嵌入式课程总结篇（1）

文章编号：1672-5913（2017）07-0077-03

中图分类号：G642

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。

总结性评价则主要包括学生的平时测验、作业完成质量和期末考试成绩。最后，教师根据形成性评价和总结性评价的一定比例给学生最终量化分数。

3 结 语

嵌入式产品已扩展到生活中的各个角落，嵌入式开发行业对从事嵌入式开发的技术人才有很高的要求。基于SPOC和翻转课堂的嵌入式课程教学模式，克服了MOOC与传统教育的弊端，促进MOOC资源在高校教学中的不断应用。这种教学方法能够在很大程度上提升了学生进行嵌入式系统开发的能力，进一步满足嵌入式开发行业的人才需求。

参考文献：

[1] 孙宇杰. 后MOOC时代基于SPOC的高校计算机基础课程的设计与实践研究[D]. 石家庄： 河北师范大学， 2016.

[2] 王冠军， 周勇， 江海峰，等.基于翻转课堂与MOOC的嵌入式软件工程实践教学研究[J]. 实验技术与管理， 2016（4）：176-178.

[3] 曾明星， 李桂平， 周清平，等. 从MOOC到SPOC一种深度学习模式建构[J]. 中国电化教育， 2015（11）： 28-34.

嵌入式课程总结篇（2）

随着科技发展和社会需求的推动，信息技术进入到以嵌入式系统为代表的后PC时代，嵌入式技术已经成为21世纪最有生命力的高新技术之一，培养精通嵌入式技术的人才成为世界各国计算机教育工作的重点。

嵌入式微控制器是嵌入式系统的核心控制单元，开展嵌入式微控制器教学是嵌入式系统教育的关键组成部分。美国IEEE和ACM两大学术组织于2004年的计算机工程教学计划（Computer Engineering 2004，简称CE2004），明确规定了嵌入式系统课程中应包含的嵌入式微控制器的具体教学内容Ⅲ。事实上，从早期的单片机类课程，到如今基于32位ARM嵌入式处理器系统的相关课程，都是围绕嵌入式微控制器开展教学工作的，在世界各大高校都受到高度重视。

工程管理与信息技术学院是中科院研究生院的二级学院，主要培养软件工程、计算机技术、电子与通信工程、控制工程等领域的工程硕士研究生。学院从2003年开始开设嵌入式系统工程专业，经过几年的努力，逐步建立起系统的嵌入式方向课程体系。嵌入式微控制器原理与应用作为其中一门核心课程，在该课程体系中占有重要的地位。下面从教学目标、教学模式、教学内容、实践教学、考核方式等几方面对该课程进行详细阐述，并在最后讨论课程的实施效果和改进方向。

1 课程教学目标和教学模式

1.1教学目标的制订

嵌入式微控制器原理与应用课程主要教学对象是软件工程、计算机技术、电子与通信工程、控制工程等专业的工程硕士。与传统的工学硕士相比，工程硕士培养更加注重锻炼其工程实践和解决实际工程问题的能力，这要求教师既要讲解基础理论知识，又要将理论与实践结合，围绕具体工程问题开展教学内容。此外，中科院工程硕士的学生生源具有本科专业跨度大、工作经历和素质能力差异大等特点。为适应这一特点，我们在制订课程教学目标时要统筹兼顾，对于基础较差的同学和经验丰富的同学要差别对待，制订差异化的教学目标。

在充分考虑上述因素的基础上，嵌入式微控制器原理与应用课程的教学目标制订为：学生通过本课程的学习，掌握一种嵌入式处理器体系结构，精通1-2种基于该体系结构的嵌入式微控制器及其接口设计技术，深刻理解嵌入式软件开发流程，能够熟练地选择、使用嵌入式软件和工具完成嵌入式硬件系统的驱动和应用软件设计。

教师在实施上述教学目标时，对于基础较差的学生要求精通一种嵌入式微控制器即可；对经验丰富的学生则要求在课程学习的基础上，用对比学习的方法自主学习另外一种嵌入式微控制器。该教学目标体现了对学生的区别对待，能满足不同层次学生的需求。教学目标没有对硬件电路设计作太多要求，符合中科院嵌入式系统方向工程硕士研究生的生源特点和实际需求。教学目标中“能够熟练选择、使用嵌入式软件和工具完成嵌入式硬件系统的驱动和应用软件设计”是一种能力要求，体现了对工程设计能力的重视，符合工程硕士培养目标。

1.2教学模式的设计

国内各大高校在嵌入式系统相关课程的教学工作上已经进行了大量有益的探索和实践，在教学模式上也已经基本达成共识，即嵌入式系统教学应该采取理论教学和实践教学相结合的教学模式。

我们在开展嵌入式微控制器原理与应用课程的教学工作时，采取了“课堂理论讲解、课堂实验练习、综合实验设计、工程项目设计和多层次考核”的教学模式。与大多数高校课堂实验采取观察性和验证性实验不同，本课程课堂实验则采取设计性实验，每一个实验都是一个小型的开发项目，需要学生灵活运用从课堂上学到的理论知识分析实验要求，编程完成实验项目。综合实验设计要求学生在完成所有基础课堂实验后，按照需求分析、软件设计、实现和测试等软件开发流程，在开发板上完成一个小型嵌入式软件的开发。工程项目设计则是让学生选择一种微控制器，完成一个实际工业嵌入式产品的分析和设计报告。这3种层次的实践环节相互结合，充分锻炼和提高了学生的实践能力。

2 基础理论教学

CE2004首次将嵌入式系统作为一个知识领域纳入到计算机工程知识体系中，并详细规定嵌入式系统包含的10个知识单元以及每个知识单元包含的知识点。参考CE2004的规定，并结合本课程制定的教学目标，嵌入式微控制器原理和应用课程的理论教学内容共包括5个知识单元。

知识单元1是嵌入式系统历史和概述。知识点包括嵌入式系统历史、定义、组成、开发特点、设计过程、应用领域和发展趋势等。知识单元1主要目的是使学生建立对于嵌入式系统的全方位认识，了解嵌入式系统的过去、现在和未来。

知识单元2是嵌入式处理器。知识点包括嵌入式处理器的组成、嵌入式处理器的类型（从集成程度、处理器位数、体系结构和生产公司等4个不同分类标准分别讲解）、ARM处理器的发展（历史、分类和应用）。知识单元2主要目的是使学生掌握嵌入式处理器的组成原理，充分认识嵌入式系统领域中应用处理器的多样性，避免“只见树木、不见森林”。

知识单元3是典型的嵌入式处理器体系结构，我们选择ARM体系结构进行讲解。主要知识点包括ARM处理器寄存器模型、ARM处理器编程模型、ARM处理器异常中断处理、ARM处理器存储模型、ARM处理器指令编码和指令系统、ARM汇编语言编程、ARM汇编与C混合编程、ARM开发工具（汇编器、编译器、连接器和调试器）。知识单元3囊括了CC2004里嵌入式微控制器、嵌入式编程和嵌入式工具等3个知识单元的多个知识点。

知识单元4是嵌入式微控制器组成及接口，我们以三星S3C2440微控制器为例进行讲解。知识点包括微控制器结构、内存控制器、中断控制器、时钟体系、电源管理、DMA控制器以及各种外设控制器。在这些知识点中，内存控制器、中断控制器、时钟体系、电源管理、DMA控制器是重点讲解内容，对于其他各种外设控制器主要讲解基本原理和应用思路，而具体使用细节则要求学生课下通过学习芯片手册掌握。熟练阅读芯片手册是掌握嵌入式系统开发特别是底层编程的基础，因此这个学习单元的教材就是芯片手册。对于学有余力的同学，我们要求其在学习S3C2440微控制器的同时，在课下自行学习ATMEL AT91SAM9G45微控制器，并比较其与$3C2440的异同之处。这样做的目的是满足不同层次学生需求，实现差异化教学。

