时间：2022-06-03 17:43:16
嵌入式方向包括软硬件协同设计、嵌入式体系结构、实时操作系统、嵌入式产品设计等方面的知识，需要掌握嵌入式系统设计的典型开发工具，培训学生具备嵌入式系统软、硬件的开发能力，对于特定行业领域（例如移动终端、数字家庭、信息家电以及对传统产业信息化改造）已经逐步形成了特定的嵌入式开发方法与手段。
随着软硬件技术快速发展，嵌入式系统不再是一门课程就可以介绍清晰，而逐步成为一个课程群，该方向的专业课程可划分为：嵌入式系统原理、嵌入式操作系统、实时系统、嵌入式软件设计、软硬件协同设计、嵌入式系统软件工程、嵌入式系统中间件、数字信号处理等。一些学校还开设了微机电路应用设计、单片机编程、ARM等课程。
我们收集并分析了国内部分高校在嵌入式课程上的教学大纲，以此为基础设置了我们的嵌入式系统概论课程。表1是我们收集的大学名称、课程名称、学时数与知识点，这些课程基本上是基于Intel的XScale实验板设计的，对我们设计“嵌入式系统概论”有借鉴作用。
综合上述高校的嵌入式课程，有些是针对计算机专业开设的，有些是针对其他专业的，有本科期间开设的，也有硕士期间开设的，一些高校开设了多门嵌入式方向大课程。我们设计的“嵌入式系统概论”是针对本科阶段开设的嵌入式方向入门课程，主要面向大三的本科生，其课程结构如图1所示，其前修课程一般是计算机组成、微机原理、接口、汇编、操作系统、程序设计语言、体系结构。部分后续课程开设在研究生阶段。
嵌入式系统概论课程的目的，是综合前修计算机专业课程，以及包括数字电路等更基础的知识，开拓学生对嵌入式的视野，为后续课程奠定基础。因此在嵌入式课程中不会介绍汇编语言设计、接口电路的设计等知识。
我们认为，该课程理论部分的知识点分布基本上如图2所示，主要分为四大模块，分别是嵌入式概念、嵌入式体系、嵌入式系统软件、嵌入式软件开发。实验部分由于各学校实验材料的差异，较难对比，我们的使用设备主要是30套Intel XScale与30套Motorola Dragonball。
对于嵌入式体系结构，首先介绍各种嵌入式体系结构、处理器、DSP。
由于ARM体系是目前嵌入式系统工业界事实上的标准，一般都以ARM体系为例介绍嵌入式体系结构，并介绍ARM汇编。由于上课学生已经学习了汇编语言，所以需要简单介绍ARM汇编与微机汇编的差异与特点，要求学生以自学为主，作业为辅，可以较快地掌握该汇编。浙江大学计算机专业本科生阶段在计算机组成课程中还学习了MIPS汇编，所以学生们对ARM汇编掌握起来就更快一些。
在嵌入式体系的具体实例介绍中，我们结合本课程的实验平台简要介绍XScale体系，这部分主要也是自学为主，结合实验环节让学生掌握看硬件资料的能力。
在嵌入式体系结构部分，还需要介绍嵌入式系统的硬件系统，包括JTAG接口、外设、中断、总线等。通过这部分的介绍，学生们可以了解嵌入式硬件系统的构成与软硬件接口。
嵌入式系统软件就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统包括非实时嵌入式操作系统与实时嵌入式操作系统（RTOS），在嵌入式课程中主要介绍RTOS。在系统软件模块中将介绍实时系统概念、操作系统在嵌入式系统领域的改造，例如处理器调度的实时性改造、中断处理、文件系统、MMU等。嵌入式系统概论课程主要介绍常见的各种嵌入式操作系统，包括它们的特点、应用领域，并以嵌入式Linux为例子，介绍Linux的改造、裁减与移植。
最后一个模块是嵌入式软件开发，是介绍嵌入式软件开发的过程，使得整门课程最终能够形成一个完备的嵌入式开发体系。Bootloader的设计，也可放在操作系统移植中进行介绍。嵌入式图形用户界面目前没有统一的标准，作为概论课程需要介绍各个嵌入式GUI的优缺点与适用范围。同样，课程介绍包括Tornado、等嵌入式开发环境，以及嵌入式中间件。课程最后将以实例来介绍嵌入式系统的开发流程。
作为后续课程，我们认为一些专题性质的开发工具，例如开发、Symbian开发、BREW开发等，可以利用浙江大学暑假短学期为期两周的课程实践来完成。而实时系统可以单独开设研究生层次的课程，面向领域的嵌入式系统设计可以开设相关的专题班进行讨论。部分嵌入式软件开发的知识点，可以交给其他课程完成，例如人机交互设计课程里面，可以介绍嵌入式GUI的设计，FPGA可以在相关硬件课程中完成。微机原理课程也可以涉猎部分嵌入式课程的内容，例如工业控制、嵌入式系统扩展等，对于微机原理课程的改革，也是嵌入式中心正在进行的工作之一，希望将实验设备更新到奔腾M处理器，增加FPGA，实现原来微机原理的实验，并完成嵌入式的实验。
【关键词】CDIO；电子信息；实践教学；改革与实践
早在2000年，由美国麻省理工学院等四所大学组成的跨国研究组合，在Knut andAlice Wallenberg基金会近2000万美元资助下，该组合通过四年的研究与探索，创立了CDIO工程教育模式并成立了CDIO国际合作组织。先进的CDIO，代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。“CDIO”是“做中学”原则和“基于项目的教育学习”的集中体现，也是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。嵌入式系统原理与应用是一门理论与实践相结合的课程，特别注重学生动手能力的培养，因而本课程教学将结合CDIO的教学理念，将学生动手能力的培养作为课程培养的重点之一。
1.嵌入式系统原理与应用的教学现状
《嵌入式系统原理与应用》是一门针对工程应用的、具有很强实践性的课程，对电子信息类学生专业技能的培养、学生的就业及个人的发展起到很重要的作用，它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。嵌入式系统知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位，一般工业控制系统和智能仪器仪表的实现都离不开嵌入式系统。
然而目前大多数院校采取传统的教学模式和教学方法，大纲要求规定教学为32学时，因此，一般是20个学时的课堂理论学习，再加上12学时的实验教学，其结果是教的面广但不深，学的也似懂非懂，使得大多数学生对《嵌入式系统原理与应用》课程失去了学习兴趣，甚至到学习结束也不知道嵌入式系统为何物、能有什么作用，达不到理想的教学效果。
2.嵌入式系统原理与应用的教学特点
在培养“卓越工程师”的教学理念的指导下，把工程应用型人才培养为周围本课程的教学目标。针对嵌入式系统工程应用中系统设计、电路仿真、设备调试等工程实际，课程建设强调以应用型人才培养为目标，致力于学生熟悉嵌入式系统构成、嵌入式设备技术应用现状，培养学生发现、分析、解决问题能力的培养。
基于嵌入式的各类系统的设计需要工作人员者具有较强的嵌入式基础理论知识和实际动手能力，是对工作人员综合能力与创新能力的考查。本文将从“卓越工程师”人才培养为目标，结合电子信息类专业学生的特点，对学生“嵌入式系统原理与应用”能力培养的相关课程内容、实践教学方案和实践教学环节等进行探索，结合做中学（CDIO）教学模式，对嵌入式系统教学模型、教学内容、教学方法和考核方式进行了探讨，探讨如何培养出适应社会需要的创新型人才，更好地体现出高校教育学生和服务社会的双重功能。
嵌入式系统原理与应用是一门综合性知识的教学，以ARM Xscale体系处理器为研究学习的主要对象，从编程模型、指令系统、程序设计基础和嵌入式开发环境等多个方面做了比较完整的介绍详细介绍，使学生深入理解和掌握ARM Xscale体系处理器的指令系统，如何应用定时器、AD/DA、中断、LCD控制器等的关键技术来对嵌入式系统进行开发研究，让学生从总体上把握嵌入式系统的框架结构和技术细节。因而，本文将从课程讲授开始，就激发学生自主学习、理论结合实践的CDIO教学模式。
3.嵌入式系统原理与应用的CDIO教学实现
3.1 课程体系及地位
本课程是电子与信息工程专业、通信与信息专业的一门专业课程和学位课。基于CDIO的项目教学模式，是一种重视专业课程之间有机联系的学习方式。嵌入式系统原理与应用是一门实践性很强的工程应用型课程，它所涉及到的先导课程一般有《模电》、《数电》、《电路》、《嵌入式系统技术》、《C语言程序设计》等，其后续课程主要包括《物联网技术》、《智能仪器仪表》、专业见习及毕业设计。
3.2 课程项目的选取
根据本课程的教学大纲要求，笔者经过仔细分析，并结合多年的教学实践经验，将嵌入式系统的知识点分成八个子项目及一个课程项目，以求由易到难，由浅入深，让学生逐步掌握嵌入式系统的所有知识及应用技能。课程主要内容由“基于嵌入式系统的智能家居控制系统”项目设计过程来引出，该项目涉及到各类传感器数据采集、AD转换、信号调理与放大、定时控制、中断控制、液晶显示等。对于其它没有涉及到的课程内容，通过另外的任务形式引出相关内容。课程设计的八个子项目分别为嵌入式系统存储资源与最小系统设计、系统引导、IRQ中断处理、信号调理与放大、串口传输、实时时钟、液晶显示、智能家居控制系统联调等设计。
3.3 教法说明
在教学手段上确立以人为本、以教师为主导、学生为主体的教育理念。将课程项目“智能家居控制系统”按知识点分为若干个相对独立的子项目，每个子项目作为一个独立的教学单元，每个教学单元按以下三个步骤进行教学：
（1）部署任务
通过“讲解与演示并行，讲解与练习同步”的方法，完成嵌入式系统基础知识的介绍，布署子项目的具体任务，引导学生入手项目；
（2）探究方法
接受任务后，学生通过小组讨论、查找国内外与本项目相关的资料，掌握项目的研究现状、探索项目解决的方法，确定最终解决方案，并在老师指导下分步实施；
（3）总结成果
子项目实现后，每组派一名同学进行项目成果的交流与现场演示，老师提问学生解答，穿插点评，并最终形成总结报告。
3.4 考核方式及能力培养
在注重基本理论掌握的同时，侧重学生多种能力的培养和有效学习的引导。通过对学生基础知识的考核，掌握学生分析问题、解决问题的能力情况，形成了一套科学的考核方法。课程设立了实验项目，着重培养学生的实践能力和创新能力。理论考核占成绩的50%，实验项目考核占50%，提高了对学生动手实践能力的考核要求。“CDIO”模式应用到嵌入式系统原理及应用课程教学改革后，学习过程变成了学生人人参与的项目创新开发过程，学生在项目实践中理解并把握了课程要求的知识与技能，培养了学生分析问题和解决问题的能力，增强了学生团队合作的精神，体验了项目创新的苦与乐。
4.结束语
在嵌入式系统教学中实施基于“CDIO”的项目教学法，以项目为教学平台，通过项目的推进，使学生的知识量不断积累、提高，
并逐步掌握嵌入式系统的原理及开发应用。学生在完成项目而充满成就感的同时，增强了继续探索问题的信心，激发了强烈的求知欲，同时也可培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，这就是在嵌入式系统教学中实施基于“CDIO”项目教学法的好处。基于“CDIO”项目教学法较好地解决了教与学的矛盾，是一种值得推广的教学方法。
参考文献
[1]林春景等.基于CDIO理念的《过程检测与控制》教学方法改革与实践[J].大众科技，2012（4）：226-227.
