时间：2022-06-02 16:32:21
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篇计算机系毕业设计总结，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。
摘要：本文介绍了我校对计算机硬件实验课程体系及实践教学环节进行的改革，建立了“基础层－应用层－提高层”三层体系结构的硬件课程群实验体系，并对多层次、系列化的硬件实践教学模式及训练模式进行了探讨。
关键词：硬件课程群；实验体系；实验内容；实践能力
中图分类号：G642
文献标识码：B
我校计算机专业自99级开始进行了较大规模的扩招，但由于师资力量跟不上、实验条件和实验内容相对落后等原因，造成计算机硬件教育存在层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等问题，学生普遍存在着“重软怕硬”的现象，毕业后硬件设计能力差，软件开发缺少后劲。为提高学生的硬件动手能力，增强毕业生的社会适应性，学院自2002年开始进行计算机硬件课程群建设及相应的硬件课程群实验体系建设，包括“计算机组成原理”等九门硬件课程及5门相关的实践课程。本文对我院计算机硬件课程群实验体系建设及硬件实践教学环节的改革进行了探讨与总结。
1构建科学完整的硬件课程群实验体系
在原有的课程体系下，我院为本科生开设的硬件实验教学课程有“数字逻辑实验”、“计算机组成实验”、“微机接口实验”、“单片机实验”。由于实验条件的限制，各课程实验内容相对独立，综合性、系统性较差；尚有部分硬件主干课程没有对应的实验课程，如系统结构。实验课程体系存在诸多问题。
(1) 缺乏对学生系统设计能力的培养。传统的硬件设计和软件设计相分离的设计方法成为阻碍设计和实现复杂、大规模系统的关键因素。系统平台的搭建、软硬件的协同设计验证和软硬件功能模块的可重用性已成为现阶段设计方法的热点。培养学生具有系统设计的思想成为当务之急。
(2) 缺乏对学生可编程芯片设计能力及EDA技术的培养。可编程芯片与EDA技术是现代电子设计的发展趋势，将可编程芯片设计及EDA技术引入实验教学中是时展的需要。
(3) 缺乏综合性的实践课程，学生的创新能力发挥受限。由于实验条件限制，原有的多数实验是基于纯硬件逻辑设计的，只是在面包板上用器件构建小系统，功能扩展性差；并且只能开设数量有限、技术含量较低的实验，学生无法开展自主的综合性设计，无法进行创新能力的培养。
为此，经过充分调研和论证，我院首先从修改03级教学计划入手，对课程体系中的多门课程进行了调整，同时理顺各门课程间的关系，构建起了新的硬件课程体系。该课程体系由必修课程、选修课程及配套实践三部分组成。必修课包括“组成原理”、“接口技术”、“系统结构”等基础课程。为适应社会需求，在选修课中删去原有的“诊断与容错”等一些过时的课程，增加“数据采集”、“计算机控制技术”、“嵌入式系统”等社会需求较强、实用价值高的应用性课程，同时新开了“模型机设计与组装”、“硬件综合实践”等实践课程。在07版教学计划中，又新增了“DSP原理与应用”、“嵌入式系统实践”等新课程，保证课程体系的实用性与先进性。
硬件系列课程从体系结构上划分为三个层次：基础层、应用层和提高层，其课程间的关系如图1所示。基础层为“数字电路”与“组成原理”。“数字电路”课程虽然在教学体系上不属于计算机硬件系列课程，但它是计算机硬件系统的技术基础，是必修的前续课；“组成原理”介绍计算机的基本组成和工作原理，解决整机概念；通过“电工电子实习”与“模型机设计与组装”两门实践课程，强化学生的硬件动手能力。在应用层中，通过“接口技术”介绍应用层的接口和相关外设，以“嵌入式系统”等四门实用性强的课程作为选修课，每门课程都配有相应的实验环节，并通过“硬件综合实践”、“嵌入式系统实践”强化学生对基础知识的掌握和综合应用。提高层为“系统结构”及“性能测试与分析”实践课程，通过学习和实践，能够使学生比较全面地掌握计算机系统的基本概念、基本原理、基本结构、基本分析方法、基本设计方法和性能评价方法，并建立起计算机系统的完整概念。
在硬件课程群实验体系建设过程中，突出强调课程体系的系统性和完备性。从第1学期到第7学期硬件实验不断线，层次逐步提高，实验内容衔接连贯。注意各硬件实践的相互次序和互补，使硬件实践训练层次化、系列化，以此来系统强化学生的硬件动手能力。同时调整各课程的开设顺序，理顺每门课与前导课和后续课之间的关系，从而保证硬件课程体系的系统性和完备性。
注：所有必修课程与选修课程均开设课内实验，包括验证实验(20%)、设计实验(80%)；实践课程单独开设，包括综合实验(80%)、探索实验(20%)。
2改革实验教学内容与模式
计算机硬件系列课程的重要特点之一是工程性、实践性强。为了使学生在学过该系列课程后具备较强的实际动手能力和计算机应用系统的开发能力，应在实验教学内容的设置上体现出基础性、系统性、实用性和先进性，既要重视计算机硬件的基础内容，又要结合当今电子与计算机的最新发展。为此，我们对该硬件系列课程的实验教学内容和教学模式进行了改革创新。
2.1优化实验内容，引进实验新技术，提高硬件设计的效率和兴趣
随着计算机硬件技术的日益发展，各种各样的微处理器不断更新，功能不断增强，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展，嵌入式系统设计也逐步成为主流。为了使学生跟上时代潮流，了解最新技术，需要不断引入新设备、新技术，提高硬件设计的效率和兴趣。如更新的“组成原理”和“系统结构”实验台，通过RS232串口与PC机相连，可在PC机上编程并向系统装载实验程序，还可在PC机的图形界面下进行动态调试并观察实验的运行，使学生像设计软件一样来设计硬件，做到了硬件设计软件化，大大提高了硬件设计的效率和兴趣。“模型机设计与组装”，将CPLD和FPGA等技术引入，用CPLD来设计复杂模型机。“汇编语言”和“接口技术”补充Windows下设备驱动程序的设计与实现，增加PCI、USB的应用等内容。“系统结构”通过局域网组建小型的微机机群，研究探索多处理机操作系统，试验并行程序的运行与任务分配调控等功能。为适应当前嵌入式芯片的迅速普及应用，新开设了“嵌入式系统设计”课程设计。针对学生已学过多门硬件课程，但仍不能完成一个完整的、可独立工作的计算机系统设计问题，新开设了“硬件综合实践”，使同学亲自体会设计一台微型计算机系统的全过程。
2.2建立“验证型－设计型－综合型－探索型”的多层次实践教学模式
在实验教学内容的改革上，本着“加强基础、拓宽专业、注重实践、提高素质”的方针，将实验项目分为4类，即验证型、设计型、综合型、探索型,实验项目由浅入深，循序渐进。在所有硬件必修和选修课程中，全部开设课内实验。课内实验由验证实验(20%)、设计实验(80%)组成。所有实践课程都单独开设实验，包括综合实验(80%)、探索实验(20%)。这样，课内课程中开设“验证型”和“设计型”的实验，在后续课程设计中，开设“综合型”和“探索型”的实验，形成“验证型－设计型－综合型－探索型”的多层次实践教学模式，系统强化学生的综合设计和硬件动手能力。
在验证型实验中，注重使学生巩固基本理论，进一步掌握基本概念和基本技能。在设计型的实验中，注重培养学生的创新意识、设计能力和动手实践能力。在这一类实验中，以学生动手为主，教师辅导为辅，只给定实验的课题及达到的目的，中间过程需学生自己去查阅资料和设计方案，直至最后调试完成。在综合型实验中，注重培养学生综合运用所学知识的能力，使学生受到更为实际、更加全面的科学研究的训练。综合实验的特点是没有现成的模式可循，学生需要独立完成硬、软件设计和调试。在调试过程中，学生自己动手分析解决实验中出现的问题，虽然有一定的难度和深度，但对学生很有吸引力，能使学生从应付实验变为主动实验，不仅提高了基本操作技能，也发挥了学生的主观能动性和创造性。课程设计的部分内容属于探索型实验，学生可以自主选择感兴趣的课题及相关开发工具，写出设计书，交给指导教师审核后实施。在这一过程中，学生需要查阅大量的资料，培养了学生的自学能力、研究设计能力、独立分析问题及解决问题的能力和创新能力。
2.3确立“系列化硬件实践训练”方案
硬件实践训练由“课程实验－课程设计－综合训练－毕业设计”四个系列组成。课程实验――所有硬件课程都开设。课程设计――在“嵌入式系统”、“组成原理”等重点课程中开设，在这些课程的课内实验中进行部件或模块实验，在课程设计中进行综合性、创新性设计。综合训练――通过“硬件综合实践”展开。该课程安排在大四开设，是一门综合性设计实践课程，也是对前面所学课程的一个全面应用和总结，在硬件课程群建设中起着“总练兵”的作用。通过让学生亲自设计一台小型计算机控制系统，包括计算机的各个部件和功能，“麻雀虽小，五脏俱全”，旨在让学生真真切切感受到如何设计一个可独立工作的计算机系统，强化和提高学生的综合实践能力，培养学生的创新思维和创造能力。毕业设计――每年精选一定数量的硬件毕业设计题目，提供实验场所、设备及材料，让对硬件感兴趣的同学去实现自己的设计，放飞自己的理想。学生以接近于实际应用环境，完成高质量综合设计为训练手段，以掌握计算机硬件结构与应用系统设计作为主要训练目的，使学生对计算机的整个硬件系统有较全面、较系统的掌握。要求学生能够根据需要设计出一定规模的计算机硬件应用系统实例，从模板设计、制作、总线的走向、计算机部件选取、工作原理的分析、部件在模板上的部局、部件的焊接、运算能力的调试、结果正误的判断分析等流程的设计到具体的制作，直至最后写出毕业论文，使学生建立系统的概念与工程的概念。
3结束语
上述改革取得了令人满意的效果。大学生对计算机硬件实验课程学习的兴趣增强了，实验室开放期间，有更多的学生走进了硬件实验室。在毕业设计时，有更多的学生选择了与计算机硬件系统设计和开发相关的课题。学生做完硬件综合实习和硬件毕业设计课题后，普遍充满自豪感和成就感，感到硬件设计及底层软件开发不再可怕。通过这样的训练，提高了其综合设计能力和创新能力，同时也锻炼了他们的团队合作精神，步入单位就能直接胜任计算机应用系统设计、开发的工作，实现高校、学生、用人单位等各方面的多赢。同时我们也应该看到，随着新技术的不断发展，计算机硬件系列课程及其实验体系的建设和实验内容的改革是一项长期不懈的工作，需要不断完善。
参考文献
[1] 罗家奇,李云,葛桂萍等. 计算机硬件系统实验教学改革的研究[J]. 实验室研究与探索,2007,26(8):98-99.
[2] 武俊鹏,孟昭林. 计算机硬件实验课程体系的改革探索[J]. 实验技术与管理,2005,22,(10):107-109.
