嵌入式培训总结汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇嵌入式培训总结范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

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.

篇（2）

[中图分类号] G258.6；G252 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2015）04-82-4

Abstract：Embedded subject service is a new tendency of library services development in China. It has important realistic significance to know the connotation and characteristics of embedded subject service， theoretical studies and their practical progress both in China and abroad， to discuss the differences between theoretical study and practical service clearly for enhancing the development of embedded subject service and promoting the innovation of the library services.

Keywords：embedded subject service； subject service； collaborative innovation； library service

随着信息技术的飞速发展，网络上涌现了海量的数字信息，用户通过搜索引擎可以方便快捷地检索需要的信息，不用再花费时间到图书馆检索信息。图书馆不再是用户获取信息的首要资源，其作为信息资源提供者的地位岌岌可危。在这个剧烈变化的时代，图书馆如何适应变化，保持图书馆作为获取信息的重要门户显得至关重要[1]。面对信息环境和用户需求的改变，图书馆需要主动调整服务方向，适时提出嵌入式学科化服务，即以满足用户需求为中心，嵌入用户教学科研过程，为有明确需求的特定用户提供高度定制与高质量的信息与知识服务[2]。

1 嵌入式学科化服务的内涵

D.Shumaker和M.Talley认为，“嵌入式学科服务是用于描述一个研究型图书馆员持续地参与研究型课程并且在课程中教授信息素养技能，也包括馆员需要将工作场地从以图书馆为中心转移到用户身边，这样便于他们与用户充分沟通与合作”[3]。国内图书情报研究人员也纷纷发表对嵌入式学科化服务的认识，中科院国家科学图书馆的初景利教授在多年学科化服务实践基础上，结合国内外研究，指出嵌入式学科化服务是通过图书馆员嵌入用户过程和场景，有机地将图书馆的资源与服务与用户的需求相结合，在用户的需求点，主动地根据用户的科研教学需求，提供即时、有效、有深度的信息服务与知识，直接支撑用户的科研与教学，与用户建立合作伙伴关系，充分实现图书馆的功能与价值[4]。笔者认为，嵌入式学科化服务，无论在实体或虚拟空间上，依据专业的学科知识和图书情报技能，为用户提供即时化、多样化、动态化、个性化、紧密契合用户需求的知识服务。

2 嵌入式学科化服务的特点

2.1 服务主体和客体明确

嵌入式学科化服务有明确的服务对象和责任人，职责清晰。它打破了传统学科化服务主客体不确定，服务效果无反馈的现象，强调职责绑定、服务绑定、创新绑定、考核绑定[5]。

2.2 服务内容泛在而深化

嵌入式学科化服务从用户需求出发，调动一切资源为用户提供泛在服务，并为用户提供深层次的学科情报知识服务。

2.3 服务形式多样

嵌入式学科化服务可以嵌入图书馆实体空间或用户的院系、实验室、课堂、课题等场所，开辟学术科研交流空间；嵌入式学科化服务还可以充分利用web2.0技术，嵌入用户的虚拟研究空间，为用户提供无所不在的服务。

2.4 服务关系密切

嵌入式学科化服务强调与用户的亲密合作伙伴关系，是团队成员，为实现团队目的协同工作，而不是作为局外人被动提供服务。

3 嵌入式学科化服务国内理论研究现状

1993年，T.Davenport与L.Prusak发表《引爆合作型图书馆》一文[6]，提出了嵌入式服务，由此拉开了嵌入式学科化服务研究与实践的帷幕。截至2014年7月28日，以“嵌入式学科化服务”为关键词检索CNKI数据库，可以发现1999年国内提出“嵌入”主题的文章，2005年以后开始出现论及嵌入式图书馆服务的文章，2013年发表嵌入式学科化服务的文章达到高峰416篇，2014年下降到127篇。这说明我国图书情报研究人员对嵌入式学科化服务的认识已经普及，嵌入式学科服务理念已深入人心。从发表文章内容来看，理论探讨主要在以下四个领域：一是寻找嵌入式学科化服务理论基础，丰富图书馆理论；二是引入其它学科理论或方法阐释嵌入式学科化服务；三是国外嵌入式学科化服务经验及对我国的启示；四是我国嵌入式学科化服务实践经验总结。整体来看，国内嵌入式学科化服务理论研究滞后于实践发展，以阐述实践经验探讨多，理论探索研究少。

初景利教授认为[7]，嵌入式学科化服务在理论上有了新突破，它重新定义了图书馆的概念与性质，重新认知用户的信息需求，重新确立了图书馆员与用户之间的伙伴关系，颠覆了图书馆中介的理论基础，奠定了对图书馆学新的认知。在对国内做了大规模有关嵌入式学科服务认知方面的调查分析后，初景利教授撰文指出学科馆员对嵌入式学科服务意义的认同水平不同，并进一步分析了嵌入式学科服务的难点和对策，提出8种嵌入式学科服务的方式[8]。2015年，他通过梳理国内外图书馆嵌入式学科服务相关研究和实践，对嵌入式学科服务的背景和概念、嵌入式学科馆员制度的发展、嵌入式学科馆员的职责定位以及嵌入式学科服务的演变过程等方面进行归纳和总结，分析嵌入式学科服务发展的特点和经验[9]。

罗亚泓指出当前的嵌入式学科化服务缺少从馆员和用户角度的评价以及对嵌入式服务的影响、绩效的严密考证，并指出嵌入式学科化服务需要进一步提升理论系统性[10]。

刘颖引入新经济社会学中的嵌入性理论，分析嵌入性理论的研究方法和研究成果对学科服务深化的启示，从社会网络的新角度提出嵌入式学科服务的创新模式，论述物理空间的嵌入、数字空间的嵌入、社会关系的嵌入和组织结构的嵌入4种模式及它们之间的关系[11]。唐忆、谢守美引入协同学理论，分析嵌入式服务的目标协调、主体协同、资源协同组织与整合、过程协同支撑技术[12]。

我国研究人员在实地调研和理论总结基础上，从服务理念、策略、内部管理、知识服务等多方面对国外图书馆嵌入式学科化服务进行解读和分析，并总结其对我国嵌入式学科化服务的启示[13-16]。

在借鉴国外图书馆嵌入式学科化服务基础上，结合各馆实际情况和用户需求调研，我国部分研究图书馆进行了嵌入式学科化服务实践，研究人员纷纷发表文章阐述嵌入式学科化服务实践中取得的经验、存在问题及发展措施[17-20]。

4 嵌入式学科化服务国内实践进展

4.1 面向科研的嵌入式学科化服务

4.1.1 定题跟踪服务

定题跟踪服务是一种深层次的情报研究服务，深受一线科研人员的欢迎。在创新课题研究的各个阶段，研究人员的需求是不同的，定题服务工作全程跟踪，贯穿课题研究的不同阶段，成为知识创新不可或缺的一部分[21]。

在与科研人员充分沟通、掌握科研需求基础上，定题跟踪服务可人工或采用技术手段及时跟踪项目研究领域国内外发展动态，及时、准确将最新专业信息推送给用户。目前能够即时推送信息的开源软件较多，如RSS、Alerts等，具有时效性强、定制便利等特点，是开展定题跟踪服务的便捷工具。如中科院国家科学图书馆根据用户所承担的项目与研究课题，对重要的网站、数据库、专家博客等网路信息源进行定期扫描，经过分析加工整理成专题信息，以快报、单篇快递、平台动态信息或科学研究监测快报形式及时推送给用户[22]。

4.1.2 学科情报服务

学科情报服务是针对特定学科，运用情报研究方法，充分挖掘大量的文献资源和科学数据，对复杂的信息内容及其内在关系进行梳理揭示和知识化表现，及时、准确为科研用户提供学科领域发展脉络和趋势演变分析、科研成果分析、专利技术分析、成果转化分析、产业市场分析、发展战略分析等深层次知识产品。

学科情报服务是嵌入式学科化服务开展比较成熟的服务内容，国内多家研究型图书馆开展了此类服务。国家科学图书馆已逐步形成快速跟踪报道、专门调研报告和年度系统分析相结合，领域宏观分析、专题深度报告和课题情报服务相结合的学科情报研究产品体系[23]。北京大学的“重点科研全程支撑服务”，旨在为重大项目提供项目申请、研究过程以及项目后期的成果发表、成果转化等全过程的学科情报服务[24]。另外，一些商业数据库也提供了满足不同科研阶段的情报分析需求工具，如ISI Web of Knowledge等。

4.1.3 构建集成科研信息平台

当前，研究人员愈来愈依赖网络进行大范围的协作交流和大规模的数据获取与管理利用，嵌入式学科化服务集成研究领域资源、技术、工具，建立一个开放共享、协同共建、安全易用的网络化、数字化科研信息平台，支持资源揭示和共享、信息检索、科学数据管理、统计分析、成果和展示、动态信息定制和发送、科研即时交流、研究成果保存等，帮助研究人员管理日益复杂的研究任务。

上海交通大学图书馆于2010年利用开源软件开发了学科服务平台LibGuides，该平台充分应用Web2.0元素，具有极大的开放性、共享性，其宗旨是实现学科资源和服务的组织、揭示与[25]。国家科学图书馆与服务研究所紧密结合，充分发挥总分馆技术平台优势，由总馆信息技术部先期推出了SPT学科信息服务平台，然后根据用户需求开发研究所的SPT信息服务平台[26]。厦门大学图书馆也开展了此类服务[27]。

4.2 面向教学的嵌入式学科化服务

4.2.1 嵌入课堂教学

嵌入课堂教学的学科化服务，在与任课教师充分沟通基础上，紧密结合教师和学生的信息需求，按照教学进度安排，采取多种形式参与课程教学，为提高学生学习能力和信息素养提供有效的信息支持。如北京大学图书馆肖珑副馆长融入信息管理系张久珍副教授开设的《信息素养概论》课程，从提高大学生的信息意识、信息能力、信息文化入手，将图书馆的用户教育、信息工作、参考服务融入其中，促进大学生整体素质的提高[28]。

4.2.2 嵌入网络教学平台

嵌入网络教学平台的学科化服务，是将图书馆的资源和服务嵌入网络教学平台，实现图书馆的资源和服务与教学大纲和课堂教学结合，建设学科资源门户，方便师生通过网络教学平台方便地获取所需的资源和服务。国内一部分高校图书馆开展了嵌入网络教学平台的学科化服务，如同济大学则由学科馆员与院系专业教师合作开设共享空间课程，合作开展嵌入课题项目，并对其提供全程文献跟踪和分析服务[29]；广东工业大学图书馆陈晓瑜将《信息检索课》嵌入到教学平台，整合了教学课件、教材与教参、相关会议、图书和出版物的超链接[30]。

