时间：2023-09-24 15:54:42
导语：在嵌入式课程体系的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
20世纪末，随着计算机技术、集成电路技术和智能控制技术的发展，单片级嵌入式系统迅速发展，企业对嵌入式开发人员的需求量极大，因此嵌入式系统课程在高校设置势在必行。同时，由于近年来物联网产业的发展，嵌入式系统更是备受关注。而嵌入式系统良好的发展潜力和发展机遇也预示着对相关技术人才的巨大需求。但由于嵌入式系统涉及的相关知识多、硬件和软件结合紧密等特点，嵌入式系统的开发难度很大，培养这样的人才对高校也是个挑战。
嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，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。本文针对学校的教学现状，总结目前通信工程专业的嵌入式系统课程教学的变化特点，依据课程培养方案，从课程的预备课程体系、教学内容规划和设置等方面入手，讨论课程的整体系统建设的内容。
一、我院嵌入式课程教学的特点
2007年电子、通信工程专业在全院率先开设了嵌入式系统课程，并将其定为电子信息类专业的一门重要的专业技术课程，同年引进了适合教学使用的英蓓特 Embest EDUKIT-III多核嵌入式实验开发平台（基于ARM7架构的Samsung 3C44B0x和ARM9架构Samsung3C2410x嵌入式芯片，实时、开放源码的多操作系统μC/OS-II、μCLinux和Linux）。经过几年的教学实践，课程的培养计划也随着课程的教学要求和学校“技术立校，应用为本”的办学指导方针做了一定的调整，以培养21世纪电子信息类高水平技术人才为目的，将嵌入式开发与应用课程建设成为我院具有特色的专业课程。在教学实践中发现存在一定的问题。
（1）课程的体系规划不断变化
自嵌入式系统课程开课以来，课程的培养计划也在不断的变化中，以适应专业的培养目标和学校人才培养的需求。几经调整之后，课程的设置基本稳定。因为典型的软硬件结合的特点，课程的设置主要从理论和实践两方面考虑，理论内容安排48课时3学分的内容，实践内容安排了32课时1学分的实验，这些是必修的嵌入式教学内容。此外，还可以在学生科创项目和毕业设计中加入相应的选修实践内容。课程具体内容规划如图1所示。
图1 课程体系规划
教学课时调整的同时，教学内容和教学方法也在不断的变化和改进，以适应教学目标的实现。
（2）课程实践内容设置不合理
开发与应用课程典型的特点就是实践性强，如何让学生在掌握理论的基础上形成实践能力，是该类课程的教学难点，并且要做到和专业培养结合。主要考虑的就是实验教学内容如何设置，才能和理论有机结合，达到培养目标。
二、课程系统的建设内容
1.建立合理的预备课程体系
嵌入式系统课程内容涉及广泛，系统性和综合性强，嵌入式系统本身就是一个包含软件和硬件的完整微型计算机系统。因此，嵌入式系统的原理和应用技术不是一两门课程就能讲授的，首先需要建立一个合理的嵌入式系统课程预备知识体系的教学来支撑嵌入式系统教学。
结合嵌入式系统的教学要求，需要有两部分的预备知识储备。一是硬件部分需要模拟电路、数字电路、计算机系统结构和微机原理课程的支持；二是软件部分需要C语言、汇编语言、数据结构和操作系统的课程支持。这些课程不是为了嵌入式系统而重复开设的，而是结合嵌入式系统重新调整和优化，以便于嵌入式系统的课程学习。
2.根据专业培养目标设置课程教学内容
嵌入式系统课程目前已经是各大工科高校必不可少的课程。课程教学的培养目标有两方面：一是学生通过课程的学习能够了解嵌入式系统的基本原理，熟悉嵌入式系统开发的整体概貌，掌握某种嵌入式系统开发环境的搭建方法，熟悉嵌入式系统开发的完整流程。这一部分是嵌入式教学的基本要求目标。二是在专业知识背景下能够完成一个相对完整的小型应用系统的开发，为毕业后求职或创业提供一定的基础。
针对专业培养目标与课程的性质，教学内容的设置主要分为两部分：理论和实践，这两部分应该相辅相成，实践内容帮助理论内容的理解，并且理论可在实践中得到验证和发展。如何设置两者的内容就成了教学过程中的关键问题。
（1）理论教学环节
嵌入式系统内容多而泛，需要理论教学内容与实践环境一致，才能使教学达到目标要求。依据实验环境的配备以及与嵌入式主流技术一致的原则，确定理论教学环节一是掌握ARM嵌入式处理器的体系结构，汇编指令集以及在ARM体系下的嵌入式编程，使学生掌握基于ARM7和ARM9典型嵌入式处理器的硬件开发平台，硬件接口开发；二是Linux嵌入式操作系统，嵌入式软件设计，以及Linux嵌入式系统开发举例；三、系统设计过程中电磁兼容特性的影响和改善的措施。
（2）实践教学环节
实践教学的内容设置不仅要做到对理论教学的支持，还需要能够调动学生的主动意识，更好的帮助教学目标的实现，同时兼顾学生的特点和专业方向，达到“由浅入深，由简单到复杂”的多层次实践教学内容。
首先是实验课程教学，内容依照对比验证、设计扩展和综合应用三个层次来设置，这是实践课程的必修环节。对比验证实践内容主要根据实验室的标准配置，掌握嵌入式系统的基本结构、编程方法和开发环境的使用等内容。设计扩展实践内容和项目指实验环境有扩展的空间，给学生发挥的空间。锻炼学生独立思考，独立解决问题的能力。综合应用实践内容随着理论知识的积累和基础实践的锻炼，实践内容应该以综合性、系统级的为主，目的是锻炼学生综合运用知识的能力。
其次是可以通过科创、竞赛或毕业设计等实践环节，此为选修环节，针对基础好的同学可以在通信专业方向上设置实践内容，在这个阶段，应该在工程和企业层面来要求学生，要引入设计说明书、设计流程图、开发进度表、软件工程控制文档和测试报告等概念。
嵌入式系统课程体系的建立要从专业的培养目标出发，结合学校资源，建立符合相关专业培养方向的课程体系，以及适当的应用环境，体现课程的综合性，经过几届学生的教学活动，该课程体系可以基本达到培养目标的要求。但由于师资和实验设备等的局限，我们的课程体系还存在很多的不足，今后需要在师资培养和实验环境上加大重视，将课程体系不断完善，培养出有开发能力的嵌入式人才。
基金项目：嵌入式开发与应用课程建设（2012KCJS-11）；上海电机学院校级重点课程建设项目。
参考文献：
关键词：工作过程;行动体系;嵌入式应用;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）42-0156-02
《嵌入式应用》是许多高职高专电子信息工程技术专业和物联网应用技术专业的专业核心课程。该课程的教学改革是这两个专业的教学改革的重要组成部分。由于该课程涉及的教学内容范围很广、难度很高，教材各单元之间的逻辑关系是简单的堆砌、繁缛的罗列，所以很多学生对该课程产生畏学、厌学情绪。本文结合笔者在教学实践中的改革，基于行动体系的教学模式对《嵌入式应用》课程进行开发。让教师成为学习过程的组织者与协调者，指导学生通过一系列的动手实践活动而掌握职业技能、习得专业知识。让学生成为学习过程的中心，即行动者，通过“反思性实践”，解决特定的个人的问题，通过自我调节的学习行动去构建知识及经验体系[1]。
一、课程内容设计的改革
1.岗位需求及能力分析。通过对珠三角等城市的电子企业进行调查可知，嵌入式应用主要涉及的典型工作岗位包括电子产品生产、安装和调试员、电子产品营销和技术支持员、PCB设计员、嵌入式硬件测试员、通信和安防技术员以及家电维修技术员。
这些岗位要求学生具有介绍和销售嵌入式产品能力、绘制和修改嵌入式产品PCB板能力、安装和维护嵌入式产品能力、嵌入式产品软件开发能力、嵌入式产品软硬件调试能力等等。（1）介绍和销售嵌入式产品：要求学生了解产品的各项功能以及技术指标，并能用流利而清晰的语言表达出来;与客户交流时表现良好的态度，以诚信经营为基本原则推销产品。（2）绘制和修改嵌入式产品PCB板：要求学生会安装和使用常见的电子CAD软件，根据客户的要求绘制或修改PCB电路图。（3）安装和维护嵌入式产品：要求学生根据产品说明书把产品正确安装并运行起来;能够查找、分析故障原因，排除故障。（4）嵌入式产品软件开发：要求学生会安装和使用常见的嵌入式软件开发软件，在嵌入式软件工程师的指导下完成一些基本的软件开发工作。（5）嵌入式产品软硬件调试：要求学生学会产品的软件与硬件的联调方法，在遇到产品调试问题时，能够分析和确定是硬件设计问题还是软件设计问题，并指出问题的产生原因、发生过程以及解决意见。
2.人才培养目标。根据多元智能理论，人类智能是多元的，个体身上独立存在着语言智能、音乐智能、数理逻辑智能、视觉窨智能、人际关系智能、内省智能、肢体运动智能等七大智能[2]。不同的教育对象因拥有处于不同水平的七大智能结构而产生较大的差异。对于技工学校、职业高中、中专学校、职业中专、高职高专院校以及高等本科院校，不同使用同一教学模式与教学方法。高职高专院校倾向于职业教育，应抓对学生的智能结构，因材施教，才能培养出满足社会对高职高专学校的人才需求。职业教育的培养对象，主要能倾为形象思维，培养目标应为技术型、技能型、技艺型的人才。依据多元智能理论，通过对职业院校学生的智能类型的准确定位，可以得到这样的结论：就业导向的职业教育课程，应以从业中实际应用的经验和策略的习得为主、以适度够用的概念和原理的理解为辅，即以过程性知识为主、陈述性知识为辅[3]。《嵌入式应用》课程根据岗位需求、能力分析以及教育对象的智能类型确定课程目标：课程紧紧围绕着工作任务、企业研发项目和典型产品案例，在学习过程中突出对学生职业能力的训练，让学生掌握eclipse等嵌入式开发工具的使用方法，能够安装、调试与维护基于ARM内核的嵌入式产品，能够设计一些简单的Android操作系统APP软件，并运用良好的语言和文字把嵌入式产品的功能和技术指标等信息表达出来，学会团队协作、自主创新、解决实际问题的能力，培养良好的职业道德。
3.学习情境开发。学习情境的选择应遵循情境性、科学性和人本性原则。知识主要分为两类：陈述性知识和过程性知识。陈述性知识主要用来说明事物的性质、特征和状态，主要解决“是什么”和“为什么”的问题。过程性知识主要用来指出通过某种作业形式间接推测其存在，主要解决“怎么办”和“怎么做更好”的问题。在实际工作过程中，这两类知识往往是结合在一起的。最初要理解“是什么”和“为什么”的陈述性知识，然后再利用过程性知识实现“怎么办”和“怎么做更好”，最后学习者所掌握的过程性知识也会促进新的陈述性知识的学习。在学习过程中，还要注重人本性的体现，培养正确的社会能力，树立正确的人生观和价值观，提高个体的综合素质能力。
学习情境的设计需要对教材内容进行知识序化。“工作过程系统化”要求课程开发必须解决两个问题：一是课程内容如何选择，二是课程内容如何排序[4]。教材是教育对象的重要学习资料。在由实际情境构成的以过程逻辑为中心的行动体系的职业教育中，简单地讲述教材各章节的知识点无法让学生习得过程性知识。基于工作过程系统化的知识序化，应该根据课程的教学目标，选择合适的教学内容。如果教材的内容无法满足课程的教学目标，就需要将“课外知识”转变成“课内知识”。这里将嵌入式产品的安装与调试等相关内容增加到课程内容。将教材各单元的应用例子组织成“课内线”，再利用教材学习到的知识点再迁移到以酒店管理系统为主题的“应用线”，再结合“课内训练―课外项目-企业实习的”技能训练环和“学习指导-论坛交流-海量资源-创新活动-进阶训练-企业项目”的资源平台环，最终形成“双线双环”教学模式[5]。以酒店管理系统为主题的综合应用案例遵循由浅入深、循序渐进、由易至难、由简单到复杂的原则，包括“欢迎用户”、“联系酒店”、“员工信息添加”、“员工信息管理”、“消防管理”以及“酒店介绍”六大学习情境。双线教学模式让学生既能掌握教材各单元的知识与技能，更学会知识与技能的迁移应用，并且不是简单地重复学习内容，而是将知识与技能应用到更为完整的综合应用案例中。