高等教育的大众化促进了人才评价标准的转变，社会对人才的需求正在从注重学历、学位，向注重能力和素质的方向过渡。高校毕业生的能力和素质培养，已经成为提高人才培养质量的关键。而本科毕业设计是检验学生综合水平和实际应用能力的一种方式，也是学生取得毕业及学位资格的依据，因此，高质量的毕业设计是提高学生综合能力和专业素质的重要途径。
计算机专业是一个理论与实践相结合的、极具工程背景的专业。计算机专业的毕业设计大多除了要求学生写出论文外，还要求学生实现一个软件或硬件系统。这种设计是实现专业人才培养目标的综合I生实践教学环节，也是培养学生运用本学科的基本理论和专业知识，提高分析和解决工程实际问题的能力、独立工作的能力和创新意识的重要途径，更是对学生能力和素质的全面检查。因此，深入研究计算机专业毕业设计教学对于提高毕业生综合能力和工程素质有着重要作用。
1 CDIO工程教育模式
由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学研究创立的CDIO工程教育模式是国际高等工程教育改革的新成果。CDIO以产品研发到产品运行的过程为载体，让学生以实践的、主动的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这4个层面上达到预定目标。
2 基于CDIO的计算机专业毕业设计教学改革
2.1 基于CDIO的毕业设计教学模式
建立高水平的教学方法与模式是高校教学设计的核心任务，为保证毕业设计改革的合理性和科学性，我们将CDIO理念融合在计算机毕业设计教学目标、教学过程、教学评价与教学环境的全过程中。从教学执行时间、教学模式、教学内容与组织、教学评估等方面对毕业设计进行改革，改革后的教学模式如图1所示。根据社会对计算机人才的具体需求，结合计算机软、硬件系统的设计开发过程和基本原理，形成一个以计算机基础知识和程序设计实践为一体的本科学习团队的整体培养机制。我们将CDIO能力大纲与计算机专业的人才培养特点相结合，全面均衡地提高计算机专业学生的创新能力和职业素质。
2.1.1 采用面向能力培养，强调“学生为中心，教师为引导”的建构主义教学模式
改变目前的“导师命题一学生选题”的毕业设计模式，充分强调整个毕业设计过程中以学生为主体的理念。毕业设计题目的确定是一个复杂的过程，题目的设置既要反映学生综合应用专业知识的能力，又要体现出计算机专业工程背景的特点。因此，选题时教师应尽量满足学生就业岗位的需求，并结合学生大学所学习的专业课程。一方面，学生可以根据他们在企业实习中发现的实际工程问题或指导教师的相关科研课题，提出毕业设计研究方向和题目，再由指导教师审核确定题目。另一方面，指导教师应适当考虑学生的兴趣和爱好，启发、引导学生研究具有实际应用价值的课题；学生通过调研、阅读文献等手段对课题的发展方向和研究内容有了深入了解后，再确定毕业设计题目。将具有应用价值和明确工程背景的题目作为毕业设计题目，不但可以提高学生毕业设计的积极性，而且有助于学生胜任未来相关技术岗位和工作。
CDIO工程教育理念强调工程系统的实践能力，因此，在毕业设计教学过程中采取“内引外联”双导师制度的指导方式。首先，鼓励导师组织学生参与导师的科研项目、大学生实践创新训练计划、各类多级别的学科竞赛等，提高学生实战动手能力；其次，构建开放培养平台，与企业建立横向联合，让企业工程师与学校导师共同指导毕业设计，加强工程实践教育，缩短学校理论教学与企业实际需求的距离。学生通过工程实践可以了解计算机相关项目的开发过程，学习工程师的宝贵经验，从而提升自身的综合能力和工程素质。
CDIO工程教育理念强调人际和团队协作能力，这与大型计算机系统开发依靠团队协同完成的开发模式是一致的。在毕业设计中，学生以课题小组的形式开发应用系统，小组成员各自分工不同，成员发挥各自的认知特点，相互沟通、帮助以实现小组成员的共同目标。学生在拿到设计任务之后，经过认真的分析、思考，制订出一套解决方案，供组内成员讨论。教师定期组织学生进行小组讨论，学生先介绍自己的思路、工作进度和任务完成情况，然后共同讨论知识难点，在协作学习的氛围内探究问题最佳的解决方案。另外，学生完成阶段任务之后，小组成员包括教师要对任务的完成情况进行评价，评价结果可以作为毕业设计评价的依据。
从选题、构思到团队分组等过程全部由学生自主完成，教师应尽量以启发的方式给予合理化建议，辅助学生完成毕业设计，而不再是保姆式的监督、纠正和修改学生毕业设计中的所有问题。
2.1.2 以产品过程为导向，设计教学内容与教学组织
工程教育一定是以应用为目的、以产品/结果为目标、以工程过程（即问题解决过程）为教学组织主线、以“理论+经验”的“做中学”为教学模式的一种教育。基于CDIO理念的毕业设计教学流程主要分4个阶段，导师应指导学生参与毕业设计教学流程中的每一个过程。
（1）构思（C）阶段。确定题目和开题，即在确定毕业设计课题、分组与调研方案后，给学生下达毕业论文设计任务书，并让学生提交开题报告，准备进入实质性设计阶段。设计任务书规定了设计题目、要求完成的主要内容、使用的开发工具、成果提交形式及完成日期等。
（2）设计（D）阶段。学生应在导师帮助下掌握计算机软、硬件系统设计的相关理论和方法。计算机相关的开发不仅仅是编程，还包括可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计等过程。需求分析是毕业设计过程中的关键过程，此阶段的任务是确定系统的目的、范围、定义和功能，需要团队成员多次调试、讨论。设计阶段应完成对系统的体系架构、模块划分、接口规范、开发工具及任务分配等的明确说明，并提交相关设计说明书等资料。学生应在导师的指导下不断完善构思与设计，提高毕业设计质量。
（3）实现（I）阶段。即把设计的内容转化为实际的软、硬件系统，包括编码、调试、测试等过程。在编码阶段主要是让 学生养成好的开发习惯，保证代码的结构化、可读性和可移植性；及时进行模块测试，写出测试计划，提交测试分析报告。此外，这一阶段教师还要做好毕业设计评估工作中对毕业设计工作的中期检查，完成中期报告。除了阐述设计思路、工作原理、关键技术外，教师还要参照任务书检查已完成的任务、尚需完成的任务、存在的问题、解决方法等，同时对毕业设计工作进度给予评价。教师通过中期检查及时发现并纠正存在的问题，督促学生按任务书中的要求和时间进度完成工作。
（4）运作（O）阶段。此阶段需要导师引导学生总结设计工作，撰写论文。要求学生掌握论文的写作规范及写作要素，同时要求导师对论文提出书面修改意见，并督促学生修改完善。毕业设计答辩流程采取分级审核制，也就是导师初审、预答辩小组会审、正式答辩小组终审的分级审核和学院备案的制度。导师应该根据毕业设计过程中学生的表现和平时成绩，决定是否给予学生预答辩资格。学生通过预答辩熟悉答辩程序后，及时发现并修改设计及论文的不足，预答辩小组决定是否给予学生正式答辩的资格。答辩采用项目验收的形式，答辩人利用PPT介绍设计工作的内容和完成情况，现场运行和查看源代码，并接受教师提问。最后学院对答辩结果进行抽样调查以核查成绩是否公平合理，并设计复评制度，必要时可以复审。
2.2 基于CDIO的毕业设计实施过程
重新设计的本科毕业设计实施过程如图2所示。该做法将毕业设计时间提前，避免传统毕业设计时间与学生就业时间的冲突，以缓解毕业生的双重压力。学生在学校也有充足的时间查询资料、编写代码、调试系统、撰写论文、准备答辩等。
（1）引导阶段。改变毕业设计起始时间，从大三上学期即可进入毕业设计引导阶段。基于学生已学习了本科阶段的主要基础课程，教师首先要对所有学生介绍毕业设计的重要性、必要性、执行流程、如何选题、如何开展等情况，并特别强调毕业设计的评价标准，使学生对毕业设计有初步的认识。然后，学生可根据自己的兴趣、爱好广泛查阅相关资料，了解研究、设计的方向，在学期末提交一份总结报告。引导阶段主要培养学生综合分析问题、调研、检索网络资料和查阅文献的能力。
（2）选题阶段。大三的下学期进入选题阶段。选题过程可由学生先行提出毕业设计题目、方向，再由教师审核创新性、可行性，教师亦可以通过启发、引导的方式提出课题方向，必要的时候教师要给予技术支持和演示。选题阶段主要培养学生发现问题的能力。
（3）执行阶段。大四上学期是毕业设计的执行阶段。经过了缜密的选题阶段，教师需引导学生综合运用所学的专业知识，包括算法设计、数据库设计、软件开发方法、程序编写、界面的美化、程序调试等，实现毕业设计。这个阶段主要培养学生解决问题的能力。
（4）总结阶段。大四下学期，学生开始整理文档、撰写论文、准备答辩，教师要督促学生写出系统测试分析报告，同时让学生整理完善计算机软件设计说明书、用户手册、操作手册等文档。这个阶段主要培养学生的软件文档编制和编写材料的能力，进一步提升学生的软件设计与开发能力。
2.3 基于CDIO的毕业设计教学评价标准的制订
CDIO教育模式评价标准（标准11）的核心是能力的培养，能力本位的观点贯穿于毕业设计的全过程。为确保能力评价过程的合理性和有效性，评价标准采用不同的方式和手段评价不同的能力：
（1）评价的理念应强调学习过程，力求知识与能力的协调统一。学生的知识掌握与能力的建立是通过整个毕业设计教学环节活动获得的，评价以“过程”为基础开展，关注知识、技能的学习过程，关注实践环节及工程应用的能力。评价不能像传统评价模式那样只集中在毕业设计答辩环节。毕业设计过程中，学生的文献检索、网络使用能力，团队合作中的协同能力，困难问题的处理能力，专业技能的积累能力，论文撰写能力等都是评价学生毕业设计质量不可忽略的依据。
（2）评价的功能应关注工程实际，把握需求与个性特点的有机结合。由于学生的设计题目多来自企业实际，因此，对学生能力的评价不仅要来自学校指导教师和学生团队，也要来自企业导师。对学生工程意识的建立、工程实践的能力和产业经验的评价，企业导师拥有最大的发言权。引人CDIO模型后，评价的功能应由侧重成绩“优差”转向侧重学生的个性特点。学生的个性特点包括品德、兴趣、特长、能力等方面，品德表达了为什么干，兴趣表达了想干什么，特长表达了会干什么，能力表达了能干什么。因此，毕业设计评价应关注学生的个性特点，强调评价的针对性、情景性与真实性。
（3）评价的标准与方法应体现革新，突出主动性与阶段性的特点。评价标准是实施CDIO教育的关键，我们根据CDIO教学理念对人才的要求，提出对毕业设计教学的评价从专业技术知识、动手实践能力、创新能力、团队协作能力4个方面进行评价，相应地制订多元化、多层次、可供组合的毕业设计质量评价标准与指标，并将评价机制贯穿于整个毕业设计过程中。专业知识评价用来衡量学生对基础理论知识、核心工程技术的掌握程度；实践能力评价主要考核学生运用知识解决实际问题的能力；创新能力评价用来评估学生的工程分析、推理和创造性设计的能力；团队协作能力评价记录整个设计过程中团队分工、交流、协调、合作的具体内容，并据此对团队协作能力进行评价。以“分阶段任务式”的方式进行评价，摒弃传统观念造成的模式化操作过程。对计算机专业毕业设计内容而言，可行性分析、需求分析、系统设计、系统实现及测试等完整的工程过程是毕业设计成果质量的基本保证，应从制度上要求对毕业设计各分阶段进行严格检查，对学生的调研报告、开题报告、中期检查、软硬件系统设计、论文撰写、答辩等阶段实现全程监控，保证毕业设计高质量的完成。
（4）评价的过程应呈现多维度，要求客观、公开地反映评价结果。毕业设计评价过程有时会因为不同评审人员采用的指标评价体系不同、毕业设计各类属性值与指标权重值的不同源 性而失去客观性。为加强评价过程的客观性，在评价过程中力求多人员、多层次、多维度地开展评价工作，如毕业设计评价由指导老师、评阅老师和答辩小组综合制订。校内指导教师主要侧重学生设计阶段的评价，企业指导教师主要侧重工程意识建立、工程实践能力的评价，评阅教师主要侧重论文文本规范性的评价，答辩小组主要侧重答辩时学生的表现和系统演示的效果以及项目指标、功能、性能完成情况等的评价。还可以利用常用的评价方法，如层次分析法、模糊层次分析法等建立本科毕业设计质量评价系统，加强评价过程的客观性。在对每个方面的评价过程中，评估结果要体现客观定量与主观定性的结合。毕业设计评价要客观透明，评分机制要具有操作性和科学性。另外，毕业设计评价最后要进行审核，以提高毕业设计结果的权威性。
3 结语
笔者以CDIO工程教育理念为指导，基于对教学本质的理解，结合计算机专业的工程教育特点，分析和梳理了计算机专业毕业设计的全过程，对毕业设计选题、时间安排、教学过程以及毕业设计评价等几个方面进行了教学改革，按照构思、设计、实施、运行4个环节开展毕业设计，并将改革模式应用于宁夏大学计算机专业毕业生，取得了较好的效果，为计算机类专业的毕业设计教学改革提供了一种切实可行的教学模式。未来本文选自《计算机教育》2014年第8期，版权归原作者和期刊所有，如有异议，请联系QQ712086967，我们将在第一时间处理。我们将在毕业设计的教学组织、实施过程等方面进一步改进和完善，使该模式更科学、合理，切实提高计算机专业毕业设计教学的质量。
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关键词：嵌入式系统；课程体系；实验平台
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3647-04
物联网、云计算目前已经成为信息产业的主流方向，在这个主流方向中，最核心、最关键的部分是嵌入式系统。调查数据【1】显示，市场对嵌入式人才的需求缺口巨大。就高校而言，培养符合行业要求的人才是高校的职责，而人才的培养又始终离不开切实可行的教学计划和课程体系，制定符合行业实际的教学计划和课程体系，是培养人才的关键。而开设什么样的课程来培养符合行业要求人才，又要依据行业特点和对人才的技术要求来确定，否则就会偏离行业要求，满足不了行业需求。在2008年《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录(试行)》里已经规划了嵌入式技术与应用专业(专业代码510121)，但还没有形成一门独立的本科专业，近几年高校中的电子专业、计算机专业以及机电与自动化专业、通信专业都相继开设了嵌入式系统相关课程,大都针对本科高年级学生或者研究生开设了嵌入式系统方向。从国内不同高校不同专业开设的嵌入式系统课程来看，各具特色，有些硬件课程开设的多，有些软件课程开设的多。这主要是由于嵌入式系统本身包含软件与硬件两个层次,在设计与应用方面,又具有软硬件协同工作的特点,既要依据硬件设计软件,又要依据软件确定硬件,不能简单的说哪个更重要,只能从应用的角度讲其侧重点不同。因此对于不同专业开设的嵌入式系统课程，不能一概而论。本文主要从嵌入式从业人员进行嵌入式系统开发所具备的知识要求和技术要求为依据，确立计算机专业本科生从事嵌入式系统开发应具备的基础知识和技能，并着重对计算机专业本科生嵌入式系统的课程体系构建内容及实验平台方案进行探讨和研究。
1嵌入式系统概述
嵌入式系统是以计算机技术为基础、以应用为中心、软件硬件可裁剪并且对系统的功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从其概念来看，嵌入式系统是专用计算机系统，应该包含硬件系统和软件系统，具体地说，一个嵌入式系统硬件以微处理器为核心集成存储器和系统专用的输入/输出设备；嵌入式系统软件包括初始化代码及驱动、嵌入式操作系统和应用程序等，这些软件有机地结合在一起，形成系统特定的一体化软件。一个典型的嵌入式系统应包含嵌入式硬件、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件三个部分构成。
由于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与各个行业的具体应用相结合后的产物，因此嵌入式系统是应用于特定环境下，针对特定用途来设计的系统，所以不同于通用计算机系统，它的硬件和软件都必须高效率地设计、“量体裁衣”、去除冗余，力争在较少的资源上实现更高的性能。嵌入式系统的基本特点就是“嵌入”、“专用性“和“计算机性”。由于系统的这些特性，导致系统的存在形式是多样的和面向特定应用的，并且对成本、功耗、可靠性和实时性特别关注，因此在嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的选择上都要考虑这些特点。
2嵌入式系统专业人才岗位及核心能力分析
2.1嵌入式系统的技术研发岗位划分与设置
从事嵌入式技术的岗位主要是企业的研发、生产、销售部门，当然还有其它辅助部门，在此主要针对研发部门的岗位进行分析。嵌入式系统研发部门岗位的设置，离不开嵌入式系统的结构和开发过程，设置什么样的岗位、需要何种学历的人才都与嵌入式系统的开发过程紧密相关。就嵌入式系统而言，总体上可划分为硬件和软件两部分，硬件一般由高性能的微处理器和的接口电路组成，软件一般由硬件抽象层、嵌入式操作系统、软件应用平台和应用程序等组成,如图1所示。