4.3 嵌入式参考咨询服务

嵌入式参考咨询服务是指学科馆员在对目标用户精准定位的基础上，根据目标用户的信息环境和需求特点，依托多样化的参考咨询服务模式，构建嵌入用户信息环境（包括物理环境和网络环境）参考咨询服务渠道，形成与用户稳定交流互动的关系，及时了解和跟踪用户在科研教学过程中的信息需求和瓶颈问题，主动并灵活地组织和提供咨询服务，有效提高咨询服务的针对性与响应速度[31]。

国内参考咨询服务发展已经非常成熟，但是嵌入式参考咨询服务目前探讨和实践的比较少。嵌入式参考咨询服务如何以更有效方式嵌入用户环境和用户信息利用过程，如何提供即时、高效的知识化服务是未来需要探讨的一个主题。

4.4 嵌入式信息素质教育

嵌入式信息素质教育工作是学科服务嵌入科研一线、嵌入教学一线的重要工作内容和工作模式，是通过目标、内容、环境和机制4个方面的嵌入，实现围绕“创新型科研工作流”来支持关于科学研究、专业教育与学习的图书馆服务工作，是借助先进的技术工具，与数字知识环境和相关知识服务密切耦合所开展的有体系的、协作式的、互动的信息素质教育工作[32]。

提高科研人员的信息素养是提高科研效率、加快科研创新的基础。我国研究型图书馆采取多种形式开展嵌入式信息素质教育。如上交大图书馆在服务过程中，有意识地嵌入了各类学科专题培训，并加强专题培训的实践演练和案例指导；国家科学图书馆建设的开放信息素质教育服务平台提供关于信息素质、科学研究、数据分析等教育培训活动，综合组织信息素质教育的各类素材，融汇相关的培训、咨询、检索、信息推送、社区网络研讨等多种服务的教育培训支持平台。

5 结语

图书馆需要提供嵌入用户信息环境和信息过程的服务，从而使图书馆服务走出图书馆建筑，进入用户的日常学习、工作和生活空间，从基于图书馆端系统过渡到基于用户端系统[33]。为了将图书馆的资源和服务紧密契合用户需求，提高研究人员的信息素养，发挥图书馆对科研创新和教学活动的支撑作用，我国研究型图书馆开始尝试嵌入式学科化服务，在实践中取得了一些经验，正在形成适合推广的服务模式。虽然在嵌入式学科化服务过程中，在机制、资源、人才建设、软硬件构建、服务绩效评价等方面存在这样或那样的问题，但从图书馆长远发展趋势来看，嵌入式学科化服务是图书馆生存发展的必由之路，必须引起重视，协调各方资源，加强复合型人才培养，强化硬件建设和服务反馈，加强沟通，丰富服务内容，为用户科研创新提供即时高效的知识支撑服务。

参考文献

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[4] 初景利，孔青青，栾冠楠.嵌入式学科服务研究进展[J].图书情报工作，2013，57（22）：11-17.

[5] 初景利.第二代学科馆员与学科化服务[J].图书情报工作，2008（2）：6-11.

[6] Davenport T H，Prusak L.Blow up the corporate library[EB/OL].[2014-07-22].http：///science/article/pii /026840129390057B.

[7] 初景利.嵌入式图书馆服务的理论突破[J].大学图书馆学报，2011（6）：5-9.

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[9] 初景利.嵌入式学科服务研究进展[J].图书情报工作，2013（22）：11-18.

[10] 罗亚泓.国内外嵌入式图书馆服务研究及主要观点[J].图书情报工作，2014（6）：123-129.

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[12] 唐艺，谢守美.基于协同学理论的高校图书馆嵌入式服务研究[J].图书情报工作，2013（8）：78-81.

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[30] 陈晓瑜.利用Blackboard构建“信息检索课”远程教学平台开展在线信息教育的实践与体会[J].图书与情报，2007（5）：64-67，101.

篇（3）

1.引言

高校图书馆学科服务是高校图书馆目前工作的重点，在新技术、新媒体环境下，大学图书馆面临变革转型与服务创新，学科服务面临新的压力与挑战，嵌入式学科服务（embedded subject service） 作为一种最新的学科服务理念，它完全以用户为中心，以融入用户的科研过程、用户的物理空间或虚拟空间为手段，以满足用户需求为最终目标，是当前图书馆学科服务创新内容、迎接挑战、实现与用户深度合作的重要途径[1]。本文通过分析嵌入式学科服务工作面临的关键问题、嵌入式学科服务工作内容结合本职工作做了一些归纳和总结，希望向更高层次的学科服务创新发展。

2.基于用户需求嵌入式学科服务工作内容创新

2.1将用户需求作为嵌入式学科服务内容创新的基本思路。

在教学与科研上真正掌握老师的需求、结合用户信息需求进行嵌入式创新，为图书馆的生存发展提供正确决策，突出图书馆的核心地位。基于用户需求的嵌入式学科服务内容创新应从多个方面展开工作。

2.2嵌入学科馆藏资源建设，构建资源保障体系。

提供丰富有深度的学科数据库资源是一切服务的基础。将学科馆员嵌入馆藏资源建设过程中，在嵌入学科的同时，与专家、学科用户随时交流，使订购的资源专业针对性强，学术价值高，能够确保学科资源建设的良性发展和实现文献资源利用效益的最大化。

2.3把信息素养教育嵌入学科服务内容。

以用户需求为中心，深度挖掘用户隐在需求，将信息素养教育与用户需求相融合，站在用户立场上对信息素养教育内容进行创新，更加符合用户的真正需要。对信息素养教育内容进行创新，以前信息素养教育内容大多为信息获取的学习，现在是教会大学生如何利用各类数据库及信息资源，提高文献调研的效率。

2.4加强建设高素质的嵌入式学科馆员队伍。

嵌入式学科服务工作对嵌入式学科馆员有非常高的要求，以学科专业为中心点，需要图书情报学、计算机学科、各专业学科专家学者共同努力完成。高校图书馆应在现有的馆员队伍中选择有学科专业背景，熟练掌握计算机和良好的外语水平，由良好沟通能力的人员组成嵌入式学科服务团队，对这些学科馆员团队进行图书专业化、学科专业化的培训。在馆长带领下组建嵌入式学科服务团队，当用户有需求才能做到优势互补，才能充分发挥其团队优势，更好地为学科用户服务。

2.5嵌入到用户的物理空间和虚拟空间，加强学科用户之间的互动。

针对国内外对嵌入式学科服务的研究，总结主要是通过嵌入物理空间和虚拟空间方式提供嵌入式学科服务。在物理空间方面，馆内空间嵌入主要采用学术研讨室、学术沙龙、讲座交流的现代复合式多元化空间。馆外空间的嵌入主要学院的办公室（定时走访），每周都把学科服务送到院系的办公室和实验室。可以面对面地回答师生提问，使用户问题得到尽快答复。同时，积极把学科服务嵌入到用户的虚拟空间[3]。

3 结语

目前，基于用户需求的嵌入式学科服务工作创新是高校图书馆服务发展的一大趋势，要想更好地为学校科研教学服务，提高图书馆的核心地位，就要以用户需求作为嵌入式学科服务的基本思路，嵌入学科馆藏资源建设、构建资源保障体系；把信息素养教育嵌入学科服务内容；加强建设高素质的嵌入式学科馆员队伍；提高信息素养教育；嵌入到用户的物理空间和虚拟空间创新方面的五大工作内容，只有这样，高校图书馆才能进行优质高效的创新性嵌入式学科知识服务。

参考文献：

[1]初景利，孔青青，栾冠楠.嵌入式学科服务研究进展[J].图书情报工作， 2008，57（22）：11-17.

篇（4）

中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0163-02

近几年，嵌入式技术日渐普及，随着“三网融合”不断提速，3G网络全面铺开，对消费类电子产品市场产生了重大的冲击，进而为嵌入式系统产业带来更大的人才需求。嵌入式系统无疑成为当前最热门、最有发展前途的IT应用领域之一。在未来相当长的时间内，嵌入式软件人才将是企业争夺的目标。

相对强大的市场需求而言，目前，嵌入式人才市场的现状却是企业举着大把的钞票却招不来合适的人才。据权威部门统计，我国目前嵌入式人才缺口每年为60万人左右。造成这种情况的原因很多，最重要的原因之一就是，与嵌入式技术的快速发展相比，我国大部分高等教育机构在嵌入式系统领域的培养模式和教学水平相对滞后，每年输送到市场上的嵌入式系统人才不多。形成的现状就是：一方面，有些高校学生毕业就面临失业；另一方面，嵌入式企业缺乏有经验的人才。

目前，国内高等教育机构中开设嵌入式系统教学的学校其实并不少。从教学层次上，可大致分为普通本科院校的嵌入式方向、高职院校的嵌入式专业以及与嵌入式相关的社会培训机构。社会培训机构面向的是有一定的计算机软硬件专业知识、想在嵌入式开发领域进一步深造的专业技术人员，并不是一个系统完整的人才培养模式。本文主要讨论普通本科院校和高职院校的嵌入式教学模式。

普通本科院校的嵌入式教学模式

国内普通本科院校在原有计算机学科的基础上，开设与嵌入式有关的课程是水到渠成的。早在20世纪90年代末，某些重点高校就依托国家级的重点科研项目在研究生层次展开了嵌入式技术的开发与应用，其中最著名的就是Delta OS，它是电子科技大学和科银公司联合研制开发的全中文的嵌入式操作系统。随着嵌入式行业的飞速发展，一些重点高校在本科层次也开始引入嵌入式有关的课程，但嵌入式教学的重点还是放在研究生层次和科研实验室中。

国内高等院校的本科层次嵌入式方向教学模式可以总结为：在计算机类或者电子类原有教学模式的基础上，为有志于从事嵌入式开发以及未来在更高层次上学习和工作中继续嵌入式开发的学生进行广泛的兴趣培养。具有如下特点：（1）本科层次的嵌入式专业课程往往安排在大三，甚至大四，通常作为专业选修课出现。有些本科生在做毕业设计时才开始接触嵌入式开发。嵌入式系统课程在本科阶段多作为专业知识的拓展或研究生学习的铺垫，更多出现在研究生培养方案或者所辖的二级学院培养方案中。（2）本科学生入学素质高，学制长，理论基础扎实。由于学生拥有深厚的计算机或者电子技术的理论基础，往往在接触嵌入式开发后可以触类旁通，学习能力和速度都非常惊人。（3）本科院校的科研实力普遍较强，以科研带动教学，研发氛围非常好。一些重点高校的优秀本科生在大三就可以加入到导师的科研团队中，进行嵌入式产品的实际开发。（4）本科院校与企业合作科研的实力较强，一些重点院校与国际知名的公司有长期的合作关系。这无疑大大促进了本科层次嵌入式方向人才的培养。

