獨(dú)立院校計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式方向教學(xué)改革研究

文章編號(hào)：1672-5913(2008)08-0150-02

摘要：本文針對(duì)目前高校特別是獨(dú)立院校計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)中理論與實(shí)踐課程存在的問題，創(chuàng)造性地提出了一套適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向的課程體系和培養(yǎng)方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式；課程體系；培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1存在的問題

與當(dāng)前發(fā)展迅速的嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)及其巨大的市場(chǎng)潛力和產(chǎn)業(yè)需求相比，高校的嵌入式方向教育相對(duì)滯后。國(guó)內(nèi)的嵌入式系統(tǒng)教育還處于初期階段，雖然部分高校開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程，但大都作為選修課，課時(shí)很短，還沒有形成統(tǒng)一的課程體系和人才培養(yǎng)模式。而且知識(shí)體系系統(tǒng)性和針對(duì)性較差，知識(shí)較為陳舊，大多停留在8位單板計(jì)算機(jī)應(yīng)用的低水平層次上，導(dǎo)致畢業(yè)生缺乏工程實(shí)踐能力，無(wú)法適應(yīng)企業(yè)的實(shí)際需要。高層次嵌入式軟件工程人才更是嚴(yán)重匱乏，嚴(yán)重制約中國(guó)未來嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果的原因，一方面是高校對(duì)目前的技術(shù)發(fā)展不夠重視，另一方面是因?yàn)槠胀ǜ咝５恼n程體系受到教育部的指導(dǎo)制約。獨(dú)立院校作為一種新型的教育單位，作為對(duì)普通高校資源的補(bǔ)充，具有較大的靈活度和自由度。我院對(duì)現(xiàn)行的教育體制進(jìn)行了深入的調(diào)查和研究，形成了獨(dú)具特色的課程體系和培養(yǎng)模式，并取得了一定的成績(jī)。

2嵌入式方向課程體系的改革

獨(dú)立院校的教學(xué)體系偏向于應(yīng)用，因此我院結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，面向企業(yè)的人才需求，緊跟高科技技術(shù)的發(fā)展步伐，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的課程體系進(jìn)行了改革，形成了一套獨(dú)具特色的面向嵌入式方向的人才培養(yǎng)方案。

嵌入式方向的課程體系可以分為三個(gè)主線，分別是軟件基礎(chǔ)課程、硬件基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程。

軟件基礎(chǔ)課程主要注重對(duì)學(xué)生知識(shí)的培養(yǎng)，而不是對(duì)語(yǔ)言工具使用的培養(yǎng)。軟件基礎(chǔ)課程培養(yǎng)的目的是讓學(xué)生掌握一種軟件設(shè)計(jì)思想，并掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法，為后面的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。軟件課程主要開設(shè)下列課程：“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”、“C語(yǔ)言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“離散數(shù)學(xué)”、“Visual C++程序設(shè)計(jì)”等課程，取消了以往的16位“8086匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程，而只是在微機(jī)原理與接口技術(shù)中大致講解，同時(shí)在“ARM體系結(jié)構(gòu)與編程”里增加了ARM匯編語(yǔ)言，這些課程為后面的專業(yè)課程奠定了基礎(chǔ)。另外在選修課程方面增加了“Java程序設(shè)計(jì)”等高級(jí)語(yǔ)言的課程，供學(xué)有余力的學(xué)生選修。

硬件基礎(chǔ)課程主要側(cè)重于讓學(xué)生掌握硬件基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用。基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向的特點(diǎn)，去掉了以前偏重原理的理論課程。硬件基礎(chǔ)課程主要有“電路分析基礎(chǔ)”、“數(shù)字邏輯電路”、“計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”等課程。這些課程的開設(shè)目的是讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)理論和計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的原理與基本應(yīng)用，為后面的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，從而能夠更好的理解和學(xué)習(xí)專業(yè)課程。

