摘要：在分析國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革必要性的基礎(chǔ)上，提出具體改進(jìn)建議，介紹成立專門的嵌入式專業(yè)師資、建設(shè)立細(xì)分化教材體系、增強(qiáng)“做中學(xué)”教學(xué)力度、工程化的人才培養(yǎng)和學(xué)術(shù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。
　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；教學(xué)改革；教學(xué)模式
　　
　　隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的迅速擴(kuò)展，嵌入式開發(fā)從業(yè)人員的需求量成指數(shù)增長(zhǎng)。作為后PC時(shí)代的產(chǎn)物，嵌入式產(chǎn)品正在逐步融合桌面計(jì)算，為人們提供各種服務(wù)，其開發(fā)涉及芯片、外設(shè)、底層軟件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體、Web服務(wù)等多種領(lǐng)域、多個(gè)層次[1-2]。
　　為適應(yīng)市場(chǎng)需求和應(yīng)用發(fā)展，各高校本科均逐漸開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程[2]。但由于傳統(tǒng)教學(xué)大綱的影響和課時(shí)的限制，大多數(shù)院校只是提供一門偏向于嵌入式系統(tǒng)綜述性的課程，或者將其分成軟件和硬件兩門課程介紹。在最初的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容多而亂，內(nèi)容不夠深入，頗有淺嘗則止的問題[3]。更為嚴(yán)重的是學(xué)習(xí)者感覺“什么都在學(xué)，但什么都不會(huì)”，他們很快就失去了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的積極性。原因在于這種培養(yǎng)方式?jīng)]有對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)體系進(jìn)行較為深入的介紹，學(xué)生也只是粗略了解相關(guān)概念、知識(shí)、應(yīng)用場(chǎng)景等。在實(shí)驗(yàn)課程配置方面，受設(shè)備、場(chǎng)地、技術(shù)等多種因素的限制，更多的是開設(shè)一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際工程應(yīng)用相差較遠(yuǎn)[4]。為此，高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需要進(jìn)一步的改革。
　　1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的必要性
　　當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)存在明顯的不足，改革勢(shì)在必行。嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的必要性主要體現(xiàn)在以下方面。
　　1.1師資力量不夠
　　以往教學(xué)都是以教研室為單位開設(shè)課程，教師既要做科研，又要抓教學(xué)，這種方式必然導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高，另外，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)不太受重視。為改變教學(xué)現(xiàn)狀，我們必須集中優(yōu)勢(shì)師資力量，實(shí)現(xiàn)高水平嵌入式教學(xué)。
　　1.2教材過于籠統(tǒng)
　　在傳統(tǒng)的高校嵌入式教學(xué)大綱中，課時(shí)非常少，因而，嵌入式教學(xué)一般提供一門偏向于嵌入式系統(tǒng)綜述性的課程，或者分成軟件和硬件兩門課程介紹。這種過于籠統(tǒng)的教材，只能是“以偏蓋全，淺嘗則止”，有種雞肋的味道。
　　1.3教學(xué)方式陳舊
　　嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)與以往的基礎(chǔ)課程和理論課程不同，需要對(duì)實(shí)際的實(shí)物或應(yīng)用有感性認(rèn)識(shí)。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式或多或少受些“照本宣科”的影響，許多高校最終開設(shè)成為一門知識(shí)介紹性的課程。這種陳舊的教學(xué)方式，必然會(huì)消磨學(xué)生的興趣。
　　1.4缺乏工程化的培養(yǎng)模式
　　嵌入式系統(tǒng)是一門應(yīng)用學(xué)科，注定要走上工程化的道路。當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)，缺乏以軟件工程為驅(qū)動(dòng)、以企業(yè)合作培養(yǎng)為促進(jìn)的人才培養(yǎng)模式。
　　1.5缺乏學(xué)術(shù)前沿的融合
　　歐美發(fā)達(dá)地區(qū)高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)無一例外都是以學(xué)術(shù)前沿驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，遵循著“以前沿研究帶動(dòng)教學(xué)，以教學(xué)促進(jìn)前沿普及”的模式。而在國(guó)內(nèi)，由于嵌入式教學(xué)從業(yè)人員對(duì)學(xué)術(shù)前沿的把握不夠，導(dǎo)致嵌入式教學(xué)的落后。就目前而言，國(guó)內(nèi)大多高校還以傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)為基礎(chǔ)。
　　2高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的建議