高职院校的嵌入式教学模式

随着嵌入式行业的发展，近几年国内高职院校的嵌入式教学也以较快速度发展。其中，深圳职业技术学院计算机应用专业起步最早，发展较快。从2003年首次开设全国高职院校中的第一门嵌入式系统类课程，并创建全国高职院校中第一个嵌入式系统类实验室“深职院－电子科大嵌入式系统技术实验室”开始发展至今，该专业已有400名左右的嵌入式方向毕业生，其中大部分都就业于嵌入式相关行业，有些学生在企业工作两三年后，目前已成为嵌入式专业方向项目经理以上技术人员。总结这些年来的办学经验，深职院嵌入式方向教学模式可概括为：以“职业岗位需求”为核心，教授紧跟当前嵌入式行业发展的核心技术，把学生培养成“能工巧匠型大学生”。现从以下几方面具体说明。

面向工作岗位，体现核心能力的人才培养计划 自本专业创建至今，每年5月定期举行专业指导委员会会议，广泛邀请业内精英企业的总裁和一线技术负责人讨论、修订当年新生的大学三年教学计划。来自企业的声音使得每一届学生的培养计划都源自就业岗位，符合工作需要。

紧跟行业技术发展潮流的课程体系 如图1所示，按照学生未来的就业领域和岗位需求设置课程，包括：微控制器高级应用、RSIC嵌入式系统技术、WindowsCE嵌入式操作系统、Linux嵌入式操作系统、DSP技术、智能网联网技术、嵌入式SOPC技术、嵌入式技术应用综合实训等。

重视学生动手能力的培养 高职院校素来重视学生动手能力的培养，学生绝大部分的学习在各种实验（实训）室进行，并基本保证每人一套业内实用的实验设备。

与嵌入式知名企业紧密合作 定期举行最新行业技术交流讲座，组织学生到企业生产一线去实习参观，合作开发科研项目等。除了前面提到的“专业指导委员会”，还大力建设相关的校外实训基地，为学生校外实习、就业打下良好的基础。

毕业生具备国内外认可的嵌入式行业权威认证 引进“ARM中国技术工程师”、“WinCE嵌入式系统开发”等国内外认可的权威认证，既拓宽了课堂所学知识，又提高了学生的就业竞争力。

然而，高职院校本身的一些客观条件也影响和约束了嵌入式系统人才的素质，如学生入学基础较差，学制较短，学历证书对企业没有较大的影响力等等。

应用型本科嵌入式系统人才培养模式的探讨

通过对普通本科院校与高职院校在培养嵌入式系统人才的教学模式上进行仔细分析后，不难发现两种模式均有优势和不足。能不能取长避短，探索出一条适应市场需求的嵌入式系统人才培养模式呢？答案是肯定的。可以结合普通本科院校与高职院校嵌入式系统人才培养模式的优点，研究并探索一种学制与普通本科一样，培养目标与高职教育相似但更高的培养模式――应用型本科嵌入式系统人才培养模式。这种模式和普通本科一样培养四年制全日制在校大学生，在培养思想和课程体系上有以下特点。

（一）培养思想

直接为企业培养应用型人才，而不是普通本科院校所培养的应用型与研究型相结合的人才。根据企业工作岗位的需求制定人才培养方案，使得培养出来的学生掌握嵌入式行业的相关工作技能，能将学校所学直接应用到工作中，很快适应并进入工作角色。

（二）课程体系

课程体系的设置兼具实践性和理论性，以实践为主，兼顾理论，使学生在体系化结构的嵌入式系统知识的基础上，能基本胜任一线的工作角色，并具备一定的专业自学能力，在未来的职业发展中更有潜力和后劲。

课程设置目标 嵌入式系统的开发是结合硬件平台设计、系统软件规划、应用软件开发等一系列环节的软硬件综合工程。因此，要求应用型嵌入式系统人才必须掌握软硬件的基础知识，具备嵌入式系统开发的相关技术能力，必须是全方面的软硬件人才。这和普通本科院校电子专业或者计算机专业培养出来的具有一定嵌入式系统开发能力的人才有本质的区别。

计算机软件硬件兼顾的四年制课程体系 结合课程设置的目标，学生必须具备一定的软硬件专业基础知识才能进入32位嵌入式系统课程的学习。在硬件方面，必须先学习数字电路、模拟电路（高低频）和单片机原理与应用等课程；在软件方面，要学习C/C++程序设计、汇编语言、软件学和操作系统原理等课程。只有掌握了这些课程的内容，才能进入32位嵌入式系统课程的学习。而32位嵌入式系统本身的知识点很多，主要包括32位嵌入式芯片的结构与功能、32位嵌入式硬件体系结构、硬件平台的电磁兼容设计、嵌入式软件中的Bootloader引导程序、驱动程序的编制与调试技术、嵌入式实时操作系统平台的移植与应用软件的开发等，因此，必须全面、系统地规划应用型嵌入式系统人才培养的四年制课程体系。

专业课程中实践内容与理论内容的关系 虽说“实践出真知”，可在嵌入式系统开发这一行，没有扎实深厚的理论基础是不行的。因此，必须处理好两者的关系。以 “Windows CE嵌入式系统”课程为例。该课程根据嵌入式系统助理工程师工作岗位的特点，以一个具体的嵌入式公司的研发活动展开分析，并确立研发中的典型工作过程，仔细分析工作过程对嵌入式助理工程师的能力要求，完成课程的初步设计。在经过与企业兼职教师商讨后，对课程设计进行调整，并整理出实用及可操作的教学内容，以项目的方式进入教学。根据PDA研发过程，将课程分为14个项目、1个课程设计完成学习过程；教学内容注重实践与理论相结合，其实践和理论的课时比例为42∶22；全程在专门的实训室中进行教学，保证每个学生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上完成学习任务。通过课程学习，学生能较好地掌握Windows CE嵌入式系统的应用与开发方法，系统掌握Windows CE嵌入式系统驱动程序的开发及应用的相关技术。

学完一门课程，掌握一个实际项目的开发技能 在课程体系中，多加入学习时间集中、实践动手环节为主的整周实训课（单元课），建立以产品为实体的多种工程技术开发实训项目以及相应的实训室等。如在最后一个学期开设的“专业技能实训”课程，该课程集中在2周实施，共56学时，在这2周的学习中，学生在基于IntelPXA270的嵌入式教学平台上围绕PDA应用项目完成内核及SDK定制、bootload、串口开发、gprs应用、gps应用等10个实用的实训项目。通过该课程的学习，学生能较好地掌握针对PDA及相关嵌入式系统的常见应用项目的开发方法。

像专业核心课一样，认真进行毕业实习工作 普通本科院校一般只在大四安排一个月左右的毕业实习。考虑到让学生多些时间体验工作岗位，体验社会角色，从而更好地适应用人企业的需要，在大四下半学期安排更多的时间进行毕业实习，甚至可以考虑将毕业实习和毕业设计结合起来，为学生联系或者学生自主联系嵌入式行业公司，在适合的工作岗位上实习一个学期，使学生把握住宝贵的就业机会和实习时间。

此外，与国内外的业内知名公司合作，引入有影响力和竞争力的专业认证，作为学生的课外延伸。

应用型本科嵌入式系统人才培养模式有别于普通本科教育和高职教育，是满足嵌入式人才培养需要，面向实际工作岗位，兼顾计算机软硬件开发理论和方法的一种新型模式，是嵌入式系统教育从高职层次向应用型本科层次逐步转变的一种探讨和尝试。随着这种模式的推行和发展，相信会有更多更好的嵌入式系统人才从校园走向广阔的就业市场。

参考文献：

[1]王晓春，彭艳.嵌入式系统的发展趋势和人才培养[J].职业技术，2007，（14）：38．

[2]熊茂华.高职嵌入式技术应用专业课程体系的研究与实践[J].计算机教育，2007，（2）．

[3]解志坚，张红燕，曾炼成.嵌入式系统开发人才培养的路径[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2010，（6）.

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1备赛的意义

竞赛的目的在于引导高校在嵌入式教学中注重培养大学生的自主学习和创新能力、团队协作精神和理论联系实际的学风[3-4];加强动手能力和工程实践能力的训练;提高学生针对实际问题设计和研发嵌入式系统的能力[5]。

实践证明,作为一种重要的教学途径和手段,嵌入式竞赛对创新人才的培养起到了极大的促进作用[6]。但由于竞赛条件(参赛队数和人数)所限,如果是为竞赛而竞赛,最终只能有极少数学生真正参与到竞赛中并获益,而很大一部分学生,包括在选拔过程中因为种种原因被淘汰下来的,纵然有很大的激情和能力,却享受不到竞赛带给他们的机会和挑战,这种强烈反差与竞赛创办的主旨及创新人才的培养目标是明显不相适应的。有些高校在备赛过程中忽略了这种矛盾,盲目强调竞赛结果的重要性,使竞赛成了少数学生的“游戏”。

积极备赛,并不仅仅是在竞赛前积极地组织、选拔和培训优秀学生,取得优异成绩,更重要的是利用嵌入式竞赛的契机,主观能动地将比赛的形式和方法贯穿于备赛和竞赛过程中,让更多的学生真正参与到竞赛中来,在整个过程中得到锻炼和提高,因为共同进步要比一两个单纯的奖项有意义得多。

2将备赛作为扩大竞赛受益面的重要手段

武汉大学嵌入式系统竞赛备赛工作依托武汉大学国家工科基础课程电工电子教学基地和国家电工电子类实验教学示范中心的大共享开放式实验教学平台,以武汉大学―英特尔嵌入式与多核技术联合实验室、创新实验室、电子综合实验室和EDA与DSP技术实验室为主体展开,面向全校电子信息大类的十余个专业(电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程和测控技术与仪器等)及计算机学院和国际软件学院等相关专业的学生,为扩大竞赛的受益面,我们从以下几方面作了积极的探索和实践。

2.1从分步淘汰制转变为分组制

早期的备赛组织就是选拔和淘汰学生的过程,即先海选出一批学生进入实验室,进行第一阶段的培训,中期再进行一次优选,最后在竞赛前夕优中选优,决定正式参赛学生,淘汰下来的学生只能离开。2006年开始,我们将这种分步淘汰制转变为备赛分组制,即根据层次差异,将学生分为研究组和学习组。

