时间：2023-10-08 15:33:43
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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。
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关键字：3G技术；嵌入式软件；课程体系
中图分类号：G718.5 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）24-0202-03
最近几年，我国嵌入式产品发展迅猛，其应用涉及通讯、网络、工控、医疗、消费类电子等行业。随着“三网融合”不断提速，3G网络全面铺开，3G嵌入式作为IT产业的核心方向，未来20年（2009～2025年）全球将进入3G嵌入式时代，目前全球40%的软件产值来自嵌入式领域，据专业人士预测，到2025年全球80%的软件产值将来自嵌入式。随着移动互联网的广泛应用，未来这一数字还将成倍增长，由此可见，培养3G嵌入式软件高端技能型人才刻不容缓。
一、培养复合型人才为目标的课程体系研究思路
综合分析大量企业的核心需求之后，我们将整个课程体系设计为专业技术、项目经验和职业素质3条主线。在专业技术方面，课程囊括目前主流的J2EE、J2ME、iPhone以及极具发展潜力的Android平台，将J2EE技术与J2ME、Android等技术平滑过渡，通过项目有效地整合，以确保学生在掌握客户端应用技术开发的同时，又能开发服务器端程序，就业后可以在技术方面独挡一面或者领导团队开发项目；在项目经验方面，课程设计了3G前端开发（XHTML和JavaScript）、J2EE SSHA服务器端开发、J2ME客户端开发、iPhone客户端开发和Android客户端开发5个方面，共计32个实训项目，超过64000行代码编写量；在职业素质方面，课程以职业规划为主线，强化训练职业心态、职业能力、职业准则和十类型应用背景。整体课程学习完毕后，学生将成长为优秀的复合型人才，能够适应未来职场的快速变化。
二、逆向工程为导向的课程体系设计方法。
在设计课程之前，我们对大量企业和院校进行了调研。在企业方面，我们深入分析了前程无忧、智能招聘和中华英才三大热门招聘网站中1748家企业共计2826条招聘信息，汇总整理了438家企业提交的调查问卷，同在北京、上海、广州和深圳29家企业技术主管及人力资源主管进行了深度访谈；在院校方面，我们收集了23所院校提交的76份教师问卷、1322份学生问卷。最终，根据企业调研结果确定培养方案，并进行关键技能方向细分；根据院校调研结果确定阶段目标和定位，将关键技能点和阶段目标及定位组合起来形成学习领域，最后编排课程形成课程体系。嵌入式软件3G方向专业课程体系如表1所示（不含公共基础和职业素质课）。
三、以项目案例+知识模块为主线的双核内容组织思路。
传统意义上的课程内容组织多以知识模块为主线，即按照理论知识体系由简至繁、由易到难进行讲解。知识模块组织思路主要是以应试为目的，覆盖全面、循序渐进，对于理论性较强的科目优势显而易见，如数据结构和C语言程序开发。对于具有较强实践性的课程，重点在于对框架、结构层面的掌握和应用。采用企业真实项目案例，根据软件工程学方法，将项目按功能划分为功能模块，以项目作为载体融合知识模块，学生在学习的过程中同时也是做项目开发。使学生既有效地加深了对理论知识的理解，同时又积累了项目经验，嵌入式软件3G方向设计的项目如表2所示。
3G技术的快速发展，嵌入式软件3G技术人才的短缺，为高职嵌入式技术专业教育的利好发展提供了机遇。然而嵌入式系统会随着应用的复杂性以及性能的无止境需要而变得越来越复杂，为了适应市场变化的需要，嵌入式3G人才的培养必须与嵌入式行业的发展相适应，始终跟随企业的实际需要做出动态调整。在课程体系的构建上，要把握专业培养目标的一致性和连贯性、课程体系的可扩展性、课程内容与技能目标的一致性、课程内容的前后衔接性等基本原则。
参考文献：
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关键词：应用型嵌入式人才；能力晋级阶梯；课程体系
1研究背景
嵌入式系统是以微控制器为核心，嵌入到产品或设备中，以实现功能的数字化和智能化的系统。它既是相关产品设备的智能核心，也是这些产品设备实现创新和增值的关键。嵌入式系统的应用十分广泛，覆盖了消费类电子、智能家电、工业控制、通讯网络、仪器仪表、汽车电子等多个领域。与此同时，社会对嵌入式人才的需求越来越旺盛，对嵌入式专业人才的知识、能力和素质提出了更高的要求[1-4]。
为了适应市场需求，不少高校近年在IT类专业中开设了嵌入式系统相关课程或设置了嵌入式专业方向，但大多只是在传统的IT类课程基础上增设一些嵌入式课程，并没有形成比较完整的课程体系。如果从嵌入式应用开发人才培养角度来看，可以说开设了很多与现实脱节、与嵌入式应用开发能力培养无关的课程，培养的学生在专业技能、实践能力、创新意识等方面都不能满足用人单位的要求[2-4]。因此，如何适应形势的变化和发展，提高嵌入式专业人才的培养水平，培养社会需要的高素质应用型嵌入式人才，是一个亟待研究的课题。