知识单元5是嵌入式应用编程，知识点包括嵌入式软件体系结构、应用程序映像文件组成、系统启动加载代码等。通过这个知识单元的学习，学生能够了解嵌入应用程序的汇编、编译、连接过程，理解应用程序映像的具体组成以及加载启动的方式，培养为一个裸硬件系统开发完整嵌入式应用软件的能力。

3 实践教学设计

3.1实验平台介绍

目前嵌入式系统的教学实验平台主要有3种类型：基于ARM微控制器的教学平台、基于DSP处理芯片的教学平台和基于FPGA的教学平台。鉴于基于ARM的微控制器在32位嵌入式系统处理器市场中的占有率极高，以ARM微控制器为例讲解嵌入式微控制器的基础理论和应用技术，更能满足市场对于嵌入式工程技术人才的需求，我们选择基于三星$3C2440微控制器（采用ARM920T内核）的嵌入式教学平台。该平台的系统组成结构如图1所示。

在此教学平台结构图中，S3C2440是一款基于ARM920T处理器的嵌入式微控制芯片，内部集成了AHB和APB两条总线，以及连接在总线上的内存控制器、中断控制器、时钟电源管理单元、USB主从控制器、看门狗、定时器、PWM控制器、GPIO控制器、SD/MMC控制器等多种外设控制器。存储器包括64M SDRAM、4M NOR FLASH和64M NAND FLASH；人机接口设备包括640×480像素6寸TFT液晶显示模块、触摸屏、4×5小键盘模块和4个GPIO连接LED显示灯；通信接口及设备包括串口、USB主接口、USB从接口、两个以太网接口、音频输入输出接口和Camera接口等。该实验设备支持多种层次的实验，嵌入式微控制器原理与应用课程的所有实验均在该实验平台上完成。

3.2课堂实验设计

实验在计算机类学科中的作用十分重要，是教学活动的重要环节。根据实验性质区分，我们可以把课堂实验划分为观察性实验、验证性实验和设计性实验等类型。设计性实验要求学生根据实验要求自行设计实验过程，相对于前2种实验更能锻炼学生的设计能力和独立工作能力，因此我们的课堂实验均采用设计性实验类型。

根据理论教学内容，我们共设计了16个课堂实验，这些课堂实验与知识点的对应关系如表1所示。

表1中的16个实验除实验1外，均为设计I生实验。其中，实验4和实验5分别用汇编和c语言驱动GPIO管脚连接的LED灯，学生通过对比掌握汇编和C语言访问外设寄存器的异同；实验6使用查询方式实现定时功能，实验8采用中断方式实现同样功能，学生通过对比掌握IO两种访问方式的异同；实验9主要练习32位微控制器各个模块所需不同时钟频率的产生，以及处理器时钟频率的编程调节，使学生熟练掌握微控制器的时钟体系；实验10～实验16则练习微控制器的主要外设I/O控制器的接口编程技术。

限于课程的课时长度，课堂实验无法包含所有外设控制器，但通过这些典型外设控制器的学习，学生很容易就能触类旁通地掌握其他模块使用方法。

3.3综合实验设计

综合实验要求学生分组合作，综合运用所学知识，利用课下时间设计一个小规模的嵌入式应用软件并在实验平台上完成调试运行。为了吸引学生兴趣，综合实验均采用游戏项目的形式。我们设计了几个游戏项目供学生选择，分别是世界时钟、五子棋、电子菜单、科学计算器、汉诺塔、交通信号控制器、俄罗斯方块等。教师也鼓励学生选择一些常见的其他娱乐游戏作为综合实验设计项目。

学生在完成综合实验项目时，要按照实验项目说明书的要求完成实验设计，撰写的项目文档至少要包含需求分析、软件设计、软件测试、使用说明、运行结果、项目分工、总结讨论等几个方面的内容。通过综合性实验，学生既锻炼了综合设计能力和动手能力，又提高了沟通能力和团队合作能力。

3.4工程项目设计

课堂实验和综合实验相结合的实验方式，很好地锻炼了学生对于特定嵌入式微控制器的实践动手能力。但若要灵活运用所学嵌入式微控制器设计工程项目，学生还需通过具体工程设计实践进行锻炼。嵌入式微控制器原理与应用课程和工程管理与信息技术学院课程体系中的另外一门课程“嵌入式系统分析与设计”相配合（同一学期开设），教师在2门课程结束后布置一个共同的工程项目设计作业，要求学生围绕一个典型的嵌入式系统产品，在尽量采用嵌入式微控制器课程所学微控制器的前提下，给出该产品的详细设计方案。我们在每一学年都给出不同的设计项目，例如近几年的题目分别是IC卡公民身份证系统、税控收款机系统、数字水印技术的应用系统等。

需要指出的是，工程项目设计仅供学有余力、希望在工程项目设计能力上有所提高的学生完成。根据近几年的实际情况来看，约有1/2的学生提交了项目设计说明书，平均长度达到30多页。其中一些非常新颖和有价值的设计方案，可以直接用于工业生产实践。

4 考核方式

为了使考核方式既起到检验学生的知识掌握程度，又能在平时督促学生认真学习的效果，我们采取分段考核和最终考核相结合的方式。具体来说，嵌入式微控制器原理与应用课程一共有4次课堂实验，包含15项设计性实验，每个实验分值在0～2分之间。每次课堂实验结束时，教师检查学生的实验完成情况并打分，这种方式起到了有效督促学生平时认真学习的效果。课程结束后有一次综合理论考试，总分是40分，该考试用于检查学生对嵌入式微控制器基本原理的掌握程度。综合实验要求学生自由组合，在课程理论考试完成后的一个月时间内完成。综合实验提交内容由项目文档和项目程序组成，其中项目文档占15分，项目程序完成情况占15分。学生完成综合实验后与教师约定时间，由教师进行现场检查并打分。工程项目设计作为附加要求，并不统计到最后成绩中，只供有兴趣的同学选择完成，在学生设计过程中，教师给予一定指导。

上述考核方式中，课堂实验、理论考试、综合实验在总成绩中分别占30%、40%、30%。课堂实验和理论考试对每一个学生的考核比较客观直接；综合实验由学生合作完成，打分时教师先给出每一组的分数，组内每个学生的分数根据其具体负责内容和完成情况在组分数基础上微调得到，尽量使分数反映出学生的实际水平。

5 课程评估与分析

中科院研究生院建立了课程网站评估系统，鼓励学生在课程结束后从网上对课程进行评估。评估内容涵盖教学态度、教学内容、教学方式和教学效果等方面，共包含4项7条，每一条评估分值为1～5分。

根据近3年的统计结果来看，每年约有90%的同学参与网上评估，课程评估结果均为优秀（平均分均超过4.6分）。评估结果显示，学生认为课程内容符合嵌入式方向工程硕士培养目标（4.8分）；课程对他们的工作具有较大帮助（4.7分）；课程理论与实践相结合的教学方式得当（4.6分）；课程的考核方式灵活，能从理论和实践2个角度恰当地考核学生对于课程的掌握程度（4.4分）。部分学生认为实验课时较短，应该从16课时提高到20课时；还有一部分学生认为嵌入式微控制器原理与应用课程的课时数偏少，建议从40课时提高到60课时；学生对于实验课内容的安排比较满意（4.6分）。

嵌入式课程总结篇（3）

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）09－0057－02

【Abstract】The characteristics of embedded system are analyzed in the paper. Foundation courses related to the embedded system are reasonably classified. Based on specialized features and applications of their respective professional, the instruction content of embedded system is explored to meet the demand for talents in embedded system.

