淺論儀器學科《嵌入式系統設計》課程建設

摘要：《嵌入式系統設計》是儀器學科的主要課程之一。本文結合浙江大學研究生示范課程項目建設實踐，闡述了“嵌入式系統設計”課程的建設目標、建設思想、建設過程與建設成效分析，著重提出了基于主題的交互式討論方法在課程實踐中的應用。

關鍵詞：嵌入式系統設計；基于主題；交互式討論

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）24-0238-02

一、課程建設目標

嵌入式系統是浙江大學儀器學科的主要研究方向之一，也是本學科課程建設的重心之一。在本科階段，學科安排了《嵌入式結構設計》與《嵌入式操作系統》兩門相關課程，分別從硬件結構與軟件結構兩方面為學生奠定嵌入式系統設計的基礎；而在研究生階段，又安排了《嵌入式系統設計》專業課程，立足于為國內外電子信息領域培養高級研究人才和從事高新技術的工程技術人才的培養目標，結合科研實踐，重點闡述嵌入式系統設計中的相關知識?！肚度胧较到y設計》一直作為本專業研究生的核心課程，在2009~2012年期間列入了浙江大學首批研究生示范性課程建設項目，并與去年通過了項目驗收。在課程建設過程中，著重借鑒國外先進教學經驗，立足學科發展前沿，著力研究生對嵌入式系統設計這一交叉學科知識的深入理解和掌握，注重創新思維、先進技術方法和實踐能力等方面的培養。

二、課程建設思想

通過課程建設小組的集體討論，在課程建設過程中強調了以下二個建設思想：一是分主題進行討論，可以最大程度地結合同學的科研實際工作；二是采用分組方式進行面向主題的主動設計，突出培養學生的軟硬件綜合設計能力以及團隊合作精神。老師一方面是拋磚引導，另一方面是評述引伸；學生一方面是學習接受嵌入式系統的設計思想與方法，另一方面是直接把這些設計思想與方法應用到自己熟悉主題的系統設計中，并能分工合作，提出設計中的心得體會。對于學生而言，哪怕設計中有不完善的地方甚至哪怕是有些失敗的地方也沒有關系，關鍵是通過學習與實踐，培養了系統設計的綜合能力，更重要的是培養自己系統設計中創新意識，從而為后續的研究生科研工作打下比較好的基礎。

三、課程建設過程

1.整理了課程建設的思路，在課程建設過程中，注重研究生創新思維、先進技術方法和實踐能力等方面的培養。在課程教學過程中，尤其突出了“系統設計”概念，強調“軟硬件協同設計”的方法。在嵌入式系統課程學習過程中，最突出的問題是同學不能一下子完成角色轉化。對于本專業本科畢業的研究生而言，雖然在本科階段上過“嵌入式結構設計”與“嵌入式操作系統”課程，但不少同學還是停留在課程理論學習階段，無法與科研實際進行關聯。更多的同學一下子沒有辦法從本科生的微機原理課程中轉換過來，整個系統設計的思想還是停留在單片機的定勢，以為嵌入式系統就是單片機系統的一個簡單升級，在自主設計過程中，無法很好地理解系統的復雜性，特別是無法理解嵌入式系統軟件層次結構的重要性。通過這兩年的摸索，教師在上課過程中，緊緊突出系統的概念，是由于系統的復雜性大大提高，從而要求我們的總體設計方法也提升，而不是為了嵌入式而嵌入式，這對于許多同學都是有幫助的。

