时间：2022-07-14 14:37:34
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篇嵌入式课程设计总结，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。
关键词：嵌入式系统；教学方法；软硬件结合；理论联系实际
近年来，为了适应信息技术、物联网以及互联网等行业高速发展的需要，大部分高等院校都开设了嵌入式系统、嵌入式单片机或者嵌入式操作系统等课程。开设此类嵌入式相关课程的目的主要是使学生能够在本科阶段对该领域及相关技术有一个预先的了解，为将来从事该行业打下良好的理论及实践基础。但随着嵌入式系统相关课程的开展也逐渐暴露了一些在教学方法方面存在的问题，比如课程内容过于偏重原理介绍，忽视了理论与实际的结合、以软件编程（操作系统方面）作为主导使嵌入式教学变成了典型的编程语言教学等。因此，本文在上述问题的基础上归纳总结了如下几个关于嵌入式系统教学的改进方法和措施。
一、注重对于嵌入式系统硬件的讲解
众所周知，嵌入式系统不是一个简单的软件系统或者操作系统，无论是单片机、DSP还是FPGA等都是嵌入式系统的承载媒体或介质。脱离了承载的硬件进行嵌入式系统教学容易使学生脱离实际进行理论学习，而且可能使学生产生诸如“嵌入式系统开发就是C语言编程吗？”“嵌入式系统和Windows系统有什么区别？”“嵌入式系统的硬件就是一块电路板吗？”等疑问。因此，本课程在教学过程中应有意识地在每堂课中穿插加入关于嵌入式系统硬件设计的内容，包括GPIO（LED灯、按键、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、温度传感器、USB、WDG（看门狗）、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块。学生可以在学习嵌入式系统原理的同时更清楚、直观地认识嵌入式系统的各个硬件组成部分及其功能。这样，一方面对于已经完成的如“数字逻辑电路”“C语言程序设计”“模拟电路技术基础”和“单片机原理”等课程是一种巩固和加强；另一方面可以使学生对嵌入式系统产生更加真切的认识，避免出现“学完不知道学的是什么、也不知道用于何处”等诸如此类的问题。
二、在开展嵌入式系统试验的过程中注重各功能模块的试验教学
在嵌入式系统教学的过程中试验环节是必不可少的，学生不仅可以通过试验对所学的理论知识进行巩固，而且可以将理论知识运用到实际中去，更真切地理解嵌入式系统的原理。但在以往的教学过程中，试验的重点更侧重于软件环境的搭建、开发板环境的搭建、应用程序的移植、内核的裁剪移植和根文件系统的制作等。在实际中缺乏对前述的GPIO、串行通信接口、温度传感器、USB、WDG、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块进行单独的、有针对性的试验训练和练习，而所缺失的功能训练环节对激发学生的学习兴趣是非常有益的。并且，单个功能模块的功能调试相对于整个嵌入式系统的调试来说相对比较简单，学生很容易通过简单操作看到实际效果，比如LED小灯闪烁、液晶屏显示温度以及与电脑进行简单串行通信等。每实现一个新的功能都会给予学生新的兴趣点，这样可以在一定程度上提高学生学习嵌入式系统的积极性和效果。因此，在嵌入式系统试验教学的过程中，增加一定的针对嵌入式系统硬件功能模块的试验环节对于提高教学效果和学生兴趣是非常必要的。
三、采用理论授课与实际操作同时进行的方式
作为一类学生比较陌生的操作系统，嵌入式操作系统在学习初期上手的难度较大。特别是其采用命令行操作式的交互方式，与传统的Windows图形操作方式有较大的差别。全新的用户、文件系统、进程、线程的概念以及网络管理、内存管理、进程调度、进程间通信、网络接口和虚拟文件系统等内核相关内容对于大多数学生来说理解起来都存在一定的困难。因此，为了实现更好的教学效果，在条件允许的情况下可以选择在机房授课的方式，通过多媒体教学系统和虚拟机软件（VMware），在讲解的同时进行演示操作并可以随时方便快捷地解决学生在学习过程中出现的问题。
四、采用课程设计的方式使学生完整地参与一个嵌入式项目的开发过程
仅有理论教学的嵌入式系统课程很难获得良好的效果。一个完整的嵌入式项目开发过程（从设计、编程到调试、实现的全过程）可以使学生将之前所学的相关知识综合运用、融会贯通。美国加州大学伯克利分校从事嵌入式系统教学多年的Edward A. Lee教授认为“在六周的嵌入式相关教学课程之后，学生须要利用九周甚至更长的时间参与一个课程设计项目，从列表中选择一个他们感兴趣的项目进行研究。而且，在这个研究过程中对学生进行指导的不是讲授嵌入式系统课程的教师，而是一些真正从事实际嵌入式项目的技术人员”。由此可以看出，欧美发达国家的高等院校在进行嵌入式教学的过程中会利用较长的时间（嵌入式课程理论教学时间的1.5倍）来引导学生参与完整的嵌入式课程设计并接受具有丰富实践经验的嵌入式专业技术人员的指导，这对学生形成完整的知识体系、提高实际动手能力都是很有帮助的。同时，可以采用分组的方式使学生进行团队合作，充分培养他们的团队协作能力和团队合作精神。因此，我们通过采用更偏重实际的嵌入式课程设计使学生获得更多的相关知识和实际经验。
下面以本人在课程设计中采用的嵌入式基站控制系统项目为例进行说明：该系统以实现大量移动通信基站的安保、安防以及远距离自动无人值守监控功能为目的进行设计，可以利用视频和传感探测单元等对本地的异常报警事件进行储存或通过3G无线网络将实时信息上传控制中心，从而实现远程集中监控的设计目标。该系统软件环境采用Linux嵌入式实时操作系统，硬件采用飞思卡尔IMX.53X系列微处理器作为核心控制单元，通过与多通道视频控制器（TW2835）相结合构成一个集视频监控、任务调度、网络通信和数据采集为一体的多功能操控平台。
考虑到培养学生的动手能力和团队合作精神，此课程设计以六人为一个小组，每个小组推选一名负责人，负责进行分工和协调。根据嵌入式系统教材的内容和教学大纲的要求，将整个嵌入式基站控制系统课程设计分为如下6个部分：1）人机界面：通过LED指示灯和音频对系统的工作状态、报警和故障进行指示以及实现远程呼叫、对讲功能；2）视频监控：采用420线NTSC制式的CCD球式或枪式摄像机CATV型视频接入，将视频录像数据进行本地保存并采用覆盖方式存储；3）有线网络数据通信：通过有线网络与远程上位机系统进行视频数据、语音数据、业务数据以及指令的交互通信；4）无线网络数据通信：采用支持CDMA标准的3G通信模块实现无线网络通信功能；5）RS-485/RS-232通信：与球式摄像机的云台、空调监控模块和UPS等动力环境监控模块进行通信；6）报警事件本地存储：将报警事件信息及相应的视频录像数据保存在本地的Flash或SD卡中，随时可以远程对本地存储的报警数据进行管理。
五、采用多种方式对学生的嵌入式系统学习过程进行评价
与传统的理论教学为主的专业课程不同，嵌入式系统课程本身更偏重于实践操作。因此，采用传统的期末“一张考卷”的成绩评定方式对学生的学习效果和能力进行评价并不尽合理，同时也容易影响学生参与嵌入式系统教学、试验和课程设计的积极性。因此，可以考虑适当降低理论部分在学生嵌入式系统学习成绩中的比重，甚至可以考虑取消理论考试，取而代之以试验考试或者课程设计的表现作为决定学生期末成绩的主要依据。比如，可以将最终评定方式的比例选择为理论考试占20%、试验成绩占40%、课程设计成绩占40%。当然，也可以对上述比例进行适当的调整，但主要的原则应该是鼓励学生主动地提高自身的动手和试验操作能力，使其在毕业后能够较快地融入到嵌入式领域的工作中。
参考文献：
[1]贺丹丹，张帆，刘峰.嵌入式 Linux 系统开发教程[M].清华大学出版社， 2010.
关键词：嵌入式技术； 教学方法
0前言
嵌入式技术是当今计算机技术中发展最快最热门的技术，嵌入式技术在当今得到了极其广泛的应用，已深入到各个应用领域，几乎是无所不及，主导应用的潮流，以致一些学者断言嵌入式技术将成为后pc时代的主宰。另伴随着巨大的产业需求，我国嵌入式系统产业的人才需求量也一路高涨，嵌入式开发将成为未来几年最热门最受欢迎的职业之一。嵌入式课程也在各个高校中逐步展开，我校《嵌入式技术与应用》课程在2009年12月作为校级精品课程申报，于2010年3月被批准为校级在建的精品课程，精品课程的建设过程中遇到许多的困难与问题，精品课程的建设过程也是我们解决这些问题与困难的过程。我们主要从以下几个方面做了一些工作。
1有针对性的制定培养目标，确定对学生的职业能力要求
嵌入式技术的涉及领域有几个方面常见的智能仪表、工业控制领域，机顶盒、路由器等方面的应用，个人电子产品的应用（这些产品往往需要友好的gui图形界面），高端智能设备（涉及到智能机器人，医疗仪器、军事领域，航空航天领域）。为此，我们基于本专业学生毕业后大多就业于珠三角和长三角及湖北地区的中小型企业的现实，我们将学生将来就业的定位于中小型企业，经过我们专业教师的调研，我们对这些企业技术部门设置的岗位及岗位要求有了较好的认识，我们对每一个嵌入式行业相关必需具备的职业能力进行分解，然后再分析选取相应的教学内容，对不同的应用岗位所对应的不同的能力与知识要求作出了归纳与总结（如图1），为教学目标与教学内容的确定提供了依据。
图1职业岗位与能力要求
2让课程具有非常强的时效性,本课程是近来才刚刚设立的一门新兴课程，应该让学生接触与掌握社会上最新和最前沿的应用技术
it领域的新技术发展令人应接不暇，虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识，但他们毕业走向社会后，必然要面对这些新技术，如果我们的教学内容陈旧，就会加长学生毕业后的适应周期；如果我们能够提供给学生更多接触这些新知识、新技术的机会，就会使学生毕业后能够迅速地融入到社会实际中。同时也能使我们的教学内容与这些新技术基本保持同步。
例如，在以往单片机的学习中只涉及到静态存储器的扩展，而在嵌入式系统中就会使用到动态存储器ddr技术，ddr技术的动态刷新、行列扫描和地址线的接法上都是比较新又比较有有用的技术，会让一些没有经验的学生感到困惑，在教学过程中，我们利用s3c44b0x芯片来构建最小系统的过程中来教给学生动态存储器的使用（如图2）。
图2 sdram hy57v641620与s3c44b0x的硬件接口电路
3本课程是一门综合性的课程，要学会它，必须能够综合应用计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术
本课程会应用到计算机专业中所学的几乎所有软硬件技术、模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理、c语言程序设计、单片机技术、微机原理、面向对象的程序设计、计算机操作系统原理、linux操作系统的应用等多种知识，这些知识在嵌入式系统中都会有所应用，嵌入式系统就是这些知识的综合体，实际上，嵌入式系统为学生掌握计算机技术提供了一个非常好的平台，要想很好地掌握嵌入式技术也必须掌握好这些知识。要让学生掌握这么多的知识就必须在项目中去学习，对教学内容与方法进行设计。针对学习的不同阶段，设计不同的项目与其对应（如图3），让学生在实践中体会这些知识的作用，掌握这些内容，以避免教学内容的枯燥。
图3 不通阶段都有对应的实践
4课程的实践性很强，在传递知识的同时要更加注重培养学生的实践动手能力，让学生积累经验
在教学的各个阶段中都安排有不同实践任务,让学生的能力由初级到高级逐步提升,在教学的最后还安排了课程设计,进行综合的 实践（如图4）。分层次逐步提高，由易到难，逐步综合首先让学生掌握基本的知识与技能，难度大的知识先放一下，在实践教学中通过实例来讲解，使学生更容易理解，采用直观、生动的教学方法 将知识与能力目标融入到具体的项目中以培养高等技术应用型人才为根本任务，将加强应用能力训练作为课程各项改革建设的中心 引导学生将“学”与“做”相结合，以达到学以致用，建立以“递进式模块化”的课程内容 ，初级阶段有基本实验、中级阶段有实训课程、高级阶段有课程设计任务。
图4 由简单到复杂的训练方法
5积极开展课程设计，进行综合性的训练
例如，自制基于s3c4510的嵌入式系统及jtag下载烧写工具。设计内容：在老师指导下设计s3c4510系统的原理图、pcb板图以及jtag线缆的原理图与pcb板图，亲自买元件、制版、焊接、调试。编译、固化uclinux;完成jtag烧写程序的编写，可以用标准c，也可以用vc，也编写linux系统下使用的版本。
