同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院“嵌入式軟件開(kāi)發(fā)導(dǎo)論”課程介紹

嵌入式是當(dāng)前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前景的信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一，各高校近年來(lái)普遍開(kāi)設(shè)嵌入式方向或?qū)I(yè)。嵌入式常常與新產(chǎn)品和新技術(shù)聯(lián)系在一起，嵌入式課程本應(yīng)是最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但目前國(guó)內(nèi)嵌入式教學(xué)普遍停留在以講概念和講原理為主的水平上，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完后“會(huì)背書，不會(huì)做”，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。為解決這一老大難問(wèn)題，在微軟亞洲研究院的大力倡導(dǎo)下，本課程在國(guó)內(nèi)高校中率先引入由卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)提出的“ Learning by doing ”這一適用于工程教學(xué)的行之有效的先進(jìn)教學(xué)理念，對(duì)嵌入式教學(xué)進(jìn)行全面改革，取得了令人振奮的教學(xué)效果。

課程概況

“嵌入式軟件開(kāi)發(fā)導(dǎo)論”是面向軟件、計(jì)算機(jī)、電氣、自動(dòng)化、通信、電子、控制、機(jī)械、汽車、儀表、數(shù)學(xué)、物理等大多數(shù)理工科專業(yè)本科生和研究生的一門普及型嵌入式領(lǐng)域技術(shù)基礎(chǔ)課程。

本課程在同濟(jì)大學(xué)開(kāi)設(shè)兩年，已有軟件工程及計(jì)算機(jī)專業(yè)三個(gè)年級(jí)的260位本科生和研究生修課（包括2位北歐交換學(xué)生），平均每年130人，學(xué)生作品積累50多個(gè)，每年有10多支隊(duì)伍參加各類嵌入式競(jìng)賽。2006年將作為一門有份量的跨學(xué)科公共選修課面向全校所有理工科專業(yè)開(kāi)設(shè)，預(yù)計(jì)每年修課將超過(guò)300人。

課程創(chuàng)新點(diǎn)

針對(duì)這樣一門工程性和技術(shù)性比較強(qiáng)的課程，在不斷的教學(xué)實(shí)踐和摸索中，本課程逐漸形成了如下幾大特色：

1. 引入“Learning by doing”的先進(jìn)教學(xué)理念，顯著提高教學(xué)效果

“Learning by doing”是由在軟件工程科研和教學(xué)領(lǐng)域首屈一指的美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)率先提出的一種旨在強(qiáng)化工程學(xué)科的學(xué)生全面的實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)的教學(xué)模式。Learning by doing，顧名思義，就是要讓學(xué)生在“做”的過(guò)程中，通過(guò)自己的動(dòng)手體驗(yàn)，通過(guò)自己對(duì)知識(shí)的獲取、歸納與總結(jié)，達(dá)到“學(xué)”的目的。這是“Learning by doing”與傳統(tǒng)的老師課堂授課學(xué)生課堂聽(tīng)講最大的不同之處。

本課程在國(guó)內(nèi)率先將“Learning by doing”這一先進(jìn)的教學(xué)理念引入到課程教學(xué)中，對(duì)嵌入式類課程傳統(tǒng)的背書式教學(xué)模式進(jìn)行了全面改革和大膽實(shí)踐。課程以一個(gè)實(shí)際嵌入式項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程和方法為主線，采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、案例導(dǎo)向”模式進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，將“邊做邊學(xué)、以做促學(xué)”的教學(xué)思想貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。這樣，學(xué)生不僅加深了對(duì)原來(lái)只停留在書本上的嵌入式概念和原理的理解，而且最后都能完成一個(gè)完整的，甚至有創(chuàng)造性的嵌入式軟件作品。這使嵌入式真正成為一門學(xué)生看得見(jiàn)摸得著的實(shí)實(shí)在在的生動(dòng)課程。實(shí)踐證明，“Learning by doing”這一先進(jìn)的教學(xué)理念在很多實(shí)踐性較強(qiáng)的工程課程教學(xué)中值得大力推廣。

2. 融學(xué)生全面能力的培養(yǎng)于各教學(xué)環(huán)節(jié)中

課程非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。通過(guò)開(kāi)動(dòng)腦筋報(bào)項(xiàng)目，要求項(xiàng)目作品能在不同的嵌入式硬件平臺(tái)上運(yùn)行，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力；在項(xiàng)目實(shí)踐中鍛煉自學(xué)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；以自由組合進(jìn)行團(tuán)隊(duì)軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力；采用演講演示答辯的方式驗(yàn)收課程項(xiàng)目，培養(yǎng)交流表達(dá)能力。同時(shí)，為改變目前理工科專業(yè)學(xué)生普遍重視技術(shù)技巧，忽視工程項(xiàng)目過(guò)程管理的現(xiàn)狀，本課程在教學(xué)過(guò)程中采用微軟MSF這一先進(jìn)項(xiàng)目組織和管理思想，使學(xué)生在校期間就能形成良好的軟件工程素養(yǎng)和意識(shí)，提高團(tuán)隊(duì)工程項(xiàng)目的組織和管理水平。加強(qiáng)以上全面能力的培養(yǎng)正是我國(guó)理工科專業(yè)教育改革的方向。