硬件层是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的平台，包括输入输出接口/驱动电路、处理器、存储器、定时器、串口、中断控制器、外设器件、图形控制器及相关系统电路等部分。对于硬件层的设计开发要有较深的硬件开发经验，这些岗位一般都需要资深的硬件工程师。中间层包括硬件抽象层（HAL）或板级支持包（BSP），负责对各种硬件功能提供软件接口，包括硬件初始化、时钟管理、定时器管理、中断处理、总线管理、内存地址的映射等。它位于底层硬件和操作系统之间，是二者之间的桥梁。这个层次的设计开发不仅要精通底层硬件结构，还要熟悉上层的操作系统，主要工作是开发设备驱动程序。这部分工作需要有丰富的软硬件件研发经验才可以胜任。软件层主要包括操作系统和软件应用平台，操作系统主要是实现资源的访问和管理，完成任务调度，支持应用软件的运行及开发，软件应用平台则是为了提高开发速度与软件质量，一些应用提供商开发了一些可重用的应用平台，封装了一些常用的功能，同时提供API接口，可以在此基础上进行二次开发。这些岗位要求具有丰富的嵌入式操作系统开发经验和软件工程能力。功能层主要指的是应用软件层，位于嵌入式系统层次结构的最顶层，直接与最终用户交互。针对各种特定功能来编写应用程序，实现系统的功能应用。主要是进行大量的C、C++或JAVA语言编程，不需要更多涉及底层硬件，大都是基于操作系统之上的编程。这些岗位要求就有丰富的嵌入式应用软件开发能力。从嵌入式系统开发流程看，还可以对硬件层、中间层、软件层、功能层四个层次的研发工作进一步细化。
2.2技术研发岗位从业人员核心能力分析
对于从事嵌入式系统研发的技术人员而言，必须具有与岗位匹配的核心能力才可以胜任工作。文献[3]就嵌入式整个行业的从业人员在不同岗位应具备的知识和能力进行了描述。由于目前国内就嵌入式人才的评估和认证只有嵌入式工程师认证，因此本文将从硬件设计、软件设计、系统架构、软、硬件测试这五类技术研发岗位进行研究，来确定相应人员应具备的知识和能力要求。对于每一类岗位，将从岗位工作任务、岗位知识能力、主要技能和核心能力这四个方面就行研究，其中岗位工作任务是指该岗位应完成日常基本工作的事务范围，岗位知识能力是指该岗位应具备的基本知识要求，主要技能是指该岗位技术能力的要求范围，核心能力是指该岗位工作主要能力要求。分析结果如表1所示。
2.3技术研发岗位知识要求
表1就目前嵌入式技术人员的五种岗位要求从四个方面进行了分析，从分析的结果看，对于硬件设计及测试人员而言，应具有的知识点：①熟悉或者掌握模拟电子线路、数字电路，单片机等基本的硬件电子电路设计知识；②熟悉和掌握C语言或者C++语言及接口电路程序设计；嵌入式系统硬件的设计、嵌入式系统的程序设计③至少熟悉l到2种基本的EDA工具，如MODELSIM、Quartus? lI、Protel等；④熟悉各种常用工具和仪器仪表，熟悉电子元器件性能分析。软件设计软件测试人员而言，应具有的知识点：①熟悉Linux，WinCE，Vxworks等操作系统的各种软件开发环境；②熟悉GUI开发过程、熟悉网络编程、多任务编程等；③精通C语言、汇编语言；④熟悉嵌入式系统硬件的设计、嵌入式系统的程序设计。⑤熟悉嵌入式软件开发模式及方法，熟悉白盒测试、黑盒测试和回归测试，熟悉单测试、集成测试、系统测试过程及测试的误区的分析。系统架构人员应具有的知识点：①熟悉嵌入式软件工程；②熟悉面向对象和结构化软件开发方法；③精通常用软件开发语言；④熟悉软件架构模式和设计模式，熟悉常用软件建模技术。
3计算机专业嵌入式系统课程体系及实践平台的构建及分析
3.1计算机专业嵌入式系统课程体系及实践平台的构建
从嵌入式系统专业人才岗位及核心能力分析来看，对于计算机专业，在构架课程体系时，应该结合计算机专业特点及嵌入式技术研发岗位和应具备的知识能力出发，可从理论与实践两个方面，去制定切实可行的专业课程体系。本文将从理论课程体系和实践课程体系两个方面阐述课程体系和实践平台的构建。其平台结构如图2所示。
在图2中，计算机专业基础和核心课程体系可依据计算机专业相关培养课程体系及目标确定，本文不再赘述。对于嵌入式系统理论课程体系可分别从硬件课程、语言课程、专业课程三个方面进行构建，其中硬件课程可包含有电路与模拟电子技术、数字逻辑电路、计算机组成与体系结构、微机原理与接口、ARM体系结构与编程、电子线路设计、计算机控制系统、单片机原理与应用、DSP技术及应用、FPGA设计基础等课程；语言课程可包含有C语言程序设计、VC＋＋程序设计、离散数学、数据结构、VB程序设计、C#程序设计、J2EE中间件技术、C语言深入编程、C++/VC++深入编程等课程；专业课程可包含有嵌入式操作系统、Linux设备管理与应用、ARM体系结构与编程、嵌入式系统设计、WinCe系统设计与应用开发、面向操作系统的程序设计、多核程序设计等。对于嵌入式系统实践课程体系可从专业实践与认证培训两个方面进行构建，其中专业实践可从课内实践、课程实训、项目团队、专业竞赛、企业实习、毕业实习等方面进行构建。在专业实践中，课内实践和课程实训是对嵌入式专门知识的巩固与提高，综合实践是阶段性综合能力培养的需求，项目实训与毕业设计是综合分析设计能力的保障。而对于培训认证，可参与ARM公司全球认证、中国软件行业协会嵌入式认证、中国电子学会认证、信息产业部认证等机构和部门的培训认证活动。
3.2嵌入式系统课程体系分析
从嵌入式系统课程体系的内容来看，具有三个方面的特点。首先是体系完整，专业特色突出，整个课程体系体现四个方面的能力培养：①编程能力培养，体现在C语言程序设计、C语言深入编程、C++/VC++深入编程及面向操作系统的程序设计等课程。②实践能力培养，体现在嵌入式系统设计与应用开发实践、Linux和WinCE操作系统与应用开发实践、嵌入式系统设计与应用综合实训及毕业实习和毕业设计等方面。③应用能力培养，体现在嵌入式系统设计与应用、嵌入式图形界面开发及嵌入式测试技术等方面。④创新能力培养，主要体现在创新团体、嵌入式竞赛、企业实习及一些嵌入式协会等。其次，整个课程体系具有侧重应用，循序渐进，层层递进的特点。从软硬件编程到专业技能培养，再到项目实训和毕业设计是递进式的。软硬件编程是整个能力培养的基础，专业技能是提高，项目实训和毕业设计是综合应用能力培养。最后，整个课程体系涵盖了微软、信产部认证课程。微软认证为微软WinCE嵌入式系统工程师认证，其课程主要包括WinCE系统设计与应用和嵌入式系统设计。信产部认证为嵌入式系统设计师认证，其主要课程包括嵌入式系统设计、嵌入式测试技术和ARM体系结构与编程。
4计算机专业嵌入式系统实验教学平台的构建
根据嵌入式系统实践课程体系构建的设想，对于教学实践，要根据计算机专业和嵌入式系统开发的技术要求和岗位职责，可进行合理规划。既要让学生掌握坚实的基础知识，又要让学生跟得上主流技术潮流。由于嵌入式系统在构成上可由硬件和软件构成，因此在进行实验教学时，可从硬件和软件两个方面进行构建。根据目前嵌入式系统开发的主流技术来看，在硬件选型上要以X86CPU、单片机和ARM处理器为主，在操作系统的选择上要以WinCE、Linux、μC/OS-II和Vxworks等操作系统为主，可从驱动程序设计、嵌入式系统界面、应用程序等方面进行实验。本文提出了一种可行的实验架构，如图3所示。
图3嵌入式系统课内实验体系
图3从三个层面对实验教学进行了规划，最底层为硬件层，可选择不同的处理器及各种电路及存储设备进行实验，如X86CPU、ARM处理器、单片机、数模转化电路、I/O接口、通用接口、ROM、RAM等。中间为操作系统层，可选择主流嵌入式操作系统进行实验，如WinCE、Linux、μC/OS-II、Vxworks等。最上层为应用层，可从嵌入式驱动层序开发、嵌入式图形用户界面以及应用程序的设计等方面进行实验，其中在程序设计语言的选择上可重点考虑汇编语言、C/C++语言、JAVA为主要训练语言。
5总结
进几年来，市场对嵌入式人才的需求持续走高，但符合企业要求的合格嵌入式从业人员不多，缺口很大。如何缓解人才供需矛盾，是政府和学者们关心的问题。目前就全国高校的普遍情况来看，嵌入式系统还尚未开设本科专业，很多高校只是开设了嵌入式系统方向课程，而且开设的课程五花八门，很难规范。本文从嵌入式系统构成及特点以及嵌入式系统从业人员的职业岗位出发，探讨了嵌入式系统课程体系和实践体系的构建，并针对计算机专业实验教学提出了一种教学结构。通过本文的探讨试图为解决嵌入式课程规范化做出应有贡献，从而加快嵌入式系统开发人员培养，解决市场人才短板而有所作为。
关键词：校企合作；应用型人才；计算机
目前我国应用型本科高校普遍开设了计算机专业，并且计算机专业与通信工程、自动化、电子技术等相近专业间相互挤占就业岗位，就业空间逐渐“缩水”。再者，由于各行各业自主培养各层次的计算机应用人才，各学科专业增开计算机课程，计算机专业毕业生在一些行业内的竞争优势逐渐减弱。因此如何改革应用型计算机本科人才培养模式，提高学生就业竞争力成为一个不容忽视的问题。
要提高应用型计算机本科人才的就业能力，就需要充分分析和评价计算机科学与技术专业实践教学体系，以校企合作为突破口、以企业需求导向为价值模型，采用计算机专业工程应用能力分析方法，优化计算机科学与技术专业设置、人才培养和课程体系建设，形成产学研结合的高等本科教育发展机制。在湖南省普通高等学校教学改革研究项目（湘教通[2010]243号）的支持下，本项目组开展了研究并取得了一些成果。
1 校企合作教育研究的开展方式
本项目组从人才培养目标的定位、专业建设、课程开发、实践基地建设、师资队伍建设、服务企业等方面，探讨通过校企合作办学构建应用型计算机本科人才培养新模式，以提高人才培养质量为根本，以深化教学改革为中心，以学生就业为导向，以服务企业为宗旨，遵循高等教育发展规律，构建灵活多样的人才培养模式，探索新形势下校企合作的新途径，为企业培养大批高素质的应用型计算机高级工程技术人才。项目组的基本思路是：首先建立专业核心实践团队。由项目负责人、企业专家、骨干教师构成核心团队，统筹建设工作，按照规范的开发流程共同完成以下关键性任务：
1.1 制订研究目标
从校企合作的角度研究应用型计算机本科人才的培养模式。使学校增强办学实力，提升办学层次，提高办学水平，扩大办学规模，提高办学效益；使企业推进科技创新，提高管理水平，提高员工素质，增强社会竞争力；使学生所学的知识更加巩固，能力更加增强，素质更加全面，学生在实习时有实习工资，毕业后有稳定的就业单位，解决学生就业的后顾之忧。实现学校、企业、学生“三赢”的目标。
1.2 研究校企合作人才培养模式的突破口
为了完成研究目标，项目组对企业从业岗位进行调研。首先分析计算机科学与技术专业的主要对口职业岗位和工作任务，在对岗位工作任务和相应职业能力进行分析的基础上，将职业岗位所需的能力作为主线，按工作过程的不同工作任务和工作环节进行能力分解。将原有实践教学计划培养方案中涉及的相关实践课程做对比，列出原有实践课程体系在实践教学中的具体不足点，得出实践课程体系改革中需加强的能力点，规划出校企合作教学模式中需要充实和完善的内容。
1.3 积极搭建校企合作平台，完善计算机本科人才培养模式
我校早在2007年就成立了湖南工学院董事会，截至2011年已与湖南省61家大中型企业签订了战略合作协议，在战略发展、科研基地建设、人才培训、技术创新、产业合作等方面开展了卓有成效的合作。为了搭建计算机本科教育的校企合作平台，在我校校企合作处、科技产业处的积极配合下与计算机系原有的校外实习基地中国电信衡阳分公司、上海央邦计算机科技有限公司、湖南省蓝狐网络、衡阳市九达软件有限公司积极洽谈校企合作平台的搭建。为加强计算机本科专业建设，培养出与社会发展和经济建设紧密结合的高级应用型人才，走产学研合作的新途径，加强计算机系与社会、教学与生产、教学与科技工作的紧密结合，建立学校教学与社会双向参与、双向服务、双向受益的新机制，使计算机本科专业建设和教学工作主动、灵活地适应社会需求，更有效地将计算机本科专业人才就业能力的培养与企业实际需求相关联。利用校董事会已有的合作模式，项目组与上述校外实习基地联合设置了专业教学指导组，使其成为计算机本科专业建设、产学研结合等教学研究的学术组织，指导计算机系专业教学改革和专业建设工作的专家型组织。该教学指导组由企业中相关领域的专家、工程技术人员、高级管理人员及计算机系教学经验丰富的教师、教学管理人员等组成，负责专业建设和人才培养的研究、指导、咨询、服务工作，并协助确定计算机本科专业教学目标和人才培养方案的制订。
1.4 校企合作课程体系和教学方法的研究
在校企联合教学指导组的指导下，对现有计算机本科实践教学课程结构进行改革，在课程内容上主要体现在理论知识与实践知识的综合，职业技能与职业态度、情感的综合。课程学习内容不再脱离IT企业生产、服务实际过程，而是企业的典型工作项目或任务，使学习内容与企业实际运用的新技术、新工艺、新方法同步，学习与就业同步。
本文对就业能力问题的研究既包括了知识性内容也包括了操作性内容，同时研究中需要注重学生职业道德的培养，这些教学目标既有知识领域的，也有动作技能领域和道德情感领域的。结合2008级计算机科学与技术本科专业的实验性教学实践，我们发现既要关注学生的学习过程，还要培养他们的情感，做到让学生的知识和道德情感同时提高。教学方法中还要激发学生的学习兴趣，养成团队协作的精神，促进学生树立正确的价值观。项目组的具体做法是转变传统的学生成绩评价方法，除笔试外，在部分课程中增加口试、答辩、现场测试、现场操作等多种考核形式，实现理论考试和实操考核相结合，着重考核学生的应用能力和分析能力，促进学生职业素质的全面发展。
2 取得的成效与基本经验
2.1 人才培养模式改革的情况
计算机本科专业课程体系应该以社会需要为导向深化改革，以适应社会经济发展和学生就业能力需要，突出工程实践能力的培养。为此，本项目组成员作了如下研究工作：
（1）在专业定位上，以“面向市场、服务企业，培养应用型高级工程技术性人才，使学生能适应企业岗位的需求”为宗旨。针对校企合作的人才培养模式，在制订教学计划过程中，对项目组联合的企业岗位培养目标制订专门的人才培养计划。人才培养计划针对学生适应社会需要和专业可持续发展进行安排。在专业建设中进行实践课程建设，并配套进行师资队伍建设和实验基地建设。在课程设置方面分为两部分：一是校内原有的理论及实践教学；二是针对企业岗位在2008级计算机本科学生中广泛开展IT技能培训，在IT技能的培训和实习过程中，本科的理论教学和针对企业岗位实习交替进行，使学生在学校学习过程中就能掌握IT企业所需的职业技能，从而增强其就业能力。
（2）发挥动手能力培养的优势，进一步完善计算机科学与技术专业实验室硬件和软件建设，安排系统的实践教学内容，提高学生的动手能力。
（3）理论与实务并重，在培养学生稳固基本理论知识驱动工程实践能力的系统工程中，实践教学占有不可替代的地位。由校企合作教学指导组参与实践教学中的认识实习、操作技能实训、综合技能实训、课程设计、毕业设计等课程体系建设，将企业的岗位需求组织为一个系统，每学期不断线，与有关课程同步，与课堂理论教学相辅相成，形成相得益彰的并重局面。本项目组只是从“校企合作”教育的视角研究提高计算机本科就业能力的人才培养方法，构建一个“体系”即以校企合作教育的模式明确学生学习的目的性，将工程实践能力的教学组织、管理、考核及质量评价有企业专家全程参与；找到一种“以学生就业能力为中心，以实践教学管理平台为依托，多方协作”的实践教学管理模式；设计校企合作的理论教学方法以及IT技能培训、企业生产实习相结合的人才培养平台；探讨如何提升计算机本科专业就业能力，使教学与企业实际所需人才紧密结合。
2.2 学生受益面
目前通过计算计科学与技术2008级本科教学试点，相关实习企业反馈的信息是学生职业素养高，岗位适应能力强，能很快适应工作环境，达到工作要求并能独当一面，在各自的岗位上创造性地开展工作。尤其是通过针对性的IT技能培训，使学生工程实际能力大为增强，并且在学校学习期间就已经参与企业实际岗位的实践训练，在同类学校的2008级毕业生中占有明显的优势，深受企业的欢迎。而且我校学生不仅业务知识扎实，肯吃苦，且仪表端庄，语言表达能力强，能很快胜任企业相关计算机专业岗位的初级工作，充分说明我校培养的毕业生满足社会企业的要求，该项目的课程教学改革取得了良好的成效。
3 结束语
以我校为例，分析了开展校企合作教育研究的研究目标，以人才培养模式改革为突破口，搭建校企合作平台，进行课程体系和教学方法的改革，总结出了目前已取得的初步研究成果。下一步将继续完善不足之处，推进校企合作教育改革模式的研究，提高应用型计算机本科人才就业能力。
参考文献
[1] 吴维嘉，方磊，何明.计算机专业毕业生就业需求的调查报告[J].黄山学院学报，2007，9（5）：152-154.