【Key words】Embedded system Category education Talents

一、引 言

嵌入式是当前应用最广、最有发展前景的IT应用领域之一，它融合了电子、计算机、微电子等多种学科和技术，被广泛应用于航天、航空、工业控制、智能手机、消费类电子、信息家电、安防监控、医疗仪器、汽车电子等领域。［1］目前，嵌入式系统产品正不断渗透各个行业，并以其应用领域广、人才需求大等优势，获得更大的关注，特别是将来3G和物联网的普及与推广，应用前景非常好。

二、嵌入式系统的特点

嵌入式系统是在单片机上发展起来的，其定义是以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它涉及硬件设计和软件开发，具有系统性、综合性、实践性等特点。

1．涉及学科多、面向不同的工程师

嵌入式系统知识涉及领域广，主要与三大学科相关：微电子学科、电子技术学科、计算机学科，是多学科的融合。微电子学科涉及微控制单元MCU（Micro Controller Unit）、芯片等集成电路IC平台，即芯片级设计，主要培养的是微电子工程师；电子技术学科主要涉及硬件电路的设计、介于操作系统和硬件之间的BSP（板级支持包）和硬件驱动的开发，主要培养的是电子工程师；计算机学科主要承担嵌入式系统应用平台的构建任务，包括嵌入式操作系统、嵌入式系统的集成开发环境、程序设计语言等内容，培养的是嵌入式软件工程师。［2］

2．涉及基础课程多、综合性高

嵌入式系统要求知识面广，涉及基础课程多，与电子类专业相关的基础课程有C语言程序设计、数字电子技术、电子设计自动化（EDA）、单片机原理、可编程逻辑器件、DSP原理及应用等，与计算机类专业相关的课程有C语言程序设计、数字电子技术、计算机组成原理与结构、微机原理、数据结构、操作系统等，如果要进行嵌入式应用软件开发的还应掌握计算机网络、网络编程、数据库原理及软件工程等课程。

3．技术更新快，实践性强。

目前嵌入式系统还是属于比较新的领域，现在很多高校各专业都新开设这方面的课程。但嵌入式系统的技术发展和更新很快，从ARM处理器到嵌入式操作系统、多媒体通信、无线通信等，特别是物联网技术的发展、以IPV6为基础的下一代网络NGN（Next Generation Network）等，都给嵌入式系统的发展带来了很多机遇。同时也使得嵌入式系统与实际产品开发联系越来越紧密，必须通过大量的实验、实践环节和学生科研项目来提高学生的理论基础和实际动手能力，从而提高学生实际项目的开发能力，与市场技术接轨。

三、嵌入式系统人才分类教育探索

1．嵌入式系统的教学存在的问题

嵌入式系统的诸多特点也给嵌入式系统的教学带来了一定的难度和挑战性，首先，它不像其他课程，教学内容和知识点基本固定，课程体系已经经过十几年甚至几十年的研究和探讨，已变得非常完整，拥有非常经典的教材；其次，不同学校不同专业开设课程的内容也不一致：仅处理器的选择就有非ARM系列和ARM系列，ARM系列有Cortex－M3、ARM7、ARM9……，操作系统的选择有uC/OS－II、Linux、Win CE等，从硬件接口到操作系统，再到软件开发，涉及知识内容难于统一。有些学校偏向于理论教学；有些以嵌入式处理器为主，介绍其接口技术；有些则以嵌入式操作系统为主；［3］另外要求授课教师知识要全面，软硬兼顾，并具备一定的项目开发经验。

图1 嵌入式系统相关课程

图1所示是信息类专业嵌入式系统相关课程示意图，虚方框里分别对应的是电子类和计算机类专业在开设嵌入式系统课程之前相关的先修课程。与硬件直接相关的电子类专业主要有单片机原理、可编程逻辑器件、DSP等课程，计算机类专业主要有操作系统、计算机组成原理、微机原理与汇编语言等课程，有了这些课程的基础，才能学习嵌入式系统课程。

2．嵌入式系统的教学内容和主要知识点

从技术的角度来讲，嵌入式系统是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统，见图2。硬件层以微处理器为核心，配以存储器、I/O接口、串口、网口、总线，以及LCD、触摸屏或键盘等人机接口。驱动层提供硬件抽象层和板级支持包，包括BootLoader程序和硬件驱动程序，如以太网驱动、串口驱动等。操作系统层主要有uC/OS－II、Linux、uCLinux、Vxworks、Win CE等嵌入式操作系统，包括嵌入式内核、嵌入式文件系统、嵌入式TCP/IP协议、嵌入式GUI等。最上面的应用层是针对具体项目的应用软件开发程序。

应用层 应用程序

操作系统层 嵌入式文件系统 嵌入式GUI 嵌入式内核 嵌入式TCP/IP协议

驱动层 板级初始化 LCD驱动 串口

驱动 以太网

驱动 键盘驱动 其它

驱动

硬件层 存储器 嵌入式处理器 通用接口 人机接口 I/O口

图2 典型的嵌入式系统的框架

嵌入式系统教学涉及的教学内容和主要知识点见图1右侧所示，具体如下：［4］

（1）嵌入式系统基础知识。主要介绍嵌入式系统的基本概念、特点、应用领域和发展趋势；简单介绍嵌入式系统的基本结构使学生对嵌入式系统及嵌入式软件开发有一个基本和总体上的认识。

（2）嵌入式处理器。主要以ARM处理器为例介绍嵌入式体系结构、ARM指令集和汇编程序设计；设备介绍，包括I/O口、JTAG接口、串行总线、并行总线、人机接口、有线网络和无线网络接口、硬件驱动程序开发等相关知识。

（3）嵌入式操作系统。嵌入式操作系统必须要有操作系统课程的基础，分析多任务实时的基本概念、竞争与调度算法、任务间同步与通信、存储管理、文件系统等。

（4）嵌入式应用软件开发。嵌入式应用软件开发可以从教学的角度，以一个实际案例或项目为主线，介绍一个实际项目完成所需要掌握的知识、开发方法和开发过程，从嵌入式开发平台的选择，到嵌入式操作系统的选择和移植、嵌入式图形用户界面的开发和具体应用软件的编程实现等，使得嵌入式系统课程群最终能够形成一个完备的嵌入式系统课程体系。

3．不同专业嵌入式系统课程教学内容探索

不同的专业可以结合专业自身的特点，针对不同的应用领域，以先修课程为前提，开设不同的嵌入式系统课程的内容。

（1）电子类专业。电子类专业基本上都开设单片机原理课程，以8位机为主，有较好的硬件基础，因此，在课程教学过程中应处理好单片机原理课程和嵌入式系统课程的衔接问题，并引入操作系统的知识。因电子类专业主要针对小型控制系统，基本上以嵌入式硬件产品设计和实现控制功能为主，因此在嵌入式系统的教学中应有别于计算机类专业的学生，在对嵌入式操作系统知识的讲解中只需要学生了解操作系统的工作原理，学会操作系统的具体应用开发。由于uC/OS对处理器的移植来说相对容易，因此电子类专业可尽量利用uC/OS小巧、占用空间少、实时性强的优点，以处理器为核心，讲授ARM7处理器（或Cortex－M3）＋uC/OS－II操作系统为主，学会操作系统在处理器上的移植，实现最基本的底层嵌入式系统的控制功能。具体实验项目可包含以下几部分的内容：软件开发基础实验、基本I/O接口实验、人机接口实验、设备驱动实验、嵌入式操作系统实验、综合应用实验。学生在实验中应能自己动手移植嵌入式操作系统，使学生产生一种成就感，加强他们学习嵌入式系统的兴趣。

（2）计算机类专业。计算机专业基本上都开设有程序设计基础、计算机组成原理、操作系统、微机原理或汇编语言等课程。程序设计基础为嵌入式系统课程提供了良好的嵌入式C编程基础；计算机组成原理、微机原理或汇编语言等课程为了解ARM处理器及ARM汇编指令系统的相关知识打下基础；另外可以在操作系统的实验课程里开设Linux操作系统方面的实验，加快嵌入式操作系统的理解。一般来说，从事嵌入式开发的人员应该至少熟悉一种嵌入式操作系统，考虑到计算机专业的学生以软件为主，嵌入式系统课程的学习可以开设ARM9＋Linux操作系统的内容；另外由于Win CE开发基于VC＋＋环境，而大部分计算机专业学生有开设VC＋＋程序设计这门课程，也熟悉Windows操作系统，学生可能上手比较快，因此也可以开设ARM9＋Windows CE操作系统的内容。