二、教学方法和教学手段的改革
1.坚持“教、学、做”一体化的教学方式，注重培养学生的动手实践能力。在教学过程中，以项目为载体的情境化教学设计教导学生本单元的教学内容和教学目标，先学会如何实现“课内线”，再引导学生完成“应用线”，让学生以学中做、做中学、再学中做的学习方式完成学习过程。校内实训室为课题的“教、学、做”一体化的教学方式提供了典型的软硬件学习环境。
2.坚持项目小组教学法，注重培养学生的团队协调、语言沟通能力。将学生以2―3人分为一组，分组时可以自由组合，但要兼顾学习水平较差的学生不能抱团。在学习过程中，学生可以分组讨论、分组讲解、相互评分。分组教学让学生之间能够相互讨论、相互学习，在“一人计短，两人计长”的学习氛围下，学生更容易完成学习项目，自信心也在积累中，学习积极性也在不断提高。组内如何领导组员参与学习，如何分工完成项目，也能细分地挖掘学生的个人专长。
3.坚持项目驱动教学法，注重培养学生完成一个完整作品的综合能力。许多应用例子是从一个完整作品中分割出来的，专注某个知识点进行单独学习。而一个作品要求学习者在考虑问题方面更全面，知识迁移能力更高。学习者学习“课内线”的全部例子是整个学习过程的基本要求。在实际中，企业不可能要求学生按照教材内容重复实现一次。企业产品不断在创新，这要求劳动者将原来的知识应用到新的场合中。
四、考核方式的改革
考核方式由过程性考核、结业性考核和综合性考核组成。过程性考核主要考查学生完成每一个子项目时的表现和学习效果，占40%;结业性考核是随机抽取一个子项目作为期末实操考核，占40%;综合性考核主要考查学生完成一个完整功能作品时的表现和学习效果，占20%。在考核过程中，均要求学生完成对嵌入式产品的操作、讲解产品的功能和技术指标、上交项目报告。教师会根据学生的学习过程中的表现给出成绩。
经过近几年的教学实践证明，基于行动体系对《嵌入式应用》课程进行开发，不仅调动学生的主观能动性，提高学生完成项目的自信心，还提高学习积极性，增强学习氛围。
参考文献：
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Development and Practice of Embedded Application Curriculum Based on the Action System
LIANG Wen-zhen
（Guangdong Technical College of Water Resources and Electric Engineering，Guangzhou，Guangdong 510635，China）
关键词:嵌入式系统;教学体系;教学方法;教学实践
中图分类号:G642文献标识码:A
1引言
网络、通信、多媒体和信息家电时代的到来,无疑为32位嵌入式系统高端应用提供了空前巨大的发展空间;同时,也为力不从心的8位单片机向高端发展起到了接力作用。嵌入式技术及产品的快速成长成了全球IT产业发展的显著特征,嵌入式技术是二十一世纪最有活力和生命力的新技术之一。然而在中国,嵌入式软件复合型人才的缺乏,已成为嵌入式产业的可持续发展的瓶颈,作为对新技术研究和探索最活跃的群体之一――高等院校中独立软件学院,如何接受嵌入式技术带来的挑战,学习嵌入式、研究嵌式、使用嵌入式,已成为一个重要的研究课题,加强与完善高校嵌入式系统教学迫在眉睫。由于国内嵌入式系统教学起步较晚,目前还没有形成适应高校教学的一个统一的教学体系和教学规范。由此强调要以信息技术为手段,深化教学改革和人才培养模式改革,如何根据社会的实际需要,培养具有一定专业特色的和特定能力强的软件实用型、复合型人才是我们学院应首要解决的问题。因此必须深入探究嵌入式系统课程体系结构,寻求各专业嵌入式系统实践教学解决方案,积累教学实践经验,建立较规范的嵌入式系统教学体系,使嵌入式系统应用开发技术更好地融入到教学与科研活动中,以适应社会对嵌入式系统人才的需求,对于深化我国高校的教学改革具有重要的现实意义。
2嵌入式系统教学体系探究
嵌入式系统作为一个新兴的课程体系,目前在教学过程中相关先修课程与基础知识的准备教学内容(包括硬件平台与软件平台)的选择、实验教学与实践环节组织等问题依然处于争论和探索阶段。国内高校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。
2.1嵌入式系统教学分析
(1) 从应用角度来分析,具有世界最大嵌入式技术市场的中国,嵌入式系统教学中更多的强调以“应用”为中心。嵌入式系统应用程序的开发还必须具有一定的行业领域知识,教学中最好要在一个实际的应用项目开发环境中去实践,提高嵌入式软件开发方面的综合应用能力。
(2) 从学科专业角度来分析,嵌入式系统涉及多门交叉学科致使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;微电子、电子信息工程、自动化等相关专业嵌入式教学。在嵌入式系统教学中应重视不同专业嵌入式课程体系建设、课程目标和内容等方面展开。
(3) 从技术角度来分析,嵌入式系统是软件和硬件有机的结合体。要考虑什么样的硬件设计更容易编写驱动程序,软件处理效率等因素就必须要学习操作系统和驱动程序开发相关的知识,同时需要考虑如何取舍软硬件设计。由此嵌入式系统教学中应注重培养同时具备软件和硬件两方面及综合性知识分析能力。
2.2嵌入式系统方向理论课程体系
本科阶段的按专业方向课程规划既要重视基础理论的学习,又要注重实践性,既要突出专业自身特点,又要把握嵌入式系统在多学科知识领域中相互渗透的规律。不同专业嵌入式系统方向课程体系如图1所示。信息工程专业涉及的专业基础课包括数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术、计算机组成原理、可编程逻辑器件、EDA设计等课程。而软件工程专业涉及的专业基础课则为C/C++语言、数据结构、计算机网络编成、编译原理、软件工程、操作系统等。嵌入式系统课程体系包含两个专业的相关内容。数字电路的知识是从事嵌入式系统的必备,关键要增强逻辑思维能力。C语言作为一种“高级的低级”语言、易移植、易维护、可读性强、具有强大的内存操作能力,成为嵌入式系统开发的最佳选择。数据结构与算法在嵌入式系统教学中要作为重点,可适当增加实验课时,无论学生以后从事嵌入式系统的软件还是硬件开发,这门课的思想将贯穿其中,这两门课程教师应当要求学生加强上机实验的操作,鼓励相互交流,体会编程的思想。
嵌入式处理器体系结构:在嵌入式领域中广泛应用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微处理器。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,学习以ARM为架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。对于嵌入式操作系统:目前比较适合用于本院教学主要有VxWorks、Windows CE、Linux(uClinux)和μC/OS-Ⅱ等。基于Linux内核稳定可靠、源码免费开放等优势成了教学和学习嵌入式操作系统的首选。嵌入式的软件开发从智能手机开发(SYMBIAN)、J2ME程序设计、数字媒体终端等实践编程。嵌入式软件开发语言主要有汇编语言、C/C++语言、Java语言等。
2.3嵌入式系统方向实验课程体系
嵌入式系统是实践性很强的课程体系,学好嵌入式系统课程不仅有助于学生了解系统设计的基本方法,而且能提高学生对于相关学科的理解和实际应用能力。在嵌入式系统教学中,实验是最重要的环节之一,是学生掌握嵌入式系统设计技术的关键。为满足不同专业学生的学习要求,我校现有嵌入式系统实验设备40套(XScale PXA270处理器)及相关配套实验仪器及测试仪器,实验教学内容涉及微处理器系统设计、嵌入式实时操作系统开发、嵌入式中间件平台开发、嵌入式系统应用开发等内容。为达到教学目标,将实验教学体系分为基础类实验、系统设计类实验和创新类实验。基础类实验:采用理论授课与动手实验相结合的方式,让学生了解开发环境和开发流程,掌握实验开发工具的使用方法,熟悉软件编程环境,根据实验指导书的内容进行实验的调试,读懂实验源程序和程序的运行过程,使学生能够进行修改、组合和补充式的应用编程。包括ARM集成开发环境ADS1.2的使用与仿真调试方法、ARM中的汇编程序与C语言调用的混合编成等15个实验。系统设计类实验:主要采取精讲精练的方式进行,使学生能够掌握嵌入式系统设计的基本方法。教师指定几个设计课题,并提供任务书,任务书内容包括实验题目、实验所涉及的主要内容、要实现的功能说明及实验中应注意的问题。学生自行设计实验方案,编写实验程序,选择硬件接口并调试,独立进行课题设计,并写出设计实验报告,教师在设计过程中仅起指导作用。包括嵌入式Linux内核分析、裁减、移植和烧写在内的10个实验。创新类实验:为了培养学生的科研能力、创新思维能力和工程实践能力,研究课题和内容由他们自己提出,或是来自教师的科研课题,或是与企业相结合的科研项目,学生自己讨论确定研究方法和研究手段,利用现有的实验设备和条件进行课题研究,教师在一定阶段给予必要的指导。
3嵌入式系统教学实践
(1) 注重理论知识和实践训练相结合教学,着力培养学生创新能力。
结合实例讲解理论,使理论来源于实践,又进一步指导实践。在课堂教学中,要求教师注重体现工科特色,突出本课程在嵌入式软件开发中的基础性作用。由于嵌入式系统是一个实践性很强的课程体系,学生的动手能力的培养是嵌入式系统教学中的一个非常重要的环节。在教学方式上,注重采用理论与案例相结合的课堂教学、系统的多级课程实践、工程实习以及前沿技术讲座等多种形式的教学与实训,使学生在掌握扎实的嵌入式软件基础理论、开发技术和工具的基础上,进行嵌入式软件的设计和开发。实现对嵌入式系统的感性认识和理性认识相统一。在实践教学手段上,除了继续加强毕业设计(论文)、毕业实习、课程设计和理论课内实践教学外,还提出了“实验选修课”的新模式,要求各专业大学生必须修满一定的实验选修课学分。实验选修课面向全校各专业开放,课程强调以实践为主,进行综合性、设计性的训练。而该课程的教授中占据着核心地位的是创新能力的培养:采取学校与企业合作,企业中有工程经验丰富的一线工程人员和高水平的技术团队,构建这样一个高水平的学生工程实践环境,为学生提供实际项目开发机会,完善自身职业素质和工程能力;通过大学生嵌入式设计竞赛可以针对具体问题使学生在实践中提高发现问题,解决问题的能力。
(2) 配套立体化教材,共享嵌入式系统教学资源。
如果仅仅是购买了一个开发套件而没有相应的配套技术资料,可想而知学习的效果肯定是很差的,因为只有配套的资料才能体现出设计者的原创思想,更为重要的是在学习过程中遇到了困难,配套的技术资料可以帮助老师和学生加深理解、解决问题。各硬件厂商提供的产品芯片说明和开发参考以及嵌入式操作系统的源代码和相应软件环境使用说明是最好的教材。但资料多为英文,学生使用起来比较吃力,所以此时教材的选择非常重要,课程开始给学生推荐经典的教材,在此基础上引导学生尽快过渡到英文资料的阅读和使用上。多媒体教学比传统教学的模式具有更大的优势,多媒体教学把枯燥的计算机内容转化为生动的图像、交互和视听媒体,把教学内容直观化,有利于学生更好地接受知识。同时,加强教师的培训,提高教师应用网上资源进行教学、整合网上资源的技能。