为了拓宽计算机专业学生的就业面，提升学生的就业能力和就业质量，从2002年开始，电子科技大学中山学院建设了嵌入式系统实验室，并以选修课形式开设了嵌入式系统概论课程。从2006年开始，为了适应中山市及珠三角电子信息产业的特点，我们将计算机科学与技术专业定位为嵌入式系统及其应用方向，确定本专业方向的培养目标是培养具备计算机工程技术领域的基本理论、基本知识和基本技能，扎实掌握嵌入式系统基础理论、开发方法和工具环境，接受嵌入式系统应用开发严格训练的高素质应用型人才。通过几年的探索和实践，我们逐步明晰应用型嵌入式人才的知识、能力和素质要求，梳理嵌入式专业学生应当掌握的专业知识单元、基本技能、核心能力，并在此基础上构建了比较符合应用型嵌入式人才培养规律的课程体系和实践教学体系。
2应用型嵌入式人才内涵和培养目标
嵌入式系统有两个很显著的特点，一是面向应用，嵌入式系统是通过嵌入到具体的产品中提升产品性能，降低产品成本的；二是软硬件结合，可以说任何嵌入式系统都是软硬件协同设计的结果[5]。这就在知识、能力、素质等方面对应用型嵌入式人才提出了特别的内涵要求。
在知识结构方面，除了通识教育所涉及的公共基础知识、人文社科和经济管理知识外，应用型嵌入式人才还必须具备比较扎实的计算机软硬件基础知识和比较系统的嵌入式系统专业知识，具备一定的行业领域知识。
对于应用型嵌入式人才，能力结构涉及核心能力和专业能力两个方面。核心能力包括获取知识的能力，即具有较强的自学能力及获取嵌入式相关专业知识的能力；应用知识的能力，即具有运用所学知识分析和解决嵌入式应用领域实际问题的能力；工程实践能力，即具有较强的软硬件设计、调试能力及嵌入式系统运行维护能力；团队协作能力，即具有较强的沟通能力和合作意识；技术创新能力，即具有一定的创新意识和产品开发能力。专业能力包括专业基本技能，即学生应具备较强的程序设计能力、硬件制作和调试能力以及软硬件工具平台应用能力；应用开发能力，即学生应初步具备嵌入式项目开发能力和解决关键技术问题的能力。
素质结构涉及品德、人文、身心、专业四个方面。首先企业用人品德为先，因此学校培养的学生必须具有良好的思想品德和职业道德；其次应具有较好的语言、文字表达能力；第三应当身心健康，具有一定抗挫折能力；最后，学生须具有扎实的专业基础知识和工程意识、分析问题和解决问题的能力。
基于对应用型嵌入式人才知识、能力、素质内涵的分析，我们确定嵌入式人才专业方向的培养目标是以市场需求为导向，以应用开发能力培养为中心，以“知识―能力―素质”为主线，培养具有扎实的计算机专业基础，具有嵌入式专业核心能力和专业能力，“上手快，能实战，后劲足”的高素质应用型嵌入式人才。
3课程体系设计的基本原则
课程体系设计是否合理，直接关系到专业培养目标能否真正实现。课程体系设计不只是简单考虑开设哪些课程，还应该重点关注课程的授课内容和教学模式，处理好课程板块之间、共性要求与个性发展之间的关系，实现课程与课程之间、课程板块与和课程板块之间、理论与实践之间的有机衔接，为学生的能力进阶提供一个合理的学习路径[1,6]。我们在设计课程体系时遵循了如下几个原则：
1) 适当保持计算机专业特色，从“系统”出发，在强调嵌入式软硬件协同设计的同时，适当侧重于嵌入式软件开发。
国内许多高校在计算机科学与技术、电子工程、自动化等专业开设了嵌入式相关的专业方向，由于各专业培养目标、教学体系侧重点不同，他们的课程体系和教学内容也不尽相同。电子工程专业主要侧重嵌入式硬件设计，自动化专业侧重自动控制、智能仪器仪表的设计，计算机专业则应从“系统”的角度出发，更侧重软/硬件的协同工作，将计算机核心课程和嵌入式专业方向课程有机地整合起来，形成一条清晰的逻辑主线。
电子科技大学中山学院在计算机科学与技术专业中设置了嵌入式专业方向。所以，我们是在保留计算机专业核心课程的基础上，针对嵌入式特点，通过对相关课程进行内容整合和更新，适当强化相关硬件课程，引入嵌入式相关课程来构建嵌入式专业方向的课程体系。
2) 以“知识―能力―素质”为主线，构建符合嵌入式系统应用开发能力晋级阶梯的课程体系。
课程体系是专业培养方案的核心，我们将以学科体系为导向的课程设置转变为以能力培养为主线的课程设置，即认真分析企业对应用型嵌入式人才的知识、能力和素质要求，分析嵌入式专业学生应当掌握的专业知识单元、专业基本技能、专业核心应用能力。在此基础上，以能力培养为主线，构建符合嵌入式系统应用开发能力晋级阶梯的课程体系和学习路径。大一阶段注重科学基础训练(主要包括通识教育、专业认识和编程训练)，大二阶段注重专业基础训练(主要包括计算机软硬件基础理论教育和技能培养)；大三阶段注重专业课程学习(包括嵌入式专业技能和应用开发能力培养)，大四阶段注重提高工程实践能力(包括实践能力与工程素养培养)[6]。
符合能力晋级阶梯原则课程体系的构建，使得嵌入式课程体系的所有课程都是以能力培养为基本出发点，前后衔接紧密，层层递进，逐步提高学生的嵌入式应用开发能力。
3) 围绕嵌入式应用开发能力的培养，构建以“一体化、多层次、分阶段”为特征的实践教学体系。
在层次上，我们将嵌入式实践教学体系分成三个层次：基础层、综合设计层和应用创新层。基础层主要包括相关课程(如程序设计、模拟电路、数字逻辑设计、单片机及其应用开发、嵌入式系统基础等)的课内实验，主要目的在于课程知识的巩固。综合设计层主要包括两个方面，一是相关课程综合性、设计性实验，主要目的在于提高学生相关课程的知识和综合运用能力；二是里程碑式的综合实践课程，即在能力培养主线上设置一些里程牌，并通过综合性实践课程培养学生阶段性综合应用能力。应用创新层主要培养学生的综合分析、设计、创新能力和工程素养，主要通过创新实验和课程设计、项目实训、学科竞赛、学生科研和毕业设计完成。
