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中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 13-0000-02
The System Research of the Embedded System Course for the Electronic Major
Lin Guimin,Liu Tianjian,Chen Xiyao
(Minjiang University,Fujian350108,China)
Abstract:With the rapid development of embedded technology,it’s necessary to improve students’abilities of analyzing and solving practical problems in embedded system application.According to the characteristics of the knowledge system for the embedded systems,and the situation for electronic major students from ordinary colleges and universities,we integrate and optimize the curriculum of pre-courses of embedded systems.We focus on the convergence of knowledge between a course and its previous ones,on the stratification and classification,and also on the integrity of knowledge structure.According to their groundwork,ability and interests,students can choose different teaching contents and related experiments.There is adequate space for individual development of students,so as to meet the different needs of embedded talents from different areas.
Keywords:Embedded system;Course system;Practical teaching
在2004年IEEE計算機協會和ACM共同制定的計算機類課程體系中，嵌入式系統被列為核心課程之一[1]。嵌入式系統是一門涉及電子科學與技術、計算機科學與技術、微電子學等眾多領域的綜合性課程。從技術角度來看，嵌入式系統可以看作是軟件產業、信息處理產業的綜合。從學科角度來看，嵌入式系統是計算機科學與技術、信息與通信工程、控制科學與工程等相關學科的交叉學科，是當前最有發展潛力和應用最為廣泛的稀缺專業方向。隨著國家大力發展物聯網，推進三網融合，以及對環境污染監測與控制的日趨關注，信息家電的普及推廣，嵌入式系統專業學生的就業前景非常廣闊。與巨大的市場潛力和產業需求相比，我國嵌入式系統工程人才培養相對落后，進而影響到該產業的快速發展。在這種背景下，許多高校的電子信息類專業針對市場需求，開設了嵌入式系統相關課程[2]。但由于專業背景不同，需求各異，課程內容相差較大。
本文針對電子類專業開設嵌入式系統課程，以及相關先修課程與基礎知識的準備、教學內容的選擇、實驗教學等問題進行研究，以期達到既能體現課程特點和精華，同時又兼顧培養學生實踐能力和創新意識。
一、電子專業嵌入式系統課程體系建設
雖然電子專業嵌入式系統的培養目標側重于硬件基礎平臺的設計，但嵌入式系統是一個涉及多技術領域的知識范疇。在以學生就業為導向的背景下，嵌入式人才培養不但要掌握電子技術方面的基礎知識，而且對計算機體系結構也要有比較深入的理解。這就要求電子專業在嵌入式專業課程教學前，除了開設電子類基礎知識課程外，還必須開設相關的計算機專業基礎知識課程，以形成符合嵌入式系統發展方向、系統、完善的課程體系，使得學生在開始系統學習嵌入式知識以前，具備學習的基礎。通過嵌入式專業課程，讓學生們認識到模擬電路、數字電路、微機接口技術、操作系統、數據庫、程序設計、計算機網絡、信號與系統等課程不再是獨立的課程，而是一個有機的“整體”。根據嵌入式系統知識體系雜、多、亂的特點，以及一般高等院校學生的特點（同時借鑒了參考文獻[3]-[6]），我們對嵌入式系統知識點進行裁剪與優化組合，構建軟、硬件有機結合的完整知識體系，如圖1所示。
該課程體系注重課程的前后銜接與層次劃分，可滿足不同用戶的需要和學生的個性發展需要。學生可根據自己的基礎、能力及興趣選擇不同的教學內容及配套實驗，實現教學的層次性和多樣性，滿足各類人員的需要。以圖1為例，可以有三個選擇方案。方案一側重于嵌入式系統的硬件設計，所選課程為嵌入式系統原理及相應的綜合課程設計；方案二側重于嵌入式系統的軟件設計，所選課程為嵌入式系統軟件設計及相應的綜合課程設計；如果軟硬兼修，則可選擇第三個方案，所選課程為嵌入式系統原理、嵌入式系統軟件設計及相應的綜合課程設計。另外在該課程體系中，除了與嵌入式系統知識點有直接關聯的課程外，我們還安排兩門專業選修課：Web技術和互動多媒體。安排這兩門課程的目的是，考慮到一般高等院校的電子專業學生中，有一定的比率是女生，她們的硬件設計/高級應用程序程序的動手設計能力相對比較薄弱，而這兩門選修課都是入門比較容易，而且學生也比較容易上手的課程。通過這兩門選修課的學習，既能為后續的課程設計提供相關的基礎知識，又能為以后的就業提供一點新的就業方向。
二、教學模式改革
嵌入式系統的教學有這樣一些特點[7]：1.涉及的領域非常廣泛，基礎性強；2.軟件和硬件設計完美結合，綜合性強；3.理論與實踐緊密結合，實踐性強；4.嵌入式技術日新月異，潮流性強。針對嵌入式系統課程特點，在實際的教學中，我們要注重學生自學能力的培養，要鼓勵學生敢于提出新思想、新方案、新辦法，逐漸培養學生的創新意識和創新能力。
“做-中-學”（”learn-by-doing”）理念是由美國卡內基•梅隆大學率先提出的一種教學模式。這種教學模式旨在強化工科學生全面的實踐能力和工程素養。“Learning by doing”就是要學生在“做”的過程中，通過自己的體會，對獲取的知識進行歸納與總結，達到“學”的目的。同濟大學軟件學院是國內最早將“Learning by doing”這種先進的教學理念引入嵌入式課程教學。他們以實際嵌入式項目的開發過程和方法為主線，采用“項目驅動、案例導向”模式進行啟發式教學，將“邊做邊學、以做促學”的教學思想貫穿于整個教學過程中[8]。在“Learning by doing”的教學模式中，學生不僅能加深對嵌入式相關概念和原理的理解，而且最終有可能完成一個比較完整的，甚至有創造性的嵌入式作品。在嵌入式系統的課程中，引入“Learning by doing”教學理念，使嵌入式系統真正成為一門學生看得見摸得著的實實在在的生動課程，而不再是對理論的死記硬背。
三、實踐教學改革
嵌入式系統是面向應用的，實踐是整個嵌入式系統課程體系中非常重要的環節。傳統的嵌入式系統實踐教學大多只停留在利用實驗箱進行一些基礎的、驗證性的實驗，無法給學生提供自由發揮的空間，不能較好的提高學生的動手創新能力。為了加強學生動手能力及提高學生對嵌入式開發的興趣，我們從實踐環節中對嵌入式系統的教學進行相應的改革。實驗內容的安排由淺入深、由易到難，使學生逐步建立學習的成就感，并利用市場上一些成熟的嵌入式產品給學生做實驗，從而培養學生對嵌入式學習的興趣，同時也希望能促進大學教育的創新性人才培養。
根據學生的學習能力以及培養目標，我們將實踐教學分為3個層次，便于不同類型的學生選擇。1.基礎性實驗：這是相關課程中最基本的實驗，要求所有學生都必須掌握。如無仿真器程序開發、GPIO、中斷、DMA、UART；基于Linux的實驗環境搭建、基本驅動程序設計、簡單應用程序設計等。2.綜合性實驗：在基礎性實驗的基礎上，綜合整個課程體系的知識，充分利用實驗系統上的硬件資源，構造一個具有實際意義的嵌入式系統，綜合性實驗有多個題目供學生選做。如無操作系統下的音頻錄放、俄羅斯方塊，或基于操作系統的類似程序設計等。3.創新設計性實驗：創新設計性實驗主要提供給學習能力較強并對嵌入式系統感興趣的學生。利用市場上成熟的嵌入式產品，由學生對成熟產品進行功能的擴展、或者是系統（應用程序）的升級等工作。通過這類實驗的練習，除了提高學生的研究能力和實踐能力，還讓他們能更進一步理解不同課程之間知識的有機聯系并深入體會嵌入式系統面向應用的含義。
