时间：2023-01-14 17:55:35
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇嵌入式培训总结，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词:嵌入式系统;课程群;实验教学体系;开放实验室;教学方式
随着嵌入式技术日益普及,国内外企业纷纷加大了对嵌入式产品的研发,嵌入式系统产业的人才需求也日益旺盛[1]。为了适应社会和行业的广泛需求,全国各高校纷纷开设嵌入式系统课程,嵌入式系统课程一时成为各高校最受欢迎和最热门的课程之一[2]。然而,与嵌入式技术的快速发展相比,我国教育机构在此方面的培养则相对滞后[3-4],作为一个新兴的课程体系,嵌入式系统课程在理论教学和实践教学方面存在很多不足,特别是一般院校在教学实践中遇到了很多困难和问题[5-7]。本文针对这些问题和不足进行了分析,并结合笔者在嵌入式系统教学方面的实践和对其他高校经验的总结,提出了相应对策以供讨论和研究。
1现状分析
作为一个新兴的课程体系,嵌入式系统的理论教学和实践教学一直处于不断探索和磨合的阶段,远不如其他课程那样成熟和完善。一般院校的教学实践目前主要存在以下几个问题:
1) 嵌入式系统入门难,且不同专业的学生各有其局限性。
嵌入式系统领域门槛较高,要求开发人员不仅要懂底层的硬件,而且要有较高的软件专业水平[8],在有限的学时里要掌握好软硬两方面,对学生来说压力很大。各专业学生的背景知识参差不齐,自动化、测控和电子类的学生往往硬件基础好,软件偏弱;而计算机和软件工程类的学生往往软件基础好,硬件偏弱。
2) 实验环节复杂,师资力量有限。
一般院校在嵌入式系统方向的师资有限,特别是实验人员极其匮乏,而嵌入式系统实验难度大,过程复杂,学生遇到的问题多,需要教师投入很多的精力和时间。另外,嵌入式实验设备需要比其他实验更多的维护和管理,这也会增加实验老师的工作量。
3) 实验设备匮乏,实验资源使用受限。
嵌入式系统开发板、仿真工具等实验器材价格不菲,学生无法自行配备,只能到实验室进行实验,而这限制了学生随时、随地学习的灵活性,也限制了学生创意和灵感的发挥,而一般院校经费投入有限,开发板的数量有限,这也在相当程度上限制了学生的实践时间和空间。
4) 实验内容单一,缺乏综合性和创新性内容。
很多院校的实验学时偏低,且实验内容单一,大都是基础性、验证性实验,缺乏设计性、综合性实验,有的即使是综合性的,但很少更新,与业界的主流开发技术和开发平台脱离,致使学生所学与业界实际需求有差距,失去了嵌入式教学的意义。
5) 缺乏完善的立体教学资源和环境,同时教学手段落后、单一。
很多院校还没有建立起完善的教学体系,更缺乏支撑学生学习的立体教学资源和环境,除了上课和实验以外,缺乏其他的方式、手段来巩固和促进学生的学习和进一步的发展。在教学方式上,仍然采用了过去相对落后和单一的讲学方式,只是采用PPT进行“灌输式”、“一言堂”的理论讲解。
2对策探讨和研究
本文结合笔者的实际任教经验、平时的思考以及对一些重点院校、嵌入式技术公司的调研,提出针对上述几个问题的对策以供研究和探讨。
1) 院系合作,建立合理、完善的嵌入式系统课程群。
嵌入式系统课程内容多而杂,系统性和综合性强,嵌入式系统本身就是一个包含软件和硬件的完整微型计算机系统,因此,嵌入式系统的设计原理和技术不是一两门课程就能讲授的,需要建立一个完整的嵌入式系统课程群。参考和总结各高校嵌入式系统课程的开设情况,本文认为图1所示的嵌入式系统课程群是可以借鉴的。
其中,硬件基础和软件基础课程是作为嵌入式系统课程的先修课程,在低年级开设,而嵌入式系统原理、嵌入式处理器结构、嵌入式操作系统和嵌入式软件开发技术4门课作为课程群的主干课,主要为本科三、四年级和研究生开设。这些课程不是为了嵌入式系统而重复开设的,而是结合嵌入式系统进行重新调整和优化,以便于嵌入式系统的课程学习。
为了节约师资力量和共享实验设备,相关院系可以建立合作机制,互补开设课程。例如,计算机专业的学生可以选修自动化或电子专业的模拟电路等课程,而自动化或电子专业的学生可以选修计算机学院的数据结构和操作系统等课程。这样既可以节约师资力量,也可以共享实验设备,还可以使“偏软”和“偏硬”专业的学生进行软硬互补,互相学习、互相促进。
2) 加强师资培训和进行结构性扩展。
要解决实验课中师资力量受限的问题,在不额外引入师资的情况下,可以从横向和纵向两个方面进行师资培训,达到扩展师资力量的目的。横向是加大对本专业的硬件类课程的相关实验员(例如体系结构、数字电路课程的实验员)的培训,使之可以兼任嵌入式系统实验员;纵向是可以着力培养少数优秀研究生,使之可以和教师一起带实验,每年进行一次选拔,以维持能够带实验的常规人员阵容。
3) 建立开放实验室。
解决学生实验设备受限的问题,有两个思路:一是建立全天候开放性实验室,使学生可以随时随地到实验室学习和实验,这里需要建立严格的管理制度,既保障学生自由的学习又保障实验室的安全和规范运作,目前国内很多高校已经有这方面的成功经验;二是可以引入和开发能够运行在通用PC平台上的MPU仿真软件如SkyEye, 通过仿真软件,学生可以在自己的PC上建立起ARM系列MPU的运行、调试环境,对操作系统和系统软件进行开发调试,学生通过初步调试后,可以再到实验室真实环境下验证,能够缓解实验时间、实验设备有限的压力。
4) 构建“一体化、多层次、开放式”创新实验教学体系。
嵌入式课程是一门实践性、应用性很强的课程,只有建立完善的实验教学体系才能培养出真正有动手能力的学生。可以建立多层次、逐步递进的实验教学体系,如图2所示。
在实验教学中,还应注意打通课程之间的“壁垒”,做到“两个贯通”――在纵向上把专业基础课、专业核心课的实验内容上下贯通,在横向上将不同门类课程的实验教学内容左右贯通。
5) 建立完善的立体教学资源和环境,改进教学方式和手段。
可以从以下几个方面完善教学资源和环境:一是建立嵌入式系统课程资源网站,集资源共享、技术交流、信息反馈等多功能于一体,让师生、学生之间可以自由学习和交流;二是举办嵌入式系统技术讲座,邀请来自高校的研究成果突出的学者,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;三是对难理解、较抽象的课程内容开发配套的CAI软件辅助教学;四是展开校企合作,为学生创建工程实践环境;五是举办校内嵌入式系统竞赛,并引导学生参加地区和全国性的竞赛,激发学生的学习热情和培养学生的创新能力。
改进教学方式和手段可以从大力开发CAI课件、Flas、网络视频课件入手,以增强教学的生动性、直观性、形象性,不仅可以激发学生的学习兴趣,也能促进学生对重点和难点的掌握和吸收。对于工程项目,可以录制项目的完整过程,在实践教学中向学生展示从设计到实现整个过程的原理、方法和技巧。
3国内高校成功经验
关键词：项目驱动 嵌入式系统 实验教学改革
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
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关键词：嵌入式软件；实验教学系统
中图分类号：G64 文献标识码：A
文章编号：1672-5913 (2007) 15-0027-04
Experimental Teaching System Construction for Embedded Software
Abstract：To train up a good deal of embedded software development talents adaptable to the society requirements, the embedded software system’s architecture and development contents are analysed in this paper, as well as the particular fashion of embedded software development and the developers’ knowledge system structure required by the community.
Several configuration schemes for embedded software experimental teaching system are also described in this paper, as well as the construct of multiple levels’ experimental projects. In the end, how to doing experimental teaching well and raise the teaching quality are summarized. This paper is a summarization for the many years’ embedded software practical teaching work by the authors. We hope that it could bring some enlightening reference to the community, and establish a basis for our next improvement.
Key words：embedded software; experimental teaching system
“嵌入式软件开发”是一门实践性相当强的课程，学生在学习了相关理论知识之后，如何能从实践的角度掌握更实用的开发方法和技能，是我们在规划、完善嵌入式软件教学体系中重点关注的问题。为此，我们以培养适应社会需求的嵌入式软件开发人才为目标，充分研究了嵌入式软件系统结构及开发内容、嵌入式软件开发方式的特殊性以及业界对嵌入式软件开发人才的知识体系结构需求，开发了以多种配置方案、多层次实验项目为主要内容的嵌入式软件实验教学系统。
1嵌入式软件系统结构及开发内容
嵌入式软件系统的典型结构如图1所示。
因此，嵌入式软件的开发自下而上可分为以下几种层次：
编写简单的板级测试软件，主要目的是辅助硬件的调试
(1) 开发基本的驱动程序(不针对特定的嵌入式操作系统)
(2) 开发特定嵌入式操作系统的驱动程序(即板级支持包BSP――Board Support Package，包括目标板的初始化、中断管理以及一些简单的驱动程序单元)
(3) 开发嵌入式系统软件，如嵌入式操作系统
(4) 开发嵌入式中间件，如嵌入式CORBA、嵌入式JAVA等
(5) 开发嵌入式应用软件
2嵌入式软件开发方式的特殊性
嵌入式软件开发方式有其特殊性，具体体现在如下几个方面：
(1) 开发方式：采用交叉开发的方式。这是与桌面软件开发不同的地方，其开发环境的建立相对复杂，不仅要安装开发工具软件，还需配置特定的目标硬件平台，并在开发平台与目标平台之间建立有效的物理连接和逻辑连接，相关概念易产生混淆。
(2) 对开发工具的要求比较高：一则需要有功能强大的集成环境提升开发过程的便捷性，二则不管是进行调试还是测试，均要求在目标端有相应的模块，以支持宿主端功能的实现，模块可以是用软件实现的，也可以是由硬件实现的。
(3) 硬件平台丰富多样，有共性，也有较大的差异性。据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器的品种总量已经超过千种，有几十种体系，主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、X86，广泛应用于消费电子、通信、汽车、国防、航空航天、工业控制、仪表、办公自动化等领域。教学中应考虑采用各种典型的硬件平台，让学生学到的知识更能接近社会的需求。
3嵌入式软件开发的知识体系结构
嵌入式软件开发的范围和内容涉及很多方面，与桌面软件开发不同，业界对嵌入式软件开发人才有更多的要求：不仅要懂软件，还要具备基本的硬件知识。具体来讲，除具备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语言、程序设计思想和方法等外，嵌入式软件开发的知识体系结构中还要求如图2所示的内容：
4实验系统构成及配置
嵌入式软件开发实验系统一般由下列元素组成：
(1) 嵌入式系统芯片及开发板(或评估板)
(2) 嵌入式软件开发工具(或集成开发环境)
(3) 嵌入式操作系统(可选)
(4) 其他监测仪器(硬件相关，可选)
(5) 实验项目
(6) 配套资料，如实验教学大纲、参考实验程序、参考实验报告、实验课件、实验教材。