关键词：嵌入式专业
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。
参考文献：
近年来，我国嵌入式系统产品发展十分迅猛，中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益，所带动的相关工业产值超过万亿元，成为中国信息产业新的市场增长点。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，并进而影响到了该产业的快速发展。我院是计算机学院，但是为顺应时代要求，特开设了《嵌入式软件开发》课程作为专业限选课程，此课程的设置主要目的是通过这门课程让学生了解一些硬件方面的知识，熟悉嵌入式软件开发的流程，为以后的就业多一些选择，通过这门课程让学生全面了解计算机行业硬件和软件内容，增加学生知识的广度和深度，从而提高学生的综合素质，提升学生在市场的竞争力。
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。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。
4 结语
引言
目前，嵌入式系统广泛应用于工业控制、信息采集以及处理、人体学行为模拟以及个人娱乐设备等。随着网络应用的深入，嵌入式系统广泛存在于物联网络设备之中。为了服务这种需求，笔者所在院校计算机专业开设了嵌入式方向相关课程。本文针对嵌入式方向的需求，分析探讨了操作系统课程教学的改革模式。
由于嵌入式系统要求理论与实践紧密结合，因此操作系统课程教学改革从理论教学和实践教学以及考核方式三个方面论述。
1理论教学本文由收集整理
1.1基于pc的操作系统与嵌入式操作系统比较
操作系统课程教学过去主要是基于pc系统的教学，理论环节主要讲4个部分的内容：进程管理、内存管理、设备管理、文件系统。嵌入式系统具有硬件、软件紧密结合，操作系统和应用程序融为一体的特点。嵌入式操作系统课程具有知识面广、理论与实践紧密结合等特点。学习pc操作系统的目的是并发程序设计，而学习嵌入式操作系统的目的是在定制、移植操作系统的基础上学会交叉编译、交叉调试等嵌入式系统开发方法。
1.2嵌入式操作系统课程内容
理论课内容如表1所示。
1.3教学方法
①采用多媒体教学；②授课内容突出嵌入式系统特点，比如在任务调度中采用优先级调度时，要解决优先级反转问题。在内存管理中同pc机内存管理相比更加简单，不必提供虚存等。
2实践教学
实践教学在课程环节中占较重的比例，可以分为课内实验和课外实验。
2.1课内实验
课内实验主要是配合理论课内容开设，总共开始8个实验，一个验证性试验，7个设计性试验，试验内容见表2。
2.2课外实验
前面理论讲授和课内实验让学生对嵌入式操作系统有了基本的认识和理解，再配以课外实验，可以提高学生综合开发的能力。课外实验可以采用项目方式进行。课内实验在虚拟机上做，课外实验可以在基于arm芯片系统上开发；课内实验要求独立完成，课外实验可以以小组为单位完成。课外实验内容如表3所示。
3考核方式
考核成绩由3部分组成：结业考试+课内实验+课外实验。其中结业考试用闭卷笔试，占50%，主要考核理论知识，课内实验占40%，课外实验占10%。这种考核方式可以兼顾考核理论与实践内容的掌握程度。
关键词：嵌入式系统 独立院校 课程改革
一、引言
近几年来，嵌入式技术的应用推动了国防、军工、航天航空、移动通讯、机器人、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域的发展。社会对相关人才的需求量大，学生学习的积极性很高，因此嵌入式系统正逐渐成为高等院校必开的课程。嵌入式系统有两个显著的特点，一个是软硬件密切联系，一个是以应用为中心，独立院校作为一种新型的高等院校教育单位，作为对普通高校资源的补充，更偏向于实践应用[1]，因此，如何开设嵌入式系统的相关理论与实践课程来培养应用型、创新性人才，是独立学院目前的重点探索之一。
二、嵌入式课程教学存在的问题
目前独立院校很多专业都开设了嵌入式系统课程和嵌入式专业方向，比如电子类、通信类、计算机类、自动化类专业都开设嵌入式系统的相关课程，结合企业对嵌入式人才的要求，存在着很多不足。
1.前期基础教学安排不合理
从理论教学来看，嵌入式技术是一门综合性很强的课程，涉及的知识体系有硬件、软件、网络等方面的知识，硬件方面要具备模电、数电、单片机等相关知识，在软件方面要具备计算机的基础理论知识如操作系统，程序设计语言基础，程序的设计思想和方法，在网络方面要具备网络语数据通信的理论知识体系。但是各专业的基础教学并没有完全开设相关方面的理论教学，如：计算机专业主要具备了软件方面的基础理论，自动化、电信等相关主页主要设置了硬件方面的知识体系，对软件方面的知识体系开设较少，主要就是C语言程序设计，而对操作系统，程序设计的思想和方法并没有开设相关理论课程。
2.缺少足够实践教学
从实践教学来看，很多实验基本上是验证性实验，大多数都只需要按照实验指导书上的内容就可以完成，课程设计与企业项目实际应用差距较大。众所周知，实践是嵌入式系统教学的重要环节。嵌入式系统内容涉及广泛，指令编程、驱动程序设计、内核的移植设计和应用程序编写等知识的学习，都需要学生通过大量的实践环节来加深理解[2]。学生在课程之余没有更多的实践机会，嵌入式课程学时完毕后，很多学生就没有办法进行后续的学习。另外，实验学时不够。开设的嵌入式系统课程一般为32～40学时，实验环节仅占6～8学时。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。这使得缺乏足够实践动手环节训练的学生难以真正了解和熟悉嵌入式开发过程。
3.各专业教学内容比较单一
从课程体系上来看，大多数的课程总是偏向两个方向：方向一偏重硬件设计，例如与电子工程、通信工程、自动化相结合。这个方向培养出来的学生主要从事硬件设计工作，他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足在于这类方向的人才更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心，例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等。方向二偏重软件设计，例如和软件工程、计算机科学与技术结合，这个方向培养出来的学生主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。他们对软件有较好的操纵能力，不足在于对硬件原理和接口没有较好的掌握，对于嵌入式系统其它的应用也没有一个全面的概念，如驱动程序等不太了解。大多数面向Linux操作系统的应用软件编程，与企业的需求来看，内容比较单一。
4.高校师资队伍实践经验欠缺
嵌入式系统的教学要求教师具有处理器、汇编语言、接口、操作系统、驱动程序开发、应用程序开发等各方面丰富的知识，并要有从事嵌入式项目开发的经验[3] ；但对于大多数开设嵌入式课程的独立院校而言，师资队伍很难跟上。从事嵌入式技术开发的技术人员，很少愿意到独立学院执教；在嵌入式师资方面，对于年轻的独立学院而言，承担嵌入式系统课程的多以青年教师为主，大部分教师并没有项目经验，有部分老师从单片机教学转型。高校组织的教师培训，都是提供实验设备的厂商对实验设备的培训，真正的嵌入式系统相关技术的系统培训缺少。所以，师资队伍的建设在短期内无法跟上嵌入式技术的教学需求。
三、嵌入式课程教学的改革
从理论指导课程体系方面来看，学生不仅要掌握经典的计算机基础理论知识如计算机组成原理、操作系统、汇编语言、C/C++语言、程序设计思想和方法，还要具备嵌入式系统领域特定的知识，包括嵌入式硬件基础、软件基础、操作系统、开发工具等，我院的很多专业都是在大二下才开始大量开设相关基础理论课程，而嵌入式技术这门课程基本上都是大三下学期开始学习，学生要在一年内学完这些理论，对学生而言，对知识的理解也是需要一定的时间，因此理论课程应在大一开始逐步开设，结合学生的学习程度合理安排相关理论课程的学习。
企业对嵌入式软件人才的需求有几个方向：嵌入式引导程序设计，嵌入式操作系统内核的设计，嵌入式操作系统的驱动程序的开发，嵌入式图形化用户界面的设计，嵌入式数据库的开发等，首先帮助学时确定自己从事的方向，并掌握嵌入式系统开发的整个流程及其相应的调试方法。在嵌入式的理论课程学习中应结合企业的需求以及基本知识面的结合；如软件方向理论教学基本的内容应围绕嵌入式基于Linux操作系统下的应用程序开发这些方向来确定要学习的课程体系，确定课程体系后可以根据企业的需要加入相关驱动开发等相关课程内容及比较流行的手机开发也可以纳入课程内容之一，理论教学的原则压缩基础理论课学时，突出实践性与应用，以达到“学习嵌入式，使用嵌入式”的教学目的和作用，建立起一种由浅入深、梯度型、层次化的教学模式。