四、結論
嵌入式技術日新月異，巨大的市場潛力和產業需求使得嵌入式技術方面的發展和研究越來越受到重視，許多高校都在不斷探索“嵌入式系統”課程的教學與實踐方法。我們從“嵌入式系統”課程的體系構建、教學模式的改革，以及實驗教學的設置提出一些建議和意見。“嵌入式系統”課程教學還有其他許多值得深入探討和研究的內容，本文的建議僅是一家之言，希望對同行能有一定的參考價值，也歡迎同行批評指正。
參考文獻：
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[3]王彥,李宏力,趙家華,徐亮.以目標板任務為導向,整合嵌入式軟硬件教學.計算機教育[J],2009,17:31-32
[4]王蘇峰,寧洪,陸洪毅,侯方勇,王進.嵌入式系統課程體系及其創新實踐的探索.計算機教育[J],2010,7:45-48
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[6]李軍,袁滿,劉彥軍.嵌入式系統教學體系及方式探討.計算機教育[J],2010,6:97-99
[7]徐慧,金敏.“三點一線”教學方法在“嵌入式系統”課程中的應用[J].計算機教育,2009,10:39-41
[8]何宗鍵.同濟大學軟件學院“嵌入式軟件開發導論”課程介紹.計算機教育[J],2006,8:4-6
關鍵字：3G技術；嵌入式軟件；課程體系
中圖分類號：G718.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）24-0202-03
最近幾年，我國嵌入式產品發展迅猛，其應用涉及通訊、網絡、工控、醫療、消費類電子等行業。隨著“三網融合”不斷提速，3G網絡全面鋪開，3G嵌入式作為IT產業的核心方向，未來20年（2009～2025年）全球將進入3G嵌入式時代，目前全球40%的軟件產值來自嵌入式領域，據專業人士預測，到2025年全球80%的軟件產值將來自嵌入式。隨著移動互聯網的廣泛應用，未來這一數字還將成倍增長，由此可見，培養3G嵌入式軟件高端技能型人才刻不容緩。
一、培養復合型人才為目標的課程體系研究思路
綜合分析大量企業的核心需求之后，我們將整個課程體系設計為專業技術、項目經驗和職業素質3條主線。在專業技術方面，課程囊括目前主流的J2EE、J2ME、iPhone以及極具發展潛力的Android平臺，將J2EE技術與J2ME、Android等技術平滑過渡，通過項目有效地整合，以確保學生在掌握客戶端應用技術開發的同時，又能開發服務器端程序，就業后可以在技術方面獨擋一面或者領導團隊開發項目；在項目經驗方面，課程設計了3G前端開發（XHTML和JavaScript）、J2EE SSHA服務器端開發、J2ME客戶端開發、iPhone客戶端開發和Android客戶端開發5個方面，共計32個實訓項目，超過64000行代碼編寫量；在職業素質方面，課程以職業規劃為主線，強化訓練職業心態、職業能力、職業準則和十類型應用背景。整體課程學習完畢后，學生將成長為優秀的復合型人才，能夠適應未來職場的快速變化。
二、逆向工程為導向的課程體系設計方法。
在設計課程之前，我們對大量企業和院校進行了調研。在企業方面，我們深入分析了前程無憂、智能招聘和中華英才三大熱門招聘網站中1748家企業共計2826條招聘信息，匯總整理了438家企業提交的調查問卷，同在北京、上海、廣州和深圳29家企業技術主管及人力資源主管進行了深度訪談；在院校方面，我們收集了23所院校提交的76份教師問卷、1322份學生問卷。最終，根據企業調研結果確定培養方案，并進行關鍵技能方向細分；根據院校調研結果確定階段目標和定位，將關鍵技能點和階段目標及定位組合起來形成學習領域，最后編排課程形成課程體系。嵌入式軟件3G方向專業課程體系如表1所示（不含公共基礎和職業素質課）。
三、以項目案例+知識模塊為主線的雙核內容組織思路。
傳統意義上的課程內容組織多以知識模塊為主線，即按照理論知識體系由簡至繁、由易到難進行講解。知識模塊組織思路主要是以應試為目的，覆蓋全面、循序漸進，對于理論性較強的科目優勢顯而易見，如數據結構和C語言程序開發。對于具有較強實踐性的課程，重點在于對框架、結構層面的掌握和應用。采用企業真實項目案例，根據軟件工程學方法，將項目按功能劃分為功能模塊，以項目作為載體融合知識模塊，學生在學習的過程中同時也是做項目開發。使學生既有效地加深了對理論知識的理解，同時又積累了項目經驗，嵌入式軟件3G方向設計的項目如表2所示。
3G技術的快速發展，嵌入式軟件3G技術人才的短缺，為高職嵌入式技術專業教育的利好發展提供了機遇。然而嵌入式系統會隨著應用的復雜性以及性能的無止境需要而變得越來越復雜，為了適應市場變化的需要，嵌入式3G人才的培養必須與嵌入式行業的發展相適應，始終跟隨企業的實際需要做出動態調整。在課程體系的構建上，要把握專業培養目標的一致性和連貫性、課程體系的可擴展性、課程內容與技能目標的一致性、課程內容的前后銜接性等基本原則。
參考文獻：
[1]申華，周國順，閆慧琦.嵌入式系統工程專業課程體系逆向設計研究[J].計算機教育，2012，（21）：64-67.
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[3]廖永紅，李洛，古凌嵐.嵌入式技術高職人才培養模式探索與實踐[J].福建電腦，2009，（2）.
關鍵詞：應用型嵌入式人才；能力晉級階梯；課程體系
1研究背景
嵌入式系統是以微控制器為核心，嵌入到產品或設備中，以實現功能的數字化和智能化的系統。它既是相關產品設備的智能核心，也是這些產品設備實現創新和增值的關鍵。嵌入式系統的應用十分廣泛，覆蓋了消費類電子、智能家電、工業控制、通訊網絡、儀器儀表、汽車電子等多個領域。與此同時，社會對嵌入式人才的需求越來越旺盛，對嵌入式專業人才的知識、能力和素質提出了更高的要求[1-4]。
為了適應市場需求，不少高校近年在IT類專業中開設了嵌入式系統相關課程或設置了嵌入式專業方向，但大多只是在傳統的IT類課程基礎上增設一些嵌入式課程，并沒有形成比較完整的課程體系。如果從嵌入式應用開發人才培養角度來看，可以說開設了很多與現實脫節、與嵌入式應用開發能力培養無關的課程，培養的學生在專業技能、實踐能力、創新意識等方面都不能滿足用人單位的要求[2-4]。因此，如何適應形勢的變化和發展，提高嵌入式專業人才的培養水平，培養社會需要的高素質應用型嵌入式人才，是一個亟待研究的課題。
為了拓寬計算機專業學生的就業面，提升學生的就業能力和就業質量，從2002年開始，電子科技大學中山學院建設了嵌入式系統實驗室，并以選修課形式開設了嵌入式系統概論課程。從2006年開始，為了適應中山市及珠三角電子信息產業的特點，我們將計算機科學與技術專業定位為嵌入式系統及其應用方向，確定本專業方向的培養目標是培養具備計算機工程技術領域的基本理論、基本知識和基本技能，扎實掌握嵌入式系統基礎理論、開發方法和工具環境，接受嵌入式系統應用開發嚴格訓練的高素質應用型人才。通過幾年的探索和實踐，我們逐步明晰應用型嵌入式人才的知識、能力和素質要求，梳理嵌入式專業學生應當掌握的專業知識單元、基本技能、核心能力，并在此基礎上構建了比較符合應用型嵌入式人才培養規律的課程體系和實踐教學體系。
2應用型嵌入式人才內涵和培養目標
嵌入式系統有兩個很顯著的特點，一是面向應用，嵌入式系統是通過嵌入到具體的產品中提升產品性能，降低產品成本的；二是軟硬件結合，可以說任何嵌入式系統都是軟硬件協同設計的結果[5]。這就在知識、能力、素質等方面對應用型嵌入式人才提出了特別的內涵要求。
在知識結構方面，除了通識教育所涉及的公共基礎知識、人文社科和經濟管理知識外，應用型嵌入式人才還必須具備比較扎實的計算機軟硬件基礎知識和比較系統的嵌入式系統專業知識，具備一定的行業領域知識。
對于應用型嵌入式人才，能力結構涉及核心能力和專業能力兩個方面。核心能力包括獲取知識的能力，即具有較強的自學能力及獲取嵌入式相關專業知識的能力；應用知識的能力，即具有運用所學知識分析和解決嵌入式應用領域實際問題的能力；工程實踐能力，即具有較強的軟硬件設計、調試能力及嵌入式系統運行維護能力；團隊協作能力，即具有較強的溝通能力和合作意識；技術創新能力，即具有一定的創新意識和產品開發能力。專業能力包括專業基本技能，即學生應具備較強的程序設計能力、硬件制作和調試能力以及軟硬件工具平臺應用能力；應用開發能力，即學生應初步具備嵌入式項目開發能力和解決關鍵技術問題的能力。