3. 以項(xiàng)目考核代替筆試，是對(duì)傳統(tǒng)的背書式應(yīng)試教育模式的一大改革

“會(huì)考試，不會(huì)做”是我國(guó)工程類課程教學(xué)長(zhǎng)期存在的一大頑疾，學(xué)生通常只要到期末臨時(shí)突擊背書便可混過(guò)考試，歸根到底是傳統(tǒng)的筆試考核模式這個(gè)指揮棒在作怪。本課程大膽摒棄傳統(tǒng)的筆試考核，完全以各章節(jié)的小項(xiàng)目及提交的期末大項(xiàng)目進(jìn)行考核。這就要求學(xué)生平時(shí)必須花很多時(shí)間和精力在項(xiàng)目上，通過(guò)項(xiàng)目又可激發(fā)學(xué)生的成就感，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，對(duì)提高課程教學(xué)質(zhì)量和保證教學(xué)效果起到了至關(guān)重要的作用，在工程類課程中具有推廣價(jià)值。

4. 課程的內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)顯著降低了嵌入式學(xué)習(xí)門檻，很容易被學(xué)生所接受

在傳統(tǒng)的以講概念說(shuō)原理為主的教學(xué)模式中，學(xué)生越學(xué)越覺(jué)得嵌入式技術(shù)高深莫測(cè)，必須具有廣泛的專業(yè)知識(shí)，特別是需要掌握很多硬件知識(shí)才能學(xué)習(xí)，以至學(xué)生誤認(rèn)為嵌入式是一門高不可攀的高深課程。為此，在設(shè)計(jì)本課程的內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)時(shí)，繞開(kāi)硬件細(xì)節(jié)，以較易掌握的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)為突破口，選用學(xué)生很容易接受的Windows嵌入式系統(tǒng)為教學(xué)平臺(tái)單刀直入，并且只需要C/C++基礎(chǔ)便可立即上手實(shí)踐，而不是像傳統(tǒng)教學(xué)那樣將大量時(shí)間糾纏在原理和概念上。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程對(duì)嵌入式概念和設(shè)計(jì)原理有了最直接的深刻認(rèn)識(shí)，可達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。消除學(xué)生對(duì)嵌入式的神秘和懼怕心理，提高和改進(jìn)學(xué)習(xí)效果，使嵌入式技術(shù)被更多學(xué)生所接受，對(duì)嵌入式的學(xué)習(xí)推廣也有重要意義。

5. 教學(xué)內(nèi)容具有明顯的前沿性和時(shí)代性，與業(yè)界最新技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合

嵌入式技術(shù)的突出特點(diǎn)是與具體應(yīng)用緊密結(jié)合。學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式的根本目的就是為了有能力做實(shí)際嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。如果教學(xué)脫離業(yè)界的主流開(kāi)發(fā)技術(shù)去空談，就失去了嵌入式教學(xué)的意義。教育的根本目的是為企業(yè)培養(yǎng)人才，不是為閉門造車。本課程直接以Windows CE這一業(yè)界主流的嵌入式操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)生不僅對(duì)嵌入式技術(shù)上手快，很容易接受，而且學(xué)完后可立即開(kāi)始實(shí)際嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)方法所導(dǎo)致的學(xué)生參加工作后要重新從頭學(xué)起的彎路。本課程緊密跟隨Windows CE的發(fā)展，及時(shí)地把最新的技術(shù)反映到教學(xué)內(nèi)容中（例如Windows CE新版本增加的對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最新技術(shù)的支持等），這使得學(xué)生能及時(shí)地接觸和學(xué)到業(yè)界的最新技術(shù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，不斷充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，可長(zhǎng)期保持課程的生命力和發(fā)展活力。

6. 雙語(yǔ)教學(xué)適于軟件技術(shù)國(guó)際化特點(diǎn)