对于软件专业的学生来说，相对可以开设课程多些，如嵌入式系统原理与接口技术、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件开发（如嵌入式Linux应用开发、Windows CE应用开发、3G手机软件开发等）课程，以嵌入式软件应用开发为主。

四、结束语

嵌入式系统体现了各类不同学科的交叉融合，其课程教学需要一定的知识积累、项目积累、丰富的教学经验和创新思想。从以上分析可以看出，不同专业只有结合各自专业的特点和应用领域，合理安排课程的教学内容，才能体现出自己的专业特色，并通过相应的实验、实践和实际项目去完善整个课程体系，以培养出更多的符合社会需求的高素质嵌入式系统应用型人才。

参考文献

1 徐 慧、金 敏.“三点一线”教学方法在“嵌入式系统”课程中的应用［J］.计算机教育，2009（10）：39～41

嵌入式课程总结篇（4）

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

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

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

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

普通本科院校的嵌入式教学模式

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

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

高职院校的嵌入式教学模式

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

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

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

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

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

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

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

应用型本科嵌入式系统人才培养模式的探讨

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

（一）培养思想

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

（二）课程体系

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

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

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

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

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

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

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

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

参考文献：

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

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

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

嵌入式课程总结篇（5）

一、引言

嵌入式系统的应用日益广泛，可以说无所不在、无处不在，嵌入式系统的快速发展也极大地丰富、延伸了嵌入式系统的概念。嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。以嵌入式计算机为核心的嵌入式系统是继IT网络技术后，又一个新的技术发展方向。IEEE（国际电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义为：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。嵌入式系统已广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域，可以说嵌入式技术无处不在。由于社会对掌握嵌入式技术人才的大量需求，使嵌入式软硬件工程师成为未来几年最为热门的职业之一。

二、嵌入式系统教学特点

嵌入式系统开发与应用的内容繁杂，涉及基本的硬件知识（如嵌入式微处理器及其基本的接口知识、扩展的人机接口、网络通信接口等）、操作系统（应该至少了解一种操作系统的中断、优先级、任务间通信、同步等知识）、程序设计知识（C、C++、汇编语言程序设计，至少熟悉C语言）；同时，还涉及一定的数字电路知识以及使用示波器、逻辑分析仪等基本技能。因此，在系统学习本门课程之前，必须先修微机原理与接口、C语言程序设计课程，有一些计算机操作系统原理、体系结构和系统结构的基本概念，同时对于网络协议有一定的了解。在IEEE计算机协会2004年6月的Computing Curricula Computer Engineering Report，Ironman Draft报告中，把嵌入式系统课程列为计算机工程学科的领域之一，把软硬件协同设计列为高层次的选修课程。美国科罗拉多州立大学“嵌入式系统认证”课程目录包括实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程训练课程。美国华盛顿大学嵌入式系统课程名称是嵌入式系统设计导论，它基本包括了前面三门课程的内容。

三、嵌入式系统教学现状

从2002年起，全国许多高校的计算机系、电子系、自动化系和软件学院陆续开设了嵌入式系统课程，据估计大约有200多所院校开设了这门课程，有的院校甚至还开设了嵌入式技术专业和嵌入式技术系，本校也在计算机、自动化等专业开设了这门课程。但由于受传统教学体系的影响以及实验条件的限制，目前本校的嵌入式系统课程在教学内容设置、教学方法手段、实验实习等方面都与这门课程以实际应用为主的基本特征严重脱节。学生完成这门课程后，只能进行一般的、基于指令基础上的简单编程，而不能进行基本的应用系统设计，而要想进行较大规模的应用系统设计则需要更长的时间。经过仔细分析，存在的问题主要有以下几个方面：

（1）教学内容不够合理。各个专业的教学内容基本一样，重点不突出，无法发挥学生所学专业的特长。通常嵌入式开发人员由两部分人组成，一部分是电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，另一部分是学软件编程的计算机专业出身的人。电子工程、通信工程等专业的学生在硬件设计方面比较突出，而计算机专业的学生则比较善于软件的设计。

（2）教学方法手段不合理。课程的授课方式以理论课为主，实验学时较少，一般理论课时都会占了全部课时的80%左右，而实验课时一般只占了20%。实验的内容也不够合理，实验的深度不够，学生的动手能力得不到充分的锻炼。

（3）本校目前的嵌入式实验教学，仍停留在20世纪80年代初发展起来的以8位51单片机为核心的教学水平上。在面向实际的工程应用中，以32位ARM为核心的嵌入式技术日益成为高性能嵌入式技术应用的基础，所以建立一个全面的、新的、基于ARM技术的嵌入式实验教学体系十分必要和紧迫。

（4）没有安排专门的嵌入式系统课程设计，使学生无法把所学的知识联贯起来运用，系统开发的能力得不到提高。

（5）师资力量匮乏，熟悉嵌入式技术的教师数量不多，教师的实践能力不强，造成只能照本宣科，无法实际指导学生。

四、嵌入式系统课程教学改革措施

针对这些问题，应从基础课程改革、新教学体系建立、教学方法、教师培养等方面入手，对嵌入式系统课程进行不断探索和改革。

（一）对基础课程改造

将单片机课程改造为嵌入式系统应用，完成从定式设计到实时设计的转变；将计算机原理课程改造为嵌入式系统原理，着重介绍嵌入式系统原理和体系结构，将电路课程改造为集成电路工程应用，由模拟电路、数字电路通过HDL/EDA/CPLD向IP设计、SoC设计发展；开设“嵌入式系统工程设计方法学”课程，介绍知识平台的观念与方法、计算机工程方法、系统工程作业方法、企业项目管理方法等。

（二）建立基于ARM的嵌入式系统课程教学体系

1.理论教学

理论教学的教学内容设置如下：

（1）嵌入式概述

主要介绍嵌入式开发的基本知识。

（2）硬件环境

这部分应对ARM技术进行论述，包括ARM指令集、Thumb指令集、存储控制器、I/O端口、DMA功能、UART接口、中断控制器、时钟电源管理器、PWM定时器、LCD控制器、A/D转换器、RTC功能、IIS总线等。

（3）嵌入式操作系统

现在大部分院校都开设了Linux操作系统的课程，而且国家也大力提倡使用Linux操作系统，所以建议选用嵌入式Linux。这部分应主要介绍操作系统概念、操作系统内核、Linux和μCLinux、任务和任务调度、实时OS(RTLinux)、GUI、API、文件系统等。

（4）软件开发环境

主要介绍软件开发环境、软件开发过程、交叉编译、链接调试、下载、板级支持包(BSP)、MiniGUI图形应用程序设计、Linux内核移植与编译等。

（5）驱动程序

主要介绍设备驱动机制、键盘鼠标驱动、触摸屏驱动、网口驱动、红外、USB驱动等。

2.实验教学

实验硬件平台可选择基于ARM9内核的微处理器芯片，如S3C2410（基于ARM920T），软件平台可选择ARM-Linux。实验内容包括基础实验和综合实验。

（1）基础实验。

基础实验内容可包括熟悉Linux开发环境、多线程应用程序设计、串行端口实验、A/D接口实验、D/A接口实验、CAN总线通信实验等。

（2）综合实验

综合实验内容可包括Linux内核移植实验、触摸屏驱动实验、系统中断实验、键盘鼠标驱动实验、SD驱动使用实验、基于PCMCIA的CF卡读写和无线局域网通信实验等。

3.课程实习

在整个课程完成后，还应该安排专门的嵌入式课程实习。课程设计的任务是完成一个应用程序的开发，课程设计题目每年不断更新，学生可以根据自身掌握的程度选择不同难度的题目，分值依据题目难易程度而定。学生也可以自拟题目，为保证题目的难度和规模能达到教学要求须经任课教师认可。题目有:在Linux环境下的闹钟提醒程序、串口调试程序、文本编辑器、计算器、画图、贪吃蛇等。