素質結構涉及品德、人文、身心、專業四個方面。首先企業用人品德為先，因此學校培養的學生必須具有良好的思想品德和職業道德；其次應具有較好的語言、文字表達能力；第三應當身心健康，具有一定抗挫折能力；最后，學生須具有扎實的專業基礎知識和工程意識、分析問題和解決問題的能力。
基于對應用型嵌入式人才知識、能力、素質內涵的分析，我們確定嵌入式人才專業方向的培養目標是以市場需求為導向，以應用開發能力培養為中心，以“知識―能力―素質”為主線，培養具有扎實的計算機專業基礎，具有嵌入式專業核心能力和專業能力，“上手快，能實戰，后勁足”的高素質應用型嵌入式人才。
3課程體系設計的基本原則
課程體系設計是否合理，直接關系到專業培養目標能否真正實現。課程體系設計不只是簡單考慮開設哪些課程，還應該重點關注課程的授課內容和教學模式，處理好課程板塊之間、共性要求與個性發展之間的關系，實現課程與課程之間、課程板塊與和課程板塊之間、理論與實踐之間的有機銜接，為學生的能力進階提供一個合理的學習路徑[1,6]。我們在設計課程體系時遵循了如下幾個原則：
1) 適當保持計算機專業特色，從“系統”出發，在強調嵌入式軟硬件協同設計的同時，適當側重于嵌入式軟件開發。
國內許多高校在計算機科學與技術、電子工程、自動化等專業開設了嵌入式相關的專業方向，由于各專業培養目標、教學體系側重點不同，他們的課程體系和教學內容也不盡相同。電子工程專業主要側重嵌入式硬件設計，自動化專業側重自動控制、智能儀器儀表的設計，計算機專業則應從“系統”的角度出發，更側重軟/硬件的協同工作，將計算機核心課程和嵌入式專業方向課程有機地整合起來，形成一條清晰的邏輯主線。
電子科技大學中山學院在計算機科學與技術專業中設置了嵌入式專業方向。所以，我們是在保留計算機專業核心課程的基礎上，針對嵌入式特點，通過對相關課程進行內容整合和更新，適當強化相關硬件課程，引入嵌入式相關課程來構建嵌入式專業方向的課程體系。
2) 以“知識―能力―素質”為主線，構建符合嵌入式系統應用開發能力晉級階梯的課程體系。
課程體系是專業培養方案的核心，我們將以學科體系為導向的課程設置轉變為以能力培養為主線的課程設置，即認真分析企業對應用型嵌入式人才的知識、能力和素質要求，分析嵌入式專業學生應當掌握的專業知識單元、專業基本技能、專業核心應用能力。在此基礎上，以能力培養為主線，構建符合嵌入式系統應用開發能力晉級階梯的課程體系和學習路徑。大一階段注重科學基礎訓練(主要包括通識教育、專業認識和編程訓練)，大二階段注重專業基礎訓練(主要包括計算機軟硬件基礎理論教育和技能培養)；大三階段注重專業課程學習(包括嵌入式專業技能和應用開發能力培養)，大四階段注重提高工程實踐能力(包括實踐能力與工程素養培養)[6]。
符合能力晉級階梯原則課程體系的構建，使得嵌入式課程體系的所有課程都是以能力培養為基本出發點，前后銜接緊密，層層遞進，逐步提高學生的嵌入式應用開發能力。
3) 圍繞嵌入式應用開發能力的培養，構建以“一體化、多層次、分階段”為特征的實踐教學體系。
在層次上，我們將嵌入式實踐教學體系分成三個層次：基礎層、綜合設計層和應用創新層。基礎層主要包括相關課程(如程序設計、模擬電路、數字邏輯設計、單片機及其應用開發、嵌入式系統基礎等)的課內實驗，主要目的在于課程知識的鞏固。綜合設計層主要包括兩個方面，一是相關課程綜合性、設計性實驗，主要目的在于提高學生相關課程的知識和綜合運用能力；二是里程碑式的綜合實踐課程，即在能力培養主線上設置一些里程牌，并通過綜合性實踐課程培養學生階段性綜合應用能力。應用創新層主要培養學生的綜合分析、設計、創新能力和工程素養，主要通過創新實驗和課程設計、項目實訓、學科競賽、學生科研和畢業設計完成。
從階段上來看，我們將嵌入式實踐教學體系分成三個階段。第一個階段著重培養學生的編程功底和基本的硬件制作和調試能力，第二個階段著重培養學生的嵌入式軟硬件設計和開發能力，第三個階段著重培養學生的嵌入式系統綜合應用開發能力、軟硬件協同設計思想和工程素養[6]。
4) 關注課程教學內容和實踐教學環節的改革，
使課程教學內容、實踐教學環節與應用型嵌入式人才培養目標保持一致，同時保持課程之間的有機銜接，理論教學和實踐教學的有機結合。
首先，將應用型嵌入式人才培養目標分解細化到相關課程和實踐環節，使課程內容與培養目標保持一致，實踐環節與應用開發能力培養保持一致，前后課程之間保持有機銜接。其次，通過理論教學環節和實踐環節的有機結合，在培養學生比較扎實的理論基礎的同時，培養學生的核心能力和專業能力。
4課程體系的具體設計
4.1總體設計
嵌入式方向課程體系總體結構如圖1所示。整個課程體系分成三個部分，理論教學體系、實踐教學體系和素質教學體系。整個課程體系是圍繞著學生的能力培養而設計的。
4.2學科基礎課程
電子科技大學中山學院在計算機科學與技術專業中設置了嵌入式專業方向。所以，我們在課程體系的學科基礎課程中基本保留了計算機專業的核心課程，如程序設計基礎、離散數學、數據結構、計算機網絡基礎、計算機組成原理、計算機操作系統、數據庫原理與應用、多媒體技術基礎、軟件工程等。考慮到嵌入式系統軟硬件并重的特點，我們適當強化了電路與模擬電子技術、數字邏輯設計及應用這兩門電路課程。
針對嵌入式特點和后續專業課程的教學要求，我們對這些學科基礎課程的內容進行了整合和更新。
程序設計基礎既是很多后續專業課的學習基礎，也關系到學生的專業自信。我們對這門課程的處理方法是淡化語法細節，強調學生程序設計邏輯和分析問題解決問題能力的培養。同時，針對嵌入式軟件開發特點，對教學內容和重點進行適當調整，引入嵌入式C相關的教學內容。
在數據結構中，教師將在嵌入式軟件開發中經常用到的內容(如內存動態分配和釋放、棧、隊列、串、查找算法等)作為重點內容進行講述，而對于在嵌入式應用開發中較少用到的內容(樹、圖等)，只作簡單介紹。
模擬電路與電子技術基礎、數字邏輯設計及應用這兩門電路課程的教學任務由具有比較豐富的嵌入式硬件開發經驗的教師擔任。教學不受老教材的束縛，教師大膽地對教學內容進行取舍，有用的內容講通講透，過時無用的內容堅決舍棄，并在相關章節講授中聯系后續專業課程內容，做好鋪墊性教學。同時，我們站在一個嵌入式應用開發工程師角度講授相關電路知識，著重它們的工程應用，而適當簡化數學公式和理論推導，降低學生的學習門檻，提高學生的學習興趣和自信。
很多高校的嵌入式專業方向都開設了微機原理及接口技術課程。但是，我們通過實踐發現，這門課程的知識與實際應用脫節，學生學習起來沒有興趣。同時，由于在后續的課程設計、課外科技競賽、畢業設計甚至今后的工作中都很難用到它們，這些內容即使學了也很容易忘記。基于這些原因，我們取消了微機原理及接口技術這門課程。
4.3專業方向課程
專業方向課程的主要目的是培養學生基本的嵌入式應用開發能力，設置的課程包括Linux軟件開發基礎、單片機及其應用開發、嵌入式系統基礎、嵌入式操作系統及其程序設計、嵌入式Linux應用開發。
設置單片機及其應用開發課程，除了用它替代微機原理與接口技術以外，我們還期望從單片機這一相對簡單的嵌入式微控制器入手，讓學生能夠比較深入地理解嵌入式系統的工作原理和應用，為嵌入式系統的學習打下基礎，同時也讓學生對前面學習的兩門電路課程加深認識，為部分對硬件感興趣學生的后續發展做好鋪墊。我校的單片機實驗教學平臺采用自主設計AVR單片機實驗開發平臺，而沒有采用傳統的51單片機，主要是考慮教學與學生今后的應用相銜接，同時便于開發一些設計性、綜合性實驗項目。
嵌入式系統基礎可以看成是嵌入式專業方向登堂入室的課程，是正式跨入專業課程學習的橋梁。該門課程主要講述嵌入式系統的基本概念、ARM7體系結構及指令系統、ARM硬件結構和接口、接口電路與硬件設計、嵌入式系統工程設計等。在這門課程中，我們選擇ARM7作為嵌入式處理的主要介紹對象，因為相對ARM9來說，ARM7的體系結構、接口相對簡單，學生容易把握，也易于與實踐教學環節中的嵌入式最小系統設計相銜接。我們將這門課程的教學重心放在嵌入式處理接口的理解和應用上，讓學生容易入手并能夠動手應用，而不是一開始就讓學生接觸過于抽象的概念和比較復雜的內核東西，學起來困難，又動不了手。同時采取一種先易后難、先外后內的方式編排教學內容，更加符合學生的學習規律。
嵌入式操作系統及其程序設計課程的教學目的是讓學生在學習操作系統和嵌入式系統基礎的基礎上，掌握嵌入式操作系統的基本概念、基本原理思想，掌握基于嵌入式操作系統的應用程序設計方法和技術。該門課程既關注嵌入式實時操作系統的內核實現思想，同時也更加關注嵌入式操作系統的應用，即基于嵌入式操作系統的程序設計方法。該門課程的教學內容以 C/OS-Ⅱ為主，原因是 C/OS-II麻雀雖小，卻五臟基本全(微內核)；通過其開放源碼，學生可以理解嵌入式操作系統實現的基本思想，把前面學到的操作系統抽象概念具體化；可以學習實時系統的一些編程技巧； C/OS-II已經移植到嵌入式實驗平臺上，課程實驗和課程設計可以與原來的嵌入式系統基礎課程很好銜接；在一些中低端嵌入式軟件開發中，它具有很強的實用性。同時，教師在該課程中引入文件系統和GUI，強化學生基于嵌入式操作系統的嵌入式軟件設計能力。
