時間：2022-07-14 14:37:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇嵌入式課程設計總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：嵌入式系統；教學方法；軟硬件結合；理論聯系實際
近年來，為了適應信息技術、物聯網以及互聯網等行業高速發展的需要，大部分高等院校都開設了嵌入式系統、嵌入式單片機或者嵌入式操作系統等課程。開設此類嵌入式相關課程的目的主要是使學生能夠在本科階段對該領域及相關技術有一個預先的了解，為將來從事該行業打下良好的理論及實踐基礎。但隨著嵌入式系統相關課程的開展也逐漸暴露了一些在教學方法方面存在的問題，比如課程內容過于偏重原理介紹，忽視了理論與實際的結合、以軟件編程（操作系統方面）作為主導使嵌入式教學變成了典型的編程語言教學等。因此，本文在上述問題的基礎上歸納總結了如下幾個關于嵌入式系統教學的改進方法和措施。
一、注重對于嵌入式系統硬件的講解
眾所周知，嵌入式系統不是一個簡單的軟件系統或者操作系統，無論是單片機、DSP還是FPGA等都是嵌入式系統的承載媒體或介質。脫離了承載的硬件進行嵌入式系統教學容易使學生脫離實際進行理論學習，而且可能使學生產生諸如“嵌入式系統開發就是C語言編程嗎？”“嵌入式系統和Windows系統有什么區別？”“嵌入式系統的硬件就是一塊電路板嗎？”等疑問。因此，本課程在教學過程中應有意識地在每堂課中穿插加入關于嵌入式系統硬件設計的內容，包括GPIO（LED燈、按鍵、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、溫度傳感器、USB、WDG（看門狗）、定時器、液晶顯示、數模/模數轉換、Flash存儲和網絡通信等功能模塊。學生可以在學習嵌入式系統原理的同時更清楚、直觀地認識嵌入式系統的各個硬件組成部分及其功能。這樣，一方面對于已經完成的如“數字邏輯電路”“C語言程序設計”“模擬電路技術基礎”和“單片機原理”等課程是一種鞏固和加強；另一方面可以使學生對嵌入式系統產生更加真切的認識，避免出現“學完不知道學的是什么、也不知道用于何處”等諸如此類的問題。
二、在開展嵌入式系統試驗的過程中注重各功能模塊的試驗教學
在嵌入式系統教學的過程中試驗環節是必不可少的，學生不僅可以通過試驗對所學的理論知識進行鞏固，而且可以將理論知識運用到實際中去，更真切地理解嵌入式系統的原理。但在以往的教學過程中，試驗的重點更側重于軟件環境的搭建、開發板環境的搭建、應用程序的移植、內核的裁剪移植和根文件系統的制作等。在實際中缺乏對前述的GPIO、串行通信接口、溫度傳感器、USB、WDG、定時器、液晶顯示、數模/模數轉換、Flash存儲和網絡通信等功能模塊進行單獨的、有針對性的試驗訓練和練習，而所缺失的功能訓練環節對激發學生的學習興趣是非常有益的。并且，單個功能模塊的功能調試相對于整個嵌入式系統的調試來說相對比較簡單，學生很容易通過簡單操作看到實際效果，比如LED小燈閃爍、液晶屏顯示溫度以及與電腦進行簡單串行通信等。每實現一個新的功能都會給予學生新的興趣點，這樣可以在一定程度上提高學生學習嵌入式系統的積極性和效果。因此，在嵌入式系統試驗教學的過程中，增加一定的針對嵌入式系統硬件功能模塊的試驗環節對于提高教學效果和學生興趣是非常必要的。
三、采用理論授課與實際操作同時進行的方式
作為一類學生比較陌生的操作系統，嵌入式操作系統在學習初期上手的難度較大。特別是其采用命令行操作式的交互方式，與傳統的Windows圖形操作方式有較大的差別。全新的用戶、文件系統、進程、線程的概念以及網絡管理、內存管理、進程調度、進程間通信、網絡接口和虛擬文件系統等內核相關內容對于大多數學生來說理解起來都存在一定的困難。因此，為了實現更好的教學效果，在條件允許的情況下可以選擇在機房授課的方式，通過多媒體教學系統和虛擬機軟件（VMware），在講解的同時進行演示操作并可以隨時方便快捷地解決學生在學習過程中出現的問題。
