以“校企一体、双向合作”为平台，借助京津冀区域发展优势，实施校企深度合作，具体实施过程如下。

首先，动漫专业教学指导委员会每年围绕人才培养方案和专业建设至少召开一到两次会议，根据当前动漫行业现状对动漫人才培养方案进行讨论和修改，确定教学核心知识与动漫企业实际生产项目相符合；企业需要根据实际岗位需求制定相应的“人才订单”，专业指导委员会根据“人才订单”共同讨论确定人才培养目标、教学计划以及专业理论和实践教学工作。企业选派专业人员担任兼职教师，指导学生实训实习，为学院提供校外实习基地。

其次，安排本专业教师每学期至少两次到动漫企业进行走访，对企业一线人才需求进行系统翔实的调研，并在实践教学中不断完善现有教学项目，推进动漫专业教学改革，充分利用现有平台实现校企资源共享。

再次，在校内加大教学硬件设施的投入力度，组建动漫模拟实训实验室，将学院内部实训设备进行优化重组，构建“理论知识――虚拟实训――企业合作”三级实践教学体系。在教学中，严格按照专业指导委员会制定的人才培养计划统一要求，保证完成学生实习实训任务。

最后，利用假期选派教师到企业挂职锻炼，利用京津冀区域人才交流合作，将企业实际工作项目引入课堂教学，根据动漫企业项目制作生产流程，完善各岗位实习计划，从课堂理论教学、学生技能训练，到日常教学管理，最后到企业项目实践的完整教学过程，都与企业随时沟通、紧密结合。同时，企业内部人员也不定时到学校进行培训、讲座、项目指导等，这样形成学校与企业双向合作、互利共赢的局面。

（二）整合京津冀资源优势，优化专业课程体系改革

以京津冀一体化对人才的需求情况为背景，以校企合作为平台，整合京津冀企业教学资源优势，根据动漫专业岗位能力要求，构建基于工作过程导向的模块化课程体系。对传统教学方式进行改革，将高职院校与企业进行有机结合，实现深层次合作，并形成围绕技能型人才培养目标构建“五层双轨”适合动漫专业人才培养需求的“模块设置、层次衔接、能力递进”课程体系结构，如图1所示。通过五个课程模块的设计实现课程之间的“层次衔接”，与动漫作品制作流程基本保持一致。学生掌握专业知识与技能按照“能力递进”的次序，学习相应模块课程后，按照能力要求能够完成动漫作品相对应流程。

确定模块化课程体系后，由专业指导委员会对专业课程进行论证，以岗位能力为导向、以职业能力为核心，将传统学科理论知识进行分解，按照企业实际工作任务进行组合，确定课程教学内容，努力构建以项目为载体、基于工作过程的学习情境。

教学内容与项目相结合，通过京津冀三地合作和优势互补，与京津企业合作办学，将企业真实项目引入课堂营造工作氛围，进行知识与技能综合运用，提升学生实际操作能力。实训项目都是企业真实案例，项目内容不定期更换，实现项目与时俱进。将企业真实项目引入课堂，学生完成项目的同时也熟悉了企业生产流程，加强了学生的就业能力。

（三）改进实践教学，满足京津冀一体化需求

根据京津冀人才需求情况，结合动漫专业人才培养目标，改进实践教学方案，将实践教学项目具体化，合理配置实习、实训、毕业设计等实践教学环节，按“基本技能――专业技能――综合应用能力”逐层递进，将每门课程具体实践任务落实到企业真实项目中，使学生从理论到实践，从实践再到理论，直到掌握必备的理论知识与实践技能。

因此，以项目为导向，构建模块化实践教学体系，改变了传统结果导向的理论观念，是一种由知识传授向认识传授的教学变革。通过与企业领导、行业专家交流研讨，根据动漫产品设计制作流程，以工作项目为引导，划分实践课程模块，安排教学内容，构建实践教学体系，使学生提高了学习兴趣，培养了学生的创新思维，形成关键能力。