从阶段上来看，我们将嵌入式实践教学体系分成三个阶段。第一个阶段着重培养学生的编程功底和基本的硬件制作和调试能力，第二个阶段着重培养学生的嵌入式软硬件设计和开发能力，第三个阶段着重培养学生的嵌入式系统综合应用开发能力、软硬件协同设计思想和工程素养[6]。
4) 关注课程教学内容和实践教学环节的改革，
使课程教学内容、实践教学环节与应用型嵌入式人才培养目标保持一致，同时保持课程之间的有机衔接，理论教学和实践教学的有机结合。
首先，将应用型嵌入式人才培养目标分解细化到相关课程和实践环节，使课程内容与培养目标保持一致，实践环节与应用开发能力培养保持一致，前后课程之间保持有机衔接。其次，通过理论教学环节和实践环节的有机结合，在培养学生比较扎实的理论基础的同时，培养学生的核心能力和专业能力。
4课程体系的具体设计
4.1总体设计
嵌入式方向课程体系总体结构如图1所示。整个课程体系分成三个部分，理论教学体系、实践教学体系和素质教学体系。整个课程体系是围绕着学生的能力培养而设计的。
4.2学科基础课程
电子科技大学中山学院在计算机科学与技术专业中设置了嵌入式专业方向。所以，我们在课程体系的学科基础课程中基本保留了计算机专业的核心课程，如程序设计基础、离散数学、数据结构、计算机网络基础、计算机组成原理、计算机操作系统、数据库原理与应用、多媒体技术基础、软件工程等。考虑到嵌入式系统软硬件并重的特点，我们适当强化了电路与模拟电子技术、数字逻辑设计及应用这两门电路课程。
针对嵌入式特点和后续专业课程的教学要求，我们对这些学科基础课程的内容进行了整合和更新。
程序设计基础既是很多后续专业课的学习基础，也关系到学生的专业自信。我们对这门课程的处理方法是淡化语法细节，强调学生程序设计逻辑和分析问题解决问题能力的培养。同时，针对嵌入式软件开发特点，对教学内容和重点进行适当调整，引入嵌入式C相关的教学内容。
在数据结构中，教师将在嵌入式软件开发中经常用到的内容(如内存动态分配和释放、栈、队列、串、查找算法等)作为重点内容进行讲述，而对于在嵌入式应用开发中较少用到的内容(树、图等)，只作简单介绍。
模拟电路与电子技术基础、数字逻辑设计及应用这两门电路课程的教学任务由具有比较丰富的嵌入式硬件开发经验的教师担任。教学不受老教材的束缚，教师大胆地对教学内容进行取舍，有用的内容讲通讲透，过时无用的内容坚决舍弃，并在相关章节讲授中联系后续专业课程内容，做好铺垫性教学。同时，我们站在一个嵌入式应用开发工程师角度讲授相关电路知识，着重它们的工程应用，而适当简化数学公式和理论推导，降低学生的学习门槛，提高学生的学习兴趣和自信。
很多高校的嵌入式专业方向都开设了微机原理及接口技术课程。但是，我们通过实践发现，这门课程的知识与实际应用脱节，学生学习起来没有兴趣。同时，由于在后续的课程设计、课外科技竞赛、毕业设计甚至今后的工作中都很难用到它们，这些内容即使学了也很容易忘记。基于这些原因，我们取消了微机原理及接口技术这门课程。
4.3专业方向课程
专业方向课程的主要目的是培养学生基本的嵌入式应用开发能力，设置的课程包括Linux软件开发基础、单片机及其应用开发、嵌入式系统基础、嵌入式操作系统及其程序设计、嵌入式Linux应用开发。
设置单片机及其应用开发课程，除了用它替代微机原理与接口技术以外，我们还期望从单片机这一相对简单的嵌入式微控制器入手，让学生能够比较深入地理解嵌入式系统的工作原理和应用，为嵌入式系统的学习打下基础，同时也让学生对前面学习的两门电路课程加深认识，为部分对硬件感兴趣学生的后续发展做好铺垫。我校的单片机实验教学平台采用自主设计AVR单片机实验开发平台，而没有采用传统的51单片机，主要是考虑教学与学生今后的应用相衔接，同时便于开发一些设计性、综合性实验项目。
嵌入式系统基础可以看成是嵌入式专业方向登堂入室的课程，是正式跨入专业课程学习的桥梁。该门课程主要讲述嵌入式系统的基本概念、ARM7体系结构及指令系统、ARM硬件结构和接口、接口电路与硬件设计、嵌入式系统工程设计等。在这门课程中，我们选择ARM7作为嵌入式处理的主要介绍对象，因为相对ARM9来说，ARM7的体系结构、接口相对简单，学生容易把握，也易于与实践教学环节中的嵌入式最小系统设计相衔接。我们将这门课程的教学重心放在嵌入式处理接口的理解和应用上，让学生容易入手并能够动手应用，而不是一开始就让学生接触过于抽象的概念和比较复杂的内核东西，学起来困难，又动不了手。同时采取一种先易后难、先外后内的方式编排教学内容，更加符合学生的学习规律。
嵌入式操作系统及其程序设计课程的教学目的是让学生在学习操作系统和嵌入式系统基础的基础上，掌握嵌入式操作系统的基本概念、基本原理思想，掌握基于嵌入式操作系统的应用程序设计方法和技术。该门课程既关注嵌入式实时操作系统的内核实现思想，同时也更加关注嵌入式操作系统的应用，即基于嵌入式操作系统的程序设计方法。该门课程的教学内容以 C/OS-Ⅱ为主，原因是 C/OS-II麻雀虽小，却五脏基本全(微内核)；通过其开放源码，学生可以理解嵌入式操作系统实现的基本思想，把前面学到的操作系统抽象概念具体化；可以学习实时系统的一些编程技巧； C/OS-II已经移植到嵌入式实验平台上，课程实验和课程设计可以与原来的嵌入式系统基础课程很好衔接；在一些中低端嵌入式软件开发中，它具有很强的实用性。同时，教师在该课程中引入文件系统和GUI，强化学生基于嵌入式操作系统的嵌入式软件设计能力。
嵌入式Linux应用开发课程进一步凸显该专业方向的计算机特色，让学生掌握基于嵌入式Linux软件的开发方法和技巧，真正培养学生的嵌入式软件开发能力。
4.4专业选修课程