针对嵌入式系统芯片及开发板、嵌入式操作系统及嵌入式软件开发工具多样性的特点，我们通过与嵌入式硬件厂商、软件供应商的广泛交流与合作，利用多方资源建设与丰富实验系统，规划和实现了多种配置的实验系统，可以配套具有不同教学侧重点的嵌入式软件课程，灵活性大。在配置实验系统时我们基于如下的一些考虑：
硬件平台方面：主要考虑选择属于不同系列的嵌入式微处理器构建目标平台，目前有如下几种配置：
(1) 嵌入式仿真PC平台
用软件仿真的方式在PC机上模拟一个嵌入式目标平台，学生利用PC机就可以自己动手搭建嵌入式系统的开发环境，熟悉应用开发，更快捷方便地学习和理解嵌入式系统的基础知识。基于这样的基础，再在真实的嵌入式目标硬件平台上进行开发，经历从纯软件到软硬件结合、从“纸”上谈兵到“板”上谈兵的一个学习实践过程，逐步递进，由浅入深，就能更加系统、透彻地掌握嵌入式软件开发的知识和技能。
(2) 基于ARM7的嵌入式硬件平台
ARM(Advanced RISC Machine)是目前业内主流的嵌入式微处理器系列，在众多的嵌入式领域中得到应用，已成为业界公认的嵌入式微处理器标准。ARM7在整个ARM系列中位于中低端的位置，采用ARM7为核心的嵌入式硬件板作为目标平台，既能让学生从一开始就了解和熟悉业内主流和先进的嵌入式微处理器的知识，又能降低实验系统构建的成本，便于普及。
(3) 基于SH3的嵌入式硬件平台
SuperH(简称SH)是由renesas(瑞萨)公司开发的用于高性能价格比、小型化和高性能功耗比的嵌入式RISC处理器。Renesas也是目前位居业界前列的微控制器供应厂商，其SH系列的嵌入式微处理器在汽车电子、网络设备、办公自动化设备、家用电器、工业设备等领域被广泛应用。
软件平台方面：
(1) 嵌入式操作系统：一种方案是采用开源的嵌入式操作系统作为学习和使用对象，例如uC/OS-II。由于开放源代码，学生能够看到嵌入式实时操作系统尤其是内核的典型实现，能够更好地激发他们的学习兴趣，可自己尝试修改如调度算法之类的内部机制，对于他们掌握好相关理论知识和提高实践水平很有好处。另一种方案是选择商用嵌入式操作系统，这些操作系统厂商可提供针对教育的版本，比如北京科银京成技术有限公司推出的国产自主品牌嵌入式实时操作系统DeltaOS。主流的商用嵌入式操作系统经过了市场应用的考验，在功能、性能、稳定性和可靠性方面都有较大优势，让学生学习了解它们也是有好处的。
(2) 嵌入式软件开发工具：尽量采用集成化程度高的、使用方便、易学习掌握的工具。因为在教学中工具不是重点，但又是实现开发所必需的。选择好的工具能让学生尽快熟悉嵌入式软件开发的过程尤其是交叉开发的方式，尽快跨越工具关，建立起开发环境，以便在有限的课时中把精力集中在嵌入式操作系统、嵌入式微处理器编程、驱动开发、应用软件开发等重点内容上。
基于上述考虑，我们规划的不同方案的实验系统配置如表1所示。
5实验项目体系设计
实验项目的设计遵循下面的一些原则：
(a) 由浅入深，由易到难
(b) 由硬件到软件、自下而上
(c) 由基础到综合、由验证到创新
基于这样的原则，我们设计的实验项目可分为以下类型：
(1) 嵌入式开发环境的建立：包括仿真开发环境的建立、交叉开发环境的建立，让学生体会不同开发方式的要点和差异(包括宿主平台及目标平台的软硬件配置、软件工具的安装及配置、硬件线路的制作及连接、物理连接的验证、逻辑连接的验证等)，掌握开发工具的基本使用，熟悉嵌入式软件运行的载体――嵌入式目标平台；
(2) 嵌入式微处理器编程基础实验：包括汇编指令实验、处理器工作模式实验、存储器实验、I/O接口实验、中断实验等；
(3) BSP及硬件驱动开发实验：包括板级初始化、系统自举程序(boot loader)、实时时钟和定时器驱动、网络接口驱动、键盘驱动、显示(如LCD)驱动、串行总线(包括UART/USB/I2C等)驱动、多媒体接口设备(比如音频)驱动、可编程I/O端口操作等；
(4) 嵌入式系统软件开发实验：比如嵌入式操作系统内核移植、嵌入式操作系统组件(如GUI等)移植、开放源代码的嵌入式内核机制改造等；
(5) 嵌入式操作系统应用基础实验：对嵌入式操作系统尤其是内核的基本管理功能的验证性实验，包括任务管理、信号量机制、消息传送机制、优先级反转及解决策略、内存管理等，帮助学生掌握嵌入式操作系统的基本原理和使用。这类实验比较简单，只突出某一方面的主题；
(6) 嵌入式操作系统应用综合实验：学生在全面掌握基础理论知识和具备一定动手能力后，掌握嵌入式软件开发的过程和方法，将所有的基础软件部件贯穿起来，比如将嵌入式实时内核、文件系统和TCP/IP网络协议栈、嵌入式GUI进行综合应用；
(7) 嵌入式中间件应用实验：比如嵌入式JAVA程序设计、手机Java应用开发等；
(8) 嵌入式系统应用综合设计实验：从底层硬件的扩展和设计，到驱动开发，再到上层应用软件的设计，完成复杂应用开发。帮助学生了解真实的应用，并锻炼自己分析和解决问题的综合能力，掌握系统分析、设计及编程、调试和固化等多方面的技能。
6如何提高实验教学质量
(1) 积累、完善相关素材和配套资料(包括实验教学大纲、参考实验程序、参考实验报告、实验课件、实验教材等)，进行充分的准备。
(2) 规划好实验步骤，规范化实验课程程序，完善相关管理制度，比如：将实验步骤以实验指导书的形式体现；实验前由老师讲解，并演示操作步骤；学生开始实验操作前教师明确实验项目的目标和要求，在实验过程中适时提供指导；实验结束后要求学生按标准格式书写实验报告，教师及时批改和总结。
(3) 根据所配套的理论课程，将实验项目合理组合搭配：在实验教学课时有限以及实验设备资源不是很充足的情况下，为了尽量多地让学生掌握嵌入式软件开发的知识和能力，对上述不同硬件平台和软件版本的实验系统进行选择，对不同类型的实验项目进行组合搭配，以取得更好的教学效果。
(4) 根据实验内容的难易程度和工作量大小，改变实验小组的构成形式。对于简单的和工作量小的实验项目，可要求学生独立完成。而对于综合性和创新性的实验，一般不是能由单个人独立完成的，需要学生们组成设计小组，协同分工，共同完成。
(5) 创新实验考核方式。针对不同类别的实验，采取不同的考核方式。对于一些简单的验证性实验，由教师直接在实验课上考核，在学生完成实验项目后检查其完成情况，酌情打分；另一方面，对学生提交的实验报告进行评价，关注他们是否能提出一些心得体会，以及对实验的建议。对于综合性的设计实验和创新性实验，关注学生个体或团队开展实验的过程，要求他们提交更为详细的实验报告，以及在实验过程中产生的其他工作产品(除了软件程序本身外，还要求有完善的设计文档)，评价他们是否掌握了提出问题、分析问题和解决问题的基本方法，是否具备将相关理论和实践知识融汇贯通、举一反三的能力。
7结语
在现今计算机技术迅速发展和纵深应用的后PC时代，嵌入式系统的应用无处不在，业界对于嵌入式系统开发人才的需求与日俱增。这种人才需求不仅是数量上的，更是品质上的。国内各高校、职业技术学院及培训机构的嵌入式相关理论与实践课程的开设也从客观上证明了这种需求。本文是对作者多年嵌入式软件实践教学工作的总结，希望能给同业者带来一些启示和参考，也作为自身下一步工作改进的基础。
参考文献
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嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的3个基本要素［1］。随着科技的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。嵌入式系统的市场快速增长，嵌入式人才缺口急剧增大［2］。正基于此，国内众多高校、职业技术学院和培训机构纷纷开展嵌入式系统的教学和培训工作［3］。作为高职高专计算机类专业，开设嵌入式课程一直都在摸索之中。由于受到高职高专学生基础较差、嵌入式内容综合、学时较短等因素困扰，因此，通信类高职高专学生开设嵌入式课程更少。但是随着时代的发展，人们对信息的传递要求也越来越高，因此，学生在学好单片机为基础的同时，一部分学习好的学生可以学习嵌入式，加强嵌入式系统接口与通信编程实践能力的培养。
1确定培养目标嵌入式系统是软硬结合的产品，存在于各个领域，这就决定了它的多学科交叉特性［4］。一般嵌入式系统分硬件应用模式和软件应用模式。硬件应用模式主要是以电子技术应用工程为主，从事控制、仪器仪表等方面硬件设计和驱动程序的设计等；软件应用模式主要是以计算机、通信技术应用工程为主，从事实时操作系统和应用软件设计等。高等职业教育是就业导向的教育［5］，我们从企业对求职者的技能要求角度出发［6］，通过对高职高专学生的职业活动导向分析，毕业生应具有相应的嵌入式工程设计与调试能力，因此，把嵌入式的应用程序的设计与调试能力作为核心培养目标。
2建立嵌入式系统教学体系以夯实基础，突出重点，提高学生动手实践能力、综合应用能力和创新能力为目标，充分考虑通信类专业嵌入式系统课程特点和学生实际情况，建立了高效整合的实践体系。首先，我们基于嵌入式中对硬件电学知识和电路知识的掌握，分别开设60课时的“电工技术”和60课时的“电子技术基础”；其次，基于嵌入式中对软件设计知识的掌握，分别开设90课时“C语言程序设计”和90课时的“单片机项目开发与实践”；最后，通过128课时的“嵌入式项目设计与实践”完成整个教学体系。由于课时有限，在安排课程时宁缺勿滥，既然学了就要学透，学扎实，避免后续课程出现“烫剩饭”现象。为了做到讲、练、讨论相结合，所学的知识能及时实践，做到技能不过夜，少遗忘，因此采用4节课连上的形式，在综合实验室边讲、边练、边讨论完成教学。学生实践时间大于50％。在打好基础的同时，重点培养学生初步分析能力、综合应用能力和解决问题能力。对嵌入式感兴趣并且学有余力的学生可以参加由专业教师组织的嵌入式社团，利用业余时间帮助教师完成某些项目开发和调试工作。有兴趣的学生也可以参加电子设计大赛和嵌入式设计大赛，提高学生独立分析问题、解决问题的能力和实践创新精神。
3建立和完善实验、实训环境实验、实训环境关系到教学是否正常完成。嵌入式系统涉及的实验设备种类较多，耗资较大，损坏率比较高，但利用率却较低。为了解决学校与学生两难问题，满足多层次实践教学的要求，我们一方面向学校申请经费，一方面鼓励教师申报科研课题，调动教师的积极性，自主研发实验设备。截至2009年中旬，我院教师已申请到江苏省产业化项目一项、江苏省教改项目一项、教育部教职委教改项目一项、院级教改项目一项、院级创新基金一项，到帐经费约5万元。学院已为嵌入式教学体系实验课程配备了实验设备，其中“单片机项目开发与实践”课程采用自主设计的实验板。一般人认为，学好单片机不是教出来的，而是“玩出”来的。为了便于学生购买，应花大力气降低实验板成本。最终，整套成本才25元，学院补贴60％，学生只要付10元就可以购买属于自己的单片机实验板。实验脱离了实验室的束缚，只要有电脑，随时随地都可以做。“嵌入式项目设计与实践”课程采用与中国电子学会嵌入式分委会、北京博创公司联合建设的形式，既有Intel公司的PXA270实验箱、三星S3C－2410实验箱，又有便于学生学习购买的三星S3C－2410开发板，从而满足不同层次的学生对实验、实训的要求。在节省了大量的实验室建设和维护资金的同时，锻炼、提高了教师的教学、科研水平，更重要的是保证了教学实践优质、顺利完成。
4建立嵌入式系统课程体系由于嵌入式系统内容比较多、比较综合，我们抓住学生职业需求，以学生以后的工作过程为基础，通过任务驱动和项目教学2部分完成，教会学生嵌入式应用程序设计与调试的方法，以及提高学生解决实际问题的能力。第一部分，通过任务驱动完成Linux程序设计基础教学，如表1所示。通过任务驱动，使学生对Linux程序设计有一个感性的认识，对设计流程和方法有一个灵活的掌握，为下一阶段学习打下一个良好的基础。第二部分，教师通过职业行为领域引导一些典型的嵌入式系统通信项目在课程中进行分解，把项目的内容分成若干个任务，按照项目开发流程，逐步由易变难，同时将学生分组，锻炼学生团队组织能力和相互协作能力。在教学过程中以学生为主体，淡化讲授和实验的界限，采用一体化教学，以项目为载体，打乱知识结构，使其内容根据一个个通信项目重新组合在一起。通过做项目将常用的命令和知识点融合其中，突出能力目标。一些使用率低的命令和知识点由于课时有限，学生的精力也有限，就舍弃不讲，鼓励学有余力的学生自学，尽量做到“丢芝麻，捡西瓜”。通过对工作过程分析，抽象出3个典型工作项目，涉及有线、无线通信多个领域，如表2所示。学生通过自己的操作很快能看到正确结果，成就感很强，兴趣很高，同时通过分组考核，激发学生全队合作意识和创造性。学生根据课程的进度逐步完成项目中的各个模块实验，在课程中不断学习新的知识点，并应用所学知识完成项目。
5实践教学方法改革