备赛时间从比赛前1年的9月份开始到正式开赛前(以2008年竞赛为例,备赛时间为2007年9月～2008年3月),历时约6个月,分为两个阶段,即前3个月的第一阶段和后3个月的第二阶段。

在第一阶段,对报名参加的学生均予以接收,并以3人/队为单位进行统一管理,教学工作主要是分批次在嵌入式与多核技术实验室进行。第一阶段结束后进行一次综合考评,然后将学生分组,研究组的学生被分配到创新实验室或电子综合实验室进行提高和强化,学习组的学生则可以选择继续现有的学习或跟随研究组的学生一起进阶。

在第二阶段,研究组的学生在教师的指导下发挥特长,针对具体的关键技术和应用(如ARM与FPGA混合系统设计、GPS应用等)展开学习和研究。第二阶段结束后,学生提交作品或研究成果等,最终的参赛选手从研究组的学生中产生,学习组的学生若表现突出亦可加入到研究组中。

2.2强化校企合作,为备赛创造优越条件

相对正常的教学过程,备赛的实践性很强,与企业间的合作更为重要。通过强化与企业间的联合,建立高校与企业更深层次的互助合作关系,不仅能节约资金,为扩大竞赛受益面创造条件,更能将企业的创新意识、理念和最新科技成果带进校园。

2005年,为促进嵌入式教学发展,武汉大学正式加入英特尔大学合作计划,2007年和2009年,在与英特尔公司建立长期稳定的互助与合作发展关系的基础上,我校分别建立了武汉大学―英特尔多核技术联合实验室和武汉大学―英特尔嵌入式技术联合实验室,并获赠包括英特尔Xscale架构教学平台、英特尔®凌动教学平台和多核软件开发包在内的,具有很强实践价值的嵌入式和多核系统开发设备与软件,这些硬件环境为利用备赛扩大竞赛受益面工作的有效实施创造了优越条件。

除了硬件配套设施的建立,我校还定期邀请企业专家来实验室讲学,或组织学生进行技术培训,或参与学生设计方案的讨论等。图1展示了英特尔公司知名专家来我校讲座的情况。

2.3以课程为背景,促进教学与备赛的有效结合

武汉大学电子信息学院嵌入式系统与设计和多核架构及编程技术两门本科生课程对备赛工作起着支柱性作用,多核架构及编程技术课程还荣获2007年度“教育部―英特尔精品课程”称号。作为英特尔多核课程大学计划三所种子学校之一,武汉大学在协助华中、华西、华西北等三十几所高校开设多核课程的过程中,与兄弟院校之间进行交流与合作,积累了一定经验。不同于嵌入式课程的正常教学,嵌入式竞赛具有针对性强的特点,在备赛教学过程中,课程组的老师从实践应用的角度出发,结合最新的嵌入式技术,对两门课程的教学与实验内容进行了反复提炼,精炼成“嵌入式系统综合设计”和“多核编程与系统优化”两个课程专题,组织学生强化训练,学生在紧张和连续的短期教学过程中收益很大。

除了两门课程专题外,我们还聘请校内外的技术专家有针对性地讲解电子系统综合设计、图形图像处理与编程技术、音视频处理技术、Linux操作系统与程序设计等,学生可以选听,还可以进行实践,灵活丰富的教学活动受到学生的热烈欢迎。

这些以备赛为基础的教学活动的深入开展,极大激发了学生的创作热情,很多有创意的想法和设计作品反过来又作为各课程的参考设计和实例引入到教学中,丰富了相关课程的建设与发展。

2.4将备赛与竞赛有机融合

备赛第二阶段的结束,正式参赛选手的确定,并不意味着竞赛所带来的机会与挑战对那些未能选上的学生就到此停止了。我们把这部分学生组织起来,除了参赛资格外,让他们享受跟参赛选手同等的待遇,包括接受竞赛指导、专题讲座和讨论、课程免修和研究经费支持等,淡化竞赛概念,支持和鼓励“非参赛”学生进行参赛作品的设计与研究。对于他们提出的创新想法和设计,或酌情加入到竞赛作品并给予丰厚的奖励,或推荐申报国家级或校级大学生创新科研项目,或作为嵌入式系统设计优秀作品给予大力支持。

2.5评价与考核重在引导和激发创新潜能

备赛中的评价与考核只部分作为选拔的依据,最终目的还是监督学生做好阶段性知识点和成果总结,鼓励他们进行创新和实践。评价和考核机制参考了竞赛规章,按照实际情况进行了调整,根据学生(或团队)完成的设计作品情况、作品展示、设计总结报告、答辩表现等因素进行综合评价,详细评分标准包括:

(1) 设计作品的原创性(构思、功能、电路、指标等方面的创造性等)(15%)。

(2) 设计作品的功能、指标设定的合理性和完备性(20%)。

(3) 设计作品完成程度(包括主要功能和技术指标等)(30%)。

(4) 答辩过程中回答问题的正确性、准确性和发挥(15%)。

(5) 设计报告(20%)。

评价将设计难度和工作量乘以一定的难度系数,难度系数在1～1.8之间;以自愿为原则,鼓励学生对自己的设计进行5～10分钟的讲解,对表现优秀者给予10分以内的嘉奖;从分值分布的情况可以看出,我们更强调体现学生创新潜能的因素,如设计创新性、构思独特性和合理性等(占35%)。优秀的设计作品或研究内容将被选择参赛或推荐,教师还就有关内容指导学生申请国家级或校级大学生科研创新项目,对于半成品或未成品,教师会提出修改意见,并提供技术指导。

3实践成果

近几年来,利用嵌入式竞赛的机遇和挑战,通过组织备赛工作,我校电气信息、电子信息类专业学生在嵌入式系统工程实践能力、知识综合应用能力和综合素质方面有了极大提高。报名参加嵌入式竞赛的人数逐年增加,2010年已达到近200人。嵌入式多核技术实验室创新教育如火如荼,我校成为武汉大学电子信息学院“三创”教育先进模范之一。以下是我校取得的一些成绩:

(1) 以嵌入式系统与综合设计作为重要组成部分之一的电子综合设计实验教学团队在2009年获得武汉大学首届唯一团体杰出教学贡献校长奖;

(2) 我校学生在近几年的各项比赛中取得了优异成绩,在2006年嵌入式竞赛中获得全国三等奖3项;2008年嵌入式竞赛中获得全国一、二、三等奖各1项。

(3) 我校教师积极探索“备赛中扩大嵌入式竞赛受益面”的教学方法,促进了实践教学活动的深入开展,仅2006～2009年,竞赛指导小组教师指导本科生全国大学生创新设计项目5项,校级科研项目30余项,部分项目已以优异的成绩通过科技验收。

4结语

以嵌入式竞赛为契机,依靠积极备赛所形成的优势资源、创新环境及学生互助机制等,能让更多的学生直接从中受益,促进创新人才培养,我们将坚持不懈地探索下去。

参考文献:

[1] 崔金钟,卢显良. 通过国家竞赛促进“嵌入式系统”课程实验教学的改革[J]. 计算机教育,2007(5):39-41.

[2] 以赛促教,以赛促学:“英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛”系列报道之二[J]. 计算机教育, 2008(13):118-119.

[3] 周家伦. 创新型人才培养与大学生综合素质教育[J]. 中国高等教育,2006(5):38-39.

篇（6）

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0182-02

一、引言

随着信息化与工业化的融合及工业4.0国家战略的提出，嵌入式系统技术有着越来越广阔的应用空间。目前，嵌入式系统技术已经深入应用到了工业控制、智慧城市、智慧交通、智能家居、智能医疗、智能穿戴、通信设备等人们生活的各个领域。为了适应社会对嵌入式系统开发人才的紧迫需要，如今大多数高校在电子信息工程、自动化等专业开设了嵌入式系统方向[1-3]。在嵌入式系统开发方向课程教学中大多高校仍采用传统的授课方式，即把相关专业课分散到三到四个学期，每门课又分散到一个学期讲授，每周二到三次课。其教学效果并不理想，学生普遍感到该课程难以掌握。为了解决上述问题，本文给出集中授课方式在嵌入式系统方向教学中应用的一些想法和意见。

二、嵌入式系统方向开设背景及课程介绍

（一）嵌入式系统开设背景

所谓嵌入式系统是软硬件紧密结合的综合系统，一般而言，嵌入式系统由嵌入式硬件和嵌入式软件组成，它是面向用户、面向应用、面向产品的专用计算机系统。嵌入式系统拥有软件硬件可裁剪，对可靠性、成本、体积和功耗严格要求的特点。基于嵌入式系统的“专用性”以及“嵌入性”，在各个领域均有嵌入式系统的广泛应用。因此当前嵌入式系统拥有巨大的发展潜力、社会需求大量的嵌入式软硬件工程师。在此背景下，以及遵循培养应用型人才的教学理念下，国内绝大多数高校纷纷开设嵌入式系统开发课程。

目前我校的嵌入式系统方向人才培养目标是：掌握电子技术、嵌入式系统应用与开发、物联网技术开发与应用等工程领域的实践知识和技能，具备嵌入式开发、嵌入式系统测试、物联网应用开发能力，能在通信、电子设备设计制造、物联网应用、IT业等部门从事嵌入式系统软硬件分析与设计、测试、物联网研究与开发、电子信息系统应用与维护、开发、测试、销售及研究等生产和管理第一线需要的高素质应用型人才[4]。

（二）嵌入式系统课程介绍

嵌入式系统课程一般包括：Linux系统、C语言、C++面向对象的程序设计、ARM微处理原理与应用、嵌入式系统GUI开发。其中Linux系统为嵌入式系统课程的核心部分，在今后的嵌入式开发编程过程中大多是在Linux环境下进行；C语言则属于嵌入式系统开发最基础也是最重要的编程语言，目前嵌入式系统硬件开发多是基于C语言；C++语言则是属于面向对象的高级编程，嵌入式系统GUI开发则是在Linux环境下在Qt上使用C++语言进行图形界面的编程设计；最后ARM微处理器的原理与应用是整个嵌入式系统课程的精华也是其难点所在，所有的程序都需要在ARM处理器上运行，所以学习好ARM原理与运用无论以后做硬件工程师还是软件工程师都有着重要意义[5-7]。

三、嵌入式系统方向教学方式现状

目前绝大多数高校仍然采用传统的授课方式来讲授嵌入式系统课程，即把相关专业课分散到三到四个学期，某门课程在一个学期开展，分散在15～18个教学周，每周讲授4～6节课。从近几年毕业生难以适应市场的需求来看，按照传统的教学方式对嵌入式系统课程进行教学显然有着巨大的不足之处。主要不足是：