在选修课程中，我们有意识地设计了一些课程模块，便于学生根据兴趣和就业取向选修，如信息终端软件开发课程模块、硬件设计和驱动开发课程模块等。信息终端软件开发课程模块包括.Net程序设计、J2ME架构软件开发、WinCE嵌入式软件开发、移动设备应用软件开发；硬件设计和驱动开发课程模块包括电子线路硬件设计、嵌入式驱动应用开发、EDA技术及其应用、嵌入式网络协议及应用等。另外，我们会根据嵌入式技术的发展和社会需求适时调整选修课程。
4.5实践教学环节
实践教学环节对于应用型人才培养十分重要。我们在加大实验实践学时，强化实验实践环节的同时，注意有机整合实验内容，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验项目，按照“一体化、多层次、分阶段”的思想，设计比较合理的嵌入式专业方向的实践教学体系，如表1所示。
整个实践教学环节具有以下几个特点：
1) 将电路和模拟电子技术、数字逻辑设计及其应用课程的实验独立出来，并加大实验课时比重，培养学生的硬件实践动手能力。
2) 对于一些重要的专业基础课程和专业课程，除了有课内实验加深学生对所学知识的理解外，还设置一些专门的专业实践环节，进一步提升学生的实践动手能力和综合创新能力。例如，在学生学习数字逻辑设计及其应用之后开设数字系统设计，利用我们自主开发的基于FPGA的数字逻辑设计教学与开发平台，通过可编程逻辑器件等数字设计的主流器件和EDA数字系统设计重要工具，引入数字逻辑的最新内容和设计理念，开展一些创新性课程设计，一来引起学生的兴趣，二则为学生的后续学习打下基础。对于嵌入式系统基础，我们除了在课程内完成GPIO、串口、定时器等相关基础实验外，还设置了嵌入式系统进阶实验这一单列的实践教学环节，提供GPRS、CanBus、SD卡读写、以太网、USB等一些嵌入式系统进阶实验，开拓学生的眼界，提高学生的实际应用开发能力。
3) 在能力培养主线上设置一些里程牌，并引入一些综合型实践课程(以实践为主、讲授为辅)，提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。例如，在学习完程序设计、数据结构等课程之后设置程序设计综合实训，进一步强化学生的编程功底；在学习完模拟电路、数字电路、电子线路设计工具等课程之后设置嵌入式工程实践，培养学生基本的硬件制作和调试能力；在学习完单片机及其应用开发、嵌入式系统基础等课程之后设置嵌入式最小系统设计，让学生深入理解嵌入式系统的结构和工作原理，培养学生的嵌入式系统设计和开发能力；在学习完嵌入式系统基础、嵌入式操作系统及其程序设计、嵌入式Linux应用开发、WinCE嵌入式软件开发等课程之后设置嵌入式系统综合实训和毕业设计，着重培养学生嵌入式系统综合应用开发能力、软硬件协同设计思想和工程素养。
同时，我们还通过加大实验室开放力度，鼓励和引导学生通过课程设计、参与嵌入式学科竞赛、参与教师科研课题，进一步提升实践能力和创新能力。利用新实验室，学生可以开展自主学习、合作学习、任务驱动式学习、研究性学习，实现从自主实验嵌入式工程实践小型科研课题研究开发参加各种学科竞赛的创新教育全过程，提高知识应用能力、信息获取和选择能力、实践动手能力，并在实践中逐步提高创新能力。
5结语
作为一个新兴的专业方向，嵌入式暂时还没有一个公认的比较成熟完善的课程体系可供借鉴。本文在深入分析应用型嵌入式人才知识、能力结构的基础上，以“知识―能力―素质”为主线，构建了符合嵌入式系统应用开发人才能力晋级阶梯的课程体系和“一体化、多层次、分阶段”的实践教学体系。经过电子科技大学中山学院几年的教学实践，取得了较好的效果，证明该课程体系具备合理性和可行性。本专业方向培养的学生不少成为企业的技术骨干，甚至就职于产品技术开发管理岗位。同时，他们在一些学科竞赛中也取得了很好的成绩，先后获得“博创杯”大学生嵌入式设计大赛一等奖两项、二等奖两项、三等奖一项，全国大学生信息安全竞赛一等奖一项，“ZLG杯”ARM嵌入式系统电子设计大赛二等奖两项、优胜奖三项等。
当然，嵌入式系统会随着技术发展和应用需求而变得越来越复杂。为了适应这种需要，嵌入式人才的培养方案和课程体系也必须做出相应调整。同时，随着我们和企业嵌入式开发人员、高校嵌入式教学人员交流的深入，我们对嵌入式人才内涵的认识也将越来越深，相应地，嵌入式课程体系也将更加完善。
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[6] 罗嗣海,周立功,王祖麟. 新型校企合作培养零适应期应用型人才探讨(以江西理工大学嵌入式系统人才培养为例)[J]. 江西理工大学学报,2009,30(2):57-60.
Design of Embedded Curriculum for Application-oriented Talents Cultivation
LI Wensheng, MA Zheng, FU Yu, DENG Chunjian
(Zhongshan Institute, University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan 528402, China)
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：
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[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.