嵌入式Linux應用開發課程進一步凸顯該專業方向的計算機特色，讓學生掌握基于嵌入式Linux軟件的開發方法和技巧，真正培養學生的嵌入式軟件開發能力。
4.4專業選修課程
在選修課程中，我們有意識地設計了一些課程模塊，便于學生根據興趣和就業取向選修，如信息終端軟件開發課程模塊、硬件設計和驅動開發課程模塊等。信息終端軟件開發課程模塊包括.Net程序設計、J2ME架構軟件開發、WinCE嵌入式軟件開發、移動設備應用軟件開發；硬件設計和驅動開發課程模塊包括電子線路硬件設計、嵌入式驅動應用開發、EDA技術及其應用、嵌入式網絡協議及應用等。另外，我們會根據嵌入式技術的發展和社會需求適時調整選修課程。
4.5實踐教學環節
實踐教學環節對于應用型人才培養十分重要。我們在加大實驗實踐學時，強化實驗實踐環節的同時，注意有機整合實驗內容，減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗項目，按照“一體化、多層次、分階段”的思想，設計比較合理的嵌入式專業方向的實踐教學體系，如表1所示。
整個實踐教學環節具有以下幾個特點：
1) 將電路和模擬電子技術、數字邏輯設計及其應用課程的實驗獨立出來，并加大實驗課時比重，培養學生的硬件實踐動手能力。
2) 對于一些重要的專業基礎課程和專業課程，除了有課內實驗加深學生對所學知識的理解外，還設置一些專門的專業實踐環節，進一步提升學生的實踐動手能力和綜合創新能力。例如，在學生學習數字邏輯設計及其應用之后開設數字系統設計，利用我們自主開發的基于FPGA的數字邏輯設計教學與開發平臺，通過可編程邏輯器件等數字設計的主流器件和EDA數字系統設計重要工具，引入數字邏輯的最新內容和設計理念，開展一些創新性課程設計，一來引起學生的興趣，二則為學生的后續學習打下基礎。對于嵌入式系統基礎，我們除了在課程內完成GPIO、串口、定時器等相關基礎實驗外，還設置了嵌入式系統進階實驗這一單列的實踐教學環節，提供GPRS、CanBus、SD卡讀寫、以太網、USB等一些嵌入式系統進階實驗，開拓學生的眼界，提高學生的實際應用開發能力。
3) 在能力培養主線上設置一些里程牌，并引入一些綜合型實踐課程(以實踐為主、講授為輔)，提高學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。例如，在學習完程序設計、數據結構等課程之后設置程序設計綜合實訓，進一步強化學生的編程功底；在學習完模擬電路、數字電路、電子線路設計工具等課程之后設置嵌入式工程實踐，培養學生基本的硬件制作和調試能力；在學習完單片機及其應用開發、嵌入式系統基礎等課程之后設置嵌入式最小系統設計，讓學生深入理解嵌入式系統的結構和工作原理，培養學生的嵌入式系統設計和開發能力；在學習完嵌入式系統基礎、嵌入式操作系統及其程序設計、嵌入式Linux應用開發、WinCE嵌入式軟件開發等課程之后設置嵌入式系統綜合實訓和畢業設計，著重培養學生嵌入式系統綜合應用開發能力、軟硬件協同設計思想和工程素養。
同時，我們還通過加大實驗室開放力度，鼓勵和引導學生通過課程設計、參與嵌入式學科競賽、參與教師科研課題，進一步提升實踐能力和創新能力。利用新實驗室，學生可以開展自主學習、合作學習、任務驅動式學習、研究性學習，實現從自主實驗嵌入式工程實踐小型科研課題研究開發參加各種學科競賽的創新教育全過程，提高知識應用能力、信息獲取和選擇能力、實踐動手能力，并在實踐中逐步提高創新能力。
5結語
作為一個新興的專業方向，嵌入式暫時還沒有一個公認的比較成熟完善的課程體系可供借鑒。本文在深入分析應用型嵌入式人才知識、能力結構的基礎上，以“知識―能力―素質”為主線，構建了符合嵌入式系統應用開發人才能力晉級階梯的課程體系和“一體化、多層次、分階段”的實踐教學體系。經過電子科技大學中山學院幾年的教學實踐，取得了較好的效果，證明該課程體系具備合理性和可行性。本專業方向培養的學生不少成為企業的技術骨干，甚至就職于產品技術開發管理崗位。同時，他們在一些學科競賽中也取得了很好的成績，先后獲得“博創杯”大學生嵌入式設計大賽一等獎兩項、二等獎兩項、三等獎一項，全國大學生信息安全競賽一等獎一項，“ZLG杯”ARM嵌入式系統電子設計大賽二等獎兩項、優勝獎三項等。
當然，嵌入式系統會隨著技術發展和應用需求而變得越來越復雜。為了適應這種需要，嵌入式人才的培養方案和課程體系也必須做出相應調整。同時，隨著我們和企業嵌入式開發人員、高校嵌入式教學人員交流的深入，我們對嵌入式人才內涵的認識也將越來越深，相應地，嵌入式課程體系也將更加完善。
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Design of Embedded Curriculum for Application-oriented Talents Cultivation
LI Wensheng, MA Zheng, FU Yu, DENG Chunjian
(Zhongshan Institute, University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan 528402, China)
關鍵詞： 項目驅動 嵌入式系統 教學改革
1.引言
嵌入式系統是以微控制器為核心，將其嵌入到產品或設備中以實現功能數字化和智能化的系統。應用領域十分廣泛，覆蓋了消費類電子、智能家電、工業控制、儀器儀表、汽車電子等行業。嵌入式系統已經成為后PC時代研究和應用的熱點，國家及企業對嵌入式人才的需求巨大。嵌入式系統已經成為電子信息學科的一個新的重要分支，國內許多高校已經開設了相關課程。
在本科階段如何培養具有專業工程意識，較強實踐能力的大學生是當前二十一世紀高等教育人才培養中的一個重要研究課題[1]。嵌入式系統課程體系所涉及的知識具有綜合性強、實踐性強兩大特點。傳統教學模式采用的還是一些重理論、輕實踐的授課方式，工程背景不強，綜合訓練程度不夠，無法培養學生學習的興趣，實踐動手能力普遍較弱，使得學生在課程結束后面對一個實際的嵌入式系統開發問題，仍然無從下手。針對上述問題，本文結合嵌入式系統課程體系的特點，從激發學生學習興趣，培養學生自主學習能力，提高學生實踐能力、創新能力的角度，提出采用項目驅動法對嵌入式系統課程體系進行實踐教學改革[2]。
2.嵌入式課程體系內容
將本專業或跨專業培養方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯系的課程加以整合而形成的課程體系，因而課程體系所含的各門課程應具有相關性和整合性[2]。本科階段的課程體系既要重視基礎理論的學習，又要重視實踐性[3]。嵌入式系統課程體系包括專業基礎課、核心課及實踐課，其中基礎課程包括《電路》、《模擬電路》、《數字電路》、《C語言基礎》、《傳感器技術》、《電子線路CAD-PROTEL》等；核心課程包括《單片機原理及應用》、《ARM嵌入式系統原理》、《微機原理》等；實踐課包括核心課程的實驗和課程設計等。可見，嵌入式系統課程體系綜合性強，涉及的知識面廣，實踐性強，因此在實踐教學的時候必須將這些課程有機地組合在一起，綜合應用，從而融會貫通[4]。
3.項目驅動法的特點
項目驅動教學是一種建立在教學理論基礎上的實踐教學新方法，它是以學生為中心，在整個教學過程中由教師充當導師的角色，利用老師科研課題、各類創新課題或競賽項目同時具有嵌入式系統代表性的題目對學生進行實踐訓練，充分發揮學生的主動性、積極性和創造性，最終達到使學生有效地實現對所學知識進行鞏固的目的[5]。在這種模式中，學生是知識的主動建構者；教師是教學過程的組織者、指導者。與傳統的教學方法相比，“項目驅動法”能更大地激發學生的學習興趣和求知欲望，促使學生主動學習，充分發掘學生的創造潛能，提高學生的工程思維能力、實踐動手能力及團隊協作能力。
4.單片機課程項目驅動法教學的實施
4.1實施方法
項目實施時，一般由3人組成1個團隊，由教師下達統一的任務書，每人分工各有側重，如分別負責機械設計及制造、控制系統硬件設計、軟件設計、系統搭建與調試等部分。實施過程中，要求團隊成員通力協作，最終形成一套完整的裝置。項目選題是項目驅動法教學重要的研究內容之一，應滿足應用性、趣味性和啟發性的要求，精選適合學生實踐訓練的若干具體實際工程項目，例如2011年的實踐訓練項目為：激光自動循跡智能車、鍋爐自動給水系統、智能超聲波測距系統、智能門窗防盜應用系統、火車站臺警戒線警示應用系統、滾動電梯節能控制系統、商場客流量導購系統、單片機MP3系統。