图5自制基于s3c4510的嵌入式系统及jtag下载烧写工具
图6 自制jtag下载烧写工具原理图
关键词:硬件课程;教学体系;项目驱动;系统性
随着计算机硬件技术的迅速发展,各类硬件产品越来越多地应用到人们的生活中。因此,业界对硬件类技术人员需求急剧上升。然而,嵌入式之类的硬件系统开发需要的是软硬件紧密结合的复合型人才;通常企业不愿花费太多的人力物力去培养。而一般本科院校的计算机类专业由于实验设备和传统偏软的教学体系,造成毕业生对硬件知识的欠缺或掌握不够系统,不具备业界需求的硬件系统开发能力[1]。技术发展和硬件类产品的大量应用带来了对硬件开发工程师的巨大需求,这给计算类专业学生带来了新的机遇,但同时也对学校的教学体系和学生能力培养提出更高的要求。
一般本科院校在开展硬件类知识和技术方面的教学中通常有如下一些问题:
1) 院校投入了大量的硬件实验设备,但是学生硬件开发能力的提高并不明显;
2) 学校开设的硬件类课程衔接不够紧密,使学生对课程之间的联系掌握不够;
3) 理论教学时间多,实践教学时间少,实验设备利用率低;
4) 学生面对具体的硬件项目开发时,无从着手或知识能力欠缺。
而在学生方面,通常也存在一些问题:
1) 很多学生对硬件知识学习有一种畏惧心理,从而造成学习信心不足;
2) 硬件学习需要花大量的时间,而且效果并不像学习软件一样直观,很多人都失去深入学习的耐心;
3) 软件实践需要的器材很容易满足,一般就是PC+软件,而有些硬件(扩展)实验门槛较高,实验环境难以搭建;
4) 由于硬件的集成度高,学生只能从理论上掌握硬件底层细节,容易形成硬件盲区,学习积极性容易被打击。
随着对硬件开发人员需求的不断增大,近年来在计算机类专业硬件教学方面也提出了一些有效的方法,如文献[2]对硬件教学的系统性进行了一定的探讨;文献[3]对陈旧的硬件教学内容进行了改进;文献[4]对硬件实践教学提出了一些看法。而本文则结合当前流行的嵌入式硬件开发,在多个硬件系统项目开发的基础上,总结了提高硬件开发能力所需要的知识和涉及到的相关课程,并对课程之间前修后续关联进行了合理的安排,建立了一套行之有效的硬件课程教学体系。
1硬件类课程体系设置
学生硬件开发能力的培养涉及到多个学科的课程,包括计算机和电子等专业的课程,还与具体应用背景的一些专业知识有关。具体的课程包括模拟电路、数字电路、嵌入式微处理器、操作系统、程序设计语言、软件开发技术、接口技术与设计、嵌入式操作系统及底层驱动等技术,是软件、硬件的有机结合。在制定硬件人才培养计划时,既要拓宽深度和广度体现硬件系统具有软硬结合、面向具体应用的特点,又要注意与原有的计算机专业课程体系相兼容。
因此,需要在原有的计算机专业课程基础上进行调整,有针对性地增加一些硬件类课程和实践教学环节,增加学生对硬件方面的知识,有效地提高学生的综合性动手能力和具体应用产品和项目的开发能力,并激发学生的学习积极性。
课程调整将与硬件系统开发的相关专业、相关课程合理地散列在低年级的各个学期,留给学生足够的时间去钻研、消化和深入,培养学生扎实的知识背景和基础能力。同时,为几门相关性比较大的课程或者重要性相对突出的课程,设置一些综合性课程设计,让每个学生感觉到一定的成就感,给予一定的动力。另外,设置一些独立性实验,几个人一组,让学生自己查资料,自己设置实验方案等,独立完成。通过上述的这些锻炼后,能很大程度上提高学生团队协作能力和自学能力,提高学生综合素质。具体的课程体系设置图1所示。
从图1可以看出,课程之间都是有很强的关联性,先修课程与后继课程之间需要进行重要知识点的衔接,才能逐步培养学生具有硬件系统开发能力。在学生每修完一门课程,就开设一门能覆盖重要知识的综合课程设计。通过完整的工程项目案例教学,系统地提高学生的综合能力,培养学生具备到企业去做实际项目的实践能力和开发经验。充分满足业界对硬件开发人员的能力要求。
2硬件课程的教学方法和实践
培养学生硬件开发能力,一些基础课学习必不可少,如数字电路、模拟电路、C语言、数据结构、计算机组成原理、操作系统等。如果这些基础知识掌握不牢固,学生在后续专业课程的学习中会感到力不从心。另外,由于硬件知识的学习十分抽象,脱离实践去学习可能会举步维艰。因此,在教学方面要解决“重理论轻实践”问题,贯彻“理论教学与实践教学相互印证和支撑”,将多种实验课程贯穿于课程教学体系中,以提高学生学习效率和知识掌握的熟练程度。下面分几个方面对教学环节中的一些方法进行讨论。
1) 理论课堂教学。
在理论课上,教师通过对具体理论知识点的实例演示,同时穿插对理论知识点讲解,让学生们理解的更具体,从而激发学生的学习兴趣,也间接提升学习信心。学生在课后让依照课堂的演示实验自行进行实例的重复和知识点的验证。如在“嵌入式系统原理与接口技术”课程中讲解串口的传输和实现,教师在课堂上围绕验证S3C2410芯片的功能进行讲解,并在课下开放实验室让学生自行学习,以提高学生独立思考和分析解决问题的能力。
2) 实验课教学。
在实验课上,教师结合理论课上所演示的实验,讲述具体的实验内容,但并不需要完全透彻地讲解,而是把更多的时间留给学生自己思考。如“嵌入式操作系统及应用”课程的实验,教师在课上演示如何建立SAMBA服务器实现开发环境,简要地阐述一遍实验的原理及其过程,把更多时间留给学生,让学生自己建立SAMBA并建立通讯,鼓励同学间的相互讨论和提出问题。
3) 单门的课程设计。
课程设计以设计性和综合性实验为主,在一学期的理论学习和实验的基础上,进一步提高学生对整门课程知识的理解以及对相应基础课程知识的复习,并培养学生一定的动手能力。如操作系统课程设计“银行家算法实现进程同步”结合了C语言、数据结构等知识,不仅可以复习巩固一系列相关课程知识,我们还对这些课程知识进行汇总,设计出综合性课程设计,提升学生知识体系的系统性。课程设计指导书按照知识要点,循序渐进,对这些基础知识进行了进一步的综合,从而使学生将离散的知识点逐步综合起来,增强了其实践能力。
4) 综合性实践。
在学习完各门基础课程之后,教师采用适当的工程案例开展一站式综合案例教学:
(1) 讲解具体项目的知识点,并将它们联系起来;
(2) 将同学们按项目分成小组,引导各组进行项目的讨论并完成具体设计,这样不仅可以提高学生的动手能力,还能培养学生的工程素养和综合能力。
3课程体系验证
通过该课程体系的培训,学生能够具备一定的硬件系统开发能力。下面就通过一个学生实践创新项目――机房温度湿度检测硬件系统的开发来验证课程体系的有效性。
该项目的系统原理图如图2所示。系统采用ARM7系列LPC2114芯片作为控制单元,设备包括温度、湿度传感器、降温通气设备控制接口、键盘和液晶显示屏。其中键盘和液晶显示屏作为系统与人机控制的界面,这些设备采用RS-485通信接口方式和计算机实现远程控制,如及时给用户发送信息,用户对设备进行操作、处理等。
通过图2可以清晰地看到计算机与电子专业的结合:
1) 学生在选择相关的设备时需要用到一定的数字电路和模拟电路等技术知识,并了解相应的参数;
2) 选好了各种款式的电子设备后,需要设计可靠的电路,这更需要学生在电子技术实验中获取的经验;
3) 选好了硬件外设和控制芯片之后,将这些设备与CPU进行连接,就需要用到计算机组成原理和嵌入式接口技术相关的知识;
4) 接着,需要编写相应的驱动,这将涉及嵌入式操作系统和程序设计方面的知识。
当上述步骤完成后,系统可以通过传感器获取需要的外部信息。但还需要对所采集的信号进行处理,然后将处理后的信息反映到显示器上,用户还可以通过相应的设置,进行一些简单的设置,在这里就会用到如A/D转换、通信原理、数据结构和算法设计等相关知识。
系统设计完成之后,学生通过Protel绘制电路图,制作电路板将所有的外设和芯片集成起来,安装操作系统和编写好的控制软件,这样就形成了可以实际应用的一个硬件产品。
4结语
通过这种以完成项目为每门课程最终目的的方式,强调“授之以渔”的教学宗旨,使得学生每学完一门课程就能解决一些相应的实际问题,很好地提高学生的动手能力和对学科的积极性,从而有效地培养了学生的实践能力。
参考文献:
[1] 刘全利,黄贤英,杨武. 计算机应用型人才培养新思路[J]. 重庆工学院学报,2005,19(6):144-145.
[2] 易法令,谢云. 计算机硬件教学的系统性与实践性探讨[J]. 理工高教研究,2005,24(1):83-84.
关键词：嵌入式；ARM；SOC；FPGA
中图分类号：G64 文献标识码：B
文章编号：1672－5913(2007)17－0025－03
1 引言
随着手机、PDA、高清电视(HDTV)、机顶盒、智能家电、汽车电子、路由器、医疗仪器、航天航空设备等嵌入式系统的广泛应用，中国嵌入式系统市场预计每年将直接创造亿元的效益，因此嵌入式将成为电子信息产业新的经济增长点，嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的应用领域之一。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国国民教育体系下嵌入式系统的教学知识较为陈旧，缺乏实践锻炼，无法适应企业的实际需要，嵌入式人才的缺乏是阻碍我国嵌入式系统发展的首要因素。本文首先分析我国目前嵌入式专业教学的现状，阐述了嵌入式课程体系的知识结构，接下来针对应用型本科院校计算机类嵌入式方向的课程设置与教学进行了探讨，最后对该教学模式实施的实际效果进行了总结。
2 嵌入式课程设置现状分析
2．1 现状及问题
目前，我国大部分高校的嵌入式系统教学仍然停留在20世纪80年代初发展起来的以8位51单片机为核心的教学水平上。教学内容、教学方法、教学手段、教材体系不能适应嵌入式技术发展的需要。学生学完这门课程后满足不了社会对嵌入式人才的需求。究其原因，一方面是因为从事该领域的研发人员常常需要不同专业背景，例如计算机、电子、通信、自动化与控制，等。另一方面更重要的原因是我国的嵌入式教学没有跟上嵌入式技术的发展，笔者认为我国嵌入式教学存在如下问题：
(1)定位不明确，课程体系设置不合理：一个嵌入式系统不但包括硬件部分还包括软件部分。电子类、通信类、计算机类专业都可以开设嵌入式方向，但培养目标是不相同的、课程设置和侧重点也不相同，而目前有些高校只是根据技术潮流笼统地开设一门课程，远远达不到系统地学习嵌入式技术的需要。因此，高校开设置嵌入式专业时必须找准定位，结合自身的特点和优势开设课程。
(2)缺少系列教材：嵌入式技术往往和行业背景结合紧密，由于新技术日新月异，很难找到一套普遍适用的系列教材。这也给嵌入式教学带来影响。
(3)课程教学内容陈旧：嵌入式课程是一门很新的技术，目前有些高校虽然开设了这方面的课程，但是师资往往没有同步跟上，很多都是从相关专业转型而来，在短期内无法跟上新技术变革，因此出现教学内容陈旧，而且广度有限，深度不够的现象。
(4)缺少实践锻炼：嵌入式是一门实践性很强的技术。目前有些高校缺少实验设备，没有与实际工程应用密切结合的课程设计，使得高校培养的人才创新意识薄弱，实践能力不强，与实际工程应用需求严重脱节，学生发展后劲不足。
要解决以上问题，必须对嵌入式专业所需要知识结构有所了解。
2．2 嵌入式专业的知识结构
从广义上说，以单片机，FPGA/CPLD，DSP，ARM等实现的产品都可以称之为嵌入式产品，基于FPGA的SOC、SOPC、ASIC设计都和嵌入式系统密切相关，如图1所示。
嵌入式工程人员应该具备什么样的知识结构呢?嵌入式工程人员既可从事嵌入式硬件设计，也可从事嵌入式软件设计，下面结合我国对嵌入式软件人才的培养要求，我们认为工程型嵌入式软件人才应具有如下的知识与能力：
(1)硬件知识
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。因此，对于从事嵌入式软件开发的工程人员，必须清晰地掌握相关的硬件基础知识，如嵌入式微处理器、接口技术、软硬件一体化的开发工具，等。
(2)软件工程知识
嵌入式软件工程与通用软件工程具有共同之处，但又有很大的差异。因此，嵌入式软件工程人才必须首先具有软件工程技术的基本知识和工程技能，例如软件工程管理、软件质量、软件工程过程，等。同时，一个好的嵌入式开发工程师必须掌握一门开发语言、精通一种主流微处理器系统、掌握一套开发工具和一种嵌入式操作系统。
(3)行业领域知识