从实践指导课程体系方面来看，应该采用多样化的课程实践教学手段，提高学生的动手实践能力。
1.在实验环节方面，应该大幅提高实验的课时，达到讲一课就能实践的目的。改革后我院开设嵌入式课程的实验学生16学时，包括硬件裸机程序编写6学时，嵌入式开发环境搭建与2学时，嵌入式软件下驱动程序编写4学时，嵌入式应用软件程序编写4学时，基本上一次理论课上完学生就可以在实验室进行实践。
2.通过对市场调研，了解企业需求，结合师资队伍中存在的教师的项目经验，开发实训和实习的项目，结合项目指导学生结合理论进行相关学习。这个在嵌入式课程学时结束后，用1个月左右的时间来指导学生组成项目组完成于企业结合比较紧密的项目开发。
3.举办嵌入式系统技术讲座：可以根据学生的需要，邀请来自公司企业的工程技术人员进行专题讲座，使学生能接触到最新的知识和实用技术，并了解社会对嵌入式系统人才的具体需求。
4.建立开放的实验室，对有兴趣的同学安排实训和实习课题： 实训课题实行“三级指导”（全指导，半指导，零指导），使教、学、练紧密结合。每个实训课题一般安排两个项目，第一个项目学生在老师的指导下，实行实训过程的全指导；第二个项目主要是结合教师在企业的项目基础（实习课题），从项目需求分析开始，先由学生来完成，老师再参与其中，从这个过程慢慢的从半指定到变为零指导，来锻炼学生进行项目实施的能力。
四、总结
从独立学院立足培养创新，应用型人才出发，独立学院嵌入式课程改革目前有了一定的成效，但是开设嵌入式教学还在起步阶段，存在着很多不足，这就要求教师紧跟嵌入式技术的发展，不断提高教学与教师的实践能力，努力完善嵌入式课程体系，争取能达到学生毕业后迅速从事嵌入式软件的开发及设计的目的。
参考文献
[1] 谢川.应用型本科嵌入式课程教学研究.重庆工商大学学报（自然科学版） ， Journal of Chongqing Technology and Business University（Natural Science Edition）， 2011年04期
关键词：嵌入式系统；实践教学；ARMCortex―M3
中图分类号：TP368.1-4
嵌入式系统的最主要目的是满足生产过程中的部分特定用途。嵌入式系统的核心在于硬软件设计协同性的体现。因此，在有关“嵌入式系统”的教学过程当中，对学生所掌握的硬软件知识均有着严格的要求。本文在对目前我国电子信息工程专业的教学模式进行深入分析后，从“嵌入式系统”的内涵、需求与体系上着手，对电子信息工程“嵌入式系统”实践教学课程内容的相关信息进行进一步的整合，在ARMCortex―M3的基础下，全面探讨“嵌入式系统”实践教学体系的可行性。
1 “嵌入式系统"教学的相关理论
1.1 “嵌入式系统”教学的人才需求
就现阶段电子行业的发展状况看，嵌入式的硬件工程师、系统工程师与应用工程师三种工程师是电子市场所急需的。按照市场需求的相关因素来进一步分析表明：对嵌入式硬件工程师主要技能要求偏向于在电路、驱动程序和板级支持包；嵌入式应用工程师考核重点是在嵌入式系统下，能对平台软件进行可利用式的开发；而嵌入式系统工程师则要求工程师能在操作技能与移植技能上有所建树并完成硬件平台与软件程序的高效对接。就一般电子信息工程专业来说，学生对信号与电子设备的掌控程度、对整体知识的运用已属于最高的要求。就专业的特性因素来说，三种类型的工程师有内在相关度，都属于嵌入式人才需求类型的方向。经过对以往电力型人才的运用经验发现，在嵌入式中的硬件工程师与系统工程师更为契合，而嵌入式应用工程师则更偏向于计算机科学体系。
1.2 “嵌入式系统”教学改革的主要方向
首先，“嵌入式系统”教学改革需要兼顾理论，关注实践：“嵌入式系统”教学具有很强的实践性特征，为了能够针对不同的嵌入式应用，做出不同的变化与创新，就需要学生掌握坚实的理论基础。同时，“嵌入式系统”教学也需要以实践为重点，突出教学过程的实验性。特别是针对验证性的实验教学而言，实验的结果并不能作为评价学生的唯一标准，而需要对学生获取实验结果的过程加以突出的关注，使学生能够在反复进行程序调试的过程当中，对实验方法进行合理的改进与调整，逐步提高学生分析并解决问题的能力。
其次，“嵌入式系统”教学改革需要确保所选取实验项目的合理性。在“嵌入式系统”的教学过程当中，良好的实验项目要求体现其综合性、以及创新性特征，将学生既有的知识点充分调动起来，解决问题，将被动的应付学习状态改变成为主动思考，并积极应对的学习状态。同时，所选取的教学试验项目还应当具有一定的柔韧性，使学生能够具备弹性化的思维空间，将学生个性充分激发出来，以达到提高学生思维活跃度、以及创新能力的目的。
2 Cortex-M3 “嵌入式系统原理及应用"教学实践
2.1 通过对课程内容的整合并从信息工程的发展实际出发，电子信息工程专业在经过认真思考后选取了以Codex-M3为教学内容的内核、以STM32处理器为教学实验对象的教学体系。其主要的教学实践流程为：在学生充分了解cortex―M3的体系、掌握其结构的基础上，在最近研发的cortex-M3内核处理器STM32的有效引导下，对嵌入式操作系统的任务进行合理调度，在ARM公司“嵌入式系统”的有效经验下，完成51单片机的转化。此实验的体系有四个组成部分，即： ARM codex―M3体系，STM32系列处理器、内核处理器和嵌入式操作系统C/OS―lI。校方以精选的4本教材和特质的参考书作为学生学习的模本并全方位扩宽学生查阅资料的渠道。依据模块的选择教科书选用了以下知识模块：《嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与～C/OS―II实时操作系统》、《ARM Codex―M3权威指南》、《STM32系列ARM Coaex―M3微控制器原理与实践》与《嵌入式实时操作系统》
2.2 实验平台的选择
通过对实施嵌人式实验进行全面的规划，并对此硬件载体深入了解后表明，传统的实验箱模式中存在有限制性因素，STM32仿真学习套件STM3210B更符合试验的要求。该套件采用在核心与性能上都进行了优化并支持USB下载程序和供电，因此极具便捷性。另外，此平台将仿真器与目标有效结合而极具效益。
2.3 实践流程的设计
在对有效信息进行整合后发现，实践的环节分为三个部分即实验、课程设计和毕业设计。实验部分按课时计算有18个，课程设计按天数计算为两周。在试验中，要求学生学习要点中必须具备：计算机的组成、系统的结构、单片机原理的运用、微机原理与汇编语言程序，并将重点定为对指定ARM系统的编绘，克服嵌入式系统中的各种操作难点。在对老师选择上，采取试验课老师与教学课老师交替担任的模式，最大限度地实现教学与实践的同步性；在课程设计上，要求学生有效将理论应用于实际，在实验平台的要求下，促使具体任务的完成。通过对以往开发板例程中经验的整合，结合当今的开发环境，分6个部分进行实验。如下表（表1）所示：
通过实验发现，嵌入式系统的程序的庞大性，增加了学生在特定的课时内进行透彻掌握的难度。据此，在试验时，应对工程模板进行合理的调整，提醒学生修改编写关键代码并保持设置的合理性，有序进行试验并设计分值，根据实际情况对操作分进行定量选择。另外，增加学生对Source Insight和BeyondCompare两个程序的认识并能有效将其运用到文本与软件中，进一步促使编程效率的提高。整个试验由两个部分组成即实际操作、实验报告，其中，操作占60% ，报告占40%。具体的课程设计内容，要求学生在实验平台上完成操作系统的移植，有效管理多个系统任务并进行任务调用。“嵌入式系统”实践教学根据医生试验流程运行了两届，学生的接受程度有了明显的提高。但是由于其处于发展的初步阶段，在教学的实践与结构上仍需进行持续的改进。
3 总结
综上所述，通过对“嵌入式系统”教学进行相关的试验后表明，“嵌入式系统”课程是电子信息工程专业课程经过不断改革后的最具可行性的课程体系，其教学的需求适应时代的发展、知识的体系利于学生对专业知识的吸收、内容模板更具组合的高效性，因此，“嵌入式系统”教学在电子信息工程专业中有巨大的研究价值。另外，“嵌入式系统”教学在形成中所存在的弊端，有望于教育者在实践中进行不断总结与改进以促使其动态体系的形成，争取让电子信息工程专业的学生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深层的、最全面的专业知识。
参考文献：
[1]施文娟.电子信息工程专业嵌入式系统教学改革的探索[J].林区教学，2011（06）.