[2] 徐小英.校企合作教育对技能型人才创造力的影响研究[D].武汉：武汉大学，2011.
关键词：学习效果；过程监控；全过程考核；课堂教学质量
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0099-04
一、引言
从《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中的统计数据看，2009年我国高等教育（含高等职业教育）在校人数为2979万人，到2015年增加到3350万人，2020年将增加到3550万人，显然，我们是当之无愧的教育大国，但从教育品质上，我们难以跻身于教育强国之列。为全面提高高等教育质量，教育部于2012年提出的30条意见中的第一条就强调，要牢固树立人才培养的中心地位，要走以质量提升为核心的内涵式发展道路。这就要求高等教育课程体系中的每一门课程都必须以“质量”为核心开展课堂教学，即要充分保障“课堂教学质量”，而“课堂教学质量”通常可以通过学生对课程的学习效果来反映，那么，如何管控与考核学生的学习效果，成为必须面对和深入思考的问题。
传统的课程考核方法，多采用期终闭卷笔试的形式，适当加入平时成绩和实验成绩，但仍以期终考试为主[1，2]，其权重多数在80%以上。这种考核方式虽有利于考查学生对理论知识的掌握程度，相对公平、公正，但形式、内容单调，难以体现学生的实践能力和自主学习能力，不利于对学习过程及其学习效果的全面评价。
因此，良好的学习效果管控和考核方法显得非常必要。所谓的良好方法，没有统一的标准，不同学校有不一样的培养定位，不同专业有不一样的培养目标，不同课程有不一样的课程特色，不同学生有不一样的群体特点，也就是说，学习效果管控和考核方法的设计必须充分考虑客观实际，根据课程目标、课程特点、学生特点而设置，以使方法行之有效。
二、课程状态分析
（一）课程教学目标
随着社会的发展、科技的进步，我们步入了信息时代，微型计算机高速发展，其应用已深入到生产、生活的各个方面，因而提高学生的计算机应用能力至关重要。《微机原理与接口技术》课程作为测控技术与仪器专业学生掌握计算机硬件知识的主干课程，是计算机类课程教学的重要环节之一，是后续专业课程学习、毕业设计和今后工作开展的最重要的技术基础课程。
杭州电子科技大学测控技术与仪器专业的培养目标是：培养适应经济建设和社会发展需要，具有较好的自然和人文社会科学基础，掌握信息获取、传输、处理和应用的技术方法，能够在测控技术、仪器仪表、电子技术、计算机应用等领域，从事科学研究、设计开发、产品测试等方面工作的工程技术人才。
为达成培养目标，测控技术与仪器专业包括11项毕业要求：（1）具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感和良好的工程职业道德；（2）具有从事工程工作所需的相关数学、自然科学以及基本的经济和管理知识；（3）了解测控专业的前沿发展现状和趋势，掌握扎实的电子、计算机、光学、精密机械、信息与控制等工程基础知识，掌握信息量的检测、转换和分析处理的原理与方法、测控系统的设计方法等专业理论知识；具有系统的工程实践学习经历；（4）具备测控技术与仪器仪表领域设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析；（5）掌握基本的创新方法，具有正确的追求创新的态度和意识；具有综合运用测控专业理论和技术手段设计系统的能力；整个过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；（6）掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；（7）了解测控专业的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响；（8）具有一定的组织管理能力、较好的表达能力和较强的人际交往能力以及团队协作能力；（9）具有不断学习的精神和适应发展的力，对终身学习有正确的认识；（10）掌握一门外语，具有一定的国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力；（11）了解体育运动的基本知识，初步掌握锻炼身体的基本技能。
根据上述专业培养目标和毕业要求，通过《微机原理与接口技术》课程的学习，必须使学生达成第（3）、（4）、（5）、（9）项毕业要求。据此，本课程设定了相应教学目标，主要包括：（1）建立微型计算机系统概念，理解微型计算机系统架构，掌握微型计算机系统配置方式；（2）通过学习Inter8086/8088CPU内部结构，熟悉其工作机制，再结合基本指令学习和汇编语言程序设计训练，理解硬软件间的辩证关系；（3）通过学习存储器、接口芯片的相关电路设计及其应用编程方法，掌握微型计算机系统配置技术；（4）了解微机系统及接口技术的最新发展。总之，通过该课程的理论学习与实验训练，提高学生逻辑思维能力、理论联系实际能力、实践动手能力和创新能力。
（二）课程特点
《微机原理与接口技术》是以Inter8086/8088CPU为核心的16位机的代表，其结构、组成原理、指令系统、编程方法和接口技术等，在现行PC机设计中也都得到了体现，因此，课程以8086/8088CPU的体系结构为基本出发点，论述指令系统、程序设计方法，讨论存储器、可编程接口、系统总线等各项微型计算机系统配置技术。课程特点主要表现在：（1）基础性强，它是计算机硬件、计算机软件和计算机系统的重要基础课；（2）概念抽象，如芯片内部结构、时序、寻址方式、工作模式、地址译码、中断等；（3）内容繁多，包括基本工作原理、指令系统、汇编语言程序设计、存储器系统、各种总线以及接口设计等；（4）逻辑性强，章节之间联系密切，难以绝对分割，前面章节内容是后面章节学习的基础，学生必须紧跟教学进度，一旦出现断层，学习过程就会越来越艰难。（三）教学现状
经过多年的教学思考和摸索，在教和学两方面还存在不少问题有待解决。
在“学”的方面：（1）学习动力不足、主动性差。考试成为唯一的学习动力，多数学生处于被动学习或被迫学习状态。（2）学习习惯不良。做作业往往走形式，抄袭现象严重，全班作业版本一般就2～3个，学生没有预习及复习的习惯，没有讨论甚至答疑的习惯，满足于老师的灌输，很少自主思考问题。（3）学习方法欠佳。学习模式停留在高中阶段，过多地关注知识点的记忆，缺乏系统性，不会带着问题学习，缺少互动式学习，表现为自主学习能力较差等。
在“教”的方面：（1）课堂教学理念陈旧。按照既定课程框架，以知识模块为顺序讲授，对培养环境、培养对象的变化认识不足，注重知识的传授，忽视学习能力的培养。（2）课堂教学模式单一。课程以讲授为主，教师以讲台为中心，与学生互动性差，学生活跃度偏低，存在严重自问自答现象。在课程学习过程中，学生以被动接受为主，课堂参与度几乎为零。（3）学习结果考查模式单一，对学习过程监管不足。目前对学习结果的考查仍以期终考试为主要考查手段，仅适当兼顾平时作业及实验情况；过程监管通常采用期中考试方式，这只是过程的某一个点，而非全过程。
面对这些问题，面对当代学生的特点，面对社会高速发展的需求，我们提出了“以学生为本、以学生自主学习能力培养为核心”的教学理念，设计了学习效果过程监控与考核方法，将各监控点设计为学习驱动点，将终极式的考核设计为学习过程的综合考核，由此提升学生发现问题的能力、寻求问题解决方法的能力，化被动学习为主动学习，建立自主学习能力，为其将来的创造性学习打基础，帮助学生理解终身学习的重要性，树立终身学习的观念，并培养终身学习的能力。
三、课程学习效果过程监控方法设计
（一）采用过程监控方法考查学习效果的必要性
目前，学生学习效果的考查主要以期终考试为考查手段，仅适当兼顾平时作业及实验情况；过程监管通常采用单点监控方式——期中考试，未能反映学生学习该课程的全过程状态。因此存在以下问题：（1）对课堂教学质量的评价不完整；（2）对学生学习效果的评价不全面；（3）致使学生自主学习的驱动力不足；（4）不利于学生学习状况的自我检查；（5）不利于学生课程学习规划的调整；（6）不利于教师全面了解学生学习状态；（7）不利于通过因材施教而全面提高课堂教学质量。
鉴于此，本课程以“提升课堂教学质量”为目标，分析、总结课程各章节的特点，采用过程监控方法，分段检查学生学习效果，敦促学生巩固所学，激发学生自主学习能力。
所谓“提升课堂教学质量”，就是课堂教学的质量管理，这种管理实质上包括质量控制和质量保证两个部分：质量控制主要指对课程教学的全过程进行控制，以达到课程教学目标；质量保证主要指如何合理评价教学效果，以及结果反馈与持续改进。
其中，对课程教学的全过程进行控制是“提升课堂教学质量”的基础和保障，有必要详细设计教学过程中学生学习效果的过程监控方法。
（二）过程监控方法设计
通过梳理，形成了该课程的课程架构，将全部教学内容分为三个子系统，在教师引导下，自上而下、自外而内地层层递进展开学习过程。在基本概念学习以及这三个子系统学习结束后，各设置一个监控点即学习动力驱动点。具体设计如图1所示。
1.监控点1。通过基本概念讲授以及教学内容系统化分析，完成学生整体性思想的训练，将监控点1设置在此检查训练效果，使学生尽快掌握系统性学习方法。
2.监控点2。微处理子系统又由3个二级子系统组成，其中8086CPU系统结构是寻址方式和汇编指令学习的基础，之后才可以开展汇编语言程序设计，属于层层递进关系，而且这部分内容知识点多，容易出现听得懂、记不住的问题。因此，通过微处理器子系统的讲授完成层次性思想训练，并将监控点2设置在此，加强学生逐层分析和归纳总结能力，当学生发现可以尽快掌握必备的核心知识点时，学习兴趣和学习动力会被激发，为后续学习奠定基础。
3.监控点3。存储器子系统主要讲授存储系统的设计实现，重点和难点在于存储器与微处理器的连接和其地址空间的分配。没有存储系统，微处理器无法运行程序，二者密不可分。因此，通过存储器子系统的讲授完成关联性思想训练，监控点3设置在此，加强学生逻辑思维能力，帮助学生提高对复杂系统的理解能力，从而提高学习兴趣和主动性。
4.监控点4。监控点4设置在I/O接口子系统讲授完成之时，通过比对可编程计数器/定时器8253自系统与可编程外围接口8255子系统的设计与应用方法可以发现有许多共通之处，籍此完成统一性训练，这样使学生了解通过探索规律可以降低学习难度，加快学习进程，由此建立思考的习惯。
另外，此时全部教学内容已经完成，可以通过回顾全部教学内容，进一步巩固学生系统性思想。
多点监控学习过程所要解决的问题是，引导学生自行设计阶段性目标，关注阶段性成果，建立良好成果预期，将阶段性成果转化为学习的动力。
四、改革考核方式，全面评价学习效果
关键词:专业培养方案;计算机科学与技术;应用型人才;课程体系;就业竞争力
为适应高等教育大众化形势和社会发展的需要,实现“厚基础、宽口径、强能力、高素质、突出个性发展”的人才培养目标,青岛农业大学从2008年起对本科实施按大类招生。其做法是:学校将全部本科专业按其“血缘”关系的远近聚集成若干专业大类,每一专业大类对应一个或多个专业,按大类招生,新生在一年级按所在大类统一的教学计划进行培养,第一学年末按学生志愿和成绩进行专业分流,每位学生对应一个具体专业,从二年级起各专业按其专业教学计划进行培养。按大类招生是学分制的延伸,这对学生的自主发展提供了更广的空间和更有利的环境。要实施按大类招生,制定相应的人才培养方案是首当其冲。我校的计算机科学与技术、电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程这4个专业一起形成一个大类。如何构建教学计划,培养适应高等教育大众化形势和社会主义市场经济发展的需要,培养理论与实践、知识与能力并重的计算机专业应用型人才,是摆在普通高校计算机专业人才培养方面的重要课题。本文结合我校在2008―200年中2个学期所开展的大类招生条件下的人才培养方案的研讨和修订工作,对此进行探讨。
1人才培养定位和指导思想
青岛农业大学是一所以农业和生物类学科为优势和特色的多科性省属大学。这决定了我校计算机科学与技术本科专业的办学定位为高素质、应用型人才培养。这是制定其人才培养方案的出发点和落脚点。同时,为使培养的学生适合社会发展需要,具有较强的就业竞争力和可持续发展的潜力,要求培养方案的设计能为学生提供宽厚的专业基础理论,以及在某一专业方向上的精通见长[1];教学内容要紧密结合经济社会需求,要有利于学生实践能力和创新能力的培养,以及与人沟通、合作等素质的养成,要为学生的自主发展提供空间;培养方案要具有开放性,便于吸收学科发展的新成果。
2计算机科学与技术专业的人才培养目标
基于上述考虑,我们确立了本专业的培养目标:培养具有扎实的外语、数学、物理、电子电路等学科基础知识和理论,计算机科学与技术专业基础宽厚,并在某一专业方向上见长,能够在计算机软件、硬件或网络方面从事设计、开发或应用研究等专业工作的高素质、应用型高级专门人才。
3培养方案的内容
为保证培养方案的课程体系能有效支撑起上述培养目标和贯彻前述先进理念,我们先后研读了《中国计算机科学与技术学科教程2002》(简称CCC2002)和IEEE Computer Society/ACM制定的《Computing Curricula 2005: The Overview Report》[2],调研了北京邮电大学,北京交通大学等院校计算机科学与技术专业的办学情况,并结合本校实际进行分析,确定了具有如下门类组成的课程体系:
1) 人文社科类课程。包括“两课”和其他人文课程,担负着对学生进行社会主义核心价值观教育,帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观,提高其思想品德修养,增强法制观念等方面的教育任务。
2) 体育运动类课程。传授体育运动知识和技能,使学生形成体育锻炼的良好素质。
3) 工学学科门类基础课程。这也是大类内公有的课程,包括高等数学(上、下)、线性代数、概率论与数理统计、电子电路、普通物理学、大学英语、计算机基础等课程。
4) 计算机科学与技术专业基础与核心课程。包括离散数学,硬件类课程(如数字逻辑、计算机组成与结构、微机原理与应用等),软件类课程(如计算机程序设计层次化系列课程、算法与数据结构、操作系统、编译原理、数据库系统概论、软件工程等)和计算机网络课程。
上述专业基础课程体系涵盖了计算机科学与技术学科的理论知识、软件、硬件、网络诸方面的基础,其知识体系相对完整又有侧重,体现了专业基础宽厚的理念和应用型人才培养的定位,在课程体系设置方面为学生在专业上的可持续发展提供了保障。例如这里没有单独开设“计算机系统结构”课程,而是将其融合到“计算机组成原理”课程中成为“计算机组成与结构”课程,内容以后者为主、兼顾前者,教材采用王爱英主编的《计算机组成与结构》。