專業(yè)課程從第五學(xué)期開設(shè)。專業(yè)課程以“ARM體系結(jié)構(gòu)與編程”為基礎(chǔ)，又分成兩個(gè)部分。一部分是Linux方向，主要開設(shè)“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”等課程，學(xué)習(xí)嵌入式Linux操作系統(tǒng)、Linux驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。另一部分是WinCE方向，主要開設(shè)“WinCE系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“WinCE系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐”、“WinCE系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”等課程，學(xué)習(xí)WinCE在嵌入式平臺(tái)上的應(yīng)用程序開發(fā)。為了配合這兩個(gè)方向，還在專業(yè)選修課程里面增加“Linux系統(tǒng)管理與應(yīng)用”和“面向操作系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)”兩門課程，作為專業(yè)課程的補(bǔ)充。

如圖1所示，綜合來講，本課程體系主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1) 主線分明。課程體系分為三個(gè)主線，課程設(shè)置合理，安排緊湊。

(2) 壓縮基礎(chǔ)課，突出專業(yè)課。比如不再將8086匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)作為單獨(dú)的一門課程，而只在微機(jī)原理與接口技術(shù)中的一部分講解；同時(shí)增加了ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

(3) 增強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。如“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程和“WinCE嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程，理論環(huán)節(jié)為48個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)為32個(gè)學(xué)時(shí)，另外又增加了專項(xiàng)訓(xùn)練。

圖1 課程體系關(guān)系圖

3嵌入式方向培養(yǎng)模式的改革

課程培養(yǎng)模式的改革主要從三個(gè)方面進(jìn)行，即課堂教學(xué)模式的改革、實(shí)踐教學(xué)模式的改革和考核模式的改革。

(1) 理論教學(xué)模式的改革

根據(jù)課程分類的不同，需要采用不同的教學(xué)方法。我們將開設(shè)課程分為兩種類型，一種是基礎(chǔ)課程，一種是專業(yè)課程。對(duì)于基礎(chǔ)課程，課堂教學(xué)方法仍然采用一般的以理論講解教學(xué)為主的教學(xué)方法。而對(duì)于專業(yè)課程，則需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革。

專業(yè)課程的課堂教學(xué)模式采取“案例啟發(fā)式”和“團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)法”兩種形式相結(jié)合的模式。“案例啟發(fā)式”即在進(jìn)行專業(yè)課程學(xué)習(xí)時(shí)，用一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)際案例貫穿課堂教學(xué)始終，每一節(jié)課堂教學(xué)將基礎(chǔ)理論知識(shí)講解完畢后，還要對(duì)案例相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解。整個(gè)課程下來，正好將一個(gè)完整的案例講解完畢，這樣就給學(xué)生一個(gè)整體的項(xiàng)目開發(fā)的印象。同時(shí)在課堂教學(xué)中，將學(xué)生分為5～6人一組，每組設(shè)定一個(gè)項(xiàng)目組長(zhǎng)。要求學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，以小組為單位，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行討論，在每次課后都要查找一些相關(guān)的資料并形成文檔，作為課后作業(yè)，加深對(duì)課堂知識(shí)的印象。另外還要按照理論教學(xué)的進(jìn)度，每個(gè)小組在一個(gè)學(xué)期的時(shí)間完成一個(gè)項(xiàng)目，以加強(qiáng)理論教學(xué)環(huán)節(jié)所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力。

(2) 實(shí)踐教學(xué)模式的改革

專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成。實(shí)踐教學(xué)分為三個(gè)部分：課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校外畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，改變以往只注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的方法，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，從“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)為“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與開發(fā)研究性實(shí)驗(yàn)”相并重的教學(xué)方式。要求學(xué)生不但要完成課堂驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要在此基礎(chǔ)上，完成一定的開發(fā)研究性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果最終計(jì)入考核成績(jī)。實(shí)驗(yàn)的考核方式從過去的只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果并重的考核方式。