　　針對(duì)國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)存在的問題，經(jīng)電子科技大學(xué)示范軟件學(xué)院和嵌入式系教學(xué)人員討論，我們提出以下建議。
　　2.1成立專門的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)
　　為解決嵌入式系統(tǒng)教學(xué)師資缺乏問題，在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)上，成立獨(dú)門的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)。嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)行為從教研室上升為院系級(jí)，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)與科研人員的分離，進(jìn)而為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)提供更多的行政和財(cái)政資源。
　　電子科技大學(xué)在嵌入式方面有長(zhǎng)久的歷史，其教學(xué)歷程久遠(yuǎn)。為滿足當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革的需要，促進(jìn)新型嵌入式人才的培養(yǎng)，電子科技大學(xué)軟件學(xué)院做出嘗試，即成立面向本科教育的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)，這無疑將為高校嵌入式人才的培養(yǎng)帶來福音。
　　2.2細(xì)分化教材體系
　　當(dāng)前嵌入式應(yīng)用的行業(yè)細(xì)分化進(jìn)程飛速發(fā)展，嵌入式的教材體系和實(shí)驗(yàn)體系同樣需要細(xì)分化的發(fā)展。當(dāng)前高?？勺プ　笆濉焙汀白吭焦こ處熍囵B(yǎng)”規(guī)劃的契機(jī)，編寫系列教材。內(nèi)容覆蓋嵌入式系統(tǒng)方向的所有核心知識(shí)內(nèi)容，這將為讀者提供嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的完整體系結(jié)構(gòu)和思路，使讀者能夠較為容易地理解嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)的本質(zhì)，掌握基本開發(fā)技術(shù)，了解并掌握典型的應(yīng)用實(shí)例，為今后走向社會(huì)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)此，我們建議編寫如下系統(tǒng)教材。
　　1) 嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論。嵌入式系統(tǒng)綜述教材，用于激發(fā)學(xué)生對(duì)嵌入式方向的興趣，幫助學(xué)生勾畫嵌入式方向的輪廓，初步定位自己今后的發(fā)展方向。
　　2) 微機(jī)原理及接口技術(shù)。這是嵌入式方向的另一門重要基礎(chǔ)課。它針對(duì)廣泛應(yīng)用的微型機(jī)軟硬件系統(tǒng)知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行更深入和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在學(xué)完本課程后，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)的掌握達(dá)到系統(tǒng)級(jí)專業(yè)水平，并為后繼的專業(yè)課程(如ARM處理器、嵌入式網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)等)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　3)ARM處理器體系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。ARM處理器是目前32位以上嵌入式系統(tǒng)中最主流使用的處理器，號(hào)稱嵌入式領(lǐng)域的“Intel”。因此，它是目前嵌入式方向必須掌握的基礎(chǔ)硬件之一。教材編寫以課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方法，使學(xué)生能夠了解和掌握32位嵌入式ARM處理器的原理及其應(yīng)用方法。
　　4)FPGA 原理與應(yīng)用。教材在介紹FPGA基本原理的基礎(chǔ)上，以Quartus II綜合平臺(tái)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹基于Alterla FPGA的IP 設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技巧，從系統(tǒng)工程的角度來詳述完成一個(gè)設(shè)計(jì)需要開展的分析、仿真、實(shí)現(xiàn)等具體工作。配合相關(guān)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，幫助學(xué)生完全了解開發(fā)基于FPGA的實(shí)用電路的若干步驟，熟練掌握一個(gè)開發(fā)平臺(tái)，達(dá)到基本勝任一項(xiàng)具體工作任務(wù)的目標(biāo)。
　　5) 現(xiàn)代嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式OS在基本結(jié)構(gòu)上與通用OS大同小異，因此教材的編寫在概略介紹嵌入式OS各組成成分的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述其自身的特色性成分，如實(shí)時(shí)調(diào)度、低功耗、安全、可靠等，并強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生基于嵌入式OS的應(yīng)用開發(fā)能力。