四、采用課程設計的方式使學生完整地參與一個嵌入式項目的開發過程
僅有理論教學的嵌入式系統課程很難獲得良好的效果。一個完整的嵌入式項目開發過程（從設計、編程到調試、實現的全過程）可以使學生將之前所學的相關知識綜合運用、融會貫通。美國加州大學伯克利分校從事嵌入式系統教學多年的Edward A. Lee教授認為“在六周的嵌入式相關教學課程之后，學生須要利用九周甚至更長的時間參與一個課程設計項目，從列表中選擇一個他們感興趣的項目進行研究。而且，在這個研究過程中對學生進行指導的不是講授嵌入式系統課程的教師，而是一些真正從事實際嵌入式項目的技術人員”。由此可以看出，歐美發達國家的高等院校在進行嵌入式教學的過程中會利用較長的時間（嵌入式課程理論教學時間的1.5倍）來引導學生參與完整的嵌入式課程設計并接受具有豐富實踐經驗的嵌入式專業技術人員的指導，這對學生形成完整的知識體系、提高實際動手能力都是很有幫助的。同時，可以采用分組的方式使學生進行團隊合作，充分培養他們的團隊協作能力和團隊合作精神。因此，我們通過采用更偏重實際的嵌入式課程設計使學生獲得更多的相關知識和實際經驗。
下面以本人在課程設計中采用的嵌入式基站控制系統項目為例進行說明：該系統以實現大量移動通信基站的安保、安防以及遠距離自動無人值守監控功能為目的進行設計，可以利用視頻和傳感探測單元等對本地的異常報警事件進行儲存或通過3G無線網絡將實時信息上傳控制中心，從而實現遠程集中監控的設計目標。該系統軟件環境采用Linux嵌入式實時操作系統，硬件采用飛思卡爾IMX.53X系列微處理器作為核心控制單元，通過與多通道視頻控制器（TW2835）相結合構成一個集視頻監控、任務調度、網絡通信和數據采集為一體的多功能操控平臺。
考慮到培養學生的動手能力和團隊合作精神，此課程設計以六人為一個小組，每個小組推選一名負責人，負責進行分工和協調。根據嵌入式系統教材的內容和教學大綱的要求，將整個嵌入式基站控制系統課程設計分為如下6個部分：1）人機界面：通過LED指示燈和音頻對系統的工作狀態、報警和故障進行指示以及實現遠程呼叫、對講功能；2）視頻監控：采用420線NTSC制式的CCD球式或槍式攝像機CATV型視頻接入，將視頻錄像數據進行本地保存并采用覆蓋方式存儲；3）有線網絡數據通信：通過有線網絡與遠程上位機系統進行視頻數據、語音數據、業務數據以及指令的交互通信；4）無線網絡數據通信：采用支持CDMA標準的3G通信模塊實現無線網絡通信功能；5）RS-485/RS-232通信：與球式攝像機的云臺、空調監控模塊和UPS等動力環境監控模塊進行通信；6）報警事件本地存儲：將報警事件信息及相應的視頻錄像數據保存在本地的Flash或SD卡中，隨時可以遠程對本地存儲的報警數據進行管理。
五、采用多種方式對學生的嵌入式系統學習過程進行評價
與傳統的理論教學為主的專業課程不同，嵌入式系統課程本身更偏重于實踐操作。因此，采用傳統的期末“一張考卷”的成績評定方式對學生的學習效果和能力進行評價并不盡合理，同時也容易影響學生參與嵌入式系統教學、試驗和課程設計的積極性。因此，可以考慮適當降低理論部分在學生嵌入式系統學習成績中的比重，甚至可以考慮取消理論考試，取而代之以試驗考試或者課程設計的表現作為決定學生期末成績的主要依據。比如，可以將最終評定方式的比例選擇為理論考試占20%、試驗成績占40%、課程設計成績占40%。當然，也可以對上述比例進行適當的調整，但主要的原則應該是鼓勵學生主動地提高自身的動手和試驗操作能力，使其在畢業后能夠較快地融入到嵌入式領域的工作中。
參考文獻：
[1]賀丹丹，張帆，劉峰.嵌入式 Linux 系統開發教程[M].清華大學出版社， 2010.
