嵌入式课程设计总结汇总十篇

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课程设计总结范例，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。

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[中图分类号]G434 [文献标识码]A

一、引言

在上个世纪七十年代前后，出现了嵌入式系统的概念，当时，还没有出现操作系统（OS），仅有监控系统及汇编语言，随着计算机技术的发展及应用需求，将OS引入了嵌入式系统，嵌入式的编程以C语言为主，并有了强大的嵌入式开发平台。我国嵌入式软件应用规模为世界第三，在中国软件前10家企业中，嵌入式软件产品生产企业占了6家。数字化、智能化、网络化的趋势将使传统设备逐渐转变为嵌入式设备，因此嵌入式软件对改造和提升传统产业有重大作用。 中国工程院院士倪光南强调，我国IT行业应大力发展嵌入式软件，提升我国IT产业的核心竞争力。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用系统。所使用的计算机为嵌入式计算机。嵌入式系统一般可由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统及应用程序四部分组成，嵌入式系统一般嵌入到应用系统中[1]。

广义而言，可将计算机技术作为一种技术，嵌入到应用系统中，计算机技术又经常是一种核心技术。对一般用户而言，嵌入式系统是透明的。

对于处于高速发展时期的嵌入式技术及物联网技术时代，嵌入式系列课程的教学也在各大院校中开展起来。要设置适应社会需求的嵌入式技术人才，在设置嵌入式系列课程时，需要解决以下问题：

1.课程体系设置

嵌入式课程目前开展最多的还是在研究生阶段，但随着嵌入式市场需求的增加，一些高校在本科阶段开始设置嵌入式方向体系课程。那么怎样设置适合本科在校生学习的课程是现在亟需解决的问题。

2.实验教学环节设置

嵌入式技术对学生动手能力要求很高，而且嵌入式系统是软硬件结合的产物，对学生能力要求很高，既要会硬件设计又要会软件设计。

二、嵌入式系统基本结构

1.嵌入式处理器

（1）嵌入式微处理器：对应通用计算机CPU。

（2）嵌入式微控制器：对应用单片计算机。

（3）嵌入式DSP：应用于数字信号处理，数字滤波，FFT谱分析，图象处理等领域。

2.微内核结构

微内核结构是指仅提供基本的功能，任务调度，通信及同步，内存管理，对外管理等。嵌入式系统一般配有操作系统。OS分为内核层与应用层两个层次。内核仅提供基本功能，建立及管理进程，I/O、文件系统由应用层完成。其它属于应用组件，如网络功能，文件系统，GUI等，工作在用户，系统可裁剪，即用户可选择需要的组件。

3.任务调度

在嵌入式系统中，任务即线程，大多数嵌入式OS支持多任务。

多任务运行是指靠CPU在多个任务之间切换、调度，每个任务有优先级。不同任务的优先级不同，调度方式可分为三种方式：

（1）不可抢占式调度：一旦某个任务获得CPU，就独占CPU，除非某种原因（任务完成、等待资源），它才放弃CPU。

（2）可抢占式调度：基于任务优先级，当前运行的任务，随时可让位于优先级更高的处于就绪态的任务。

（3）时间片轮转调度：当两个以上的任务，优先级相同，一个进程在用完自已的时间片，就将cpu让位于同优先级的另一个进程。

嵌入式系统大多数OS采用优先级不同时用抢占式和优先级相同时间片轮转调度法。

4.硬实时系统与软实时系统

一般嵌入式系统对时间要求较高，即要求在较短的时间内，对提交的任务作出响应，称之为实时系统（μS级）。

硬实时系统对响应时间有严格要求，软实时系统可在较宽时间范围内完成。

5.内存管理

用MMU，使用虚拟存储器概念，大多数嵌入式系统MMU，从而采用实地址管理模式，这样，存储保护技术也相应降低。然而，随着嵌入式技术的发展及需求的牵引，近来不少嵌入式系统中也在加强存储管理，引入虚拟存储器概念，引入MMU，同时也在加强存储保护。

6.内核加载方式

OS内核既可在FLASH中运行，也可在片内RAM中运行，一般而言，在片内RAM中运行，可获得更快的速度，但RAM是易失性的，故无论内核还是应用程序，都应放在FLASH中，以免挥发。故在实际加载时，就存在两种方式，一是在FLASH中直接运行；另一是运行在@FLASH中的加载程序，将内核装入片内RAM，然后再运行装入RAM的内核。

7.嵌入式系统开发的有关技术

嵌入式系统的开发技术，比一般在Windows下开发要复杂一些，它与硬件平台有关。

开发平台分为宿主机与目标机。

（1）宿主机（一般用通用PC机）：主要功能是编译、链接、定址，还进行调试期间的运行控制。

目标机（硬件平台-目标板）：运行嵌入式软件。

第一过程：用交叉编译器。所谓交叉，是在一个计算机平台，为另一个计算机平台产生代码的编译器。

第二过程：链接，将所有目标程序链接为一个目标文件。

第三过程：定址，将目标文件分配到物理存储器的相应地址。

这一过程与目标机硬件结构有关，即与各存储器的起始地址有关。

（2）宿主机的调试功能

宿主机的第二个功能为支持调试目标机上的应用程序。应用交叉调试器，采用宿主机与目标机联合调试。首先下载，将宿主机中的内核及应用程序下载至目标板；然后，分别对目标板源码级、汇编级进行调试。

目标监控器是对目标机上的应用程序进行控制的，它事先被固化在FLASH中，宿主机与目标监控器相联接，完成调试控制过程，其步骤为：下载程序至目标板，控制其运行，并随时检测返回状态[2]。

三、嵌入式系统课程设计

嵌入式技术在中国的发展已经有十几年的历史，根据嵌入式系统基本结构，其涵盖的课程非常广泛，有《嵌入式操作系统》、《嵌入式系统及其应用》、《嵌入式组件设计》，《嵌入式Linux设计》等，目前这些课程基本是各大院校电子类相关专业的必修或选修课程。通过这些课程的学习，使学生能够独立完成嵌入式系统的硬件系统设计和软件设计。

《嵌入式操作系统》主要介绍实时内核原理、多个常用OS（UCOS、UCLinux、WIN CE、VXWorks、Nucleus）的比较、实时时效的分析与提高、实时OS的设计方案。

《嵌入式软件设计》主要结合汇编、C（C++）、JAVA等语言的嵌入式实现精华，体现实时OS的移植，低、高级语言的集成应用。

《嵌入式系统及其应用》讲解嵌入式系统的定义、发展、分类、组成、特点、开发调试方法、嵌入式处理器等概念性的介绍，帮助建立系统的概念和特征，完成应用层编程。

《嵌入式Linux设计》涉及嵌入式Linux驱动程序的设计，包括I/O口、CAN总线、触摸屏、IIC、PS/2、异步串口、音频、显示、USB、以太网及Flash的使用及驱动程序的编写。在ARM Linux的中断处理、BootLoader和内核上电启动过程。

为了更好的体现嵌入式门课的实用性，在课程之后配有一个为期两周的课程设计《嵌入式系统及应用课程设计》。在前面实践能力基础上，面向某一领域的应用，以嵌入式系统基础设计实现相应功能系统。提高了学生的实际动手能力与综合能力。学生要将嵌入式操作系统移植到智能手机中，并在此基础上进行二次开发，完善智能手机的功能。包括电话簿、记事本、日程、计算器、日历和时间显示、游戏软件（包括俄罗斯方块、五子棋、拼图、高尔夫球、沙壶球等）、音频功能（包括播放MP3等歌曲）、手机摄像头以及手机通讯功能（包括GPS通讯、GPRS通讯、红外通讯、蓝牙无线通讯等）。我校电子信息科学与技术专业嵌入式方向自2002年创建至今，已有六届毕业生。由于创建之初嵌入式还是个新兴的技术，所以无论从课程内容设置、教学顺序设置以及教学环节的配合都很不成熟，师资和实验设备严重短缺。但在不断探索和调整中我们总结出一套嵌入式课程体系建设的方案，科学合理设置教学内容、从实际出发调整教学顺序、各教学环节相互配合。

由于嵌入式相关课程涉及的范围甚广，尤其随着现在物联网及许多新技术的兴起，针对嵌入式课程体系的建设，包括教学内容的体系化建设和教学环节的体系化建设，是教学过程中需要解决的问题，需要提出相应的解决方案[3]。

由于嵌入式系统面向应用的主要特点，在课程设置别强调培养学生动手实践的能力。以教师科研环境和专业实验室为基地，开展课外学习方式培养学生的综合实践能力；知识讲解与主流嵌入式系统实例结合，搞好课程教材体系的配套建设；配有课程设计，加强学时在工程设计方面的能力；多位教师授课，充分发挥每位教师优势，使新技术能贯穿在教学中；与学生实际相结合，对学生毕业找工作和再学习有很大帮助；设计了多种等级实验，学生通过循序渐进设计能提高综合设计实验能力。