通過解決具體工作任務，經歷嵌入式系統開發必需的幾個典型工作過程：設計要求分析、解決方案、硬件電路設計、軟件設計、仿真調試、PCB設計、軟硬件聯調、撰寫設計任務書、項目驗收答辯等。
4.2項目驅動法案例
在實踐教學中，選擇“激光自動循跡智能車”作為訓練項目是切實可行的。智能車的組成包括：機械和控制兩大組成部分。其中機械部分包括激光傳感器的支架設計、電路板的支架設計、舵機的轉向機構設計等；控制部分包括轉向控制、驅動控制、無線通信等，跑道有直線、直角彎、蛇形彎，智能車可通過安裝在車身上的激光組自動識別跑道上的黑線，確定自身位置，然后調整轉向和速度，不偏離跑道以最快速度跑完全程。該項目的控制系統以MC9S12G單片機為核心[6]，[7]，設計將涉及“電子技術”、“傳感與測試技術”、“自動控制基礎”、“微機原理與應用”、“計算機接口技術”等課程知識。該項目強調多門課程知識的有機融合，可以給學生提供較大的發揮空間。
智能車系統結構如圖1所示，硬件設計主要包括：①主控板；②用于識別跑道的激光傳感器模塊；③控制智能車轉向的舵機模塊；④控制智能車速度的電機控制模塊；⑤鍵盤和液晶顯示器的人機交互模塊；⑥智能車與計算機通信的無線發射模塊。
圖1 智能車系統結構
總控軟件采用模塊化設計思想，如圖2所示。主程序系統初始化后，執行一次鍵盤掃描程序，然后反復運行液晶顯示程序，當2ms、4ms、6ms定時程序到時，則進入各自的中斷服務程序。
圖2 軟件設計原理框圖
經過學生和老師的共同努力，該項目已在09級學生中完成車模機械制作、電路板設計及制作、軟件開發、順利調試通過。圖3為已調試成功的實物裝置。
圖3 智能車實物圖
5.教學效果
“興趣激發、項目驅動、實踐教學”，讓學生親自動手完成工程領域的具體項目，最終完成產品開發的全過程，使學生通過項目實施促進對理論知識的掌握，并融會貫通，提高工程實踐能力和創新能力是項目驅動法最大的優勢。經過近年來的研究與實踐，我校測控專業學生在嵌入式系統課程實踐環節取得了較好的教學效果，學生的綜合素質得到大幅度提高，表現在學習主動性、積極性、動手能力、創新能力、團隊協作精神和協調能力等的全方面提高。測控專業的學生從2011年起組隊參加“飛思卡爾全國智能車競賽”以來取得了二等獎兩項，三等獎三項的好成績。
6.結語
通過項目驅動法實施嵌入式系統實踐教學改革，可全面培養學生在科學技術、個人與專業素質、人際能力等各個方面的能力，從而培養出本科層次的具備終身學習能力的高素質測控及機電專業應用和開發人才。
參考文獻：
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關鍵詞：嵌入式系統；分層；實驗體系
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 22-0120-03
“嵌入式系統”課程是一門“軟硬兼施”、涉及多門專業基礎類課程內容并具有較強應用針對性的課程，不僅要求學習者具有較好的計算機軟、硬件基礎知識，還要求其具有其他門類專業的常規知識(如通信，自動控制，傳感器技術等)，被業界認為是一科入門門檻較高的學科。這些年來我們在教學中積累了一些經驗，其中最重要的一點認識是，學好本門課程的關鍵在于動手，缺少實踐環節的課程教學體系將很難開啟學生對本門課程的領悟力，也就難以使他們從容地越過本課程學習的門檻。
1嵌入式系統課程學習門檻高的原因分析
為了制訂一套科學合理的實踐教學體系，首先需要了解清楚學生學習時的困難所在。通過對學生在學習過程中反映出的問題以及與學生的直接溝通，我們了解到學生在學習中難于理解和感到困惑的主要原因有以下方面。
(1) 學習方法主要仍然按照與其他先修課程同樣的方法進行，而這些課程大部分都自成體系，所面對的問題基本上在本課程中都可以找到答案。而嵌入式系統課程內容涉及到相關的多門課程的內容，所表現出的問題往往需要在其他課程內容中去尋找答案。
(2) 嵌入式系統由于具有很強的應用針對性，不同的嵌入式處理器多數都是按照其應用領域量身打造的，其內部功能部件在類型和編程結構上沒有統一的標準。學生由于缺乏對嵌入式處理器應用的知識，也就無法對嵌入式系統中門類繁多的外設功能部件建立起具有應用目標的認識。
(3) 學生由于缺少實際的工程設計方面的知識和經驗，甚至缺少必要的實踐動手方面的訓練，所以無法以應用者的視角去學習理解課程內容，所學的知識往往都只能呈現為一些孤立的概念，也就無法將以前所學的知識與本課程內容聯系起來，更難以達到融會貫通地去學習理解課程內容。
分析以上原因不難歸納出問題的癥結所在就是學生所接觸的實際系統太少，由于缺乏自己動手實踐，所學的內容仿佛都是些懸在空中的抽象概念。這些知識用在何處，如何用，更是讓他們感到困惑。為此我們認識到，構建嵌入式系統課程教學體系的關鍵在于設立一套科學合理、行之有效的實踐動手教學環節。否則，即使安排了實驗或其他形式的實踐教學環節，也只能產生學生應付差事，教師完成任務走過場的無奈結局。這也是我們在前期的實驗教學過程中總結出的教訓。
2實驗教學裝置的研發
為了能更方便地按照所規劃的實踐教學環節設計后續的分階段分層次的實踐教學內容，我們自己設計開發了一款嵌入式系統課程實驗教學裝置。該系統結合理論教學內容選擇了目前應用較為廣泛的三星公司的S3C44B0處理器為核心，并本著易用、功能強、造價低、可擴展性好等原則，安排了外設功能組件的類型和電路結構。系統構成如圖所示。
板上的硬件部分主要包括如下部件：
S3C44B0X微處理器
16MB SDRAM存儲器
2MB Nor Flash
2路帶RS232電平轉換的UART口
IIS音頻接口
帶流控功能的兩個主一個從USB接口
10M以太網通信接口
4個LED跑馬燈，4個共陰八段數碼管
4×4矩陣鍵盤
復位和外部中斷3按鍵
5個PWM定時器輸出口
IIC接口
GPIO引出口
8通道10位ADC模擬量輸入口
DAC0832模擬輸出口
128×64點陣液晶屏
三總線引出口
14針JTAG接口
3實驗教學體系的設計
在嵌入式系統課程實驗項目的設置過程中我們感受到，必須要根據學生對所需知識的掌握程度、運用水平以及動手能力循序漸進地組織安排實驗內容，而且前后實驗內容要有一定的關聯性。另外受到課程學時數限制，以及不同專業對課程深度、廣度的不同要求，我們將實驗教學體系設計為三個層次：
(1) 基礎實驗教學層次；
(2) 提高型實驗教學層次；
(3) 綜合應用型實驗教學層次。
3.1基礎實驗教學層次實驗內容安排
基礎實驗教學層次實驗內容安排的出發點是使正常情況下的全體學生都能夠順利完成實驗內容規定的操作并得到正確的實驗結果，使他們能夠建立樂于動手實踐并獨立完成實驗的自信心。這一點非常重要，因為我們發現許多學生不愿動手甚至討厭作實驗都是由于初次實驗不成功造成的挫折感導致的。盡管有些實驗內容對于動手能力較強的學生來說過于簡單，但基礎實驗教學考慮的收益對象是大多數沒有動手經驗的同學。該實驗內容安排為16個實驗學時，具體實驗內容如下。可以看出，這些實驗對于大多數信息類專業都是最基本的內容。
(1) ADS開發環境及ARM匯編語言程序開發實驗
(2) ADS下C語言程序開發及目標程序燒寫過程實驗
(3) 基于GPIO口的LED及數碼管顯示實驗
(4) 基于三總線的鍵盤電路編程實驗
(5) 44B0中斷系統編程及應用實驗
(6) 44B0定時器編程及應用實驗
(7) 44B0異步串口編程及應用實驗
(8) GPIO，中斷，定時，異步串口綜合應用實驗
3.2提高型實驗教學層次實驗內容安排
由于本實驗教學課程體系面向有計算機、通信、自動化、微電子、網絡、軟件等多個專業，而不同的專業對本課程的教學要求及學時數也不同。因此對于有進一步實踐環節要求且有學時支持的專業開設提高型實驗教學內容。實驗內容需要16個實驗學時，具體實驗內容如下。
(1) A/D、D/A轉換實驗
(2) FLASH存儲器編程實驗
(3) 液晶顯示器編程及應用實驗
(4) IIC編程及應用實驗
(5) IIS編程及應用實驗
(6) PWM編程及應用實驗
(7) 綜合設計實驗：直流電機的閉環控制
3.3綜合應用型教學層次實驗內容安排
由前面的兩個實驗環節所安排的內容可以看到，這些實驗內容都是沒有操作系統參與的，基本上都是針對單元功能電路進行。而綜合應用型教學層次實驗內容將基于操作系統進行，而且綜合了不同數量的功能電路。允許學生根據自己的專業要求和興趣選做部分實驗內容。實驗學時數為32學時。具體實驗內容如下。
(1) Boot Loader的設計與實現(參照U-boot 1.1.3功能)
(2) µCLinux的移植
(3) µC/OS II的移植