嵌入式系统是与特定行业应用密不可分的，嵌入式软件在移动设备、数字家电、汽车电子、数控机床、医疗电子、航天航空、工控等领域得到广泛应用。所以，嵌入式软件工程人才必须具有一定的行业领域知识，才能胜任工作。
(4)系统工程能力
由于嵌入式系统是面向某种特殊应用，所采用的硬件平台、开发工具和应用环境都有所不同，再加上市场对大多数产品要求开发周期短和成本低，我们无法为了某一种产品而从头开发。因此，如何选择合适的软硬件平台以高效地开发产品，如何有效管理开发团队中的各类人员，如应用专家、硬件工程师、软件工程师和其他相关工程人员，成为嵌入式系统产品开发的重点。这就需要嵌入式软件工程人才应具备解决工程问题的能力，自我知识学习与更新能力和良好的交流与组织协调能力。
对于嵌入式专业的教学，不可能把图1中罗列的所有技术全部学习一遍，这样做也得不偿失。一个比较好的方法是根据各个学校的特点实施嵌入式课程教学，电子类、通信类、计算机类专业都可以开设嵌入式方向，但是其侧重点和培养目标是不相同的。下面主要结合计算机类专业的嵌入式方向阐述其课程设置与教学。
3 基于ARM架构的嵌入式课程设置与教学
3．1 课程体系
嵌入式专业的特点是涉及知识面广、综合性强、实践性强，并且学科发展快，因而学习难度大。同时，它要求教师不仅具备一般的计算机系统的软硬件知识，如计算机系统结构、操作系统、计算机网络、编译原理、数字电路，等，而且需要真正从事过嵌入式系统的开发实践，才能对嵌入式系统中的实时性等抽象概念和系统调试过程有感性认识。
对于计算机应用类的学生而言，学习嵌入式系统设计重点应该放在嵌入式软件设计这一部分。如果学生掌握了一种主流嵌入式微处理器、掌握了一门开发语言、一种嵌入式操作系统、一套开发工具，就达到了系统地学习嵌入式技术的要求。
目前，在嵌入式领域中广泛应用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微处理器。作为世界第一大IP知识产权厂商，ARM公司本身不直接从事芯片生产，而是靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片。可以说，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。ARM从1991年大批量推出商业RISC内核到现在为止，已授权交付了超过20亿个ARM内核的处理器核。在全球已有将近200多个半导体公司购买了ARM核，生产自己的处理器。目前，80％以上的GSM手机、99％的CDMA手机以及将来的WCDMA、TD-SCDMA手机都采用的是基于ARM核心的处理器。ARM进入中国2年以来，已经与中兴、华虹、东南大学、上海集成电路设计中心及中芯国际签定了芯片核心技术授权协议。因此，学习以ARM为架构的嵌入式技术具有非常广阔的前景。
对于嵌入式开发语言目前主要有汇编语言、C和C++语言、Java语言，等。对于嵌入式操作系统目前主要有VxWorks、Windows CE、Linux和μC/OS-II，等，各个学校可以根据实际情况开设这些课程。集成开发工具主要有Tomado、Windows CE开发工具、ADS，等。下面结合笔者所在学校介绍其嵌入式方向的课程设置与教学情况。
计算机系嵌入式专业培养目标偏向嵌入式软件设计开发。其课程体系的设置应该体现“注重工程能力培养的嵌入式系统人才知识体系”。根据学生的接受能力，嵌入式知识的学习应体现层次性、由易到难的渐进性、注重实践性。其知识结构由基础知识、专业基础知识、专业知识这样一个层次结构组成。
基础课程阶段：主要学习理工科的一些基础课程，如高等数学，等，主要在大学一、二年级开设，这里不再赘述。
专业基础课和专业课开设方案如图2所示，图中列出其主要课程，该课程体系的目标是培养嵌入式系统软件设计师。
专业基础课阶段：如图2底部所示，主要包括模拟电子电路、数字电子电路、数据结构、C语言程序设计、Java语言程序设计、计算机组成原理、操作系统，等。主要放在大学二、三年级开设。
专业课阶段：如图2中部所示，专业课体现为三条线，主线是图中部虚线框中以ARM为架构的系列课程：第二条线属于硬件方面的选修课程，用于加强学生对嵌入式硬件方面的了解；第三条线属于软件方面的课程，用于加强学生软件方面的知识，后两条线的课程都为主线服务。下面详细介绍主线各门课程的主要知识点。
“汇编语言程序设计”课程是学习嵌入式技术的入门课程。主要介绍汇编语言程序设计的基础知识，ARM系列微处理器，基于ARM体系结构的指令系统以及汇编程序设计。本课程是学习嵌入式系统原理与接口技术、嵌入式系统设计与应用等知识的前导课程。
“嵌入式系统原理与接口”课程的教学内容应包含典型的嵌入式微处理器的工作原理、嵌入式系统的存储体系、GPIO、总线接口、网络接口，等。在嵌入式系统的教学中对特定的微处理器内部结构的知识要求淡化，对处理器接口知识的要求必须加强。该门课在教学过程中应注意“点面结合”，以某种平台为重点，兼顾其他系统的特征。
“嵌入式操作系统”课程主要介绍嵌入式系统基本知识，嵌入式系统的一个重要特征是系统存储资源有限和对实时性要求高，其用户界面与通用系统也很不一样，因此嵌入式操作系统与通用操作系统有较大的差别。在嵌入式操作系统课程中需要结合典型的嵌入式操作系统对操作系统的基本构成、工作机制、系统移植剪裁和实时任务调度等内容进行介绍。不同的学校可根据具体情况选择一到两门流行的嵌入式操作系统，如UCOSII、Linux、WinCE、Vxworks，等。
“嵌入式系统设计与应用”课程的教学内容应该包括嵌入式系统体系结构、嵌入式系统设计的基本方法、软件编程及设备接口和驱动，等。设置本课程的目的是让学生了解和掌握必要的嵌入式系统设计方法学的概念、方法和工具。
“嵌入式系统测试技术”嵌入式产品往往是软硬件结合的产物，其设计方法涉及软硬件协同设计、系统级设计、数字系统设计等多个层次。因而，嵌入式软件的测试不同于一般的软件测试，本课程的重点放在嵌入式软件测试，该课程包括了嵌入式软件测试的一般过程，内容包括结构化测试和嵌入式系统的原理、测试生命周期、重要的应用技术、基础设施、测试组织形式和测试原则。
3．2 课程教学
目前嵌入式教材存在的知识结构笼统、平台相关性问题及针对性不强等问题。我们逐步编写了嵌入式方向的系列教材，并且聘请企业的技术专家参与教材编写，让来自工作一线、拥有丰富工作经验的专家直接参与教材编写，大大增强了教材的实用价值。这些教材以ARM体系结构为主线，理论研究与实际开发紧密结合，面向应用。目前这些教材在实际教学中取得了良好的效果。
针对在校学生缺少行业背景知识这一缺点，我们在教学中大力开展了与企业的合作。首先我们研究企业需求、深入很多大中小型IT企业，作岗位调研，看看企业到底需要什么样的嵌入式人才，聘请企业专家参与课程设置与专业建设。同时，我们也研究嵌入式人才的就业问题，研究什么样的嵌入式人才好就业，在学生学习期间，直接把学生派到相关企业进行实习和毕业设计，使得培养的嵌入式人才能够适应企业的需要。
此外，注重嵌入式师资的培训，充分利用寒暑假将专业教师派到相关企业直接参与项目的开发。通过这种方式使得专业课教师能够紧跟时代的步伐，时刻引领新知识、新技术，避免了其知识的陈旧性。
4 结论
关键词:计算机专业;课程设计;课程群
中图分类号:G642 文献标识码:A
1引言
计算机专业是一门实践性非常强的专业,不仅要求从业者具有扎实的理论知识,更要求从业者具有较强的应用能力和实践动手能力。基于此,我国各高校在制定计算机专业的教学培养方案时都配置了一定数量的实践环节,希望以此加强学生在程序设计方面的实践能力,但效果并不理想。
教育部高教司2006年一项调查显示,自2002年以来,高校计算机专业大学生初次就业率连年下滑,成为大学生就业市场上一大问题,并受到社会各方面的普遍关注。
在计算机人才供需两旺的情况下,计算机类专业毕业生就业出现困难,其实质不是人才过剩,而是高校教育和企业要求不匹配,由此造成大量计算机专业毕业生难以胜任企业工作需求,进而出现毕业生难以就业,企业适用人才难求的局面!
这种局面的产生,其主要原因在于长期以来,实践教学在高校课程体系中一直处于从属的位置,传统的计算机专业高等教育注重理论型、研究型人才培养,但在应用型人才的培养上存在层次单一,教学内容滞后,理论与实践严重脱节的情况,课程设置陈旧,设施落后,大多数毕业生理论有余,岗位需要的专业应用技术相对不足。
要想改变这种现状,计算机专业教育就应该提倡素质教育,注重能力培养,提高高校实践教学的质量,培养学生的实践能力和创新能力,从而提升学生就业力。
2现状
实践性教学是指为配合理论教学,培养学生分析问题和解决问题能力,加强专业训练和锻炼学生实践能力而设
置的教学环节。目前,高校计算机专业现有的实践教学环节包括课程基础实验、课程设计、实习和毕业设计或毕业论文环节。
基础实验属于基础性实践活动,着眼于学生的基本动手能力训练,帮助学生理解、掌握基本原理,学习和掌握计算机基础实验操作技能、实验方法、计算机常用软硬件的熟练使用、编程与设计等。
课程设计属于提高性实践活动,着眼于学生的综合应用知识能力训练,针对特定问题进行设计、实现,从而实现一个小型综合性系统,帮助学生提高综合应用专业知识、解决实际问题的专业技术能力。
实习一般分为专业认识实习、操作实习、生产实习和毕业实习四个阶段。他主要是针对不同专业特色、不同年级学生专业需要开设的具有针对性的实践活动,有助于学生系统理解本专业知识,提高综合应用能力。
毕业设计与毕业论文是对学生整个本科阶段学习情况的综合检验,是学生综合能力的体现。
计算机专业的专业课程通常都设置基础实验,学生在基础实验中按照教学内容,分章节进行基础技能的训练。但由于各章节相对独立,学生验证的只是一个个独立章节的知识,而不能从总体上掌握课程内容,更无法综合运用所学知识解决应用问题。
课程设计主要是针对专业的核心课程,如“数据结构”、“面向对象程序设计”、“数据库原理”、“软件工程”。这些课程都设置相应的基础实验环节。课程设计的主要目的是在基础实验验证所学的基础上,培养和提高学生的综合运用能力。课程设计的时间通常为一周,设置在学期末进行;设计内容主要针对课程独立进行,常见的方式是由教师命题,学生自由选题,针对特定问题进行设计、实现,从而实现一个小型综合性系统。
计算机专业的课程相关性较强,实现一个系统常常需要几门课程的综合知识。而课程设计往往是随课程学期进行的,相关课程被安排在不同学期,学生在短时间内无法充分领会和掌握相关知识而导致时间浪费,达不到预期要求,效果不甚理想。
近年来,随着各高校教学的改革,实践教学的重要性得到重视。但由于实践教学理念落后,长期以来实践教学仅被看作是一种辅教学,在知识和能力的培养中,侧重于知识;在思维能力与动手能力的培养中,侧重于思维能力。这种目标定位造成了目前实践教学重实践结果,轻实践过程;重知识巩固,轻能力培养的状况。
课程设计是计算机专业重要的实践教学环节,对于培养和提高学生的综合技能至关重要。本文针对计算机专业课程设计的现状,经多年的探索和改进,实行了一种基于课程群的集中实践模式――专题训练。该模式主要从课程群组织规划、课程群实践管理以及实践验收几个方面进行了新的尝试和实践。这种模式兼顾课程间的连续性和应用性,从实际应用考虑制定实践方案,针对性强,组织合理,教学效果明显。
3基于课程群的集中实践模式
基于课程群的集中实践模式将相关课程尽可能安排在同一学期或相邻学期,保证学生在融会贯通课程体系的基础上进行综合应用。实践活动时,由相关课程的多位老师同时指导,实践时间通常是2～4周,保证学生在知识连贯性、指导多元化、时间充分的条件下锻炼和提高自身的实践动手技能。
3.1课程群组织规划
课程群组织规划针对计算机专业的主干课程进行,充分考虑课程的连续性和应用性:
(1) 将“程序设计基础”、“数据结构”、“面向对象程序设计”、“Java程序设计”、“C#程序设计”等语言类课程划分为一个课程群,学生在系统了解面向对象程序设计、数据结构的理论知识基础上,通过C、Java、C#语言的系统学习,在第七学期开展为期两周的语言类专题训练,重点训练学生的程序设计能力。由相关课程的老师集体指导,保证理论和编程提高的有效性。
(2) 将“数据库原理”、“高级数据库编程”等数据库类课程划分为一个课程群。学生在系统了解数据库应用的理论知识基础上,通过具体数据库平台的应用技术学习,在第七学期开展为期两周的数据库类专题训练,重点训练学生的数据库的应用能力。由两门课程的老师集体指导,设计、实现一个基于特定平台的实用的小型管理信息系统。