基于嵌入式系列课程的教学改革与探索能解决好课程间的联系、衔接问题。从理论教学、实验教学到课程设计、毕业设计统筹安排，形成一个整体，使学生的学习层次化、阶梯化。建立嵌入式实验平台，提高学生参加相关竞赛的积极性，培养学生对嵌入式相关课程的学习兴趣，促进学生自学能力和解决问题能力的提高，突出学生的能力建设、知识探究和人格养成。

四、嵌入式系统研究方向

嵌入式系统有着广泛的市场前景。市场需求方面：中国具有世界最大嵌入式技术市场。手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用等，嵌入式技术无处不在。企业人才需求方面：软硬件设计人才，应用开发人才，综合性人才，培训增加，工资待遇逐渐上升。技术发展趋势要求方面：8位单片机到16位单片机主要用于不需要操作系统的只需要处理简单任务的控制系统，但现在的手机、智能家居等系统已经不能满足于简单的控制了，多个任务并发出现时，需要具有实时操作系统的32位嵌入式微控制器的解决。图1概况了现在嵌入式系统的主要研究方向。

图1 嵌入式系统研究方向

五、总结

未来几年，市场对嵌入式人才尤其是嵌入式Linux人才的需求旺盛。而目前熟练的嵌入式Linux应用人才只有几千名。这意味着各大跨国公司及国内消费类电子巨头企业都面临着人才严重短缺的挑战。所以设置好嵌入式系列课程，培养出优秀的具有嵌入式技术人才是迫在眉睫的事情，希望我们的努力能对我国嵌入式市场带来新的生机与活力。

基金项目：本文系“北京市教委科技发展计划面上项目”（项目编号：KM201110772018）的研究成果。

[参考文献]

[1]李金芳.嵌入式教学的案例分析与分享[C].图书馆联盟建设与发展，2012-10-01

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0 引 言

大规模在线开放课程（massive open online course， MOOC）是基于课程与教学以及网络和移动智能技术发展起来的新兴在线课程形式。MOOC是一种全新的、更公平的教育模式，它借助互联网，通过MOOC平台的课程讲座视频、嵌入式课程进行测试与评估以及师生在线互动，教与学随时随地都可以发生[1]。然而，MOOC在迅速发展的同时，由于其自身存在的一些不可避免的问题，使得MOOC饱受争议。没有规模限制、没有先修条件、MOOC注册率高而完成率低以及师生不能深入交流等问题日渐凸显，且难以得到有效解决[2]。因此，MOOC被不断改进，许多新的教学模式应用到MOOC中，弥补之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已经进入后MOOC时代。

在后 MOOC时代涌现的一些新样式中，SPOC最为典型。SPOC（small private online courses，小规模限制性在线课程）表示小型的、私有的、在线课程，它是针对MOOC来说的，这一概念最早是由美国加州大学伯克利分校的阿曼多?福克斯教授提出的[3]。与 MOOC相比，SPOC吸收和传承 MOOC的先进思想，将 MOOC的潜能更好地发挥出来，变革传统的教学结构，实现对现行课堂的有效翻转，最终提高教学质量。SPOC把学习的人数进行了限制，通常限定在几十人到几百人之间，不同于MOOC同一课程拥有注册人数几十万甚至几百万，另外，SPOC在MOOC的基础上增加了教师和学生面对面的交流。相比之下， SPOC的学习活动更加灵活高效，能满足学习者个性化学习的需求[4]。

嵌入式课程是信息技术行业的核心课程，在国外信息类人才培养中尤其得到重视。目前，嵌入式软件市场的规模剧增，已形成一个充满商机的巨大产业，并且成为整个软件业的发展支柱[5]。在家电、手机、各种数码产品等都向智能化方向发展的今天，嵌入式技术越来越成为当前最热门、最具发展前景的IT应用领域，吸引越来越多的工程师投入到这一行业[6]。本文研究嵌入式课程教学模式，通过SPOC充分利用MOOC平台上的教学视频资源，并与翻转课堂有机结合应用到课堂教学中。SPOC与翻转课堂相结合的方式可以提高学生的学习主动性、增强学生的动手能力、培养学生的创新意识和创新能力，使学生能够独立地进行项目开发和编程。

1 传统教学模式存在的问题

嵌入式课程是计算机课程的重要组成部分，嵌入式课程包含Linux系统应用、嵌入式系统设计和嵌入式系统案例分析等实践性较强的多门课程，这些课程采用传统的教学模式存在以下问题：

（1）在传统的教学模式下，老师的授课时间有限，只能单方面把课程的内容传授给学生，没有与学生交流的机会。

（2）部分学生存在惰性，老师讲多少就听多少，并不实际动手练习，导致仅理解理论内容，却不会实际应用。

（3）大部分学生在实践活动中虎头蛇尾，一遇到困难就轻易放弃，没有解决难题的决心，从而也无法真正的掌握和理解所学知识。

（4）传统的教学模式只重视成绩和分数，泯灭了学生动手实践的欲望，导致学生缺乏创新能力。

SPOC和翻转课堂相结合的教学模式提供一个新的思路：如果学生能够在课前完成相关知识的学习，就会减少教师课堂讲授时间，从而留给学生更多的时间进行实践、参与交流讨论和获得教师的指导，解决学生只停留在对理论内容的理解、动手机会少、不会将所学内容应用到实际的项目开发中去的问题。

2 基于SPOC和翻转课堂的嵌入式课程教学方法

基于SPOC和翻转课堂的嵌入式课程教学方法可以分为四个阶段：前端分析、课程设计、课堂教学和评价，具体模式如图1所示。

2.1 前端分析

任何课程开始前都必须进行前端分析，这样设计出的教学资源才具有针对性、个性化，因此，前端分析对一门课程设计的成功与否起到非常关键的作用。本文中，前端分析涉及3个要素，分别为学习对象、教学内容和学习环境。

学习对象主要包括学生年级、学生已经学过的相关课程以及对学过课程的掌握情况。嵌入式课程分为硬件课程和软件课程，因此课程的设置应该分为3个阶段：第1阶段为嵌入式硬件开发，作为嵌入式软件开发的平台基础；第2阶段为嵌入式软件开发；第3阶段为嵌入式综合开发实践。单片机原理等基础理论课程是学好嵌入式硬件开发的基础，嵌入式软件课程包括嵌入式操作系统和Linux系统应用等课程，只有将以上课程学好才能进行嵌入式综合开发实践。

教学内容研究应该从理论和实际开发能力两方面入手。理论方面，对于C语言、数据库、数据结构、单片机原理、计算机网络等前导课程，教师要在保证理论授课学时的前提下，适当增加或强调嵌入式开发中必需的知识基础，以保证后续嵌入式开发课程的顺利进行。在实际开发能力方面，教师要强化和规范嵌入式硬件课程、嵌入式软件课程、嵌入式综合开发实践课程中的实践环节，为学生配备齐全的软、硬件开发环境，让学生通过动手实践掌握所学的内容。

学习环境主要包括传统的课堂教学环境和基于MOOC的在线学习环境，将课堂教学和在线学习结合起来，提高教学质量。

2.2 课程设计

课程设计主要包括教学视频、教学大纲、拓展资源、测试作业几个部分。根据教学需要，教师可以充分利用MOOC平台上优质丰富的教学资源，对其进行编辑和整合，设计成富有逻辑结构的视频资源上传到网络教学平台。教师还可以将电影录像、电子书、其他资料等作为拓展资源提供给学生。测试作业包含测试题和大作业，测试题至关重要，学生可以带着问题去观看教?W视频，也可以看完教学视频后做测试题，这样有助于学生对重点、难点的理解与掌握，进而提高学生的学习效率和学习质量；大作业用来综合性的测试学生的学习情况，需要由一组学生来共同完成，大家一起讨论，相互激发灵感，这种方式可以提高学生们的创新意识和团队意识。

2.3 课堂教学

课堂教学阶段在整个教学模式中的地位十分重要。在课程开始前，根据学生原有的知识基础、学习个性和风格等信息将学生进行异质分组，并选出每个学习小组的组长。

课堂教学的实施过程借鉴翻转课堂模式，翻转课堂是推动师生互动、激发学生学习兴趣的有力手段，真正体现“以学生为中心”的教育理念。本文将翻转课堂分为两种形式：一种侧重于分析本次课的重点和难点；另一种侧重于对实际项目进行分析和讲解。

第一种形式要求学生在课前通过MOOC平台上提供的教学视频，学习嵌入式课程的基础知识，然后，通过完成测试题验证对知识点的掌握情况。在课堂教学过程中，学生针对教师在课前提出的问题进行讨论，并采用轮流的方式对本次课的重点和难点进行讲解。在该门课程的课堂教学中，每名学生至少有一次机会讲解知识点。最后，教师对课程内容的重点、难点进行说明，并对知识内容进行系统化的总结和梳理。

第二?N形式通过大作业的方式，以小组为单位，共同完成一个项目。大作业是对学生学习本门课程的综合性考察，嵌入式软件开发的作业可以是多进程程序编写、管道通信、Linux环境下“生产者与消费者”的实现等。嵌入式实践开发的作业可以是智能家居、智能停车场等。在课堂教学过程中，小组组内成员之间、各小组成员之间针对大作业的内容相互讨论，并每组选出一个代表对自己组的作业完成情况进行汇报展示，学生之间共同鉴赏、互相评价。教师可以在每名学生展示作品或学习成果后进行逐一评价，也可在所有学生成果展示完毕后做最后的总结，教师最终对学生的学习成果进行总结和评价。