关键词：嵌入式系统；分层；实验体系
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 22-0120-03
“嵌入式系统”课程是一门“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。这些年来我们在教学中积累了一些经验，其中最重要的一点认识是，学好本门课程的关键在于动手，缺少实践环节的课程教学体系将很难开启学生对本门课程的领悟力，也就难以使他们从容地越过本课程学习的门槛。
1嵌入式系统课程学习门槛高的原因分析
为了制订一套科学合理的实践教学体系，首先需要了解清楚学生学习时的困难所在。通过对学生在学习过程中反映出的问题以及与学生的直接沟通，我们了解到学生在学习中难于理解和感到困惑的主要原因有以下方面。
(1) 学习方法主要仍然按照与其他先修课程同样的方法进行，而这些课程大部分都自成体系，所面对的问题基本上在本课程中都可以找到答案。而嵌入式系统课程内容涉及到相关的多门课程的内容，所表现出的问题往往需要在其他课程内容中去寻找答案。
(2) 嵌入式系统由于具有很强的应用针对性，不同的嵌入式处理器多数都是按照其应用领域量身打造的，其内部功能部件在类型和编程结构上没有统一的标准。学生由于缺乏对嵌入式处理器应用的知识，也就无法对嵌入式系统中门类繁多的外设功能部件建立起具有应用目标的认识。
(3) 学生由于缺少实际的工程设计方面的知识和经验，甚至缺少必要的实践动手方面的训练，所以无法以应用者的视角去学习理解课程内容，所学的知识往往都只能呈现为一些孤立的概念，也就无法将以前所学的知识与本课程内容联系起来，更难以达到融会贯通地去学习理解课程内容。
分析以上原因不难归纳出问题的症结所在就是学生所接触的实际系统太少，由于缺乏自己动手实践，所学的内容仿佛都是些悬在空中的抽象概念。这些知识用在何处，如何用，更是让他们感到困惑。为此我们认识到，构建嵌入式系统课程教学体系的关键在于设立一套科学合理、行之有效的实践动手教学环节。否则，即使安排了实验或其他形式的实践教学环节，也只能产生学生应付差事，教师完成任务走过场的无奈结局。这也是我们在前期的实验教学过程中总结出的教训。
2实验教学装置的研发
为了能更方便地按照所规划的实践教学环节设计后续的分阶段分层次的实践教学内容，我们自己设计开发了一款嵌入式系统课程实验教学装置。该系统结合理论教学内容选择了目前应用较为广泛的三星公司的S3C44B0处理器为核心，并本着易用、功能强、造价低、可扩展性好等原则，安排了外设功能组件的类型和电路结构。系统构成如图所示。
板上的硬件部分主要包括如下部件：
S3C44B0X微处理器
16MB SDRAM存储器
2MB Nor Flash
2路带RS232电平转换的UART口
IIS音频接口
带流控功能的两个主一个从USB接口
10M以太网通信接口
4个LED跑马灯，4个共阴八段数码管
4×4矩阵键盘
复位和外部中断3按键
5个PWM定时器输出口
IIC接口
GPIO引出口
8通道10位ADC模拟量输入口
DAC0832模拟输出口
128×64点阵液晶屏
三总线引出口
14针JTAG接口
3实验教学体系的设计
在嵌入式系统课程实验项目的设置过程中我们感受到，必须要根据学生对所需知识的掌握程度、运用水平以及动手能力循序渐进地组织安排实验内容，而且前后实验内容要有一定的关联性。另外受到课程学时数限制，以及不同专业对课程深度、广度的不同要求，我们将实验教学体系设计为三个层次：
(1) 基础实验教学层次；
(2) 提高型实验教学层次；
(3) 综合应用型实验教学层次。
3.1基础实验教学层次实验内容安排
基础实验教学层次实验内容安排的出发点是使正常情况下的全体学生都能够顺利完成实验内容规定的操作并得到正确的实验结果，使他们能够建立乐于动手实践并独立完成实验的自信心。这一点非常重要，因为我们发现许多学生不愿动手甚至讨厌作实验都是由于初次实验不成功造成的挫折感导致的。尽管有些实验内容对于动手能力较强的学生来说过于简单，但基础实验教学考虑的收益对象是大多数没有动手经验的同学。该实验内容安排为16个实验学时，具体实验内容如下。可以看出，这些实验对于大多数信息类专业都是最基本的内容。
(1) ADS开发环境及ARM汇编语言程序开发实验
(2) ADS下C语言程序开发及目标程序烧写过程实验
(3) 基于GPIO口的LED及数码管显示实验
(4) 基于三总线的键盘电路编程实验
(5) 44B0中断系统编程及应用实验
(6) 44B0定时器编程及应用实验
(7) 44B0异步串口编程及应用实验
(8) GPIO，中断，定时，异步串口综合应用实验
3.2提高型实验教学层次实验内容安排
由于本实验教学课程体系面向有计算机、通信、自动化、微电子、网络、软件等多个专业，而不同的专业对本课程的教学要求及学时数也不同。因此对于有进一步实践环节要求且有学时支持的专业开设提高型实验教学内容。实验内容需要16个实验学时，具体实验内容如下。
(1) A/D、D/A转换实验
(2) FLASH存储器编程实验
(3) 液晶显示器编程及应用实验
(4) IIC编程及应用实验
(5) IIS编程及应用实验
(6) PWM编程及应用实验
(7) 综合设计实验：直流电机的闭环控制
3.3综合应用型教学层次实验内容安排
由前面的两个实验环节所安排的内容可以看到，这些实验内容都是没有操作系统参与的，基本上都是针对单元功能电路进行。而综合应用型教学层次实验内容将基于操作系统进行，而且综合了不同数量的功能电路。允许学生根据自己的专业要求和兴趣选做部分实验内容。实验学时数为32学时。具体实验内容如下。
(1) Boot Loader的设计与实现(参照U-boot 1.1.3功能)
(2) µCLinux的移植
(3) µC/OS II的移植
(4) µCLinux下射频IC卡读写器驱动程序设计
(5) µCLinux下基于Socket编程的Ping程序设计实现
(6) µCLinux下Web服务器的建立与实现
(7) µC/OS II下数据采集与显示系统设计与实现
(8) µC/OS II下直流电机转速控制系统设计与实现
4结论
经过几年的教学实践证明，的确是一种行之有效的教学方法。而且在这一过程中，参与训练的许多学生对嵌入式系统开发产生了浓厚的兴趣，实训过程在提高他们的动手能力、分析问题解决问题的能力的同时，也激发了他们的创新意识和主动参与实际研究项目的自信和热情。许多同学积极参与到一些老师的科研项目开发中，有些同学则在参加各项全国性的科技竞赛中取得优异的成绩。2006年的全国大学生嵌入式系统设计竞赛中，由这些同学组织的两支参赛队，一支获得了最高竞赛奖Intel杯，另一支也获得了三等奖。
参考文献
[1] S3C44B0X RISC MICROPROCESSOR. SAMSUNG SEMI-CONDUCTOR, 2000.
[2] 李岩. 基于S3C44B0X嵌入式μCLinux系统原理及应用[M]. 北京：清华大学出版社, 2005.