5) 专业方向课程。计算机科学与技术专业面广,方向多,而一个人的精力是有限的,这是一对矛盾,面面俱到地学肯定都学不精。为能使该专业毕业生在竞争激烈的就业、创业市场上具有优势,我们分以下两步走:首先,根据社会需求设置了计算机软件工程、计算机网络工程和嵌入式系统3个专业应用方向;其次,选课时要求学生从中选择一个作为自己的主攻专业方向,努力打造自己在该方向上的专业特长,形成优势、提高竞争力,同时还可选修其他方向上的个别课程,但一定要突出重点,不能主次不分。
经济社会发展对计算机专业的需求也是在变化和发展的,这应在专业培养方案中考虑到。为此,专业方向设置的主要课程应该是与社会需求密切结合的较先进的应用技术课程和学科前沿课程,它们涵盖了目前社会上热门的IT职业培训的主要方向:.NET架构软件开发、C++、Java、嵌入式系统、人工智能、信息安全、网络工程等方面。
6) 素质教育课程。这类课程以全校公共选修课形式开设,内容涵盖人文、经济、管理及其他跨学科课程,培养方案中只规定学生需要修读的最低学分,选什么课全由学生自主决定。目的是促进其学科间知识的协调,培养学生的综合素质,促进其个性化地全面发展。
7) 实验实践课程。主要包括实验、教学实习、毕业实习(论文)等层层递进、综合性不断提高的教学环节,这是培养学生能力的重要环节。为强化这一教学,培养方案中提高了课程学时。
本专业的教学实习采取课程设计的形式进行,以培养学生综合运用专业基础知识的实践能力和创新思维,使其具有参加和承担计算机应用领域小型或以上规模应用项目的能力为目标,共设置了4类课程设计:硬件应用系统课程设计、软件系统课程设计、网络工程实践和动态网站课程设计。在软件系统课程设计中,设置不同层次的项目,满足学生的层次多样性要求,如有操作系统设计或编译系统设计的系统软件类设计项目,还有应用软件设计项目。
为鼓励学生进行创新实践,设立奖励性创新学分。学生参加各种创新设计比赛或参加教师科研课题等可取得这方面的学分。这类学分可替补专业选修课和公共选修课学分。
8) 各类课程的学时构成。在上述课程体系中,课内总学时2400学时,实践教学33周,公共课、学科及专业基础课、专业课、专业方向选修课、公共选修课的学时数之比为21.7U39U11.3U20U8,必修课与选修课的学时数之比为50U28,课程的理论学时数与实验学时数之比为76U24。
4培养方案的教学实施
为实现人才培养目标,在教学实践中,要着力培养学生下列学科专业能力:计算思维能力;工程实践能力和创新能力,即运用所学知识分析问题、构建模型、设计系统并通过软件、硬件加以实现、系统实施、测试和维护的能力;与人沟通、合作共事的能力;自学能力。为此,我们采取的做法有:
1) 专业基础、核心课程采用国内和国外权威的较新版的优秀教材。
2) 根据学院实验中心的实验仪器设备情况,组织教师按照教学要求自编与之配套的实验和工程实践指导书。
3) 开展校企合作,推行开门办学,实行学分互认,培养学生的项目实战能力。学院与青岛软件园、凯瑞国际职业培训机构等多家单位建立互惠紧密合作关系、双方共建项目实战教学案例库,共建教学科研实习基地。将对方成熟的IT实训课程作为选修课嵌入到培养方案中,若学生参加了对方的课程实训并通过考试,学校承认其学分。学院每年组织200人次学生到实习基地进行课程设计和毕业设计,直接参加其实训项目,由校内和对方教师共同指导。
4) 编写教学大纲时,在课程内的实验项目、实践环节的层次、创新教育等环节上,为学生在课程内的知识单元层面上开辟自主选择的空间,更好地实现因材施教,促进学生自主发展。
5) 学校建立了本科生导师制度,每班都有一名导师对各位同学的选课、学习、规划专业发展方向、成才和就业进行指导。
6) 某些实验课作为一门课单独开设,如计算机基础实验和电路电子实验,以进一步加强实验思维能力和动手能力培养。
7) 课程设计、毕业设计项目规模大,一般将学生每2～3人分为一组,同一小组的同学既分工明确、相对独立,又相互协作、缺一不可地共同完成本项目的开发。为避免在小组课程设计中,有的同学不积极参与,教师采用随机抽查个人和以抽签方式随机确定一位同学代表本组上台答辩的方式来考核小组的成绩,促使小组内部相互督促、相互帮助。这种课程设计组织方式,既可培养学生的综合实践能力和创新能力,又能培养学生的团队能力[3]。
8) 为促进学生自学能力的培养,期末考试中允许有10%的内容为老师未讲但是指定了参考书让学生课下自学的内容。这就将学生的课内学习延伸到了课外。
5结语
当前我国高等教育已进入大众化时期,学生对高等教育的需求呈现多样性和更强的功利性。如何改革传统高教理念,吸收先进理念,并具体落实于专业人才培养体系中,以更好地提高教育质量,更好地满足经济社会发展要求,是一个紧迫的课题。本文对我校推行大类招生改革中计算机科学与技术专业在这方面的探索和实践进行了总结,希冀对本专业人才的培养有所裨益,并期待与同仁们对此继续深入探讨。
参考文献:
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[3] 陈龙猛. 数据库课程体系建设和教学方法探索[J]. 计算机教育,2008(18):88.
Application Talents Training for Computer Science & Technology Major
CHEN Long-meng
(College of Science & Information Science, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)
关键词 创新 实践 业绩定律 实验教学
中图分类号：G520 文献标识码：A
Research on Talents' Ability Cultivation
Abstract The goal of "innovative country"， the unprecedented ability to cultivate talents highlights. This paper summarizes two authors' more than 40 years' experience and ideas in the culture of human capacity， the purpose is to promote the growth of talents.
Key words innovation； practice； results law； experimental teaching
1 知识、智力、能力
1.1 知识与知识结构
所谓知识，就是人们在改造客观世界的实践中所获得的认识与经验的总和。
要使学生具有合理的知识结构，必须注意知识的使用价值和智力价值。使用价值是指所学知识在后续课程的学习和实践中的作用和效果，而智力价值是指所学知识对人的智力发展所起的促进作用大小，我们在为学生设计合理的知识结构时，必须把这两者有机地结合起来，使在有使用价值的知识体系中包含有科学的智力价值体系。
1.2 智力与智力结构
智力是指感知到思维的心理过程特征，是人认识客观事物并运用知识解决实际问题的能力，因此，它属于个体心理特征中能力的范畴。一个人的智力是在掌握人类知识经验和从事实践活动中发展的，但又不等于知识和实践。
智力是由观察力、注意力、记忆力、想象力、思考力等一般能力要素所构成的具有一定结构的系统。用数学语言描述，就是智力因数I是5种能力要素Ci的函数。即
I = f （CO，CN，CR，CO，CT） （1）
式中：
I为智力因数，它综合反映一个人的智力品质。
CO为观察力，CN为注意力，CR为记忆力，CI为想象力，CT为思考力。
智力因数在个体身上的表现，就是反映了个体的智力品质，它以智力超常、正常、低常为主要标志。我们通常所说的“聪明”与“笨”，就是对一个人智力品质的定性评价。人才学把人才分为创造型、发现型、继承型三种类型，创新型的人才大都是智力超常的人。
智力品质包括敏捷性、灵活性、深刻性和独创性，敏捷性表征的是智力活动的速度；灵活性表征的是智力活动的创造精神。爱迪生一生中之所以能有数以千计的发明创造，在很大程度上依靠了他超常的独创性的智力品质。
1.3 能力与能力结构
能力总是同成功地完成某项活动或某项任务相联系，因此能力是指一个人完成某项活动或任务的综合本领。
对大学生来讲，在教学实践中应当经常性和有针对性地培养上面所述的5种能力：
CO——观察力，它是个体精细感知事物的特性、辨别相似现象和新异现象的能力。
CN——注意力，它是个体组织自己心理活动，使之有效地指向和集中于某个认识对象的能力。
CR——记忆力，它是个体保持和再现，再认识以往对客观事物的反映内容和主观体验的能力。
CI——想象力，它是个体根据已有知识经验创造性地形成新事物的形象、推测其结构、特性及其变化的能力。
CT——思考力，它是个体合乎逻辑地对客观事物形成概念、作出判断、进行推理思维的能力，它进一步又可分为分析能力，综合能力、比较能力，概括能力和抽象能力。
1.4 业绩定律公式
一个人的智力品质对其一生的业绩有着决定性的作用，如果我们用A代表业绩，I代表智力因数，t代表勤奋度（用时间体现），那么可以写出如下业绩公式：
A=It （2）
公式表明：业绩A与智力因数I成正比，也与勤奋度t成正比，其关系可用图1表示。
业绩A可以广义地理解，在学生时期可以看作学习成绩，在科学研究中可以看做研究成绩。图1（a）告诉我们，两个人智力因数不同时，在同样的时间（勤奋度）条件下，智力因数高的人所取得的成绩就大。然而，图1（b）也告诉我们，智力因数低的人采取“笨鸟先飞”的办法，更勤奋一些（花更多的时间），那么也能取得和智力因数高的人一样的成绩。因此，从某种意义上来讲，勤奋度和智力品质有着同样的价值。爱迪生说“百分之一的灵感和百分之九十九的勤奋”，就是兼指这两者。
图1 业绩与智力因数、勤奋度的关系
智力是遗传素质、环境和教育、个人努力三方面因素相互作用的产物，是遗传和环境的对立统一。智力的发展不是由先天的遗传简单的“命定”，也不是由环境与教育机械地决定。遗传素质仅提供了智力发展的可能性，而环境和教育、个人努力则规定了人的智力发展的现实性。环境，尤其是有计划有目的的教育，对智力的发展起着决定性的作用。
我们认识环境和教育对智力发展的决定作用，目的在于创造有利于学生智力发展的环境条件（教师、图书馆、实验室），建立合理的智力结构，促使学生智力的发展并锻炼超常的智力品质，成为创造型的人才。
2 实验教学的定位和组织
2.1 实验教学的目标——发展智力培养能力
前面讲述了学生的知识、智力与能力的结构。但更重要的是，如何在整个教育过程中去实现这个结构。
传授知识，发展智力和培养能力，这三者是相互联系，相辅相成的。
传授知识，这是对教学的起码要求。“知识就是力量”这句名言，充分说明了知识的作用和价值。但我们培养的学生，不仅是人类科学文化的继承者，而且是人类科学文化的创造者，而要创造，要发展，就要依靠知识、智力和能力，三者缺一不可，如果说人对社会最终的报答是贡献，那么智力能力将起决定性的作用。因此，我们必须转变教学思想，从只重视传授知识转变到重视发展智力和培养能力方面来，这既是教育的任务，也是时代的要求。
智力也是一种能力，不过是脑的功能而已。一定的智力是掌握知识的前提，超常的智力可以使学生获得更多的知识，获得更多的能力，而知识增多了，又可促进智力的发展和能力的提高。
智力是通过对知识的掌握过程而形成的。但是不能认为知识就是能力。知识是能力的基础，能力是知识的集中体现。“无知必然无能，无能很难有知”，足以说明知识与能力之间的辩证关系。能力是要经过专门训练的，要靠培养，要靠发展。能力总是与成功地完成某项活动或任务相联系，是在实践活动中发展的。“实践出智慧，实践长才干”，就是这个道理。
从表达式（1）可知，智力因数I是能力要素Ci的函数，要发展智力，必须重视培养能力。而能力总是同成功地完成某种活动相联系，要培养能力，必须重视实践性教学环节。我们不能因为能力的发展与知识的获得有联系，就认为学生的能力培养，可以在教学过程中自发地实现。有鉴于此，在教学中应该明确地提出培养能力的要求和目标，并且有计划地自觉地去实现这个目标。
2.2 实验教学队伍
高素质的实验教学队伍建设是落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的重要任务之一，也是培养创新型人才的必要条件。高素质的实验教学队伍应具备：（1）热爱和忠于教师职业；（2）具有相应的学术水平和丰富的实践教学经验；（3）富有创新精神；（4）富有奉献精神。
长期以来，高校实施的考评体系并没有对实验教学队伍有多少倾斜政策，例如职称问题，聘岗问题，要求数，要求科研经费数。然而实际上每个具体承担实验教学任务的老师工作量十分繁重。这些政策的后果是：实验课教师感觉低人一等，教改无极积性，整天忙于日常的实验教学。试问：没有优秀的实验教学队伍，何谈高水平实验？何谈培养创新型人才？
高素质实验教学队伍的建设需要进一步落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》，即使没有倾斜政策，至少要做到公正公平。例如实验教学队伍中为什么不设置国家级和省级“实验名师”，以改变他们在社会和学校中的地位呢？
2.3 三种实验类型和三个结合点
（1）三种实验类型体现三大台阶：
基础验证型：巩固书本知识，培养基本动手能力。
综合设计型： 综合运用课程知识，全面培养实验能力。
研究创新型：超出课程要求，发挥学生观主动性，启发提高实验水平。
前两种实验面向所有学生，第三种实验只面向少数优秀学生。
（2）三个结合点有效组织实验的过程：
课程要求：面向全体学生的基本要求。
实验项目：分组综合实验，培养团队精神。
因材施教：专业/非专业；不同层次/不同基础/不同兴趣。
2.4 计算机学科基础实验教学的设计
（1）计算机学科基础12门核心课程——三硬三软三系统三理论：
三硬：数字逻辑，计算机组成原理，计算机系统结构。
三软：数据结构，数据库原理，编译原理。
三系统：操作系统，计算机网络，嵌入式计算机系统。
三理论：离散教学，形式语言与自动机，算法分析。
计算机学科是一个实践性很强的学科，包括计算机科学与技术、计算机科学、计算机工程、软件工程、信息安全等诸多专业，上述课程中大部分为专业基础课，必须有实验教学手段做支撑。图2 示出计算机学科实验教学的课程群分类体系。公共基础是全校性的基础课，如C语言程序设计。
图2的实质表示计算机学科学生能力培养路线图。能力培养目标是“先立地后顶天”，“立地”是单门课程实验，“顶天”是计算机系统级实验。
（2）计算机硬件基础课程群的实验教学设计：
计算机硬件基础课程群包括数字逻辑、计算机组成原理、计算机系统结构、接口技术四门课程。有些专业方向偏软的院校将后两门课合而为一，取名为计算机组成与体系结构，如图3所示。
①数学逻辑：技术基础课
基本实验：要求学生掌握基本门器件；常用组合逻辑和时序逻辑功能部件设计；存储逻辑E2PROM应用，大容量可编程器件应用；EDA设计工具和VHDL语言。
综合实验：要求学生用EDA技术完成至少4个以上的中型设计课题。
②计算机组成原理：专业基础课。