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〔关键词〕信息素养；嵌入式；高校
1 嵌入式信息素养教学的形成嵌入式信息素养教学是欧美发达国家图书馆学界率先提出的一套信息素养教育理念，是以往图书馆用户教育的一种理念延伸和模式创新。
1.1 图书馆用户教育的延伸早在19世纪中期，开展图书馆用户教育的理念就已在欧美出现。进入20世纪，该理念得到进一步发展。20世纪30年代，LouisShores首创“图书馆学院”活动，提出图书馆成为学院及教室的中心，学生在学习过程中共同探讨获取信息的方法并向教师求助，教师需要针对学生的需求就图书馆相关主题资料进行讲解。此后，图书馆用户教育进入到一个繁荣期，图书馆学家开始关注用户自身能力的培养和发展。在最初阶段，这种培训是以图书馆为中心，主要由馆员负责的，培训内容集中在如何利用图书馆资源。此后，针对图书馆用户教育中的问题，一些学者提出了新的理念。1956年，PatriciaKnapp指出，图书馆用户教育不应该单独由馆员提供，而应该与院系教师一起，将用户教育融入到学校的整体教学工作中去。1974年，PaulZurkowski提出了信息素养概念，图书馆用户教育与信息素质教育逐渐合并。1978年，Pearson提出应该将教授学生信息检索的内容放到高等教育的课程中去。与原有模式相比，新理念指导下的用户教育呈现两大变化：一是培训目的由原来的指导用户利用图书馆资源转变为提升用户的综合信息素养；二是培训场景由原来图书馆的课堂切换到用户工作、学习的前沿一线，专业课程及其教员成为信息素养培训的主导，图书馆则发挥辅助支持功能。
1.2 嵌入式信息素养教学的提出根据美国大学与研究图书馆协会（ACRL）的界定，嵌入式教学是指把图书馆及其资源的利用教学作为（学科）课程目标的有机组成部分。其基本要求是既要教授专业学科内容，又要培养成功完成与图书馆有关的作业的能力，而且对两方面的学习结果都要进行测试[1]。20世纪90年代末，欧美许多国家普遍开展了将信息素养教育内容嵌入到专业学科课程当中的实践探索，如美国加州大学、威拉努瓦大学、依阿华大学、马里兰大学、新墨西哥大学、纽约市立大学以及澳大利亚昆士兰中央大学等。这些实践基本模式大体相同，从形式上看是将信息素养教育与专业教学合二为一，本质上则体现了图书馆界与教育界的主动合作，该模式的提出并非是对图书馆信息素养培训职能的削弱或取代，而是图书馆自身在服务职能上的外向延伸。
2 国内对嵌入式信息素养教学的理论认知目前，国内对嵌入式信息素养教学的研究主要是从介绍欧美国家的实践入手，总结和归纳该模式的内涵及基本特点，并从中获得启示。
2.1 关于嵌入式信息素养教学内涵的研究国内对嵌入式信息素养教学内涵的理解尚不统一，主要存在3种观点：第一种与ACRL的界定一致，认为嵌入式信息素养教学就是将信息素养教育融入专业课程的教学模式，又可称为课内教学模式（龚芙蓉2010、陈宁2010），或整合式教学模式（王朴2005、张静波2007、唐艳春2010）；第二种观点是从“嵌入”一词的内涵出发，认为嵌入式信息素养教学就是将专业课的实践要素嵌入到高校文献检索课程中来（单世侠2009、郑玉娟2010）；第三种观点采取了较为宽泛的界定，认为利用先进信息技术将信息素养教育嵌入到用户的计算机或移动通讯等终端以及开展“馆员——教师”协作模式融入专业课堂教学来开展信息素养教育都属于“嵌入式信息素养教育”（赵丽2011）。可以看出，在国内嵌入式信息素养教学模式尚不是一个确定的专有概念，学者对“嵌入”的理解还存在争议，但从总体上说，第一种观点在国内学界占据主流。
2013年3月第33卷第3期现？代？情？报Journal of Modern InformationMar.，2013Vol.33 No.32013年3月第33卷第3期关于嵌入式信息素养教学本土化的思考Mar.，2013Vol.33 No.32.2 关于嵌入式信息素养教学模式基本特征的研究从国外高校的嵌入式教学实践出发，国内进行了大量的研究。王朴（2005）专题介绍了美国马里兰大学世博会荣誉课程的开展情况[2]；叶梅（2007）对美国加州大学洛杉矶分校（CSULA）和陶森大学（TowsonUniversity）开展信息素质合作教学的实践做法进行了总结[3]；龚芙蓉（2010）对美国马里兰大学、加州大学、瑞典医学图书馆的相关实践进行了综合分析[4]；陈宁（2010）介绍了美国新墨西哥大学医学院以及威拉努瓦大学进行嵌入式信息素养教学的实施案例[5]；胡芳、彭艳（2011）综合比较了美国有关大学开展嵌入式信息素养教学的实践做法[6]。基于上述案例研究，国内学者总结了欧美嵌入式信息素养教学的若干特点，并形成了六特点说（王朴2005）、四特点说（龚芙蓉2010）等不同结论，综合比对各观点，并无实质性的差异，基本上涵盖了以下5个方面的内容：（1）课程融合了专业教学和信息素养教学的双目标与双测评；（2）课程采取问题导向式的教学方式；（3）课程建立在专业教师与图书馆员密切合作的基础上；（4）充分利用各种技术改进教学；（5）学习方式是一种基于资源的学习。上述研究较为全面的揭示了欧美嵌入式信息素养教学的模式特点，但针对以下3个问题的探讨还不够充分：一是从该模式各项特点之间的内在联系入手，深入挖掘影响该模式实践成功的关键性因素；二是将嵌入式教学的个案研究与国外整体的信息素养教育环境结合起来，分析影响该模式实践成功的内外部条件；三是对嵌入式信息素养教学模式的流行所折射出的当代教育理论变迁的研究。理论认识上的不足，对于开展相关实践具有重大影响，目前国内开展的一些嵌入式信息素养教学改革严格遵从欧美嵌入式信息素养教学的概念，在形式上模仿欧美案例，但因未能抓住其内核，从而影响了实践效果。
2.3 关于在本土开展嵌入式信息素养教学的建议围绕如何在国内推行嵌入式信息素养教学，学者们大多从以下3个层面提出了一系列建议：在微观层面，强调充分发挥学科教师与图书馆员各自的作用，加强馆员与教师的合作（王2009）；以学生为中心实现基于资源的学习与多层次嵌入（龚芙蓉2010、陈宁2010、回雁雁、周雪2010）；加强课程评估方法研究（王朴2005、涂颖哲、唐艳春2010）。在中观层面，强调加强与管理者、教学以及教学管理部门的合作（回雁雁、周雪2010）；从总体上规划信息素养教学（涂颖哲、唐艳春2010）。在宏观层面，提出建立相应的联合机构，加强对信息素养教学的研究与推广，并设立专门奖项，奖励信息素质教育合作的优秀成果（王朴2005）。上述建议涉及到开展嵌入式信息素养教学的主要问题，但从建议提出的视角来看，多是从该模式的自身特点出发的，对国内外教学环境的差异、学生信息素养水平的差异考虑并不充分，特别是对于国内教学中的一些具体问题实际上没有深入顾及，因此在实践中往往会遭遇一系列困境。
3 嵌入式信息素养教学的本土化实践及存在的困境
3.1 国内的实践探索目前，国内已有部分高校，在开展嵌入学科的信息素养教育上进行了有益的尝试。北京大学医学部从2004-2005年底，对十余门课程进行了PBL教学改革，实践中，馆员在专业课的教学中为学生进行信息查询授课指导、介绍专题研究可以利用的信息资源，并创建了PBL教学改革网站[7]。2008年，上海交通大学图书馆推出“IC2创新学科服务模式”，将信息素养教育嵌入媒体设计学院、数学系、高等教育研究院、机动学院的多门课程中[8]。2009年，华南理工大学开展“基于信息素养教育与专业课程整合的嵌入式教育模式与应用研究”，以《船舶结构设计》导论为主体课程开展教学实践，以美国ACRL标准为基础，引入模块化课程的概念，从理论、实践和应用来嵌入信息素养教育[9]。此外，汕头大学、宜春学院、重庆工学院、九江学院等高校都开展了一系列有益的实践探索。
3.2 实践中存在的主要困境国内嵌入式信息素养教学的实践探索还处于起步阶段，在实际应用中有成功之处，同时也暴露出一系列问题。
3.2.1 部分高校的实践表明，嵌入专业课进行信息素养教学的模式，并不足以全面提升学生的信息素养涂颖哲、唐艳春在对华南理工大学开展《船舶结构设计》嵌入式信息素养教学实验进行评估时指出；“从学生提交的调研报告PPT来看，……存在一些问题，如关键词的选取和提炼、不会写文献综述、综述不能紧紧围绕课题研究的‘问题’、所述的已有研究成果与本课题研究相关度不大，部分所列参考文献与主题分析无甚关联，这些问题暴露出信息素养教育单凭几次课不能解决所有的问题，信息分析能力的培养还需要长期的训练和培养。”造成这一困境的直接原因在于，信息素养教学的内容系统而广泛，而在目前的本土化教学实践中，通常只能在专业课中嵌入3～4课时的信息素养教学内容，在这样极为有限的课时内不可能细致、深入的开展信息素养系统化教学。而这种“水土不服”的情况所折射出的更深层次的原因在于目前我国系统性的全民信息素养培养计划的缺失。欧美国家从中小学、甚至幼儿园阶段就开始了系统的信息素养教育，如美国著名的“2061计划”，就是针对美国21世纪的公民应具有的科学素养标准，制订的一个切实可行的科学技术教育普及计划。而相比之下，目前我国还尚未建立起终身性的信息素养培养体系，有关信息素养的正式培训在中小学几乎不存在，各阶段信息素养培训缺乏有效衔接，大学生有关信息素养的基础性知识及技能普遍匮乏，这就导致了现阶段国内开展的嵌入式教学实践，难以达到预期的效果。