通过对高职“1+1嵌入式”校企合作动漫人才培养新模式的探索与实践，采用理论与实践结合的教学方法，营造真实的动漫创作工作情境。动漫企业参与人才培养方案制定和参与设计教学项目流程，整合原有教学过程，利用实际项目教学，有助于学生提前适应工作角色，同时也提高了学生创新意识和学习热情 。

几年来，河北旅游职业学院动漫设计与制作专业通过“1+1嵌入式”校企合作人才培养新模式和“模块设置、层次衔接、能力递进”课程体系的构建，在提高学生实践能力和就业层次等方面都取得了一些成绩。自2008年开设动漫设计与制作专业以来，许多毕业生经过几年的职场磨炼，现己成为企业的骨干，深受用人单位的好评。

要实现“1+1嵌入式”校企合作，必须做到全面了解、认真分析、详细评估、全面拓展。因此，需要掌握京津冀区域动漫产业发展趋势，详细调研动漫企业的产业结构和人才需求，准确评估京津冀区域动漫人才的能力标准，使学校动漫学科教学体系与动漫产业链体系做到彼此对接，培养出企业真正需要的具有地方特色的动漫人才。

参考文献：

[1]杜建书，慕欣茹.京津冀协同视阈下河北职业教育发展策略研究[J].石家庄职业技术学院学报，2015（3）：18-20.

[2]郭力方，姚轩杰.城市群一体化将与生态保护联动[N].中国证券报，2014-02-28.

篇10

关键词：三本院校；硬件；教学改革；嵌入式系统

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0171-02

上世纪80年代，我国高校相继开设了计算机专业。初始，教学过程中软件与硬件两大体系并重。当时流传这样一句话：“硬件学接口，软件学编程。”随着大规模集成电路及门阵列芯片的普及，微机硬件体系中基本上已无分立元器件，学生面对微机硬件体系课程中提到的器件和部件没有直观认识，看不见摸不着。硬件课程的教学目标不明确，大多数只是为了了解计算机体系结构而没有硬件方面应用的愿望，因为教学内容无法在实际工程中得到应用，进而学生不能在硬件方向上就业。然而近几年来，嵌入式电子产品蜂拥而来、名目繁多，嵌入式电子产品行业对人才的需求十分旺盛。这就给计算机硬件教学带来了挑战并给计算机专业学生就业拓宽了门路，特别是三本院校的情况更是如此。那么，三本院校计算机硬件教学如何适应这种形式?怎样进行教学改革？这是一个非常紧迫的课题。

一、三本院校计算机硬件教学现状分析

三本院校其实就是民办应用型本科院校，其计算机专业硬件教学现状比一二本公办院校更糟糕。他们在教学经费、实验条件、师资水平、教学积淀、科研氛围等方面更逊一筹。首先是，在理念上轻视硬件教学，认为硬件知识无实用价值，无就业前景，只是象征性保留两三门硬件课程，由于实验条件所限基本只讲理论或图示实验。学生根本不懂“接口”这一软硬件结合的技术，有的甚至放弃了硬件教学，计算机科学与技术专业变成了名副其实的“软件工程”。更不可思议的是：面对朝夕相伴的微机系统，绝大多数计算机学生从未打开过机箱，根本不认识CPU、南北桥芯片、内存条，也不知道串、并口在哪里。其次，硬件教学培养目标不明确，随意性大。课程设置存在两个误区：其一是课程名称种类繁多，不稳定、变动大；其二是盲目套用一二本院校的方案，不适合三本院校的教学、师资条件和学生的学习能力及特点，更谈不上特色。在教材选取和教学内容剪裁时陈旧过时（部分教师偷懒），仍以18年前就讲授的8086体系为主体，不能与时俱进。学生面对现代微机的新理念、新技术、新架构很少介绍甚至没有介绍。比如，微处理器的双核和多核技术、串口硬盘和并口硬盘有何区别等等。实际授课时硬件理论讲授过多，实际动手实验太少。例如：详尽分析pentium处理器内部结构时，学生如坠云雾，而具有实用价值的现代微机的部件原理、性能指标、优化组合等又不讲。开设的硬件实验一般都由教师规定好内容和步骤，学生按部就班地在实验板（箱）上拔插线路，基本都是验证性实验，无思考余地，更谈不上设计和综合集成。