实习的过程可以模仿企业嵌入式系统开发过程进行，如厂商新推的嵌入式微控制器（MCU），模拟开发MCU评估板。因为嵌入式系统的开发一般包括硬件设计和软件开发两部分，所以可以安排不同专业的同学混合编组，共同实习，这样即贴近开发实际，又培养了组员之间的合作精神。

如果有条件的话，还可以与企业合作，建设与产业水平同步的工程实践环境。另外，可以鼓励学生积极参与国家和地区举办的各种电子设计大赛。在实践中强化知识，锻炼综合能力与检验学习效果。

（三）合理的教学方法

应多采用多媒体教学，制作符合教学内容和教学实验的CAI课件。教学时注重启发式教学，引导学生思维，充分发挥学生的主体地位，培养学生的思维能力与自学能力，提高书面表达能力。

嵌入式系统是一门实践性很强的学科，它的教学目的是为了让学生学到一种嵌入式平台开发和设计的方法，所以实验教学在整个教学体系中占了很重要的地位，所以在课时分配上，理论课可以占总课时的1/3，基础性实验课可占总课时的1/3，综合性实验课可占总课时的1/3。授课地点可以设在实验室，实现“边做边学，先学后做，现做现学”等灵活的教学手段，提高学生的学习效率。

采用合理的考核方式，由应试教育向素质教育的转变，考核方式的改革是一个重要因素。本课程学生的综合成绩的评定，由期末考试成绩(60分) +实验成绩(20分) +实习成绩(20分)构成。这样更能全面和客观地反映学生的学习情况。

（四）嵌入式教师培养

由于“嵌入式系统”作为一门新兴的学科，需提供更多的研讨学习交流机会，鼓励青年教师多参加相关的科研项目，以建立一批既具有嵌入式理论知识和实践经验、又有较高教学水平的教师队伍。

五、结束语

本文针对嵌入式系统课程存在教学效果不理想的实际情况，分析了问题存在的原因，针对信息类学科特点和学生学习的特点提出了一些改革建议，以此努力构建融课堂教学和包括实践教学在内的多样化教学形式相结合的新型教学模式。希望对于广大教师能够具有一定的参考价值，进一步促进该门课程教学水平的提高和教学效果的增强。

参考文献：

[1]孙士明，刘新平，郑秋梅，纪友芳.计算机专业嵌入式系统实践教学体系探索[J].实验室研究与探索，2009，25（8）：122-125.

[2]杨刚，白锋，石光明，刘应南，周佳社，孙江敏.新形势下以项目为中心的嵌入式教学与人才培养新模式探索[J].实验室研究与探索，2008， 27（7）：8-10.

[3]李静，乔峰.浅谈嵌入式系统实验对学生创新能力培养[J].微计算机信息，2009，（1）：22-24.

嵌入式课程总结篇（6）

作者简介：谭斐（1983-），女，江苏镇江人，江苏大学电气信息工程学院，实验师；王伟然（1983-），男，江苏镇江人，江苏科技大学电子信息学院，讲师。（江苏 镇江 212000）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0125-02

国际电气和电子工程师协会（IEEE）对嵌入式系统定义为：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。[1]实质上嵌入式系统就是一种以应用为目的，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等都有严格要求的专用计算机系统。[2，3]近年来，随着嵌入式系统的迅猛发展，嵌入式系统被广泛应用到各个现代高新产业中。随着嵌入式系统在产业应用中比例的快速增长，企业需要大量同时能够掌握硬件和软件设计的嵌入式新型复合人才。由于高校课程设置的滞后，尽管每年大约有50万左右的电气工程类高校毕业生，企业对嵌入式人才需求的缺口仍然达到每年80万左右。这个现象说明目前高校对于电气类课程的教学还是基于传统模式，没有跟上企业的需求，这种情况极大违反了课程设置的要求，同时也给在高校中开展嵌入式教学体系的设置和改革带来了机遇和挑战。如何设置电气专业嵌入式课程的教学和实验，通过教学内容和教学方法的改革，培养符合企业标准的嵌入式实践型复合人才是当前最需要研究解决的目标。

一、嵌入式课程教学及其实验的特点

嵌入式系统是一个硬件平台和软件编程的结合体，当前国际各大电气公司都推出了自己相关的嵌入式系统，比如TI公司的DSP系列、飞思卡尔的DSC系列、三星公司的ARM系列、Xilinx公司的FPGA系统等。目前嵌入式系统种类较为复杂，软件编译平台也有所不同，但是学习嵌入式系统的总体思路是不变的，只要熟练掌握了一种嵌入式平台的设计，举一反三地自学其他嵌入式系统也是相对较为简单的。[4，5]

嵌入式系统的教学涉及到一系列基础课程的学习，比如模电数电、计算机系统、单片机控制、C语言、操作系统甚至还有汇编语言等等。结合江苏大学（以下简称“我校”）电气类专业课程建设以及电气工程及其自动化专业的建设目标，和当前企业对于嵌入式专业人才的需求，将对嵌入式系统实验教学体系进行改革。教学改革以增强学生的实际动手能力，提高学生的科技创新能力，贴近企业需求，以培养符合复合型嵌入式实用型人才为目的。从整体上考虑嵌入式教学和其他学科的契合点，研究符合本校、符合学生学习规律的嵌入式实验教学方法，以使学生尽快熟悉嵌入式平台的设计及其操作，同时培养学生思考问题、解决问题的能力，为将来学习其他嵌入式系统打下良好的基础。

二、嵌入式教学体系设置的思路

以扎实理论基础，提高实践动手能力，增强学生思考能力，培养符合企业需求的嵌入式复合型人才为教学指导思想；以思考与动手相结合，授课与实验相结合，课内教学与课外自修相结合，理论与实践相结合，知识与创新相结合，能力与素质相结合，目标与需求相结合为教学理念。将基础教学、嵌入式系统硬件设计、软件综合实验、嵌入式课程设计、本科毕业设计及课外科技创新活动等环节相结合，构建了较为完善的嵌入式系统课程实验教学体系（图1）。[6-8]

1.相关基础课程的学习

学好嵌入式系统不是可以一蹴而就的，这涉及到一系列的基础课程，需要熟悉硬件设计开发流程，掌握基本的接口设计及相关的程序编写方法，熟练规范地使用C语言，了解一部分的汇编函数，掌握一定的通信原理知识。这些需要在课程设置时考虑到学生前期铺垫的专业基础课程，所以一上来就直接开设嵌入式课程不仅不能帮助学生快速上手，反而会混淆学生的思维，打击他们学习嵌入式课程的兴趣。教师应该循序渐进设置好相关基础课程，为学生进一步的嵌入式学习打下基础。当学生在嵌入式学习阶段遇到问题时，可以通过前面所学习到的知识来思考和解决问题，同时这也是对前面基础知识的一个复习过程。

2.针对某一嵌入式芯片设计其数字控制系统

设计嵌入式数字控制系统首先最主要的是设计其核心控制模块。随着选择的嵌入式芯片的不同，核心控制模块也是有所区别的，设计时应查找芯片厂商所提供的资料，构建嵌入式自身独有的核心控制模块。一般来说，嵌入式芯片自身都带有一定的存储空间ROM/Flash ROM，但是如果在工程运用中容量不够的情况下，就需外扩存储器。外扩存储器、通用设备接口、I/O接口和特殊功能模块需要根据工程实际情况选择添加。其设计时也需根据工程要求参考芯片厂商所提供的资料，确定芯片的型号及其硬件连接走线。

当设计嵌入式数字系统硬件的时候，需要用到电子设计自动化工具（EDA）来辅助进行相关设计。EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量的工作可以通过计算机完成，并且可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在一般常用的EDA工具有Protel、Altium Designer、PSPICE、multisim12、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等。这些工具都具有较强的功能，除了一般的电子设计之外，还可以实现计算机上的电路仿真、PCB自动布局排线、输出多种电子表格、多种实用的第三方软件接口。学生在学习嵌入式数字系统硬件设计时应选择其中一种或者多种进行熟练掌握。