5．1学生主体，多种教学方式相结合嵌入式系统内容比较多，仅通过一两种教学方式达不到教学目的，所以，我们采用授课、案例分析、演示、实验、查阅资料并总结，以及项目驱动等多种教学形式相结合的方式进行，让学生能够及时汲取和充分掌握所学知识［7］。初期，我们通过教师在多媒体上做、学生在计算机上模仿的讲练结合的教学方式为主。这种方法很重要。随着课程的发展，教师讲得越来越少，随之，鼓励学生通过多种手段（如走访、上网、去图书馆、实验等）收集大量信息［8］，并利用自学等多种学习方式开展学习。最后，根据能力挑选出小老师，辅导其他学生上机［9］，并由他们组织学生团队。一些项目基本由学生团队自主完成。在学习过程中鼓励学生和其他相关专业学生交流，有利于学生对其他知识的摄取和掌握。在学习过程中，教师和学生之间没有任何界限，教师是学生团队的合作伙伴，是解决实际问题的朋友。教师通过解决问题的方法启发学生，影响学生，培养学生良好的解决问题的能力，而不单纯是传授专业知识和技能，使受教育者通过职业教育具备一种能力，不仅能“有饭碗”，而且会有一个“好饭碗”。
5．2工学结合、以职业活动为导向嵌入式系统与产业界联系紧密，企业中有工程经验丰富的一线工程技术人员和高水平的技术团队［10］。我们通过校企合作、工学结合，与中国电子学会嵌入式分委会、北京博创公司深入合作，从企业中邀请经验丰富的一线工程设计人员和技术团队带学生实训，通过校企双方共同努力构建一个工学结合、以职业活动为导向的教学环境，使学生提前感受到企业文化，完善自身职业素质和工学结合的实践能力。学生通过工学结合受到一线工程设计人员潜移默化的影响，能较快地融入到学习中来，提高自身技术水平。组织学生参加企业嵌入式系统通信模块测试，受到企业和学生的好评，为学生毕业前自我工作定位、合理的自我评价打下很好的基础。
6结束语
通过不断探索与实践，我们在通信专业嵌入式系统教学方面建立了较为完整、系统的课程体系，建立了较为全面的实验、实训环境，取得了较好的教学成果。
关键词:嵌入式系统;教学体系;教学方法;教学实践
中图分类号:G642文献标识码:A
1引言
网络、通信、多媒体和信息家电时代的到来,无疑为32位嵌入式系统高端应用提供了空前巨大的发展空间;同时,也为力不从心的8位单片机向高端发展起到了接力作用。嵌入式技术及产品的快速成长成了全球IT产业发展的显著特征,嵌入式技术是二十一世纪最有活力和生命力的新技术之一。然而在中国,嵌入式软件复合型人才的缺乏,已成为嵌入式产业的可持续发展的瓶颈,作为对新技术研究和探索最活跃的群体之一――高等院校中独立软件学院,如何接受嵌入式技术带来的挑战,学习嵌入式、研究嵌式、使用嵌入式,已成为一个重要的研究课题,加强与完善高校嵌入式系统教学迫在眉睫。由于国内嵌入式系统教学起步较晚,目前还没有形成适应高校教学的一个统一的教学体系和教学规范。由此强调要以信息技术为手段,深化教学改革和人才培养模式改革,如何根据社会的实际需要,培养具有一定专业特色的和特定能力强的软件实用型、复合型人才是我们学院应首要解决的问题。因此必须深入探究嵌入式系统课程体系结构,寻求各专业嵌入式系统实践教学解决方案,积累教学实践经验,建立较规范的嵌入式系统教学体系,使嵌入式系统应用开发技术更好地融入到教学与科研活动中,以适应社会对嵌入式系统人才的需求,对于深化我国高校的教学改革具有重要的现实意义。
2嵌入式系统教学体系探究
嵌入式系统作为一个新兴的课程体系,目前在教学过程中相关先修课程与基础知识的准备教学内容(包括硬件平台与软件平台)的选择、实验教学与实践环节组织等问题依然处于争论和探索阶段。国内高校对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。
2.1嵌入式系统教学分析
(1) 从应用角度来分析,具有世界最大嵌入式技术市场的中国,嵌入式系统教学中更多的强调以“应用”为中心。嵌入式系统应用程序的开发还必须具有一定的行业领域知识,教学中最好要在一个实际的应用项目开发环境中去实践,提高嵌入式软件开发方面的综合应用能力。
(2) 从学科专业角度来分析,嵌入式系统涉及多门交叉学科致使将嵌入式系统的教学大致分为三类:软件学院专业嵌入式教学;计算机专业嵌入式教学;微电子、电子信息工程、自动化等相关专业嵌入式教学。在嵌入式系统教学中应重视不同专业嵌入式课程体系建设、课程目标和内容等方面展开。
(3) 从技术角度来分析,嵌入式系统是软件和硬件有机的结合体。要考虑什么样的硬件设计更容易编写驱动程序,软件处理效率等因素就必须要学习操作系统和驱动程序开发相关的知识,同时需要考虑如何取舍软硬件设计。由此嵌入式系统教学中应注重培养同时具备软件和硬件两方面及综合性知识分析能力。
2.2嵌入式系统方向理论课程体系
本科阶段的按专业方向课程规划既要重视基础理论的学习,又要注重实践性,既要突出专业自身特点,又要把握嵌入式系统在多学科知识领域中相互渗透的规律。不同专业嵌入式系统方向课程体系如图1所示。信息工程专业涉及的专业基础课包括数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术、计算机组成原理、可编程逻辑器件、EDA设计等课程。而软件工程专业涉及的专业基础课则为C/C++语言、数据结构、计算机网络编成、编译原理、软件工程、操作系统等。嵌入式系统课程体系包含两个专业的相关内容。数字电路的知识是从事嵌入式系统的必备,关键要增强逻辑思维能力。C语言作为一种“高级的低级”语言、易移植、易维护、可读性强、具有强大的内存操作能力,成为嵌入式系统开发的最佳选择。数据结构与算法在嵌入式系统教学中要作为重点,可适当增加实验课时,无论学生以后从事嵌入式系统的软件还是硬件开发,这门课的思想将贯穿其中,这两门课程教师应当要求学生加强上机实验的操作,鼓励相互交流,体会编程的思想。
嵌入式处理器体系结构:在嵌入式领域中广泛应用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微处理器。ARM公司引发了嵌入式领域的一场革命,在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位,是目前32位市场中使用最广泛的微处理器,学习以ARM为架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。对于嵌入式操作系统:目前比较适合用于本院教学主要有VxWorks、Windows CE、Linux(uClinux)和μC/OS-Ⅱ等。基于Linux内核稳定可靠、源码免费开放等优势成了教学和学习嵌入式操作系统的首选。嵌入式的软件开发从智能手机开发(SYMBIAN)、J2ME程序设计、数字媒体终端等实践编程。嵌入式软件开发语言主要有汇编语言、C/C++语言、Java语言等。
2.3嵌入式系统方向实验课程体系
嵌入式系统是实践性很强的课程体系,学好嵌入式系统课程不仅有助于学生了解系统设计的基本方法,而且能提高学生对于相关学科的理解和实际应用能力。在嵌入式系统教学中,实验是最重要的环节之一,是学生掌握嵌入式系统设计技术的关键。为满足不同专业学生的学习要求,我校现有嵌入式系统实验设备40套(XScale PXA270处理器)及相关配套实验仪器及测试仪器,实验教学内容涉及微处理器系统设计、嵌入式实时操作系统开发、嵌入式中间件平台开发、嵌入式系统应用开发等内容。为达到教学目标,将实验教学体系分为基础类实验、系统设计类实验和创新类实验。基础类实验:采用理论授课与动手实验相结合的方式,让学生了解开发环境和开发流程,掌握实验开发工具的使用方法,熟悉软件编程环境,根据实验指导书的内容进行实验的调试,读懂实验源程序和程序的运行过程,使学生能够进行修改、组合和补充式的应用编程。包括ARM集成开发环境ADS1.2的使用与仿真调试方法、ARM中的汇编程序与C语言调用的混合编成等15个实验。系统设计类实验:主要采取精讲精练的方式进行,使学生能够掌握嵌入式系统设计的基本方法。教师指定几个设计课题,并提供任务书,任务书内容包括实验题目、实验所涉及的主要内容、要实现的功能说明及实验中应注意的问题。学生自行设计实验方案,编写实验程序,选择硬件接口并调试,独立进行课题设计,并写出设计实验报告,教师在设计过程中仅起指导作用。包括嵌入式Linux内核分析、裁减、移植和烧写在内的10个实验。创新类实验:为了培养学生的科研能力、创新思维能力和工程实践能力,研究课题和内容由他们自己提出,或是来自教师的科研课题,或是与企业相结合的科研项目,学生自己讨论确定研究方法和研究手段,利用现有的实验设备和条件进行课题研究,教师在一定阶段给予必要的指导。
3嵌入式系统教学实践
(1) 注重理论知识和实践训练相结合教学,着力培养学生创新能力。
结合实例讲解理论,使理论来源于实践,又进一步指导实践。在课堂教学中,要求教师注重体现工科特色,突出本课程在嵌入式软件开发中的基础性作用。由于嵌入式系统是一个实践性很强的课程体系,学生的动手能力的培养是嵌入式系统教学中的一个非常重要的环节。在教学方式上,注重采用理论与案例相结合的课堂教学、系统的多级课程实践、工程实习以及前沿技术讲座等多种形式的教学与实训,使学生在掌握扎实的嵌入式软件基础理论、开发技术和工具的基础上,进行嵌入式软件的设计和开发。实现对嵌入式系统的感性认识和理性认识相统一。在实践教学手段上,除了继续加强毕业设计(论文)、毕业实习、课程设计和理论课内实践教学外,还提出了“实验选修课”的新模式,要求各专业大学生必须修满一定的实验选修课学分。实验选修课面向全校各专业开放,课程强调以实践为主,进行综合性、设计性的训练。而该课程的教授中占据着核心地位的是创新能力的培养:采取学校与企业合作,企业中有工程经验丰富的一线工程人员和高水平的技术团队,构建这样一个高水平的学生工程实践环境,为学生提供实际项目开发机会,完善自身职业素质和工程能力;通过大学生嵌入式设计竞赛可以针对具体问题使学生在实践中提高发现问题,解决问题的能力。
(2) 配套立体化教材,共享嵌入式系统教学资源。
如果仅仅是购买了一个开发套件而没有相应的配套技术资料,可想而知学习的效果肯定是很差的,因为只有配套的资料才能体现出设计者的原创思想,更为重要的是在学习过程中遇到了困难,配套的技术资料可以帮助老师和学生加深理解、解决问题。各硬件厂商提供的产品芯片说明和开发参考以及嵌入式操作系统的源代码和相应软件环境使用说明是最好的教材。但资料多为英文,学生使用起来比较吃力,所以此时教材的选择非常重要,课程开始给学生推荐经典的教材,在此基础上引导学生尽快过渡到英文资料的阅读和使用上。多媒体教学比传统教学的模式具有更大的优势,多媒体教学把枯燥的计算机内容转化为生动的图像、交互和视听媒体,把教学内容直观化,有利于学生更好地接受知识。同时,加强教师的培训,提高教师应用网上资源进行教学、整合网上资源的技能。
(3) 总结教学方法,提高实际教学效益。
运用“学教并重”进行课程教学设计、采取了互动式教学、采用启发式、范例式课堂教学、现代与传统教学手段相结合,直观、生动的等多种教学方法,激发学生主动学习热情,让他们成为教学中的主体,并培养其收集相关领域信息、拓宽知识面的能力。将教学的重点放在培养学生发现、分析问题、解决问题能力上。从而达到能理解嵌入式软件设计文档;独立负责嵌入式软件组件编码和调试;执行软件组件的单元测试;符合嵌入式软件开发企业的入职要求等教学效益。
4结语
嵌入式系统在国内真正得到发展还是近几年的事情,还没有形成统一的教学体系和规范,加之社会对高素质嵌入式系统人才的需求日益增加,各个高校迫切要求建立嵌入式系统课程体系、实验体系、教材体系和教师培养体系,本文所探究的针对软件本科专业的嵌入式系统理论课程体系和实验课程体系,积累嵌入式系统的教学实践,融合了社会企业的需求和软件专业的特点,符合实际应用。当然,独立软件学院的嵌入式方向的教学还任重道远,需要从事嵌入式系统教学的教师在实践中不断地进行研究、不断地积累经验,不断地创新,才能培养出社会所需要的高素质嵌入式技术人才。
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The Teaching Research and Practice of Embedded System for the Software Speciality
HE Jian-feng, JIANG Lin, LIU Lin
(College of Software , East China University of Technology, Nanchang 330013, China)
图书馆领域中的嵌入式服务是近年来才逐渐被人们所关注的热点，并且被图书馆界所认同和接受，诸多图书馆对嵌入式服务进行了探索和研究，并且有了很多成功尝试的案例，嵌入式服务并且传统图书馆的理论认识和学科范式，适应当前用户的行为变化和信息需求，满足日益开放的网络化、数字化学书交流氛围，为图书馆理论做出了行动突破。
一、重新定义图书馆性质