2.在教學過程中，一方面分主題進行討論，可以最大程度地結合同學的科研實際工作，另一方面是采用分組方式進行面向主題的主動設計，突出培養學生的軟硬件綜合設計能力以及團隊合作精神。嵌入式系統設計課程既是本專業研究生的主干課程，同時也是本專業研究生從事科研工作的主要知識源之一。因此，在本課程的建設過程中，強調研究生的課程與實踐的結合，是十分重要的。本課程本身沒有配套相關的實驗環節，但在分主題討論過程中，事實上研究生們都基本上在按照自己從事的科研工作進行分類，在討論過程中也往往把自己的實際科研成果進行介紹與分析，而老師對這種設計過程進行互動式的深入分析，同學們就都比較有共鳴感，體會也比較深入。在本課程中，設計了“導航與定位系統”、“智能交通系統”、“自動測控系統”與“信息家電系統”四個主題，選擇這四個主題一方面是考慮到這四個領域均為嵌入式系統應用的典型領域，對于廣大同學不少就是耳熟能詳的，沒有任何的陌生感，另一方面也考慮到這四個領域也是本專業實驗室科研工作的主要應用領域，面向這四個領域每個實驗室均有自己的研究課題與研究成果，也恰恰是本專業研究生日?？蒲泄ぷ鞯闹攸c。

3.在上課過程中，采用互動式教學模式，并采用針對性問題分析方法，提高同學們的學習共鳴性。在實際教學過程中，無論是老師講還是學生討論，達到了教學互動。在研究生教學過程中，許多都采用了PPT的演講方式，但在不少課程中，研究生們往往是自己講完就行。在本次課程過程實踐中，教師突出強調了講演的啟發式點評過程，每個同學講完后老師都進行針對性的點評，并針對其中的問題進行分析討論。事實上，不少問題都是共性問題，一位同學的講演上有，其他同學也可能有同樣的不足。而如果講的問題太寬泛沒有針對性，同學們也沒有辦法引起共鳴。在討論過程中，不僅只限于老師一人的點評，還有不少同學參與了點評與討論，無論從設計思想、設計方案與具體設計方法都進行了不少的引伸與拓展，甚至主講的同學自己也可以提問，把在設計過程中沒有想明白的問題提出來供老師與同學們一起討論。雖然每位同學自己只做了一個設計，但相當于可以學習幾十位同學的設計方案，這對于大家的系統設計能力提升是十分有益的。

4.邀請了校內外相關領域專家與學生進行了設計成果的評點與交流，進一步拓展了學生思路。作為一個專業老師，研究方向與研究領域是有限的，有些主題是目前正在從事的科研領域，這樣討論起來會比較深入，但也有些主題也沒有真正實施過，這樣容易講解不夠深入。因此，在主題討論中，課題組還邀請了領域的專業人士參加了課程討論，比如面對“智能交通系統”主題，課題組就邀請了公安部門的交通研究所的相關專家參加了討論，真正從實踐角度討論了系統的可行性，這種方式進一步提升了廣大同學的學習興趣，真正體會到了設計的必要性與可行性。

5.在學生實踐設計的成果基礎上，已經完成了設計案例庫，并完成了多次課程講義的修訂。每一次課程教學完成以后，課題組就重新整理一下講義，對材料與內容進行補充與修改，把每年同學們的好案例進行整理與補充。講義內容的修訂與補充，可以確?？蒲袃热莸娜招滦浴?/p>

四、建設成效分析

在本課程建設過程中，對于老師本身也是一個不斷思考不斷提高的過程。如何提高同學們對課程的認可感，課程內容如何與同學們實際科研工作進行結合，這都是課程建設過程中考慮的主要因素。通過課程建設課題組的努力，目前本課程已經成為本專業與外專業交流的良好平臺，每年都有不少來自于本學院外專業、信息學部外專業、工學部專業、甚至農學部的相關專業的研究生選課，并與本專業的碩士生、博士生一起進行討論，進一步拓寬了同學們的科研視野。當然，作為一門專業核心課程的建設，其建設標準在不斷地提升，只有不斷地思考與總結，才能不斷地進行完善與提升，這也是本課程建設不斷持續的動力所在。

參考文獻：

[1]王晶、楚曉亮、李穎.《光纖通信》精品課建設的幾點嘗試[J].教育教學論壇，2012，42（2）.