3.嵌入式芯片平台的理论教学和实验教学

嵌入式芯片平台的理论教学和实验教学是嵌入式教学的重点。

首先，教师在教授嵌入式系统之前自身就应该具有较强的专业知识、工程经验和丰富的教学经验。嵌入式系统是一门综合性强，知识量丰富，并且需要实际工程经验的课程，这不是只靠着一些教材或者课外辅导书可以教授好的。目前许多教授这一门课程的教师自身就有着一定的不足，这就需要教授这一课程的教师不断进行自身的充电。学校也应为教师创造机会，让教师可以实际参加到工程生产的设计中去。

其次，课程教授的过程中需要强化设计环节。嵌入式的学了书本和资料上面的内容外，最重要的是教授学生该如何使用，如何考虑相关问题。这需要除了在基本功能验证外，增加设计综合性实验项目。综合性实验项目包括资料的查找、方案的设计、硬件设计及其PCB制版、软件的编写、组装调试。通过针对嵌入式的设计环节，综合训练学生嵌入式系统的实际开发能力，同时培养学生自主思考问题、查找资料、解决问题的能力，为学生今后的嵌入式学习之路打下基础。

最后，科学设置嵌入式教学的考查环节。由于嵌入式的特点，注定一般以考试为主体的考查环节是不适合嵌入式教学的。个人认为嵌入式系统的考查应以这几个方面的形式：

（1）专题演讲。要求学生整理自己感兴趣的嵌入式方面的内容。比如，当前嵌入式的发展动态、一种嵌入式芯片的使用说明、一种主流的嵌入式软件的使用方法、一个针对实际问题的嵌入式系统解决方案、现在嵌入式系统的一些不足或者不方便的地方及其可以对其进行改进的设想等等。

（2）设计报告。教师就一个实际问题要求学生分组设计嵌入式解决方案，包括芯片选型、硬件设计、软件编写、总体调试。如果这个问题比较复杂，可以允许各小组之间分工配合。

（3）读书笔记。要求学生就学习嵌入式系统这一课程后的心得及对教材、资料、课外书籍的认识、总体概念写成读书笔记。

（4）科技竞赛。允许学生自由分组，就自己感兴趣的内容设计一个嵌入式系统，并进行样品自主试制，最后相互之间进行评比。

4.嵌入式系统相关的助研实践和科技竞赛

鼓励学生进行科技创新，提高学生的创新意识，培养学生的实践能力。现在大部分教师都进行着纵向或者横向课题的研究，这里基本上都涉及到嵌入式系统的应用。学校应该鼓励学生参与到这些课题的研究当中，针对这些课题进行相关方案设计及其硬件样品制作和软件编写。

现在国家、省市和相关电子企业都大力支持大学生科技创新竞赛，举办了如全国大学生电子设计竞赛、中国机器人大赛、江苏省大学生课外学术科技竞赛、飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛、德州仪器杯电子设计竞赛等。科技创新竞赛本身就是一个综合性的教学活动。学生在竞赛的过程中将专业理论知识运用到实际问题中，不仅培养了独立思维的意识，还培养了发散型创新思维的能力。

三、结语

嵌入式教学中需要建立以学生为主体，企业要求为目标的互动型教学方式。在课程教学方案中需选择主流典型的嵌入式系统进行教学，主要讲解嵌入式系统学习中的共性。平时注意收集资料，除了所讲解的嵌入式系统外，也需分类介绍其他一些常用的嵌入式系统的特点。注意串联知识点，及时发现学生知识体系中的不足，当发现学生基础知识体系中有所不足的时候，需要及时给学生补充或者制订课余学习计划，并及时检查学生的完成情况；在实验教学方案中需要从学生的实际情况出发，结合实际，不断探索新的实验方法和手段，注意实验过程中的每一个环节，加强对学生实际动手能力的培养。

参考文献：

[1]李佑军.嵌入式系统综述[J].现代电子技术，2003，（6）：41-44.

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[4]张晓东，孙丽君，鲁可.高校嵌入式系统课程教学改革探索[J].中国电力教育，2013，（8）：35-36.

[5]李永壮.校企合作模式下的嵌入式教学研究及订单培养的好处[J].计算机教育，2008，（22）：20-22.

嵌入式课程总结篇（7）

中图分类号：TP3-4文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 15-0000-00

Construction of Embedded Professional

Peng Junbo,Xu Kai

(Xiantao Vocational College,Xiantao433000,China)

Abstract:Embedded product development has become the most popular and most promising industries.In this paper,embedded in our hospital to investigate the curriculum reform how to develop vocational embedded system development personnel.

Keywords:Embedded major

一、嵌入式软件行业前景

据业内权威人士分析，目前嵌入式行业至少存在50-80万的人才缺口，仅北京市场嵌入式软件开发人员的需求就已经超过了8万人，而这个需求还在持续快速增加的过程中。笔者走访了北京上海等地的一些公司，现以专门开发GPS全球定位系统的杭州图软科技有限公司为例，该公司技术研发部门除了技术总监和项目经理是具有博士的高端人才以外，其他技术人员大部分来自高职院校，这些开发人员的主要工作分为四类：嵌入式设备的维护维修类；嵌入式产品的制作、测试类；嵌入式IT电子产品生产工艺和生产管理类；嵌入式产品的软、硬件设计类，每个开发人员的分工都很明确。对嵌入式系统开发人员要求可以归纳为以下几方面：

（1）熟悉ARM架构和51系列单片机。

（2）熟悉嵌入式linux或者ucosII，2年以上嵌入式开发经验。

（3）精通C/C++语言，具有良好的编程习惯和文档编写能力。

（4）能够承受工作压力，善于学习，富有团队协作精神。

从以上企业对嵌入式人才的需求可知，企业在招聘毕业生的时候，更看重的是知识结构与技能。

二、学习嵌入式课程的困难

要达到企业要求，必须具备一定的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、模拟电路和单片机原理与应用等课程，在软件方面学习C程序设计、汇编语言、操作系统原理等课程。只有掌握了这些基础课程的内容后，才能进入32位ARM嵌入式系统课程的学习，而高职高专院校的学制为2-3年，学生学习这些课程的时间将非常紧张。

高职高专的学生素质相对而言较弱。本科院校的学生是第一、二批次录取，高职高专院校的学生是第四批录取。因此，相对而言，高职高专院校的学生的学习能力和基础要比本科学生薄弱，学习嵌入式系统课程，学生面对的困难更大。

三、高职院校如何培养嵌入式系统人才

我院经过三年的嵌入式系统课程教学实践，在教学实施中，以企业要求为目标，学生能力培养为中心，嵌入式开发实战为导向，一定能培养受企业欢迎动手能力强的嵌入式开发工程师来。

（一）确定培养目标

根据企业和行业需求和学生特点，制定了本专业的培养目标：本专业培养了解必要计算机基础理论和软硬开发的过程，具体初步的应用软件设计能力，掌握必需的嵌入式系统理论、主流嵌入式系统硬件架构，以及嵌入式编程的技术、方法和工具，能从事嵌入式系统应用、设计与开发的高级技术实用型人才。

（二）课程设置

嵌入式系统课程的内容繁多，主要包括嵌入式系统硬件、软件、操作系统、软件开发、驱动开发的内容。要在两到三个学期讲完，时间非常紧张，我院嵌入式专业对嵌入式课程进行整合，合理分配，从大一的第一学期开始学习，这样保证学生充分的学习时间。我院嵌入式专业课程设置如下：计算机基础+计算机组装与维护、Linux操作+C程序设计、电子技术、PCB设计、嵌入式Linux项目开发、单片机技术应用与系统开发、ARM及接口技术、嵌入式Linux系统开发、嵌入式Linux系统总体开发测试、嵌入式Linux驱动开发实践。