传统图书馆的主要特征是空间服务及场所服务，每当提及图书馆，均会自然而然的联想到大楼，每当提及图书馆馆员，也会自然而然的联想到在大楼中工作人员，但是嵌入式服务打破了传统物理空间的性质，不再将图书馆理解为馆员服务的主要场所和主要阵地，而是强调将服务延伸到所有用户能够存在的地方，例如会议室、办公室以及实验室等，满足的是行为的改变和用户的需求，并且凸显图书馆以人为中心，反衬出图书馆在网络化的背景下做出的战略调整合适应性选择[1]。总之，图书馆的一切应紧紧围绕用户，并且结合用户的实际需求构建与之适应的服务策略。为此，嵌入式服务重新定义了图书馆和图书馆服务的概念。
图书馆若想防止边缘化，就必须要保持高度相关的服务对象，西方国家认为：为保持这种相关性，图书馆应在用户需要时提供必要的服务和资源。尽管图书馆通过电子邮件、电话以及个人接触与用户联系，但是事实上并未真正嵌入用户的研究和学习过程，从一定程度上来说，图书馆馆员依旧局限于用户和资源的中介，作用也仅仅是传递，信息资源并未利用馆员技能和专长转变成知识。优质的服务便是能够为所有用户提供所需的服务。当然，嵌入式服务无论是图书馆自身亦或是服务用户，均起到双赢的选择。目前，图书馆已经摒弃传统图书馆的性质，并且馆员也不再只为图书馆中的人所服务，为了实现这一点，应当通过图书馆嵌入式展开，并且重新慎重图书馆和馆员的真正涵义[2]。
二、重新认知信息需求
从一定程度上来说，图书馆的作用和价值往往通过满足用户需求所体现，因此能否把握和了解需求是前提所在。传统图书馆服务过程中馆员并没有和用户存在深度接触，而是被动的满足用户需求，因此并不能够挖掘和发现用户的潜在需求，所以，应当完善图书馆馆员和用户的关系，提高二者互动的深度和频次，方可更好的对用户的需求予以掌握、挖掘和了解。
国外已经将嵌入式服务作为图书馆界的新趋向和共识，图书馆馆员借助嵌入式理论将自己作为研究团队的组成成分或者研究课题合作者的身份，深入和服务用户的合作，图书馆馆员将不仅仅围绕图书和期刊论文对用户提供服务，而是通过全谱段的合作，激发用户潜在需求，改变用户对图书馆服务以及图书馆馆员的传统人事。图书馆馆员最重要的事情并不在于为客户解决了多少问题，而是能够将图书馆专长转换为用户能力。
用户的需求会因环境和时间的不同而发生变化，所以，应该结合用户的跟踪需求来进行不同的服务。国外调查研究表明，绝大部分嵌入式图书馆馆员的工作应包括如下：（1）为用户群的工作提供助益或协同;（2）和固定用户进行会面讨论;（3）于图书馆以外的场所提供信息管理工具培训及相关信息资源;（4）和用户高级会员面谈，商讨信息服务与需求;（5）参与用户擅长领域的学术研讨、课堂教学以及会议;（6）了解用户的信息需求及工作需求;（7）协同用户的电子交通空间，包括博客、电子邮件以及其他网络化空间。
三、重新定位馆员和用户的关系
图书馆馆员和用户的传统关系是在用户进入图书馆后建立的，而且往往是临时性，且图书馆馆员的服务也是偶发性。嵌入式理念能够为二者之间提供全新、互动及主动的关系，拉近二者之间的距离。嵌入式理念不仅能够表现为联络关系，还能够将图书馆的服务和资源告知与用户，充分了解用户需求，并且带回到图书馆中，其次，图书馆馆员的角色还能够得到扩展，在新时期赋予新的功能。即支撑和了解整个学术研究过程，利用嵌入模式提高学者的工作效率以及学生的信息能力，构建用户和图书馆馆员的协同关系。
尽管用户和图书馆馆员的协同关系很久之前便出现过，但是直至后来的教学参考书服务，馆员依旧难以摆脱用户单独存在，所以过去的合作仅仅局限于肤浅的层次上，更多的是馆藏层次。缺乏对用户教学科研的深度支持以及全程跟踪，对于学科知识服务来说，只有嵌入用户科研及教学中方可实现伙伴关系的建立，进而体现出图书馆馆员的真正作用和价值。用户与图书馆馆员的合作是多方面的，并不仅仅是资源建设。图书馆应从最初的咨询参考转变为知识咨询，实现二者之间的有效合作，促进二者之间的紧密联系。图书馆只有重视用户的实际需求，才能够利用嵌入式理解保持用户的教学科研需求相同。
嵌入式服务的精髓在于展现图书馆馆员的信息专长，并且将这个专长加以利用，从而影响教学、科研等其他工作。利用嵌入式服务将图书馆馆员的身份转变为用户的伙伴，建立紧密联系。只有这样，图书馆才能够扩宽生存空间及发展空间。国内外图书馆的诸多实践[3]均证明嵌入式服务可以优化馆员和用户的关系，建立新的图书馆品牌和形象，赢得了社会各界对图书馆和馆员的肯定和认可。
四、颠覆“中介论”基础
关键词：校企合作；嵌入式；人才培养模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0035-02
一、引言
高等教育的发展以及社会需求的变化促使高等院校对大学生的培养理念发生变革，高校不仅要培养学生具有扎实的理论基础、操作技能以及创新性思维，对适应社会需求的实践技能的培养亦是当前高校的重要任务之一。市场竞争背景下的企业更需要最短时间内便能在岗位上“独挡一面”的员工，而不是再经过企业培训后才能上岗的“半成品”，所以高校毕业生必须具备解决工作中实际问题的能力。这就要求高校在人才培养模式构建、师资队伍及实训基地建设等方面能够保证大学生拥有一定的动手实践机会，并按照市场的需求培养学生。高校与企业联合培养模式为学生的实践技能提升提供了一种较好的途径，本文以计算机科学与技术专业为例，探讨“嵌入式”校企合作人才培养模式。
二、“嵌入式”校企合作人才培养模式的内涵
1.内涵。“嵌入式”校企合作人才培养模式是一种学校与企业合作育人、合作就业以及合作发展的培养方式。它将企业软硬件资源，包括培训师资、实训系统、实验设备、职业标准、企业文化等相关因素嵌入到高校人才培养过程中，以学生就业为切入点，提升学生运用基本理论解决实际问题的能力，提升职业素养和技能水平，使学生既具有较强的理论知识，又具有较强的应用能力，成为真正满足社会需要的人才。
2.校企合作培养的必要性。计算机科学与技术专业是一种操作性、实用性很强的专业，其中软件编程、图形图像处理、影视动画制作、网站设计和制作、多媒体技术等与社会实际需求结合较为密切的方向均要求毕业生具有较好的实践操作能力。
当前计算机科学与技术专业的人才培养与就业存在一定的矛盾，一方面在国家信息进程不断推进的大背景下，社会对计算机科学与技术专业人才需求量处于不断增长的状态；另一方面企业找不到适合的毕业生，毕业生找不到称心的工作。高校现行的人才培养模式无法实现专业设置与产业需求、教学过程与生产过程、毕业证书与职业资格证书的自然对接。
“嵌入式”校企合作人才培养模式能够丰富和完善高校人才培养模式，将企业资源引入课堂，强化实践能力的培养，高校与企业共同培养满足市场需求的职业人。
三、“嵌入式”校企合作人才培养模式的应用
1.合作企业的遴选。在校企合作的“嵌入式”人才培养模式中学校和企业分别担负了非常重要的角色，学校与企业资源的优劣直接决定着校企合作的效果。计算机科学与技术专业是一门应用性很强的专业，学生实践操作能力的好坏直接决定着人才培养质量的高低，所以在合作企业的选择上，应选择实力雄厚的企业单位，该企业应该具备条件：（1）师资力量雄厚，企业讲师应具有系统的多项目研发能力。（2）有一定规模的实习实训基地。（3）具备实习实训软硬件资源，较好的实训平台、技能测评系统及考试系统
2.“嵌入式”人才培养模式的探索。“嵌入式”校企合作人才培养模式的应用可分阶段分层次逐步进行：（1）实训的内容针对操作性要求较高的课程，如程序设计类课程、网络类课程、网站建设类课程等。（2）实训的对象分为学生和教师。
在课程结束后引入为期2周或更长时间的实训课，通过引入案例教学、项目教学、分组讨论、分组完成设计、工作过程导向等开放式、互动式的新型教学方式，将企业职业标准引入课堂，让学生体验“真实”的企业环境，使所学知识系统化，提升综合运用系统知识分析、解决问题的能力及团队协作能力。企业讲师在知识的系统性、全面性等方面具有优势，并且较早地接触新技术、新知识并进行应用。教师经过企业的“实训”后可拓宽视野，紧跟知识更新的步伐，提升专业素养和技能水平，并通过对学生相关知识的传授，力求使学生能够做到“青出于蓝而胜于蓝”。
四、“嵌入式”校企合作人才培养模式探索
为深化校企合作层次，制定更为合理的人才培养方案，构建合理的课程、教材体系，建设“双师型”教师队伍，加快专业建设的步伐，“嵌入式”校企合作人才培养模式可在以下方面进行探索：
1.共同制定课程体系和教学内容。通过校企合作的实践，深化教学体制改革，加快数字化专业课程体系建设，建立一整套与培养应用型人才目标相一致的特色鲜明、动态调整、结构合理的教学内容和课程体系，使教学内容紧贴社会需求，突出针对性和实用性，建立由以知识传授为主的理论教学体系和以技术、技能培训为主的实践教学体系构成的教学体系。
2.共建校内校外实习、实训基地。学生实践能力、分析及解决问题能力的提升有赖于体系完备、运行良好的实习、实训基地，而校企共建的实习、实训基地能够提供相应的计算机仿真教学，实验室、数字化实训、远程实时教育等信息化教学技术和工具，从而使理论知识和实践经验有机结合，所学知识与就业岗位高度匹配，进而培养出具有较强竞争意识和应用能力的高素质人才。
3.建设“双师型”教师队伍。快速发展的计算机专业要求教师应具有较高的专业理论知识，也要具备实践教学的素质，也即现在呼声颇高的建设双师型教师队伍。企业讲师不论在知识的广度和深度上都较高校教师“技高一筹”，所以要使学生能够“青出于蓝而胜于蓝”，首先必须将教师“武装起来”，而“武装”的一种途径便是借助于校企合作，通过这种合作，使得教师能够具备软件项目实战、新技术与教学有机融合、运用新型教学手段和方法的能力和素质，更加企业化、专业化、职业化，更能紧跟技术前沿和就业需求。
构建由企业讲师和我校教师为主体的教学团队，优化教学资源，发挥企业讲师的智力资源优势，推进产学研相结合，锻炼和培养我校教师的创新精神和实践能力，提升高等教育质量。
通过校企合作，企业与高校可以实现资源共享，共同申请课题和专利，共同开展科研创新活动，使教师能够获得最新的专业技术发展动态，找准方向，培养教师的科学探索精神和创新精神，提升科研能力，使得教师能够独立发表高水平的论文，独立申请及完成科研项目。
4.提升教学服务水平。通过校企合作构建实训平台，为学校提供课程学习过程中使用的计算机仿真教学、数字化实训平台等信息化教学技术和工具，拓宽教师和学生的视野，提升勇于创新、敢于创新的能力和水平，引导学生迈向更高的台阶，并且为学生参加各种技能竞赛贮备知识，争取在竞赛的广度和深度上有所突破。
5.提供就业服务。通过“嵌入式”人才培养模式的应用，密切了高校与企业之间的联系，拉近了学生与社会的距离，为学生就业指明了方向。一方面，通过企业甄选的学生被安排到企业工作或者推荐到合作企业工作，另一方面通过企业实训，获得被社会认可的培训证书、职业资格证书和应用技能，在择业时将得心应手、游刃有余。另外，通过校企合作项目，在一定程度上培养了学生的实践能力，提升了分析问题和解决问题的能力、职业素质和工作技能，增强了团队合作意识，在“大众创业”的目标引导下，不断加强创业意识、创业过程能力和实践能力的培养，逐步形成创业热潮，以创业带动就业，促进创业就业。
6.成立企业冠名班。企业冠名班的人才培养模式是一种招生与招工结合，实习与就业结合的校企无缝对接的合作模式。在这种合作模式下，教学计划按照“X年+Y年”模式执行，在前X年中，专业基础课和专业必修课由高校教师承担教授任务，而在后Y年，专业核心课和课程实训课由企业讲师承担教授任务。
通过先进的项目平台及教学手段，提升学生的以企业用人要求为标准的职业能力，实现从仅注重理论知识到理论与实践结合、从死板的课本知识到实践能力提升、从学生到职业人的自然转换。
7.共建专业。对现有专业，面向在校生及新生进行培养，通过优化课程体系，提升人才培养质量。对新建专业，校企双方共同制定培养目标和规格、教学进度。联合招生和培养，通过企业真实的工作环境，提升人才培养与社会需求的契合度。
五、小结
高校教育应该立足于大学生素质的全面提高，以学生的成功就业为导向，服务于经济社会发展，而“嵌入式”校企合作人才培养模式的构建，是达到此目标的有效途径。该模式打破了传统的教学模式，构建了一种新的人才培养体系，实现了学校培养与社会需求的无缝对接。
参考文献：
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关键词：Linux内核 嵌入式操作系统 教学方法
文章编号：1672-5913(2011)18-0029-04 中图分类号：G642 文献标识码：B
基金项目：北航研究生院精品课程项目(201010)；软件开发环境国家重点实验室开放课题(SKLSDE-2009KF-2-0X)。
随着嵌入式系统中处理器性能和内存容量的快速提高，Linux在智能手机、网络通信以及多媒体娱乐设备等领域得到了广泛应用。国内外高校也对嵌入式相关课程进行了探索[1-2]。
针对软件学院高层次工程化创新型人才的培养目标，结合国家Linux技术培训与推广中心的建设，我们在嵌入式操作系统的教学内容中融入Linux的新概念、新技术，以就业需求为导向，系统而全面地进行了课程的教改研究和建设。
当然，作为实用操作系统，将Linux系统应用到实际教学中，也有很多问题需要讨论和探索，如庞大的代码量，繁杂的基础概念和应用工具等。针对这些困难，文献[3-4]进行分析并给出了一些尝试方案。