基本实验：要求学生掌握运算器；双端口存储器；数据通路；微程序控制器；并用它们组一个CPU整机，且用单步或连续方式执行指令周期实验。
综合实验：要求学生用EDA技术设计一个硬布线控制器实现的CPU，并单步或连续方式执行验收程序。
③计算机系统结构：重要的专业课。
课程重点讲述计算机时间并行技术和空间并行技术。前者用流水技术实现，后者用多CPU技术实现。考虑技术复杂性和实验成本，教学实验采用如下两种方式：
硬件形式：采用TEC-8实验系统，实现一个流水CPU。
软件形式：采用仿真软件，实现一个流水CPU。
④计算机组成与体系结构、专业基础课。
基本实验、综合实验：要求与计算机组成原理相同。
⑤计算机硬件技术基础：高职高专计算机专业、理工类非计算机专业必修课。
基本实验：剖析一个简单CPU（TEC-6实验系统）
基本实验：用《片上系统单片机》进行编程和接口设计（TEC—6B实验系统）。TEC-6B实验系统也用来完成计算机学科的《接口技术》课程实验。
（3）计算机学科实验教学实施原则：
实施原则总结为十六字方针——四年不断，课程为界，先分后合，构建系统。
所谓四年不断，就是从大一到大四都安排有实验教学。
所谓课程为界，就是实验设计执行课程教学大纲，不要越界。
摘要：文章首先分析了当前我国高等职业技术教育存在的问题，然后从职业面向及能力结构、课程体系、教学过程、实训设计和师资配备等方面描述了高职计算机应用技术专业人才培养方案的设计，并对方案的实施情况进行了总结，最后对人才培养模式的研究情况进行了总结。
关键词：高职计算机应用；工学结合；企校结合；人才培养模式
引言
国外高等职业教育的经验告诉我们，高等职业教育不是一个教育层次，而是一种教育类型，这种教育类型的作用对于国民经济建设和发展是其它教育类型所不能替代的。因此，随着我国经济结构的不断调整与重组，职业教育的人才培养、供需关系都发生了根本性变化。
随着教育规模的发展，原先按普通高校方法管理及教学的经验已不适应高职教育的发展。2003年国家提出了“以服务为宗旨，以就业为导向”的办学方针，强调教师的双师型，提出了企校联合办学的理念。2005年国务院的《国务院关于大力发展职业教育的决定》再一次明确了“大力推行工学结合、企校合作的培养模式”，即职业教育要彻底改变以学校和课堂为中心的传统人才培养模式，走“工学结合、企校合作”之路。
发达国家有关职业教育的理念和实践对我国职业教育教学方案开发中习惯性的思维定势具有很强的冲击力，促使人们用新的视角、新的理念进行新一轮职业教育专业人才培养方案的开发。
基于这一形势，我院对高职计算机应用技术专业人才培养模式在“工学结合，企校合作”方面进行了探索。
1.计算机应用技术专业人才培养方案设计
1.1 职业面向及能力结构
计算机应用技术专业人才主要面向计算机应用的基层单位，在地方政府、企事业单位，从事计算机系统管理、技术维护和运行，应用软件研发等技术或管理工作。根据工作岗位的职业能力要求与素质，总结出该专业的能力结构的总体要求如下：
专业能力：计算机维护维修、网络管理、网站建设、软件开发
社会能力：沟通协调能力、团队协调能力、职业道德能力
方法能力：项目构思、设计、工作计划的制定能力；结局世纪问题能力；学习、创新能力
1.2 教学过程
依托合作企业，在课程体系构建、课程标准开发、校内生产性实训基地建设、校外实习基地建设等方面进行深度融合。在实践“讲一练二考三”人才培养模式的基础上，创新“2+2+1+1” 工学结合人才培养模式，并逐步建立起与合作企业的长效培养机制：
第1、2学期：学习基本技能（校内实训、教学做一体化），培养专业基本能力。第3、4学期：学习专业技能（融入职业资格标准），培养专业能力。第5学期：工作室项目实战/顶岗培训，培养面向职业技能（方法能力+专业能力+社会能力）。第6学期：企业顶岗实习，实现就业与岗位零距离对接（职业素质培养）。
1.3 实训设计
高职教育主要培养技术、技能型人才。在人才培养过程中，能力的培养具有重要的地位。技术技能的培养需要环境，需要一系列实践教学环节来保障。本专业实训环节安排如下：
第1学期：校内实训基地进行计算机组装与维护实训一周
第2学期：校内实训基地进行局域网组建与维护实训一周
第3学期：校内实训基地进行面向对象程序设计开发实训两周
第4学期：校内实训基地进行网页设计与制作实训两周
第5学期：校企合作进行实训，网络技术、网站建设与、数据库应用系统开发各四周
第6学期：企业顶岗实习，并完成毕业设计及论文答辩
1.4 师资配备
根据教学设计要求，配备不同工种教师情况如下：
计算机组装维护教师2人，须熟悉主流计算机硬件，熟练DIY计算机，熟练运用各种维护工具
网络管理教师3人，须熟悉当前主流网络技术，熟练掌握各种网络设备及服务器的使用
网站建设教师4人，须熟练掌握当前主流网站建设工具，掌握至少一种主流网站开发技术
软件开发教师4人，须熟练掌握当前主流软件开发工具，掌握至少一种主流软件开发技术
2.计算机应用技术专业人才培养方案实施
2.1 实施准备
制定《计算机应用技术专业建设管理办法》、《计算机应用技术专业建设项目评价与考核办法》、《计算机应用技术专业建设项目专项资金管理办法》等一系列管理文件，做到目标明确，责任到人。制定《校内外实训基地管理办法》、《企校合作实习实训管理细则》等制度，完善企校共建专业模式，为专业建设提供全面的制度保障。
以学院专业建设指导委员会为依托，聘请省内相关专业知名专家，成立系部专业建设指导委员会，指导与监督教学整体解决方案的实施，并研究专业建设中的重大问题，提出解决方案。
2.2 实施过程
（1）首先，专业教研室根据计算机应用技术专业人才培养方案的要求，制定本专业课程教学计划和实训计划，制订切实有效的实施方案。
（2）将计算机应用技术专业教学活动进程表所安排的6个学期的教学活动的课堂教学活动、实习与实训活动、考试考查时间与方式等进行具体化，如确定内容、确定老师、确定具体时间和具体要求。
（3）将计算机应用技术专业每个学期的实训环节进行具体安排与落实。
（4）从第一学期开始，由专业委员会对每个学期按人才培养方案规定进行严格的监督与检查，以保证人才培养方案的全面实施。
（5）第五学期，组织学生分别在校内、校外的实训基地进行专业技能的培训、工学交替等。
（6）第六学期，组织学生在企业进行顶岗实训和毕业实习。
（7）学生在校期间必须通过计算机应用技术专业人才培养方案的所有环节获得学分，方可毕业。
（8）负责对学生所取得的课堂教学和实训教学的学分进行审核，并将审核结果上报学校教务处。
2.3 实施效果
本方案自实施以来，效果显著。
（1）学生自主学习能力、可持续发展能力强。坚定贯彻“工学结合，企校合作”的课程体系，使学生的就业优势比较明显。
（2）学生实践动手能力强、职业综合素质高。由于学生在校期间能按照专业培养方案中的实践教学体系进行培养锻炼，重视实验课、课程设计、专业实习、项目实训等实践环节的锻炼，我系学生普遍动手能力较强。
3.结语
本研究主要采用了网络信息研究法、调查研究法、行动研究法、课堂课外教学实验法等科学研究方法，探索高职计算机应用技术专业工学结合、企校合作人才培养模式。在研究过程中，主要以我院资源为依托，研究计算机应用技术专业人才培养方案，形成了工学结合、企校合作的人才培养方案。方案实施以来，取得了不错的效果：
（1）我系学生在全国ITAT教育工程就业技能大赛、山东省计算机技术技能竞赛、齐鲁软件设计大赛、山东省大学生优秀创业大赛等一系列赛事中均取得优异成绩；
（2）多年来我系学生就业效果显著，就业率连年达到90%以上。
综上所述，本专业方案的成功实施，对于各高职院校开展计算机计算机应用技术专业工学结合，企校合作人才培养模式的探索具有积极的意义。（作者单位：潍坊工程职业学院）
参考文献：
[1]孙志春，孔凡菊，蒋卫东.校企合作人才培养模式的研究与实践[J].职业圈， 2007.14（66）
[2]于宗水.关于职业院校推行工学结合和校企合作人才培养模式的实践与思考[J].中国职业技术教育，2006.10（249）
关键词： 嵌入式系统 实践教学 教学改革 应用开发
1.引言
目前，嵌入式产品已经渗透到工业控制系统、信息家电、通信设备、仪器仪表、军事技术和人们日常生活的各个领域。由于社会对掌握嵌入式技术人才的大量需求，使得嵌入式软硬件工程师成为未来几年内热门的职业之一。因此，高校教学中，为了培养“应用型”人才，计算机应用专业的嵌入式系统相关理论与实验课程已成为一个重要的研究课题。
2.实验教学模式的更新
经过对嵌入式系统的深入分析与教学实践，并结合不断变化的市场需求，总结出一整套针对嵌入式系统实验教学的教改模式。
企业要求嵌入式专业方向的毕业生从事嵌入式应用产品的生产、工艺设计、质量管理、市场营销等工作。因此，经过论证和调研，确立实验教学的培养目标：要求毕业生成为在嵌入式计算机系统等技术领域从事技术和管理工作的高等应用型专业技术人才，熟悉基于ARM的嵌入式硬件系统和掌握基于嵌入式系统的应用开发的基本能力。
根据培养目标的要求，并依据当前技术市场主流的水平，定位新的实验教学模式。在理论知识的教学中，只讲解最基本的概念和原理，并不把相关原理加深拓宽，从而将重点放在学生实践能力的培养上。能力的核心是应用开发技能，即毕业生有能力在面对某种以嵌入式CPU为核心的整体解决方案时，可以根据方案的要求，实现其具体的功能，并调试运行成功。在具体的工作岗位上，可以根据公司的要求，对方案进行裁剪、修改，在高级设计工程师的指导下，实现新产品的开发，同时完成模块的编程、集成及测试等工作。
3.实验教学体系的建立
在确定了适应市场需求的实验教学模式后，为培养学生的实际应用能力与创新能力，建立“基础型—综合设计型—研究型”三层次的嵌入式系统实验教学体系，并根据课程的特点，采用开放式实验教学的思路和方法。
（1）基础型实验
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，并进行修改、组合和补充应用编程。
（2）综合设计型实验
在基础型、验证型实验的基础上，综合整个课程的知识，尽可能多地利用实验系统上的资源，构造一个具有实际意义的嵌入式应用系统，即做一个较为复杂的综合实验。
（3）研究型实验
这部分实验是提供给基础较好的学生深入学习的，目的是使他们更深入地掌握嵌入式系统的理论知识，并有更多的实践机会进行综合课题的设计，从而培养学生的科研能力、创新能力和工程实践能力。
4.实验教学体系的实践
在实际教学中，理论教学方面侧重于嵌入式系统原理的学习和嵌入式应用软件的开发方法；实验教学方面基于上述三层实验教学体系。
通过三个不同的实验教学阶段，提出不同的教学目标，逐渐提升对学生的能力要求，使学生熟练掌握整个教学内容，具备可以独立完成基于嵌入式系统的应用开发项目的能力。
（1）基础型实验采用理论授课与动手实验验证相结合的方式，要求学生独立完成基础知识和基本技能实验。
（2）综合型实验由指导教师指定几个设计课题或让学生自由选择自己感兴趣的课题进行设计，教师在这个过程中仅起指导作用。学生每人一题，自行设计实验方案、编写实验程序、选择硬件接口及调试。
（3）研究型实验是作为学生的毕业设计课题进行的，研究课题和内容来自教师的科研课题，或是与企业相结合的科研项目。学生不仅要进行软件的设计和编制，而且要进行一部分硬件电路的设计和制作，以及软硬件的联合调试，这样使学生建立了不同课程之间知识的有机联系，培养了综合运用各学科知识的能力。
在这个环节中，要求学生开发一个典型的嵌入式产品雏形，可能从功能上、产品化方面还有待改善，但其过程包含了一个嵌入式产品基本的开发过程。教学过程都指向了这样一个最终的目标，即通过一系列的训练，学生熟悉嵌入式系统开发的各个环节，并最终实现一个典型产品的开发。这个过程将使学生更为直接地了解嵌入式系统的原理、开发手段和调试技巧，效果将更为直接、显著。
根据课程的特点，同时采取开放式实验教学的思路和方法。学生可以花整天的时间待在实验室，对学生学习能力、实践能力和对嵌入式系统应用开发能力实训的开展就更为有效，完成一个较复杂的项目也变为可能。这一环节的教学目标在于全力提升学生的独立开发能力。
5.结语
三层次实验教学体系较好地培养了计算机应用专业学生分析问题、解决问题，以及综合应用知识的能力，受到了学生的热烈欢迎，增强了教学效果。总之，理论教学与实验教学只有不断改革、创新和实践，才能共同提高嵌入式系统实践教学的水平，而嵌入式系统的教学也有着很广泛的空间需要我们探索。
参考文献：
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关键词：计算机；专业；实训教学质量；评价标准
基金项目：本文系云南省2012年教育厅科学研究基金项目“民办高校计算机专业学生就业竞争力培养模式研究”阶段性成果，项目编号：2012C058。
中图分类号：G642
文献标识码：A
Yunnan Institute of Business and Technology computer professional training teaching quality evaluation standard construction
Zhao Yun-Peng
（Yunnan Technology and Business University， Yunnan Kunming 6517101 PRC）
Abstract：In recent years， with a higher vocational education in China has expanded rapidly while also facing the problem of education reform and sustainable development. Career direction led students in order to supervise the training instructor from the completion of the Practical Training students improve vocational computer training quality. Actual departure from the teaching of the Yunnan Institute of Business and Technology， to build a practical teaching quality evaluation criteria， follow the standard scientific oriented occupational level and enforceability of principle， pointed out that teachers should seize Practical Training live several important node， provide a strong guarantee for the students to better participate in the training.