(4) µCLinux下射頻IC卡讀寫器驅動程序設計
(5) µCLinux下基于Socket編程的Ping程序設計實現
(6) µCLinux下Web服務器的建立與實現
(7) µC/OS II下數據采集與顯示系統設計與實現
(8) µC/OS II下直流電機轉速控制系統設計與實現
4結論
經過幾年的教學實踐證明，的確是一種行之有效的教學方法。而且在這一過程中，參與訓練的許多學生對嵌入式系統開發產生了濃厚的興趣，實訓過程在提高他們的動手能力、分析問題解決問題的能力的同時，也激發了他們的創新意識和主動參與實際研究項目的自信和熱情。許多同學積極參與到一些老師的科研項目開發中，有些同學則在參加各項全國性的科技競賽中取得優異的成績。2006年的全國大學生嵌入式系統設計競賽中，由這些同學組織的兩支參賽隊，一支獲得了最高競賽獎Intel杯，另一支也獲得了三等獎。
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作者簡介
楊斌，男，副教授，西南交通大學信息科學與技術學院計算機硬件實驗中心主任，從事遠程實時監控、嵌入式系統方向的應用研究工作。
關鍵詞：技工學校 一體化 教師培養
近年來，隨著我國經濟的迅速發展，企業對技工的需求量越來越大，對技工的能力要求也越來越高。目前作為培養技工的職業院校是向社會輸送專業技能人才的重要渠道，如何讓職業教育培養的學生適應目前企業的需求呢？我國當前的職業教育離中國工業化進程和全面建設高水平小康社會的總體目標還有很大差距，在職教辦學體制、辦學模式、課程體系、師資實力、人才素質和能力、產學研、校企合作、國際融合等方面都滯后于社會經濟發展。國家“十二五”規劃中明確提出職業教育要提高教育質量，制定符合實際的教育改革發展規劃。職業院校的教學模式改革成為提高職業教育質量的重要途徑。
一、一體化教師培養的提出
職業教育是為了培養適應社會需求的人才的教育。我國經濟發展迅速，對技能人才的需求也日新月異。技工院校職業教育的改革也一直伴隨著社會的需求而變化。工學結合作為職業教育的重要特征已經被大家所認識，探索和建立適合國情、符合工學結合要求的新型職業教育課程模式，已經成為廣大職業院校提高教學質量的重要手段。隨著技工院校教學模式的不斷改革和發展，對技工院校的課程模式和師資隊伍建設也提出了更高更新的要求，課程模式從“以知識導向”的學科體系課程，向“職業能力導向”的“三段式”課程過渡，再向“工作過程導向”的學習領域“一體化”課程發展；教師的類型也從理論教師和實習指導教師過渡到“雙師型教師”，再發展到“一體化教師”。為了將職業教育的技能人才培養工作做好，各地技工院校不斷探索和實踐高技能人才培養模式，通過研究和改革課程體系、引進和培養高素質師資隊伍，以適應和形成具有中國特色的技工教育模式，培養能服務于社會的高級技能型人才。其中，一體化課程的建設和一體化教師隊伍的培養是實踐技工院校改革的重要內容。職業技術學校的教師是辦學方向的執行者和具體實施者，只有建設一支高素質的教師隊伍，正確把握各個教學環節中的辦學方向，才能保證學校辦學方向的正確性。隨著我國經濟的快速發展和企業體制的改革，大力發展職業教育，培養高技能型人才是社會發展的需要。因此，整體提升技工學校的教學質量和水平，就要打造一支愛崗敬業，勇于創新，不斷進取的教師隊伍，這樣，學校的辦學水平才能得到提升。本文主要就配合一體化課程改革的需要對一體化教師培養提出自己的一些建議和看法。
目前技工學校面臨著一個非常嚴峻的問題，就是師資隊伍與技工教育的發展不相適應。一是，教師數量不足，特別是實習指導教師數量較少；二是符合技工教育教學模式要求的“一體化”教師更少，理論教師往往偏重于理論教學，而缺乏動手能力，從而導致理論不能聯系實際；實習指導教師綜合素質偏低，專業技術知識體系不完善。在面臨新時期對技工院校教師提出新的要求和挑戰的同時，特別要加強對“一體化”教師的培養。
二、“一體化教師”的概念
所謂“一體化”教師，是指教師在工作過程系統化課程模式下，根據教學項目的要求將專業理論教學、實踐技能教學和企業生產管理融于一體，既能講授專業理論，又能指導專業技能訓練。“一體化教師”應該是專業理論知識和專業實踐能力上呈現整合的“一”，而不是目前所強調的理論教學和實踐教學兩種能力“雙師型教師”。因此，結合技工院校一體化課程改革和實踐的要求，對專業師資特有的素質要求，技工院校教師應從單純的理論教師或實習課指導教師向“雙師型教師”過度，再向“一體化教師”發展。
在職業教育中，經常提到的“雙師型教師”和“一體化教師”都具有豐富的專業理論知識和專業實踐能力。“雙師型教師”重點在于教師在專業理論教學和專業實踐教學兩方面都能勝任，但“一體化教師”重點在于能勝任基于專業理論知識、專業實踐技術、實際生產和管理于一體的工作系統化課程的教學，顯然兩者有著本質的區別。下面我們用一張表格來將“雙師型教師”與“一體化教師”進行比較分析：
比較項目 雙師型教師 一體化教師
主要工作 從事模塊化課程、專業實驗、專業實習的教學工作，擅長于專業理論和專業專項實訓教學 從事工作過程系統化課程模式的課程教學，擅長于實際生產和管理過程、專業專項操作能力、專業理論知識和社會核心能力的教學
主要特點 專業理論和專業專項操作技能兼備 專業理論、專業專項操作技能、實際生產和管理能力和社會核心能力一體
培養內容 專業理論學習、專業技能培訓、教育教學知識和技能 專業理論學習、專業技能培訓、教育教學知識和技能、實際生產過程工作
培養過程 上大學、參加職業技能培訓和教學業務培訓 上大學、參加職業技能培訓、教學業務培訓和實際生產工作
必須具備資格 專業技術資格和專業職業資格 專業技術資格、專業職業資格和實際生產經歷
要求高低 高 很高
從表格中可以看出，“雙師型”教師是指既具有相關專業技術職務（中、高級職稱），又有專業相關職業資格（中、高、技師和高級技師技能等級）的教師；而“一體化教師”則不僅要有專業技術職務和相應行業專業職業資格，還應有豐富的企業生產和管理經驗和社會閱歷，并能從事工作過程系統化課程教學。
三、“一體化教師”的培養
1.建立和完善教師培訓制度
要建立科學、規范、有效的繼續教育和培訓制度，對技工學校教師開展上崗資格培訓、教育理論培訓和企業生產管理技能培訓。制定相應的教師培訓計劃，并積極創造條件，鼓勵教師參加多種形式的教育與培訓。
2.校企合作辦學
校企合作教育是一種以市場和社會需求為導向的人才培養方式，是學校和企業雙方共同參與人才培養的過程。采取課堂教學與學生參加實際工作有機結合，培養適合不同用人單位的應用型人才的教學模式，校企合作辦學的實踐證明，企業是“一體化”教師培養的育人基地。學校利用校企合作這一伙伴關系，選派教師到相關企業進修，通過專業實踐使教師在實際的生產中了解所從事的專業在生產中生產、技術、工藝、設備、原材料的現狀和發展趨勢。教師可以帶著教學中的實際問題，到專業對口的企業請教有經驗的工程技術人員和生產一線的勞動者，在他們的幫助下提高教師的應用能力，在生產現場提高“一體化 ”的素質。因為企業的革新是教師成長的動力，生產現場是教師接受培訓的場所，同時運用企業人才管理機制激勵“一體化”教師成長。校企合作實現了優勢互補，校企合作培養“一體化”教師的成果將更加顯著。
3.開辟多元化師資來源渠道
要繼續發揮高等職業技術師范院校的作用，為技工院校培養“一體化”教師，與此同時，通過從社會聘用或與大企業聯合辦學等形式，廣泛吸引企業技術骨干等各方面人才尤其是一些高科技領域的急缺專業人才任教，壯大教師隊伍，優化教師結構。積極建立包括社會各行業的技師、高級技師等能工巧匠和專業技術人員在內的師資人才庫。
4.結合學校專業在崗培訓
目前在崗培訓是“一體化”教師培養的主要途徑之一，個人發奮自學及師傅帶徒弟的成才之路都有成功的范例。常言說“師傅領進門，修行在個人”，教學一線的教師在做好自己本職工作的同時，可通過自學使自己成為“一體化”教師。首先，自己要做好“一體化”教師的規劃，做好迎接各種困難的思想準備。在工作中不斷鍛煉自己的意志，增長自己的知識和技能，提高自己的素質。其次，在工作中向老教師、向名師學習，豐富自己的教學經驗。再次，充分利用學校的教師、設備、技術的等資源，組織教學經驗豐富的教師對青年教師進行培養。結合學校的工作實際任務壓擔子，安排理論課教師承擔實踐教學任務，提高教學能力，達到“一體化”教師的要求。
5.建立考核和激勵的用人機制
對一體化教師的綜合素質進行崗位考核，使之具有高尚的職業道德和高度的責任感；具有現代教育觀念，掌握現代職教理論并能在教學中予以運用；具有一定的教學科研能力和創新能力；掌握并能熟練運用現代教育技術和先進教學方法。建立能上能下，能進能出的用人機制，教師崗位考核結果應作為競爭上崗、實施獎懲的重要依據，對“一體化”教師在競爭上崗和享受有關待遇上應優先考慮。要建立優秀教師評選制度、骨干教師評選制度、名師工程等制度，對取得優異成績和顯著成果的教師和教育工作者給予獎勵，營造有利于人才脫穎而出的環境。