课后主要是学生对学习进行复习和巩固，检验自己掌握知识的情况，分享课中学习的感悟与收获。教师则针对大家课上提出的问题进行反思和总结，对课程知识进行系统化的梳理和总结，并根据学生课上的表现、反应以及学生在学习过程中的意见对课前、课中阶段进行及时调整。

2.4 评 价

评价环节既要体现评价主体的多元化又要注重评价样式的多样化，关注学生的效果，采用形成性评价和总结性评价两种评价相结合的方式。

形成性评价包括多个因素：登录网络教学平台的次数、下载教学视频的次数、课堂出勤情况、课堂讨论的积极程度以及小组成员间互评等多个方面。小组成员间互评主要从学生与对小组其他成员讨论问题的情况、参与小组活动情况以及对小组的贡献等方面出发，对自己和小组成员作出评价。这种评价方式有利于学生更好地参与到小组学习活动中，能够提高组内成员间合作学习的积极性，同时，教师对学生的评价也同等重要，教师应该根据以上因素对学生进行评价，给出学生的平时成绩。

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中图分类号:TP316;G642 文献标识码:A doi:10．3969/j．issn．1672－4305．2016．02．036

随着CPU及周边配套器件在功耗、计算能力和体积性能的不断提升，嵌入式系统的应用越来越广，可以说:嵌入式系统已经深入地嵌入到人们的生产、生活的各个方面，发挥着难以替代的作用。因此，各个行业都急需嵌入式产品的设计和开发人才。国内各高校面向弱电专业研究生都开设了“嵌入式系统”或“嵌入式系统设计”课程，期望能够培养出具有较强动手能力的嵌入式系统开发人才。但事实的效果是:(1)学生在学习之后，并不能对嵌入式系统有一个较为完整的认识。具体体现在:不能根据实际项目需求进行合理选型和自主设计，往往只能照搬照抄参考认识，创新能力不足。(2)学生对嵌入式系统类别认识不正确，对ARM处理器的指令系统的认识浮于表面。(3)不能达到软硬件兼通的水平，开发能力基本都停留在嵌入式软件开发层面，不能从软硬件协同的角度考虑问题的原因，在调试不顺利时，往往束手无策。找到出现这种问题的根源，并有针对性地对课程内容和授课方式方法进行修正，是目前“嵌入式系统设计”课程急需解决的问题。中国石油大学(北京)计算机科学与技术系对这个问题进行了初步的调查、研究和总结，并对课程内容和授课方式进行了较大幅度的调整。主要的措施是采取课程设计驱动式的教学方式。具体为:(1)虽然用ARM处理器做实验开发，但并不直接把ARM处理器作为主要内容进行灌输式授课，而是先让学生花费22个课时的时间在实验室设计一个8指令的32位简易型MIPS处理器。(2)在处理器设计结束后，通过梳理设计中存在的问题，让学生认识到ARM处理器存在的弊端和优势，以及可以改进和发挥的地方，启发学生客观看待ARM处理器。(3)再花4个课时迅速介绍一下ARM处理器指令系统的使用，通过两个小实验让学生尝试裸机编程调试过程，体验其不便性。(4)最后的4个课时介绍嵌入式系统的开发工具链，让学生体验嵌入式开发的便利。实际效果发现:(1)在课程授课期间，学生不仅对嵌入式系统的总体宏观结构和开发流程有了较为深入的认识，而且动手能力有了很大的提高。(2)在课程结束以后，学生对课程关联内容发生了浓厚的兴趣，对课程的延展内容进行自主学习。充分表明了课程改革的有效性。

1调研与思考

经过对国内主要高校的“嵌入式系统设计”课程内容开设情况进行调研后发现:课程授课普遍存在着广度不足和深度不足两方面的问题。广度不足的问题主要体现在课程授课内容方面，目前“嵌入式系统设计”课程都是ARM9系统开发，嵌入式操作系统基本上为ucos或Linux［1］。课程首先介绍ARM9处理器的指令系统，然后介绍嵌入式操作系统，以及在其上的基于C语言的系统开发。课程并没有对嵌入式系统的多种实现方式、实现途径进行介绍，这带来了一定的负面效应。首先，很多学生都误认为:嵌入式系统就是以ARM处理器芯片为核心的软硬件系统，离了ARM处理器就不能做嵌入式产品。深度不足的问题主要体现在授课方式上。由于采用灌输式教育，学生只能被动地接收对ARM处理器各种溢美之词的介绍，把ARM处理器奉为经典，不敢质疑，不能正确认识某些性能指标的真正含义与优缺点。这样限制了他们今后在实践过程中的创新能力。对这两个问题的深入思索后发现:首先，虽然ARM9处理器芯片堪称经典，但毕竟已经是几十年前的产品，开发工具链也很陈旧，开发调试周期偏长，已经不能反映嵌入式系统开发的最新进展，满足不了快速开发的需要。其次，“嵌入式系统”课程教学方法仍以“是什么”为主，即告诉学生ARM9处理器的指令是什么，怎么用，而对于“为什么”则基本没有涉及。在这样的教学内容和教学方式下，学生往往也只对某种CPU的使用有一些肤浅认识。对于本科生来说，这样的结果可以接受，但对于硕士生来说，这样的结果并不令人满意。第三，嵌入式系统教学普遍存在着“重软轻硬”的问题，这种现象尤其在使用实验箱进行课程实验时体现得更为明显［2］。课程实验中教师往往让学生去找软件中的错误，但对于硬件信号上的问题则基本不涉及，学生缺乏对系统的整体认识［3］。客观地说，尽管ARM芯片堪称经典，其内容是嵌入式系统课程教学的必要内容，但研究生“嵌入式系统设计”课程教学的目的不仅仅在于让学生掌握基于ARM9处理器的嵌入式产品设计技术和配套工具，而且让学生站到一个更为客观的角度认识到ARM9的性能指标的必然性和限制性。在今后一定的工作条件的激发下，可以从根本上进行创新。

2实施过程与效果

基于这样的认识，显然首先要让学生认识到ARM处理器的优缺点，打破学生对其认识上的神秘感。具体的思路是:首先快速设计一个类ARM9的处理器，这样让学生从根本上理解什么是指令系统，以及指令系统的重要性。再通过适度分析设计上的问题，介绍可以改进之处，启发学生对处理器主要指标进行深度理解。在其后，只需流水性地介绍一下ARM9的指令系统即可，因为通过CPU的设计，学生已经完全明白了指令系统的用途、分类、使用等一系列问题。最后适度介绍一下嵌入式操作系统与应用程序的开发流程，并布置两个开发实例辅助进行适度理解即可。在中国计算机学会和北京航空航天大学计算机学院的帮助下［4－5］，课程引入了一个简易的支持9指令MIPS处理器的设计。这9条指令具体为:LD、SW、ADDU、SUBU、ORI、LUI、AND、JAL、BEQ，基本涵盖了MIPS的典型指令。其典型结构如图1所示。为将重点放在指令集的设计方面，同时也为了加快设计速度和降低设计复杂度，事先对主要的模块代码进行了实现，而把课程设计的任务集中在让学生实现上述9条指令上。为了突出嵌入式系统的低功耗的特点，也对代码做了一些粗糙的功耗控制，适度突出了其在低功耗控制方面的优化。由于实验对象是计算机专业的硕士生，他们对课程设计所使用的Verilog语言不甚了解，因此使用8个课时简要介绍了Verilog语言语法与系统实现方法，随后用6个课时介绍了简易型MIPS处理器的数据通路与控制通路的设计思想。明确了设计任务后，专门留出6个学时的时间，让大家在实验室里集中进行边设计边讨论。才开始的时候，绝大多数学生觉得任务很重，压力很大。在教师的要求和督促下，学生开始读实验代码。在一次集中实验以后，有一半的学生认为已经搞清楚了具体的设计任务，知道该怎么去实现。第二次集中实验的时候，一部分学生已经开始问一些非常具体的设计问题了，还有一部分学生主动要求老师再简要地把数据通路和控制通路的设计思路再说一遍，这说明他们已经在开始主动思考代码的结构了。这时，他们对数据通路和控制通路的理解已经远远超越授课时的水准。课程设计结束时，有70%的学生基本完成了设计任务，剩余的学生虽然没有完成，但自认为对处理器和指令集的认识是非常清楚的。紧随其后，课程的内容又回到了ARM指令集，这时只需花4个课时简要介绍一下ARM指令系统的分类和典型指令就可以了。由于前面的处理器设计过程的训练，学生很快掌握了这部分内容。接着，再加上4个课时在ARM9实验箱上的汇编语言和C语言实验，学生们基本掌握了裸机上的开发过程。最后，又介绍了基于Uboot和嵌入式Linux基础上的开发过程，让学生体验到在嵌入式操作系统的基础上做系统开发的便利性［6－7］。通过事后与学生的交流，大家普遍都认为处理器设计的课程设计非常重要，正是那一步使得学生不再对处理器感到神秘，对指令集有了更为客观的理解。对于后续的开发平台，虽然并没有细节的课堂讲述，但学生完全明白出现这种设计流程的必要性，普遍认为只要适当自学即可掌握。大家比较普遍地认同这种课程设计驱动式的教学方式［8－10］。