(3) 总结教学方法,提高实际教学效益。
运用“学教并重”进行课程教学设计、采取了互动式教学、采用启发式、范例式课堂教学、现代与传统教学手段相结合,直观、生动的等多种教学方法,激发学生主动学习热情,让他们成为教学中的主体,并培养其收集相关领域信息、拓宽知识面的能力。将教学的重点放在培养学生发现、分析问题、解决问题能力上。从而达到能理解嵌入式软件设计文档;独立负责嵌入式软件组件编码和调试;执行软件组件的单元测试;符合嵌入式软件开发企业的入职要求等教学效益。
4结语
嵌入式系统在国内真正得到发展还是近几年的事情,还没有形成统一的教学体系和规范,加之社会对高素质嵌入式系统人才的需求日益增加,各个高校迫切要求建立嵌入式系统课程体系、实验体系、教材体系和教师培养体系,本文所探究的针对软件本科专业的嵌入式系统理论课程体系和实验课程体系,积累嵌入式系统的教学实践,融合了社会企业的需求和软件专业的特点,符合实际应用。当然,独立软件学院的嵌入式方向的教学还任重道远,需要从事嵌入式系统教学的教师在实践中不断地进行研究、不断地积累经验,不断地创新,才能培养出社会所需要的高素质嵌入式技术人才。
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The Teaching Research and Practice of Embedded System for the Software Speciality
HE Jian-feng, JIANG Lin, LIU Lin
(College of Software , East China University of Technology, Nanchang 330013, China)
【论文摘要】介绍嵌入式系统的概念和发展状况，以及目前国内外嵌入式系统在独立学院教育的现状，根据多年的教学实践，结合目前本校开展嵌入式系统教学的教学经验，总结出适合我国独立学院开展嵌入式系统课程的教学模式。
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.
关键词 CDIO模式 嵌入式系统 课程改革
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.06.027
Abstract Embedded System is a comprehensive， strongly practical professional course of computer， instrument， automation major. Huge market demand for embedded technology talent， many universities have set up embedded system courses. This paper analyzed the characteristics and problems of current embedded system teaching mode， conducting teaching reform of embedded system combined CDIO project-driven approach. proposed curriculum position， target， curriculum system and combined teachers in the teaching and practice of student projects， integrating practice into classroom teaching and cultivating students' practical ability.
Key words CDIO mode； Embedded System； course reform
嵌入式技术发展迅速，广泛应用于工业控制系统、汽车电子、医疗仪器、信息家电、通信设备等领域，近年新兴的物联网、车联网、智能家居等都是依托嵌入式技术发展起来的。市场对嵌入式人才的需求十分庞大，越来越多的高校在相关工科专业开设嵌入式系统课程，并取得了一些开创性成果。
但是，由于嵌入式系统发展速度快、课程内容覆盖面广、实践性强，导致学生入门较难，各高校讲授内容差异较大，各种教学问题凸显。为更好地改进嵌入式系统的教学，贵州民族大学测控技术与仪器专业在CDIO教学改革中对嵌入式系统教学进行一些尝试与探索。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）四个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。本次教改结合CDIO模式的项目驱动特点，对嵌入式系统的课程体系、师资力量、教学内容、实验平台、课堂模式等多方面进行调整，全面提升学生的工程实践能力，满足社会对应用型人才的需求。
1 当前嵌入式系统的教学现状及问题
嵌入式系统作为许多工科专业的专业选修课程，主要开设在大三下或大四上，课时一般是30～40学时；教学方式多为理论课程与实验课程；教学内容尚无统一规范，各高校的嵌入式系统课程，或注重概念性、基础性的入门教学；或侧重ARM体系结构、指令系统；或偏重嵌入式操作系统，以Linux 或uC/OS-II为主讲内容；同时学生基础差异大，有的是计算机专业，软件知识扎实，但硬件知识缺乏，有的是自动化或仪器仪表专业，硬件知识学习的多，而软件工程、操作系统方面的软件知识缺乏。这些现状使得在教学过程中产生了较多的问题，需要我们去改善：
（1）教师对嵌入式技术知识掌握不够。高校教师普遍重理论、轻实践，而嵌入式技术要求教师有较高的实践研发水平；同时，嵌入式技术发展迅速，老教师使用的嵌入式技术多还停留在8位单片机，没有重新备课讲授较新的嵌入式相关知识。而青年教师缺乏项目经验，嵌入式理论知识不够扎实、实践能力较弱。
（2）教学内容陈旧。嵌入式技术是一种发展很快的应用技术，而教材一般落后实用技术五年左右，这就导致嵌入式教学不能反映当前市场广泛使用的嵌入式技术，不满足社会对嵌入式人才需求的培养。
（3）教学内容多，而学时较少。嵌入式技术涉及多门学科，知识点繁杂，而且实验项目耗时长。目前，高校嵌入式课程的学时一般为30～40小时，实验学时一般为10小时。学时较少，教学无法覆盖嵌入式系统的主要知识内容。
（4）传统教学方式课堂枯燥，学生学习兴趣小。传统教学的教学手段单一，多以课堂讲解为主，知识概念抽象，学生缺乏实践动手锻炼。课余时间没有实验平台以供学习，学习兴趣不高，教学效果不佳。
（5）没有合适的实验平台。实验平台是学生进行实验和项目开发的硬件平台，实验项目缺乏系统性，学生难以建立完整的嵌入式知识体系。并且由于嵌入式技术发展快，嵌入式实验平台使用时间一般只有5～10年。所以，应该选择当前较新的嵌入式实验平台，并且教学内容上以操作系统和软件开发为重点，这样既保证实验平台能长久使用，同时符合市场对嵌入式软件人才需求更大的现实情况。
（6）课堂缺少动手机会。虽然很多高校开设嵌入式实验课，但是嵌入式系统的实验或者项目步骤复杂，耗时长，仅开设十多小时的实验课，学生难以完成规定实验。嵌入式系统中的基础性实验模块化严重，学生难以理解该实验在嵌入式开发中的作用。所以，应当在实验中添加一些设计性、综合性的大项目，让学生能全局性的掌握嵌入式技术，在项目中学会解决问题的方法。同时，这些实验项目学生不可能在规定学时内完成，因此实验平台需要对学生开放，让学生课余时间能够在嵌入式实验平台上做实验、做项目。
2 嵌入式系统教学体系建设与CDIO模式教改
嵌入式系统课程是一门市场需求迫切，学生学习难度大的应用型、综合型课程。对其进行基于CDIO模式教学改革不仅能使学生在实践中学习、在项目中学习，而且符合了企业对嵌入式人才的技能需求。
2.1 师资队伍建设
师资力量是嵌入式系统的教学的基础，师资力量从三个方面进行加强：一是引进具有扎实的理论基础，又有较强的实际动手能力的从事嵌入式技术方向的硕士及博士；二是加强教师培训，挑选教师参加嵌入式教育培训机构的培训班，丰富教师的知识结构，提高实践能力；三是联合嵌入式产品研发公司，定期聘请具有深厚嵌入式研发经验的研发人员介绍该公司产品，以及具体研发过程中需要注意的问题和所涉及的关键技术等。形成校企合作关系，让优秀的学生到公司实习。
2.2 课程体系及教学内容调整
嵌入式系统覆盖知识面广，要求学生具备嵌入式基础知识，然后再学习嵌入式系统。因此，需要构建一个结构合理、层次清晰、课程间相互连接的课程体系。嵌入式的课程体系由专业基础课程、专业课程、创新实践课程三部分组成，专业基础课程包括电路分析、模拟电路、数字电路、微机原理、C/C++语言；专业课程包括单片机与接口技术、数据结构与算法、操作系统原理；创新实践课程就是以教师讲授与学生项目实践同时进行的嵌入式系统课程。
嵌入式系统教学内容需要结合目前市场的人才需求来进行选择。我系选择以基于ARM Cortex-A8内核的三星S5PV210为微处理器，以Linux为操作系统，讲授ARM架构及汇编指令、Linux编程基础、交叉编译环境搭建、Bootloader分析及移植、Linux内核分析及移植、根文件系统分析及移植、文件I/O及多线程编程、Linux设备驱动开发、Qt应用程序开发，其中重点讲解是Linux用户空间软件开发和应用程序开发。同时，市面上大多数嵌入式教材内容落后，因此，嵌入式系统课程不指定固定教材，而是以实训项目指导书为主，参考书为辅。
2.3 课堂模式改革
嵌入式系统将教师讲授与学生项目实践相结合，将项目驱动模式贯穿整个教学过程中。学生3～4人一组，开始阶段为基础类实训项目，后期阶段为综合性实训项目，最后由学生自主设计一个综合性项目作为期末考查项目。学生成绩以项目验收方式考核。教学过程中实时跟进每组实际情况，其中选择优秀的小组进行PPT演示讲解，期末进行综合性项目答辩，同时结合学生的课堂研讨表现、作品实物演示效果、作品设计报告、答辩表现为依据，通过综合评判给出课程成绩，使成绩能合理反映学生的工程实践能力、技术写作能力、口头表达及人际交流能力。
教学内容及教学方式的改革，激发学生学习兴趣，提供更多动手实践机会，让学生边做边学，经过多个项目的训练，养成较强的实践能力，对嵌入式系统有较深入的理解。
3 结束语
对嵌入式技术人才的培养需要结合市场需求、课程特点、本校教学资源、学生实际情况等，对教学培养方案进行科学规划，设立专业方向，配套对应的课程体系，不断提高师资水平，特别是改革教学内容及方式，让学生在实践中学习嵌入式技术。基于CDIO模式的嵌入式系统教学改革，使学生动手能力得到提高，形成较为完备的嵌入式系统知识体系，具备一定的嵌入式实践开发能力。
基金项目：贵州省高等学校教学质量和教学改革工程项目《测控技术与仪器专业综合改革试点项目》
参考文献
[1] 张雯雾，高守平，陆武魁.应用型本科嵌入式系统课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2010.204（18）：39-40.