通過對一體化教師培養的分析可以看出，“一體化”教師的培養是技工學校教育的重要組成部分，關系到學校一體化課程改革的推進進程，關系到學校的教學質量能否不斷提升，關系到培養的學生是否能得到社會和企業的認可。所以技工學校培養“一體化”教師是建立一支一專多能，專兼結合、德才兼備，全面發展的高素質的教師隊伍，才能真正推動學校一體化課程改革的進行，才能真正提高職業教育的辦學水平。
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關鍵詞:嵌入式系統;課群建設;教學改革;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
1前言
嵌入式是近幾年發展最為迅速的IT領域之一,人才市場的需求量極大,因此,包括北京大學、北京航空航天大學、同濟大學、浙江大學等著名大學在內的全國很多高校及高職院所都紛紛開設了嵌入式系統專業。如何提高教學質量,培養專業人才,是擺在專業建設負責人和任課教師面前的重要課題。要解決好這個問題,必須首先認清嵌入式系統的特點,以及目前存在的問題,通過分析成功的經驗做法,在結合自身特點及現實情況的基礎上制定一套適合自己的教學體系。
2專業特點
(1) 專業涉及面太廣、綜合性太強。嵌入式系統是一門“軟硬兼施”、涉及多門專業基礎類課程內容并具有較強應用針對性的課程,不僅要求學習者具有較好的計算機軟、硬件基礎知識,還要求其具有其他門類專業的常規知識(如通信,自動控制,傳感器技術等),被業界認為是一科入門門檻較高的學科。
(2) 在此之前,學生在算法設計、應用層編程上接觸較多,而嵌入式系統需要大量的理解底層硬件和外設的工作原理,以及內核和驅動的工作原理,涉及到復雜的C語言和操作系統的概念,學生一下子無法接受,甚至產生畏難情緒。
(3) 嵌入式系統往往與應用相關,處理器、操作系統等種類繁多,熟悉這些內容,僅僅靠課內有限的學時是遠遠不夠的,這無疑要求學生們拿出大量的課外時間加以自學,這對他們的自學能力提出了很高的要求,而自學能力的培養普遍沒有得到足夠的重視或訓練。
3存在的問題
(1) 隨著高校的擴招,包括重點大學在內的生源質量普遍下降。很多學生只愿學馬上能用、容易上手的知識,這種現象在除重點大學之外的其他高校普遍存在。學生的學習興趣和積極性亟待提高,沒有這一點作為基礎,任何教學改革都是無源之水,天方夜譚。
(2) 由于涉及的知識面廣,綜合性強,這就對任課教師提出了更高的要求。一般的教師很難做到軟、硬件都精通,很多老師都是在接受短期培訓之后就給學生授課的,對相關基礎缺乏全面足夠的了解,實踐經驗有限。因此,目前學生實踐活動普遍停留在應用程序開發的階段上,底層內核移植、驅動程序的開發相對較少。
(3) 現有的嵌入式實驗教學平臺所配的實驗,幾乎都配備了詳細的實驗指導書,雖然老師們準備實驗講義的工作量減輕了,但學生們按照實驗指導書的步驟一步一步按部就班地重復實驗內容,不僅無創新可言,實驗本身的效果也大打折扣。
(4) 有限的課內學時,無法滿足實踐教學,尤其是綜合性、設計性實踐的需要。由于管理體制的原因,很多院校的實驗室并未完全開放,教師指導學生課外實踐的積極性沒有完全調動起來,課內安排的實驗更多的是為了配合課內理論教學的內容,一個實驗一個模塊,缺乏系統性,學生無法建立完整的系統概念。
4成功的做法
縱觀國內高校的成功做法,有以下幾點值得借鑒。
(1) 普遍采取基于項目(Project-Organized)的學習方法,基于問題(Problem-Based)的教學方法。由此產生的實踐教學目標明確,效率高。縱觀實踐教學成功的例子,普遍都是“Learning by Doing”,而不是“Doing by Learning”。
(2) 重視與博創、周立功、Altera、Xilinx、Microsoft、Intel、ARM等知名企業的合作,以獲得最直接的技術支持。既能彌補課程資源的不足,也能有效地培養師資隊伍。
(3) 重視和參加各種嵌入式大賽。很多學校,如北京工業大學,同濟大學,北京航空航天大學,電子科技大學在全球性的嵌入式大賽中都取得了驕人的成績,學生們在大賽中得到了極大的錘煉,這些經驗和積累也充實到教學改革中。在歷屆的“博創杯”全國嵌入式大賽中,哈爾濱工程大學多次獲得特等獎,足以看出該校已經形成了良好的競賽氛圍,也積累了豐富的大賽經驗和技術成果,并非一蹴而就。
5思考
看到一些理工科重點大學的成功做法,我們切記一定不能完全照搬,必須充分認識本校的特點,認真思考并選擇屬于自己的道路。
5.1教師隊伍建設
嵌入式是最近幾年才逐漸發展起來的新專業,教師的教學經驗普遍不足,教師隊伍建設十分關鍵。建議形成以專業負責人為核心,全員參與的教學隊伍。由于實踐輔導的強度非常大,一名教師往往也無法解決實踐過程中,尤其是創新實踐過程中涉及的所有內容,因此我們要探索一門課以一位老師為主導、由多位老師講授或輔導的模式。協同指導,既能減輕教師的負擔,又能提高輔導的效果。所有教師都要苦練內功,豐富自己的理論水平和實踐經驗,并真正投入到實踐輔導的隊伍中。周立功曾說,與他合作的研究生導師必須親自參與到科研項目中,不能只是指導。
5.2管理體制改革
很多嵌入式大賽取得優異成績的高校,都得益于三個方面,一是學生積極參與,二是教師主動投入,三是領導足夠重視。競賽的主體是學生,由于競賽是自愿性質的,面對每年各種各樣的嵌入式大賽,很多高校根本就沒有學生報名。原因是多方面的,除學生的個人基礎外,筆者認為在于引導不夠、宣傳不夠、激勵不夠。北京交通大學的做法是如果要申請保送研究生,必須有這方面的競賽經歷甚至獲獎。另外,很多高校考核教師主要看科研,指導學生實踐活動要占用大量的時間,投入與回報不成正比,很多教師不愿投入精力,而僅靠個別教師指導是無法形成合力的。北京工業大學在這方面做得很好,不僅有八人的教師梯隊,大部分教師都直接參與指導并有著豐富的實踐經驗,學校也十分重視,投入專款建競賽訓練基地。
5.3教學與科研結合,形成自己的特色
實踐證明,沒有科研的教學是沒有深度的。加州大學伯克利分校規定,課程教學必須與教師的研究領域緊密相關,他們追求深度甚于廣度。國內在嵌入式領域的著名高校,都十分重視與知名企業的合作,如同濟大學與微軟在移動方面合作,浙江大學與Intel在多核方面合作,都形成了自己的特色。嵌入式系統與特定行業應用密不可分,泛泛的教學無法激發學生的興趣。
5.4課群建設,課程整合
我們發現,導致學生失去興趣的另外一個原因是課程太多,壓力太大。如我院近幾年相繼開設了嵌入式系統基礎、嵌入式匯編語言、嵌入式操作系統、嵌入式軟件設計、嵌入式軟件測試、課程設計等課程,要通過考試,學生們必須完成相應任課教師布置的大量作業,學生們普遍感覺很累。如果通過一個大的Project,將嵌入式匯編、軟件設計、軟件測試等課程內容有機的整合起來,讓學生得到系統級訓練,作為內容的提升,可以讓學生在嵌入式軟件的優化、功耗的降低、可靠性設計等方面作些研究和實驗,甚至可以延續為畢業設計題目。因此,必須以專業為基礎,進行課群建設。
5.5教學方式改革
嵌入式系統實踐性很強,且有一定難度。建議采取自頂向下(尋根究底)的教學模式,這也符合認識事物的規律。建議學生們最好有一點單片機的基礎,初期用現成的學習板,盡量簡單,后期可嘗試自己設計,從硬件到軟件完全自己做。不僅要進行軟件的設計,而且還要進行硬件電路的設計和制作,以及軟硬件系統的聯合調試,使學生建立相關課程之間知識的有機聯系。讓學生熟悉需求分析、方案設計、原理圖和PCB繪制、元器件采購、電路的焊接和調試、嵌入式軟件開發等各個環節,使他們的工程實踐能力得到真正提高。值得注意的是,項目必須盡可能接近真實世界,因為真實的項目有很多約束,而這正是嵌入式系統的特點。考慮到學生的基礎參差不齊,必須分層次要求和考核。針對實驗教材過于詳細的問題,建議任課教師對實驗重新進行逐一設計,制造一些問題,盡管工作量很大,但確實十分必要。要發揮教師指導、教練的作用,強調學生自學能力的培養和提高。教學中要講思路、思維方式和方法,具體知識讓學生自學,并記錄遇到的問題,長時間無法解決和典型、普遍性的問題再在課堂上統一講授。建立資源庫,尤其是師生互動的教學資源,建立答疑庫,逐漸積累豐富。好的作品建立音視頻錄像永久保存。這樣第二年的項目可在此基礎上再有所發揮。
5.6教材建設
每個學校都有自己的側重點,基礎也不一樣,建議自編講義,結合教學大綱更多地融于自己的研究內容,在講授的過程中思路也會更加清晰,從而可以在教學中傳授更多的經驗而非簡單的知識,條件成熟時還可以公開出版,很多高校都有類似的做法。
6結束語