(3) 将“软件工程”、“软件测试”、“信息系统案例”、“软件项目管理”等工程类课程划分为一个课程群。学生在系统了解软件工程的理论知识基础上,通过软件测试、信息系统案例软件项目管理等实用类课程的应用学习,在第七学期开展为期两周的软件工程类专题训练,重点训练学生的软件分析、设计、实现、测试能力。由相关课程的老师集体指导,严格按照软件系统的用户需求分析、方案设计、系统详细设计、系统实现和系统测试等几个步骤来规划、设计、实现一个软件系统,并书写相关文档,实现理论和实践的高度结合。
(4) 将“微机原理与接口”、“嵌入式系统概论”、“嵌入式操作系统”、“嵌入式程序设计”等硬件应用类课程划分为一个课程群。学生在系统了解计算机硬件接口和嵌入式应用原理的基础上,通过硬件编程的应用技术学习,在第七学期开展为期两周硬件应用类专题训练,重点训练学生对计算机硬件和嵌入式应用的分析、设计和实现能力。本课程群集中实践可以针对嵌入式硬件实现,也可针对微机硬件接口实现。
基于课程群的集中实践专题训练统一安排在第七学期,目的是将大学四年所学的理论知识系统化、分类化、实践化,提高学生的实践技能,提高学生的就业储备值。考虑到此时学生的就业需求和企业需要,也可将四个专题训练进行有机整合,或者和企业定制、企业实训课程进行学分置换,方便校企合作。
3.2课程群实践管理
以下从实践组织,实践管理,实践设计等几个方面进行具体阐述。
(1) 实践组织
专题训练的设计题目由指导教师结合自己的科研项目以及课程内容给出,并公布于校园网。实践之初,学生根据学习兴趣和选题难度自行选题并组成开发团队小组。实践过程中,学生统一在专业实验室集中实践,由相关课程的多名教师带队指导,每天都有教师值班答疑。集中进行专业训练既方便学生讨论、交流、答疑,又方便指导教师充分地把握实践情况,并给予具体指导。
(2) 实践管理
专业实验室全天开放,每天八小时工作制,晚上可以加班加点,专心设计项目。
研发阶段模拟软件企业的研发流程。研发时,每个学生研发小组安排组长一人。组长组织成员进行项目调研、模块划分与任务分工、接口的确定、进度的监督与协调、集成测试等。
实践期间安排不定期抽检和中期检查环节。指导教师按照专题训练最初制定的任务要求及日程安排检查实践进展,针对学生研发过程、研发进度、研发难题及研发组织等给予监督与指导,一旦发现偏差,及时纠正,将错误消灭在萌芽状态。抽检和中期检查结果以文档形式留存,作为成绩考核的一部分计入总成绩。
实践期间及时进行项目总结。每天规定一个时间,将同组学生集中起来,针对当天完成的任务进行总结,交流自己的想法,提出存在的问题,集体讨论,这样就能够做到日日有收获,天天有提高,从而锻炼自己的实战水平和组织经验,小组项目小结以日志的形式记录,开发结束后整理写入实习报告。
(3) 实践设计
实践任务采用项目驱动,实践题目一般是指导教师横向或纵向科研项目,或使用某企业已完成的项目案例。这样,学生在校内既可进行初步的客户调研和需求分析,同时也具有较强的推广价值,为将来的职业奠定基础。具体实施如下:
专题训练主要分为三个阶段:
第一阶段是答疑式讲座。由于专题训练集合了相关的几门课程,有的课程是以前学过的,学生会遗忘。为了使学生更好地理解和掌握任务的基本原理以及后续的应用技术,指导教师在专题训练之初会采用答疑讲座的方式,详细介绍任务的基本原理、企业软件项目开发的基本流程、开发规范和开发过程中要注意的事项。
第二阶段是案例分析。针对专题训练给出的项目题目,提取几个有针对性的案例进行分析讲解,使学生了解软件系统生产的基本过程、方法及开发技术。
第三阶段是实际研发。让学生自己动手综合运用前面指导老师所讲到的知识,完成一个中小型项目的开发任务。
3.3课程群实践验收
专题训练最终成果包括系统软件、系统技术文档以及用户操作手册。
考核是检验实践成果的主要手段,科学、合理的实践考核对于促进教学质量,全面把握学生的学习效果,提高
学生的学习积极性、主动性,改进教师的教学方法都有着重要的意义。考核也是一个较难把握的环节,既要考核学生的独立编程能力,也要考查其团队协作精神,同时还要考虑其组织能力、表达能力、文档编写能力、纪律性等内容。为了客观科学地评价学生的实际效果,我们实行分阶段考核,各阶段成绩综合在一起构成最终集中实践成绩。成绩由平时表现、中期检查(抽检)、实践答辩和实践报告四部分组成。其中,平时表现占总成绩10%,中期检查(抽检)占总成绩10%,实践答辩占总成绩40%,实践报告占总成绩40%,汇总后总成绩以等级表示。
中期检点考察其开发进度,内容包括调研程度、开发平台及环境的选取是否合理、需求分析是否充分,开发进度安排是否合理、是否有延迟等。
答辩重点考察软件功能、实现的难易程度、技术含量,界面友好性等。具有创新性的作品,适当加分。答辩流程为组长汇报软件的设计思想、主要技术、任务分工等情况,并演示软件,指导教师提问各位成员所设计的模块。老师根据项目完成效果确定这个组的等级,按照工作量大小再确定组内各成员的等级。
实践报告以小组为单位上交,重点考察其规范程度,文档是否齐全,书写是否认真等。
4结束语
实践教学是高等学校创新教育的一个重要环节,实践教学体系的改革不容质疑。计算机专业课程设计作为实践教学的一个重要环节,是在基础实验基础上的一个提高实践环节。经过实践证明,将主干课程集合成群,按课程群设计集中实践,并辅以严格的组织和管理,学生的计算机应用、软件开发等综合技能普遍提高,实践效果明显,保证了实践环节的教学质量。
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The Exploration and Realization on Centralized Practical Mode Based on Course Group
LU Ying, TANG Xiao-jun
(Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)
关键词：计算机网络；物联网；专业建设；课程设计
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01
Professional Building Talking on Internet of Things in Colleges
Li Gang1,Li Yang1,Hou Xia2
(puter Science and Information Engineering College,Anyang Institute of Technology,Anyang455000,China;2.High School of Anyang Development Zone,Anyang455000,China)
Abstract:In today's technological advances,computer network professional is faced with the maturity of networking technology and development to bring new and expanded it.This paper analyzes the status of networking technology,and made things in the colleges and universities for professional development and curriculum design of the program.
Keywords:Computer network;Internet of Things;Professional development;Curriculum design
一、引言
物联网（Internet of Things）[1]是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
物联网的定义是：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。在2005年国际电信联盟的报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。
二、物联网专业的分析
（一）专业建设的背景分析
物联网改变了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维，将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起，使得政府管理、生产制造、社会管理，以及个人生活实现互联互通，被成为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
自2009年8月总理提出“感知中国”[2]以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度远超美国、欧盟、等其他各国，因此，我国迫切需要培养大批物联网专业的人才。
（二）申报专业的院系分析
2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校争相申报。由于物联网涉及的领域非常广泛，从技术角度，主要涉及的现有高校院系与专业有：计算机科学与工程，电子与电气工程，电子信息与通讯，自动控制，遥感与遥测，精密仪器，电子商务等等。物联网专业可能会在上述这些院系中开设。
（三）专业课程的选择
物联网技术的快速发展和广阔使用促使高校进行该专业的建设，在进行学生培养的时候，不同的高校应该明确自身的培养目标，一是结合物联网技术的应用；另一是结合物联网技术的理论研究。
在进行物联网建设时，选择的专业基础课程包括：物联网产业与技术导论；Java程序设计；无线传感网络概论；TCP/IP网络与协议；嵌入式系统技术；传感器技术概论；RFID技术概论等。
（四）专业课程的实验设计
物联网专业的实验设计要从物联网的网络层次结构，物联网关键技术，以及物联网所注重的关键性问题出发，结合目前的产业现状和高校教学环境，力求让学生掌握物联网系统的感知层、接入层、网络层、支持层与应用层，设计出具体的实验内容使学生获得自主学习、自我发展的创新实践能力，以适应不断变化的未来。
开设的实验课程可以按照方向来进行划分：嵌入式方向有有蓝牙嵌入式编程、3G嵌入式编程等；传感器方向有光敏传感器实验、压力传感器实验、温度传感器实验等；RFID技术方向有：RFID介绍及读卡器设计实验、串口读卡实验、以太网读卡实验等；ZigBee技术方向有：ZigBee介绍、IAR使用介绍、无线传感网实验等。
三、总结
本文介绍了在目前物联网技术快速发展的环境下，高校通过对该专业的申报、院系安排、课程选择及课程实验内容设计等方面的工作，积极开展物联网专业学生的教育培养，适应了目前我国对该专业学生急切需要的需求。通过认真系统的专业建设能够培养学生具有物联网技术实际应用能力，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力。
参考文献：
关键词：普通高校；嵌入式；技能型；培养模式
1 现状分析
进入21世纪，嵌入式系统的广泛应用，使得嵌入式人才十分匮乏。各个重点大学纷纷开设了嵌入式方向课程，并在计算机或软件工程的体系下出现了嵌入式专业方向。作为一个新的专业方向，关于它的培养模式和教学方法的研究仍处在探索阶段。与重点院校培养的嵌入式人才的角度和力度，实现尺度均有所不同，具体地讲：
首先，学生来源不同，由于高校录取学生都是根据高考分数划分的，普通高校大部分学生问题主要是自主学习能力差、缺乏人生规划和人生目标等。
其次，从就业角度来看，普通理工类高校主要输送的人才是面向企业的一线编程人员。企业对这类人员要求是基本功过硬、动手能力强、能够迅速进入角色、有团队合作精神。
最后，学校的软硬件环境与重点院校不能同日而语。普通高校的师资力量与重点院校不同，教师的科研能力和科研环境与重点院校的师资有显著差异；普通高校的实验环境也不能与重点院校相比，虽然近几年教育部加大力度支持各大院校实验室的建设，但仍然无法赶上重点院校。
在此背景下，围绕十二五教育科学规划课题对普通高校本科生嵌入式方向技能型人才培养体系展开研究和探索，目的在于加强学生实践应用能力的培养，有效地提高学生的就业竞争力，解决学校培养与市场应用严重脱节方面的问题。
2 具体措施
下面简要介绍本学院在人才培养模式改革过程中的步骤与经验，为普通理工类院校在嵌入式人才培养模式方面提供参考。
2.1 嵌入式方向技能型人才培养方案