　　6) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在工程實(shí)踐中，控制系統(tǒng)是產(chǎn)品智能化的核心。因此，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法并應(yīng)用于嵌入式產(chǎn)品的研制，是嵌入式系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生必須具備的基本技能。本教材系統(tǒng)地講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
　　7) 嵌入式軟件分析設(shè)計(jì)。教材概括嵌入式／實(shí)時(shí)軟件的實(shí)時(shí)、并發(fā)特征，介紹設(shè)計(jì)過程中所使用的概念、模式和方法，討論嵌入式軟件分析設(shè)計(jì)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的地位，重點(diǎn)介紹常用的結(jié)構(gòu)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和面向?qū)ο蟮那度胧杰浖治鲈O(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握使用實(shí)時(shí)統(tǒng)一建模語言對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。
　　8) 嵌入式網(wǎng)絡(luò)編程。本教材主要講述嵌入式系統(tǒng)的各種網(wǎng)絡(luò)接口編程技術(shù)，內(nèi)容涉及嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模式及其程序設(shè)計(jì)。書中將通過大量的實(shí)例教學(xué)，使學(xué)生深入理解嵌入式網(wǎng)絡(luò)編程的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐技能。
　　9) 多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)。教材主要介紹多媒體技術(shù)的概念、技術(shù)與應(yīng)用。全書在介紹多媒體基本概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)數(shù)字音頻處理、視覺信息處理、多媒體數(shù)據(jù)壓縮與編碼技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、超文本與超媒體技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、流媒體技術(shù)、多媒體信息安全技術(shù)作了比較系統(tǒng)的闡述，同時(shí)重點(diǎn)介紹多媒體應(yīng)用開發(fā)環(huán)境及應(yīng)用實(shí)例。
　　10) 人機(jī)界面的軟件設(shè)計(jì)。教材通過系統(tǒng)講解人機(jī)交互理論和用戶界面的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合Windows、Linux、Web和嵌入式系統(tǒng)的典型軟件用戶界面設(shè)計(jì)，幫助讀者掌握嵌入式產(chǎn)品用戶界面的設(shè)計(jì)、測(cè)試、評(píng)估方法，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的基本思路。
　　
　　11) 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)。本教材的任務(wù)是通過實(shí)際應(yīng)用開發(fā)實(shí)例教學(xué)，幫助學(xué)生系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)掌握嵌入式應(yīng)用開發(fā)的基本技能和技巧、基本的開發(fā)測(cè)試環(huán)境，掌握典型的應(yīng)用開發(fā)過程，旨在培養(yǎng)學(xué)生嵌入式應(yīng)用開發(fā)的實(shí)踐能力，初步具備全面的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)分析能力與軟硬件設(shè)計(jì)能力，使得學(xué)生畢業(yè)后可以直接學(xué)以致用。整個(gè)教材面向幾個(gè)典型嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的軟件開發(fā)，主要分為三個(gè)大的部分：Brew 開發(fā)技術(shù)、J2ME開發(fā)技術(shù)和Android開發(fā)技術(shù)，包括主要的嵌入式開發(fā)技術(shù)。每個(gè)部分各具特色又相互借鑒和統(tǒng)一，便于對(duì)比學(xué)習(xí)。
　　2.3增強(qiáng)“做中學(xué)”教學(xué)力度
　　為改變傳統(tǒng)的純課堂講授教學(xué)模式，我們采用“做中學(xué)”的教學(xué)模式非常必要。因此，我們建議高校增強(qiáng)在嵌入式教學(xué)中的“做中學(xué)”力度。它本身是對(duì)傳統(tǒng)陳舊教學(xué)模的改革，同時(shí)也是提高嵌入式教學(xué)質(zhì)量的重大舉措。