[2] 陈春林，朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化，2010.94（1）：30-33.
关键词：嵌入式系统；教学改革；实践教学体系；开放实验室
嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。嵌入式技术融合了先进的计算机软硬件技术、集成电路技术、通讯技术和半导体微电子技术，是一门涉及多领域知识点相互交叉的综合性新兴学科。近年来，嵌入式软硬件技术的双螺旋交替快速发展趋势掀起了嵌入式系统的应用热潮，使嵌入式产品获得了巨大的发展契机。嵌入式技术已经广泛应用于通讯产品、工业控制、信息家电、军事应用、机器人等领域。风靡全球的iPhone 4手机即是一款典型的使用ARM Cortex-A9嵌入式处理器的消费电子产品。
我国的嵌入式应用市场具有广阔的发展前景，需要大量的嵌入式开发人才。如何培养具有扎实基础知识的高质量嵌入式开发人才已经成为各高校相关专业面临的重要课题。2002年，教育部发起首届英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛，业内著名厂商，如微软、飞思卡尔、意法半导体等公司也于近年设立了全国大学生嵌入式设计大赛[2]。以此为契机和导向，围绕河南工业大学培养“具有创新精神和实践能力的高素质应用型人才”的目标定位，笔者所在的实验室从2007年开始面向全校自动化、电气工程及自动化等电气信息类相关专业开设了“嵌入式系统”专业任选课程。
本文以近几年来我校建设嵌入式系统多媒体(网络)课程为目标的教学改革与实践为基础，介绍在嵌入式系统课程体系组织、课程体系建设与实验内容设置、创新教学方法与手段、建立开放实验环境以及采用多种灵活有效的考核方式与评价办法等方面的研究探索与实践体会，以此促进嵌入式系统教学改革，适应社会对嵌入式人才不断增长的需求。
1嵌入式系统课程体系组织与实验室建设
对课程体系进行精心、科学的组织和建设是保证课程教学质量的关键。嵌入式系统课程主要介绍嵌入式系统的设计原理及方法，具体包括嵌入式系统的组成与基本概念、嵌入式系统的硬件基础、嵌入式操作系统的裁剪及移植、嵌入式开发环境的创建、嵌入式底层软件的开发与调试等内容。通过该课程的学习可使学生了解嵌入式系统的发展与应用、熟悉嵌入式操作系统的原理，掌握嵌入式系统的软硬件设计的基本方法，实践嵌入式系统项目开发基本流程，培养学生理论联系实际、解决嵌入式系统具体应用问题的实践动手能力。
“嵌入式系统”课程的授课对象主要是我校自动化、电气工程及自动化等电气信息类相关专业本科生。电气信息类学生开课时已经基本掌握了本专业的数字电路设计、计算机组成原理、软件技术基础、单片机原理及应用、微控制器原理等基础课和专业课，具备了嵌入式开发的相关基础知识，而嵌入式系统课程是本科生前三年专业基础知识的综合与延伸。根据学习侧重点的不同，可以把该课程分为嵌入式体系结构、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用三个方向，其体系结构如图1所示。在具体授课时需要注意针对不同授课对象因材施教，各方向有所侧重。
在嵌入式实验平台的选择上，应着重考虑嵌入式CPU的体系结构、实验平台的可扩展性、对多操作系统的支持、是否可满足软硬件实验的需要、实验文档资料是否齐全等几个方面。实验室建设初期有多家嵌入式实验设备厂商可供选择，如合肥华恒、北京博创、深圳英蓓特、周立功、优龙等。在对各实验平台的性能进行综合比较与考察之后，我们实验室选择了UP-NETARM2410-S实验平台。该平台使用基于ARM 920T内核的SAMSUNG S3C2410处理器，带有LCD、触摸屏、USB接口、网络接口、CAN总线接口、A/D转换接口等资源，并且可以外接FPGA、GPS/GPRS、蓝牙、摄像头等模块，可支持Linux、μCOS-II、WindowsCE多种操作系统，提供了丰富的软硬件资源并且留有可复用资源的扩展插槽，方便以后的二次开发与扩展。
2充分利用网络教学，实现教与学的互动
课堂教学是学生获得嵌入式系统基础理论知识的主要途径。随着高校招生规模的扩大，选课班级和人数急剧增加。受嵌入式系统教学大纲规定的学时、实验室的开放时间以及设备资源的限制，嵌入式课内教学和实验任务比较紧张。笔者所在的教学团队以申报校级多媒体(网络)课程建设项目为契机，充分利用高校的网络平台，为学生提供基于Web的课程教学大纲、教案、网络课件、实验指导书、习题等资源。学生在课外可以利用网络与指导老师实时交流，及时解决学习过程中遇到的各种疑问，有效解决了课堂学时不足的难题，扩大了学生的学习空间。
实验教学环节是嵌入式系统教学的重要组成部分，有助于学生加深对理论知识的理解，锻炼实践动手能力和实验技能[3]。嵌入式系统课程的实验内容以软件项目为主，每次实验前有大量的软件资料、代码需要与学生共享。此外，嵌入式系统软件类实验步骤多、难度大、耗时长，传统实验教学过程中教师承担着大量与学生面对面的指导工作，实验具体操作时学生还是可能出现各种问题甚至是低级错误，实验教学效果不佳。
针对上述问题，经过多次教学试验后，我们利用实验室现有的电脑、局域网设备和“电子教室”多媒体教学软件平台，实现教师机对学生机的操作演示、文件传输、资源共享、视频广播、屏幕监控、语音教学等操作。例如在做“熟悉Linux开发环境”验证性实验的时候，指导教师在教师机上进行上位机编程、编写Makefile文件、交叉编译、下载调试等演示操作，通过数字化网络使用“电子教室”软件的“屏幕广播”功能，即可实现教师实验全程的可视化，学生坐在多台学生机前即可了解教师实验过程的每一个细节。当教师演示完毕后将实验所需软件资料通过“文件分发”功能从教师机传送到多台学生机，学生马上可以使用学生机配合UP-NETARM2410-S实验平台进行实验验证。学生在实验过程中若遇到问题可随时通过局域网的“电子教室”软件“电子举手”，方便教师及时解答。近年来的实验教学实践证明，与传统实验教学方法相比，利用“电子教室”多媒体教学网络平台辅助实验教学的方式改善了以往因学生人数多、教师无法演示实验操作细节导致实验效果不佳的缺点，增强了师生互动，有效提高了嵌入式系统的实验效率。
3改革实践环节，建立开放式实验环境
为学生提供良好的实践学习条件是嵌入式系统课程教学改革的重要组成部分[4]。受制于教学大纲的课时限制，嵌入式系统课内实验学时仅能满足该课程教学目标的基本要求，无法满足学生进行综合性、设计性、创新性实验的需要。要激发学生的主观能动性、满足学有余力的同学的个性化实验需求，培养学生的创新精神和实践动手能力，实验室不能仅仅局限于满足课内实验的水平上，必须以学生为本，建立开放式实验环境。开放实验是对教学计划内实验的延续和提高。在保证完成嵌入式系统课程正常实验教学任务的前提下，嵌入式实验室本着“面向全体、因材施教、形式多样、讲究实效”的原则，面向全体选课学生实施开放。
为保证取得较好的开放实验效果，积极稳妥地推进实验室开放，在总结历次开放实验教学实践经验的基础上，嵌入式系统实验室已经形成了完善的开放实验室管理制度。实验前认真遴选实验项目，做好实验方案的准备工作；在开放实验过程中强调学生的主体地位，发挥学生的主动性和创造性，培养他们扎实的实验技能与严谨的治学态度。同时注意加强开放实验质量监控，对研究过程中出现的疑难问题给予及时适量的指导。
开放实验项目的选择主要包括三种类型的题目：一类是自选综合性、设计性嵌入式开放实验。学生在实验前预先设计实验方案，经指导教师审查方案的可行性和经济性之后完成具体实验方案的构建。学生在开放实验过程中必须独立完成实验装置的制作与调试，最终完成实验并撰写实验报告。第二类是科技活动型开放实验。学生根据嵌入式科技竞赛课题，结合实验室的方向和条件，联系指导教师开展科技竞赛等开放实验活动，如2008年组织学生经过开放实验锻炼后入围第三届“ZLG杯”中国大学生ARM嵌入式系统电子设计竞赛。第三类是学生参与教师科研型开放实验，主要面向高年级本科生。指导教师将承担的项目，如校级科研基金“嵌入式粮情监测系统手持终端的研究”作为开放实验题目，吸收部分优秀本科学生提前进入实验室参与科研活动。在开放实验的整个过程中，教师仅起到辅助指导、答疑的作用，可以有效锻炼学生的实验技能、培养创造性的科学思维方法和严谨的学习态度。同时，嵌入式开放实验选题的不确定性也要求指导教师有宽广的知识面和扎实的嵌入式系统相关技术技能，这有利于教师与学生的教学相长，共同提高。
4改革考核方式，以毕业设计延伸课堂教学
作为课堂教学的最后环节，课程考核可直接检验教和学的效果，是整个教学活动的重要组成部分。目前采用的闭卷考试方式，虽有其合理性，但对于工程性、实践性很强的嵌入式系统课程来说，它容易造成学生高分低能的后果。因此，我们有必要根据课程的具体特点采用灵活有效的考核方法。笔者对嵌入式系统课程采取了平时成绩、实验成绩和期末项目实例三者结合的考核方式。平时成绩和实验成绩各占总成绩的30%，重点放在学期末以小组为单位的项目实践考核上，以此突出培养学生实践动手能力和创新能力的重要性。
此外，嵌入式系统课程通常面向大三下学期和大四上学期的高年级本科生开设。这些学生已经具备了嵌入式开发的基础知识，对嵌入式系统课程表现出了极大的热情。在授课过程中，教师有侧重地选拔对嵌入式开发感兴趣、成绩优秀的学生，为他们提供嵌入式方向的毕业设计选题。近年来嵌入式系统实验室先后为本科生提供了“基于S3C2410处理器的手持终端触摸屏的实现”、“基于Linux的智能家居系统设计”、“嵌入式远程视频监控系统研究”等毕业设计题目。毕业设计环节延伸了嵌入式系统的课程教学，完善了课程体系的建设。通过毕业设计的反馈也发现了学生在嵌入式技术上存在的不足之处，达到了辅助教学的目的。
5结语