嵌入式方向包括软件方向和硬件方向。针对我校本科生而言，主要培养嵌入式软件方向的人才。嵌入式软件方向对学生硬件知识要求少，学生兴趣高；而且目前我国嵌入式软件方向的人才匮乏。制订适合我院本科生的培养方案，使学生在具备扎实的专业知识的基础上，能够具备专业就业竞争力，满足企业应用需求，缩短企业二次岗前培训；使得学生成为创新型应用型人才、具有完备专业知识的技能型人才。到目前为主，累积了一定量的研究经验和教学经验。
2.2 搭建递进式技能型人才培养模式
根据教育部“卓越工程师教育培养计划”精神和我校人才培养模式改革要求，本院计算机科学与技术专业实施了人才培养模式改革的“1234”工程，在课程体系、教学方法、评价方式、校企合作等多方面进行了大胆的探索，取得了显著效果。所谓“1234”工程，即“抓住一条主线，实现两个对接，做好三个结合，夯实四项建设”。
一条主线指提高学生的工程实践及创新能力；
两个对接指通过校企合作培养，实现学生身份与员工身份对接、学校教育与社会需求对接，实现学生的职前教育、入职教育与职后教育一体化衔接。通过构建校企双赢机制，整合学校教育与企业教育，实现学工结合，是学校、学生与企业需求“零距离”，学生就业“无障碍”。
做好三个结合指学生在学习期间要实现“学与练的结合、课上与课下结合、校内与校外结合”。“学与练的结合”指学生的学习内容与实践演练相结合，实现“做中学”，“课上与课下结合”指学生的课内学习与课外科技活动相结合，实现“学中做”，“校内与校外结合”指学生的校内生活场域与社会生活场域相结合，实现“学用结合”，充分利用所能利用的一切资源、利用所能利用的一切时间，让学生从讲堂中学、从企业中学、从生活实践中学，使学生逐步具备IT领域“卓越人才”的各种素质。
抓实四项建设指课程体系建设、师资队伍建设、教材及课程建设、实践基地建设。
2.3 采取案例驱动教学方法培养技能型人才
案例驱动教学方法是目前的研究热点和重点，通过具体实例化教学有效地提高学生学习积极性，将该方法引入技能型人才培养模式是对嵌入式方向培养体系的有利推动。针对嵌入式系统课程教学中存在的问题，从“有用、有趣，建立学生自信”的指导思想出发，探索案例驱动的嵌入式系统教学改革，提出嵌入式系统教学案例的设计思路及注意问题。最终能够有效提高学生学习兴趣，化解课程教学难点，提高学生实践能力。
在上述的指导方针下，在教学模式针对本院学生的特点对于嵌入式方向应用型人才培养方案，计算机专业应用类课程均要求采用项目和案例驱动教学方法，以实践考核方式代替课程考核，以实践考核成绩作为该门课程主要成绩。采用案例项目驱动教学方法，以提高学生动手能力为培养目标，采用案例、项目驱动教学。
2.4 构建多维度实验教学体系
普通高校的实验环境不能与重点院校相比，大部分院校都面临实验环境落后的现状，因此，我们只能在现有的实验环境下，开发多维度的实验体系，充分利用学生自己的资源和企业资源在时间和空间上扩展上机时数和上机质量。形成多维度实验体系模型，实验课程重点偏向嵌入式软件方向。实验根据不同课程分为基础实验、综合实验、创新性实验、课程设计、项目实训、创新能力及毕业设计等多种方式；根据学生所处不同阶段，将实验分为编程基础实验、嵌入式设计实验和嵌入式综合开发实践。将实验体系包括在教学环节的实验课程、每学期单独开设的实践考核类课程、企业实训等多种形式。
2.5 建立完善的计算机专业嵌入式方向技能型人才培养监控和评价体系
围绕计算机专业嵌入式方向技能型人才培养具体要求，建立灵活多样的监督、评价体系。通过理论课程和实践性强的课程考试形式的改革，由教师自主和学院监督形式制定灵活的考核方式，从而建立完善的计算机专业嵌入式方向技能型人才培养监控和评价体系。
3 总结
嵌入式技术的高速发展，必然要求高校的培养体系与教学模式不断改进并与之相适应。本文针对普通高校对嵌入式方向人才培养模式展开探讨，提出嵌入式方向技能型人才培养方案、搭建递进式技能型人才培养模式、采取案例驱动教学方法、构建“帆船式”多维度实验教学体系、建立完善的培养监控和评价体系。良好的培养体系是一个双赢机制，既有利于学生的平稳快速就业，也有利于学校的良性发展。为此，应进一步深化普通院校嵌入式方向人才培养模式的研究。
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关键词：人力资源管理 嵌入式教学 实践研究 毕业实习
中图分类号：F240- 4 文献标识码：A
目前，人力资源管理专业已经在绝大多数高校中普遍开设了，因为这个专业培养的人才对于企业来说是极其需要的，所以如何使教学的效率得到提升也受到了不小的关注，人力资源管理专业的有效教学不仅需要进行理论的教学，实践教学环节也必不可少，嵌入式教学模式的实践是对高校进行人力资源管理教学的一种有效的方式，仍然需要在发展中不断总结、改进。
1.嵌入式教学的定义和作用
嵌入式教学是一种综合性的教学方式，将理论教学和实践教学相结合并且可以整合校内和校外的多方资源。嵌入式教学的实践作用可以体现在两个方面上：
第一方面是可以将学校的教学和企业的需求进行结合，使学校培养出来的人力资源管理专业学生是企业所需要的，增加学生的就业率，将实际人力资源管理工作的具体内容融入进课堂教学中，使学生有足够的动手能力，通过实践加深对理论知识的理解；
第二方面是让学生将课堂的理论知识有效地嵌入到实际的操作中，起到指导的作用，让学生在实践中学会对问题进行分析，不再是盲目跟随教师的指引进行实践，而是能够独立解决在实践中遇到的问题，也就是通过嵌入式的教学可以培养学生学习的自主性，让整个课堂可以实现以学生为中心、以能力培养为主体的教学目标。
总的来说，嵌入式教学可以将理论知识嵌入实践中、将实践嵌入到理论教学中、将企业资源嵌入到学校资源中等等，实现高校人力资源管理专业教学的高质量，使学校有能力培养出专业性极强的、符合社会需求的人力资源管理人才。
2.人力资源管理专业中嵌入式教学实践的具体内容
2.1在理论知识的教学中嵌入实践教学
很多学校在进行教学时只注重理论知识的教学，但是事实上，实践能力的教学是高校培养人才的重要途径，人力资源管理专业的教学一直是比较枯燥的，理论知识的涵盖范围也很广，学生掌握起来存在一定的难度，将实践教学嵌入进来可以加深学生对理论知识的掌握程度。通过项目式的课程体系改革的进程，研究出符合我国高校进行人力资源管理专业教学特点的教材，将实践教学要求融入进去，使理论教学和实践教学以及实训结合起来，让学生全方位的掌握人力资源管理的专业技能。
2.2在教学过程中嵌入校内实
学校的资源对于教学任务的完成也起到了推动的作用，进行人力资源管理专业的教学时，教师可以充分利用学校的资源，让学生可以在校内进行实习，在不影响学校工作的前提下，将学生安排到各个适合专业的岗位上进行实习，比如学校的行政助理或秘书，让学生有机会提前了解人力资源管理专业的工作流程。人力资源管理专业的学生毕业后的就业方向是比较明确的，就是在各个企业的人力资源类的行政部门工作，学校也是有这些类似部门的，所以这对于学生来说是很好的实习机会。将校内实习嵌入到教学中是实现学校和学生双方共赢的方式，学生的实习可以给学生提供了一个很好的工作实习平台，让学生在毕业后可以更快地融入进实际工作中。想要更好地完成学生校内实习的工作，学校领导的配合必不可少，学生将要实习的部门领导应该制定一个实习计划，争取让学生在有限的实习时间内将大部分的职业技能都进行掌握，例如沟通能力、人际交往能力、档案整理能力以及办公室文书书写能力。
2.3实际工作和学习相嵌入
学生想要充分掌握一门技能，实践是最好的方式，进行人力资源管理专业的教学时，教师可以选取四个月的时间给学生安排工学结合的任务，让学生真的走入企业进行学习。在进行这项工作之前，学校必须对嵌入的企业进行调研，明确该企业是否适合人力资源管理专业的学生进行实习，之后由学校和企业之间展开探讨、签订协议并且共同制定学生的实习计划。
2.4顶岗实习嵌入进教学中
顶岗实习最好的安排阶段是学生毕业的前半年，因为在这个阶段学生需要写毕业论文，并且需要找一份毕业后的工作，在这时进行顶岗实习的嵌入可以让学生在步入社会前就充分掌握自己毕业后的工作技能，并且有机会在毕业时就留在实习单位进行工作，减少了学生的就业压力，并且可以将实际工作的情况嵌入到毕业论文的设计中，让整个毕业论文显得更加完整。指导教师的作用就是对学生和企业之间的关系进行协调，促使企业能够真正拿出一套对学生有益的实习方案，让学生真正的可以嵌入到企业中，并且从实习的过程中学习到更多的知识。
3.嵌入式教学的实践分析
3.1人力资源管理专业教学中采用嵌入式教学对实际教学起到指导作用
人力资源管理专业采用嵌入式的教学方式仍然需要得到更多的完善，目前存在着很多问题，人力资源管理专业需要学习的专业课程有很多，嵌入式教学可以在其中发挥一定的指导作用。目前存在于人力资源管理教学上的问题有很多，不同的课程中往往对同一个知识点讲解方式不同，这主要是因为各科老师基于不同课程的不同需求导致的，这样学生会出现知识点理解不清的现象，嵌入式教学可以呈现出人力资源管理教学中的课程知识的体系图表，有助于学生找到不同课程之间的相关性，更好地掌握整个人力资源管理专业课程的学习框架，有能力将所有的知识点进行串联，找到知识点之间存在的关系，使对课程的掌握程度得到提升。
3.2嵌入式教学的重点是将理论知识和实际实践相互嵌入
众所周知，想要更好地掌握一门知识和技能，仅仅靠理论学习是不够的，更需要理论知识和实践教学相结合，学生们往往对进行课程设计以及实习活动的兴趣更大、需求更多，我国目前进行人力资源管理专业教学时还没有注重实践教学的重要性，学生对于知识的掌握也就局限在表面的课本上，并没有能力将理论知识应用在实际工作中，学习的有效性大打折扣。所以，嵌入式教学的重点就是将理论教学和实践教学相互嵌入。相互嵌入是指在进行专业知识理论的教学过程中穿插实践教学，让学生可以有效地将理论知识在实践中得到运用并加深掌握的程度，使学生学到的知识是真正有用的，为学生以后的实际工作奠定基础。
3.3边学边用、边用边学是嵌入式教学的程序
对于人力资源管理专业的学生来说，实际操作能力和综合素质的培养是比较重要的，但是我国传统的教学方式却不注重这两点，近些年，我们已经认识到了实践操作的重要性，也开始逐渐加大了教学实践的比例，但是因为师资力量不足或者是实践资源不足等情况，实际进行起来是比较困难的，很多教师选择纯理论的教学方式，或者在理论学习之后象征性地进行实践，这就导致教学和社会的需求完全不统一，理论知识也不能很好地和实践结合起来。所以，嵌入式教学的主要教学程序就是边学边用、边用边学，让学生更好地掌握工作技能。
3.4实现培养“嵌入式”人才的目标
“嵌入式”的人才是目前社会最为需要的人才、是可以将理论知识和实践操作能力融合在一起的优秀人才、更是全方面的可持续发展人才。进行传统教学的主要流程就是利用教材和课件进行讲解，之后给学生布置一定的作业用来巩固知识点，但是这样的教学方式并不能培养出来一个全面的人才，只能让知识点停留在学生的记忆表面，学生的实践能力更是没有得到提升。所以，“嵌入式”的教学目标就是为了培养出有能力解决实践问题的人力资源管理专业人才，能够将所学的理论知识应用在实践中，在实践中积极思考，从而加深理论知识的学习，达到有能力进行任何人力资源管理专业工作的目标。
4.嵌入式教学实践中需要注意的问题
随着对教师的需求越来越高，各高校的师资力量都比较薄弱，在学校给学生嵌入实习工作后，往往没有办法对学生的学习情况进行实时监控掌握，在学生走入企业后教师就不闻不问了，学生也就放任自己，导致无法在实习过程中真正学到东西。校内实习嵌入是需要校内的所有部门支持才能够进行的，学校可以对学生提供实习机会的部门应制定一个详细的实习计划，指导学生在实习过程中应该干什么、怎么干，给学生安排具体的实习工作，不应该让学生浪费实习的时间，觉得工作是无所事事的。
学校要制定一个计划、一个清单，将学生所有可以在校内进行实习的岗位标注出来，并明确每个岗位需要的实习人数以及具体的工作范围和职能，让学生清楚知道自己应该干什么并且可以选择适合自己的职位进行实习，对学生起到指导的作用。
5.结束语
嵌入式教学是目前很多高校都采取的一种教学方式，对于人力资源管理专业的教学来说更有着不可忽视的作用，想要将嵌入式教学进行的更加有效，进行实践效果的研究是重要的途径之一。
参考文I：
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[2] 韩燕.人力资源管理专业体验式教学模式的探索与实践[J].内蒙古财经学院学报（综合版，2009（4）：66- 69.