3结语

从本次教学改革的效果来看，相对于“灌输式”的教学方式，“启发式”的教学方式效果更好，但这需要学生的积极主动配合。对于研究生来说，虽然他们都具有一定的学习自觉性和主动性，但这种主动性也需要教师的严格监督才能发挥作用。研究生课程内容并不在于授课内容的多少，而主要在于如何引导他们积极主动思考。从深处入手，而不是直接从内容入手，虽然开始时会遇到较大的困难，但一旦这个困难解决，对教学内容的理解则会非常顺利，有点类似于“磨刀不误砍柴工”。对于教师来说，找到这把锋利的“刀”，并且督促学生去“磨”，是一件至关重要的事情。

参考文献(References):

［1］冀常鹏，马飞，徐维．项目驱动的嵌入式系统教学改革［J］．电子电气教学学报，2011，33(6):26－27．

［2］李伟，门佳．嵌入式系统实验教学方法研究［J］．青岛职业技术学院学报，2014，27(1):45－47．

［3］李社蕾，刘小飞，杨婷婷．嵌入式课程创新实验项目设计［J］．实验室科学，2015，18(1):72－74．

［4］高小鹏．计算机专业系统能力培养的技术途径［J］．中国大学教学，2014(8):53－58．

［5］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．

［6］李文生，邓春健，吕燚．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．

［7］吴建宁．面向实践教学的“嵌入式系统”课程体系构建与探索［J］．实验室科学，2014，17(6):184－186．

［8］郭宏，胡威．计算机专业《嵌入式系统》课程体系建设的探索［J］．现代计算机，2013(6):44－47．

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0　引言

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。现已广泛应用于工业控制系统、通信设备、医疗、航空等众多领域，可以说嵌入式技术无处不在。①随着嵌入式系统的市场快速增长，嵌入式人才缺口急剧增大，所以很多高校纷纷开设嵌入式系统课程，但实际效果却不尽如人意，其中的问题有待解决。

1　嵌入式系统教学存在的突出问题

1.1　教师执教能力较弱，特别是实践教学能力差

嵌入式系统课程是一门难度较大的专业课程，主要有门槛高、综合强和实践强三个特点，而且技术更新快，要教好这类课，就要求教师具有很高的综合素质。②由于高校嵌入式系统教育开设时间短，师资质量得不到保证，主要存在以下问题：（1）学历高，教学能力不强；（2）偏向硬件或者软件其中一方面，知识结构单一；（3）理论教学不错，缺乏具体实践经验。

1.2　学生实践环节薄弱

嵌入式系统根本目标在于应用，需要动手能力和一定的创新能力，所以实践就是掌握嵌入式系统的唯一钥匙，但是高校实践教学比较薄弱。（1）高校教师在进行实践教学时，通常会选择嵌入式系统教学实验平台。这些平台上的验证性实验过多，学生自己动手的设计性实验少；单一性实验多，综合性开发实验少；反映嵌入式最先进技术的实验内容少；实验内容多偏基础性与社会需求的嵌入式技术应用联系较少。（2）由于缺少经费而实验设备无法及时更新，现有的嵌入式平台功能远远不能跟上嵌入式技术的发展。学生即使有好的想法，由于无匹配的实验条件，也只好半途而弃。

2　提高教师嵌入式教学能力的措施

2.1　加强管理、完善制度，提高教师基本教学能力

（1）灵活的教师职务聘任机制。对不合格的教师实行降岗使用或离开教师岗位，这样促使教师不断地进行学习，提高专业教学能力。③（2）改革教师薪酬制度，健全激励机制。加大对优秀教师的奖励力度，极大地激发教师的潜能，激励教师自觉提升专业教学能力。（3）建立科学的考评标准，促进教师教学能力的提升。定期对教师进行教学方面的综合评价，将评价结果反馈给教师，以便其采取相应措施改进教学。

2.2　紧密结合教师教学工作实践，提高教师嵌入式教学实践能力

教师教学实践能力的提升是一个动态、持续、无止境的过程，只有经过长年累月的积累，在实践中学习，在实践中提升，在实践中发展，不断思考与总结，才能持续地提高自身的教学实践能力。④

（1）鼓励并资助教师参加各种嵌入式培训，跟上嵌入式技术更新换代的脚步，促进其不断改变知识结构，使教师自身素质由单一性转向多元性，软件、硬件的运用都能得心应手。

（2）加强学校与嵌入式产品研发企业的合作。①加强联合办学。联合办学是提高教师实践教学能力的最有效的方法。联合办学的形式多种多样，包括订单培养、企业短期培训，技能鉴定及比赛等。教师教学“理实一体”，课程内容设置　“真枪”、“真刀”。②开展嵌入式研发课题的研究。学校教师如与企业科技人员共同开展嵌入式方向的课题研究，进行嵌入式科研项目开发，为教师从事深度融合的实践活动创造了条件，无疑对教师实践应用能力提高起到巨大的促进作用。③实行教师到企业学习的制度。了解嵌入式方向的新设备、　新技术，分析企业用人需求从而调整课程内容。

（3）鼓励教师个人承接嵌入式研发项目。没有实际项目实践经验的教师是无法指导学生的实际操作，是无法培养出合格的嵌入式研发人才。学校应制定各项制度，鼓励刺激教师承接嵌入式研发项目。让教师成为项目责任人，解决项目实施中具体的技术问题，并能进行问题的诊断、处理。

3　提高学生实践能力的措施

3.1　实验室的建设

建设专门的嵌入式系统实验室，设置必要的实验设备，有老师进行管理和指导；成立一定额度的基金，专供有需要的教师和学生购置最新的实验器材。

3.2　实验内容的改革

（1）　为体现嵌入式技术的特征，必须调整或取消内容陈旧过时的基础实验，而保留能确实提高学生基础技能的实验。⑤（2）开设嵌入式系统软、硬件设计综合实验，从被动学习到积极主动地学习，有利于促进学生个性的发展，提高其创新能力和综合运用知识的能力。（3）增加与企业嵌入式应用技术紧密联系的实验内容，尽量让学生零距离接触国内外的嵌入式系统开发实践，使学生能深入理解知识点、大大提高学习的积极性。⑥

3.3　嵌入式系统课程设计的改革

课程设计的任务是完成一个具体嵌入式系统的开发，完成的时间可适当延长，至少为一个学期，甚至为一个学年。学生三人一组，经过教师的审核、修改，量身裁衣选择合适的题目，　最终在老师的指导下完成。如此可大大提高学生的综合素质以及团队协作意识。

3.4　发动学生积极参加科技竞赛

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0前言

嵌入式技术是当今计算机技术中发展最快最热门的技术，嵌入式技术在当今得到了极其广泛的应用，已深入到各个应用领域，几乎是无所不及，主导应用的潮流，以致一些学者断言嵌入式技术将成为后PC时代的主宰。另伴随着巨大的产业需求，我国嵌入式系统产业的人才需求量也一路高涨，嵌入式开发将成为未来几年最热门最受欢迎的职业之一。嵌入式课程也在各个高校中逐步展开，我校《嵌入式技术与应用》课程在2009年12月作为校级精品课程申报，于2010年3月被批准为校级在建的精品课程，精品课程的建设过程中遇到许多的困难与问题，精品课程的建设过程也是我们解决这些问题与困难的过程。我们主要从以下几个方面做了一些工作。

1有针对性的制定培养目标，确定对学生的职业能力要求

嵌入式技术的涉及领域有几个方面常见的智能仪表、工业控制领域，机顶盒、路由器等方面的应用，个人电子产品的应用（这些产品往往需要友好的GUI图形界面），高端智能设备（涉及到智能机器人，医疗仪器、军事领域，航空航天领域）。为此，我们基于本专业学生毕业后大多就业于珠三角和长三角及湖北地区的中小型企业的现实，我们将学生将来就业的定位于中小型企业，经过我们专业教师的调研，我们对这些企业技术部门设置的岗位及岗位要求有了较好的认识，我们对每一个嵌入式行业相关必需具备的职业能力进行分解，然后再分析选取相应的教学内容，对不同的应用岗位所对应的不同的能力与知识要求作出了归纳与总结（如图1），为教学目标与教学内容的确定提供了依据。

图1职业岗位与能力要求

2让课程具有非常强的时效性，本课程是近来才刚刚设立的一门新兴课程，应该让学生接触与掌握社会上最新和最前沿的应用技术

IT领域的新技术发展令人应接不暇，虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识，但他们毕业走向社会后，必然要面对这些新技术，如果我们的教学内容陈旧，就会加长学生毕业后的适应周期；如果我们能够提供给学生更多接触这些新知识、新技术的机会，就会使学生毕业后能够迅速地融入到社会实际中。同时也能使我们的教学内容与这些新技术基本保持同步。