Keywords：Computer，Professional，Training teaching quality，Evaluation criteria
所谓教学质量评价，就是对教学过程及其结果是否达到一定质量要求所做出的价值判断，其目的是促进教学质量不断提高和对被评价对象做出某种资格证明。有反映教育实际状态，检查教育方针、政策的实现程度，评定学生质量，评价教师及其教学质量，评估学校办学水平等实际用途的功能；又具有检验教育改革、教育实验效果为教育决策提供反馈信息，促进教育基本理论发展等理论研究用途的功能
随着我国生源日渐萎缩的现实，近几年计算机类专业在全国范围内的招生以及就业情况都不乐观，以云南工商学院来说，从2010年至2012年每年高职计算机类专业招生都不足400人，期中涵盖电子商务、软件开发、计算机多媒体、计算机信息管理、计算机网络管理、计算机系统维护6个专业。伴随生源市场低迷的现状，高校间的竞争也日渐白热化，从另外一个角度来分析，高校间的竞争其实就是办学规模、专业教学质量、专业就业能力的竞争。为了使计算机专业在这样的残酷的市场竞争中可持续发展，高职院校必须本着 “以服务为宗旨，以就业为导向”的办学方针，建立有效的专业教学质量评价标准，改善计算机专业的实训条件、与企业用人需求结合，提高实训标准，努力创造更加适合高职计算机专业的人才培养教学模式[2]。因此，基于这样的需求，构建高职计算机专业实训教学质量评价标准是非常必要也是非常重要的。
一、实训教学质量评价的指导思想
1、坚持科学发展。随着社会的发展，社会对高职教育质量的要求和标准也在不断发生变化，随着人才培养数量的不断增加，质量能否提高已成为当前高职教育改革与发展中越来越值得人们关注的问题。教学质量评价标准应该是一个科学发展的指标体系，能够与时俱进，随着社会的不断发展而不断进步。
2、体现高职特色。在当前生源日渐萎缩的大环境下，高职院校必须强化自身的办学特色，才能在这样的大环境下不断获得生存和发展机遇。高职院校教学质量的特色主要是情调培养学生的实践动手能力，要通过建立实践教学体系来有效地培养学生的实践能力，这样才能使培养出的学生在社会的竞争中立于不败之地。因此，实训教学质量评价的标准应该是一个具有鲜明特色的指标体系，能够制定出具有高职特色和优势的内容和方法。
3、强化以人为本。要坚持以学生为中心来制定科学合理的实训教学质量评价标准，注重因材施教，注重发挥学生的个性和特长，鼓励教师探索新的教学方法，以利于启发和调动学生的学习积极性，利于激发学生的创新意识。实训教学质量的评价标准应该是一个以人为本、重视人的价值和人的需求，促进学生全面发展的科学体系[3]。
二、实训教学质量评价标准的构建原则
高职计算机专业实训教学质量评价标准应该属于办学规范的范畴，用于衡量该专业实习实训质量状况，它不是一个完全量化的指标也不是一个完全意义上的宏观指导，而应该把它作为一个可操作性的指导规范。构建计算机专业实训教学质量评价标准应遵循以下原则：
1、科学性原则。根据计算机专业培养目标中职业岗位所需的知识、技能和素质构建评价指标体系。评价指标及具体要求不能凭空想象，而应是来自于实习实训的教学实践中。各指标要表述清楚，既不重复又不相互矛盾，是通过师生共同努力可以达到具体要求。由于影响计算机专业实训教学质量的因素很多，且有些因素很难用量化指标来评价，因此，在确定专业实训教学质量的评价要素时，应尽量排除人为因素，多角度、多方位考虑问题，对实习实训教学质量尽可能进行客观、科学合理的综合评价。
2、导向性原则。构建计算机专业实训教学质量评价标准的目的一方面是要引导和鼓励学生向人才培养方案中要求的培养目标发展，重点强调学生专业技能的养成；另一方面是要指导教师按照评价标准中的要求开展教学活动，提高实训教学质量。评价标准要充分体现计算机专业实习实训的方向性，使其发挥导向功能，具有正确导向性的指标体系会使教师的教学目的更明确，学生的学习更积极主动。
3、职业性原则。高职院校要培养具备较高职业素质和较强职业能力的专业人才，这样的人才也正是企业需要的人。因此，实训教学中必须确立培养学生的动手能力和强化学生职业素质为核心的教育质量观，构建的评价标准也必然要突出职业能力和职业素质的要求。对于有行业标准要求的技能性较强的课程，可以结合职业资格证书的考核进行要求与评价。
4、实用性原则。实用性原则是指构建出的实训教学质量评价标准必须具有切实可行、有助于提升学生专业能力、提高学生职业素养、与企业用人需求零距离接轨等特点。
5、可实施性原则。可实施性原则是指构建的实训教学质量评价标准中各项指标能够测量，在进行了相关的教学活动后能够给予客观的评价，便于实施[4]。
三、实训教学质量评价标准的构建
云南工商学院计算机专业实训教学质量评价标准表
下面对各指标进行详细介绍：
1、 实训准备
实训准备包括软件和硬件两个方面，硬件方面是指学生实训时所需的实训场地、设备，要求实训室中的设备能够满足基本的实训要求，否则校内实训将会变成“纸上谈兵”，难以真正提高学生的实践技能；软件方面是指教师指导实训时是否携带本节实训教学大纲、以及明确的实训目标和实训要求、学生完成实训时所需要填写的实训报告等。
2、实训过程
实训过程是实训教学质量评价标准中最重要的因素。实训过程中首先要求教师清点本次实训班级学生是否到齐；其次在演示实训步骤时，对实训内容及仪器设备，能够做到操作熟练、正确；再次要求教师能够合理安排实训时间，指导方法得当，能够及时纠正实训过程中学生操作中的错误，解决出现的问题，以及维护实训室内良好的实训秩序。
3、实训效果
学生的实训效果是最直接的质量评价指标，也是评价本次实训教学是否达到实训要求的终极考核指标。实训效果首先考核教师是否按照实训教学大纲布置实训任务；其次考核教师在指导实训时，实训内容与专业、岗位需求是否密切相关，是否为企业真实应用案例；再次考核教师在指导实训过程中是否注重把职业素质、创新教育、励志教育等内容合理融入实训教学环节之中。
实训质量的好坏不是哪个人就说了算的，主要看企业是否认同学生的专业能力和素质。因此，课题小组在设计实训效果的二级指标时，在学生对口就业率、职业资格证书获取率、技能大赛获奖率、企业满意度和学生自我评价五个方面也进行了相应的考虑。
综上所述，本实训教学质量评价标准清晰地勾勒出了制约实训教学质量的因素。同时，此指标体系为教师指出了提高实践教学能力的途径和提高实训教学质量的具体方法，也为学生提供了进行实践技能学习的方法和步骤。自2011年10月制定出本实训教学质量评价标准基本框架，至今在这一年多的不断调试和完善中形成的目前这个版本。现在，我院计算机专业在实训过程监控和考核中严格执行本套质量评价标准，对整个教学过程各主要环节不断进行检查和评价，以此保证我院高职类人才培养的质量。2012年，我院2009级高职计算机类专业毕业生初次就业率达到了70%以上，截止到2012年底已经全部完成就业。计算机专业在就业率提升的同时，毕业设计的质量与往年相比也有明显提高，可见实训教学质量评价标准在我院的推行取得了明显的成效。
高职院校是为社会培养应用型人才的重要场所，与其他高校相比，应更加重视人才在应用能力和操作能力方面的培养。因此，在教学质量评价标准的设计和构建中，应该更加突出对专业实践教学质量的评价，坚持全面的观点，将实践教学工作更加完善、优化实践教学质量评价指标。诚然，我院课题小组设计出的实训教学质量评价标准，因诸多原因还存在一定的不完善之处，在未来的实践过程中，我们将会不断反思、总结，完善此套标准，构建更加合理的实践教学评价机制，并将实践教学评价作为我院整个高职类专业教学质量评价体系的核心内容来进行，使得该体系的设计和构建全面完善且不失重点[2]。
参考文献：
[1] 王汉澜.教育评价学[M].郑州：河南大学出版社，1998.
[2] 丁慧，汪海伟.高职院校专业教学质量评价体系的设计与构建[J].赤峰学院学报，2012，（28）：229～230.
[3] 刘彦.高职计算机专业教学质量监控体系的构建与实施[J].黑龙江教育学院学报，2012，（31）：70～71.
[4] 李芳玲.高职计算机专业实习实训质量评价指标体系构建[J].中国校外教育，2011，（9）：141～142.
关键词 嵌入式系统;教学改革;课程建设
中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)18-0039-02
Teaching Reform and Practice for Embedded System Course in Application-oriented Colleges//Zhang Wenfen, Gao ShouPing, Lu Wukui
Abstract This paper introduces the characteristics of embedded system course and the problems embedded system teaching faced in application-oriented colleges. According to the teaching reform and practice of our school, this paper proposes the corresponding reform measurements from the aspects of teaching contents, textbook construction, practice teaching, interest cultivation and teacher staff construction.
