独立院校计算机专业嵌入式方向教学改革研究

文章编号：1672-5913(2008)08-0150-02

摘要：本文针对目前高校特别是独立院校计算机学科教学中理论与实践课程存在的问题，创造性地提出了一套适用于计算机专业嵌入式系统方向的课程体系和培养方案。

关键词：嵌入式；课程体系；培养模式

中图分类号：G642

文献标识码：B

1存在的问题

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

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

2嵌入式方向课程体系的改革

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

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

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

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

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

如图1所示，综合来讲，本课程体系主要有以下几个特点：

(1) 主线分明。课程体系分为三个主线，课程设置合理，安排紧凑。

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

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

图1 课程体系关系图

3嵌入式方向培养模式的改革

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

(1) 理论教学模式的改革

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

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

(2) 实践教学模式的改革

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

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

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

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

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

(3) 考核方式的改革

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

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

4结束语

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

参考文献

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

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

[3] 邵贝贝. 关于嵌入式系统教学的思考[C]. 第三届全国高等院校教学研讨会论文集,2005.

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[5] 郑广海等. 嵌入式创新复合型人才培养模式的探索与实践[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2007(增刊).