例如，在以往单片机的学习中只涉及到静态存储器的扩展，而在嵌入式系统中就会使用到动态存储器DDR技术，DDR技术的动态刷新、行列扫描和地址线的接法上都是比较新又比较有有用的技术，会让一些没有经验的学生感到困惑，在教学过程中，我们利用S3C44B0X芯片来构建最小系统的过程中来教给学生动态存储器的使用（如图2）。

图2 SDRAM HY57V641620与S3C44B0X的硬件接口电路

3本课程是一门综合性的课程，要学会它，必须能够综合应用计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术

本课程会应用到计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术、模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理、C语言程序设计、单片机技术、微机原理、面向对象的程序设计、计算机操作系统原理、LINUX操作系统的应用等多种知识，这些知识在嵌入式系统中都会有所应用，嵌入式系统就是这些知识的综合体，实际上，嵌入式系统为学生掌握计算机技术提供了一个非常好的平台，要想很好地掌握嵌入式技术也必须掌握好这些知识。要让学生掌握这么多的知识就必须在项目中去学习，对教学内容与方法进行设计。针对学习的不同阶段，设计不同的项目与其对应（如图3），让学生在实践中体会这些知识的作用，掌握这些内容，以避免教学内容的枯燥。

图3 不通阶段都有对应的实践

4课程的实践性很强，在传递知识的同时要更加注重培养学生的实践动手能力，让学生积累经验

在教学的各个阶段中都安排有不同实践任务，让学生的能力由初级到高级逐步提升，在教学的最后还安排了课程设计，进行综合的 实践（如图4）。分层次逐步提高，由易到难，逐步综合首先让学生掌握基本的知识与技能，难度大的知识先放一下，在实践教学中通过实例来讲解，使学生更容易理解，采用直观、生动的教学方法 将知识与能力目标融入到具体的项目中以培养高等技术应用型人才为根本任务，将加强应用能力训练作为课程各项改革建设的中心 引导学生将“学”与“做”相结合，以达到学以致用，建立以“递进式模块化”的课程内容 ，初级阶段有基本实验、中级阶段有实训课程、高级阶段有课程设计任务。 转贴于

图4 由简单到复杂的训练方法

5积极开展课程设计，进行综合性的训练

例如，自制基于S3C4510的嵌入式系统及JTAG下载烧写工具。设计内容：在老师指导下设计S3C4510系统的原理图、PCB板图以及JTAG线缆的原理图与PCB板图，亲自买元件、制版、焊接、调试。编译、固化uClinux;完成JTAG烧写程序的编写，可以用标准C，也可以用VC，也编写LINUX系统下使用的版本。

图5自制基于S3C4510的嵌入式系统及JTAG下载烧写工具

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关键词： 应用型大学；单片机；教学方法；嵌入式系统

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

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0252-03

0 引言

我国的大学教育大致可以分为三种类型，第一种是以科学研究或科学研究与教学并重为自身定位的研究型大学，是国家建设世界一流或高水平大学的主体，另一类是以职业技术教育为主的高职高专类院校，以培养鲜明特色的技能型人才为己任，第三种大学是介于前两种类型之间的高等学校[1-4]。与前两种类型不同的是，前两种类型的高校在国家高等教育的发展过程中很早就有了清晰的定位，而第三种大学的发展一直没有一个准确清晰的定位，直到《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020）》出台，第三种大学的发展才有了自己发展定位，即以建设应用技术型大学为目标，并在教育部的指导下，一批以应用技术型大学为办学定位的高校于2013年在天津建立了应用技术大学联盟，安徽科技学院为该联盟的理事单位之一，开启了安徽科技学院高等教育的新篇章。

应用型大学的首要职能是服务社会，为社会培养品格良好、理论功底扎实、具有较强应用实践能力的应用型人才，因此，应用型大学应更注重应用性教学和应用性研究工作。嵌入式系统开发行业发展迅猛，就业待遇高，社会需求旺盛，嵌入式系统是电子、通信、自动化、光电、计算机、机电等专业的核心专业课，是一门典型应用性课程。本文以嵌入式系统课程的一个分支――单片机为例，结合自身教学实践和企业工作经验，对应用型大学嵌入式系统课程的教学方法做一些探讨。

1 注重基础和兴趣培养

单片机是一门综合性非常强的课程，涉及的知识面广，其先修课程有《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路分析》、《C语言》等专业基础课程，单片机应用系统开发过程中还要用到《电子工程制图》、《传感器技术》、《数据结构与算法》、《电机拖动》、《嵌入式操作系统》等专业课程的知识。因此，学生打好专业基础功底是学好单片机等嵌入式系统课程的前提，这就需要我们重视基础课程的教学、科学设置人才培养方案中的课程及其开课学期，做到基础专业一环扣一环。

单片机等嵌入式系统课程的理论部分的学习，特别是前期还不能做实验的理论部分，如硬件架构及原理、芯片汇编指令和伪指令系统等，学起来枯燥无味，甚至给学生一种“云里雾里”似懂非懂的感觉，这些知识在学生心里不能准确落地，容易使学生从心理上放弃这门课程的学习，这就需要我们调整教学思路，上好第一堂课：一是要让学生明确学习目的。许多教师自始至终不会告诉学生为什么要学习单片机，它有什么用途，只讲课本知识，导致学生学无目的，甚至课程结束，都不知道自己学的是什么东西。因此，为学生明确单片机用途在正式上课之前非常重要，可以为学生多举一些贴近其生活的开发案例，使学生明确学习目的的同时，也激发了学生的学习兴趣。二是让学生了解开发流程。学生正式学习单片机前，可以给他们举一个简单实例，从电路设计，软件设计、仿真、调试、下载直至系统集成，给他们做个示范，让学生对这门课的学习有个全面的把握和清晰的认识。三是要激发学生的学习热情。学生如果对某门课产生了浓厚的兴趣，学生就会积极主动地把这门课学好，在这方面，单片机等嵌入式系统课程，有其独特的优势，是一门与日常生活十分贴近且就业前景广阔、待遇优厚的专业课，鼓励的同时也要让学生清楚眼前的困难，冷静面对困难，最后问一句“英雄们，你们准备好了吗”，让学生知难而上，信心满满地去挑战自我，开始课程的学习。

2 深化教学改革

随着社会的发展，传统的嵌入式系统教学内容、方法、模式、体系等难免暴露其不足，甚至跟不上现实需要[5-7]，这就需要我们对现有不合理的人才培养体系的各个层面进行革新和完善。

2.1 课程内容及教学方法与时俱进

嵌入式系统近些年发展迅猛，传统授课内容有些已经被实际淘汰，因此，授课内容也要在经典内容的基础上穿插新知识、新技术，做到所授知识既稳固又能跟得上时展。当今是信息化的社会，尤其是年轻大学生时刻受到信息化的熏陶，他们利用现代化的网络工具得心应手，可以引导学生通过网络搜索引擎的强大功能学习专业知识，进行下载或收看教学视频，解答疑难问题，了解行业发展趋势，查找相关资料，在线知识交流等，资源用之不竭，为学生的自主学习拓宽了渠道，且能量巨大。

2.2 更新教学模式

单片机等嵌入式系统课程的传统教学方法一般是理论和实验单独设立，先上理论课程，待到一定课时后再开设实验课，这种模式导致理论和实验往往较为脱节，且学生的吸收效率普遍不高。

近年来，社会上涌现了许多的嵌入式系统培训班，主要以MCU和ARM的应用为主要培训内容，开设了C语言基础、简单电路基础、开发环境搭建、嵌入式操作系统、嵌入式驱动程序开发等课程，吸引了大量学生参与校外培训，这从侧面反映了高校目前的嵌入式系统教育已经跟不上社会对嵌入式人才的需求形势，培训学校教学模式采用教、学、做一体模式，具有课堂吸收率高，使学生能够快速掌握嵌入式系统开发方法的优点，但也存在不足，具有“短期速成”特点，学生就业后会出现“后劲不足”现象，且收费高昂，使学生在大学教育花费的基础上增加了额外支出。

吸收社会培训班的优点，结合高校教育优势及企业对高校应用型人才需求，我们提出具有高校特色的教、学、做一体化嵌入式系统课程教学模式。将具有明显应用性课程的理论和实践放在实验室来上，教师采用现代化的多媒体手段教学，讲到且需要实践的知识，学生随学随做，且根据老师布置的课堂实践题目完成设计和调试。与培训班不同的是，高校教育更具有系统性、学生基础知识牢固、课时充足，使学生真正成为后劲十足的应用型高级人才，而不是短期速成，具有明显操作技能培训特点的职业教育型人才。

2.3 加大实践环节培养力度

课程设计是单片机等嵌入式系统课程教学的一个重要环节[8]。教、学、做一体化培养模式能够让学生对课程的各个知识点有个微观的把握，但不能从整体上掌握知识的综合应用，课程设计以让学生完成一个小的项目为目标，从查找资料开始，在分析问题的基础上，运用各章节所学知识完成课程设计要求，并撰写课程设计报告，综合锻炼学生解决问题的能力。课程设计题目的拟定要合理，不能太难使学生很难完成或完成不了，打击学生的自信心，也不能太简单，达不到综合锻炼学生运用所学知识的目的。可以结合全国大学生电子设计竞赛题目的出题方法，设基本任务和附加任务，让学生根据自身兴趣、能力和特长进行选作。