（三）课程内容

根据企业对嵌入式系统开发的要求，整合序化了嵌入式系统开发课程内容。第一学期开设了：《计算机基础+计算机组装与维护》课程，主要是培养学生文档编辑能力和硬件维护维修能力；《Linux操作+C程序设计》课程，主要是培养学生在Linux操作能力和在Linux下进行C程序设计的能力；第二学期开设《电子技术》、《PCB设计》主要是培养学生电路设计能力；第三学期开设《嵌入式Linux项目开发》、《单片机技术应用与系统开发》课程，主要是培养学生应用软件开发能力和单片机系统开发能力；第四学期开设《ARM及接口技术》、《嵌入式Linux系统开发》课程，主要是培养学生ARM嵌入式硬件开发系统设计能力和操作系统移植的能力；第五学期开设《嵌入式Linux内核开发》、《嵌入式Linux驱动开发实践》课程，主要是培养学生嵌入式外部设备驱动开发和嵌入式系统总体设计调试测试的能力。

（四）教学方法

对不同的课程，使用不同的教学方法。如《单片机技术应用与系统开发》课程融“教、学、做”于一体，以产品《ZRB汽车仪表》制作为实例，培养学生从工程的角度去分析问题、解决问题及创新设计，为迅速地开发和调试产品打下了坚实的基础。每一个实例都是按以下方式组织编排的：1.提出任务目标：给出本次课要解决的一个具体的产品功能要求。2.分析任务特点：分析解决本任务的方法及步骤，选出符合工程实际的最优方案。3.相关知识：掌握相关实现本任务所需的知识。4.软硬件设计：硬件的搭建，和软件程序编写。5.应用小结及扩展：对本任务所涉及到知识和技能小结，并在本实例的基础上提出比本实例难度高的任务，让学生课外自己设计。

四、结束语

本课程体系是我院组织部分专业教师对省内外部分IT企业，特别是北京、上海企业对嵌入式技术人才需求进行深入的调研，并与企业专家和兄弟院校的嵌入式专业教师研讨后制定的，已在我院08年计算机应用技术专业―嵌入式技术方向实施，取得了比较满意的效果。

嵌入式课程总结篇（8）

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

嵌入式课程总结篇（9）

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）05（a）-0023-02

随着不断更新的嵌入式技术在智能通讯、消费电子、医疗仪器、航天航空等领域的广泛应用，嵌入式技术正在成为高校学科方向建设或开设为选修课程，课程教学和实验内容紧跟技术前沿有了更高的要求，如何对嵌入式系统课程的理论与实验教学进行改革，期望形成适合本院校特色的课程内容和教学方法是当前各类院校共同探索的重点[1]。

本文结合本校应用型人才培养方案的教学实际，提出以项目驱动的嵌入式系统实验创新实践教学模式，围绕综合实验项目展开，培养学生掌握嵌入式系统的硬件基本体系和结构、系统运行模式、嵌入式软件开发流程、系统调试、验证和测试方法等，使学生具备基本的嵌入式项目开发知识和能力。

1 嵌入式系统实验教学现状

1.1 嵌入式系统实验教学的目标和特点

全面了解嵌入式系统实验教学特点对教学和改革非常必要，其主要特点有：（1）实践性。学生必须亲自实践，设计方案，动手操作，才能真正将知识为已所用，若没有认真完成实验，嵌入式系统课程学习犹如纸上谈兵；（2）系统性。嵌入式统课程涵盖面较宽，底层硬件是基本，嵌入式操作系统是重点，多种开发平台和多种软件使用是突破口，嵌入式系统开发应用的所涉及到的相关程序设计是关键……（3）创新性。嵌入式系统知识技术更新快，在实验内容上，应该加入创新的元素，学生也应需要在实验中有自己独立的见解和想法，而不是单纯完成教师分配的任务[2]。

总之，在嵌入式系统教学过程中，把握嵌入式技术应用性强、涉及领域广、技术更新快等特点，注重理论与实践教学环节紧密结合，强化实验教学落到细节，以培养学生动手实践能力、综合应用能力和创新能力为主要目标。

1.2 嵌入式系统课程实验教学的不足

虽然目前众多高校日益重视嵌入式系统实验教学，但效果一直欠佳，仍表现出很多薄弱和不足之处。首先，实验内容安排不合理，实验内容简单。验证性实验过多，学生自己动手的设计性实验少；单一性基础实验多，综合性开发实验少；基础实验多，反映嵌入式最先进技术的实验内容少，从而导致实验教学流于形式，造成学生学完课程之后不知道如何应用，对嵌入式技术还停留在理论阶段。其次，嵌入式实验设置与实验室资源配置不合理。部分实验设备落后，难以与快速发展的嵌入式硬件与软件开发同步；实验资源长期闲置，利用率低；实验室管理制度过于死板，课后作业无法到实验室完成或继续学习。再有，很多高校师资力量薄弱，学生知识水平参次不齐，实验教学往往辅导不到位，导致个别学生无法及时解决问题则中途放弃。最后，嵌入式实验课程体系陈旧，与企业要求严重脱轨，学生毕业后就业形式严峻，就业后不能很快进入工作岗位，有的甚至还需要进行第二次培训[3]……

2 项目驱动的嵌入式系统实验教学

针对嵌入式系统课程特点和现状，初步探索与尝试项目驱动的教学模式，合理设计实验项目内容和方式，让项目实践教学贯穿于课程体系结构，从而提高实验室资源，调动学生学习主观能动性，形成教学相长良性局面。具体的说，项目驱动化教学，就是以项目为载体，将课程讲授的主要内容穿插其中，注重课程理论体系的完整性，达到理论实践一体化、传授知识与培养能力一体化、“教、学、做”一体化的培养工程人才的教学方法，这种教学模式比较适合那些实践性较强的课程[4～5]。

教师选择项目应具有实用性、典型性、综合性、趣味性和可行性，采取“项目引导、任务驱动、边讲边做、讲做结合”的教学模式，且项目精心准备并成功实现，对各细节实现访求及理论知识比较熟悉。当然，项目化教学方法的实施过程中也存在一定的困难，它要求教学的硬件资源比较齐全，实验室管理方案合理、师资配备得力等。

3 项目驱动的嵌入式系统实验教学尝试

3.1 项目驱动激发学生学习兴趣

教育学家斯金纳曾言：“在教学中成功的设计问题，有利于激发学生积极主动去思考，有利于学生运用已有知识去获得新知识或解决新问题。”可见，问题设计是教学活动中促进学生实践创新能力主动发展的重要环节[5]。这里的项目驱动即是问题设计。

说明与课程相关的完整的项目详情，详细描述项目需求、主要功能、预期的目标，及当前项目的基本现状。重点演示项目实现后的效果，如果受实验条件或时间等因素的限制，课堂难以逐步展示实现过程时，可灵活借用其他方式，如图文并茂的详细文档、屏幕录制的视频、生动形象的动画片等。利用展示的实现结果为契机，通过生动的描述激发学生的学习兴趣，力图使学生产生强烈的求知欲望，让他们接下来的学习有目标，方向明确！

同时，在项目分析与描述时，根据项目实现的各个环节把课程理论与实践完整的串连起来，列举出各章节的重点难点，说明各重点难点在项目中是怎么实现的，学生对照课程目录及项目实现的过程，能初步理解嵌入式系统开发的基本流程，实现方法等。

3.2 根据项目需求合理安排实验内容

根据专业侧重点不同，随着理论课的进度，以项目内容和实验环境等方面，合理安排实验课，做到简单实验与复杂实验、验证性实验与综合性实验、课堂实验与课后实验全面且有代表性。下以设计实现“远程视频监控系统”为例，针对软件工程专业学生，硬件实验侧重硬件选择和简单调试，软件方面安排嵌入式操作系统（如嵌入式Linux）移植、文件系统移植、Boa服务器配置与移植等，除此而外，环境搭建实验、程序设计实验也必不可少[6]。基础实验安排不在多，而在于实用性，让学生顺利完成逐个实验，以此树立自信，在不断取得的小成就感支配下，进而主动强化理论学习并利用课后再实践，直到完成项目。