基于我们在相关课程中的知识和经验积累，结合国内外针对Linux教学已经取得的成果，我们设计了一套具有自己特色的课程体系和实施方案。学生通过该课程的学习，不仅可采用实例方式对嵌入式操作系统和计算机组成原理等核心专业基础课程进行深入系统地拔高，而且可强化C语言编程能力和UNIX平台的系统开发能力，学会以“系统”的观点来看待嵌入式系统的组成，理清软件和硬件之间的相互依赖关系，为将来从事嵌入式软件的研发奠定坚实的理论和实践基础。
1 课程群的发展历程
北航软件学院自2004年起为一年级研究生和高年级本科生开设“Linux内核分析与实践”课程(该课程2009年得到教育部-英特尔精品课程项目支持)，最初强调对操作系统本身原理(即内核机制、进程管理、内存管理、文件系统和设备管理等部分)的理解。在经过一轮授课实践后，相当部分学生反映对课程内容学习有相当困难。认真分析后，我们结合软件学院承担的北航“国家Linux技术培训与推广中心”的建设任务，引入了Novell公司的SUSE Linux的使用和系统管理课程，并另外增加了Linux环境下应用程序设计内容，用于解决学生Linux基础知识不足的问题。我们发现根本原因是由于这些学生不具备Linux的相关基本概念和使用经验，在直接学习操作系统相关知识时，出现了知识断档。课改的实施旨在改善课程的教学效果。
嵌入式操作系统是该专业一年级研究生第二学期的专业限选课程，该课程和上述两门Linux相关的课程相互结合，强调嵌入式系统中的操作系统的实时性、可定制等特点，紧密结合实际就业需求，在课程中设置内核移植、硬件驱动和中断并发内核机制等跟硬件平台相关且实践性较强的内容，并通过μCOSII原理的对比，来加强学生对嵌入式操作系统中相关概念的掌握和理解。
综合以上课程群的内容，驱动程序与内核的学习是相互促进的，即先学习一些简单的驱动程序的知识，有利于对内核相关原理的学习。反过来，对内核知识的深入学习，也是进行高级驱动程序开发的前提。这样做的好处是，不仅强调驱动程序学习的重要性，而且重视相关的内核原理对驱动程序设计的相关性，将课程定位于培养高端的嵌入式系统实用人才，
结合以上教改内容，可以总结出自顶向下和自底向上相结合的课程学习路线图，在自顶向下部分，通过对Linux基本使用和应用编程的学习，学生可由Linux外部使用特性对内核相关机制形成一些感性认识。在自底向上部分，通过首先学习一种硬件平台，包括一些基本接口及其驱动，学生可对硬件提供的对内核的支撑机制有个初步了解。
在具备上下两方面的基础后，再逐步从应用需求和资源管理两种角度引入操作系统内核的功能需求，通过内核相关实现将上层的应用接口和下层的硬件原理衔接起来。这种知识的组织结构既符合内核设计的原则，也有利于学生将平台开发和计算机组成知识融合起来。
2 课程内容与实施
鉴于嵌入式操作系统相关知识点繁杂、涉及面广、相互之间关联性强从而造成学习时难于入门的特点，基于对实际开源操作系统具体实现方式的分析和对比，我们确定了“理论和实践相结合，强调课程‘边界’知识点，关注并及时融入新技术”的课程内容设置原则。
2.1 课堂讲授内容
课程首先介绍嵌入式操作系统的基本功能和发展历程，总结嵌入式操作系统特点。然后，讲述实时系统的相关概念，包括临界区、可重入、同步和任务切换等内容。
课程内容基于i386处理器，但在涉及硬件细节时一般会适当对比ARM平台，并考虑64位结构对内核的影响。课堂讲授的关键知识点还包括Linux的模块编程、进程管理、内核机制(如中断和下半部、时钟和定时器、多处理器和内核同步等基础机制)、内存管理、文件系统、设备管理和驱动开发等部分。各知识点相应的部分，通常都会与μCOSII的实现方式进行适当对比。由于内容和细节繁多，且相互之间关联性强，所以在课堂上只选择讲授各大部分中关键和基础性的知识点，而对于具体细节等需要深入学习的部分则通过实验进行涵盖。在具体内容组织时采用“理论与实践”的组织方式，即首先针对各相关内容设计实验(分为源代码分析和动手编码两类)，然后再根据实验内容确定课堂上的讲授内容。
嵌入式操作系统处于硬件与应用程序之间，这决定了学习操作系统时存在一些“边界”知识。比如，编译链接时的地址重定位、硬件的支撑机制、内核的启动过程等。尽管这些知识不属于核心知识点，但它们是完整理解核心知识点的基础，因此需要在课程讲授时明确指出。
对于软硬件领域出现的新技术，如虚拟化、多核等与操作系统内核密切相关的一些新技术，在课程中也会适当解释。
2.2 实验内容
为适应不同基础和能力的学生，我们设计了分层次的实验内容，形式上分为源代码阅读分析和上机实验两大类。
2.2.1 源代码阅读分析
源代码阅读分析实验的主要目标是使学生深入理解Linux或μCOSII操作系统的核心工作机制，并熟悉内核代码的组织方式和编程风格。这类实验的主要内容涉及内核的启动、内存映射、进程的创建、打开文件、信号量的实现等。
要求学生选择2项以上的题目进行分析，并完成分析报告。报告的内容包括所选内容的技术背景和应用价值、所使用的算法和数据结构、具体实现时函数的调用关系，并对各函数的基本功能进行说明。报告最后还要求从操作系统原理的角度对所选择技术的优缺点及可能存在的改进方法进行分析。
2.2.2 上机实验
上机实验的主要目的是培养学生C语言和系统平台的编程能力，并对课堂和源代码阅读所学习的原理进行验证式或创造式的动手技能训练。这类实验的主要内容包括内核的编译与安装、模块编程与管理、为内核增加一种新的同步对象[5]、共享内存和内存映射文件、字符设备驱动程序以及复杂设备驱动程序等，内容的设置在涵盖主要原理的同时，兼顾实际就业时的技能需求。
2.3 教学实施
作为以动手能力培养为目标的课程，强调以学生为主体，但同时也重视教师的引导作用。本课程综合运用以下多种教学方法和手段，以达到高层次工程化创新型人才的培养目标。
1) 课堂专题讨论。针对操作系统各部分知识相关性强，不易理清的特点，在课堂上给出一些引导性的问题，让学生分组进行讨论。老师根据各组的讨论情况进行相应的引导，从而使学生在讨论的过程中将各相关的知识点进行整理、组合，达到灵活应用的目的
2) 实验指导教师引导小组讨论。实验指导老师定期组织其指导的学生小组进行讨论，依据实验报告和项目文档对其中存在的难题进行解答并展开讨论，对一些有争议的话题进行引导，鼓励学生进行发散型思考，以提高其创新能力。
3) 综合考评方式。采用源代码分析论文(25%)、实验报告(25%)和期末笔试(50%)相结合的考核方式。源代码分析论文强调学生从分析获得的个人体会，实验强调学生的动手能力和代码规范性，而笔试则全部采用简答题形式，注重对概念与具体实现方式的理解与对接。
4) 现代教学手段的运用。针对课程中的一些重要内容，制作相关的图形、动画或视频，以增强教学效果。利用网络环境展开教师与学生、学生与学生之间的及时沟通和交流，促进学生的学习主动性和自主性。
3 课程特色
1) 针对课程特点，合理组织教学内容。针对该课程相关知识点繁杂，涉及面广，相互之间关联性强从而造成学习时难于入门的特点，本课程采用两种实际的软件硬件平台的具体实现技术相对比的方式进行教学，以场景的形式对进程创建和切换、虚存映射等操作系统核心知识进行组织，有利于学生对相关知识的理解。另外，为了使学生理解操作系统和应用程序运行的来龙去脉，增加了(动态)连接、系统的引导和启动、可执行文件的格式和组成等“边界”内容。
2) 明确课程目标，注意理清同时涉及软硬件的概念之间的关系。作为软硬件密切结合的嵌入式系统，嵌入式操作系统的深入学习离不开对硬件平台的深入理解。但很多技术，比如中断处理、地址绑定等概念，操作系统中的设计都需要依赖于处理器提供的支持才能实现。因此，在讲述这类知识点时，强调哪些是硬件的技术，哪些是软件的技术。这种做法非常有利于学生理解硬件中有哪些技术是为了操作系统的存在而设计的，操作系统中有哪些技术的实现是为了在多种硬件平台上“通用”而设计的，从而达到培养创新型高级“系统”设计人才的目的。
3) 强调实用技能，采用源代码分析和编程实验相结合的实践形式。为了达到高效运行的设计目的，操作系统的源代码通常设计得非常“精美”，因此可作为编程能力培养的经典范例来使用。而上机编程实验，则需学生综合运用所学的相关原理和编程技术，设计并实现一种系统功能，因此强调实际动手技能的培养。这种代码分析与上机实验相结合，真正做到了理论与实践相结合的培养模式。
4 结语
以上教改的实施显著提高了学生的学习兴趣和学习主动性，通过学生反馈的课程评估结果及其就业表现验证了课程建设的有效性。
我们深知，课程的建设和改进没有止境，教学内容和教学方法需要根据教学效果的反馈不断地进行循环优化。希望能通过进一步借鉴国内外同行的宝贵经验，把我们的教学水平提高到一个新的层面。
参考文献：
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Application of Linux Kernel in Embedded Operating System Course Teaching
YUAN Cangzhou, LÜ Weifeng, KANG Yimei, SONG You, SHEN Xueping, WANG Huafeng, ZHAO Heng
(Software College, Beihang University, Beijing 100191, China )
一、借鉴国际经验，创新特色专业
北京工业大学（以下简称“我校”）作为北京市属高等院校中唯一的一所国家“211工程”重点大学，肩负着为首都经济建设和社会发展培养高层次应用型人才的重任。学院依据国家和北京市的需要，以产业、企业需求为方向，其中心工作就是为北京市新兴产业以及信息化建设培养高端软件人才。我院借鉴美国威斯康星州立大学提出的着力发挥大学为所在地区服务的职能作用、积极促进地方经济和社会发展的著名“威斯康星思想”，在2003年提出“面向产业、服务北京，拓展软件工程专业方向”的理念。
2006年我院突破传统软件工程专业的局限性，推出数字电子媒体技术、嵌入式软件与系统、电子政务、技术转移等四个新专业方向。嵌入式软件与系统是软件和硬件设计的完美结合，是综合性很强的专业，有着很强的实践性和应用性。数字媒体技术是计算机技术飞速发展所产生的交叉学科，也是北京市文化创意产业发展的紧俏专业。学院在优先发展国家和北京市紧缺专门人才中，选择软件工程领域的嵌入式软件与系统和数字媒体技术2个专业点进行重点建设，并在2007年入选为教育部首批高等学校特色专业建设点，软件工程专业也被评为北京市特色专业建设点。
由于在专业方向上的成功拓展，我院适应了北京市文化创意和嵌入式系统等新兴产业快速发展对紧缺人才的需求，满足了信息化建设和技术转移对高层次人才的需要，取得了较好的社会效应。
二、携手名校名企，创新培养体系
在国际前沿水平上全方位地培养学生的综合能力，一直是我院的培养目标。与国际知名大学和国际龙头企业合作办学，做大做强自身的人才培养平台。
1.引进优化先进课程体系，实现教学内容与国际接轨
我院自2004年10月开设BOHKNET国际课程，该课程由我校、香港城市大学、美国与荷兰等几所大学联合开设，由这几所大学的教授们进行联合授课。该课程采用视频会议系统以及其他基于国际互联网的交流工具，由学校的学生们组成项目小组进行课程学习和研究。学院分别于2006年和2008年与美国圣何塞州立大学合作开办了暑期短期课程班。该项目不仅引进国外课程，还引进国外的教师授课以及国外学生修课，让学生在国内亲身体验国外大学的教学方式和学生的学习方法，同时提高英语水平和国际交流能力。
在多媒体技术方向，学院与国际著名的早稻田大学签订了合作意向，引进高层次教授作为兼职教授，共同探讨和研制该方向的培养目标及方案，实现了与国际知名高校培养体系的对接与融合。在电子政务及技术转移方向，与荷兰特文特等著名大学联合探讨学生实训计划和方案，使学生及时了解国外在该方向的先进技术及研究方向。
软件行业在培养方式上除了要求学生掌握计算机科学与技术和软件工程知识外，特别注重学生外语能力的培养。学院聘请专职外籍教师，用英语讲授多门基础和专业课，同时还有部分专业课实行双语教学。外语水平的培养将有助于学生更好地掌握当今国际上最新的知识和最先进的软件技术，为学生今后的进一步学习和就业打下扎实的基础。
2.加大与名企的合作力度，打造国际化培养平台
为了更好地培养高层次实用型软件人才，加快发展软件产业，我院与IBM、微软、Cisco、Adobe、Autodesk等国内外著名软件公司建立了良好的合作关系。学院与IBM的合作始于2001年，几年来在学生科技活动、大师论坛及技术讲座、IBM认证培训、暑期社会实践等方面进行深入的合作。我院在2007和2008连续两年获得“教育部一IBM最佳创新协作团队奖”。