鼓励学生参加飞思卡尔智能车大赛、全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等不同级别的专业类竞赛，提高学生解决实际问题的能力。本科毕业设计是大学生毕业之前的最后一个学习环节，是对他们在校期间学习的综合检验，也是对大学教学质量的一次总结，与课程设计不同是毕业设计内容的难易程度与知识面都要高于课程设计。

校企合作探索多年，困难重重，企业和高校目标不能匹配，导致校企合作的层次较低，学生不能真正得到高水平的实践锻炼，因此，建设高水平应用型大学必须从高校自身出发来提高应用型人才的培养力度，升级传统的毕业设计方案，引进企业管理方式和理念，建设高校自己真正的研发中心（实训中心），而不是简单的实验室，对于选择嵌入式系统设计方向的学生要经过学校研发中心的锻造才能输入社会。

2.4 提高师资队伍技术水平

多数高校教师具有较为深厚的理论知识和熟练的课堂驾驭能力，但实践经验相对缺乏，为培养出合格的、适合企业需求的应用型大学生，必须提高相关专业课老师的专业技术水平。可以通过如下途径来提高师资队伍水平：一、鼓励教师参加相关产学研合作项目，承担各种横向课题研究，积极充当各种专业技能大赛的指导教师等。二、倡导专业教师参加企业实践。从学生角度实践校企合作遇到的困难和阻力较多，但具有较厚理论专业知识背景的教师作为校企合作的主体，所遇到的阻力将会小的多，因此，提高教师技术水平，可以从现有用人模式入手，打破专业教师不能到企业兼职模式，鼓励嵌入式系统教师参与企业的技术开发或技术管理工作。三、聘请企业一线工程师兼职高校实践课程教学。企业一线工程师实践经验丰富，他们直接参与应用型大学学生的教学工作，将利于学生和专业教师整体质量的提高。

3 科学设置评价体系

高校传统教学多采用重理论轻实践的考核评价方式，一张试卷定终身，实践考试只是微不足道的补充。对于以建设应用型高水平大学、培养高素质应用型人才为目标的高校来说，这种模式显然已经不能满足实际需要，需重构新的考核评价体系。对于专业基础性科目可以采取重理论弱实践的方式，对于应用性较强的专业课程应采用重实践弱理论的考试方式，根据人才培养目标区分对待，不搞一刀切。

4 结语

本文详细介绍了当前嵌入式系统教育工作中存在的问题和不足，以培养高素质应用型人才为目标，结合自身多年教学实践和企业工作经验，从专业基础、课程内容、教学方法、评价体系等方面，对单片机等嵌入式系统课程的教学方法做了细致的探讨，多年教学实践表明，按照新的教学方法去培养嵌入式系统应用型人才，提高了学生学习的积极性，课程内容更容易理解和接受，学习起来趣味性更强，教学质量得到显著提高。

参考文献：

[1]江小明，张妙弟.应用型大学有关概念和内行问题的研究[J].北京教育，2007（3）：50-52.

[2]王乐鹏，张洪颖，冯媛媛，等.应用型大学国际化的实践与展望[J].科教导刊，2012（7）：1-3.

[3]徐立清.我国应用型大学的组织特征与体系设计[J].江苏高教，2013（5）：25-27.

[4]滕祥东，任伟宁，杨冰.应用型大学教师队伍结构模式的构建与优化[J].黑龙江高教研究，2009（7）：1-3.

[5]李雪峰.教学工厂理念在单片机项目教学中的应用[J].电子世界，2013（1）：159-161.

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关键词：嵌入式；课程体系；培养模式

中图分类号：G642

文献标识码：B

1存在的问题

与当前发展迅速的嵌入式计算机技术及其巨大的市场潜力和产业需求相比，高校的嵌入式方向教育相对滞后。国内的嵌入式系统教育还处于初期阶段，虽然部分高校开设了嵌入式系统课程，但大都作为选修课，课时很短，还没有形成统一的课程体系和人才培养模式。而且知识体系系统性和针对性较差，知识较为陈旧，大多停留在8位单板计算机应用的低水平层次上，导致毕业生缺乏工程实践能力，无法适应企业的实际需要。高层次嵌入式软件工程人才更是严重匮乏，严重制约中国未来嵌入式软件产业的发展。

导致这个结果的原因，一方面是高校对目前的技术发展不够重视，另一方面是因为普通高校的课程体系受到教育部的指导制约。独立院校作为一种新型的教育单位，作为对普通高校资源的补充，具有较大的灵活度和自由度。我院对现行的教育体制进行了深入的调查和研究，形成了独具特色的课程体系和培养模式，并取得了一定的成绩。

2嵌入式方向课程体系的改革

独立院校的教学体系偏向于应用，因此我院结合学生的实际情况，面向企业的人才需求，紧跟高科技技术的发展步伐，对计算机科学技术专业的课程体系进行了改革，形成了一套独具特色的面向嵌入式方向的人才培养方案。

嵌入式方向的课程体系可以分为三个主线，分别是软件基础课程、硬件基础课程和专业课程。

软件基础课程主要注重对学生知识的培养，而不是对语言工具使用的培养。软件基础课程培养的目的是让学生掌握一种软件设计思想，并掌握程序设计的基本方法，为后面的专业课程的学习打下坚实的基础。软件课程主要开设下列课程：“计算机导论”、“C语言”、“数据结构”、“离散数学”、“Visual C++程序设计”等课程，取消了以往的16位“8086汇编语言程序设计”课程，而只是在微机原理与接口技术中大致讲解，同时在“ARM体系结构与编程”里增加了ARM汇编语言，这些课程为后面的专业课程奠定了基础。另外在选修课程方面增加了“Java程序设计”等高级语言的课程，供学有余力的学生选修。

硬件基础课程主要侧重于让学生掌握硬件基础知识的理解和应用。基于嵌入式系统设计方向的特点，去掉了以前偏重原理的理论课程。硬件基础课程主要有“电路分析基础”、“数字逻辑电路”、“计算机组织与体系结构”、“微机原理与接口技术”等课程。这些课程的开设目的是让学生掌握计算机硬件基础理论和计算机接口技术的原理与基本应用，为后面的专业课程打下基础，从而能够更好的理解和学习专业课程。

专业课程从第五学期开设。专业课程以“ARM体系结构与编程”为基础，又分成两个部分。一部分是Linux方向，主要开设“嵌入式系统设计”、“嵌入式系统设计实践”、“嵌入式系统设计课程设计”等课程，学习嵌入式Linux操作系统、Linux驱动程序和嵌入式Linux应用程序设计。另一部分是WinCE方向，主要开设“WinCE系统设计”、“WinCE系统设计实践”、“WinCE系统设计课程设计”等课程，学习WinCE在嵌入式平台上的应用程序开发。为了配合这两个方向，还在专业选修课程里面增加“Linux系统管理与应用”和“面向操作系统的程序设计”两门课程，作为专业课程的补充。

如图1所示，综合来讲，本课程体系主要有以下几个特点：

(1) 主线分明。课程体系分为三个主线，课程设置合理，安排紧凑。

(2) 压缩基础课，突出专业课。比如不再将8086汇编语言程序设计作为单独的一门课程，而只在微机原理与接口技术中的一部分讲解；同时增加了ARM汇编语言程序设计的内容。

(3) 增强了实践教学环节。如“嵌入式系统设计”课程和“WinCE嵌入式系统设计”课程，理论环节为48个学时，实践环节为32个学时，另外又增加了专项训练。

图1 课程体系关系图

3嵌入式方向培养模式的改革

课程培养模式的改革主要从三个方面进行，即课堂教学模式的改革、实践教学模式的改革和考核模式的改革。

(1) 理论教学模式的改革

根据课程分类的不同，需要采用不同的教学方法。我们将开设课程分为两种类型，一种是基础课程，一种是专业课程。对于基础课程，课堂教学方法仍然采用一般的以理论讲解教学为主的教学方法。而对于专业课程，则需要根据实际情况对教学方法进行改革。

专业课程的课堂教学模式采取“案例启发式”和“团队学习法”两种形式相结合的模式。“案例启发式”即在进行专业课程学习时，用一个适当的实际案例贯穿课堂教学始终，每一节课堂教学将基础理论知识讲解完毕后，还要对案例相关内容进行讲解。整个课程下来，正好将一个完整的案例讲解完毕，这样就给学生一个整体的项目开发的印象。同时在课堂教学中，将学生分为5～6人一组，每组设定一个项目组长。要求学生在实践教学环节中，以小组为单位，对所学的知识进行讨论，在每次课后都要查找一些相关的资料并形成文档，作为课后作业，加深对课堂知识的印象。另外还要按照理论教学的进度，每个小组在一个学期的时间完成一个项目，以加强理论教学环节所学的知识，同时培养学生自主学习和创新学习能力。