课程建设与改革是确保人才培养质量的重要环节。从近几年嵌入式系统课程的教学改革与实践效果来看，选课人数持续增加，学生学习兴趣浓厚，课堂反响强烈。经过嵌入式系统“课堂教学―开放实验室―嵌入式系统大赛―毕业设计”等一系列环节的锻炼，已有多名毕业生走上了嵌入式系统软硬件开发工程师的工作岗位。随着嵌入式技术的飞速发展，本着培养应用型人才的教学目标，嵌入式系统课程将继续更新整合教学内容，改进教学方法和手段，以期培养更多高质量嵌入式开发人才。
参考文献：
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[2] 孙建梅,滕英岩. 独立学院嵌入式系统开发课程的教学研究与实践[J]. 计算机教育,2008(16):134-135.
[3] 罗钧,廖红华,付丽等. 嵌入式实验教改与创新性人才培养的关系[J]. 实验室研究与探索,2008,25(8):958-959.
[4] 赖晓晨,刘文杰. 高校嵌入式实验室建设探索[J]. 实验室研究与探索,2007,26(6):52-54.
Research and Practice on the Course of Embedded System
ZHANG Xiaodong, LU Ke, LI Xiujuan
(College of Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)
关键词：嵌入式系统；电子类专业；物联网
作者简介：胡海根（1977-），男，江西丰城人，浙江农林大学信息工程学院，讲师；李光辉（1970-），男，湖南资兴人，浙江农林大学信息工程学院，教授。（浙江?临安?311300）
基金项目：本文系浙江农林大学教改项目（YB1125，ZC1128）、浙江农林大学“电路分析”精品课程（201014）、浙江农林大学信息工程学院“课程建设专项”的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0051-02
随着电子科学技术的不断进步和发展，农业领域的科技水平迅速提高，诸如精准农业技术、设施农业技术、农产品无损检测技术以及从数字农业到感知农业等，无不从广度和深度上体现了电子信息技术在现代农业中的应用。为此，如何依托农林大学强大的农林学科特色背景，更好地满足现代农业发展对电子信息科技人才的需求，培养应用型、技术型和智力技能型人才，是高等农林院校电子信息类专业面临的一个紧迫问题。本文主要以浙江农林大学电子信息工程专业为例，探讨浙江农林大学（以下简称“我校”）电子信息类专业增设嵌入式系统专业方向、并加强其课程体系改革的问题。
一、农林院校的特色
农林院校大多以农业和生物科学作为它的独特专长。林业科学、植物科学、食品科学、生物科学以及园林园艺等学科，是近现代以来形成的比较明显优势的特色学科。[1]而作为“非主流”的其他学科，则是各高校出于对自身发展的考虑，调整了自身的发展思路，把学科建设延伸到理工、经济、管理以及人文社科等门类。例如，浙江农林大学经过五十几年的建设与发展，现已经成为一所以农林为特色，理学、工学、文学、管理学、农学、经济学、法学、医学、艺术学等学科协调发展的省属综合性重点建设大学。其他“非主流”学科则自然成为了“配角”，服务于传统的优势学科。随着现代农业技术的发展，学科交叉融合发展非常迅猛，“非主流”学科，特别是电子信息技术的作用日益显现，例如：精准农业中GPS、GIS、实时信息的采集处理等都是以电子信息技术为基础的；工厂化农业中的信息采集处理及控制也离不开电子信息技术的应用。这为电子信息技术的发展提供了广阔的空间，同时也为电子信息类专业课程体系建设提出了挑战。例如，电子信息类专业现有的课程体系大多承袭于传统工科院校的相关专业，与现代农业技术的需求严重脱节，没有很好地依托农林大学自身强大的学科特色背景。
二、电子技术在现代农业领域具有广阔的应用前景
1.基于物联网的“感知农业”
随着科学技术的发展以及生活的需要，人们利用WLAN、Wi-Fi、Wi-Max、WSN、UWB、ZigBee、Blue Tooth、RFID等智能传感信息设备实现了物物相连，并由此催生无线传感器网络和物联网。物联网能按约定的异构互联协议，把农业资源、农业生产、流通、农产品质量安全监督、农业病虫害监测、农业生态环境监测等各环节与互联网相连，并进行信息交换和通信，以实现智能化生产、识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。例如：浙江农林大学参与的绿野千传（GreenOrbs）则是诸类成功的应用案例。
2.基于实时控制的设施农业及其装备
随着人民生活水平的提高，对设施种植、设施养殖的农产品的需求量在不断增加，为设施农业的大发展提供了广阔市场，如：农业生产实时控制系统主要用于灌溉、耕作作业、果实收获、畜牧生产过程自动控制（包括农业机器人），农产品加工自动化控制及农业生产工厂化（智能温室）；畜牧生产的自动控制可优化饲料配方，自动调节动物生产环境。
3.基于农林产品的检测技术及其仪器仪表
农产品是人类赖以生存和发展的物质基础，因此，农产品安全不仅关系到人体健康，更是关系国计民生的重大问题。近年来，农林产品的品质与安全越来越受到各级政府的高度重视，各类检测技术及其仪器仪表不断涌现出来，如：木材检测技术、水果无损检测技术等。
三、电子类专业应体现现代农业发展特点
现代农业（modern agriculture）是相对于传统农业而言，是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法进行的社会化农业。传统农业主要依赖资源的投入，而现代农业则日益依赖不断发展的新技术投入。新技术是现代农业的先导和发展动力，这包括生物技术、信息技术、耕作技术、节水灌溉技术等农业高新技术，这些技术使现代农业成为技术高度密集的产业。新技术的应用，使现代农业的增长方式由单纯地依靠资源的外延开发，转到主要依靠提高资源利用率和持续发展能力的方向上来。[2]目前我国正从传统农业向现代农业转变，在实现现代化农业，摆脱传统农业束缚的进程中，农业电子信息技术起着不可替代的作用。
为此，作为农林高校的电子信息类专业，必须适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托农林大学强大的农林学科背景，在培育电子信息科技人才方面必然会独具特色。
四、依托农林高校的学科特色，制定与其优势学科相适应的专业方向与培养方案
目前，大多数农林高校的电子信息类专业培养计划几乎沿袭工科高校的相关专业，在培养方案、教学内容、教学方法等方面与工科院校的基本一致，没有充分依托农林高校的学科特色制定相应的教学计划与培养方案，往往造成学生就业困难与农业电子信息技术人才短缺的尴尬境地。一方面，农林院校的电子信息类专业学生就业先天受到“歧视”，无法与工科院校的同类专业“同台竞技”；另一方面，造成与现代农业对电子信息技术人才的需求严重脱节。为解决这一现状，农林高校电子信息类专业人才培养计划应适应现代农业领域需要，笔者结合我校的学科特色，认为应从以下几方面制定人才培养方案。
1.以科研创建培养特色，探索多学科交叉的复合型人才培养模式
“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”这是在广东科协论坛第十四期专题报告会上，中国科学院院士、中科院植物研究所研究员匡廷云作了“学科交叉在科学研究中的作用”的专题报告，以生命科学的发展为例阐述了多学科结合的重要性。2011年，由我校和清华大学牵头，包括香港科技大学、美国伊利诺伊理工大学、新加坡南洋理工大学等9所高校共同参与建设的“低碳与物联网技术联合实验室”就是多学科交叉融合的一个成功案例。在开展碳汇研究中，物联网技术可以有效解决大范围布设测量、异步与同步共融、连续观测统计、人类难及区域、少人工或无人工等碳汇计量和监测中影响数据科学、精确等方面的问题。
联合实验室的建立，标志着林学、生态学与电子信息技术的有效交叉融合，这也是我校科研的特色之一。众所周知，教学和科研有着相辅相成的关系，科研与教学并进、以科研带动教学，有利于实现现代教育理论所提倡的研究性教与学，使研究性教与学变得切实可行。例如，特别是让学生参与科研课题、开设科研方向的选修课等形式，可使毕业生在科研方向上具有明显的竞争优势。营造良好的育人环境，把相关的农学、林学知识和信息技术教育融入到人才培养的全过程，把电子信息技术与农林学科背景有机结合起来，落实到教学的各环节，通过学科交叉融合，实现课程的有机结合，促进大学生综合素质的全面提高。我校从2008年就开始启动基于林业领域知识的信息技术应用特色人才培养模式，探索“林业信息化定制班”培养方案，以培养即懂林业业务又懂电子信息技术的复合型人才为目标，受到浙江省各地林业局的热烈欢迎，定制班的建立即能解决当前的人才急需，又为学生的就业创造了有利条件。
同时，注重交叉学科特色，在专业教师队伍专业背景选择、课程体系设置、研究方向选定等方面要注重交叉学科的比例。
2.进行课程体系改革，增设嵌入式系统方向
近年来，随着智能农业、精准农业、感知农业的发展，嵌入式系统由于其体积小、重量轻、成本低、功耗小，其功能可以满足不同用户的要求，嵌入式系统在现代农业中得到了广泛应用。嵌入式系统可以将计算机自动控制技术、现代信息技术等高新技术结合起来，实现现代化的“智能农业”、“精准农业”和可持续发展农业。甚至，在物联网这一综合性技术中，嵌入式系统起着主导作用，因为无论是智能传感器，无线网络还是计算机技术中信息显示和处理都包含了大量嵌入式技术和应用。[3]为此，嵌入式系统将成为农林院校进行电子信息类专业课程体系改革的重要方向。