在嵌入式软件与系统方向，与美国顶级公司Xilinx合作，利用该公司在嵌入式系统开发设计中的国际领先地位、先进技术，创办了国内第一个校企联合的嵌入式系统人才培养模式创新实验区，建立了基于国际通用嵌入式系统FPGA培养体系。“北工大软件工程（嵌入式系统方向）应用人才联合培养模式创新实验区”被教育部评为2008年度国家级人才培养模式创新实验区，北京仅有清华大学、北京交通大学和我校获此殊荣。
三、建构实践教学平台，强化应用能力培养
培养工程实用型人才必须加强实践平台建设，我院从3个层次加大投入，使之适应产业和人才培养需要。
1.教学实验室包括软件工程专业实验室、数字媒体技术专业实验室。软件工程专业实验室由软件工程实验室、软件测试实验室、软件质量实验室、嵌入式软件与系统实验室和计算机网络实验室组成。数字媒体技术专业实验室有美术基础训练室、数字媒体技术实验室、平面设计实验室、三维动画实验室、后期编辑实验室、运动捕捉实验室和集群渲染实验室。教学实验室为培养学生的专业技能起到了关键性的作用。
2.建立企业联合实验室包括IBM实验室、微软实验室、实验室、Sun实验室、BEA实验室和Oracle实验室，聘请有丰富研发和管理经验的企业高管来校进行讲学和培训，并建立产学研合作办学和技能培训认证中心。
3.为了提高学生的科技实践能力，学院组建了学生会、研究生会、科技协会，成立了各类科技兴趣小组，如Photoshop、、flash、IBMclub等。在2004和2005年由微软公司举办的“微软创新杯”竞赛中，由软件工程硕士作为代表队成员组成的我校代表队凭借作品《龙之传说》和《Fego社区》
分别荣获3D渲染技术和软件设计专题竞赛的全球总冠军和季军。2007届工程硕士邓萧获得比尔盖茨亲自颁发的微软“创新英雄”奖状。科协IBM俱乐部“DreamFactory”团队从全国近万名学生中脱颖而出，在2008中国第二届杰出数据库工程师评选中荣获“高校学生应用创新优秀奖”。此外学院还在数字媒体技术人才培养上成绩突出，2007、2008连续两年获得中国动漫游戏人才培养先进单位的殊荣。良好的教学环境有力地促进了科技创新人才的成长。
四、增进交流，建立国际化教育环境
为实现培养高层次、实用型、复合型、国际化人才的目标，我院与国外大学开展了全方位、多层次的交流，拟创建国际化的教育环境，从而实现优势互补。
1.我院与美国圣何塞州立大学、爱尔兰都柏林城市大学、法国国立工艺大学等院校签订了硕士层次合作的协议，联合开展软件工程方向的硕士学位教育，学生按照要求修完双方的课程，成绩合格毕业后，将获得双硕士学位。其中一项目的特色在于法方负责安排学生在法国学习期间到法国的相关企业实习，并随后推荐学生回国后在中国的法资企业就业。
2.积极承办国际学术会议。2005年9月我院承办的第八届国际青年计算机科学家会议有来自国内外近200名青年计算机科研工作者参加；2007年7月由国际电信电子工程师协会主办，我院承办的“移动通信软件及系统应用国际会议”汇聚了来自中、美、德、韩等国的专家学者，是移动通信领域内的一次国际盛会；2008年5月学院和美国圣何塞州立大学在昆明联合承办第四届移动商务与服务国际会议；2009年6月学院再次与美国圣何塞州立大学合作，在青岛联合承办第五届移动商务与服务国际会议。这些会议的承办充分拉近了学生与国际社会的距离。
关键词：嵌入式NIIT教育；MCLA；培养模式
1软件人才培养现状
随着我国软件产业的不断发展，软件开发方式已经由传统的作坊式逐步升级为工业化、流水线式的生产模式。在这种工业化生产模式下，行业和企业对具备一定软件开发经验的软件工程师、软件项目经理等软件人才的需求日益增加。而目前的软件人才培养现状并不能满足这种社会需求。许多高校在软件人才培养方面与行业现实需求脱离，传统的教育模式中存在一些问题，如教学注重理论知识掌握、教材内容陈旧、教学方法落后、实践训练不足等，导致学生的工程实践能力不足，不能满足企业的实际开发需要。因此，软件人才培养模式有待进一步改革。
印度的NIIT教育模式是目前公认的IT软件人才培养的成功典范。NIIT教育培养模式注重培养学员的动手操作能力、工程实践能力和设计研发能力。本文在探索NIIT教育理念和教育模式基础上，结合本校计算机科学与技术软件人才培养计划和培养方案，通过构建嵌入式课程体系、有效组织教学内容、改革传统教学方法等途径进行软件人才培养模式改革的探索，对高校培养创新型应用人才具有一定借鉴意义。
2探索NIIT教育模式，构建嵌入式课程体系
NIIT是印度国家信息学院(National Institute of Information Technology, NIIT)的简称，1981年开始在印度开展IT教育培训。NIIT在发展过程中总结出一套独特、先进、高效的教学模式。在实际教学过程中，通过让学生学习使用主流软件开发方法和技术，注重培养学生的工程设计能力、软件研发能力和实践创新能力。NIIT软件人才培养模式采用以软件订单项目为基础的专业实践能力和操作开发能力培养方式，学生学习时就能参加软件订单和软件项目的设计和研发，毕业后能很快适应企业开发要求，并成为合格的专业技术人才[1]。
在嵌入式NIIT教育模式的指导下，探索构建适合软件行业要求的课程体系，是培养计划的重要组成部分。针对目前业界对IT人才的需求，NIIT课程体系主要分为Java方向和.NET两个方向，以培养学生具有数据库开发能力、J2EE开发能力、.NET开发能力、COM+组件开发能力和移动开发能力的软件工程师为目标。学生通过阶段性循序渐进的学习和实践，掌握软件开发的主流软件和技术。
因此，我们通过借鉴NIIT教育模式在软件人才培养方面的优势，在制定计算机科学与技术专业软件工程方向的培养计划时，应将以传统学科建设为导向、以追求知识完备为目标的教学转变为以企业需求为导向、以培养学生综合素质和能力为目标的教学。在新培养目标的指导下，我们对原有课程体系进行改革，在原有课程体系中嵌入NIIT部分课程，经过整合，将课程体系划分为公共基础类、专业基础类和专业类三大类，课程体系如图1所示。
图1嵌入NIIT课程体系
软件工程方向的专业类课程包括专业必修课程、专业限选课程、专业任选课程和认证课程。专业必修课程包括UML统一建模语言、软件项目管理、软件质量保证与测试、软件设计与体系结构和软件需求分析等，作为软件开发和技术知识掌握的基础；在专业限选课程中，嵌入了NIIT的两条软件开发技术方向，即.NET方向和Java方向。NIIT的课程体系基本是循着这两条技术路线搭建的，其特点是由浅入深、由点到面、技术路线明晰。.NET技术路线课程开设C#程序设计、Web应用开发、.NET应用开发等课程；Java技术路线课程开设Java程序设计、J2ME移动应用开发、Java EE应用开发等课程。同时增加了辅助这两条技术线路的专业任选课程，如软件设计模式、软件开发案例分析等。同时，根据软件行业的相关认证，我们开设一些认证课，使学生在获得素质学分的同时得到行业认可。
嵌入NIIT教育后的课程体系，既符合计算机科学与技术专业规范，又符合行业对软件人才能力培养的实际要求。根据该课程体系构建的人才培养方案，能确保学生掌握主流开发技术.NET和Java之一，毕业后能够很好地适应软件市场对人才的需求。
3合理组织教学内容，改革传统教学方法
教学内容的组织改变了传统注重书本和理论知识的方式。以往学生掌握主要技术知识后，并不能将其很好地应用到解决实际问题的过程中，课堂讲解中的理论和实践分离，学生处在被动状态，没有时间思考，没有机会参与。而嵌入式NIIT教育模式更着重知识的运用和学生实践能力的培养，针对不同课程设计合理的应用案例，这些实例基本上来自于软件生产的实际问题，教师可以根据教学实际自己编写实践教材，修订实践教学大纲，安排合理的实践环境。因此，通过合理组织教学内容，采用适应软件人才培养的教学方法，可以让学生从工程的角度学习专业知识，并有效培养学生的实践操作能力和软件研发能力。
在教学方法上，NIIT教育模式独创了软件教育的MCLA (Model Centered Learning Architecture)，即基于榜样的学习方法。MCLA教学方法是遵循“专家引导―引导实践―引导探索―独立实践”这一完整的工程实践训练过程[2]。在传统教学中，学生学习某个知识点之前，首先掌握一些基本理论和概念，然后通过一些简单的验证性实验或简单实例，达到掌握理论知识的目的，这并没有注重培养学生动手解决问题的综合实践能力。而MCLA教学法以工程项目为载体，经过“学习―实践―提高”，逐步引导学生在学习和完成项目的实战训练中形成知识获取能力、解决问题能力、团队合作能力、创新开发能力。
采用MCLA教学方法，教师要设计合理的工程案例，这也需要教师有一定的工程背景或经验。然后，教师以本次课程所传授的基础知识为主线，向学生介绍实际问题的相关内容，让学生了解所要解决的问题是什么。接着，进入专家引导，经过教师示范性地使用标准方案解决问题，学生可以进行模仿，并从中掌握必备的知识。最后，开展引导实践环节，学生已经具备一定的知识基础，可以完成一个类似的实际应用问题，通过不断的练习和团队实践，可以巩固所学知识和技术。教师引导学生设计实现相似案例，将及时应用所学理论并很好地巩固，同时引导学生掌握软件开发技能。这样，学生在实践过程中能够逐步独立完成一个新的工程应用项目。
4加强实践教学环节，培养学生综合素质
突出实践技能是NIIT教育模式的侧重点。在嵌入式NIIT教育模式中，特别重视以软件订单项目为基础的专业实践能力和实际操作开发能力的培养[3]。实践可以使学生将理论与解决问题的实践相结合，从大量的实践训练中不断提升软件开发和动手操作能力。根据软件人才培养目标的要求，学校需要加强实践教学环节的设置、构建科学优化的实践教学体系，全面培养学生的综合素质和实践创新能力。
在教学计划中，我们减少单纯的实验性、验证性的实践课程，增加符合NIIT教育模式的设计性、综合性、工程性、创新性课程。经过对实践教学内容的优化整合，设置了与嵌入式课程体系相辅相成的实践教学环节，包括基础实验环节、工程基础训练环节和综合实践环节。基础实验环节注重学生对基础知识的掌握，注重基本技能的训练。与相关理论教学环节对应，主要开设一些专业课的实验课，为学生掌握扎实
的专业基础知识并锻炼动手实践能力提供基础平台。工程基础训练环节主要开设专业课程的课程设计、工程实训及一些校企合作课程，开展带有工程性质的工程基础训练。综合实践环节主要开设学年综合设计(或学年设计)、毕业设计(论文)、学生科技创新项目和科学研究训练等。在设计性和创新性实践中，由学生自己实现软件研发的全过程，充分发挥能动性和主体性，提高勇于探索的创新思维和创新能力。通过实践环节的训练，学生的实践创新能力得到逐步锻炼和提升，并且逐步与企业工程环境接轨，可以顺利地从基础实验平台上升到工程实践平台，达到企业对软件工程师的要求。
5结语
通过将适应企业需要的NIIT教育模式嵌入到计算机软件人才教育中，打破传统的以理论知识的渐进积累辅之以实验佐证为主要特征的教育模式，按照企业实际需求培养应用型和创新型软件工程人才，是软件教育改革的一种有效尝试。探索嵌入式NIIT教育模式，对于培养具有较强动手操作能力、工程实践能力的软件人才，具有一定借鉴意义，对于教育部提出的开展“卓越工程师”培养计划，是一种有效的尝试。
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Discussion on Software Talents Training Mode Based on NIIT Education
SU Rina, FAN Jianbo, YU Hua, LIU Liangxu
(College of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016, China)
Abstract: According to current status of software engineering talents training mode and practice experience of software engineering education reform, upon the analysis of the existing teaching model, the paper proposes the introduction of embedding the NIIT education training course into current teaching curriculum. By building NIIT teaching system, reasonable organization of contents, reform the traditional teaching methods, strengthening practice, the ability of engineering practice and software development capabilities are improved.