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作者简介
杨斌，男，副教授，西南交通大学信息科学与技术学院计算机硬件实验中心主任，从事远程实时监控、嵌入式系统方向的应用研究工作。
关键词：技工学校 一体化 教师培养
近年来，随着我国经济的迅速发展，企业对技工的需求量越来越大，对技工的能力要求也越来越高。目前作为培养技工的职业院校是向社会输送专业技能人才的重要渠道，如何让职业教育培养的学生适应目前企业的需求呢？我国当前的职业教育离中国工业化进程和全面建设高水平小康社会的总体目标还有很大差距，在职教办学体制、办学模式、课程体系、师资实力、人才素质和能力、产学研、校企合作、国际融合等方面都滞后于社会经济发展。国家“十二五”规划中明确提出职业教育要提高教育质量，制定符合实际的教育改革发展规划。职业院校的教学模式改革成为提高职业教育质量的重要途径。
一、一体化教师培养的提出
职业教育是为了培养适应社会需求的人才的教育。我国经济发展迅速，对技能人才的需求也日新月异。技工院校职业教育的改革也一直伴随着社会的需求而变化。工学结合作为职业教育的重要特征已经被大家所认识，探索和建立适合国情、符合工学结合要求的新型职业教育课程模式，已经成为广大职业院校提高教学质量的重要手段。随着技工院校教学模式的不断改革和发展，对技工院校的课程模式和师资队伍建设也提出了更高更新的要求，课程模式从“以知识导向”的学科体系课程，向“职业能力导向”的“三段式”课程过渡，再向“工作过程导向”的学习领域“一体化”课程发展；教师的类型也从理论教师和实习指导教师过渡到“双师型教师”，再发展到“一体化教师”。为了将职业教育的技能人才培养工作做好，各地技工院校不断探索和实践高技能人才培养模式，通过研究和改革课程体系、引进和培养高素质师资队伍，以适应和形成具有中国特色的技工教育模式，培养能服务于社会的高级技能型人才。其中，一体化课程的建设和一体化教师队伍的培养是实践技工院校改革的重要内容。职业技术学校的教师是办学方向的执行者和具体实施者，只有建设一支高素质的教师队伍，正确把握各个教学环节中的办学方向，才能保证学校办学方向的正确性。随着我国经济的快速发展和企业体制的改革，大力发展职业教育，培养高技能型人才是社会发展的需要。因此，整体提升技工学校的教学质量和水平，就要打造一支爱岗敬业，勇于创新，不断进取的教师队伍，这样，学校的办学水平才能得到提升。本文主要就配合一体化课程改革的需要对一体化教师培养提出自己的一些建议和看法。
目前技工学校面临着一个非常严峻的问题，就是师资队伍与技工教育的发展不相适应。一是，教师数量不足，特别是实习指导教师数量较少；二是符合技工教育教学模式要求的“一体化”教师更少，理论教师往往偏重于理论教学，而缺乏动手能力，从而导致理论不能联系实际；实习指导教师综合素质偏低，专业技术知识体系不完善。在面临新时期对技工院校教师提出新的要求和挑战的同时，特别要加强对“一体化”教师的培养。
二、“一体化教师”的概念
所谓“一体化”教师，是指教师在工作过程系统化课程模式下，根据教学项目的要求将专业理论教学、实践技能教学和企业生产管理融于一体，既能讲授专业理论，又能指导专业技能训练。“一体化教师”应该是专业理论知识和专业实践能力上呈现整合的“一”，而不是目前所强调的理论教学和实践教学两种能力“双师型教师”。因此，结合技工院校一体化课程改革和实践的要求，对专业师资特有的素质要求，技工院校教师应从单纯的理论教师或实习课指导教师向“双师型教师”过度，再向“一体化教师”发展。
在职业教育中，经常提到的“双师型教师”和“一体化教师”都具有丰富的专业理论知识和专业实践能力。“双师型教师”重点在于教师在专业理论教学和专业实践教学两方面都能胜任，但“一体化教师”重点在于能胜任基于专业理论知识、专业实践技术、实际生产和管理于一体的工作系统化课程的教学，显然两者有着本质的区别。下面我们用一张表格来将“双师型教师”与“一体化教师”进行比较分析：
比较项目 双师型教师 一体化教师
主要工作 从事模块化课程、专业实验、专业实习的教学工作，擅长于专业理论和专业专项实训教学 从事工作过程系统化课程模式的课程教学，擅长于实际生产和管理过程、专业专项操作能力、专业理论知识和社会核心能力的教学
主要特点 专业理论和专业专项操作技能兼备 专业理论、专业专项操作技能、实际生产和管理能力和社会核心能力一体
培养内容 专业理论学习、专业技能培训、教育教学知识和技能 专业理论学习、专业技能培训、教育教学知识和技能、实际生产过程工作
培养过程 上大学、参加职业技能培训和教学业务培训 上大学、参加职业技能培训、教学业务培训和实际生产工作
必须具备资格 专业技术资格和专业职业资格 专业技术资格、专业职业资格和实际生产经历
要求高低 高 很高
从表格中可以看出，“双师型”教师是指既具有相关专业技术职务（中、高级职称），又有专业相关职业资格（中、高、技师和高级技师技能等级）的教师；而“一体化教师”则不仅要有专业技术职务和相应行业专业职业资格，还应有丰富的企业生产和管理经验和社会阅历，并能从事工作过程系统化课程教学。
三、“一体化教师”的培养
1.建立和完善教师培训制度
要建立科学、规范、有效的继续教育和培训制度，对技工学校教师开展上岗资格培训、教育理论培训和企业生产管理技能培训。制定相应的教师培训计划，并积极创造条件，鼓励教师参加多种形式的教育与培训。
2.校企合作办学
校企合作教育是一种以市场和社会需求为导向的人才培养方式，是学校和企业双方共同参与人才培养的过程。采取课堂教学与学生参加实际工作有机结合，培养适合不同用人单位的应用型人才的教学模式，校企合作办学的实践证明，企业是“一体化”教师培养的育人基地。学校利用校企合作这一伙伴关系，选派教师到相关企业进修，通过专业实践使教师在实际的生产中了解所从事的专业在生产中生产、技术、工艺、设备、原材料的现状和发展趋势。教师可以带着教学中的实际问题，到专业对口的企业请教有经验的工程技术人员和生产一线的劳动者，在他们的帮助下提高教师的应用能力，在生产现场提高“一体化 ”的素质。因为企业的革新是教师成长的动力，生产现场是教师接受培训的场所，同时运用企业人才管理机制激励“一体化”教师成长。校企合作实现了优势互补，校企合作培养“一体化”教师的成果将更加显著。