Key words embedded system; teaching reform; course construction
Author’s address Faculty of Computer, Xiangnan University, Chenzhou, Hunan, China 423000
嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统[1]。20世纪90年代以来,嵌入式系统软、硬件技术发展迅速,应用领域逐步扩大,嵌入式技术也成为最热门、最有发展前途的计算机技术之一。
随着嵌入式技术人才需求量的增加,许多高校的计算机、电子、通信、自动化等专业都相继将嵌入式系统课程列入教学计划。嵌入式系统作为一门较新的课程,其教学内容的选择、教学模式的确定、实验教学的组织等问题,依然处于探索阶段。
本文主要针对应用型本科计算机专业的嵌入式系统课程教学,对湘南学院在教学改革过程中取得的成果和经验加以总结,提出一些改革措施和建议。
1 课程目标
目前社会所需的嵌入式人才是掌握电子设计及计算机相关知识的人才,也就是通常所说的硬件工程师和软件工程师,而其中软件设计人才约占80%左右[2]。硬件工程师主要由电子技术类专业的人员担任,软件工程师则主要为计算机类专业人员。
对于应用型本科计算机专业学生,嵌入式系统课程的教学目标是:通过本课程的学习,使学生了解和掌握嵌入式的基本概念、系统结构和嵌入式系统软件开发的基本方法;能够使用开发工具设计开发简单的嵌入式系统设备驱动程序和应用软件;为进一步学习和研究嵌入式系统打下基础。
2 课程的特点
嵌入式系统是一门综合性很高的计算机专业课程,所需基础知识较多,涉及内容广泛,不仅涵盖软、硬件技术的很多方面,而且与通信、自动控制、电子等专业知识相关。要求学生具有较好的计算机软、硬件基础知识,教学的难度较大。嵌入式系统是一门实践性很强的课程,只有通过实验才能真正理解和掌握嵌入式系统开发的方法。
嵌入式系统具有非垄断性的特点,没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断市场。主流产品的多样性决定了嵌入式教学内容的多选择性,各高校讲授的处理器和操作系统不尽相同,配备的实验平台也不一样。
3 课程改革与实践
3.1 教学中存在的主要问题
基于嵌入式系统课程的上述特点,嵌入式系统教学普遍面临一些困难,存在一些问题,了解这些问题有利于在教学环节有针对性地采取措施进行改进。主要问题有:内容多,课时少;没有统一的经典教材;实践能力培养不够,实验课时不足,过于依赖实验箱;学生对此课程的兴趣小;师资力量较弱;等等。
3.2 相应的课程建设与改革实践
1)教学内容选择。2004年IEEE和ACM对计算机类本科教育的课程体系进行设置时指出,嵌入式系统课程应包括以下内容:嵌入式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌入式软件设计、实时操作系统、低功耗计算、系统可靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混合信号系统等。讲授全部这些内容是不切实际的。目前,各高校嵌入式系统课程多为32～48课时,湘南学院为50课时,即便只讲授其中的基础和核心内容,课时安排也非常紧张。
根据课程目标的要求,有所侧重地选择教学内容,以软件开发为主,包括应用软件和驱动程序开发,放弃硬件设计内容。并且在多种处理器、操作系统中选择主流、有发展前景的ARM微处理器和嵌入式Linux作为主要授课内容,不贪多贪全。教学内容包括主要的开发过程和技术,用少量简单例子说明各环节的相关知识和开发方法。不追求多和复杂,而重视来龙去脉,既让学生有全局观,便于知识扩展和课后自学,又不会让多、难、复杂的内容吓跑学生。湘南学院嵌入式系统课程的教学内容如表1所示。
2)教材建设。确定了教学内容之后,应该根据教学内容为学生选择一本合适的教材,教材应当包含尽可能多的教学内容,并且在教学内容的基础上有所扩展。目前并没有统一的经典教材可供使用,现有的教材多但不实用。解决方法:选购现有教材+试验箱提供的教材+自己补充内容。湘南学院选用的教材是《基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程》[1],补充内容主要包括嵌入式系统概述、汇编语言和C语言混合编程、简单的启动程序和Linux常用命令,以及一些例子程序。此外,结合学院实际情况,积极展开自编教材和实验指导书的相关工作。
3)实践教学。针对嵌入式课程实践性强的特点和实验课时普遍偏少的现状,引入“Learning by Doing”的教学思想,适当提高实验课比例。建议将总学时的3/4安排为实验课,把与实验直接相关的理论带到实验课上讲解。理论课占总学时的1/4左右,主要讲授基础知识、基本原理,比如第一章的全部和第二、三章的大部分内容。另外,对学生开放实验室也可以弥补实验课时的不足,提高学生动手能力,特别是对于进行嵌入式课程设计和毕业设计的高年级学生。
在实验教学中还存在过于依赖实验箱的问题,学生只需按照试验箱自带的实验指导书的步骤一步一步操作就可以轻松完成实验。实验箱就像一个“黑盒子”,学生对其中的功能实现不甚了解。针对这种情况,建议任课教师将实验箱现有的例子程序作为参考例题,对题目进行一些修改后再作为学生的实验题。包括实验箱提供的驱动程序,不宜全部作为“黑盒子”直接调用,而是让学生编写最简单的一两种设备(比如LED和串口)的驱动,以了解驱动程序的开发方法。
4)兴趣培养。兴趣是最好的老师,只有学生对这门课程有了兴趣,才会有更高的学习热情和积极性,才能有更多收获。为了提高学生对嵌入式系统课程的兴趣,采取下面的几条措施。
①在理论教学中,选择简单、基础、易于理解的内容及实际应用中最常用到的内容来讲解,难以理解和非常用的内容则尽量不涉及,以减少学生学习时的挫折感。
②在实验环节,教师布置的实验题目要集知识性、趣味性于一体,使学生能够把所学的知识运用到解决一些趣味性的问题上,变被动学习为主动学习[3]。
③提前布置课程设计题目。在课程的前期就把课程设计的选题公布给学生,并且在其后的教学中尽量以课程设计中需要用到的功能作为例题或者实验题,让学生带着问题和需求学习。
④注意发现对嵌入式系统有兴趣的学生,提议他们将嵌入式系统设计作为毕业设计的选题之一。此外,鼓励这部分学生参加大学生电子设计大赛等活动的嵌入式系统设计大赛,这样既可以发掘和进一步培养嵌入式系统的人才,又可以通过这部分学生带动其他学生的积极性。
5)师资队伍建设。嵌入式系统的发展速度快,课程的实践性强。嵌入式系统课程教师不仅应该具备扎实的理论基础,还应具有较为丰富的实践经验。针对教师理论基础扎实但实践经验不足的情况,学院采取“把授课教师送出去”的措施,选送教师到公司或者研发能力强的高校进行短则几天、长则半年到一年的进修学习。到目前为止,大部分授课教师都有外出学习和培训的经历,极大地提高了教师的实践能力。另外,学院也在积极争取“把实际项目请进来”,由教师组成开发团队进行开发,进一步丰富教师的项目经验。只有具备丰富的实践经验,教师才能在教学中理论联系实际,把握重点,激发学生的兴趣,取得更好的教学效果。
4 结束语
上述改革措施已在学院的教学实践中发挥了积极作用,显示出成效,对各院校的嵌入式系统课程教学模式改革和课程建设具有一定的借鉴意义。不同院校可以根据自身及学生的特点,选择教学内容,调整教学方式,培养出更优秀的嵌入式系统的人才。
参考文献
[1]林晓飞,刘彬,张辉.基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程[M].北京:清华大学出版社,2007
关键词：计算机基础课程；教学内容；计算思维；Office高级应用
1我国高校计算机基础教学内容回顾
20世纪80年代是我国计算机基础教学从无到有、开创摸索的阶段，各高校计算机基础教学从Basic语言教学开启普及教学，教学对象逐步扩展到各学科各专业。课程名称多为计算机应用基础，教学目标为普及计算机基本知识，培养计算机操作能力。教学内容采用“基础知识+操作系统平台+应用软件”模式。
90年代计算机基础课程陆续纳入大学基础课程体系，高校计算机基础教学进入了蓬勃发展阶段。将课程名称定为计算机文化基础，说明计算机教学上升到文化层面的高度，强调培养学生计算机信息处理能力。
2006年后，计算机基础课程升级为大学计算机基础课程（以下简称大基课程），教学内容也进一步提升，陆续形成九大模块（见表1）。
2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》的，标志着以培养学生“计算思维”能力为核心的新一轮计算机基础教学改革在国内高校形成广泛共识。计算思维相关知识点进入计算机教材。
2当前计算机基础课程教学内容存在的问题
2.1教学内容涉及面广，重点不突出。
随着计算机技术的发展，计算机基础课程内容逐渐增加，几乎涵盖了计算机学科的方方面面。课程的每一章内容可映射到一本或几本计算机专业教材，大有百科全书化的趋势。
以我校为例，计算机教学始于1985年开始，进行Basic语言培训，1993年筹建计算机教学中心，1995年开始计算机应用基础培训和选修课教学，1997年起按省教育厅要求参加省非计算机专业学生计算机知识与应用等级考试。教学内容与全国高校保持一致。2006年，结合《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》和《中国高等院校计算机基础教育课程体系2006》（CFC），省教育厅计算机教学指导委员会根据我省具体实际情况拟定了《关于进一步加强云南省高等学校非计算机专业计算机基础教学的意见》，提出了分类思想。我校教学内容走上了与学科专业融合改革之路，教学内容增加了医学信息相关内容（见表1），教学内容不断增加。
近年各高校对大基课程课时不断压缩，从上百学时压缩至30、40学时。面对内容更新快、知识点剧增的情况，教师上课只能满堂灌，疲于奔命完成教学内容；学生面对内容多而杂，知识点联系松散，重点不突出，多感枯燥无味，难于将知识串起。
2.2教学内容与中学内容有所重合，缺乏亮点
按照教育部《中小学信息课程指导纲要》，大多中小学开设了信息技术课程。我们对云南省初高中信息技术课程开设情况进行了研究，并对我校2014级、2015级新生问卷调查（见表2和表3）发现，大基课程内容与信息技术课程内容重合高。这一表象导致大学计算机课程教学内容缺乏吸引力。
通过表3可以看到，超过半数的学生认为自己计算机水平良好，认为现行大基课程要求掌握的知识技能，自己已掌握，因此学习缺乏动力，随意缺课现象时有发生。部分学校的教学管理者也肤浅地认为通过中小学信息技术课程内容，学生已经掌握了相关知识，没有必要再用过多的学时进行重复性教学。不断压缩大基课程课时，甚至质疑大基课程开设的必要性。
3对目前计算机基础教学内容的一些思考
3.1解决好学生自我高估计算机知识和应用能力的问题
我们对我校入学新生进行了计算机水平测试，按照大学计算机课程大纲要求组卷，测试结果（见表4）显示，及格率仅为5%。这表明中学信息技术教学并未取得预期中的效果，学生对自己计算机掌握水平估计过高。就办公信息处理而言，通过信息技术会考的学生，仅仅撑握了非常初浅的应用，系统应用、深度应用仍是一片空白，因此，Office部份的教学不应该弱化甚至删除，而应该加强和提升，在其高级应用上挖掘。
在调查中，更多学生对网页设计、多媒体技术感兴趣，但是，由于学时的缩减，教学内容多，教学中并没有得到很好的落实。对于这部分，可结合“中国大学生计算机设计大赛”予以加强，让学生能够学有所用，获得更多的成就感。
3.2解决好计算思维与教学点结合的问题
现阶段计算机基础教学改革的热点问题是如何在教学中贯彻计算思维。据周以真教授提出的“计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。计算思维体现的最佳途径就是程序设计，因为程序设计本身就是问题求解的过程。这也是理工科院校或综合性院校计算机基础教学的通常做法。但是对于医药类院校这一途径并不适用。
实际上，医药院校新生对于程序设计课程兴趣不大（见表5）。主要原因在于：一是学生的思维结构偏重于形象思维、逻辑性和集中性思维，抽象思维、发散性思维相对不足，缺乏创造性思维，程序设计课程的内容医学生难于理解；二是医学学科要求操作规范化，讲求确定性和准确性，专业性强，学生觉得程序设计对今后工作帮助不大，医学应用软件应由专门的技术人员设计，医务工作者会用就好，因此学生学习积极性低，学习效果差。
现有教学内容能否支撑计算思维？其实，现有的大学计算机基础课程中充满着大量的计算思维案例，教师们一直都在进行着无意识的计算思维教学。有众多研究者对现有的课程内容与计算思维结合进行了尝试和研究。如龚沛曾教授提出用6周时间开展计算思维和程序设计算法教学；朱鸣华教授提出了概论、数据的表示与存储、计算机系统组成、操作系统、计算机网络基础与应用、程序设计基础与算法、数据库系统和信息安全等8单元教学内容；陆汉权教授等提出的计算机历史、计算模型、处理器模型、编码与存储、算法和程序、操作系统和计算机网络7模块内容框架；周怡教授提出“贯穿计算思维内容的计算机基础知识，以医学案例展开Office使用、医学信息分析与决策”。这些研究成果无疑对我们在大基教育中如何培养学生计算思维，起到了很好的启发作用。我们认为只有结合专业，在日常教学中寻找适宜展开计算思维培养的结合知识点，才能使计算机思维的培养有根有源。
3.3解决好教学内容日益膨胀的问题
笔者认为以下几种内容可以减少。
（1）过时的内容。一些已经淘汰或过时的软硬件内容可以删除。
（2）学生掌握情况较好的内容。如Windows系统操作、Office软件的基本操作、互联网、杀毒软件操作、输入法等。让学生课后自主查缺补漏。
（3）信息技术课程中学习过、学生有一定基础但没有达标的内容，可放到实验课中，让学生进行探究式学习。
应该保留和加强以下内容。
（1）新技术、新知识、新进展应该加强，并跟进相关知识和技术普及。
（2）根据专业特点，提高学生运用计算机解决专业具体问题的能力。在面向专业服务中找到计算机基础教育教学的落脚点，提高学生应用计算机解决专业问题的思维、能力。
（3）计算机基础理论的认知，是大基课程与信息技术课程的根本差异，因此理论知识不可少，但也应避免为理论而理论的提升和空谈，必须把握好度，以有助于培养学生计算思维能力，培养学生专业信息素养，提高专业信息意识、信息能力的切入点。
（4）对各专业学习高年级学生的走访调查（见表6）发现，近79%的受访学生认为，大基课程中，办公信息处理最有用，教学中应加强并提升。
这其中的原因，一是很多学生（包括研究生）对各种总结、实验报告、课程论文、答辩演示文稿、毕业设计等文档排版存在很大问题，长文档编辑排版、目录生成、批注、自动编号、样式等几乎一无所知，电子表格软件更是知之甚少，遑论Office各软件组件间的交互使用及宏。二是用人单位对应聘人员Office软件使用要求较高，大部分学生对于Office软件的大量高级功能显得力不从心。三是从2013年下半年开始，全国计算机等级考试（CNRE）二级开考MS Office高级应用科目，大部分学生认为，程序设计并非人人有用，选择MS Office高级应用上手更容易，日后更有用。
因此，大学计算机基础课程教学中引入MSOffice高级应用的知识，结合全国计算机等级考试大纲要求，将其讲深讲透，既可帮助学生获得二级证书，又可增强学生的就业竞争力；同时可使课程具有一级半的性质，有利于大基课程从一级向二级更高层次的转型。