任何一個專業從新生走向成熟都需要經過幾年甚至更長時間的探索與磨合。在建設的過程中,必須針對學校的特點、生源的質量制定符合自己的培養計劃,根據教學反饋,實事求是,不斷調整。教與學都必須苦練內功,不斷積累,切忌急功近利,膚淺浮躁,只有這樣,教學質量才能實質性的提高。
參考文獻:
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一、改變教育觀念，樹立學生為主體意識
作為思想政治課教師，首先要轉變教育思想，要誠心誠意地把學生當作學習的主人。每個學生都有自已的個性、愛好的活生生的人，都需要尊重、信任和關懷；要相信所有的學生都能學習，不存在絕對的后進生，需要的是耐心與指導；要相信學生都有自我發展的需要，要給每一個學生提供思考表現、創造以及成功的機會，促進學生主動發展。同時更重要的，不能把主體性發展僅僅看作是提高教學質量的手段，而要把主體的發展作為思想政治課教學的直接目的。
二、轉換教學角色，顯示主體性輪換
充分發揮學生的主體性，解決好教師角色意識問題是關鍵。長期以來，我們受著“教師中心論”的影響，在教學中，教師是中心，學生圍著教師轉。忽視了學生的主體性，忽視了對學生主體認識，理解能力的開發，忽視了學生個性的發展。隨著社會的發展，科技的進步，特別是隨著人們思想觀念的更新，思想政治課教學上的師生關系將會發生巨大的變化。課堂上，教師應從“中心”位置“退居二線”，成為“幕后策劃者”。教師的工作重點必須轉移到如何引導學生通過思想政治理論學習，樹立正確的世界觀、人生觀、以及端正學習態度，改進學習方法，培養各種能力，加強學生之間的社會情感交流等方面上來。只有清醒地意識到自已的角色，當好一名“導演”，才能充分發揮學生主體的能動作用。
三、激發學習興趣，讓學生學有余力
現在使用的初中思想政治教材，雖在以前基礎上作了修改，但總體上仍顯得較空泛，枯燥。因此，要提高教學質量，增強教學效果，首先要使學生對這門課產生興趣，因此，教學中設法使學生對學習產生濃厚的興趣，是學生主體性發展的前提。教師在教學新知識前，先生動、形象地講清這堂課所學知識在實際中的應用或對今后學習新知識的作用和意義，激發學生的求知欲。
四、創設參與條件，讓學生學有機會
在思想政治課教學過程中，教師不能一味地講，應留給學生一定的時間和空間，盡量創設各種條件，讓每個學生都有充分表現自已的機會，積極動腦、動口，保證學生積極參與的數量和質量。只有既注重學生參與的深度即在參與中積極思維的程度，又注重學生參與的廣度即是否全班學生都參與，這樣，才能提高全體學生參與的質量，提高課堂效率，大面積提高教學質量。要把培養優等生與提高后進生同步，教學中，后進生比學習尖子更需要教師的關懷，更需要為他們創造條件，對他們要更多鼓勵和愛護，講課時，應選擇一些比較簡單的問題讓他們解答，給他們發言，多給解答的機會。對回答有錯誤的學生，也要表現出高度的熱情和耐心，使學生增強參與的主動性和克服困難的信心。這樣學生憑借老師提供的條件，通過自已的積極參與得出結論，學習的參與程度高，積極性、主動性也高。
五、注重學法指導，讓學生學有方法
在思想政治課教學中，既要研究如何改進教學方法，更需要研究指導學生的學習方法。要積極引導參與教學的過程，要教給學習的方法。在學習過程中，教給學生三種主要的學習方法：（1）閱讀的方法。教師科學組織學習材料，讓學生學會提綱挈領，抓重點，從而科學讀書。（2）嘗試學習的方法。通過“提出問題―――嘗試練習―――討論交流―――明理開竅”的學習過程激發學生敢于“讓我試一試”的動機，培養探究能力；（3）思考的學習方法。通過例證示范，練習的指導，引導學生逐步掌握常用的獨立思考方法，這樣學生學習的主動性和學習能力就會得到提高。
六、恰當引進競爭機制，開展形式多樣的競賽活動
好勝心是中學生具有的心理特征，這種心理特征在初中表現比較突出。因此，教學中應引進競爭機制，經常開展多種形式的競賽活動，強化學習效果。競賽的內容要廣泛，可以是教材知識性競賽，可以是思想政治課文競賽，也可以是時事知識或某個問題的競賽。競賽的組織形式可以多樣化。通過開展競賽活動，激發學生對思想政治課的求知欲，促使學生關心國家，自覺地去學習黨和國家的方針政策，擴大知識面。
七、積極開展思想政治課課外活動，充分發展學生的個性和特長
課外活動是第二課堂，是在教師的指導下，在校內進行的一些有組織、有計劃的教學和教育活動。是思想政治課教學的重要輔助形式，是課堂教學的繼續和補充，鞏固和提高，是整個思想政治課體系中不可缺少有機組成部分。
［關鍵詞］嵌入式系統課程；實踐；教學方法
一、嵌入式系統課程實踐教學概述
當前我國教育事業有了較大的發展，無論是教學理念還是教學實踐都取得了較大成果，嵌入式系統課程教學開始被引入到課堂教學中成為教學工作的重要組成部分。然而總的來說，我國傳統教學理念以及教學體系的影響，嵌入式系統課程實踐教學目前還存在諸多不足。嵌入式系統由四個部分組成，它以計算機技術作為基礎，并能夠對其他設備進行監控、管理。嵌入式系統憑借其獨特的優勢受到了許多高校的重視，越來越多高校將嵌入式系統課程作為重點建設課程。為了充分發揮其積極作用，與時俱進，培養嵌入式技術人才，我們有必要對嵌入式系統課程相關的理論與實踐知識有一個系統的研究。嵌入式系統課程適應了當前社會對科學技術人才培養的需求，它的開設給我國教育帶來了深遠的影響。嵌入式系統設計課程具有三大特點，分別是基礎知識面寬、綜合性強、理論與實踐相結合，嵌入式系統涵蓋多種軟硬件設計技術，對學生基礎以及綜合能力的提升都有著極大的意義，在嵌入式系統課程實踐教學中教學工作者必須透徹理解該課程的特點，掌握科學有效的教學方法，提高教學的針對性。
二、嵌入式系統實踐教學課程體系的設置與優化
（一）嵌入式系統實踐教學課程體系的設置
在大力提倡“以人為本”的形勢下，嵌入式系統實踐教學課程體系也應當將學生作為根本，設置清晰合理、適用性強的實踐教學課程，幫助學生奠定良好的基礎，鍛煉學生的思維能力與實踐能力。嵌入式系統實踐教學課程體系的設置需要我們轉變傳統觀念，打破傳統理念的束縛，推行獨立開課形式。另外，為了推動學生動手實踐能力的提升，學校要加強嵌入式基礎實踐教學平臺的建立，開設多種依托課程，如現代通信實驗、EDA技術實驗等。
（二）嵌入式系統實踐教學課程體系的優化
嵌入式系統實踐教學課程體系的優化離不開理論與實踐的有機結合，相關工作人員應明確實驗教學目的，充分理解“嵌入式”的深刻內涵，采取多種有效措施來讓學生學習和使用嵌入式，進而培養學生的創新、探索精神以及實踐應用的能力。嵌入式系統實踐教學課程體系的優化能夠給學生帶來更好的學習體驗，更好地激發學生的潛力，因此在課程體系優化的過程中工作人員要注重實驗課程的層次設計，結合課程實際情況努力建立“綜合設計型、基礎型以及研究創新型”的嵌入式系統實驗教學體系。具有層次的課程體系能夠幫助學生奠定扎實的基礎，讓學生逐漸提升各方面的能力。具體而言，三層次的嵌入式系統實驗教學體系首先將著眼點放在學生的基礎能力上，這一層次教學主要是鞏固學生的基礎知識，讓學生在基礎型實驗中初步掌握知識技能，掌握嵌入式系統開發環境與實驗程序的運行情況。綜合設計型實驗層次著重培養學生的實際應用能力，教學工作者要學會利用實驗系統中的資源，發揮嵌入式應用系統的實際價值。最后，課程體系中還要讓學生參與自主設計型實驗，增加有利于培養學生探究、創新能力的內容等。
（三）做好幾項工作
嵌入式系統課程實踐教學真正讓學生在“做中學”，學生的技能得到了實實在在的鍛煉和提升，為了充分發揮其價值，教學工作者必須堅持做好幾項工作。首先，教學工作者必須關注學生的興趣愛好，盡可能挖掘嵌入式系統課程與學生興趣愛好之間的結合點，激發學生的學習興趣。其次，嵌入式系統課程實踐教學的入門內容應當淺顯易懂、直觀且易于操作，避免在一開始就挫傷學生的積極性。另外，鑒于嵌入式系統課程實踐教學的人才培養目標，課程應多安排一些實用性強的實驗項目，通過實驗教學激發學生學習的動力。隨著人才市場競爭的日益激烈，人才培養工作面臨各種新的挑戰，嵌入式系統課程實踐教學只有跟緊時代需求，以市場需求為導向，才能不斷改進教學質量，發揮嵌入式系統課程實踐教學的價值，培養新時代的優秀人才。
三、結束語
我國教育不斷改革發展，教育環境以及教學水平有了很大的改善，嵌入式系統課程實踐教學具有很大的發展前景。總的來說，嵌入式系統實踐課程還比較新穎，相關的教學工作也處于摸索階段。因此，教學工作者還應努力探究嵌入式技術，將實踐課程與時展的需求結合起來，為學生綜合能力的提高提供良好的環境。
參考文獻：
［1］徐強.“嵌入式系統設計”課程教學改革的探索［J］.常州工學院學報，2010，23（1）：88-90.
［2］王殿君，劉淑晶，趙化啟.提高“嵌入式系統設計”課程教學質量的探討［C］.全國高等院校嵌入式系統教學研討會，2005.