“数控一代”创新应用示范
数控系统和伺服驱动系统是数控机床的的大脑和手脚，是数控机床的核心部件，数控技术是装备制造业实现自动化、柔性化、集成化、网络化和智能化的关键技术。加快发展数控技术对装备制造业振兴具有前瞻性、先导性和基础性的战略意义。国家“十一五”、“十二五”规划均将发展高档数控系统和全数字交流伺服驱动系统列为重要项目。
2011年初，我国18位院士共同提出“数控一代”的创新概念，建议实施《“数控一代”机械产品创新工程》。《“数控一代”机械产品创新工程》既是数控技术应用工程，更是机械产品创新工程；既有机械工业发展强大需求的推动，又有成熟数控技术的支撑。其战略目标是：在机械行业全面推广应用数控技术，在5～8年内实现各行各业各类各种机械产品的全面创新，使中国的机械产品整体升级为“数控一代”，为我国机械工业从“大”到“强”的跨越式发展做出贡献。中央高度重视该项建议，并正式启动《“数控一代”机械产品创新应用示范工程》。
与此同时，工信部“软件与信息技术服务业十二五规划”明确提出嵌入式软件要“面向工业装备、通信网络、汽车电子、消费电子、医疗电子、数控机床、电力电子、交通运输、环保监测等重点领域，积极开展符合开放标准的嵌入式软件开发平台、嵌入式操作系统和应用软件的开发，加快研发面向下一代互联网、物联网应用的嵌入式系统软件，推动软件研发模式创新发展，进一步提高产业化水平和产品出口能力”。
高速发展的计算机技术、嵌入式技术、网络技术和丰富的计算机软件资源，给我国数控技术的发展提供了很好的机遇；工业以太网的快速发展和关键技术的突破、使得工业自动化领城控制系统的通信网络逐步统一到工业以太网，并正在加快推广应用，发展为一大技术潮流。这些都为我国构建高端数控系统软件平台提供了良好的条件。
现代数控技术发展趋势
智能化、开放式、网络化已成为当代数控系统发展的主要趋势。现代计算机数控技术发展呈现二大趋势：一是将数控技术引入通用PC的自动化解决方案来提高其系统性能，增强市场竞争力；二是在数控技术中引入嵌入式计算机，使数控系统在专用性、稳定性和经济性上具备较好的市场前景。
当前，以FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI为代表的国际主流数控系统制造商，在高档数控系统产品方面具有几大共同特点。
首先是多轴、多通道、高速和高精度切削、复合加工。如FANUC的30i-A数控系统可控制40个轴10个通道、具有5轴联动加工，纳米插补和AⅠ、AⅡ轮廓控制等功能，可实现各种复杂形状模具的高速高品质、复合加工。MITSUBISHI的700系列数控系统可控制16个轴4个通道,具有8轴联动，纳米插补和SSS(Super Smooth Surface )和OMR(Optimum Machine Response)高速高精度控制技术。
其次是开放式、智能化和网络化。许多数控系统采用了通用的计算机操作系统，充分利用计算机软件资源，把CNC与计算机技术紧密的结合起来，使CNC友好的图形人机界面；各种智能化自动编程、加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、智能故障自诊断与自修复等智能化功能；具有标准的USB接口、PCMCIA接口和网络接口。如Siemens公司的810D和840D数控系统选用Windows操作系统，MITSUBISHI公司的700系列数控系统选用了Windows XPe嵌入式操作系统。这些系统都具有较好的开放性，能提供相应的软件包给用户开发各种个性化的应用功能。
另外，系统普遍采用嵌入式结构+实时现场总线。国外CNC制造商在其产品中广泛采用现场总线技术。如Siemens公司采用ProfiNet，Indramat、Fagor等公司采用SERCOS总线。FANUC 0i-C和30i中高档数控系统采用了先进的嵌入式结构。整个CNC系统包括液晶显示器、键盘和CNC主机集成在一个控制箱内,通过FSSB高速总线和伺服驱动器连接，接线简单方便。系统显得紧凑、简洁、美观，可靠性高。
此外，针对数控技术新标准STEP-NC展开研究。采用G，M代码来描述如何加工已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
目前，欧美、日本、韩国等国家投入了大量资金研究STEP-NC，研究数据表明：STEP-NC应用将使加工工艺规划时间减少35%，生产数据的准备时间减少75%，加工时间减少50%（五轴和高速加工）。STEP-NC为真正实现基于网络的E-Manufacturing、CNC的自治智能制造提供了可能。目前STEP-NC的研究已取得了很大的进展。
先进计算机数控技术是是现代制造装备技术中各种新兴或尖端技术得以存在和发展的“使能技术”，是发展我国装备制造业必不可少的核心技术，其技术水平高低、规模化生产能力的大小，对于国民经济的发展、国力增强有着极其重要意义。
目前，我国在中高档数控系统领域还严重依赖进口，汽车生产线设备中很少见到国产系统。由于没有国产系统参与竞争，进口产品价格昂贵。因此，国家把高档数控系统和伺服驱动系统作为关键功能部件，与数控机床并列放在同等重要的地位发展。
国内的数控技术经过这些年的发展，基本掌握了现代数控技术和伺服驱动技术，初步形成了如华中数控、广州数控、上海开通数控等数控产业化基地。建立了一支数控研究开发、管理人才的基本队伍，在数控机床市场中占有一席之地。
国家 “十一五”数控重大专项的实施使基于现场总线技术的中高档数控系统和伺服驱动系统的研发有了重大突破，华中数控的HNC-8型数控系统已开始进入示范应用，这对我国高端数控软件研发有很大的促进作用。
发展自主产权的高端数控软件平台
数控技术发展的关键是数控软件的开发，有一个好的数控系统软件平台，又是数控技术能持续发展的基础。上海开通数控有限公司总结了多年来对国外先进的开放式数控系统研究开发的经验，研究了开放式数控系统的标准规范，完全自主创新建立了基于Windows和Linux双操作系统的开放式数控系统软件平台，在这个平台上开发了基于总线技术的中高档数控系统。其具有很好的开放性和灵活性，能较快适应用户设备的各种个性化需求。系统的下位机运动控制器（KT500/KT510）可以配置各种上位机-嵌入式数控系统显示单元（KT630）、台式电脑/笔记本电脑、工业计算机。上下位机通过标准以太网接口进行通信，该系列产品已应用于车、铣、磨、加工中心和滚齿机等装备。为实施“数控一代”机械产品创新工程、开通数控将在现有基础上完善并提升数控系统软件平台，继续开发基于实时以太网现场总线、多轴多通道的数控软件系统及其应用。
十余年来，开通数控与上海交大、上海理工大学、上海大学、上海机床厂有限公司等单位建立了产学研用联盟，在数控系统和伺服驱动系统的开发中紧密合作，取得了丰硕的成果。公司将充分发挥上海市软件工程中心（数控和伺服驱动）的作用，对数控产品进行示范应用和推广，扩大用户服务培训的范围。
数控技术发展的关键是数控软件的开发，由于我国的数控软件开发的基础薄弱，积累少，因此数控系统的开发周期长，稳定性可靠性较差。在计算机技术高速发展的今天，如何能快速可靠的开发出高质量、可持续发展的数控软件，缩短我们与国外数控技术水平的差距，具有重要意义。根据多年来积累的开放式数控系统研究开发及应用的经验，学习研究了国外开放式数控系统及相关标准规范，并根据公司自身发展数控技术的需求，研究开发了一种适用于开放式数控系统软件平台ONCASP(Open Numerical Controller Application Software Platform)。
ONCASP的开放性主要体现在四个层次：
第一层为内核层：由于运动控制与逻辑控制任务工作在实时内核中。ONCASP采用编译执行的PMC与PLC编程语言，允许用户定制实时控制任务，编写复杂的轨迹插补算法。编译执行的方式确保了系统级任务的运行效率。
第二层为插件层：由于ONCASP采用了模块化的设计。用户可以使用高级语言编写插件模块运行在系统程序的后台或前台。通过高级语言，可以将操作系统硬件以及第三方软件的资源与控制系统无缝整合在一起，使系统功能得到充分地延伸。
第三层为组态层：ONCASP提供了脚本语言编程接口以及基于XML的操作界面描述语言。通过这个接口，用户无需掌握专业的编程知识，就可以定制界面并可以实现基于菜单按钮的人机交互。这一层次主要面向控制系统的现场工程师和高级用户。他们往往掌握丰富的工艺经验，但是并不懂得软件编程技术。ONCASP的脚本和组态工具有效地降低了系统的二次开发的门槛。
第四层为网络层：基于以太网的Socket接口，ONCASP平台可以向网络上的远程计算机实时广播控制系统的状态，并可接受经过加密的控制指令。而通过无线Wi-Fi网络，对ONCASP平台的监控更可以扩展到智能移动终端。管理人员可以在工厂的每一个角落均可以实时了解到生产设备的工作状态。
以上几个开放层次，使ONCASP平台满足了不同层次的用户需求，并能适应灵活多变的应用场合。
在工业控制中广泛使用的具有图形用户界面的操作系统主要是Windows和Linux两种。ONCASP能够在这两种不同的操作系统中运行；并且在不同的操作系统中，基于ONCASP所开发的应用软件能够表现出相似的视感和操作方法。
数控系统集成CAD/CAM技术
数控系统的编程技术经过多年的不断发展，已经由传统的手工编程，逐渐转化为更加灵活易用的自动化辅助编程。尽管这一技术与专业的CAD/CAM软件之间仍然存在一定的差距，但是这并不能阻止它与数控系统的深度结合。
目前国外的知名数控系统，如西门子、海德汉、FANUC等，都根据各自数控系统的操作风格，发展起了专有的自动化辅助编程技术。与基于PC的专业的CAD/CAM软件相比，数控系统因为屏幕尺寸和输入设备的限制，在复杂零件建模方面仍然无法替代专业软件。
但是，数控系统上实现CAD/CAM具备两个独特的优势：一方面在于数控系统上能够随时编程、随时加工，有效提高工作效率；另一方面在于CAD/CAM能够获得数控系统的刀具、加工参数等信息，使所设计的零件在加工时都具备更好的工艺性，充分提高加工效率和质量。然而，方便灵活的CAD/CAM功能对数控系统的性能提出了更高的要求。正是由于以上原因，是否集成了CAD/CAM功能成为高档数控系统的重要辨别标准。