1.知识点的讲授不连贯，往往在下节课浪费了大量的时间来进行上次课的补习。

2.实践应用少，尤其对于应用开发型的课程，讲完理论之后缺失及时的实验开发。即使加了实验课，某些实验项目不能在两节课完成[8]。

3.时间跨度过大，嵌入式系统课程知识涉及面广，仅仅上述的四门基础课程按传统授课计划一学期一门课来看，需要两年才能完成。

4.高校针对嵌入式系统教学知识落后于当下嵌入式技术发展，同时也缺乏有资深嵌入式工作经验的教师。

四、集中授课方式在嵌入式系统方向教学应用

集中授课方式是指把某门课程集中在一段时间内连续进行学习，直到该门课程进行完毕，再开展下一门课程的学习。整个学习阶段大致是以知识点做基础，实际应用做课程案例，开发项目为驱动，注重提高学生的实际编程能力。这样能够及时有效地进行针对性学习，能够稳固知识点，加强学生实践动手能力，而且学习时间跨度大大降低，根据人类的记忆规律更能使学生加深理解记忆，更好地掌握本阶段的知识[9]。

由于嵌入式课程涉及知识面广，系统的嵌入式系统开发课程我在这里大致分为了四个阶段：

1.嵌入式系统开发基础篇。首先，进行Linux系统的基础学习，其主要内容为：学习Linux系统的理论知识，如Linux系统简介、Linux的文件系统、文件类型及属性、文本编辑器等；之后进行学习Linux系统下的常用命令和shell编程；最后也是以后常使用的知识便是编译与调试，学习GCC编译器和GDB调试器以及make工具，通过makefile文件来描述源程序之间的相互关系并自动维护编译工作。其次，在学习了Linux基础之后便可以在Linux环境下进行开发，也就意味着进入了C语言的高级编程学习中，而在此阶段学习中不能像传统教学一样仅仅教授C语法基础，要更深入学习C语言的灵魂知识――指针的学习，之后进行C的高级编程，例如编译的预处理、链表及操作、树和二叉树等知识的学习。这样就基本上完成了本阶段的理论学习，本阶段最后一步是学生实战提高的一项内容即C项目系统的设计开发，在一个系统项目的开发过程中几乎会用到此前所学的所有知识，学生在开发过程中也会看清自己学习中所欠缺的知识。

本阶段因为是基础性知识学习，在后期学习应用中均占有很大的分量，所以用时也是最长的一个阶段，约在5～6周方可完成阶段性学习。

2.嵌入式开发系统篇。在完成了C语言的学习后，便可以开始进行学习Linux系统程序的设计，本阶段学习目标便是掌握Linux系统编程和网络编程的基本方法，掌握多进程和多线程的编程能力。学习过程中主要学习进程与线程的原理、进程间通信的方式、网络的基本原理、Socket编程等。在此阶段的学习中要多锻炼大型程序和复杂项目框架的设计能力，使得学生能够在未来工作中具备掌控和领导项目的潜力。

在完成本阶段性学习之后，同样需要大量的练习以及系统项目的设计开发训练。本阶段主要是系统的设计学习，则需训练诸如局域网OICQ程序设计、远程终端管理系统之类的开发项目，来提高学生系统设计开发能力。本阶段主要学习系统的基础性开发，大约在四周左右完成。

3.嵌入式开发的软件应用篇。本阶段主要进行C++面向对象的程序设计开发，学习类和对象的区别与应用，面向对象程序设计的三个基本特征：封装、继承和多态。因其在C语言基础上演变而来，故而此阶段属于快速学习阶段，在一到两周即可完成。然后学习系统GUI开发，主要要求掌握Qt开发的基本流程和Qt提供的类库的使用方法。在整个的软件应用阶段会在两周内完成。

虽然学习用时比较短，项目的开发练习依然不可缺少，在未来工作中这类快速学习并加以应用的情景有很多，学生们有必要也必须有快速学习的能力。

4.嵌入式开发的硬件篇。本阶段在整个嵌入式系统开发中属于难点，需在本阶段学习ARM微处理原理和应用，主要掌握ARM的基本架构、指令系统，同时也要了解ADS集成开发环境；嵌入式Linux的系统移植，主要掌握u-boot启动流程、u-boot的移植流程及关键步骤，学会构建根文件夹系统，掌握整个嵌入式Linux系统开发方法；学习Linux驱动开发，掌握嵌入式Linux设备驱动程序的基本原理、架构和设计方法以及驱动开发中常用的机制和内核资源。

该阶段主要以实验为主，加强学生动手能力，熟悉嵌入式的硬件程序开发，该阶段也在四周左右。

五、总结

经过对社会上嵌入式系统培训机构的调研来看，大多数机构都是应用的此类授课方式专项培训嵌入式系统开发人才，而经过培训之后的学员有着扎实的知识功底和良好的实用技能，明显比高校毕业生有更高的动手能力和岗位适应优势。因而在高校嵌入式系统方向课程的教学中尝试使用集中授课方式，对提高应用型人才培养有重要的借鉴意义。

参考文献：

[1]王崴.“嵌入式系统”课程的教学改革与实践[J].常州工学院学报，2013，26（1）.

[2]郭锐.嵌入式系统教学中若干教学方法研究与实践[J].科技信息，2012，（16）.

[3]彭道刚，李辉，夏飞.基于项目驱动的嵌入式系统教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（28）.

[4]张广渊，肖海荣，马昭，梁伟.应用科技大学本科生科研能力培养改革探讨[J].大学教育，2014，（4）.

[5]冀常鹏，马飞，徐维.项目驱动的嵌入式系统教学改革.电气电子教学学报，2012，（33）.

篇（7）

关键词： 嵌入式实验室；管理；设备

Key words： embedded laboratory；management；equipment

中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）05-0148-02

0 引言

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各行各业。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。我们在生活中到处可见使用嵌入式系统的设备，像手机，门禁系统，数码相机，摄像机等带有数字接口的设备。

以前的嵌入式实验室就是一个学生自主学习中心，设备都是学生自己买，实验室也是学生自己管理，从2013年才正式买进设备，将实验室正式整理出来投入教学实验使用，并且专门由实验室老师负责。现在嵌入式实验室里面的设备主要包括：电脑45台，C51单片机开发套件120套，CC25303无线模块Zigbee开发板80套，SD503物联网综合试验箱5个，Android开发套件80套，嵌入式CORTFX平台60套，嵌入式ARM11开发平台120套，示波器2台，Android开发套件UNO R3 60套，STM32开发板套件80套，RFID开发板80块等。如何管理这些设备，使其最大限度地发挥作用，成为嵌入式实验室管理的一项重要工作。

在平时的实验室管理中有时会出现这样的矛盾：学生来实验室上实验课，实验室管理员和教师都认为应该由对方管理，这就不利于实验教学的正常、有序进行。因为实验室管理不只是管理员或教师的行为，而应该是双方共同的责任。管理员应该积极主动的配合，与任课教师共同管理，这种管理不只是单纯的上课前后的管理，而应该贯穿整个实验教学的始终。作为一名嵌入式实验室的管理员，针对嵌入式这种专业性比较强的实验室，在管理上笔者认为应该做到以下几点：

1 加强日常管理，提高嵌入式实验室管理水平

嵌入式实验室和所有的实验室一样建有完备的工作规范和工作制度，如学生实验守则和实验室安全卫生制度等。同时还有针对专业实验室的管理制度，如计算机科学与技术实验室实验开放管理制度、嵌入式系统实验分室简介以及实验项目介绍等。这些规则和制度都在实验室上墙张贴，并严格执行。嵌入式实验室的常规管理应做好如下基本工作。

1.1 安全管理 从安全角度分析，嵌入式实验室可能会由于以下几种原因造成安全事故：操作不当和粗心大意酿发的人为责任事故，如带电使用ARM开发套件；因设备的使用寿命到期而引起的设备设施事故，如RFID套件寿命是三年；雨天未关窗户，雷电时未断电引起的设备损坏；计算机被病毒感染或遭黑客攻击，开发套件里的小零件被故意损坏，使用者想带出实验室私自操作而引起的丢失、偷盗行为事故；未关电源导致设备通电时间过长，温度过高，供电线路老化、超负荷运行导致线路发热，引起火灾；实验员应对可能发生的所有安全事故要有高度警惕，认真做好实验室的安全管理。

1.2 设备管理 在使用中管好设备是实验室管理的重要任务。管理的原则是：最大限度的使用且用而不乱。在实验之前，教师要向学生讲清楚所用设备的原理和操作规范，每次实验后，都要作详细的使用记录，作为以后检查和维修的凭证。嵌入式实验室的设备不仅种类多还全是散件，且使用频率高，在管理上存在很多问题，如这个班的学生刚上完课，下个班又要用同一套设备，这就会存在丢失和赔付问题。目前我采用的方法是在每盒设备贴上标签，写上使用者的姓名、学号和电话，并告知使用规则，在本学期该学生只能使用该设备，并对本盒设备负责。职责明确，到实验课结束时，再逐一清点设备，丢了的则使用者赔付。虽然这样管理有些费时费力，但是经过一年的实践操作，我发现此法很有效。

1.3 档案管理 嵌入式实验室作为专业实验室，和一般的实验室一样，实验员必须把管理工作进行的情况及结果如实记录在册，建立实验室管理档案，为学校考核提供依据，同时也为实验室向量化管理发展创造条件。实验室管理档案包括实验仪器损坏维修记录本、实验室开放记录本、实验教学记录本、本实验室的课表、实验设备清单、规章制度和工作总结等资料。

2 加强维护保养，提高设备利用率

实验设备的维护与保养是很重要的，科学的维护保养设备不仅能够提高实验时的工作效率，而且还可以延长使用寿命。不同的实验器材要根据其要求采取不同的保养方式，以维持和保护设备的性能和技术状况。

2.1 实验设备管理的科学化 合理的使用、调配、管理仪器设备，能充分发挥实验仪器设备的效能，在这方面必须根据实际情况制定出合理的、科学的管理措施。如：分散与集中管理相结合，有效利用有些实验仪器设备过于分散（如RFID、TQ2110）或过于集中使用（如ARM、TQ2440），对教学和科研的开展也不利。

2.2 实验器材要处于正常运行状态 对学生要使用的实验器材要定期进行保养和检修，提高实验器材仪的完好率。比如发现Zigbee开发套件里面的开发板有问题了，就测试找出原因，联系厂商技术支持。

2.3 提高对实验设备的利用率 提高实验仪器设备的利用率，是发挥实验仪器设备效能的一项重要措施。若是搁置在实验室，一直不用，那就浪费了人力和财力，时间长了，也就失去了使用价值。利用率高，实验仪器设备的功效就大，经济效益也大。尤其是像示波器这种贵重的实验设备，就更应该充分利用起来，发挥它本身最大的功效。