3.2.2 专业课教师与图书馆员缺乏充分的合作动机，成为制约嵌入式信息素养教学推广的瓶颈实践中，图书馆员往往很难找到有意愿合作的专业课教师，这实际上根源于国内外在专业课教学模式上的重要不同。在欧美各国高校，问题导向的教学模式较为普遍，专业课教师的教学工作需要依赖学生信息素养的提升，因此开展嵌入式信息素养教学合作符合专业课教师的意愿。在国内，北京大学医学部的实践充分验证了这一点。与其他学校不同的是，北京大学医学部的嵌入式信息素养教学是由专业课开展问题导向式教学模式改革引发的，因此其嵌入合作顺理成章。但与之相比，国内高校目前的专业课教学，特别是本科阶段的教学，普遍沿用的仍是“教——学”模式，课堂以教师讲解为主，课程考核以客观性考题笔试为主，这与嵌入式教学所强调的问题导向式教学以及基于资源的学习模式并不相容，开展嵌入式模式无形中给专业课教师带来很大的教学“负担”，对其课程设计、考核方式都形成一定冲击，与高校现有的教学体系也存在冲突，因此专业课教师自然缺乏参与实验的积极性。
3.2.3 国内嵌入式信息素养教学的课程设计缺乏依据，教学结果难于评估纵观国外的成功经验，嵌入式信息素养教育是在一整套完备的的信息素养标准的指导下开展起来的，比如澳大利亚与新西兰ANZIIL标准，英国SCONUL标准，美国中小学的《学生学习的信息素养标准》（简称AASL标准）、高等院校的《高等教育信息素养标准》（简称ACRL标准）、针对高等教育科技领域的《科技信息素养标准》以及美国科罗拉多州的地区性信息素养标准。这些标准为设计和评估嵌入式信息素养教学提供了科学的参考框架。与之相比，目前国内还没有形成权威的和具有可操作性的信息素养评估标准。2005年的《北京地区高校信息素养能力指标体系》仅是一个地区性的评价体系，还不是一个正式标准。2008年在图工委的组织下制定的“高校大学生信息素质指标体系”也没有普遍应用到实践中去。这就导致了在当前开展的嵌入式教学实践中，图书馆员在信息素养教学内容的设计、嵌入模块的选择以及课程目标的设定上都带有很大的随意性，从长期来看，这种本土化信息素养标准的缺失，会成为全面推广嵌入式信息素养教学的严重阻滞。
4 嵌入式信息素养教学本土化的进一步思考嵌入式教学模式是开展信息素养教育的一种重要模式，但这种教学模式的实现不是一蹴而就的。基于上述分析，该模式的成功推广必须建立在完善的信息素养标准体系、系统的信息素养培养计划以及有利于激发图书馆员与专业课教师合作的专业课教学改革等一系列环境要素的基础之上。在目前国内条件尚不完备的情况下，有必要对该模式的本土化问题做进一步思考。反观欧美等国的嵌入式教学实践，在该教学模式的诸多特征中，起关键性作用的是问题导向式教学模式和基于资源的学习模式，这是嵌入成功的关键所在，也是嵌入式信息素养教学模式背后的根本教育理念所在。图书馆员与专业教师的合作以及双重教学目标、双重考核都是以该理念为前提和基础的。而嵌入专业课程本身的作用主要在于创设一种情境，它只是嵌入式信息素养教学的一种载体形式，而非本质特征。换句话说，在符合关键特征的前提下，将专业课要素嵌入到独立的信息素养课程中来，创设出相应情境，同样符合嵌入式信息素养教学的核心要求。实质上，美国马里兰大学的世博会荣誉课程就是这样一种情况。该课程并非该校原有的专业课程，而是为完成信息素养教学围绕特色馆藏文献特别设计的一门“专业课程”。这一案例充分说明，嵌入式信息素养教学在形式上可以是多种多样的。明确这一点对于推动嵌入式信息素养教学本土化具有重要意义。在现有国内环境下，严格实施欧美嵌入式信息素养教学模式未必能够达到其相应的教学效果，因此除鼓励部分高校继续开展相关试点研究以外，对于大部分高校的信息素养教育，可以考虑另一种思路，即保留信息检索课（或文献检索课）独立授课的模式，将不同专业或学科的内容嵌入到信息素养的教学中，在信息检索课内创设一种问题导向式的专业学习情境，以此实现信息素养与学科课程的整合。从本质上说，这种教学模式强调的仍旧是一种基于资源的、探究式的学习，强调学生（下主动探索新知，完成知识构建的过程。同时，这种新的嵌入模式，避免了对专业课教学计划的干扰，能够更广泛的吸引专业课教师参与合作，在学生信息素养基础普遍比较薄弱的情况下，能够满足对信息素养知识传授的完整性和系统性的要求，因此更具可行性和可操作性。同时，这一教学模式还可为未来条件成熟时全面引进欧美嵌入式信息素养教学模式提供必要的教学积累。因此，作为一种本土化的嵌入式信息素养教学改革，值得进一步实践探索。
参考文献
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关键词：嵌入式系统 项目式教学 应用型课程
中图分类号：G642.4
文献标识码：A
嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，有时很难以给它下一个准确的定义。正因为嵌入式系统的广泛性特点，使得嵌入式系统技术成为当前发展最快、应用最广、最有发展前景的信息技术领域之一。目前嵌入式系统已被广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器和智能仪器等众多领域，“嵌入式无处不在”已经成为现实。
1 嵌入式系统课程发展特点
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统是一门综合性很强的课程。从工程的角度分析，它是涉及了机械、电子、计算机等多个学科的系统，单个学习者很难掌握当前嵌入式系统开发的全部知识和技能。因此，各个专业的嵌入式系统教学所侧重的内容是不同的。比如电子和电气专业的嵌入式课程的教学内容更多的侧重于硬件电路设计。就计算机专业的角度分析，嵌入式系统涉及了计算机体系结构、微机原理和接口技术、实时操作系统和计算机编程等诸多知识内容。
随着嵌入式系统架构的不断改进，嵌入式系统芯片处理能力也在成倍的增强。这使得嵌入式系统能够完成越来越多的任务，具有实时性的多任务嵌入式系统成为目前主流的应用型系统。对于大学教育而言，学校应该紧跟嵌入式系统的发展趋势，及时地调整嵌入式系统课程的体系结构，并能适时地更新嵌入式系统的硬件设备，以满足课程教学的实践性要求。
2 嵌入式系统课程本科教育现状
传统的嵌入式系统教学模式基本以课程讲述为主，有实验条件的院校也会按照课程计划开设相应的实验。但是由于嵌入式系统课程原理讲解较为枯燥，学生在做实验的时候经常出现问题，要么只看到实验现象而不知原理，要么实验时无从下手。这种状况下培养出来的学生，很难在社会上找到与嵌入式系统相关的工作。但是由于嵌入式系统的迅猛发展，这一方向的工程技术人才又十分紧缺，这就导致了很多大学生毕业之后继续参加社会培训，以达到用人单位的招聘要求。
如果在嵌入式系统的本科教学工作中能及时地扭转这一现状，将大大地提高学生对于课程的学习兴趣，增强学生的就业竞争力。因此本文提出了基于项目式教学的嵌入式系统课程体系，并在实际教学中予以实施。
3 嵌入式系统项目式教学方法
所谓的嵌入式系统项目式教学方法，实际就是摆脱原有的课程讲述加基础实验的教学模式，结合当前主流的嵌入式系统项目应用，在实验室现有的条件下完成应用型项目教学。嵌入式系统项目式教学分为两个阶段：第一个阶段是结合实验平台对嵌入式系统原理及体系结构进行深入讲解。学生在学习课程知识的同时，也能对应嵌入式硬件平台进行针对性认识。第二个阶段就是以具体项目为依托的实践性教学环节。对于嵌入式系统的基础实验，在实践性环节进行简单的讲解，给学生更多的时间进行项目研究。当学生在项目研究过程中遇到问题的时候，自然而然地会从基础理论入手去解决问题，这样不断的摸索前进，学生将会受益匪浅。
带领学生进行完整的项目式教学过程，这对专业课程教师提出了更高的要求。任课教师应该具有较高的学历，同时从事过相关系统研究工作，动手能力很强，可以把教学项目中用到的开发平台吃透。这样的教师才能带给学生更多的指导，项目式教学的效果才会得到体现。
为了提高学生的创新和研究和能力，在嵌入式系统的项目式教学过程中应采用多种教学方法与实施策略。比如，学院接收一定的学生进入教师科研项目；鼓励学生参与自主设计实验；在教师指导下，自愿参加学校或者业界的一些公司组织的嵌入式比赛。另外，通过课程设计的方式，给学生布置自助研究课题，给学生提供开放的实验室环境，充分调动学生的学习积极性与挑战欲望，让学生通过项目研究来实现自我提升。这些措施能让学生通过实践体会到嵌入式系统设计的一般流程与主要内容，为学生今后的就业以及深造打下坚实的基础。
4 嵌入式系统项目式教学模式总结
【关键词】嵌入式技术课程 教学改革 目标驱动法
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）11C-0070-03
随着信息技术的发展，各高校的电子信息工程、通信工程、电子科学技术等专业都开设了嵌入式技术课程，目的是为了使学生掌握嵌入式系统的硬件和软件设计技术，具备一定的实践经验，为毕业后从事嵌入式技术相关工作打下基础。嵌入式技术课程传统的教学方法大多侧重于基础知识、基本原理学习，经典的教材都是从基本原理到处理器内部结构，再到指令系统，再到内部接口及功能电路，按照这一模式进行学习，学生把大量的时间花在原理的学习上，实践的内容比较少，导致学完课程后可能连最简单的程序都不会调试，无法学于致用。
近年来，我国越来越重视本科生实践能力的培养，提出培养工程型本科人才目标，嵌入式技术课程作为电子信息类专业一门实践性较强的课程，若还采用传统的理论教学为主的教学方式，培养出来的学生很难适应社会的需求，因此课程的教学改革势在必行。我们采用目标驱动的教学方法，缩减理论教学学时，增加实践教学学时，教学过程制定一些具有一定难度的小设计题目，作为目标让学生选择，促使学生在完成小课题的过程中遇到问题、分析问题和解决问题，在实践过程中学习和掌握嵌入式技术相关的知识。