軟件技術(shù)具有明顯的國(guó)際化特點(diǎn)，為使學(xué)生能適應(yīng)國(guó)際嵌入式軟件新技術(shù)發(fā)展，使學(xué)生有能力閱讀國(guó)外的最新技術(shù)資料，本課程的教學(xué)大綱、講稿、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及課程網(wǎng)站均提供了中英文兩個(gè)版本的講稿，即將出版的配套教材和實(shí)驗(yàn)教材也都將同時(shí)提供中英文兩個(gè)版本。我院及很多兄弟學(xué)校和院系的雙語(yǔ)教學(xué)推行力度較大，同時(shí)提供中文和英文版本，可適應(yīng)各學(xué)?；蛟合档牟煌枨?。另外，我院每年都有20多位來(lái)自歐美國(guó)家大學(xué)的本科生和研究生以交換學(xué)生身份到我院學(xué)習(xí)，嵌入式是這些學(xué)生最感興趣的技術(shù)領(lǐng)域之一。為此，我院在教師隊(duì)伍配備中，有計(jì)劃地配備了一些能夠用雙語(yǔ)教學(xué)的教師，分批送到國(guó)外大學(xué)學(xué)習(xí)，以創(chuàng)造條件，實(shí)施本課程的全英文教學(xué)。

7. 本課程技術(shù)論壇和學(xué)習(xí)俱樂(lè)部很有特色和生機(jī)，課程學(xué)習(xí)氣氛活躍

本課程中英文講義、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等資料已全部上網(wǎng)。特別值得一提的是，依托本課程，還建立起來(lái)了社團(tuán)組織“同濟(jì)大學(xué)Windows CE技術(shù)俱樂(lè)部”，主講教師親自擔(dān)任主席，目前，該俱樂(lè)部已有包括全校軟件學(xué)院、電信學(xué)院、機(jī)械學(xué)院、汽車學(xué)院等10多個(gè)專業(yè)的近200名會(huì)員，俱樂(lè)部每年舉行20多次Windows CE技術(shù)講座、培訓(xùn)、討論或競(jìng)賽活動(dòng)，俱樂(lè)部還邀請(qǐng)嵌入式領(lǐng)域的專家來(lái)為俱樂(lè)部講課。同時(shí)，為使學(xué)生能暢所欲言，還在非官方的公開(kāi)網(wǎng)站上建立了Windows CE課程與技術(shù)論壇。該論壇從2004年底開(kāi)張至今，不到一年時(shí)間已累計(jì)有100多個(gè)主題，600多份課程答疑或技術(shù)討論貼子，老師和助教有問(wèn)必答，學(xué)習(xí)氣氛非?；钴S，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣起到了非常重要的作用。

課程網(wǎng)站和教材

課程網(wǎng)站：http://sse.tongji.edu.cn/jpkc

課程答疑論壇：http://bbs.tongji.net/index.php?prog=topic::listfid=293

教學(xué)研討會(huì)網(wǎng)站： http://sse.tongji.edu.cn/web/winembeddedtraining/index.htm

注：以上所有網(wǎng)站均可從課程網(wǎng)站http://sse.tongji.edu.cn/jpkc進(jìn)入。

教材編寫：考慮到雙語(yǔ)教學(xué)的需要，目前教學(xué)采用的是微軟出版社出版的權(quán)威原版教材：由Douglas Boling編寫的“Programming Microsoft Windows CE .NET”， Third Edition， Microsoft Press， 2003。同時(shí)，本課程主講教師編寫的本課程配套教材和中文版電子版也已完成，包括中英文兩個(gè)版本的教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等都將在2006年正式出版。

主要工作業(yè)績(jī)

何宗鍵，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)。國(guó)內(nèi)首批微軟Windows Embedded認(rèn)證講師。作為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)設(shè)基于Windows CE的嵌入式系統(tǒng)課程的高校教師，在Windows CE嵌入式教學(xué)和研究領(lǐng)域已積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。其在Windows嵌入式教學(xué)領(lǐng)域的工作和成績(jī)主要包括：

2005年6月，在微軟亞洲研究院與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合舉辦的“微軟Windows Embedded教學(xué)研討培訓(xùn)會(huì)”上作專題演講，介紹本課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)與會(huì)教師進(jìn)行培訓(xùn)教學(xué)。

2005年6月，作為主要參加者之一，參與微軟亞洲研究院的“國(guó)家發(fā)改委-微軟嵌入式系統(tǒng)教學(xué)包”制作，負(fù)責(zé)Windows CE實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容的編寫。

2005年9月，在微軟公司舉辦的Windows Embedded技術(shù)研討會(huì)上作關(guān)于Windows CE系統(tǒng)定制的專題講座。

2005年11月，在首屆全國(guó)Modern C++ Design Programming大會(huì)上作關(guān)于Embedded Software技術(shù)講座。

作為主要作者，已與北航出版社簽約，將于2006年出版國(guó)內(nèi)第一本基于Windows CE 5.0的技術(shù)著作《Windows CE嵌入式 系統(tǒng)》。

作為主要作者之一，為本課程所編寫配套“嵌入式軟件開(kāi)發(fā)導(dǎo)論”教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電子版已完成，其中英文版本2006年將正式出版。

2004年5月至今，參加上海市科委重大項(xiàng)目“車載智能信息終端”，是子課題“車載智能信息終端嵌入式軟件系統(tǒng)”負(fù)責(zé)人。