(2) 实践教学模式的改革

专业课程的实践教学与理论教学相辅相成。实践教学分为三个部分：课堂实验教学、校外毕业实习和毕业设计。

课堂实验教学在理论教学的基础上，改变以往只注重验证性实验的方法，强化实验过程，培养创新能力，从“验证性实验”转为“验证性实验与开发研究性实验”相并重的教学方式。要求学生不但要完成课堂验证性实验，还要在此基础上，完成一定的开发研究性和创新性实验。这些实验的结果最终计入考核成绩。实验的考核方式从过去的只注重实验结果转移到实验过程与实验结果并重的考核方式。

毕业实习是安排在学生毕业之前，所有课程结束之后的一个专业实习，为时一个月。在实习期间，要求学生进入学校“产学研”合作的对口企业，参与到企业的实际项目中，并采用企业导师和学校导师“双导师”制的培养方式。学生在实习期间，跟着企业导师的项目进行实际实践，并在双导师的指导下选定毕业课题。实习主要巩固学生的课堂基础知识，对学生进行系统的项目培训，并完成从学生到公司职员的角色转换。

毕业设计安排在毕业实习之后，为时三个月。学生可以在毕业实习期间从企业选取毕业设计题目，也可以从教师的项目中选取毕业设计题目。学生利用三个月的毕业设计时间，完整的完成一个项目，达到了解行业领域，熟悉企业开发环境，综合应用专业知识的目的。毕业设计可以在企业完成，也可以在学校完成。

另外，还对实验室的管理方式进行改革，由以前的封闭式管理改为开放式管理。对本院的学生，除计划内实验时间之外，学有余力的同学也可以在其他时间自主进入实验室做实验或者开发项目。对其他院系的师生，可以在实验室空闲时间进入实验室进行实验或者开发项目。同时，鼓励不同院系的学生共同协作学习、开发同一课题或项目。

(3) 考核方式的改革

考核方式改为“课程考核＋认证考核”的1+1模式。其中课程考核总结为“一二三四”，即期末成绩分为四个部分，分别为平时考勤成绩、课程实验成绩、自主学习成绩(以学习报告形式提交，包括项目完成情况等内容)、期末考试成绩，比例为10％:20％:30％:40％。认证考核以信息产业部“嵌入式系统开发工程师”认证和微软“WinCE嵌入式工程师”认证为主，以其他认证为辅，鼓励同学们通过对嵌入式系统课程的学习，最终取得至少一个嵌入式系统方向的认证证书，以此来检验同学们对嵌入式系统知识的掌握程度。同时积极组织学生参加嵌入式大赛，比如“全国大学生电子大赛”、“全国大学生‘博创杯’嵌入式设计大赛”、“‘ZLG’杯ARM嵌入式系统毕业设计大赛”等竞赛，对参赛的学生指派专职指导教师，并对得奖学生给予折算学分的奖励。

改革后考核方式，能够基本全面的考查学生对知识的全面掌握程度，并有效的调动了学生学习的积极性，让枯燥的专业学习变的丰富多彩。

4结束语

目前该课程体系和培养模式已经在北京理工大学珠海学院得以应用，从老师和学生的反映来看，取得了较好的效果。在以后的进一步实践过程中，我们将根据实际情况及时对该课程体系和培养模式进行调整，构建一个科学规范的、满足独立院校需求的嵌入式创新复合型人才培养体系和培养方案。

参考文献

[1] 云利军等. 关于嵌入式系统课程的几点思考[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2007(增刊).

[2] 魏洪兴等. 软件专业嵌入式系统课程体系研究[C]. 第三届全国高等院校教学研讨会论文集,2005.

篇（8）

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：

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[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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文章编号：1672-5913（2013）03-0010-04

中图分类号：G642

近年来出现了计算机相关专业学生找不到工作岗位，而企业却招不到人的异常现象；尤其是在嵌入式系统领域，由于涉及计算机硬件和软件相结合的知识，门槛相对较高，其应用面又很广，如手机、PDA、电子字典、电视机机顶盒、可视电话、游戏机等都是典型的嵌入式系统，因此，因此社会急需大量具有动手能力强、创新意识强、合作精神强的“三强型”嵌入式系统开发人才。据电子网等大型网站统计，每年的人才缺口大约在50万人左右。为此，我们提出以市场需求为导向，通过课程建设和教研教改、自制实验平台、大学生创新实验以及校企合作等措施，培养具有动手能力强、创新意识强、合作精神强的“三强型嵌入式系统开发人才”。其中动手能力强是基础，没有动手能力就意味着不能胜任本职工作；但只有动手能力没有创新意识也不行，因为人类历史本身就是一部创新的历史，没有创新就会被社会淘汰；同时还必须具备很强的合作精神，因为人类分工越来越细，知识增长的速度越来越快，只有合作才能主动适应社会的发展，主动寻找新的发展机遇。“三强型人才培养模式”的具体内涵如图1所示。

1 积极开展课程建设和教学研究与改革，为学生打下扎实的理论基础

针对三强型嵌入式系统开发人才的培养目标，课题组成员积极开展课程建设和教学研究，近6年来，共申报成功了“计算机组成原理”校级精品课程和“计算机电路”院级精品课程，出版了《计算机组成与系统结构》和《C++与面向对象程序设计》两本教材，主持并完成了“软件工程案例库系统的研制与应用”、“建构主义理论在硬件类课程教学中的研究与应用”两项教研教改项目，发表了5篇教研教改论文，在教学过程中灵活运用多种教学方法，为学生储备扎实的计算机硬件与软件理论基础知识。

1.1优化课程体系和教学内容

按照嵌入式系统开发人才培养的要求，优化课程体系和教学内容，建设精品课程，编写系列教材。

课程体系的优化主要体现在硬件类课程和软件类课程两方面：硬件类课程将电路理论、模拟电路、数字电路3门课程共11学分优化整合为计算机电路、数字逻辑与数字系统两门课程共8.5学分；软件类课程体现为“4年编程不断线”，从第1学期开始学习C语言程序设计课程起，每个学期都开设程序设计类程序，让每个学生在软件编程方面都有一技之长；此外，增加3门软件和硬件相结合的课程，分别是嵌入式系统基础、嵌入式操作系统和嵌入式系统设计，还有相应的课程设计，这就形成了嵌入式系统开发人才培养的知识体系。

教学内容的优化主要体现在精品课程建设方面，2007年课题组申报成功了校级精品课程“计算机组成原理”。在建设过程中，提出并实施了“五四三”的教学模式，即“预习-精讲-讨论-设计-验证”的五步教学法，“基础理论层次、CPU层次、存储层次、设备层次”的四层次教学内容，教学过程坚持基础与应用相结合、原理与设计相结合、部件与系统相结合的三结合教学原则；完善了课程教学网站；制定了课程过程管理规范与控制体系；并将IT发展的新知识、教师的科研成果固化到教材中，进入课堂，转化成教学内容，编写了教材《计算机组成与系统结构》。通过这一系列的措施，学生学习计算机硬件课程的积极性有较大提高，不再认为硬件课程是最难学的课程，为学生打下扎实的计算机硬件基础。

2009年课题组成功申报了院级精品课程“计算机电路”，将电路理论和模拟电路两门课程的知识进行优化整合，完善理论和实验教学体系，进行教学方法与手段的改革，为学生学习嵌入式系统开发储备了计算机硬件基础知识。

1.2改革教学方法与手段

1.2.1建立软件工程案例库

围绕培养学生“三强”的教学要求，我们设计了软件工程案例库系统软件，其中包含软件工程知识点、5个系统案例和21个相对独立的案例。对系统案例，选择了与学生日常生活密切相关的在线考试系统、学籍管理系统、医院门诊管理系统、新闻系统和网上购物系统5个系统，学生首先根据自己的生活经验来进行分析和设计，然后与案例进行比较，评价各自的优缺点，以提高学生的分析和设计软件的能力。同时，将理论知识点与实际案例融合到一起，即在案例执行过程中，通过超链接可以查看相关的分析、设计过程和理论知识，让学生明白其中的分析、设计过程，以及这一步为什么要这样做，看完之后可以继续了解系统的实现情况，为学生自己分析和设计软件提供思路和方法。对相对独立的案例，只提供分析和设计思路，由学生完成编码和测试步骤。该案例库系统已经到计算机中心的网站上，不仅用于软件工程课程的教学，而且用于嵌入式系统设计课程、毕业设计等，为嵌入式系统开发打下了坚实的软件理论基础。

1.2.2推行“任务驱动”教学法

该课题是2008年立项的校级教研课题，使用“建构主义”理论指导下的“任务驱动”教学方法来培养学生的“三强”能力。“任务驱动”教学方法转变以往在教学过程中以教师为中心，学生被动接受知识的情况。该教学方法强调以项目为载体，学生组成研究小组，就具体项目进行研究和开发，在实施过程中培养学生的动手能力、创新能力、合作精神。