3 加强业务培训，提高专业素质

实验员的素质对于专业实验室管理水平有着至关重要的影响。只有提高实验员的综合素质和专业水平，建设一支技术过硬、德才兼备的实验员队伍，才能保障嵌入式探讨活动的顺利开展。具体方法有：

3.1 外出学习 对于热爱专业实验室的实验员，可采取外出进修、短期培训等方法进行培养。培养出具有较高的理论水平和实验技能的高级实验员，作为实验仪器设备使用、管理、维护的骨干。很多厂家现在都举行了各个实验器材的专门培训，可以派出实验员去专门学习，以便日后的实验室管理。如今年暑假中兴公司在南京举行的4G网络和云计算的专门培训。

3.2 专职培训 对于一些大型、精密、贵重的实验仪器设备或某项新实验技术，要有针对性的配备经专职培训的实验员和维护人员，保证这些仪器设备的科学使用和管理。比如物联网实验箱和示波器这类比较贵重和高端的实验器材，则可专门请厂家的技术专家来实验室进行专门的培训，保证在实验器材的最大利用率。

3.3 以老带新 建立“高、中、初”三层管理结构，发挥有经验的实验员的榜样作用，充分发挥一技之长，采取“传帮带”的方式扶助新进的实验技能不足的实验员，加强对在日常第一线工作的实验员的检查、督促和指导工作。

总之，嵌入式实验室的管理是一项综合性很强的系统工程。它涉及的面很广，既有普通的实验室的特点，又有嵌入式独特的专业性特点。作为学校工作的一个重要组成部分，专业实验室工作必须在学校管理和教学管理规律与原则指导下，提高管理水平，达到实现学校教育的整体目标。

参考文献：

篇（8）

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。它一般由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统因体积小、可靠性高、功能强、灵活方便,其应用已深入到各个领域[2]。每年全球嵌入式系统带来的相关工业产值已超过1万亿美元。嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一[3]。针对市场对嵌入式人才的巨大需求,许多高校的计算机,通信、电子、自动化等专业都相继开设了嵌入式系统的相关课程。嵌入式系统作为高校新兴的一个专业方向,如何开展“嵌入式系统”教学,以达到学习嵌入式技术知识、掌握嵌入式系统基本开发方法和应用的目的,是很多高校都在思索的问题。

本文首先分析了目前“嵌入式系统”教学普遍存在的一些问题,然后对本科院校计算机专业嵌入式系统方向的教学和课程设置应解决的主要问题进行了探讨,最后,结合教学实践,总结了一些教学经验。

1“嵌入式系统”教学中存在的问题

由于各高校开设“嵌入式系统”课程的时间并不长。目前,各高校在教学中都处于探索阶段,存在如

下一些亟待解决的问题。

1.1缺少高质量的教材

因为嵌入式技术往往和行业背景结合紧密,所以高校在选用课程教材时,应考虑理论和实践应用相结合、面向应用的教材,只有选用这类教材,教学才不会和实践应用脱节,陷入空洞的理论讲解。但通过近几年的教学实践和市场调研发现,由于新技术日新月异,相应教材的更新速度很难赶上技术更新的速度,这也导致了很难找到一套普遍适用的系列教材,给教学带来一定不利影响。

1.2内容深度不够

嵌入式系统是一门很新的技术,目前虽然很多高校开设了这方面的课程,但是师资往往没有同步跟上,很多教师都是从单片机教学转型而来,缺少嵌入式系统相关技术的系统培训,在短期内无法跟上新技术变革,因此出现教学内容广度有限,深度不够的现象。

1.3缺少实践性

嵌入式系统技术是一门实践性很强的技术,实践是教学的重要环节。如指令编程、驱动程序设计、内核的移植设计和应用等知识的学习,需要学生通过大量的实践环节来加深理解和掌握。但是目前很多高校在开设“嵌入式系统”课程时,缺少相应的实验设备,没有与工程实际应用密切结合的课程设计和毕业设计,使得学生实践能力不强,学习没有兴趣,达不到应有的效果,学生发展后劲不足。

2计算机专业“嵌入式系统”教学的一些思考

嵌入式系统的特点是涉及知识面广,综合性、实践性强,学科发展快,因而学习难度大。不同的专业有不同的特点,对于计算机专业开设“嵌入式系统”课程而言,不能简单的照搬其它专业的“嵌入式系统”教学模式,必须根据计算机专业学生和课程特点量身打造适合本专业的教学模式。经过近几年的教学实践发现,对于计算机专业开设“嵌入式系统”课程,若想达到良好的教学效果,需要先解决以下几个方面的问题。

2.1选择ARM芯片还是其它芯片

构成嵌入式系统的核心之一是嵌入式处理器。可以作为嵌入式处理器的主流芯片有ARM、微处理器(MPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)等。目前在嵌入式领域中广泛应用的是ARM系列芯片。ARM处理器具有高性能、低功耗、低成本的特征[4]。作为世界第一大IP知识产权厂商,ARM公司本身不直接生产芯片,而是靠转让设计许可,将其设计的芯片知识产权授权给其他公司,由合作公司生产各具特色的芯片。可以说,ARM公司引发了嵌入式领域的一场革命,在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位,是目前32位市场中使用最广泛的微处理器[5]。目前,ARM已经成为移动通信、手持计算设备、多媒体数字消费等嵌入式应用的RISC(精简指令集计算机)标准。因此,学习以ARM为核心芯片架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。基于ARM芯片的应用广泛性,在教学实践中,应选择ARM作为学习嵌入式系统的重点内容。

2.2选择ARM7还是ARM9

众所周知,ARM7的教学偏重于硬件,ARM9的教学偏重于软件。谈到计算机专业开设“嵌入式系统”课程,大家自然就会选择ARM9。于是,现在各高校计算机专业在引进“嵌入式系统”教学实验箱时,一种流行的趋势是普遍采用ARM9核的实验箱,一方面体现了教师们迫切希望让学生能接触最先进的、实用的、前沿技术的良好用心,另一方面也暴露了一

些认知上不足之处,因为这种追求高端设备的做法并非适合计算机专业。ARM7作为学习ARM9的基础,如果让学生跳过ARM7而直接学习ARM9是比较困难的,也达不到良好的学习效果。因此,计算机专业的“嵌入式系统”教学也离不开ARM7这一教学环节,因为一个从事基于ARM9的嵌入式Linux或Windows CE软件开发的程序员,如果没有扎实的硬件理论,硬件设计和制作基础,是很难胜任的。此外,计算机专业的学生还有部分人将从事基于实时操作系统的软件设计,这也是离不开对ARM7的学习的。有鉴于此,我们完全有理由在教学中着重强调ARM7的重要性。

基于上述原因,我们认为ARM9教学偏重于软件,ARM7教学偏重于硬件,二者是互补的。对计算机专业而言,最好能在课时允许的条件下,两方面的课程都能开设。我们的做法是:教学中侧重于ARM7,而科研中侧重于ARM9。这种做法经教学实践证明是可行和有效的。

2.3选择嵌入式Linux操作系统还是其它操作系统

目前,嵌入式操作系统可选范围很大,成熟的嵌入式操作系统有嵌入式Linux系列、Windows CE系列和众多的实时操作系统。Linux操作系统用于嵌入式系统,产生了几个不同的版本,重要包括µClinux、嵌入式Linux和RTLinux等,其中µClinux适用于处理器内没有MMU(内存管理单元)的ARM处理器,RTLinux则侧重改善Linux的实时性,而嵌入式Linux除了在图形和文件系统上与桌面Linux有所不同外,内核本身并无差别,因此作为内核一部分的网络功能与桌面Linux的一样强大。Linux作为一种开放源代码的操作系统,在嵌入式领域应用越来越广泛。因此,在实际教学中选择嵌入式Linux操作系统是非常合适的,既不存在版权问题,可以免费使用,同时其开源性,有利于创新性人才的培养。在嵌入式操作系统教学中,应以嵌入式Linux操作系统作为讲授和学习的重点。

另外,“嵌入式系统”课程可以说是整个计算机学科的综合,它基本上涉及了计算机学科的方方面面,包括硬件方面、软件方面和网络方面等。这就要求学生在学习嵌入式系统之前,首先学好这些方面的课程,打下了良好的基础,才能把嵌入式系统的相关内容学好。

3教学实践经验

篇（9）

中图分类号：G64　文献标识码：B

文章编号：1672－5913(2007)17－0025－03

1　引言

随着手机、PDA、高清电视(HDTV)、机顶盒、智能家电、汽车电子、路由器、医疗仪器、航天航空设备等嵌入式系统的广泛应用，中国嵌入式系统市场预计每年将直接创造亿元的效益，因此嵌入式将成为电子信息产业新的经济增长点，嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的应用领域之一。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国国民教育体系下嵌入式系统的教学知识较为陈旧，缺乏实践锻炼，无法适应企业的实际需要，嵌入式人才的缺乏是阻碍我国嵌入式系统发展的首要因素。本文首先分析我国目前嵌入式专业教学的现状，阐述了嵌入式课程体系的知识结构，接下来针对应用型本科院校计算机类嵌入式方向的课程设置与教学进行了探讨，最后对该教学模式实施的实际效果进行了总结。

2 嵌入式课程设置现状分析

2．1 现状及问题

目前，我国大部分高校的嵌入式系统教学仍然停留在20世纪80年代初发展起来的以8位51单片机为核心的教学水平上。教学内容、教学方法、教学手段、教材体系不能适应嵌入式技术发展的需要。学生学完这门课程后满足不了社会对嵌入式人才的需求。究其原因，一方面是因为从事该领域的研发人员常常需要不同专业背景，例如计算机、电子、通信、自动化与控制，等。另一方面更重要的原因是我国的嵌入式教学没有跟上嵌入式技术的发展，笔者认为我国嵌入式教学存在如下问题：

(1)定位不明确，课程体系设置不合理：一个嵌入式系统不但包括硬件部分还包括软件部分。电子类、通信类、计算机类专业都可以开设嵌入式方向，但培养目标是不相同的、课程设置和侧重点也不相同，而目前有些高校只是根据技术潮流笼统地开设一门课程，远远达不到系统地学习嵌入式技术的需要。因此，高校开设置嵌入式专业时必须找准定位，结合自身的特点和优势开设课程。