3.开辟多元化师资来源渠道
要继续发挥高等职业技术师范院校的作用，为技工院校培养“一体化”教师，与此同时，通过从社会聘用或与大企业联合办学等形式，广泛吸引企业技术骨干等各方面人才尤其是一些高科技领域的急缺专业人才任教，壮大教师队伍，优化教师结构。积极建立包括社会各行业的技师、高级技师等能工巧匠和专业技术人员在内的师资人才库。
4.结合学校专业在岗培训
目前在岗培训是“一体化”教师培养的主要途径之一，个人发奋自学及师傅带徒弟的成才之路都有成功的范例。常言说“师傅领进门，修行在个人”，教学一线的教师在做好自己本职工作的同时，可通过自学使自己成为“一体化”教师。首先，自己要做好“一体化”教师的规划，做好迎接各种困难的思想准备。在工作中不断锻炼自己的意志，增长自己的知识和技能，提高自己的素质。其次，在工作中向老教师、向名师学习，丰富自己的教学经验。再次，充分利用学校的教师、设备、技术的等资源，组织教学经验丰富的教师对青年教师进行培养。结合学校的工作实际任务压担子，安排理论课教师承担实践教学任务，提高教学能力，达到“一体化”教师的要求。
5.建立考核和激励的用人机制
对一体化教师的综合素质进行岗位考核，使之具有高尚的职业道德和高度的责任感；具有现代教育观念，掌握现代职教理论并能在教学中予以运用；具有一定的教学科研能力和创新能力；掌握并能熟练运用现代教育技术和先进教学方法。建立能上能下，能进能出的用人机制，教师岗位考核结果应作为竞争上岗、实施奖惩的重要依据，对“一体化”教师在竞争上岗和享受有关待遇上应优先考虑。要建立优秀教师评选制度、骨干教师评选制度、名师工程等制度，对取得优异成绩和显著成果的教师和教育工作者给予奖励，营造有利于人才脱颖而出的环境。
通过对一体化教师培养的分析可以看出，“一体化”教师的培养是技工学校教育的重要组成部分，关系到学校一体化课程改革的推进进程，关系到学校的教学质量能否不断提升，关系到培养的学生是否能得到社会和企业的认可。所以技工学校培养“一体化”教师是建立一支一专多能，专兼结合、德才兼备，全面发展的高素质的教师队伍，才能真正推动学校一体化课程改革的进行，才能真正提高职业教育的办学水平。
参考文献：
［1]都玉洞.职业技术教育规范化管理务实.北京：中国纺织出版社，2008.
［2]高校教师资源优化配置与人才队伍建设务实全书.哈尔滨：黑龙江省教育音像出版社，2005．
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:
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[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.
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[4] ALBERTO L. SANGIOVANNI-VINCENTELLI, ALESSANDRO PINTO . An Overview of Embedded System Design Education at Berkeley[J]. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 2005,4(3):472C499.
一、改变教育观念，树立学生为主体意识
作为思想政治课教师，首先要转变教育思想，要诚心诚意地把学生当作学习的主人。每个学生都有自已的个性、爱好的活生生的人，都需要尊重、信任和关怀；要相信所有的学生都能学习，不存在绝对的后进生，需要的是耐心与指导；要相信学生都有自我发展的需要，要给每一个学生提供思考表现、创造以及成功的机会，促进学生主动发展。同时更重要的，不能把主体性发展仅仅看作是提高教学质量的手段，而要把主体的发展作为思想政治课教学的直接目的。
二、转换教学角色，显示主体性轮换
充分发挥学生的主体性，解决好教师角色意识问题是关键。长期以来，我们受着“教师中心论”的影响，在教学中，教师是中心，学生围着教师转。忽视了学生的主体性，忽视了对学生主体认识，理解能力的开发，忽视了学生个性的发展。随着社会的发展，科技的进步，特别是随着人们思想观念的更新，思想政治课教学上的师生关系将会发生巨大的变化。课堂上，教师应从“中心”位置“退居二线”，成为“幕后策划者”。教师的工作重点必须转移到如何引导学生通过思想政治理论学习，树立正确的世界观、人生观、以及端正学习态度，改进学习方法，培养各种能力，加强学生之间的社会情感交流等方面上来。只有清醒地意识到自已的角色，当好一名“导演”，才能充分发挥学生主体的能动作用。
三、激发学习兴趣，让学生学有余力
现在使用的初中思想政治教材，虽在以前基础上作了修改，但总体上仍显得较空泛，枯燥。因此，要提高教学质量，增强教学效果，首先要使学生对这门课产生兴趣，因此，教学中设法使学生对学习产生浓厚的兴趣，是学生主体性发展的前提。教师在教学新知识前，先生动、形象地讲清这堂课所学知识在实际中的应用或对今后学习新知识的作用和意义，激发学生的求知欲。
四、创设参与条件，让学生学有机会
在思想政治课教学过程中，教师不能一味地讲，应留给学生一定的时间和空间，尽量创设各种条件，让每个学生都有充分表现自已的机会，积极动脑、动口，保证学生积极参与的数量和质量。只有既注重学生参与的深度即在参与中积极思维的程度，又注重学生参与的广度即是否全班学生都参与，这样，才能提高全体学生参与的质量，提高课堂效率，大面积提高教学质量。要把培养优等生与提高后进生同步，教学中，后进生比学习尖子更需要教师的关怀，更需要为他们创造条件，对他们要更多鼓励和爱护，讲课时，应选择一些比较简单的问题让他们解答，给他们发言，多给解答的机会。对回答有错误的学生，也要表现出高度的热情和耐心，使学生增强参与的主动性和克服困难的信心。这样学生凭借老师提供的条件，通过自已的积极参与得出结论，学习的参与程度高，积极性、主动性也高。