嵌入式系统从学科上，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；在系统的架构上涉及数字电路、模拟电路、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统及底层驱动等技术，因此，靠一两门课程难以讲授其方方面面。[4]而目前，以我校电子信息工程专业为例，仅开设了“高级C语言程序设计”“模拟电子技术”“数字电子技术”“微机及接口技术”“嵌入式系统及应用”以及“DSP技术及应用”等嵌入式系统的相关课程，完全是偏硬件的一些课程，在课程体系上还不能构成嵌入式系统方向的有效支撑。嵌入式系统本身是一个软硬件系统，强调的是软硬件系统协同设计。因此过分强调硬件系统或是软件系统都有失偏颇。为此必须进行课程体系改革，在课程内容的安排上不仅仅要考虑传统的硬件系统知识，同时还须安排大量的嵌入式软件系统的内容，包括嵌入式系统高级C 语言、嵌入式操作系统以及嵌入式程序设计等内容。
3.探索积极有效的实践性教学模式，激励个性化学习与创新精神
工程实践能力应是应用性较强的电子信息类专业人才培养的主要目标。在教学内容和实施措施方面，适当考虑多样性和灵活性，针对学生的实际动手能力，将实验、实训课程分为三个环节。例如，第一为基本训练环节；第二为综合训练环节；第三为自由选题环节。第一和第二环节主要针对大部分学生，帮助他们完成课程的学习，掌握基本的理论知识。第三环节主要针对有兴趣继续往深度和难度发展的同学，由学生自由选题，鼓励学生根据自身水平和兴趣选择适合的训练方式、数量和难度，自主安排学习进程，使自己得到充分的发展和提高。同时，积极利用大学生学科竞赛、“大学生科技创新项目”、“开放实验性项目”以及教师科研项目等课外实践教学平台，鼓励学生积极参与进来。例如，根据“全国大学生电子设计竞赛”及生产科研单位对大学生技能与工艺知识的需求，通过各种手段加强学生在电路设计、制作、调试与工艺方面的能力培养，在必要时开设相应专题辅导班。总之，运用各种有效手段和措施，充分发掘和培养同学的综合能力及创新精神，培养出一批品学兼优的尖子学生。
4.近年来所取得的成绩与效果
经过浙江农林大学信息工程学院近年来的实施与不断实践，学生的课外创新活动成果丰硕。例如：五年来，大学生学科竞赛共获得国家二等奖以上者9项，其中，包括在全国大学生“挑战杯”创业计划金奖1项，全国机器人大赛一等奖1项，全国大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛二等奖1项，全国电子设计竞赛二等奖2项，ACM程序设计全国邀请赛二等奖1项，全国嵌入式设计大赛二等奖1项，全国文科计算机设计大赛二等奖1项，全国机器人大赛二等奖1项，全国电子专业人才技能与设计大赛二等奖2项。另外获得省级特等奖1项、省级一等奖5项，省级二等奖12项。
学生参与教师的科研项目也取得了令人瞩目的成绩。例如：如何在不破坏木材的前提下检测出木材内部情况，以更好保护木质古建筑？浙江农林大学信息工程学院的李光辉教授指导孙林飞、刘凯等在校本科生研发的“木材无损检测仪”，解决了这一木材研究领域的难题，并成功地申请了国家发明专利。2010年8月，他们带着发明的木材无损检测仪，为故宫和天安门的木柱和木质结构建筑，成功地进行了检测，效果非常理想。
五、结语
以浙江农林大学为例，分析了农林院校的学科特色以及在大农业背景下电子信息技术的应用前景，探索了现代农业领域中的电子信息结合点，并结合我校的学科布局、科研特色及成功案例，从人才培养模式、课程体系改革以及实践教学模式等方面阐述了我校电子信息类专业今后的建设方向。为适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托我校强大的农林学科背景，逐渐培育我校特有的电子信息类专业特色。
参考文献：
[1]铁风莲.农业院校电子通信类专业实验室建设探索[J].农业网络信息,2008,(2):84-85.
关键词：嵌入式技术；专业定位；人才培养模式；课程体系
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2010)20-5554-03
The Construction of Computer Application Technology Specialty in Higher Vocational Education
TENG Hong-qiu
(Information Engineering Department, Guangdong Vocational College of Science and Trade, Guangzhou 510460, China)
Abstract: For the problems in the construction of Computer Application Technology, the embedded technology is put forward as the direction of the development in this paper based on the current situation analysis. Along with specialty orientation, training model, curriculum development, faculty development and training practice bases and other issues, the work of useful exploration and practice is carried out, and the initial results have been achieved.
Key words: embedded Technology; specialty orientation; training model; curriculum system
以往的高职计算机应用技术专业设置方法，基本上都是面向综合。要求学生在毕业时要具有计算机的基本知识和基础理论，熟悉计算机软硬件操作，具有一定的硬件维护 、网络安装和管理、网页设计与多媒体处理、软件开发与维护的能力，并具有较强的适应计算机技术快速发展的能力。这种专业设置的方法基本上是以本科的专业设置为参照，经过适当的简化就变成了高职的计算机应用技术专业。这种设置专业的方法无疑是仍然没有放弃以学科体系为目标的专业设置方法，显然已经不适合国家现在按照专项职业能力来培养学生的高职教育目标。
《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》指出：“高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分，培养拥护党的基本路线，适应生产、建设、管理、服务第一线需要的，德、智、体、美等方面发展的高等技术应用性专门人才。”它为高等职业教育人才培养目标指明了方向。根据这一目标，我们必须对计算机应用技术专业建设进行改革。
1 专业定位和人才培养模式
1.1 专业定位
专业定位必须要考虑多种因素，比如学校实际办学条件，专业发展前景等，其别重要的一点就是专业必须要侧重于某一专业方向。也就是说，必须放弃以往计算机应用技术专业大而全的特点，应该专注于专业的某一领域。
从职业方向角度来讲，计算机应用技术专业相关的职业岗位是非常多的，几乎可以说是涉及了计算机行业的所有岗位。虽然说适应面宽是有好处的，但是必然也会带来专业能力不强的问题，也就是横向和纵向的矛盾问题。不应过分追求专业适应面的宽泛，而应考虑到每个职业岗位在知识水平和能力结构上各有侧重，计算机知识技能体系如此庞大 ，一个学生在三年时间内也不可能面面俱到、样样精通。这种情况就决定了学生在三年时间内应该选择某一方向，有所侧重的去学习，也就是专业要定位明确。
为了贯彻国家“高职教育要适应国家经济、社会发展的需要，要为地方经济服务”的指导方针，职业院校要以服务区域经济和社会发展为目标，针对区域经济发展的要求，灵活调整和设置专业，强化职业教育特色。职业院校的专业建设一定要加强与地方经济社会发展的需要相结合，及时调控与优化专业结构布局，根据自身条件适应地区、行业经济社会发展的需要，有针对性地调整和设置专业。
由此看来，高职教育能否为经济建设服务，关键在专业设置。专业是否同经济和社会发展相适应是衡量专业结构是否合理的根本标志，专业建设必须与地方经济发展紧密结合。我校地处广州市，以广州市为中心，辐射珠三角等经济发达地区。该地区有着非常发达的信息技术产业和电子产品制造业。在这些行业中，小到智能卡、手机、PDA，大到信息家电、汽车电子、交通管理，甚至是航空航天，嵌入式技术已得到了广泛的应用。大力发展嵌入式技术与应用已迫在眉睫，因为它已经成为我国信息技术产业实现跨越式发展的重要砝码。
基于以上考虑，结合我校办学条件，我们确定把嵌入式技术作为计算机应用专业的发展方向。
1.2 人才培养模式
教育部16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》第五条“大力推行工学结合，突出实践能力培养，改革人才培养模式”中指出，“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式，把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点，带动专业调整与建设，引导课程设置、教学内容和教学方法改革。”在专业定位以后，下一步非常重要的工作就是人才培养模式的改革。改革当然是要采用工学结合的培养模式。但是，怎么样工学结合？怎样在工学结合中突出“能力提高”的主线？在改革和实践过程中，我们感到“工学结合”绝不是一种形式。要切实开展工学结合的培养模式，首先要求我们在思想上要充分理解工学结合内涵，不能片面地认为把学生安排到工厂企业去顶岗实习就是工学结合。工学结合应是在“做”中“学”，所以学习的场所不应只限于在企业、工厂，在学校教师的指导下完成工作任务同样是“工”，这样才会在把握工学结合的实质的情况下，使工学结合不会流于形式，变得灵活多样。