(2)缺少系列教材：嵌入式技术往往和行业背景结合紧密，由于新技术日新月异，很难找到一套普遍适用的系列教材。这也给嵌入式教学带来影响。

(3)课程教学内容陈旧：嵌入式课程是一门很新的技术，目前有些高校虽然开设了这方面的课程，但是师资往往没有同步跟上，很多都是从相关专业转型而来，在短期内无法跟上新技术变革，因此出现教学内容陈旧，而且广度有限，深度不够的现象。

(4)缺少实践锻炼：嵌入式是一门实践性很强的技术。目前有些高校缺少实验设备，没有与实际工程应用密切结合的课程设计，使得高校培养的人才创新意识薄弱，实践能力不强，与实际工程应用需求严重脱节，学生发展后劲不足。

要解决以上问题，必须对嵌入式专业所需要知识结构有所了解。

2．2 嵌入式专业的知识结构

从广义上说，以单片机，FPGA/CPLD，DSP，ARM等实现的产品都可以称之为嵌入式产品，基于FPGA的SOC、SOPC、ASIC设计都和嵌入式系统密切相关，如图1所示。

嵌入式工程人员应该具备什么样的知识结构呢?嵌入式工程人员既可从事嵌入式硬件设计，也可从事嵌入式软件设计，下面结合我国对嵌入式软件人才的培养要求，我们认为工程型嵌入式软件人才应具有如下的知识与能力：

(1)硬件知识

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。因此，对于从事嵌入式软件开发的工程人员，必须清晰地掌握相关的硬件基础知识，如嵌入式微处理器、接口技术、软硬件一体化的开发工具，等。

(2)软件工程知识

嵌入式软件工程与通用软件工程具有共同之处，但又有很大的差异。因此，嵌入式软件工程人才必须首先具有软件工程技术的基本知识和工程技能，例如软件工程管理、软件质量、软件工程过程，等。同时，一个好的嵌入式开发工程师必须掌握一门开发语言、精通一种主流微处理器系统、掌握一套开发工具和一种嵌入式操作系统。

(3)行业领域知识

嵌入式系统是与特定行业应用密不可分的，嵌入式软件在移动设备、数字家电、汽车电子、数控机床、医疗电子、航天航空、工控等领域得到广泛应用。所以，嵌入式软件工程人才必须具有一定的行业领域知识，才能胜任工作。

(4)系统工程能力

由于嵌入式系统是面向某种特殊应用，所采用的硬件平台、开发工具和应用环境都有所不同，再加上市场对大多数产品要求开发周期短和成本低，我们无法为了某一种产品而从头开发。因此，如何选择合适的软硬件平台以高效地开发产品，如何有效管理开发团队中的各类人员，如应用专家、硬件工程师、软件工程师和其他相关工程人员，成为嵌入式系统产品开发的重点。这就需要嵌入式软件工程人才应具备解决工程问题的能力，自我知识学习与更新能力和良好的交流与组织协调能力。

对于嵌入式专业的教学，不可能把图1中罗列的所有技术全部学习一遍，这样做也得不偿失。一个比较好的方法是根据各个学校的特点实施嵌入式课程教学，电子类、通信类、计算机类专业都可以开设嵌入式方向，但是其侧重点和培养目标是不相同的。下面主要结合计算机类专业的嵌入式方向阐述其课程设置与教学。

3　基于ARM架构的嵌入式课程设置与教学

3．1 课程体系

嵌入式专业的特点是涉及知识面广、综合性强、实践性强，并且学科发展快，因而学习难度大。同时，它要求教师不仅具备一般的计算机系统的软硬件知识，如计算机系统结构、操作系统、计算机网络、编译原理、数字电路，等，而且需要真正从事过嵌入式系统的开发实践，才能对嵌入式系统中的实时性等抽象概念和系统调试过程有感性认识。

对于计算机应用类的学生而言，学习嵌入式系统设计重点应该放在嵌入式软件设计这一部分。如果学生掌握了一种主流嵌入式微处理器、掌握了一门开发语言、一种嵌入式操作系统、一套开发工具，就达到了系统地学习嵌入式技术的要求。

目前，在嵌入式领域中广泛应用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微处理器。作为世界第一大IP知识产权厂商，ARM公司本身不直接从事芯片生产，而是靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片。可以说，ARM公司引发了嵌入式领域的一场革命，在低功耗、低成本的嵌入式应用 领域确立了市场领导地位，是目前32位市场中使用最广泛的微处理器。ARM从1991年大批量推出商业RISC内核到现在为止，已授权交付了超过20亿个ARM内核的处理器核。在全球已有将近200多个半导体公司购买了ARM核，生产自己的处理器。目前，80％以上的GSM手机、99％的CDMA手机以及将来的WCDMA、TD-SCDMA手机都采用的是基于ARM核心的处理器。ARM进入中国2年以来，已经与中兴、华虹、东南大学、上海集成电路设计中心及中芯国际签定了芯片核心技术授权协议。因此，学习以ARM为架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。

对于嵌入式开发语言目前主要有汇编语言、C和C++语言、Java语言，等。对于嵌入式操作系统目前主要有VxWorks、Windows CE、Linux和μC/OS-II，等，各个学校可以根据实际情况开设这些课程。集成开发工具主要有Tomado、Windows CE开发工具、ADS，等。下面结合笔者所在学校介绍其嵌入式方向的课程设置与教学情况。

计算机系嵌入式专业培养目标偏向嵌入式软件设计开发。其课程体系的设置应该体现“注重工程能力培养的嵌入式系统人才知识体系”。根据学生的接受能力，嵌入式知识的学习应体现层次性、由易到难的渐进性、注重实践性。其知识结构由基础知识、专业基础知识、专业知识这样一个层次结构组成。

基础课程阶段：主要学习理工科的一些基础课程，如高等数学，等，主要在大学一、二年级开设，这里不再赘述。

专业基础课和专业课开设方案如图2所示，图中列出其主要课程，该课程体系的目标是培养嵌入式系统软件设计师。

专业基础课阶段：如图2底部所示，主要包括模拟电子电路、数字电子电路、数据结构、C语言程序设计、Java语言程序设计、计算机组成原理、操作系统，等。主要放在大学二、三年级开设。

专业课阶段：如图2中部所示，专业课体现为三条线，主线是图中部虚线框中以ARM为架构的系列课程：第二条线属于硬件方面的选修课程，用于加强学生对嵌入式硬件方面的了解；第三条线属于软件方面的课程，用于加强学生软件方面的知识，后两条线的课程都为主线服务。下面详细介绍主线各门课程的主要知识点。

“汇编语言程序设计”课程是学习嵌入式技术的入门课程。主要介绍汇编语言程序设计的基础知识，ARM系列微处理器，基于ARM体系结构的指令系统以及汇编程序设计。本课程是学习嵌入式系统原理与接口技术、嵌入式系统设计与应用等知识的前导课程。

“嵌入式系统原理与接口”课程的教学内容应包含典型的嵌入式微处理器的工作原理、嵌入式系统的存储体系、GPIO、总线接口、网络接口，等。在嵌入式系统的教学中对特定的微处理器内部结构的知识要求淡化，对处理器接口知识的要求必须加强。该门课在教学过程中应注意“点面结合”，以某种平台为重点，兼顾其他系统的特征。

“嵌入式操作系统”课程主要介绍嵌入式系统基本知识，嵌入式系统的一个重要特征是系统存储资源有限和对实时性要求高，其用户界面与通用系统也很不一样，因此嵌入式操作系统与通用操作系统有较大的差别。在嵌入式操作系统课程中需要结合典型的嵌入式操作系统对操作系统的基本构成、工作机制、系统移植剪裁和实时任务调度等内容进行介绍。不同的学校可根据具体情况选择一到两门流行的嵌入式操作系统，如UCOSII、Linux、WinCE、Vxworks，等。

“嵌入式系统设计与应用”课程的教学内容应该包括嵌入式系统体系结构、嵌入式系统设计的基本方法、软件编程及设备接口和驱动，等。设置本课程的目的是让学生了解和掌握必要的嵌入式系统设计方法学的概念、方法和工具。

“嵌入式系统测试技术”嵌入式产品往往是软硬件结合的产物，其设计方法涉及软硬件协同设计、系统级设计、数字系统设计等多个层次。因而，嵌入式软件的测试不同于一般的软件测试，本课程的重点放在嵌入式软件测试，该课程包括了嵌入式软件测试的一般过程，内容包括结构化测试和嵌入式系统的原理、测试生命周期、重要的应用技术、基础设施、测试组织形式和测试原则。

3．2 课程教学

目前嵌入式教材存在的知识结构笼统、平台相关性问题及针对性不强等问题。我们逐步编写了嵌入式方向的系列教材，并且聘请企业的技术专家参与教材编写，让来自工作一线、拥有丰富工作经验的专家直接参与教材编写，大大增强了教材的实用价值。这些教材以ARM体系结构为主线，理论研究与实际开发紧密结合，面向应用。目前这些教材在实际教学中取得了良好的效果。

针对在校学生缺少行业背景知识这一缺点，我们在教学中大力开展了与企业的合作。首先我们研究企业需求、深入很多大中小型IT企业，作岗位调研，看看企业到底需要什么样的嵌入式人才，聘请企业专家参与课程设置与专业建设。同时，我们也研究嵌入式人才的就业问题，研究什么样的嵌入式人才好就业，在学生学习期间，直接把学生派到相关企业进行实习和毕业设计，使得培养的嵌入式人才能够适应企业的需要。

此外，注重嵌入式师资的培训，充分利用寒暑假将专业教师派到相关企业直接参与项目的开发。通过这种方式使得专业课教师能够紧跟时代的步伐，时刻引领新知识、新技术，避免了其知识的陈旧性。

篇（10）

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0080?04

Design and implementation of embedded training system for ship maneuvering control

XIAO Jian?bo， HU Da?bin， HU Jin?hui， WANG Li?wei

（College of Power Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan 430033， China）

Abstract： The Embedded training simulating system， which combines the simulation training and on?board training together， can get a high fidelity training environment by using real equipments. The Embedded training system can reduce the cost of training and improve the training efficiency. It is getting more and more popular nowadays. The principle and the development status of the embedded training system is introduced. The general scheme of the system improvement is proposed based on the analysis of modules of ship maneuvering control system. The key technologies of the embedded training system， such as safe switch between training mode and actual operation mode， system modeling， simulation evaluation and fault simulation， are studied. The embedded training function added to the system can not only improve the equipment training ability， but also reduce the training cost. The study can provide academic support to newly developing equipments.