五、注重学法指导，让学生学有方法
在思想政治课教学中，既要研究如何改进教学方法，更需要研究指导学生的学习方法。要积极引导参与教学的过程，要教给学习的方法。在学习过程中，教给学生三种主要的学习方法：（1）阅读的方法。教师科学组织学习材料，让学生学会提纲挈领，抓重点，从而科学读书。（2）尝试学习的方法。通过“提出问题―――尝试练习―――讨论交流―――明理开窍”的学习过程激发学生敢于“让我试一试”的动机，培养探究能力；（3）思考的学习方法。通过例证示范，练习的指导，引导学生逐步掌握常用的独立思考方法，这样学生学习的主动性和学习能力就会得到提高。
六、恰当引进竞争机制，开展形式多样的竞赛活动
好胜心是中学生具有的心理特征，这种心理特征在初中表现比较突出。因此，教学中应引进竞争机制，经常开展多种形式的竞赛活动，强化学习效果。竞赛的内容要广泛，可以是教材知识性竞赛，可以是思想政治课文竞赛，也可以是时事知识或某个问题的竞赛。竞赛的组织形式可以多样化。通过开展竞赛活动，激发学生对思想政治课的求知欲，促使学生关心国家，自觉地去学习党和国家的方针政策，扩大知识面。
七、积极开展思想政治课课外活动，充分发展学生的个性和特长
课外活动是第二课堂，是在教师的指导下，在校内进行的一些有组织、有计划的教学和教育活动。是思想政治课教学的重要辅助形式，是课堂教学的继续和补充，巩固和提高，是整个思想政治课体系中不可缺少有机组成部分。
［关键词］嵌入式系统课程；实践；教学方法
一、嵌入式系统课程实践教学概述
当前我国教育事业有了较大的发展，无论是教学理念还是教学实践都取得了较大成果，嵌入式系统课程教学开始被引入到课堂教学中成为教学工作的重要组成部分。然而总的来说，我国传统教学理念以及教学体系的影响，嵌入式系统课程实践教学目前还存在诸多不足。嵌入式系统由四个部分组成，它以计算机技术作为基础，并能够对其他设备进行监控、管理。嵌入式系统凭借其独特的优势受到了许多高校的重视，越来越多高校将嵌入式系统课程作为重点建设课程。为了充分发挥其积极作用，与时俱进，培养嵌入式技术人才，我们有必要对嵌入式系统课程相关的理论与实践知识有一个系统的研究。嵌入式系统课程适应了当前社会对科学技术人才培养的需求，它的开设给我国教育带来了深远的影响。嵌入式系统设计课程具有三大特点，分别是基础知识面宽、综合性强、理论与实践相结合，嵌入式系统涵盖多种软硬件设计技术，对学生基础以及综合能力的提升都有着极大的意义，在嵌入式系统课程实践教学中教学工作者必须透彻理解该课程的特点，掌握科学有效的教学方法，提高教学的针对性。
二、嵌入式系统实践教学课程体系的设置与优化
（一）嵌入式系统实践教学课程体系的设置
在大力提倡“以人为本”的形势下，嵌入式系统实践教学课程体系也应当将学生作为根本，设置清晰合理、适用性强的实践教学课程，帮助学生奠定良好的基础，锻炼学生的思维能力与实践能力。嵌入式系统实践教学课程体系的设置需要我们转变传统观念，打破传统理念的束缚，推行独立开课形式。另外，为了推动学生动手实践能力的提升，学校要加强嵌入式基础实践教学平台的建立，开设多种依托课程，如现代通信实验、EDA技术实验等。
（二）嵌入式系统实践教学课程体系的优化
嵌入式系统实践教学课程体系的优化离不开理论与实践的有机结合，相关工作人员应明确实验教学目的，充分理解“嵌入式”的深刻内涵，采取多种有效措施来让学生学习和使用嵌入式，进而培养学生的创新、探索精神以及实践应用的能力。嵌入式系统实践教学课程体系的优化能够给学生带来更好的学习体验，更好地激发学生的潜力，因此在课程体系优化的过程中工作人员要注重实验课程的层次设计，结合课程实际情况努力建立“综合设计型、基础型以及研究创新型”的嵌入式系统实验教学体系。具有层次的课程体系能够帮助学生奠定扎实的基础，让学生逐渐提升各方面的能力。具体而言，三层次的嵌入式系统实验教学体系首先将着眼点放在学生的基础能力上，这一层次教学主要是巩固学生的基础知识，让学生在基础型实验中初步掌握知识技能，掌握嵌入式系统开发环境与实验程序的运行情况。综合设计型实验层次着重培养学生的实际应用能力，教学工作者要学会利用实验系统中的资源，发挥嵌入式应用系统的实际价值。最后，课程体系中还要让学生参与自主设计型实验，增加有利于培养学生探究、创新能力的内容等。
（三）做好几项工作
嵌入式系统课程实践教学真正让学生在“做中学”，学生的技能得到了实实在在的锻炼和提升，为了充分发挥其价值，教学工作者必须坚持做好几项工作。首先，教学工作者必须关注学生的兴趣爱好，尽可能挖掘嵌入式系统课程与学生兴趣爱好之间的结合点，激发学生的学习兴趣。其次，嵌入式系统课程实践教学的入门内容应当浅显易懂、直观且易于操作，避免在一开始就挫伤学生的积极性。另外，鉴于嵌入式系统课程实践教学的人才培养目标，课程应多安排一些实用性强的实验项目，通过实验教学激发学生学习的动力。随着人才市场竞争的日益激烈，人才培养工作面临各种新的挑战，嵌入式系统课程实践教学只有跟紧时代需求，以市场需求为导向，才能不断改进教学质量，发挥嵌入式系统课程实践教学的价值，培养新时代的优秀人才。
三、结束语
我国教育不断改革发展，教育环境以及教学水平有了很大的改善，嵌入式系统课程实践教学具有很大的发展前景。总的来说，嵌入式系统实践课程还比较新颖，相关的教学工作也处于摸索阶段。因此，教学工作者还应努力探究嵌入式技术，将实践课程与时展的需求结合起来，为学生综合能力的提高提供良好的环境。
参考文献：
［1］徐强.“嵌入式系统设计”课程教学改革的探索［J］.常州工学院学报，2010，23（1）：88-90.
［2］王殿君，刘淑晶，赵化启.提高“嵌入式系统设计”课程教学质量的探讨［C］.全国高等院校嵌入式系统教学研讨会，2005.