在探索工学结合实践过程中，我们把重点放在教学过程的实践性、开放性和职业性上，抓住实验、实训、实习这三个关键环节。建立完整的工作过程系统化任务，真正激发学生为做而积极主动思考，从而学到知识。把课堂搬到实训室，把实训室变成学生的工作单位，让学生自己管理设备，从“做”中“学”。以工作任务驱动，教师从“教”的角色转变为“指导”的角色。让学生在任务项目驱动下，进行一系列工作过程活动。在这种工学结合模式中，学生不但获得了完成工作任务的专业能力，同时也获得了遇到问题如何解决的方法能力，以及与人交往、合作的职业能力。
当然我们也不能忽略在企业、工厂一线接受锻炼的重要性，只是绝对不可以走形式。在企业、工厂，学生同样也要有老师的指导，当然也包括有实际经验的企业、工厂的工程师、技师等技术人员的指导。同样，在企业实习，也要突出“任务驱动”、“项目导向”的原则，使学生在一个个任务和项目中真正得到锻炼。广州地区是嵌入式行业发展比较快的地区，我们利用这一优势，与广东嵌入式公共技术中心等单位展开校企合作，派学生到企业去，接受企业的项目培训，参与企业的项目研发等工作，使学生得到真正的锻炼。
2 课程体系建设
课程体系从原来的以学科为体系的课程设置转变为以能力为主线的课程体系设置，即先按专业主要工作岗位，找出岗位相应的主要工作任务，在根据工作任务分析需要的职业能力与素质，最后在定位相对应的课程。这种对课程体系的设置方法，更加具有针对性，符合以能力、技能为目标的培养方针。具体过程如表1所示。
整个教学体系的设置体现模块化的特点，加大了实操、实训课的比例，并专门安排课时进行综合项目实训。对基础理论课以适用、够用为原则，加强课程设置的针对性和实用性，使整个教学体系结构合理，科学可行。具体说来，分为以下几个模块：
1）公共文化基础模块：计算机数学、计算机应用基础、计算机英语。主要针对职业能力和素质中的项目文档编写、项目报告、资料查阅及数学基础等能力要求。
2）硬件基础模块：计算机电路基础、计算机组成原理、Protel制图。需要强调的是，从事嵌入式行业，无论是做软件还是硬件，都要有硬件基础。
3）软件基础模块：C语言程序设计、C++语言程序设计、数据结构、数据库原理与应用、Java程序设计。嵌入式系统开发测试等岗位都要求有较好的编程能力，而且由于嵌入式系统编程建立在特定的硬件平台上，势必要求其编程语言具备较强的硬件操作能力。目前，毫无疑问的是在嵌入式编程中用的最多的是C语言，所以，在课程设置时，我们改革原来的各门课基本上平均安排课时的做法，对C语言，特地安排了一个C课程系列。首先，加大C语言基础部分课时量，针对很多学生的实际情况，安排了两个学期144个学时来完成C语言的基础部分，使重点核心课程的教学效果得到了保障；其次，新开了一门C语言高级编程，主要是提高学生的C语言综合项目编程能力；最后，在Linux编程基础等课程中继续加强学生C语言方面的编程能力。实践表明，我们这种核心关键课程系列化的做法明显地提高了教学计划中规定的学生核心能力。
4）专业技术知识：ARM体系结构、嵌入式操作系统、嵌入式应用开发、嵌入式综合项目实践。主要是针对ARM硬件体系，掌握嵌入式开发环境搭建、内核移植、内核裁剪、各种驱动开发、应用开发等，使学生掌握嵌入式系统设计与开发技能。
3 师资队伍建设
专业发展的好坏，与是否有一支“比例适当，素质优良，结构优化，敬业奉献”的教师队伍有很大关系。我们专业目前教师的学历层次、职称结构都不合理，没有达到教育部规定的高职高专师资队伍的学历要求和职称结构要求。师资引进渠道单一，主要的渠道是录用本科院校毕业的本科生和研究生。虽然他们有扎实的理论知识，但是缺乏实践经验，尤其是缺乏实际项目开发经验。“双师型”教师队伍建设还存在很大困难，缺少真正的既懂教学又有实践技能的“双师型”教师。
为解决上述问题，我们鼓励在职教师通过进修等形式提高学历，鼓励教师去参加专业技术培训、去一线企业进行锻炼，通过这种途径，专业教师可以获得工程技术技能人员任职资格，更重要的是还可以获得一线项目工作经验，成为真正的“双师”型人才。
另外一个解决的途径就是吸引社会上相关行业的优秀人才到学校来。根据不同情况，不能离开原来工作岗位的就聘请做兼职教师，可以全职的就做专任教师。选派有经验的教师做他们的指导老师，使他们很快能够获得教学方面的经验，胜任教师的岗位。还要注重从生产一线选聘有实践经验的技术骨干，经过教师培训做兼职教师，不断加大兼职教师的比例，作为向“双师型”方向发展的一项重要措施。
4 实训实践基地建设
要想培育出适应岗位需要的技能型人才，就必须抓好实训实践环节。尤其是嵌入式技术涉及诸多领域，比如计算机、通信、自动化、电子工程、机电一体化等专业领域，有很强的综合性，它强调两面性，既需要懂硬件，也需要通软件，同时嵌入式技术方面的课程都是实践性、应用性很强的课程，这就需要加强实践环节，以达到培养学生的动手实践能力、综合应用能力和创新能力的目的。
在校内实训基地建设方面，侧重于体现教学做一体化，着重培养学生的动手实践能力。我校经过近几年的不断建设，嵌入式技术专业也形成了从基础到应用的实训体系结构，先后成立了电子技术实验室、嵌入式技术实验室等。另外，由于实训条件建设需要较大的经费投入，而且如果利用率不高的话，也会造成资源的浪费。所以，我们利用现有条件，积极提高实验室的利用效率。电子技术实验室，除了可以做电路基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程实验外，增加电工学等方面的实验。嵌入式技术实验室既可以做嵌入式系统实验（包括Linux和Wince两个方面），又可以做单片机的实验，而且选用的是三合一单片机实验箱，包括89C51，196和8088三种核心芯片，也就是说，不但可以承担8位和16位单片机系统实验，而且可以做微机原理与接口实验。通过改革实践，我们把课堂搬到了实验室，教师直接在实训室上课，改变了以往在教室满堂灌的落后做法，在实训室边教边做，边做边指导，不断提高教学效果。
在校内成立学生工作室，配备一定的实验条件，使学生有一个良好的学习实验环境，而且更方便学生之间及学生和老师之间的交流。工作室由学生自己管理，学生可以长时间在工作室学习，自发成立兴趣小组，自己规定项目任务去做。同时，也指派指导老师，由老师根据各种技能比赛或一些课题，安排学生参加开发。这种成立工作室的做法，同时也对提高学生的主动性、创造性很有帮助。
在校外实训基地方面，结合就业岗位，使学生亲历工作环境，缩短学生与岗位需求的差距。与多家IT公司签订校企合作协议，并积极开展各种形式的校企合作。如与广东美的自控科技有限公司合作，并由广东省政府拨出项目扶持基金，开展电子类人才教育工程项目。与广州惠迈电脑有限公司合作，建立学生电脑实践中心，派学生到公司实训，并定期举办装机大赛。
5 教学方法与手段改革
5.1 教学方法
改进原来按照知识点进行教学的按部就班的教学方法，采用“任务驱动”“案例法”“互动式”“启发式”“项目导向”等教学方法，坚持以学生为主体的思想，教师主要起“启发”和“引导”的作用，培养学生自主学习能力。
把对应的知识设计成设计灵活的、可操作性的具体实训任务，要求学生在具体的完成任务的过程中培养实际动手与思维能力，增强创新意识。改变以往先讲理论基础的方法，比如在电子技术基础的教学中，就可以直接从安排分析和设计数字电路开始，分为：组合逻辑电路、时序逻辑电路和综合数字电路三个模块，又把各个模块设计成一个一个的学习情境和对应的任务，由任务开始，而不是由理论基础开始，在完成任务的过程中，使学生由被动接受改为主动学习，也使完成任务的过程变成了知识点的掌握过程。
尽可能把真实项目引进到教学过程中，这里的真实项目可以是企业已完成的开发项目。以一个具有代表性的工程项目的开发过程（如嵌入式智能手机开发）为主线贯穿整个教学过程，尤其是针对一些综合性的可以进行完整课程设计的课程，构建完整的教学设计，对教学内容进行了一定程度的解构与重构，以项目导向促进实现学生能力的提高。
改革考核的内容、方法，以检验学生的技能水平和各项能力为目标，采取综合考核方式,将学生自主学习情况、创新活动及表现、学习过程情况等纳入考核评价体系,学生成绩以技能考核为主,理论考核为辅,建立以能力考核为重点,以过程考核为中心的课程考核评价体系。
5.2 教学手段
灵活采用多种教学手段，运用电子课件教学，基于嵌入式技术课程体系特点，多采用计算机辅助教学手段，使抽象的理论教学变成“所见即所得”的感性教学。如电子技术基础、单片机原理与应用、嵌入式系统设计等课程，都可以很方便的利用仿真教学的手段，使学生较快的接受所学知识。
把教学引入到实训室中，真正体现“教、学、做一体化”的思想。在教学过程中采用“边学边练、边学边用、学用结合”的教学方法，及时将课程学习转换成真实的专业技能和职业能力的培养。
采用课内外结合的教学手段，利用课外活动小组、网络QQ群、网上答疑等形式促进教学。
6 结束语
据调查，目前在其它计算机专业中低端人才日趋饱和的情况下，嵌入式技术专业的人才需求仍处于紧缺状态。针对高职院校，嵌入式技术专业的毕业生可以从事嵌入式系统应用开发、产品管理、售后服务、技术支持等工作。本文从“就业为导向，能力为目标”的原则指导下，提出了计算机应用技术专业的改革思路，并进行了实践。首先是根据区域经济特点进行专业定位，再根据嵌入式技术方向的定位进行岗位调研和岗位能力分析，制定培养目标和人才培养规格，并根据工作任务和任务所需能力和素质，制定学习情境和对应课程体系。其他方面，师资力量建设、实训实践基地建设、教学方法和手段等工作也要在此技术上同步进行，以达到培养技能型人才的目标。
参考文献：
[1] 张凡.以就业为导向的高职高专计算机应用专业课程体系建设[J].电脑知识与技术,2008(8).