二、三本院校计算机硬件教学改革的意义

基于上述三本院校计算机硬件教学的现状，其教学改革非常必要、刻不容缓。

1.学生就业是三本院校的生命线。学生就业是三本院校教学的指挥棒，学生及家长的基本诉求就是要解决就业问题。就业好的三本院校社会声誉高，生源稳定，就业直接关系到三本院校的生存，特别是在其生源已经呈现紧张趋势的今天。大学生就业的最大障碍是缺乏实际工作经验，这造成了用人单位招不到自己需要的学生，学生找不到工作的怪现象。计算机硬件教学改革的基本意义就是能拓宽就业的门路。在硬件教学过程中必须面向实际应用，切实加强学生的动手能力，始终围绕和紧跟主流微机进行教学，摒弃复杂玄妙的原理剖析，粗线条地从实用角度给学生一个整体观念。这使学生能在IT行业从事维护、组装、销售、网络工程实施等工作。另一方面，扎实地进行嵌入式系统的教学和实践，使学生能在电子产品制作、自动控制方向上伸进一条腿。笔者所在的广东培正学院地处IT行业十分发达的珠三角地区，中小IT企业星罗棋布，基于嵌入式系统的电子产品数不胜数。嵌入式电子产品人才需求十分旺盛。这些企业特别看重学生的动手能力，学生只要具备基本的电子电路、单片机技术、嵌入式系统基础，并能使用相关仪器和工具，其就业之路十分顺畅，工资待遇非常可观，这种现象已经被近几年就业市场所证明。

2.硬件教学改革符合三本院校学生的学习特点及要求。大学本科教育现已成为大众化教育，在此背景下，三本院校学生具有如下特点：①基础知识和学习能力不及一二本院校学生，这是中学教育及高考决定了的。②对实用的技术技能感兴趣，不太习惯理论学习和逻辑思维，这是由二个因素决定的：一是自身长期学习的惯性使然；二是学习目的决定，因为他们中绝大多数没有进一步深造（如考研）的要求，只想更好地就业。③学习上易于冲动，少有恒心和耐力。缺乏自信心，往往遇难而退、望而却步。④他们兴趣广泛，思维灵活，绝大多数学生表面看起来不想学习，其实他们的“成就感”愿望极强，迫切想学到他们认为有用的知识和技术。如上所述可知，不能强行按一二本院校学生的要求来强制他们学习，应因势利导。从应用角度阐述理论，采用案例教学甚至项目驱动教学。在适量学完微机硬件体系结构后，教学重点放在嵌入式电子产品的基本原理、简单EDA（Electronc Design Automation）设计、简单制作方面。使学生能使用常用仪器和工具制作出简单的电子产品，于是兴趣大增、“成就感”油然而生，收到事半功倍的效果。

三、三本院校计算机硬件教学改革的措施

谈到改革措施，首先应转变教学理念，以应用和实用为目标设计硬件教学课程体系并剪裁教学内容，使之为就业的二个方面服务；全面改革教学方法使之符合三本学生的学习特点；更新传统的考试考核方式使之更好地调动学习积极性。