具体做法是在任务规划阶段，教师结合学生的学习水平，提出具有实际动手能力培养和可自由发挥的课题；在任务实施阶段，首先由教师分析任务，然后由学生自主探索、培养创新思想，在此过程中，教师的工作是进行适当启发，给出合理建议，提供所需资料，也可以参与其中讨论；在任务总结阶段，学生对任务完成情况进行总结性评价，对存在的问题进一步讨论。

自实施“任务驱动”教学法以来，计算机硬件类课程的教学效果有较大提高，主要体现在毕业设计的选题和学生的就业单位方面，以往学生不敢选硬件类题目，近4年有10%左右的学生选择了硬件类题目，并且有多位学生获得了校级“优秀”。

2 指导学生开展创新活动，培养“三强”能力

2.1以大学生创新实验为载体，引导学生开展创新活动

自2008年以来，课题组共指导学生申请成功了3项国家级和2项省级大学生创新实验项目，如表1所示。

2.2自制实验平台，指导学生进行课外科技创新

课题组的郑斌老师自行研制成功了ARM9嵌入式实验教学系统硬件平台，并在其上成功移植WINDOSCE和LINUX等嵌入式操作系统及底层驱动，开发了12个实验项目，如表2所示。与市面上一般的教学仪器相比，该平台的最大优点在于将所有的底层硬件和端口都开放给学生，让学生真正理解嵌入式系统的内部结构和工作原理，从而进行设计性和创新性实验；目前用于嵌入式操作系统和嵌入式系统课程设计两门课程的实验教学。

3 开展校企合作，让学生提前感受企业氛围

3.1通过互利合作，密切校企关系

1）学生校外实习。与企业签订学生校外实习协议，企业接受学校一定数量、专业对口的学生实习，学生实习结束毕业时，企业可优先选择录用学生，补充企业的生产一线人员。

2）企业在职职工培训。合作企业需培训在职职工时，学校克服困难，创造条件，为企业培训在职职工，帮助企业提高职工素质。培训专业、培训目标由企业确定，培训计划和内容由企业与学校共同商定，培训师资由学校安排或企业委派，教材由学校提供。

3）教师实践。学校每年安排一定数量的专业课教师到合作企业实践。实践时间一般为两个月，利用假期进行。实践教师填写企业实践登记表，登记内容包含实践内容、实践期限、实践企业评价、学校意见等，并纳入对教师的考核、培养、提高。

4）聘请企业技术骨干到学校授课。为弥补学校教师对技术最前沿掌握的不足，学校聘请企业的技术骨干或专家为客座教授，定期到学校授课，指导和充实最新技术的教学。

3.2校企合作的实施

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引言

嵌入式系统技术的飞速发展使嵌入式行业对人才的需求也是与日俱增的。国内高校已有很多嵌入式课程开设，有嵌入式系统基础、嵌入式操作系统、嵌入式应用开发等不同层次的课程。但嵌入式系统课程本身的应用性强的特点就对嵌入式人才的实践动手能力有很高的要求。嵌入式方向的课程具有很强的综合性，涉及到电子、计算机、机械等学科的知识，作为嵌入式系统的学习者对嵌入式系统知识的整体性及其全部技能的掌握只能是侧重点不同。另外嵌入式系统技术及其微处理器技术发展迅速，新的微处理器、接口、总线等不断出现新的标准和开发方法。因此，嵌入式方向的课程在授课内容和方法上要与新技术、新发展融合。而新的技术和标准出现都是以英文形式出现，嵌入式系统课程采用双语授课可以与新技术和新标准的数据手册结合就保持了嵌入式系统授课的开放性。嵌入式系统课程是实践性很强的课程，现有的嵌入式系统课程实践课课时占总学时的近一半。另外，嵌入式系统实践课的实验内容和实验方法也各有不同。实践课教材通常是采用嵌入式实验箱厂家提供的实验指导书，所做实验只能是在各自的嵌入式实验箱上实现，不能举一反三。由于实践教材的限制，对于嵌入式系统双语授课的实践课就没有双语环节了，偏离了双语授课的初衷。嵌入式系统课程体系的综合性和实践性的特点对传统的理论+实验的嵌入式教学方法很难有一个完整的解决方案。理论课教学以课堂讲授为主，教学内容单一，各章内容孤立，如果没有一个完整的案例，学生很难将不同内容间的联系建立起来；实验课教学内容大多是与实验箱相结合的，内容不够全面、针对性不强，很难与理论课的内容相结合。针对传统教学模式和方法的不足，在多年来的嵌入式教学过程中，重点培养学生的动手能力和创新能力，利用实践和项目推动嵌入式系统教学，以项目为主线从中找出需要学习的相关理论知识，以实践为主导的嵌入式双语教学方法。

1实践和项目推动嵌入式教学方法的特点

嵌入式系统双语课程以实践和项目推动嵌入式教学的方法中双语教材的选择既要注重双语教学的内容又要符合实践和项目推动的特点。现有双语教材比较少，符合这两个特点的还需要自己编写教材。在编写双语教材时将微处理器、接口、总线等数据手册中的内容加以修改，添加入符合课程内容的项目。另外根据项目和课程内容编写相关的实验指导书，不拘泥一种实验箱，二是不同的项目采用不同的开发板实验指导内容，使学生接触的实践内容多样化，嵌入式设计的灵活性。采用实践与项目推动嵌入式系统教学的第二个特点就是课程掌控比较灵活。授课过程中以学生为主，结合学生动手能力和创新能力，如何利用项目来提升学生的能力、教师如何与学生互动将是实践该方法的一个关键问题。项目的题材选择要符合嵌入式系统课程大纲要求，授课过程中无论是什么课程，学生都对教师的横向项目很感兴趣，能够紧密联系实际、激发学生的听课兴趣。项目题材选择要难易适度，因材施教。结合以上实践与项目推动嵌入式系统教学的特点，以我校嵌入式系统基础教学为例，并结合多年的实践经验和所做的横向项目，构建了嵌入式系统基础课程的体系框架。

2实践和项目推动嵌入式教学方法的主要内容

通过对实践和项目推动嵌入式教学方法的研究和实践，改进传统的以学科为基础的教学法，形成以实践和项目为驱动的嵌入式教学方法。

2.1项目的选择

《嵌入式系统基础》课程的主要内容有：嵌入式系统概述及开发流程、嵌入式微处理器、嵌入式微处理器的可编程输入输出接口、存储系统、系统总线及嵌入式系统的应用程序开发。不同内容设计不同的项目及实践内容，内容设置及项目选择如表1所示。在教学过程中要根据学生的掌握情况进行随时调整，如可编程I/O对网络专业的学生比较使用，因此在授课过程中添加了循环缓冲区在可编程I/O中的使用方法。

2.2课堂的授课

课堂授课过程中采用以学生为主的方法进行。如讲授嵌入式系统开发流程时给出案例GPS的设计后由学生根据每一个开发步骤进行讨论，最后每组讲解一个相应的步骤。这部分内容学生讨论时同一组学生有扮演用户的角色有扮演设计者的角色对项目进行完整的熟悉。课堂授课另一方面对教师也有严格的要求。一方面教师要对英文水平有一定要求；另一方面教师要做过相关的完整的项目。在讲解项目案例的过程使学生对项目的设计有一个完整系统的概念，而不是仅仅的纸上谈兵。另外学生要想实现自主创新、团队合作等目标，实验室实践是必不可少的，因此要求教师在课外提供一个实验室实验时间。

2.3教材的建设

嵌入式系统双语课程现有教材选择是机械工业出版社出版英文版的《嵌入式计算系统设计原理》，采用该书时需要的理论基础比较充分，但是涉及到的项目相关内容比较少。在该需求推动下，教材建设结合嵌入式系统组件的理论基础、项目涉及的相关内容并将实践内容进行融合。在教材建设的过程中要充分利用嵌入式系统中的各部件英文数据手册，并将数据手册作为学生的辅助教材。

2.4考核方法

嵌入式系统课程的主要目标是增强学生的实践动手能力，为将来工作奠定基础。传统的试卷考核方法不能对学生的实践能力、团队合作组织能力进行考察，因此在考核过程中学生团队合作的项目设计、报告与讲解作为主要考核内容。在平时授课过程中完成的每一个小项目都有一个总结，最后每一组要选择一个题目进行设计并在实验箱实现结果并写成报告的形式，并进行答辩。不仅对学生的所学知识进行了总结考核，使学生也熟悉了项目开发的整体流程达到了课程设置的目标。

3教学效果

《嵌入式系统基础》双语课程采用项目和实践驱动教学方法后，激发了学生和教师对课程的热情。学生由被动上课变为主动进行需求分析、规格说明制定、组件设计、联合调试，整体的开发流程使学生对嵌入式项目开发有了一定的掌握。项目设计都是针对嵌入式系统的基本组件设计的，每一个项目都有针对性，因此学生设计了完整的小项目后嵌入式系统的基本组件开发方法就可以完全掌握并推广到今后的项目开发中。

参考文献：

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[2]赵永林等.项目驱动教学法在“汽车嵌入式系统课程设计”教学改革中的应用[J].江苏理工学院学报，2015(6)：136-138.

[3]吕钊等.计算机应用专业项目驱动嵌入式系统教学的新模式探索与实践[J].高教论坛，2015(11):52-55.