关键词:智能科学与技术;机器人;实践教学
1建立突出实践能力的独立实践教学体系
西安邮电学院是以本科教育为主的地方院校,以培养工程应用型人才为其主要责任。工程应用型人才的培养,实践教学尤其重要,实践才能出真知。合理的实践教学体系,对我们能否实现教学目标至关重要。我院的人才培养指导思想是,保证学生掌握基本的理论基础,充分发挥实践教学的作用,丰富实践教学的手段,把教学与实际应用相结合,教学与学科竞赛相结合,教学与教师科研方向相结合,以此带动促进教学。实践教学应尽量与实际应用相一致,通过实践训练强化学生的工程实践意识,培养其综合运用专业知识分析问题、解决问题的能力。
我院实践教学体系打破了依附于理论教学的传统模式,更加重视实践教学的系统性,在内容上统筹设计。该体系理顺了各个实践教学环节,以机器人技术为核心,把课内实验、课程设计、开放实验、业余科技活动、科研训练等教学环节的内容统一规划、合理设置,形成主线清晰、层次分明、内容丰富、难度适当的有机体系。
总的来说,我院实践教学体系分为课内实践教学、课余实践活动两大部分。
1) 课内实践教学。首先,我们在课内实践教学的实验内容上作出了很多调整,通过调整,使不同课程分散的实验内容尽量体现在同样的对象上,进而将不同课程的内容更好地串联起来。其次,对课程设计的题目,我们尽量做到针对性、统一性更强。我院智能科学与技术专业开设了4门专业课程设计,分别是单片机课程设计、机器人竞技、虚拟现实课程设计、专业方向课程设计。专业方向课程设计对应专业的两个方向:机器人技术和智能信息处理。机器人技术方向4门课程设计的内容既相互独立,又相互联系,对应着小型移动机器人的4个组成部分:基本驱动和传感、行为模式控制、图像采集及识别、智能控制及优化。当学生到大学4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。最后是开设实验选修课,即开放实验,我们要求学生在大学3年级必须选择其中1门课程设计,但不限于3年级,也不限1门。实际上开放实验是一种介于课内与课余之间的教学组织形式。
2) 课余实践教学的安排,以引导鼓励学生多学习、多研究、多实践为主要目的,以期形成良好的学习风气。课余实践教学内容上,以学科竞赛作为导向,目的明确,学生的积极性也高。在组织形式上,主要是学生成立业余的科技兴趣小组,由专门的教师以“导师”身份辅导。学生之间形成高年级学生指导低
年级学生的传帮带队伍。目前我院成立的小组有智能车设计小组、机器人擂台赛小组、无线传感器设计小组、电子竞赛兴趣组、网站设计联盟等。我院参加的各项学科竞赛队员基本都从这些业余科技小组选拔。往届参加这些兴趣小组的学生,毕业时就业都很受企业欢迎,工作待遇相对也好一些,充分说明了实践教学环节的重要作用。
2实践教学环节的内容设置
实践教学内容可分为演示性内容、基础技能、原理验证性内容、简单应用性内容、综合设计性内容。具体的教学环节有认识实习、课内实验、上机操作、课程设计、开放实验(实验选修课)、生产实习、毕业设计以及课余科技活动。
演示性内容主要是专业认识实习以及部分生产实习内容。专业认识实习的内容主要有参观专业实验室,演示一些典型实验,例如倒立摆、机器人踢球、机器人擂台赛表演等;观看本专业所从事工作的教学录像,加深对专业的认识,录像内容主要播放专家对智能科学与技术专业的介绍、展望,相关智能产品的展示等。生产实习中的演示内容,主要是指实际生产过程(实际工作内容)的观察认识,是更高层次的一种认识。
基础技能是指通用工具的使用能力学习。它包括计算机基本操作、基本电子仪器仪表的使用、电子元器件的选型及基本检测方法、手工焊接及制版的操作等,学生主要在硬件基础实习中完成这些学习,并在后续实验教学中逐渐加深。
原理验证性内容和简单应用性内容,基本上在课内安排,随理论课同步进行,实验内容是以机器人技术为导向。例如,传感器原理课程,我们在众多种类的传感器中,选择红外传感器、超声波传感器、光电编码器等作为重点,而工业上常用的压力传感器、流量传感器、温度传感器不作为重点。
综合设计性实验内容在课内实验中比较少,主要在课程设计、开放实验、毕业设计以及课余科技活动中进行。4门专业课程设计的内容,对应着小型移动机器人的4个组成部分,既相互独立,又相互联系。学生在一套模板上不断累加,到4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。
开放实验和课余科技活动围绕两个主题开展,一是学科竞赛,二是科研项目,以前者为主。近年来,大学生机器人竞赛的影响越来越大,对智能科学与技术专业实践教学的内容、目标、性质和定位有良好的引导作用。其他相关的竞赛项目,如“全国大学生电子设计大赛”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛”等,同样可以鼓励学生参加。
竞赛是对实践教学的一种综合考验,是对专业教学状况、实践操作能力、创新设计能力以及临场应变能力的全方位检测。相应地,竞赛同时又是促进教学的动力,在某种程度上模仿了某种实际应用,为实践教学指引方向。这是一种关联互动、互相促进的关系。竞争机制也刺激学生更加努力地学习。
3实验平台的建设
根据我院几年来的教学经验,以及本专业课程体系的设置,智能科学与技术专业形成了现在的实践教学体系,如图1所示。其中,第3学年专业方向一的内容包括4门课程的实验:机器人、智能控制、机器视觉、控制电机;专业方向二的内容也包括4门课程的实验:机器学习、数字视频技术、生物特征识别技术、计算智能。第4学年的选修课实验是专业任选课的实验内容,主要有嵌入式控制系统、语音识别技术、机器翻译、数据库设计、电脑围棋等。
根据此实践教学体系,我们决定建立以教学机器人为主要实验设备的实验平台。机器人是一种能够通过程序控制,自主完成某类任务的机器系统。它综合了机械、电子、控制、信息处理、人工智能等多个学科知识,是锻炼学生实践能力、创新思维的良好工具。教育机器人是指应用于教育领域的机器人,它具有良好的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模块,进行自主创新,有友好的人机交互界面,便于教学实践[1]。机器人项目有很强的趣味性和挑战性,能有效地激发学生的学习兴趣,使大学的创新教育、实践教育以及专业技术教育拥有了全新的模式,激活和强化了学生的多元能力特长,训练了学生的创新能力、实践能力及自主建构知识的能力。教育机器人创新实践课程帮助学生对产品开发、项目管理等有了直观的认知,同时有助于教师掌握全新的教育理念,有助于学校决策层系统推动教育改革[2]。
机器人教学平台可分为模块化教学机器人和智能机器人系统两大部分,模块化教学机器人,是一种普及型机器人教学工具,它由一套散件组成,可以自由组合,形成多种结构形式,也能实现比较复杂的创意设计。模块化机器人套件主要为创作机器人而设计。它使用32位的处理器和总线式舵机,采用图形化和C语言两种软件开发手段,可处理视频、语音、大容量存储;接口丰富,连接方便。它可由浅入深地指引学生搭建机器人结构并学习传感、执行、控制原理和应用,学习机器人控制算法以及机器视觉、语音识别与合成等复杂处理。它能充分激发学生的创造力,构建出独特的机器人。模块化教学机器人作为机器人、嵌入式系统设计等课程的课内实验设备,还能进行课程设计以及部分开放实验、毕业设计等。利用模块化教学机器人套件,经过适当改造,就可以参加一些机器人竞赛项目。近年,我们使用该组件,参加过机器人武术擂台赛、机器人灭火比赛,取得了较好的成绩,学生得到了很好的锻炼。
智能机器人综合实验平台,是在中型移动机器人
的基础上,增加其他功能单元,组成了一套大型的模块化智能机器人系统。它在结构上包括中型机器人本体部分、多自由度机械手、二维激光测距系统、无线定位导航系统、双目立体视觉系统、语音识别系统等几个部分,它是一个开放式平台,可以根据需要扩展其他的子系统。该系统可进行图像处理方向的实验与研究,如全景图像采集及环境重构、多图像目标跟踪定位、图像压缩、模式识别;机器人运动的智能控制实验:系统分析、系统建模、模糊控制、神经网络控制、多自由度手臂路径规划;超声波、远红外等测量传感器技术实验、多传感器信息融合;网络控制技术、无线传感器网络技术。
智能机器人综合实验平台可实现的实验内容分为两个方向,第一个方向是软硬件相结合的嵌入式设计,内容为机器感知与行为控制,涵盖的课程包括传感器原理及应用、控制电机、机器人以及机器人技术课程设计;第二个是以软件为主的信息处理、智能决策,内容为语音处理与机器视觉、动作规划与决策,涵盖的课程包括智能控制、机器视觉、无线传感器、语音识别技术以及机器人技术课程设计。
4结语
我院以人才培养模式改革为核心,以创新实践为主线,以教学机器人为平台,对智能科学与技术专业的实践教学内容进行了大胆改革,重组了实验体系,带动了本专业的建设和发展,形成特色鲜明的专业人才培养模式。这个实践教学体系的特点体现在两方面:一是各个教学环节之间联系紧密;二是注重发挥课余教学实践的作用。希望通过实践教学,切实为国家、为社会培养高素质的工程应用型人才。
参考文献:
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Discussion on Practice System of Intelligent Science and Technology Specialty
WANG Shu-guang
(Automation School, Xi’an Institute of Post and Telecommunications, Xi’an 710121, China)
课程设计能够培养训练学生综合运用知识解决复杂问题的能力，学科竞赛可以提升学生运用所学知识解决实际问题的综合实践能力。将学科竞赛的内容和形式引入到传统课程设计中，再从课程设计中选择优秀团队和作品进行进一步的培养，二者的有机结合，不但可以提高实践教学效果，激发学生的创新意识，增强创新能力，而且可以为参加科技竞赛打下坚实的基础。
关键词：
学科竞赛；课程设计；计算机学科；创新实践
大学生创新实践能力培养是高校人才培养中的重要工作之一[1]，各高校师资和学生水平不同，培养目标也不完全相同，所采取的方法也各有千秋。西南交通大学曾采取制订创新人才培养计划、建设创新人才培养基地、培养造就教学创新团队等措施[2]；武汉大学提出计算机学科拔尖创新人才小班制培养方法[3]。课程设计能够培养训练学生综合运用知识解决复杂问题的能力，学科竞赛可为优秀人才脱颖而出创造条件，沈阳工业大学计算机科学与技术专业采取了二者相结合的方法提高学生创新实践能力，取得了一定的效果。
一、计算机学科竞赛简介
近年来各个学科都陆续出现了不同类型的学科竞赛，和计算机学科相关的竞赛分为3类，分别是算法类、软件应用开发类和硬件开发类。其中算法类竞赛的典型代表是ACM国际大学生程序设计竞赛，可以提高学生的计算思维能力[4，5]；软件应用开发类包括中国大学生计算机设计大赛、普通高等学校本科大学生移动应用开发大赛、全国大学生信息安全竞赛[6，7]、中国软件杯大学生软件设计大赛等；硬件开发类代表是全国大学生电子设计竞赛[8，9]。上述竞赛由国家教育部门、地方政府和相关公司多方主办，竞赛项目涉及本学科的研究热点和前沿技术，对提高学生实践能力并激发创新精神有很大的帮助。但由于多数学生缺少参赛经验，缺乏自信，导致学生积极性不高，参赛学生人数并不多，失去了提高自身能力的非常好的机会。如何将学科竞赛引入到日常教学中，让更多的学生受益，而不是仅局限于极少一部分学生，培养学生创新实践能力是值得探索的课题。
二、计算机专业的课程设计现状
课程设计是实践教学中的重要组成部分，是对理论教学的一个有益补充，是对学生进行的比较全面、系统的综合性工程设计训练，是培养学生实践动手能力、创新能力和综合素质的一个主要环节，不同的课程设计有不同的方法，例如中山大学提出计算机信息类综合实验课程设计方法[10]，湖南大学提出基于ISP技术的嵌入式系统课程设计实施方法[11]。教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员将计算机科学与技术一级学科本科专业分成四个方向，分别是计算机科学、计算机工程、软件工程和信息技术，对各个方向分别给出了6个课程设计范例[12]，见表1。不同学校计算机科学与技术专业特点不一样，开设的课程设计也不完全相同，我校根据教学目标和学生特点从第2学期至第7学期各有一门作为单独课程开设的综合性课程设计，分别是计算机程序设计实践、计算机组成原理课程设计、操作系统课程设计、数据库与软件工程课程设计、算法课程设计及专业课程设计。传统的课程设计存在题目比较陈旧、学生合作意识差、成绩评定主要由教师决定等问题。
三、学科竞赛和课程设计融合方法
课程设计是学科竞赛的基础，学生只有掌握了相应课程知识，才能有机会参加学科竞赛，竞赛能够使学生进一步巩固所学知识，具有更多的创新思想。例如数据结构和算法课程设计与ACM国际大学生程序设计竞赛相互促进。下面以我校《数据库与软件工程课程设计》为例，说明学科竞赛与课程设计相融合提高学生实践创新能力的实施过程。该课程设计是学习完《数据库原理》和《软件工程》课程后实践性和综合性比较强的实践教学环节，要求学生能在3周时间内将理论知识加以综合运用，开发一个小型信息系统。