一、嵌入式技术课程传统教学存在的问题
嵌入式技术课程以往的教学中，理论课时36学时，实验课时时，以老师在课堂授课为主、学生实验为辅。理论课教师教授时，学生还没有机会接触实物，学生听课往往无法把理论和实际应用联系起来，听课积极性、学习的主动性都不高，随后虽然安排有实验，但9个学时的实验内容是统一安排在实验室并限定时间内完成的，通常以验证性实验为主，这种模式学生参照讲义内容，虽然能完成实验，但没有机会和时间对实验内容和软件设计方法等进行更深入的研究和思考，学习效果不好，收效不大，与实际应用脱节。
二、基于目标驱动法的嵌入式技术课程教学改革实践
所谓目标驱动，就是在学生对课程内容有一定了解的前提下，由老师拟定一些小设计题目供学生选择，学生可2-3人为一组，根据自己的兴趣选择一个题目来完成。为实现这一教学改革目标，我们从嵌入式芯片选型、教材选择、实验板选择、小设计题目拟定、学生分组形式、时间安排、中期考核、期终考核验收等多个环节进行了改革。
（一）嵌入式处理器的选型及教材的选择。嵌入式处理器有ARM、PowerPC、MIPS、ColdFire和386EX等多种不同系列的产品，其中以ARM系列的占的市场份额最大，因此嵌入式技术的学习通常是以ARM为基础的。而ARM系列又可分为ARM7、ARM9、ARM11、Cortex等众多不同的子系列，作为初学者面对众多的、不同的类型嵌入式处理器，一般只能选择其中一个系列来进行学习和研究，在掌握某一系列的相关技术后，如果实际工作需要，再去研究或使用其他系列的嵌入式系统也是比较容易上手的。
传统的嵌入式技术课程一般基于ARM7系列嵌入式处理来开展教学，典型的教材有周立功编写的《ARM嵌入式系统基础教程》，以LPC2100系列的微控制器为核心，介绍嵌入式系统的基本概念、ARM7的体系结构、指令系统、LPC2100内部结构和接口等，虽然内容翔实，但教材侧重于基础知识和基本功能模块的学习，没有太多应用实例，与目前社会上主流的技术也有所脱节。也有部分高校基于ARM9系列嵌入式处理来开展教学，典型的教材有袁志勇编写的《嵌入式系统原理与应用技术》，以S3C2410嵌入式处理器为核心，介绍嵌入式系统硬件工作原理与接口应用技术、嵌入式程序设计及嵌入式Linux基础应用，学习门槛比较高，涉及比较复杂硬件内部结构和Linux操作系统，作为电子信息工程专业而言，不太合适。
针对传统教材及嵌入式处理器选择存在的不足，结合电子信息工作专业特点，我们对嵌入式技术课程的教材进行了调整，选用目前流行的Cortex-M3系列ARM处理器进行介绍，教材则选择张洋、刘军等编写的《原子教你玩STM32（库函数版）》。其中Cortex-M3系列为微控制类嵌入式芯片，内部集成了CPU、IO接口和众多功能模块，也可称之为高性能的单片机，体积小、功耗低、成本低，且具有较高性能和可靠性的特点。我们所选的教材，其内容分为硬件篇、软件篇和实战篇等共三大部分，特别是实战篇部分，设置了近40个实例（实验）内容，由简单到复杂，循序渐进，引导学生从实践出发，慢慢掌握STM32为核心的嵌入式系统开发方法，同时配套光盘包含所有实例的完整源码，方便学生自主学习时进行实验验证及研究。
（二）实验板的选择。嵌入式技术课程是一门实践性很强的课程，与实际应用结合较为紧密，单纯的理论学习不利于学生对知识的理解和掌握，学生必须在实验、课程设计等过程中学会分析问题、解决问题的方法，在编程实践中掌握嵌入式技术的实际应用技能，才能在毕业后较快地适应嵌入式技术研究与开发工作。在课程时间安排上，学生动手实验的课时可以占总课时的2/3，可见实践环节的重要性。
实验板是实验或课程设计题目工作开展的硬件基础，选择一块合适的实验板，有助于学生理解和掌握嵌入式系统基本开发流程，并能在该硬件平台上完成更多的应用开发。
在进行教学改革之前，我们一直使用周立功公司ARM7系列的LPC2104实验板，该实验板ARM芯片的片内资源较少，引出的IO接口也比较少，实验板上扩展的外部电路也比较少，能设计的实验内容也相对较少。针对原有实验板存在的种种不足，我们选择了教材配套的“STM32战舰开发实验板”作为实验平台。该实验板以STM32F103ZET处理器为核心，具有超过100个可编程的GPIO供用户使用，板上还配置有外部Flash、外部RAM、TFT型LCD接口、触摸屏接口、摄像头接口、红外接口、键盘、LED等待数量众多的外部接口及电路，与教材内容完全配套，可对教材中近40个例程进行下载和验证，非常方便学生进行实验或设计。
（三）设计题目的拟定。如何制定设计题目是目标驱动法中很重要的一个环节，考虑到各个学生实际学习能力和水平会的差异，任课教师对所选的题目的难度要仔细斟酌、拿捏好尺度。如果拟定的题目难度过高，对于学习能力较差的学生而言，可能会不知道从何处下手，找不到思路，很难完成；如果拟定的题目难度过低，则对于学习能力较强的学生，可能不需要太多的努力，很轻松就完成了，学生的潜力没有得到充分的发挥，不利于他们学习能力的培养和实践水平提高，也不利于今后参加实际的项目研究与开发。为适应不同层次学生学习的需要，我们拟定的设计选题分为三个难度级别，每个级别1-2个题目，且不同难度级别的设计题目最高得分不相同，比如一级难度最高得分低于75分，二级难度最高得分低于85分，三级难度最高得分可达到95分，如果实际完成得很好的，可以超过95分。另外，对于第三级难度的题目，参考全国大学电子设计竞赛出题的形式，把题目要求分为基本部分和发挥部分，如果只选择完成基本部分时，相当二级难度，按二级难度来考核和评定成绩，如果同时完成了基本部分和发挥部分，则按三级难度来考核和评定成绩。这样学生就可以根据自己个人的实际情况，选择合适的难度级别的设计题目来完成，从而避免出现力不从心或者轻而易举的极端现象，每个学生都能在这门课上掌握一定的嵌入式技术知识，学习能力和实践水平获得一定的提高。
（四）学生分组形式。在开始进行题目设计工作之前，一般要将选课学生按2-3人一组进行分组，以便开展后续的设计工作。学生分组形式也会影响学生对于课程的学习效果，好的分组方式，同组同学之间可以相互促进，形成良好的氛围；不好的分组形式，可能不能很好地合作，不利于任务的完成。我们采用学生自由组合的方式来进行分组，所有选课同学以2-3人为一组进行组合，每组同学配发一块ARM开发板，开发板由各组的组长负责签领及保管。学生自由组合的分组形式的优点是：通常每个学生都会选择自己较为要好的、爱好兴趣相投的，或者认为学习能力比自己好一点的同学来进行组合，这样可以确保小组成员之间能够团结协作，相互促进，顺利完成老师下达的课程设计任务。
（五）时间安排。选课的学生中，除了个别学生提前接触或自学了ARM相关知识，大部分的学生都是刚开始接触ARM，对课程内容和学习方法不甚了解，所以课程学习分为三个阶段，分别是教师授课、实验验证、完成设计选题任务。第一阶段为教师授课，教师利用课程教学计划安排的理论课时，给学生讲解嵌入式技术的基础知识、ARM处理器的体系结构、嵌入式系统基本开发方法，并以较为简单的GPIO接口编程作为例子，介绍ARM的编程方法及开发工作软件的使用方法。通过第一阶段的学习，学生能够对嵌入式技术及实际设计有基本的认识。第二阶段为实验验证阶段，我们所选择的正点原子STM32教材的第三篇提供了数量众多的例程，且教材配套的光盘具有全部例程的完整源码，这些例程为学生实习和实践提供了很好的学习和参考，学生通过研究教材中实践部分内容中的例程，就可以了解ARM软件的框架结构和初步的软件设计方法。教材提供的实验例程多达40个，我们不可能要求学生全部都理解和掌握，在第二阶段，只要求学生选择其中的2个例程来研究，理解和掌握这个2个例程，并进行实验验证。第三阶段是完成小组选定题目的设计工作。
（六）中期考核。中期考核就是在学生完成了第一阶段和第二阶段的学习后，进行阶段性考核，中期考核的成绩占总评成绩的30%。以下是我们实际教学过程中，有关中期考核的要求和安排。
1.考核内容：每一组同学选择教材实践篇中的两个实验来进行验证（光盘中已经有参考例程），然后根据自己的理解，制作一个PPT，该PPT的内容包括实验名称、实验的内容、实现原理、关键代码、实验结果等。
2.考核方法：现场操作，完成实验验证；利用PPT讲解实验原理及方法。
3.考核时间：开课后第5-6周。
通过中期考核，学生建立了教材上的理论知识与实际应用的相互关系，基本掌握了基于STM32的嵌入式系统开发流程和方法。
（七）期终考核验收。考核环节必须严格把关，确保考核出学生实际的水平，才能倒逼学生平时用心去研究并完成所选题目的设计工作。中期考核和期终考核环节至关重要，是否能严格把关，直接关系到课程教学改革的成效。
学生根据第三阶段选定的目标，即设计题目，每个小组同学制订自己的工作计划，从分析设计题目开始，通过自觉、老师定时指导答疑等环节，学生掌握相关准备知识，然后制订设计方案。以正点原子的STM32实验为基础，外加适当的外部电路，从硬件设计、软件设计到基本功能模块调试，系统联调实现，最终综合合作完成设计题目。并在课程结束周，安排时间，集中进行考核验收。验收时要求提交课程设计作品1份和课程设计报告1份；每个同学独立演示（展示）设计作品，回答老师或同学的现场提问，教师根据完成情况进行评分，期终考核成绩占总评成绩的70%。
三、成效
2015年广西大学计算机与电子信息学院与广西广播电视技术中心开展嵌入式技术课程共建，邀请企业导师参加课程教学过程。在教学过程中，安排3个学时时间让企业工程技术人员给学生授课，介绍应用嵌入式技术的实际应用，以及广电中心基于嵌入式技术的研发课题。并请企业导师参与设计题目的拟订，结合企业需求，提供若干设计题目供学生选题。下一步计划将企业课题的开展带入毕业设计，拓展合作范围。企业的参与，更为有效地避免了理论与实践脱节，提高了学生的工程实践意识和学习热情与兴趣。