[2] 陈豫.高职计算机应用专业教学计划改革的探索与实践[J].计算机教育,2008(4).
（天津商业大学 信息工程学院，天津300134）
摘 要：分析目前高校嵌入式系统原理课程重理论轻项目应用实践操作的教学方式，提出理论强化学习、实验项目分析操作训练、科研项目实训和校企联合订单式培养四位一体的实践教学模式。强调采用引导性笔记授课方式强化学生理论知识，单步引导学生实验项目操作，结合综合系统实例项目及企业需求订单式针对性培养，可以锻炼学生动手操作和实践创新能力，以及在综合性项目开发过程中的工程创新、团队协作能力，从而解决理论教学与实践相互脱节的问题。
关键词 ：嵌入式系统课程；项目分析操作；科研实训；订单式培养
0 引 言
嵌入式系统是专业技术性、实践性和综合性都很强的学科领域，近年发展极为迅速，目前精通嵌入式系统专业技术的人才严重缺乏，学校培养的人才和企业实际需求严重脱节，使得嵌入式硬件和软件研发工程师成为近年来较为热门的职业之一。为缩小毕业生与用人单位实际需求间的差距，使高校的人才培养方向和培养目标更贴近现实，嵌入式系统的教学改革迫在眉睫。
1 授课方式及课程理论分析设置
嵌入式系统原理目前是通信工程和自动化专业的核心课程，也是计算机科学与技术、软件工程等专业的重要课程。嵌入式系统更新换代快，学习难度大，难以形成系统性的知识体系[1-2]。同时嵌入式课程讲授难度很大，它要求教师不仅具备一般的单片机开发系统的软硬件知识，而且需要从事过嵌入式系统工程项目实际开发实践，才能很好地讲授该课程。
1.1 授课方式分析
嵌入式系统原理理论知识点多，覆盖学科面广，命令操作多，采用引导性笔记的授课方式强化学生的理论知识水平[3]。课堂上授课人数较多，授课教师营造学生积极参与的课堂气氛，激发学生的课堂参与积极性。同时，改变以往将所有授课讲义上课前给学生的做法，而是将引导性笔记提前给学生，引导性笔记包括本堂课内容的信息提纲、基本概念、定理、公式关键环节、图形图表、最终结论观点等，学生只需补充其中的细节内容。学生边记笔记边理解重点内容，注意力能够相对集中在老师的授课重点，避免没有经过理解分析的简单记录，从而提高课堂的学习效率，使学生达到高强度的理论强化学习目的。天津商业大学嵌入式系统教学团队紧紧围绕ARM 架构微处理器作为教学的理论和实验主要对象，编写了可作为引导性笔记的实验教材《嵌入式系统原理开发与设计——基于SamsungS3C2410微处理器的设计与应用》。教学团队采用课堂讲授与实验有机结合的教学模式，采用引导性笔记的授课方式，强化理论与应用实践相结合，引导学生独立思考，培养他们的学习兴趣和学习积极性、主动性[4]。
1.2 课程理论分析设置
嵌入式系统课程是一门系统性强、软硬件结合的综合性课程，一般分为硬件开发方向和软件开发方向，两方向均要求学生能够掌握嵌入式系统基本理论知识和简单的嵌入式操作系统，具有嵌入式系统软硬件开发、设计、调试和维护的基本能力。通信工程专业和自动化专业的学生授课重点偏向于嵌入式硬件开发方向，而计算机科学与技术专业和软件工程专业的学生则偏向于嵌入式软件开发。根据不同专业的专业特点以及学生的兴趣爱好和素质，可以建立一套适合嵌入式系统教学的课程体系，将嵌入式系统课程体系概括为3个阶段，第一阶段为偏软和偏硬方向的学生均要求学的专业基础课，主要有C语言程序设计、计算机组成原理、模拟电路和数字电路、汇编语言程序设计等基础课程；第二阶段为偏软和偏硬方向的学生均要求学习，主要开设课程有Linux操作系统、WinCE操作系统、数据结构、嵌入式系统原理及应用、操作系统原理、计算机网络等课程；第三阶段为偏软专业学生重点学习基于操作系统的开发课程，如QT图形界面设计、C++程序设计等开发应用性强的人机界面软件设计；偏硬专业学生重点学习嵌入式系统结构、传感器原理、PCB设计制作、Multisim和PADS等仿真设计类的课程[5-6]。
2 课程实验项目实践
嵌入式系统教学的实验项目分为基础类实验项目和提高类实验项目。基础类实验项目均要求学生掌握利用现有实验设备理解嵌入式系统设计的原理和过程、掌握建立嵌入式系统开发环境的开发方法和过程；提高类实验项目主要是让学生把所学本学科知识综合起来，培养学生嵌入式系统综合应用实际开发能力、软硬件协同设计思想及解决开发过程遇到问题的能力[7-9]。
基础类实验项目包括：①基于ARM的汇编语言程序设计；②基于ARM的C语言程序设计；③基于ARM的I/O接口实验；④基于ARM的中断实验；⑤基于ARM的UART实验；⑥基于ARM的A/D接口实验；⑦μCOSII的内核在ARM处理器上的移植；⑧Linux实验环境的搭建；⑨Boot loader引导程序实验；⑩Linux的移植、内核、文件系统的生成与下载； WinCE中的控件编程； WinCE下的多线程编程； WinCE下文件操作与通信编程。
提高类实验项目包括：①触摸屏实验；②音频录放实验；③USB设备收发数据实验；④基于μCOSII 的串口驱动编写实验；⑤基于μCOSII 的LCD 驱动编写实验；⑥基于Linux 的键盘驱动程序编写；⑦基于Linux 的LCD 驱动程序编写；⑧USB 播放mp3的实验；⑨WinCE 系统定制；⑩WinCE 下的流接口驱动开发； WinCE 内核调试。
其中提高类的实验项目均为小系统设计，综合性较强，有一定开发难度，授课教师在实验项目分析操作中单步引导学生自己通过操作来寻求答案，让学生由被动学习变为主动学习，通过给学生分析项目需求、设计方法，进一步引导学生进行实例项目的学习。部分项目需要仿真测试的利用虚拟仿真软件MATLAB、PROTEUS 和AD6.3等各种绘图仿真软件进行试验仿真测试。虚拟仿真实验可以提高学生实验项目的正确率，操作的便捷性，降低设备的损坏率，强化学生的理论知识。提高类的实验项目均是具体的实例展开教学，从而达到培养能力的目的，进而激发学生的学习兴趣。信息技术综合实验教学中心现有达盛ARM860 教学实验实训平台32 套(CPU 为SamsungS3C2410 处理器) 以及该平台配套的硬件设备和软件环境，结合2012版教学计划，将课程实验项目再设计为启发型-综合性-创新型实验项目。学生3~4人为一个团队，每人分工明确，完成项目的分析设计、编写、调试代码、功能演示，共同讨论共同完成实验项目。
3 科研项目培养结合企业订单培养
在理论知识强化学习和必修的实验项目后，很多学生认为学到的知识点相对零散，缺乏一条主线将各章的知识点结合起来，不能从全局角度整体看待问题，知识点得不到灵活运用。授课教师选取难度合适且有意义的综合系统实例项目作为学生的课外拓展性教学补充[10]，这些软硬协同设计的综合系统实例项目尽量将各知识点贯通起来，增强学生对课程的整体把握。综合系统实例项目来自于教师的纵向和横向科研项目子课题、各类竞赛项目、创新研究课题和企业的实际需求。
科研项目子课题、各类竞赛项目开发设计过程中，3~5名学生组成项目应用开发兴趣小组，共同完成项目的需求分析设计、功能实现和测试工作，便于学生理解各功能的实现原理，每个小组汇报该组项目的设计目的、实现原理、实现功能、开发调试及功能测试的过程，最后采取学生答辩、老师验收的结题方式，达到锻炼学生的团队能力，协作能力及自学能力的目的，也可以使其他未做该项目的同学得到参考和借鉴。教师授课团队在开发设计过程中提供必要的课外指导，各实验教学中心和工程训练中心提供相应的设备及开发平台。目前，这种模式培养的学生已经获得全国大学生电子设计竞赛、天津市大学生电子设计竞赛、天津市大学生物联网设计竞赛、博创杯、合泰杯等多项大奖。
对于创新研究课题和企业的实际需求项目，对学生采用订单式培养，要求学生有针对性地完成嵌入式系统的实际硬件电路设计、程序的编写、调试环境搭建、各级功能的调试、系统的集成测试和文档的编写等环节，其中硬件电路设计和软件编程需重点学习，通过项目需求分析、方案比较、资料归纳整理、系统方案定型、电路板级调试、软件编程调试、系统功能测试、文档编写等全过程，完成一个标准的产品级的工程项目研发，锻炼学生的工程项目研发和实际动手能力。在开发的不同阶段，学校企业共同搭建平台，学校提供必要设备和实验室，企业提供部分研发平台及资金支持，企业一线产品研发专家不定期到校内和学生交流，学生近距离和企业嵌入式系统资深专家面对面探讨问题，提高学生的工程项目经验、创新能力和实践能力，提高学生的专业素养，让学生在实际项目研发环境中成长，也为日后的工作有针对性地积蓄经验和专业本领，提高学生就业率。这种教学模式实现了为企业量体裁衣式的培养，教师也达到对不同学生因材施教的目的。
4 结 语
嵌入式技术发展突飞猛进，市场实际需求变化无穷，系统的展开嵌入式系统教学内容改革与实践工作以适应市场需求，构建理论强化学习、实验项目分析操作训练、科研项目实训和校企联合订单式培养四位一体的实践教学模式，形成专业技术应用能力与综合实践技能相结合的实践教学体系。在教学内容上，要将理论与实践相结合，课堂教学和实验项目操作训练相结合，科研项目训练和企业需求相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力，加强学生工程系统掌控能力和创新能力。
笔者所在教学团队积极主动拓宽教学方法视野，掌握先进科学的教学理念，优化和完善教学方法，经过多学期的实践教学证明这种教学模式具有较好的可行性，提升了学生工程实践能力，激发了学生的学习兴趣，教学实践效果也较符合实际应用。
基金项目：天津商业大学教改基金项目（2013XXJG-08）。
第一作者简介：徐文超，男，实验师，研究方向为模式识别和嵌入式技术， xuwenchao@tjcu.edu.cn。
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