1.团队成员取长补短的优化组队原则。
计算机学科的竞赛通常以团队的方式组织，如果团队成员能充分发挥各自的优势，整体的力量将会更加强大。组长要负责总体协调，需要有良好的组织协调能力；技术人员要负责解决关键技术问题；文档编写人员要具有较好的文字表达能力；答辩人员要具有较好的语言表达能力。这样的组合方式可以使学生互相学习别人的长处，弥补自己的不足。所以在课程设计中我们也采取这种优化组队方式，学生根据自身情况自愿组合，教师考查各组学生情况后，再进行适当调整。
2.精选历届竞赛题目或自选创新题目。
题目确定有两种方式：一是从以往的计算机学科竞赛中挑选出符合课程培养目标和学生水平的竞赛题目；二是鼓励学生根据兴趣爱好自己确定题目，教师把关确认题目的合理性、实现的可行性和工作量等问题。要求每队一题，题目不能相同。
3.项目组给出切实可行的设计方案。
学生根据所选题目通过网络和书籍查找相关资料，结合所学理论知识对课题进行仔细分析，同时需要了解软件用户实际需求，可以把同学或教师当作用户，进行需求调研，在此基础上提出切实可行的实施方案，并进行方案论证，包括需求分析、总体设计、详细设计、测试方案等几个方面。
4.组间互评，论证设计方案的合理性与可行性。
每个小组以答辩的方式进行方案汇报，教师和其他小组成员一起对方案进行分析、评价和指导。组间的互评目的是调动学生的积极性，让其有主人的感觉，他们既是参赛者又是评委，这样大家可以取长补短，意见也更加全面。
5.以团队为单位的项目研发与测试。
即设计方案的具体实施阶段，根据设计方案进行编程和系统测试。教师定期为学生提供技术支持，和组内学生一起讨论，对学生出现的普遍问题，进行讲解，为学生提供解决问题的新思路。
6.以团队为单位的项目展示与组间评价。
学生完成整个项目后，各个小组将撰写项目报告，提交最终作品并进行答辩，接受包含指导教师在内的验收教师组和学生组间互评。这个环节主要考查学生对基础知识的掌握程度、项目研发水平、总结表达等能力，观察团对成员实践过程中在设计、编码、测试等方面的亮点。此过程主要强调以团队为单位的评价，按照科技竞赛比赛规则，通过比较各组作品以及答辩过程评出小组等级。
7.以个人为单位的组内成员互评、自评。
每个学生在小组内发挥的作用和大小不同，贡献也不同，课程设计最后的成绩也不同。小组成员要根据每个人的实际情况公正地给出每个成员（包括自己）在小组中的位置，清晰地意识到自己及他人在组中发挥的作用，互相了解优势和劣势。
8.选拔优秀学生团队和作品。
评选出优秀作品，在教师指导下进一步进行完善，准备参加计算机学科相关科技竞赛。
四、学科竞赛和课程设计融合成果
采取上述方法进行的学生培养，既可以使优秀团队脱颖而出，为参加上一级比赛做好准备，使其能在激烈的竞争中取得好成绩，提高学校参与竞赛的人数，提高获奖数量和等级，也可以使绝大多数普通学生在各个方面得以锻炼，提升专业能力，如方案设计能力、系统开发能力和集成调试能力等，提升非专业能力，如表达能力、文档撰写能力、PPT制作能力和组织能力等，并让其感觉到只要通过努力并做好充分的准备，竞赛的难度是没有那么大的，提高参赛的积极性和自信心。中国大学生计算机设计大赛由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会、软件工程专业教学指导委员会等联合主办，包括软件应用与开发类、软件服务外包类等小类，我校在2012年只报名参加了一项省赛，2013—2014年，我们将课程设计和中国大学生计算机设计大赛相结合，取得了如下成绩，如表2所示。可见学科竞赛和课程设计的融合，促进了参赛数量和获奖等级的提高。
五、结语
计算机学科竞赛和课程设计相融合的方法不仅改变了传统课程设计模式，而且改变了传统科技竞赛校内推荐方法。传统的推荐模式是学生接到竞赛通知后，自行组队参加比赛，存在的问题是竞赛准备时间短、作品不完善，另外没有经过训练的学生直接参加竞赛，对比赛的规则和要求没有经验，获奖的概率小，获奖的等级低。通过课程设计系统地创新性培养，提前选拔优秀团队并进一步重点培养代表学校参加校外竞赛，可增强学生的核心竞争力，提高学校的竞争力。在课程设计成绩评定时综合了组间评价、组内成员互评和自评，改变了传统的以教师为主导的评价方式，提高了学生学习的积极性，同时促进了组内和组间学生的交流合作。
作者：邵虹 崔文成 单位：沈阳工业大学信息科学与工程学院
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关键词：第二课堂创新能力教学改革电信类专业
第二课堂活动是指在完成专业人才培养方案中的课程和实践环节之外，结合所学知识，在教师指导之下利用业余时问进行的科研和实践活动。为提高学生的综合素质和创新能力，促进学生个性发展，山东工商学院(以下简称“我校”)从2002年开始实施第二课堂与创新学分学校文件规定，实行学分制的本科学生在校期间必须取得第二课堂学分5分，否则不能毕业。
第二课堂与学生所学专业关系密切，学校文件只是给出了宏观的要求，不可能具体到每个学科、每个专业的实施细节就电信类专业来说，专业的理论性强，且具有较强的实践性第二课堂的重点是培养学生的实践能力及创新能力。为了做好电信类专业的第二课堂与创新活动，我们按照教学过程的几个不同阶段，规定了第二课堂与创新活动的内容及评价方法。
一、基础课学习阶段的第二课堂活动
按照规定，学生在学习基础学科和人文社会学科课程时可在教师指导下，利用业余时间开展课程内容专题讨论、学术报告，并写出书面总结，经任课教师考核，学生可以取得1到个第二课堂学分。
在基础课学习阶段，任课教师来自于兄弟院系，他们与学生所在院系没有直接隶属关系。学生所在院系无法直接给这些教师下达第二课堂活动的任务。为此，从2004年开始执行导师制度，即每个班级安排一名专业教师，负责指导该班级的第二课堂活动。
电子信息工程、电子信息科学与技术等专业的学生结合基本原理课程，完成了指导教师布置的用基本原理分析当前金融危机的题目。学生都能够运用所学的知识，对这次金融危机爆发的原因进行深入细致的分析和解释不但巩固了所学知识，同时通过图书、网络等手段了解了当前经济活动的热点问题。
二、专业基础课学习阶段的第二课堂活动
在专业基础课学习阶段，学生可开展课外专题讨论、写读书报告、组织课外科技活动小组等多种形式的活动，由教师考核每项活动可得l到2个该类学分。电信类专业的专业基础课包含电路分析、模拟电子技术、数字电子技术及信号与线性系统分析等课程。模拟电子技术及数字电子技术课程均包含1周的课程设计，且授课学时较多。因此，我们结合电路分析、信号与线性系统分析这两门课程，设置了课外讨论题目。如线性系统的时域解法综述(电路实例)，通信系统频分复用方式的频域分析，系统的时域解法与变换域解法的比较等。要求写出书面报告，由指导教师评分。
学生在学习信号与系统时，还未开通信原理课。要完成通信系统的频域分析，要用到频域分析的基本原理(信号的调制与解调、信号滤波)，以及通信系统的频分复用系统，后者指导教师可以做适当指导。通过这一题目，学生知道了频域分析的用途，并对后续课程有一个大致的了解，激发其学习兴趣。另外，开展专题演讲活动也可作为这一阶段的第二课堂活动。由学生自己选择题目，并在课下准备材料，制作成幻灯片(限定时间为5分钟)；由指导教师组织在多媒体教室进行演讲比赛，指导教师按照演讲情况进行评分。这项活动，可以锻炼学生的组织材料能力、多媒体课件制作能力及演讲能力，能够在工作中更好地表达自己的思路及方案。
三、专业课学习阶段的第二课堂活动
在专业课学习阶段，学生参加教师的科研课题，或由教师组织成立课外科技活动小组，完成一定的科研任务，并撰写文献综述、生产现状调查、研究论文、实验设计等，由教师考核，每项活动可得l到2个该类学分。
在这一阶段，学生已具备一定的专业知识和科技工作能力，但还不完善，需要在教师的指导下才能工作。学生参与第二课堂活动，可在教师指导下，完成某个项目的部分或全部工作，经历科研及开发工作的整个过程，积累科研开发工作经验。
电子设计大赛是第二课堂活动的重要内容。我校自电子信息工程专业成立至今，每年都组织学生参加两年一度的全国大学生电子设计竞赛及山东省大学生电子设计竞赛。竞赛的时间在每年的9月，我们在暑假前组织学生自愿报名，学生组队参加，利用假期进行认真的理论与实践方面的准备，学习单片机的编程技术，常用电子仪器的使用方法，电路图的制版及元器件的焊接技术，以及各种传感器电路及其应用。学生拿到竞赛题目后能够在规定时间内完成设计任务。参加过电子设计竞赛的学生感慨地说，参赛过程学到的东西实在是太多了，好多都是教材中没有的新技术。除此之外，提倡学生根据自己的兴趣进行组合参加各种形式的电子竞赛，如“ZLG杯”ARM嵌入式系统电子设计竞赛，富士通微电子杯MB95200系列MCU竞赛等。至今，我校学生已多次获国家及山东省的奖项。
选拔有能力的学生参与教师的科研课题，这是第二课堂活动的另一项内容。学生到课题组后，教师为学生分配一定的任务并提供适当的条件，学生在教师指导下工作。例如，在嵌入式系统开发中，LCD显示驱动子系统的开发，无线数据传输子系统的开发，这样的小题目非常适合学生去完成。学生在课题组工作，不仅学到了知识，而且得到了在科研团队中的工作经验为今后从事科研工作打下了良好的基础。
学生成立技术协会，也是第二课堂活动的内容。爱好电脑的学生参加电脑技术协会，"协会是学生人数较多的协会学生一起交流电脑装机技术，系统维护技术，网页制作技术等他们把所学到的知识，利用业余时间运用到为同学、教师的服务中。符合勤工俭学条件的，可以在相应部门的岗位上帮助教师做电脑维护工作，学校支付一定的报酬。另外，校外的小企业需要开发网页，大的软件公司不愿承担过小的项目，这种网页开发特别适合学生去做。通过这样的开发过程，学生的网页制作技术水平得到提高，并得到与企业打交道的经验，还得到一定的报酬。
鼓励学生学习嵌入式系统开发技术。虽然专业培养计划中已开设单片机原理课程，但对电信类专业来说，只知道单片机是不够的，还要进一步学习嵌入式系统技术。嵌入式开发系统品种繁多，各种单片机开发板，ARM开发系统价格仅几百元，学生可以结合自己的兴趣，自己购买开发学习板，利用业余时间学习。不少学生把嵌入式系统的开发作为毕业设计的题目，并取得了良好的成绩。
四、总结
摘 要：深入理解计算机系统对提高计算机专业学生计算机应用系统设计能力具有重要意义。使学生深入理解计算机系统的重要途径之一就是面向系统的计算机专业实践教学体系建设。本文主要介绍东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系建设探索经验，以供相关教学研究人员借鉴。
关键词：面向系统；实践教学；课程设计；系统综合
随着计算机科学技术的不断发展，计算机应用领域的不断扩大，计算机专业的学生如何提高竞争力，是计算机教育领域一个非常重要的研究课题。对计算机专业教育，一个非常重要的思路是分类培养[1]：培养将来计算机科学技术的研究人员和应用计算机科学技术解决实际领域应用问题的计算机应用人员。对计算机科学技术研究人员，需要加强对计算机系统的理解，以更好地设计出新型计算机系统。对计算机应用人员，若能对计算机系统深入理解，则可在计算机应用系统架构时，充分利用计算机系统本身的特性，提高计算机应用系统的性能。因此，让学生深入理解计算机系统是计算机教育的重要内容[2-3]。让学生深入理解计算机系统，一个重要途径就是探索面向系统的计算机专业实践教学体系。
1 东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系
计算机系统包括硬件和软件。对于硬件，其核心是CPU；对于软件，主要包括操作系统(可延伸包含网络操作系统)、编译软件和数据库系统。
对面向系统的专业实践教学体系进行建设，东南大学的目标是加深学生对计算机系统的深入理解，希望学生在“做中学、学中研、研中创”，能设计自己的计算机系统；主要方法是强调三结合：理论与实践相结合、课内与课外相结合、教学与科研相结合。
根据“强化基础、软硬结合、立足系统、面向应
用、加强实践”教学理念，东南大学形成了如图1所示的面向系统的专业实践教学体系。
该实践教学体系以硬件系统综合实践和软件系统综合实践为基础，通过“计算机系统综合课程设计”课程加以综合，通过学生科研实践和毕业设计强化“面向系统”的理念。
硬件系统综合实践包括硬件实验和接口实验。硬件实验主要是让学生运用EDA技术、采用软件设计一个指令集自定义的模型计算机，并下载到FPGA芯片，让学生深入理解CPU结构、会设计一个CPU。接口实验主要包括存储器扩展、定时器、串口、并口、中断、A/D、D/A、DMA控制器、小型微机应用系统的综合设计与测试等实验，通过实验，学生能够理解微机接口及其应用技术。