1.转变教学理念，修改硬件课程体系和教学内容。①教学理念与硬件教学体系。在高等教育大众化的今天，三本院校的教学理念首先要确立培养应用型人才的目标、建立新的教学质量评价体系、理论知识为实际应用服务、综合评价知识、技能和能力等诸多要素。此处能力包括实践能力和社会适应能力。在调研了学生就业状况和用人单位需求二个方面的前提下设计硬件教学课程体系。如前所述，硬件教学有二个就业方向，一是以学生面对的主流微机系统知识为背景从事微机系统维护、组装、销售、网络施工等工作；二是以嵌入式系统知识为背景从事电子产品设计、制作、销售等工作。这二个就业方向对应二条主要教学路线：数字逻辑80386汇编语言计算机组成原理X86体系接口技术windows设备程序开发。这条路线尾节点只能作为少数成绩优秀学生深造，涉及到深层次技术，可作为选修。数字逻辑MCS51汇编语言（或ARM汇编）电子电路基础单片机技术嵌入式系统。而作为知识支撑，还有一条辅线：80386汇编语言（MCS51汇编语言）操作系统（嵌入式操作体统）智能卡芯片操作系统COS（Chip Operating System）。②课程设置与教学内容。为了保证教学路线的实施，在课程设置上与教学内容上应做精心安排，80386汇编和MCS51汇编作为一门《汇编语言程序设计》开出；X86体系接口和单片机技术合为一门《接口与单片机》开出。二条主线上其余节点就是课程名称，共有7门课程。在教学内容剪裁上要注重实用与应用，还要注重针对主流机型、设备、部件器件介绍前沿知识。例如：计算机组成原理中避免分析CPU内部结构的复杂机理，从性能与发展趋势分析双核多核CPU；摒弃三块一线（CPU、存储器、IO接口、系统总线）传统的主机板架构，引入现代微机的1-3-5-7式（一条总线、三大芯片、五条总线、七个接口）架构。接口知识中精简传统的且少有实用价值的8253、8255等接口芯片的讲解而重点介绍USB接口，USB接口是学生面对的最具实用价值和发展前景的接口标准。数字逻辑和电子电路少些逻辑运算和复杂电路分析，加强嵌入式系统中实用的流行的控制芯片的讲解，为嵌入式系统学习和电子制作打下基础。嵌入式系统教学内容以ARM嵌入式系统为教材，它应用面广，最具发展前景。教学内容中实践部分是落脚点，实训简单实用的嵌入式电路板的制作，如何使用常见工具，如：万用表、示波器、电烙铁手工焊接及BGA温控焊接等。电路设计学习EDA，会使用软件进行设计，如：protel、protus等软件。

2.改革硬件教学方法和手段。先进合理的教学方法和手段会收到事半功倍的效果，是学生掌握教学内容的必要条件。可采用如下办法：①精心制作CAI多媒体课件，对于复杂的数据流程一定要动态演示。②以学生面对的微机系统及设备为讲述对象并进行实验，如：汇编指令in/out是接口技术中最常用的指令，可以用微机CMOS数据读写（地址口地址为70H、数据口地址为71H）为案例进行讲解，学生既熟悉实验环境又方便操作，若能做成CMOS数据保护程序，则学生更有成就感。另外，直接读写硬盘扇区也是很好的接口技术案例。③案例教学法始终贯穿于教学过程中，特别是在嵌入式系统教学和电子电路制作实训中，刺激学生的学习兴趣使其得到“成就感”。当然，好的案例选取是要靠教师具有从业经验和项目经历并且花大量精力才能实现。④项目驱动教学，以案例教学为基础，以合适的实际项目作为实训对象则教学效果更佳。这可以提高学生分析问题解决问题的能力，还可以培养学生的工程素养及团队合作精神。

3.革新课程的考试考核方式。考试是整个教学过程的最后一个环节，是学生学习的指挥棒，事关学生眼前利益，要用考试促进平时学习。硬件教学的传统考试考核方法一定要改革，否则，改革措施就会落空。应由单一的笔试改成：笔试+实验制作+参与案例项目+职业认证+大学生科技比赛等多个环节考核、综合评定。笔试成绩只占30%，其余部分是实践成绩，占70%。一个学生不一定能同时得到三个实践环节的成绩，但是只要获得其中一项成绩即可。这样一来，学生不能再一味死记硬背理论知识，必须要将理论知识应用于实例中，主要学习精力自然就放在实践环节中去了。在硬件方向就业后就不必花过多时间参加岗位培训。

参考文献：

[1]李文生，等.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育，2011，（2）：22-25.