开通数控从1998年开始，就已经对集成CAD/CAM技术进行了跟踪研究。经过了十余年的发展。目前已经拥有了一套具有完全自主知识产权的CAD/CAM软件技术――KTCAM，并将其与ONCASP平台进行了深度整合。
KTCAM采用OpenGL三维渲染引擎，并采用高速三维建模算法。能够实现简单快捷的逆向重构。KTCAM能够支持多种主流CAD/CAM的文件格式，并能够基于基本的三维实体，通过拉伸、剪切、合并等实体算法生成复杂的三维零件形状。另外，根据当今艺术品、模具、广告和展会产业的快速发展，KTCAM还提供了浮雕、刻字等简单实用的曲面建模和刀具路径优化算法。而所有这些三维形状编辑和加工参数的设置操作都充分考虑到了数控系统的操作风格，力求操作简单。
随着CAD/CAM的应用日趋广泛，数控系统渐已成为高端软件技术发展的新高地。
软件平台应用
随着ONASCP进入实际应用阶段。开通数控在此“平台”上开发了数控车、铣、加工中心、磨削、齿轮加工、切割等数控软件，提供多种显示语言，如英文、捷克文、德文和法文等，并根据市场的需求在继续不断地完善、提升、发展这个平台。与之配套的数控机床批量出口欧美、日本等发达国家，开发应用实例包括：基于PC、具有三维加工图形显示的车床数控软件；基于PC、铣床数控软件；用于数控机床培训的、具有与日本FANUC 0i数控系统相同性能与功能及界面、操作的铣床、加工中心数控软件；基于WinCE操作系统的嵌入式磨床数控软件等。
关键词:计算机专业;开放模式;优化策略
随着科技发展不断加快,高校教育已经进入了一个崭新的历史发展阶段[1]。高等教育面临深层次、全方位的改革[2]。实验教学是高校培养创新人才的重要教学环节,是高校进行教学实践和开展科学研究的重要基地,是对学生实施素质教育、人才培养和科技创新的重要课堂。开放实验室是深化实验教学改革的重要途径[3]。
1高校计算机专业实验室现状分析
目前,高校计算机专业实验教学普遍采用将主干课程中的实验内容单列实验课的教学模式。这种实验教学模式摆脱了实验教学从属于理论教学的附属品地位,但是在此模式下的实验教学往往局限于该课程的理论知识,实验内容设计难以突破理论课程的框架,不利于开展多学科交叉的科研探索型实验。采用这种传统的实验教学模式,主要存在以下问题:(1)学生学习是“照方抓药”;(2)“大锅饭”式教学方式;(3)计算机专业实验大纲的制定有着普遍的局限性。
2实验室开放模式优化策略
如何利用现有的实验资源,把对学生的实践动手能力和创新思维能力培养落到实处,成为广大高校实验教育改革工作所面临的重要问题。针对实验教学和实验室管理存在的不足,很多高校提出了开放实验室的管理方式[4]。
目前多数高校普遍采用的开放实验室模式,主要是针对实验室封闭性管理的弊端,开放出某间实验室,它的使用不受时间和课程内容的限制,对学生全面开放。计算机专业的开放实验室一般都是配置几十台性能较好的计算机,在周一至周五的全天时间,由学生根据自己的需要随意上机。由于计算机专业实验室一般都装有互联网以方便学生上网查资料,在这种模式下的开放实验室,往往会演变成“网吧”。学生们总是尽情地遨游在网络中,把本应有的自由学习环境破坏掉。这样的开放模式,失去了开放实验室的意义。
为了更好地利用实验室开放环境,提高实验室的使用效率,充分调动学生的积极性和创新思维,探讨出计算机专业实验室的开放模式优化策略就显得尤为重要。
2.1优化策略原则
计算机专业分为硬件和软件两类课程。软件课程的实验一般侧重于编程语言的使用和应用软件的开发;硬件课程的实验则侧重于设计实用的小型电脑控制系统及嵌入式系统的开发。针对软、硬件实验课程的不同特点,专业实验室的开放模式设置如下优化策略。
(1) 全新的开放式实验内容。按照计算机专业课程的特点,采用纵向课程联接的方式进行开放式实验内容设置。以先修课程知识点作为铺垫,本门课程知识点为主要任务,后续课程知识点为扩展思维的原则设置开放式实验内容。以硬件类课程为例:“数字电路”、“计算机组成原理”、“微机接口与通讯”、“嵌入式系统”分别是一系列的纵向课程。在实验内容的设计上,将硬件模块知识点贯穿在整个知识体系中,对学生们的连续性思维和学习有很大帮助。
(2) 合理的开放式管理。计算机专业实验室的开放式管理采用定时开放和全面开放相结合的方式。软件实验和硬件实验都分别按照基础实验、提高实验、综合实验三个阶段设置实验机房的使用性质。对基础实验机房和提高实验机房采用定时开放的管理,综合实验机房采用全面开放的管理方式。这样一方面保证被动学习者必修课程的顺利完成,另一方面使主动学习者的创造力和想象力得到尽情发挥。
(3) 全方位的开放服务对象。计算机专业实验室的开放不仅面向计算机专业的学生和教师,更可面向全校各级师生。在综合实验机房,可安排多学科交叉的研究探索型实验项目,面向跨学科跨专业的科研团队的师生们进行全方位的开放。本学院计算机专业的硬件课程与本校工程学院的农业机械工程专业课程相互联系,因此我们设计了许多探索型实验项目,如“农业机械手臂的设计”、“传感器在农业方面的应用”等,使不同专业的学生能够共同研究、共同学习。
(4) 开放式实验指导。实验指导老师不局限于实验课堂上的答疑解惑,更侧重于对学生发散性思维的引导。以学生为中心,而不是以完成实验任务为目的的指导过程才能更好地提高实验效果,启发学生的创造性思维。
(5) 科学的实验考核。实验考核方式针对不同课程采用不同的方式,软件设计类课程采用撰写设计文档和答辩的方式;硬件课程采用考核实际动手能力,提交实验成果的方式进行分类考核。
2.2开放实验室的建设与实施
计算机专业开放实验室的建设,根据实验室的优化策略原则实施,主要分为软件类实验和硬件类实验建设。
(1) 软件类实验建设。软件编程课程主要有“高级语言程序设计(C语言)”、“数据结构”、“Java”、“面向对象程序设计”等,这些课程属于编程语言。在设计这类课程的实验内容时,采用“温故而知新”的方式。例如“数据结构”实验内容的安排,一共20个实验项目,前面的3个项目复习“高级语言程序设计(C语言)”,中间的内容主要是本门课程的知识点,最后的3～5个项目是难度较大的综合训练。实验形式是由老师将各类知识点设计到20个训练题中,由专门的服务器和网络系统对学生的做题情况和答题情况进行监控,老师可以随时查看学生的实验进度,学生也能在任意一个实验室进行自由的开放式学习,不局限于有限的实验课时间。对于“数据库应用”、“软件工程”、“软件项目设计”等课程,在实验内容的设计上,将一个较大的应用软件设计项目拆成小的子项目。侧重于纵向课程间知识点的前后联系,当一个个子项目完成后,最终的大项目也就完成了。这样学生有了完整的知识体系,对今后的软件开发也起到了很好的经验作用。
(2) 硬件类实验建设。计算机专业硬件课程主要有“数字逻辑”、“计算机组成原理”、“微机接口原理”、“嵌入式系统开发”等。基本每门硬件实验课都有自己的实验箱,但是硬件课程的先修课和后续课之间有着非常紧密的联系,也非常强调实际动手能力。因此在硬件类课程的实验建设中,采用落实基础实验,鼓励提高实验和综合实验的原则。每门课程的实验内容都在基础实验室完成,同时设立全天候开放的硬件开放实验室。这个实验室是由大量的硬件开发设备组成,将基本的硬件知识进行了有效的融合和发展。鼓励学生们设计自己的创意产品,进一步激发他们的创造力。
3开放实验室优化策略的成效
本院计算机系按照开放实验室的优化策略,对计算机专业实验室进行了全面的规划和全新的管理,在校学生获益良多,取得了较好的成效。
在软件实验室建设方面,我们除了“传统”的软件实验室外,还设有全开放式软件实验室。在以往的实验教学中,由于老师对同学的训练要求都只是停留在课程知识点上,同学们往往在“传统”软件实验室完成课程的基础内容后,就完成“任务”了。这样的学习方式,掌握的永远只是独立的知识点。现在在开放式的实验教学下,同学们不仅能将本课程的知识点贯穿起来,而且能将同体系不同课程联系起来,主动思考,形成自己的知识体系。在全开放式软件实验室,他们随时都有兴趣去思考一些问题,并想办法解决。进入高年级后,他们会主动找老师参与一些软件开发的项目,进一步提高自己的能力。一些高年级同学积极参加老师的科研项目,在老师的指导下开发了“软件课程实验选题系统”。投入使用后,师弟师妹们受益匪浅,也进一步激发了他们的学习热情。这种课程交叉和互联的实验教学模式帮助学生融合了知识,明确了发展方向,取得了很好的效果。
硬件课程开放式实验方面的建设主要是针对“传统”实验开发了网上虚拟实验环境以及成立了嵌入式开发的开放式实验室。“传统”硬件实验只有在有实验箱的实验室才能完成,我们开发了网上虚拟实验环境,让学生在课余或其他任何时间登陆系统就可以利用虚拟实验环境完成实验任务。针对一些对硬件学习兴趣浓厚的同学,我们组织老师进行专门的硬件知识培训,提高他们对硬件系统开发的认识。这些同学积极参加我们的嵌入式开放实验室,学习更多更深入的知识,在硬件系统开发方面取得了较好的成绩。目前我们的本科生已经通过嵌入式开放实验室,自己研究设计出了“ARM系统嵌入式开发实验箱”,并已经投入给低年级同学使用。这套系统从系统设计、焊接电路到操作系统都是由同学自己完成,使用后受到广大师生的肯定和好评。
4结语
高校开放式实验教学模式已经逐渐成为了实验教学的主流发展趋势,我们探索出的这种开放模式的优化策略已经在改进传统教学方式、提高学生实践动手能力、激发学生创造性思维方面取得了较好的成绩。只要我们进一步加以总结和改进,不断完善,就一定能将开放式实验教学推向一个新的发展高峰。
参考文献:
[1] 陈伟文. 开放实验室 培养学生创新能力[J]. 实验室研究与探索,2007,26(5):130-132.
[2] 王瑛. 开放实验室高效运行方法的研究[J]. 实验室研究与探索,2007,26(7):128-131.
[3] 李俊杰. 开放实验室的建设与研究[J]. 襄樊职业技术学院学报,2007,6(1):47-49.
[4] 叶宝兴,毕建杰,张锐. 积极探索新模式 多形式开放实验室[J]. 实验室科学,2007,2(4):6-9.
Research on Laboratory Opening Mode Optimization in University Computer Science
CHANG Wei, XU Dong-feng
(College of Informatics, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China)