软件系统综合实践主要包括编译原理课程设计、操作系统课程设计和数据库系统课程设计。对编译原理课程设计，要求学生能设计可生成编译程序的程序，也就是编译程序生成工具程序(包括Lex和Yacc)，加强学生对程序设计语言本质和编译软件的理解，进一步提高程序设计能力、特别是大型软件的设计能力。对于操作系统课程设计，要求学生在阅读Linux操作系统源代码的基础上添加新的系统调用，修改调度程序的代码，扩展一个新的调度算法；或者基于Java虚拟机，完成基于Java虚拟机的线程调度及请求页式管理的Java实现，以加深学生对计算机操作系统内核的理解，提高对操作系统内核的分析与扩展能力。对于数据库系统课程设计[4]，通过设计一个小型的数据库管理系统，为今后从事数据库系统研究和开发、充分利用数据库管理系统提供的各种特性解决实际问题打下坚实的基础，实验内容主要包括数据库事务处理系统设计与实现、SQL语言解析与执行以及索引优化技术的实现。
对于计算机系统综合课程设计，从系统设计的角度，通过对SOC(片上系统)的硬、软件设计，将学生带进计算机系统硬件和系统软件综合开发的领域，让学生初步理解软件、硬件协同设计，给学生一次综合的训练的机会，加深学生对计算机系统的理解。
2 典型实践课程建设探索
这里主要介绍东南大学硬件实验、编译原理课程设计、操作系统课程设计、数据库系统课程设计和计算机系统综合课程设计建设探索经验。
2.1 硬件实验实践课程
东南大学长期重视硬件教学。东南大学硬件课程群是江苏省优秀课程群。1985年，为了加强计算机组成原理的综合实践，我校开始独立设置计算机硬件实验实践课程。硬件实验实践课程内容是学生自己设计一个简易的CPU，可以完成七条基本指令。学生通过这样的实验，初步改变了惧怕硬件的心理，在对课程充分理解的基础上，自主设计自己的CPU，不设条条框框，学生实验完成情况令人满意，改革初现成效。部分学生的课程设计在全国相关教学会议上被作为样板，受到与会者的一致好评。由于课程建设成效显著，“模型计算机系统课程设计”(硬件实验)课程建设于1993年被评为东南大学教学改革成果二等奖。从1999年开始，我们探索在原有CPU设计基础上增加接口部件，并将EDA技术引入到课程设计中，为开设“计算机系统综合课程设计”打下基础。
经过长期的建设，硬件实验实践课程目前将着眼于CPU的组织和严格的时空安排，着眼于计算机硬件系统的设计方法和基本电路的实现方法，由小型部件实验和大型课程设计组成。课程目标是通过实验，在理论与实践相结合的基础上，加深学生的整机概念，进一步弄清计算机的内部结构和时空关系，学会指令功能的电路实现方法和技巧，掌握运用EDA技术进行设计和调试的工作方法，提高学生自行设计、调试分析的独立工作能力。
小型部件实验用传统的中小规模集成电路完成，使学生对运算器、存储器、数据通路、总线等基本概念有感性认识，对数据流和控制流的关系、计算机主要部件的工作过程有较清楚的了解。
大型课程设计要求学生运用EDA技术，采用ALTERA公司的MAX+PLUSII软件或Quartus II软件，自己设计一台指令功能完备的模型计算机，下载到本实验系统提供的FLEX10K系列芯片上，并调试成功，最后通过检查验收程序，写出报告。对于模型计算机设计，分为两个层次：微程序控制的模型计算机设计与调试和复杂的模型计算机设计与调试。对于微程序控制的模型计算机设计与调试，可自行规定数据格式和指令格式，在所提供的条件范围内设计一台能够实现基本指令的微程序控制的模型计算机。对于复杂的模型计算机设计与调试，要求具有多种寻址方式、中断系统、16条以上指令，掌握用Verilog语言设计计算机硬件的能力，掌握用软件工程的思想设计计算机硬件的工作方法及工作过程。
该课程不安排考试，学生成绩以其学习态度、设计能力、实验结果以及实验报告情况评定。具体分配如下：学习态度10分，设计水平和实验结果
60分(设计方案30分、实验结果20分、创新10分)，实验报告30分(方案和电路10分、文字表述10分、总结和分析等10分)。总分按优、良、中、及格、不及格评分。
2.2 编译原理课程设计
编译程序是重要的系统软件，其设计理论基础涉及形式语言与自动机理论。编译程序设计的简单方法是按照特定的程序设计语言描述规范进行相应的词法、语法分析和目标代码生成。主要不足是程序设计语言描述规范发生改变时不能做快速适应。因此，在编译程序设计时，一种新的方法是使用编译程序生成工具生成编译程序。典型编译程序生成工具有Lex和Yacc。为了使学生对Lex和Yacc的实现机理有深入的理解，东南大学从2005年开始独立设置编译原理课程设计实践课程。
该课程的设计目的就是通过设计一个通用的能够自动根据正规表达式生成词法分析程序的工具程序SeuLex和一个通用的能够根据上下文无关文法及其语义规则自动生成语法分析程序的工具程序SeuYacc，使学生深入理解编译原理，为在大型软件系统实践中设计性能优良的软件系统打下基础。
SeuLex设计的主要内容是给定一个语言的Lex完整描述，通过程序实现对应的正规表达式集分析、相应非确定的有限自动机构造、确定化和最小化；根据最小化的确定有限自动机生成对应的词法分析程序。对于SeuYacc设计，主要内容是给定一个语言的Yacc完整描述，通过程序实现对应的LALR(1)分析表构造过程；输出基于LALR(1)分析表、具有LALR(1)分析总控程序和LR(1)分析表查表程序的语法分析程序。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
学生普遍认为，该课程设计对加强学生对编译理论的理解、提高大型程序的设计能力具有重要作用。
2.3 操作系统课程设计
操作系统是计算机系统的核心软件，对操作系统的深入理解，可帮助学生充分利用操作系统提供的功能，提高计算机应用系统的效率，从而使学生能够“做好应用”，更进一步设计自己的操作系统软件。
为了加深学生对计算机操作系统内核的理解，提高其对操作系统内核的分析与扩展能力，东南大学从2005年开始独立设置操作系统课程设计实践课程。
该课程主要是为学生将来在基于Linux的嵌入式系统开发或在Java虚拟机上的软件开发工作奠定基础。
该课程提供两类难度相当的实验，学生可按照自己的兴趣选做A类或者B类。
A类：本课程设计要求学生在阅读Linux操作系统源代码的基础上完成两个主要项目：在Linux2.4的内核中添加新的系统调用，以理解系统调用的工作机制，掌握扩展内核功能的技术；在Linux2.4中修改调度程序的代码，扩展一个新的调度算法。
B类：在Java虚拟机上完成两个项目：基于Java虚拟机的线程调度；请求页式管理的Java实现。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
学生普遍认为，通过该课程设计，对操作系统的理解有一个较大的提升，对构建自己的操作系统有了一定信心。
2.4 数据库系统课程设计
数据库管理系统是信息处理的重要系统软件，充分理解数据库管理系统，对提高信息处理应用系统的性能和效率具有重要的作用。
为了为学生今后从事数据库系统研究和开发、充分利用数据库管理系统提供的各种特性解决实际问题打下坚实的基础，东南大学利用在各种数据库系统开发方面的长期科研积累，从2005年开始独立设置数据库系统课程设计实践课程，安排学生3～4人一组，分配角色，不限机时，遵循软件工程的要求自行设计并实现一个麻雀虽小、五脏俱全的数据库管理系统MyDBMS，通过实践，使学生更加透彻地理解数据库系统的基本原理和内部实现技术。
该课程实验将分为两大部分：一是数据库事务处理系统设计与实现；二是SQL语言解析与执行，以及索引优化技术的实现。对于数据库事务处理系统实验，主要是实现关系型数据库管理系统中的两步提交事务处理系统；对于SQL语言解析与执行实验，主要实现标准SQL语言的解析，以及执行控制模块；对索引优化技术实验，主要实现B+树索引结构并优化。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
从教学实际情况来看，绝大多数学生都能按要求完成任务，学生普遍反映虽然很辛苦，但收获很大。该实践课程所依据的理论课程“数据库原理”于2010年成为国家精品课程建设项目。
2.5 计算机系统综合课程设计
计算机系统综合课程设计是软件综合实践和硬件综合实践的集成，要求学生从CPU 设计、接口设计到BIOS设计、汇编器设计、编译程序设计和应用示范程序设计，需要软硬综合。东南大学从2003年开始探索计算机系统综合课程设计实践课程建设。
2003年，东南大学按照计算机专业课程群的总体大纲，以及“软硬结合、立足系统”的教学指导思想，参考加州大学伯克力分校以及日本法政大学的课程设计实践的经验，独立设置了“计算机系统综合课程设计”实践课程，将“计算机系统综合课程设计”定位在采用EDA、OO(面向对象)、SOPC等技术，综合软硬件实践，形成小型嵌入式系统的设计目标。将学生5～6人分为一组，设计内容包括嵌入式CPU设计、接口电路设计、BIOS设计、编译器设计、简单应用程序设计等，真正将学生带进计算机系统的硬件和软件设计与开发领域，让学生得到一次全面综合的实践训练。
该课程硬件部分实验是设计一个可运行指定的31条MIPS指令的RISC型MIPS16微处理器，具有32位指令、16位地址线和数据线。实验要求包括处理器采用哈佛结构，有独立的2KB的指令存储器和2KB的数据存储器；具有2个中断源入口，两级中断优先级(可选)；具有2个16位定时/计数器；具有一个4×4键盘控制器和4位7段LED控制器；具有一个简单UART串行通信控制器或一个SCI串行通信控制器；具有看门狗功能(可选)；用不同的方法实现移位指令，并分析对主频和功耗上的影响(可选)；增加乘法器、除法器、标志寄存器等(可选)。
该课程软件部分实验包括含有编辑功能的MIPS16汇编(编译)程序；含有基本输入输出系统BIOS(可选)；含有硬件各部件测试程序；MiniC编译器(可选)；集成开发环境IDE的设计(可选)；含有一个应用程序范例(可选)。
在多年的课程设计中，学生们不仅完成了简单的SoC设计，更不断进取，分别完成了流水型、超标量型、带分支预测的流水、带指令预取的流水、双核等多种先进的设计。2005级学生的课程设计成果MiniSys IDE已作为东南大学硬件基础课的实验工具。2006级学生尝试了增加鼠标、黑白液晶屏、彩色液晶屏、步进电机、点阵LED等外部设备的接口电路、并初步尝试了3核处理器的设计。该课程于2009年成为教育部―Intel精品课程。
3 保证实践教学效果的建议
实践教学对提高学生的能力和素质具有重要作用，但教学工作量较大，需要教师有很大的投入，才能保证教学效果。东南大学为了保证实践教学效果，首先从实验实践教学考核政策上予以倾斜，学校实验教学与技术岗位编制中，充分考虑实验室建设与实验教学改革的需要，重点建设的实验中心，改革与建设编制岗位数所占的比例可以达到中心实验技术岗位的20%以上。
另外，针对独立设置的课程设计[5-6]，有如下建议。
1) 任务布置阶段，因人而异，避免一刀切：对基础较差的学生――给出基本任务要求，鼓励学生向更高目标走，绝不降低基本要求；对于大多数学生――给出的任务比基本要求略高，鼓励他们多进行讨论，让这部分学生能“吃饱吃好”；对于能力强的学生――让他们自行组织讨论，充分发挥能动性，提出自己的方案，可以四个不限定(不限定学生设计的总体结构，不限定学生具体实施设计的步骤，不限定最终的目标与验证方法，不限定学生实施自己设计的时间和地点)，大大提高学生的学习兴趣。
2) 任务执行阶段，做到教师全程跟踪：对于基础差的学生――讲清楚基本原理和设计中要注意的关键问题，必要时给这部分学生补一点基础的知识；大多数学生――引导学生能够更为完善地完成设计，并在设计中或多或少地表现出一些自己的特色，这部分学生要多做一些启发性的工作；能力强的学生――放手让他们去做各种探索性实验，要经常参加他们的讨论，听取他们的思路，并及时为他们提供有关的资料。
3) 任务验收阶段，采用招标式课程设计验收方案：各组展示本组的设计，组长做总体性介绍；成员展示自己设计的特色；各组之间展开竞争和互评，用自己的最优秀部分赢取验收教师和其他组成员的好评。
4) 严把设计质量关：杜绝抄袭现象；规范设计报告格式，提高设计报告质量。
4 结语
提高学生系统认识能力对计算机专业学生具有重要意义。东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系建设探索经验表明，面向系统的综合实践很有必要，学生不仅加深了对计算机系统的理解，而且提高了分析问题、解决问题能力，提高了学生的专业兴趣，为今后走上工作岗位，能够很快适应新环境奠定了较好的基础。
当然，面向系统的综合实践对理论基础不够扎实的学生还具有较大难度。如何使所有学生均有很大的收获，还需要不断地探索。希望本文对相关教学研究人员有借鉴作用。
参考文献：
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System-oriented Practice Training Curriculum for Students Major in Computer
ZHAI Yuqing, YANG Quansheng, WANG Xiaowei
(School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China)