采用目标驱动教学方法后，每个小组拥有一块实验板，以完成设计题目为目标，加上具有丰富的例程，学生不需要等到实验课才有机会接触实物，而是随时都可以利用实验板进行设计题目的研究工作，学生参与的积极性高。同时，通过优秀同学的带动，绝大部分同学都能掌握嵌入式系统设计和应用的相关知识和基本技能，初步掌握基于STM32的嵌入式系统的硬件设计和软件开发方法，在参加全国大学生电子设计大赛、广西大学生电子设计大赛过程中，很多学生都能自觉地使用STM32来实现自己的赛题设计任务。
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【教改项目】广西高等教育本科教学改革工程项目（2015JGA126）；广西高等教育本科教学改革工程项目（2015JGB123）
摘要：嵌入式系统是目前应用非常广泛，发展非常迅速的一个技术领域，做好“嵌入式系统”课程的教学工作也是诸多高校追求的目标。本文系统分析了“嵌入式系统”课程的教学特点，提出了“三点一线”的教学方法，并阐述了“三点一线”教学方法在湖南大学“嵌入式系统”教学中的应用及效果。
关键词：嵌入式系统；教学方法；实验教学
中图分类号：G642
文献标识码：B
当前，嵌入式系统已经得到了非常广泛的应用，工业制造、过程控制、通信、仪表、仪器、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、电子产品等方面均是嵌入式系统的应用领域，可以说，嵌入式系统和嵌入式技术无处不在。在这种情况下，许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求开设了“嵌入式系统”相关课程。湖南大学软件学院于2005年开始开设了“嵌入式系统基础”课程，在课程的教学过程中，特别重视“三点一线”教学方法的应用，即突出三个教学重点：以课程体系建设为重点；以实验教学为重点；以“学”“用”结合为重点；抓住一条教学主线：以嵌入式发展趋势为导向，以嵌入式项目为驱动，以“教、学、练”三层递阶为手段，以网络教学平台为支撑进行课程教学，取得了良好的效果。
1 “嵌入式系统”课程的教学重点
1.1 “嵌入式系统”课程的教学特点
“嵌入式系统”的教学有如下几个特点：
(1) 基础性强。嵌入式技术涉及的领域非常广泛，如计算机工程、软件工程、工业自动控制、机械电子工程、精密仪器、电子工程和电力系统等。随着嵌入式技术与其他专业领域的广泛渗透融合，逐渐形成了新的学科研究方向，“嵌入式系统”课程是嵌入式技术的基础性课程。
(2) 综合性强。“嵌入式系统”是软件和硬件设计的完美结合，它涉及电子信息、计算机、自动控制等诸多专业相关课程的内容，如操作系统、微机原理、汇编语言、编程语言、程序设计、计算机算法、计算机网络和z单片机技术等多门课程, 有很强的综合性，对学生的综合能力培养有着较高要求。
(3) 实践性强。“嵌入式系统”是理论与实践相结合的课程，必须通过大量的实验和实践环节来系统提升嵌入式系统的专业知识和实际设计能力，可以说，如果缺乏了实验的“嵌入式系统”课程学习就是纸上谈兵。
(4) 潮流性强。嵌入式系统学科发展非常迅速，随着嵌入式技术发展的日新月异，必然要持续跟踪嵌入式技术的新发展，不断修正教学计划，才能适应社会对嵌入式人才培养的需求。
1.2突出课程体系建设重点
嵌入式系统作为嵌入式处理器和嵌入式操作系统为核心组成的专用计算机系统，其本身就是由硬件和软件紧密捆绑在一起实现的，这个特点就决定了“嵌入式系统”的教学体系必须是软件和硬件两条线并行。在具体专业培养计划设计过程中，依据培养目标要求，我们确定了嵌入式专业的知识架构，并以此为线索对整个课程体系进行设计，开设了支撑“嵌入式系统”的基础课程有：“数字/模拟电子技术”、“数字逻辑”、“数据结构与C语言程序设计”、“单片机原理”、“计算机组成与结构”、“操作系统原理”、“软件工程”、“计算机网络”、“数据库原理”等。同时开设了“嵌入式系统”的预备课程“嵌入式Linux程序开发”、“嵌入式系统基础”、“嵌入式处理器”等，真正做到了使各门课程之间相互衔接，有较强的系统性和连贯性，在强调基础理论的同时，课程内容与技术发展和社会应用需求相适应，较好地满足了嵌入式专业教学需要。嵌入式课程体系示意图如图1所示。
1.3突出实验教学重点
“嵌入式系统”课程作为软硬件并重的课程，学习过程中实践经验是最重要的环节，但大多数高校没有足够的条件让学生自己独立构建复杂的硬件平台来学习硬件知识，只能为学生提供一个现有的硬件测量和评价平台，实验教学工作基础较为薄弱。
在我校“嵌入式系统”课程教学安排中，为了能够使得学生更好地了解掌握嵌入式技术知识，本着了解技术发展状况，紧跟技术发展潮流，适应社会发展需要的原则，重点突出实验教学，建立了以武汉创维特公司JXARM9- 2410实验箱为平台的实验环境，通过实验使得学生接触目标开发板，了解掌握集成开发环境的构建方式和工作模式、嵌入式系统的硬件和软件、JTAG调试方法等知识内容，进一步深入理解嵌入式系统理论，积累嵌入式系统开发流程、开发方法和开发技巧的经验。在课时的设置上，加大实验教学的课时，实验教学的课时设置为32个课时，与课堂教学的课时相等。同时，在实验教学的建设上重点抓好三个方面的内容：一是大力投入资金，创建专用的嵌入式实验室。我院先后投入400万元资金，购买了40套教学实验设备，设立了面积达1500平方米的专用教学实验室。二是做到“教”“练”一体，自行编写切合学生实际需要的实验教材。在实验课程的设计上，不仅要求课堂授课老师同时要担负实验室的教学指导工作，同时还要求授课老师根据课堂教学的内容自行编写符合学生实际需要的实验教材，做到“教”“练”统一。三是举一反三，精心准备实验项目。在实验项目的设置上，不仅仅是使用实验设备配套厂家提供的试验项目，而是根据教学需要，结合实验设备的实际特点进行扩展，设置更加有代表性的实验项目，做到理论教学与实验教学相结合。
1.4突出“学”“用”结合重点
嵌入式系统设计作为面向产品设计的应用性课程，不仅仅是建立理论概念，传授基础知识，更重要的是培养学生的工程素养，建立面向工程的思维方式，掌握解决实际工程问题的科学方法，更加贴近社会实践需要。为此，在课程的设计上，更加注重了解把握嵌入式方向的新技术、新知识，并且将这些新技术、新知识融入到课程教学中，具体做好三个方面的工作：一是选好、配强教师队伍。负责“嵌入式系统”课程的主讲教师都具有一定的嵌入式系统研究和开发经验，部分教师还是从事嵌入式系统开发的一线科研人员。具有实战经验的教师队伍保证了课程课堂讲述与实践工程相结合，更加突出各部分知识内容的具体应用，在课堂教学中，更加注重工程思维的培养，变灌输式学习为启发式学习。二是完善增强教学方案。紧密结合企业的核心技术，以实用性和前沿性为建设目标，深入分析嵌入式系统开发的技术需求，着眼于企业界普遍关心的核心技术，动态调整设置课程内容，使课程内容较大程度地体现嵌入式领域的特点，紧跟技术发展的需要，课堂实例更加贴近实际项目，为培养出业界更为需要的人才打牢基础。三是放开眼界谋求发展。及时跟踪分析国内外一些著名大学，如普林斯顿大学、浙江大学、北京航天航空大学相关课程的开设情况，参照调整我们的课程安排。
2 “嵌入式系统”课程的教学主线
2.1以嵌入式发展趋势为导向
在“嵌入式系统”课程的教学中，我们着眼嵌入式发展的总体趋势，根据实际嵌入式系统产品的项目开发流程安排教学内容讲授的先后顺序，课程内容的安排具有软硬件系统的综合性、软硬件技术的基础性和主流软硬件平台的前沿实用性，具体教学内容共10章，划分为四大部分，主要内容包括：
(1) 概论。介绍嵌入式系统的基本概念，包括嵌入式系统的定义、组成、特点、发展概况、应用领域等；
(2) 嵌入式硬件系统。阐述各种典型的嵌入式处理器和嵌入式设备的特点与工作原理，并且，作为嵌入式处理器的一个实例，分析ARM内核体系结构及ARM处理器的选型和调试方法；
(3) 嵌入式操作系统。介绍常见的嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统的种类及选用标准，进一步以目前市场占有率排名第一的VxWorks实时嵌入式操作系统为例，详细讲解嵌入式操作系统的组成、多任务环境的工作原理及其交叉开发环境的使用；
(4) 嵌入式系统的设计编程。从软件工程角度给出了嵌入式系统的一般设计方法、开发流程步骤、调试手段与测试工具，详细介绍了嵌入式软件相对通用计算机系统一些独特的编程技术和优化方法。
2.2以嵌入式项目为驱动
在“嵌入式系统”的教学过程中，我们从课堂讲解演示实验项目和学生实践训练项目两个方面，精心进行了实验教学的设计。其中课堂讲解演示实验项目是嵌入式WEB服务器的设计与实现，安排在每章节知识点讲述之后，该实验项目划分较细，目的在于巩固课堂讲述的知识内容；学生实践训练项目是移动手持IP电话的设计与实现，安排在教学内容的四大部分讲述完成之后，该实验项目划分较粗，目的在于综合检验学生对于知识的掌握理解程度。这两个嵌入式系统产品开发实际项目贯穿整个课程的始终，更好地对课程教学活动起到驱动作用。
2.3以“教、学、练”三层递阶为手段