3.3 分组完成综合实验

全班同学完成系列简单基础实验后，综合实验则在此基础上稍做调整，并添加创新的元素，以实现项目主要功能。根据实验需要，把综合实验细分几大部分，全班同学按能力水平、兴趣爱好分组，把基础实验过程中发现基础较好、悟性较高、动手能力较强、在某些方面有优势的同学任命为小组长。如上项目可尝试以下分组方案：动手能力相对较弱、语言组织能力较好的学生分为一组，负责书写整理需求分析和设计文档，写文档时与其他成员相互沟通与交流，因此也可增强实践能力；操作系统方面基础较好的同学分为一组，主要搭建实验环境，并向下一组实验同学提供环境的详情，如共享文件（源码、库、工具软件等）放在什么位置，有哪些服务器，什么版本的交叉编译工具链及其他细节；硬件基础扎实的同学们分为一组，移植嵌入式操作系统内核（一定要在内核中加载USB摄像头驱动）；软件应用能力较好的同学们为一组，配置和移植Boa服务器制并作根文件系统；C/C++编程能力较好成为一组负责CGI脚本设计；最后一组是系统测试，这要求各方面能力较强的同学完成……这种分组实现、组长负责的实验教学方式，遵循因材施教的原则，各小组相互沟通，相互学习，且能增强同学们的团队精神。

3.4 项目总结与期望

综合实验的顺利完成并不代表是项目驱动的嵌入式实验教学的最终目标，对项目进行总结与展望能让一段时间的理论与实践学习取得事半功倍的进步。以讲座或报告的方式，各小组分别汇报各自的主要工作，各成员的经验，如何攻克遇到的什么难题，各自关键的技术在哪里……汇报的小组主要发言人不一定是小组长，但一定是集各成员的总结与收获。总结课堂师生畅所欲言，为项目提出新的期望，并讨论下一步如何去实现，去完善，为嵌入式系统相关知识再学习导航。

4 结语

本项目驱动的教学模式是嵌入式实验教学改革的初步探索与尝试，克服了当前嵌入式实验中不足的现象，合理安排实验内容，充分利用实验资源，且能调动学生积极性，基本做到了因材施教，教学相长。如何不断的实现项目创新的元素，是嵌入式实验教学一直追求的重点和难点。

参考文献

[1] 冯小燕，陈昌兴.地方高校嵌入式实践教学体系的构建[J].实验室科学与技术，2011，9（1）：98-100.

[2] 冼进，贾德良，毕盛.嵌入式系统实验课的教学改革初探[J].实验室研究与探索，2011，30（8）：282-283.

[3] 张腾飞，郭前岗，王保云.嵌入式系统创新实验室建设与实践探索[J].中国电力教育，2013，25：163-165.

嵌入式课程总结篇（10）

1 专业建设

目前，嵌入式技术是当前社会较为流行和热门的技术之一，硬件的发展已经到了一个程度，现在嵌入式产品的含金量主要取决于嵌入式软件的研发，所以嵌入式方向的人才需求又主要体现在对嵌入式软件开发人员的需求。职业院校能否在这个竞争激烈的社会中有立足之地，就必须有紧迫感和危机意识，抓住机遇进行专业建设和课程改革，提升办学能力，使职业院校在高等院校中也能独树一帜。

课程建设既要注重知识体系的完整性、前沿性和发展趋势，更要注意学校内部不同学科之间在内容和方法上的相互支撑与渗透，形成学校内部整体课程建设的优势，发挥学科群的系统功能[1]。所以在软件学院开设嵌入式软件开发课程是非常必要的，而嵌入式软件开发课程又与单片机课程不同，单片机课程主要注重介绍硬件原理的理解、硬件平台的搭建、底层硬件驱动程序的编写、硬件的测试等方面的内容，而对上层程序的编写、底层于上层程序之间的驱动接口的编写介绍都比较少。wWW.133229.cOM这门课在介绍硬件知识的基础上，再结合上层软件编程知识，培养学生对嵌入式系统软件开发能力，学完课程之后，学生能够理解嵌入式硬件方面的概念，熟悉嵌入式软件开发流程，能够在硬件平台上进行小型软件开发项目。

2 课程建设

“嵌入式系统”是近几年新兴的一门课程，国内外高校在嵌入式方面的教学已经全面展开，但处于起步和探索阶段，没有完备成熟的培养机制。我院是软件学院，而且以前没有开设过嵌入式系统开发课程，在这方面也没有太多的经验，所以我们参考了几大院校的教学经验，同时，又根据我院实验环境和学生情况，在进行课程建设方面进行有益的探索。

该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理，建立软硬结合的思路，使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。在教学形式上，采用项目演示的方法，增加学生对抽象事物的理解，更加直观的进行学习，另外通过实验环节和课程设计方式，使学生能够熟悉一种典型的微处理器体系结构，掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统，熟练使用一门开发语言，使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。

2.1 课程内容的选取

嵌入式系统融合了计算机软、硬件技术、通讯技术和半导体微电子技术，面比较广，作为专业限选课，我们抓住要点，根据教学目标要求，再结合我院学生特点，我们选择两部分内容：一个就是单片机；同时要给学生提出基本要求和提高要求，使得学生在完成基本功能的同时拥有自主学习、自主创新的空间，方便学有余力的学生进一步提高自己。这个整个项目涵盖单片机和arm的基本理论体系，它通过实际例子让学生感受嵌入式系统的魅力，从而激发学生的兴趣和学习热情，通过内容的讲解，学生可以了解嵌入式软件开发的流程，掌握嵌入式软件开发工具，能够在硬件平台上进行小型项目的开发工作。

2.2 教学方法的改革

为了吸引学生的注意力，培养学生学习兴趣，在上课的内容和形式上，我们以项目演示的方法采用教学做一体化进行教学，先显示项目功能，然后讲解项目涉及的知识点，然后一步一步的教学生去做。整个教学采用总分总的方式，首先给学生演示一个项目，然后介绍一下这个项目的功能和要求，接下来的课堂中采用任务驱动的方式，由浅入难分别讲解项目中的任务，待整个项目中的内容讲解完毕后，再讲解一下把整个项目搭建起来的方法，把课程开始演示的项目搭建起来，在完成基本的教学任务的同时要求进行扩展和提高，使得学生拥有自主学习、自主创新的空间。

2.3 实践教学环节改革

实践教学环节也是课程建设的重要一环，它在提高课程质量方面有着很重要的作用。制定切实可行的开放管理办法，加速实验室开放的步伐，另外还为实验室专门配备一个经验丰富的指导老师，遇到问题，可以直接问老师，这样有了更多的时间和老师交流。

2.4 加强网络平台建设

本课程除重视课堂教学外，要加强网络平台建设，以增强课程教学的先进性、挑战性和趣味性。本课程已经在我院申请建设了精品课程网站，已经对外开放。本课程充分利用网络提升课程教学的电子化、网络化、远程化以及互动化水平，来实现现代化教学。

3 考核方式的改革

在嵌入式软件开发选修课程中主要采用多元化的考核方式，其中实训项目作为课程考核的重点，我们将课程设计的选题分为固定选题和自拟选题。针对这个课程设计，我们专门制作了一个课程设计说明书，说明说里包括设计需求，功能说明、总体设计、详细设计、硬件测试、软件测试和用户使用手册等。学生要根据课程设计说明书的步骤和要求完成项目，通过实际操作能力的培养和书写文档能力的培养，能够让学生从多方面了解从事嵌入式行业。

为了公平公正地评价学生完成课程设计的质量，我们课组成员对各个环节全面考核，根据学生的项目制作情况和课程设计说明书的书写情况打分。期末综合成绩评定标准，课程设计说明书书写情况40分，作品演示40分，口头表达20分。