　　“做中學(xué)”是一種新的學(xué)習(xí)知識(shí)方式，它要求學(xué)習(xí)者從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中，而不僅是被動(dòng)地從“講-聽”學(xué)習(xí)模式中直接獲取知識(shí)。嵌入式系統(tǒng)正是一種以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)的軟硬件系統(tǒng)，課程教學(xué)必須采用“做中學(xué)”的方法，同時(shí)，我們可以從幾方面加強(qiáng)“做中學(xué)”的力度：1)建立嵌入式專業(yè)的專門實(shí)驗(yàn)室，保證學(xué)習(xí)使用的嵌入式教學(xué)硬件平臺(tái)的多樣性和充分性；2)把嵌入式理論教學(xué)放到實(shí)驗(yàn)室去講授，在實(shí)際的嵌入式開發(fā)環(huán)境下，通過教師或優(yōu)秀學(xué)生代表自己動(dòng)手操作的方式，提升學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；3)加重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分值，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)；4)增設(shè)嵌入式系統(tǒng)“細(xì)分化”課程的綜合課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。
　　2.4加強(qiáng)工程化的人才培養(yǎng)
　　作為國(guó)家重大戰(zhàn)略規(guī)劃，工程化人才培養(yǎng)是面向未來工業(yè)界，培養(yǎng)和造就一大批具有高創(chuàng)新能力，適應(yīng)中國(guó)特色經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。其最終目標(biāo)是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，提升我國(guó)在國(guó)際社會(huì)的地位。
　　在嵌入式領(lǐng)域，工程化是培養(yǎng)嵌入式應(yīng)用工程師為目標(biāo)，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、以及領(lǐng)導(dǎo)能力。在現(xiàn)有嵌入式教學(xué)的基礎(chǔ)上，我們可以從兩方面實(shí)現(xiàn)工程化人才培養(yǎng)的目標(biāo)。一是以實(shí)際的工程應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，以整體項(xiàng)目的形式來講解；二是通過邀請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師，加強(qiáng)嵌入式軟硬件工程人才的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合培養(yǎng)。
　　2.5學(xué)術(shù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式
　　在嵌入式領(lǐng)域，基于最新技術(shù)的課程在興起，如基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深度嵌入式網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)可信性能提升方向的課程，比如容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、功耗感知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、防危關(guān)鍵嵌入式系統(tǒng)。因此，如果加強(qiáng)這方面教學(xué)，那么，嵌入式教學(xué)水平必將得到提高。
　　為改變嵌入式教學(xué)內(nèi)容的落后狀況，我們還必須實(shí)時(shí)跟進(jìn)國(guó)際形勢(shì)，采用學(xué)術(shù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。首先，教學(xué)人員必須跟進(jìn)當(dāng)前的最新研究進(jìn)展。有能力的教學(xué)人員應(yīng)投入到前沿研究，同時(shí)將最新學(xué)術(shù)成果放到課堂上講，讓學(xué)生去接受新知識(shí)的洗禮。其次，我們可以學(xué)術(shù)交流為目標(biāo)，邀請(qǐng)學(xué)術(shù)達(dá)人以講座的形式講解前沿研究成果。電子科技大學(xué)軟件學(xué)院教師在無線傳感網(wǎng)絡(luò)、可信嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的研究成果較為豐富，擬計(jì)劃以自身學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)開設(shè)相關(guān)的前沿技術(shù)課程，并希望通過一些學(xué)術(shù)前沿交流課堂給學(xué)生帶來新鮮技術(shù)和知識(shí)。
　　3結(jié)語
　　嵌入式系統(tǒng)本身是工程應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的、“軟硬兼施”的課程。伴隨著細(xì)分化嵌入式行業(yè)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)無疑需要深入改革。我們?cè)诟母镏校劳须娮涌萍即髮W(xué)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革思路，分析當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的不足，并提出上述相應(yīng)的建議，實(shí)踐證明，成立專門的嵌入式專業(yè)、建立細(xì)分化的教材和實(shí)驗(yàn)體系、加強(qiáng)“做中學(xué)”模式、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的工程化培養(yǎng)方式、進(jìn)行學(xué)術(shù)前沿驅(qū)動(dòng)的教學(xué)補(bǔ)充等一系列教學(xué)改革措施，改變了傳統(tǒng)嵌入式教學(xué)帶來的弊端，提升了嵌入式教學(xué)質(zhì)量，希望本文的一些建議能為高校嵌入式教學(xué)改革貢獻(xiàn)一點(diǎn)綿薄之力。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 孫述和. 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與探索[J]. 計(jì)算