Keywords： embedded training system； maneuvering control； modeling； evaluation； fault simulation

0 引 言

现有舰船机电系统的训练，主要采用理论教学、模拟器操练、实际装备冷态操练（冷操）、实际装备运行中操练（热操）等方式，其训练效果和训练损耗显而易见。与上述训练方式相比，嵌入式训练系统，又称为“实船训练系统（On?Board Training System，OBTS）”，因能够充分利用实际装备上不易故障的监控系统人机界面、节省大量模拟训练器材生产费用、“以实装冷操所消耗的设备与能源，获得实装热操的训练效果”，而受到国内外广泛的重视。

船舶操纵控制系统是借助操纵装置改变或保持船舶速度、姿态、方向和深度的系统，在船舶生命力及作战使命中占有极为重要的地位。在各种作战背景和海洋环境下良好的操纵船舶，对于保证航行安全，充分发挥船舶的战技术性能、占据有利阵位、发挥火力、打击敌人以及提高经济性，都具有非常重要的意义。

本文通过分析现有船舶操纵控制系统功能结构，提出一种基于现有装备加装嵌入式训练功能的方案。并就嵌入式训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、嵌入式训练系统建模技术、仿真评估及故障仿真等关键技术进行了研究。

1 嵌入式训练系统内涵特征

嵌入式训练是将训练集成到装备中，实质是在武器装备中嵌入一种能力，这种能力使得操作人员能够看到虚拟世界，并通过与武器装备中子系统的交互实现训练、任务演练、战场可视化、效果测试和评估等功能。将训练系统嵌入到实际装备中，在真实的装备环境下实施的训练，可使受训者获得与实战相符的心理与生理适应性，大幅提升训练质量。

嵌入式训练系统的基本构架如图1所示。

图1 嵌入式训练系统的基本构架

美国训练与条令司令部（TRADOC）在其条例350?70?XX中定义：嵌入式训练是一种能依靠相关的操作系统开展训练的能力，且支持单兵、全员及协同训练应用。其包括允许通信及训练用操作能力以及战术使用和通过附加的或者嵌入式仿真实现系统操作控制的系统设计。主要可以分为以下三种方式[1?2]：

完全嵌入式（Fully Embedded）：嵌入式训练系统完全嵌入到原型系统中；

附加嵌入式（Appended Embedded）：嵌入式训练系统在需要时被安装或附加到原型系统中，不需要的情况下可以移除；

脐带嵌入式（Umbilical Embedded）：和附加嵌入式相类似，脐带式在需要时被安装或附加到原型系统中，不需要的情况下可以移除，但其包含附加到外部部件（如电脑、教练员控制台及其他网络）的物理连接。

嵌入式训练具备如下特征[3?8]：

（1） 具有较强的真实性，依托和利用真实装备开展训练与演习，逼真度较高。

（2） 时效性好，便于组织和开展新的训练，保证训练的连续性；可以方便的修改和训练内容；并可以在脱离教练员的支援和帮助下开展训练。

（3） 可以在虚拟环境下开展大跨度训练及演习。

（4） 通过训练记录保持和训练评估，有利于决策指挥，有效地修正决策者及指挥员的意图及指令，减少决策失误。

（5） 训练耗费较低，通过模拟的逼真战场环境，可以实现对抗战法、战术训练及指挥、特情处理训练，有效提高学习效率。

2 改造方案分析

某型船舶操纵控制系统主要由中央控制台、操舵液压系统、电液控制仪器、电源分配仪器、舵角信号反馈设备、接线盒等组成。其中中央控制台是操纵系统的核心组成，具有数据处理、网络通信和综合显示能力。

为实现操纵控制系统加装嵌入式训练功能，且保证系统与外部系统交互、控制等不受影响，对现有系统改造遵循如下原则：尽可能不改变原有系统的硬件结构；在训练工况与工作工况切换过程中，必须确保系统安全性；系统与外界交互的数据信息格式及内容不变。

在原系统基础上实现嵌入式训练功能，为防止训练过程中舵机等的误动作，必须实施实际控制信号的屏蔽，以仿真信号作为反馈替代实际信号。根据系统的实际情况，可以考虑在两个层面上切入仿真信号：软件层和信号层。对应下述的软件层切入和信号层切入两类方案。

2.1 软件层切入

软件层切入是指对系统软件进行替换，在新版软件系统中加入仿真模型模块。系统在工作模式下软件的运行控制与原有系统相同，系统运行所产生的控制信号输出到对应的执行结构，如液压系统等，完成相应的控制。而在训练工况下，系统运行控制功能模块接受操纵面板输入，并生成控制信号输出到仿真模型模块，仿真模型通过仿真执行结构动作，进行舵角、船舶姿态等反馈，并实时更新相关显示。

为实现系统工作模式与训练模式之间的安全切换，加装信号控制器控制电液分配仪。当切换到训练模式时，切断电液分配仪向执行结构的输出，包括供电及液压系统，以防止系统误动作。

此类方案可以在对系统硬件进行最小更改的情况下实现嵌入式训练功能，保持训练操作与实际操作的一致性。但其难以实现训练设置与训练评估，且无法实时设置故障进行应急操纵训练，具有一定的局限性。

2.2 信号层切入

第二种方案是在信号层切入仿真信号，系统原有的操纵控制界面及硬件系统保持不变，通过仿真模型模拟船舶及相关执行机构运行状态，并通过改造主控计算机软件系统，加装仿真模型模块、数据交换模块。系统运行所产生的控制信号输出后不发送至各控制器，而由仿真模型屏蔽并通过控制指令推动模型的动态运行，仿真模型的反馈信号输入到显示界面实现更新。选用便携式计算机作为教控台，当系统进行训练时，通过数据交换模块通信接口实现教控台的脐带式嵌入。

为实现系统工作模式与训练模式的安全切换，在每个控制器上增加额外通信模块，这样充分保留了原系统设备，仅仅屏蔽了主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号。且系统使用实际控制器，还可以实现嵌入式训练程序调试和静态检查操纵控制系统到传感器及执行机构的信号故障及电气故障，产生了附加功能。

通过比较分析得出，第二种方案可以较好地满足嵌入式训练的需求。系统从结构上可以分为实船设备和教控台两部分，操纵控制系统主控计算机增加数据交换模块、仿真模型模块，教控台系统软件主要包括仿真训练控制模块、训练设置模块、数据记录模块及评估模块等，可以实现训练、故障设置、数据记录及仿真评估等功能。

3 关键技术

3.1 嵌入训练及操作控制之间的安全切换

嵌入式训练系统将虚拟模型嵌入到真实装备系统当中，因此必须要有相应的措施既保证训练安全，又能快速返回到操作控制模式，不影响操纵控制系统的作战效能，在确保安全的情况下实现训练模式和操作控制模式的快速切换。

在本系统样机研制过程中，通过在每个控制器上增加额外通信模块，实现主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号的屏蔽。在训练模式下，通过控制器切断控制计算机向外部执行结构等的传输，以避免误动作。当切换到操作控制模式时，断开主控计算机与仿真模型之间的交互，并接通控制器，实现输出控制。

3.2 数学模型

操纵控制嵌入式训练系统，利用数学仿真模型模拟本船操作响应，以实现操作控制系统执行结构不动作的情况下，完成艇员实船训练的目的。

仿真模型的建立是实现该系统嵌入式训练功能的关键。操纵控制系统所涉及的平台仿真模型包括船舶空间运动六自由度模型、船舶水面运动模型、方向舵模型、舯舵模型、艉舵模型、均衡模型、潜浮模型、螺旋桨推力模型及波浪力模型等。

系统基于模块化建模方法建立仿真平台模型，以规范化的标准建立基本设备和部件的数学模型，将它们开发成通用的基本模块（子程序），用其组合成不同类型子系统的模型（仿真程序），以降低建模的复杂性，缩短建模时间，增加模型的通用性。

仿真平台运动模型主要模块结构图如图2所示。

3.3 训练评估

考核评估是仿真培训中十分重要的一个环节，一般依靠教练员主观评判打分的方式。但这种方式不仅评估结果具有极大的主观性、延时性，而且还需要耗费大量的人力物力资源。

图2 操纵控制系统模块化分解图

通过建立评估系统，以相关领域的专家知识和技术人员丰富的实际经验作为评估标准，使用编程技术实现对考核人员的智能评估，这不仅提高了评估的效率和公正性，而且节省了大量的经费。

智能评估系统的结构原理如图3所示，考核人员在控制台上操作，监控软件将操作数据记录到数据库之中。分析数据库中的数据，对考核人员的实际操作水平进行评估，然后给出客观、合理的评估结果。智能评估系统还能实现对培训过程进行各种管理，如人员信息的存储、查询、打印等。

图3 智能评估系统的结构原理图

智能评估系统主要有数据库和评判程序两部分组成。数据库包含有如下三类数据：操作人员操作信息数据，记录受训者操作时各仿真变量随时间的变化；评估知识库数据，其根据实际操作经验作为专家知识存储在计算机中，是实现评估系统准确有效的关键；第三类数据主要是考生的基本信息和考核成绩，为培训的总结及提高提供依据。

评判程序分为如下四个模块：评估系统维护管理模块、评估规则和参数管理模块、评估的项目管理模块、考生信息管理模块。

系统考核与评估基本流程如下：首先将系统操作过程进行分解为一系列相对简单、独立的子过程，按照操作规范制定评估规则，对系统操作控制信号进行采集、记录，并通过模糊综合评估法进行操作评估。

3.4 故障仿真

船舶操纵控制系统由复杂的机、电、液压系统组成，系统的安全直接影响到船舶航行安全。当操纵控制系统出现异常时，艇员如何根据出现的异常状况判断故障，采取相应对策控制及保持浮力，是降低事故隐患，避免重大海难事故发生的重要途径。因而，故障仿真训练对于船员具有非常重要的意义。

首先依据船舶操纵控制系统的结构，建立相应的故障模型，将可能出现的故障现象和故障原因转化为故障数据库，如表1所示。

表1 故障数据库

在仿真模型中，添加故障仿真处理模块，如通过设置并保持对应舵角值模拟舵卡故障等。在训练过程中，教练员可以通过教控台设置故障，仿真模型依据故障模拟当前故障现象，并将对应反馈通过通信接口发送至操纵控制台相关显示模块。

4 结 语

针对常规训练装备损耗大、训练耗费高等问题，基于嵌入式设计思路，提出了在现有船舶操纵控制系统中加装嵌入式训练功能的方法。对比分析了两种不同嵌入式方案，并对嵌入式训练涉及的训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、仿真模型建立、智能训练评估及故障仿真等进行了研究。通过嵌入式训练功能的加装，可以大幅度减少训练投入及训练场地依赖度，显著提高训练效益，对军事训练改革具有重要意义。同时，作为现有武器装备加装嵌入式功能的探索，本文对其他武器装备平台嵌入模拟训练功能具有一定的借鉴意义。

参考文献

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