畢業(yè)實(shí)習(xí)是安排在學(xué)生畢業(yè)之前，所有課程結(jié)束之后的一個(gè)專業(yè)實(shí)習(xí)，為時(shí)一個(gè)月。在實(shí)習(xí)期間，要求學(xué)生進(jìn)入學(xué)校“產(chǎn)學(xué)研”合作的對(duì)口企業(yè)，參與到企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目中，并采用企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師“雙導(dǎo)師”制的培養(yǎng)方式。學(xué)生在實(shí)習(xí)期間，跟著企業(yè)導(dǎo)師的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際實(shí)踐，并在雙導(dǎo)師的指導(dǎo)下選定畢業(yè)課題。實(shí)習(xí)主要鞏固學(xué)生的課堂基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的項(xiàng)目培訓(xùn)，并完成從學(xué)生到公司職員的角色轉(zhuǎn)換。

畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在畢業(yè)實(shí)習(xí)之后，為時(shí)三個(gè)月。學(xué)生可以在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間從企業(yè)選取畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，也可以從教師的項(xiàng)目中選取畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。學(xué)生利用三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間，完整的完成一個(gè)項(xiàng)目，達(dá)到了解行業(yè)領(lǐng)域，熟悉企業(yè)開發(fā)環(huán)境，綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的目的。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以在企業(yè)完成，也可以在學(xué)校完成。

另外，還對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理方式進(jìn)行改革，由以前的封閉式管理改為開放式管理。對(duì)本院的學(xué)生，除計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間之外，學(xué)有余力的同學(xué)也可以在其他時(shí)間自主進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)或者開發(fā)項(xiàng)目。對(duì)其他院系的師生，可以在實(shí)驗(yàn)室空閑時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者開發(fā)項(xiàng)目。同時(shí)，鼓勵(lì)不同院系的學(xué)生共同協(xié)作學(xué)習(xí)、開發(fā)同一課題或項(xiàng)目。

(3) 考核方式的改革

考核方式改為“課程考核＋認(rèn)證考核”的1+1模式。其中課程考核總結(jié)為“一二三四”，即期末成績(jī)分為四個(gè)部分，分別為平時(shí)考勤成績(jī)、課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)、自主學(xué)習(xí)成績(jī)(以學(xué)習(xí)報(bào)告形式提交，包括項(xiàng)目完成情況等內(nèi)容)、期末考試成績(jī)，比例為10％:20％:30％:40％。認(rèn)證考核以信息產(chǎn)業(yè)部“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師”認(rèn)證和微軟“WinCE嵌入式工程師”認(rèn)證為主，以其他認(rèn)證為輔，鼓勵(lì)同學(xué)們通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，最終取得至少一個(gè)嵌入式系統(tǒng)方向的認(rèn)證證書，以此來檢驗(yàn)同學(xué)們對(duì)嵌入式系統(tǒng)知識(shí)的掌握程度。同時(shí)積極組織學(xué)生參加嵌入式大賽，比如“全國(guó)大學(xué)生電子大賽”、“全國(guó)大學(xué)生‘博創(chuàng)杯’嵌入式設(shè)計(jì)大賽”、“‘ZLG’杯ARM嵌入式系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽”等競(jìng)賽，對(duì)參賽的學(xué)生指派專職指導(dǎo)教師，并對(duì)得獎(jiǎng)學(xué)生給予折算學(xué)分的獎(jiǎng)勵(lì)。

改革后考核方式，能夠基本全面的考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的全面掌握程度，并有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓枯燥的專業(yè)學(xué)習(xí)變的豐富多彩。

4結(jié)束語(yǔ)

目前該課程體系和培養(yǎng)模式已經(jīng)在北京理工大學(xué)珠海學(xué)院得以應(yīng)用，從老師和學(xué)生的反映來看，取得了較好的效果。在以后的進(jìn)一步實(shí)踐過程中，我們將根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)對(duì)該課程體系和培養(yǎng)模式進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)建一個(gè)科學(xué)規(guī)范的、滿足獨(dú)立院校需求的嵌入式創(chuàng)新復(fù)合型人才培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方案。

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