传统的教学活动中，最重要的知识信息传递手段是教师教授、学生学习，知识信息的巩固主要靠作业来实现。在嵌入式系统的教学活动中，我们对传统的“教、学、练”体系进行了革新，摒弃了传统的“老师教、学生学”的教学方式，探索建立了教师课堂讲解演示、学生个人单元实验和团队合作实践训练的三层递阶式教学方式，培养学生“边学边做”，进而提升至“做中学”的创新能力，具体的教学方式是：
(1) 根据实际嵌入式系统产品的项目开发流程安排教学内容四大部分讲授的先后顺序，即首先是嵌入式处理器的选型、硬件电路的设计，接着进行嵌入式操作系统的选型和移植裁减以及驱动程序的开发，最后是嵌入式应用程序的编写、调试和优化。每一部分教学内容的若干知识点都以“嵌入式WEB服务器”实际项目作为案例进行讲解和演示，以给学生一个完整的嵌入式系统产品开发的范例，做到“教有所指”。
(2) 为了帮助学生真正理解掌握每一部分教学内容的若干知识点，不再以作业作为主要的知识掌握辅助手段，而是设置了与课堂讲授同步的多个单元实验，并且要求实验以个人为单位进行，以实验的完成情况来检查学生对知识的理解程度，做到“学有所得”。
(3) 在每一部分教学内容结束后，设计组织学生以团队合作方式进行实际项目“移动手持IP电话”相应内容的实战训练，并且项目实战训练内容与四部分教学内容紧密结合，课程结束时，每个团队也随之完成项目的开发实现，做到“练有所成”。
2.4以网络教学平台为支撑
目前，各大高校都建立了校园网络，网络以其跨越时间、空间的特点，能够快速便捷地实现信息共享和知识更新，网络的出现也正深刻地影响着学习方式的改进。在嵌入式系统的教学过程中，我们高度重视网络手段对传统教学方式的补充作用，通过校园网的学院自主学习系统和“嵌入式系统”课程教学网站等网络平台，公布课程的教学大纲、教学日历，上载教学讲稿、授课课件和演示案例，开设问题讨论空间和教师答疑信箱，实现了传统教学的课堂讲授、问题讨论、辅导、答疑等教学环节，为学生的自学、复习提供了丰富的资源，为师生之间、学生之间的交流沟通建立了实时和非实时的通道，更好地实现了教师为主、学生参与的教学结构，利用网络教学平台对“嵌入式系统”的教学提供强有力的支撑。
3效果体现
几年以来，在“嵌入式系统”课程的教学改革和实践中，我们始终坚持“三点一线”教学理念的应用，目前，我校嵌入式系统专业基础课程特色更加突出、教学效果更加明显，选用自主编写的教材作为课程教材，且在学科领域中具有较高的权威性和广泛性；中青年学术梯队培养进一步强化，教学队伍结构更趋合理；课程改革理论与实际结合更加紧密，教学资源库建设进一步完善；网络资源与课件的建设不断加强，教学手段得到进一步改革与提升；学生的基础知识更加扎实，自学能力不断提高，动手能力大大增强。2007年，嵌入式系统获教育部-IBM精品课程。2007年，由仲向远、熊必扬、林闽琦、严坤四名同学组成的Showpa团队，在我院的组织指导下，以“基于RFID的便携式指纹识别防伪设备”为参赛项目参加“第二届IBM大中华区Power构架设计大赛”，跻身决赛。2008年9月，《教育部精品课程(嵌入式系统原理)三层递阶教学体系的系统化研究与实践》课题获得湖南大学教学成果二等奖。
4结论
随着嵌入式技术的迅猛发展，嵌入式技术方面的发展和研究也越来越受到重视，各大高校都在不断探索“嵌入式系统”课程的教学与实践方法，我们几年来的教学实践证明，“三点一线”教学方法在我校嵌入式系统课程教学中的应用，有效地解决了课程体系建设不完善，实验效果不明显，学生掌握知识程度不深等问题，在探索培养面向市场、面向技术发展前沿人才工作中取得了一些成绩。当然，“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，我们也仅仅是就“嵌入式系统”课程的基础建设提出了一些建议和意见，一家之言，希望对同行起到抛砖引玉的作用，也欢迎同行批评指正。
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【关键词】CDIO；实验教学；嵌入式系统
【中图分类号】G642.423 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）20-0022-01
引言
嵌入式系统方向知识更新快、知识的市场周期缩短、技术门槛要求高，因此嵌入式系统设计方向总是需要大量的新生工程应用型人才。为了使学生能从学校平滑过渡到企业，满足市场对人才的渴求，高校不得不改变嵌入式系统方向人才培养的观念，以培养具有专业技术知识与技能、学习能力、实践创新能力、团队合作与沟通能力的创新人才为目标[1]。《单片机原理及应用》、《嵌入式可编程片上系统（SOPC）》、《嵌入式系统设计》、《EDA技术及应用》等作为嵌入式系统方向的核心课程都被引入到本科教学中，这些课程包涵了电子设计的核心技术，也是学生从事电子设计必备的技能，因此建立与实际应用紧密相关的嵌入式系统实验教学体系是至关重要的。
一、传统实验教学模式
传统的嵌入式系统教学体系一直是以“课堂为主实验为辅”，教学和考核过程中老师和学生都不够重视实验教学[2]。由于实验学时及实验场地、实验仪器的条件限制，为了能在规定的时间内完成教学任务，实验内容基本以验证实验为主，实验指导书上规定了实验任务及详细的实验操作步骤，所有的学生在规定的时间内，按照相同的实验方法、步骤以及由教师提供的源程序来完成实验。学生是操作工，将程序输人计算机，通过编译后下载到实验箱验证实验结果。这个实验过程中，学生不可能碰到实际的工程设计问题，也没有动力去了解实验箱的硬件电路原理。
二、基于创新应用能力培养的CDIO工程教育理念
CDIO工程教育理念是一种主张“做中学”的教育模式，适合于应用型人才培养目标，它是集Conceive（构思）一Design（设计）--Implement（实现）一0perate（运作）等实践过程于一体。这种教育模式以实践项目为主要载体，利用大学现有的各种学习资源以及丰富的条件，结合专业核心课程教学。CDIO是一种基于项目的学习过程，在整个CDIO过程中不断提升学生的学习能力、团队合作能力、专业技术知识、和工程系统能力。因此，结合项目化的理论教学研究基础，在嵌入式系统课程群的实验教学中融入CDIO工程教学理念，对加强创新应用人才培养具有重要意义[3]。
三、实施CDIO模式实验教学的资源和条件
CDIO理念不仅继承和发展了欧美20多年以来的工程教育大改革的理念，并且从培养计划、教学方法、师资、学生考核以及学习环境、实施过程和结果检验等方面提出了12条标准，要求具有可操作性。
1.开展任务驱动的项目化理论教学模式
实施CDIO模式实验教学的前提是开展任务驱动的项目化理论教学模式，这种教学模式的教学大纲以实践项目为载体，按照项目所需要的知识进行重组教学内容，课程理论知识体系虽然被打乱，但要保证理论知识能涵盖到每个教学项目中。由于嵌入式系统课程群中《单片机原理及应用》、《EDA技术及应用》、《嵌入式系统设计》这几门课程涉及电子技术的共性和特点，项目的选取要根据工程实践以及社会的实际需求体现不同技术和不同方法的特性。
2.利用仿真软件，建立虚拟实验系统
要实现应用型人才的培养目标，嵌入式系统课程群必须经过大量的实践，才能在实践中感悟理论的精髓，逐步提高学生的编程能力。各种仿真软件中有丰富的元器件仿真模型，不用焊接真实的硬件电路，既能弥补实验室元器件的不足，还能提高实验效率，在硬件系统制作之前，可以通过仿真电路初步验证硬件电路的可行性和软件程序的正确性，避免盲目制作，费时费力。
3.自制模块化的实验开发系统
课程群中使用的实验平台已经由可编程逻辑器件、单片机、嵌入式最小系统开发板和模块代替了实验箱[4]。庞大的实验箱上虽然器件齐全，看似使用方便，但不利于学生了解各部分的电路设计原理，并且随着主芯片的落后整个实验箱上的所有元器件将被淘汰，造成资源浪费。采用了模块化系统之后，课程群中各课程的实验系统除了最小系统板采用的处理器不同之外，其他的电路模块可以通用，极大地提高了实验资源的利用率。
四、分层次设立“三段式”项目的实验教学体系
1.基础实验项目
基础实验项目是课程教学大纲规定的实践教学任务，并使用最小系统板与简单外设结合进行实践训练，目的是让学生掌握基础理论。在实施过程中，充分发挥学生的能动性，不管任务大小，实验项目只提出任务要求或者实验目的，让学生自己选择元器件甚至设立实验项目，要求学生根据任务要求设计原理图，采用自己的编程思想，绘制程序流程图，根据现象分析总结是否达到实验目的。
2.团队合作实验项目
基础实验培养学生基本的工程能力，通过自学获取知识的能力，通过解决问题运用知识的能力。通过团队合作能挖掘共享知识的能力，通过创新发现知识的能力，通过交流沟通传播知识的能力。团队项目实施的组织方式一般以4～6名学生为一个项目小组；项目在课堂外执行，以小组为单位进行活动；项目在组内的任务分配、交流研讨，系统性总结等均可以作为团队合作管理评价内容；组间活动主要采用项目演示、建议评价等方式促进交流学习。
3.创新性训练的开放实验项目
开设一些面向实际应用的创新性项目，作为学生科研项目于让本专业优秀的学生在校内实践教学基地完成。实际应用项目的训练与研发能够培养与训练学生技术开发能力。为了提高同学的积极性，可以采取学分、奖金等激励机制。
五、总结
自从学校在2011年开始大力推广实施基于应用型人才培养的教学模式改革以来，嵌入式系统课程群都经过了基于项目化教学模式改革和学习团队建设，形成了基于工程教育模式下的新型授课体系，学生在全国大学生电子竞赛和全国大学生飞思卡尔智能车竞赛中都取得国家级奖项，突破学校竞赛历史记录，改革效果良好。
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