關鍵詞：嵌入式技術； 教學方法
0前言
嵌入式技術是當今計算機技術中發展最快最熱門的技術，嵌入式技術在當今得到了極其廣泛的應用，已深入到各個應用領域，幾乎是無所不及，主導應用的潮流，以致一些學者斷言嵌入式技術將成為后pc時代的主宰。另伴隨著巨大的產業需求，我國嵌入式系統產業的人才需求量也一路高漲，嵌入式開發將成為未來幾年最熱門最受歡迎的職業之一。嵌入式課程也在各個高校中逐步展開，我校《嵌入式技術與應用》課程在2009年12月作為校級精品課程申報，于2010年3月被批準為校級在建的精品課程，精品課程的建設過程中遇到許多的困難與問題，精品課程的建設過程也是我們解決這些問題與困難的過程。我們主要從以下幾個方面做了一些工作。
1有針對性的制定培養目標，確定對學生的職業能力要求
嵌入式技術的涉及領域有幾個方面常見的智能儀表、工業控制領域，機頂盒、路由器等方面的應用，個人電子產品的應用（這些產品往往需要友好的gui圖形界面），高端智能設備（涉及到智能機器人，醫療儀器、軍事領域，航空航天領域）。為此，我們基于本專業學生畢業后大多就業于珠三角和長三角及湖北地區的中小型企業的現實，我們將學生將來就業的定位于中小型企業，經過我們專業教師的調研，我們對這些企業技術部門設置的崗位及崗位要求有了較好的認識，我們對每一個嵌入式行業相關必需具備的職業能力進行分解，然后再分析選取相應的教學內容，對不同的應用崗位所對應的不同的能力與知識要求作出了歸納與總結（如圖1），為教學目標與教學內容的確定提供了依據。
圖1職業崗位與能力要求
2讓課程具有非常強的時效性,本課程是近來才剛剛設立的一門新興課程，應該讓學生接觸與掌握社會上最新和最前沿的應用技術
it領域的新技術發展令人應接不暇，雖然大學生在校期間需要學習的都是一些基礎知識，但他們畢業走向社會后，必然要面對這些新技術，如果我們的教學內容陳舊，就會加長學生畢業后的適應周期；如果我們能夠提供給學生更多接觸這些新知識、新技術的機會，就會使學生畢業后能夠迅速地融入到社會實際中。同時也能使我們的教學內容與這些新技術基本保持同步。
例如，在以往單片機的學習中只涉及到靜態存儲器的擴展，而在嵌入式系統中就會使用到動態存儲器ddr技術，ddr技術的動態刷新、行列掃描和地址線的接法上都是比較新又比較有有用的技術，會讓一些沒有經驗的學生感到困惑，在教學過程中，我們利用s3c44b0x芯片來構建最小系統的過程中來教給學生動態存儲器的使用（如圖2）。
圖2 sdram hy57v641620與s3c44b0x的硬件接口電路
3本課程是一門綜合性的課程，要學會它，必須能夠綜合應用計算機專業中所學的幾乎所有軟硬件技術
本課程會應用到計算機專業中所學的幾乎所有軟硬件技術、模擬電子技術、數字電子技術、計算機組成原理、c語言程序設計、單片機技術、微機原理、面向對象的程序設計、計算機操作系統原理、linux操作系統的應用等多種知識，這些知識在嵌入式系統中都會有所應用，嵌入式系統就是這些知識的綜合體，實際上，嵌入式系統為學生掌握計算機技術提供了一個非常好的平臺，要想很好地掌握嵌入式技術也必須掌握好這些知識。要讓學生掌握這么多的知識就必須在項目中去學習，對教學內容與方法進行設計。針對學習的不同階段，設計不同的項目與其對應（如圖3），讓學生在實踐中體會這些知識的作用，掌握這些內容，以避免教學內容的枯燥。
圖3 不通階段都有對應的實踐
4課程的實踐性很強，在傳遞知識的同時要更加注重培養學生的實踐動手能力，讓學生積累經驗
在教學的各個階段中都安排有不同實踐任務,讓學生的能力由初級到高級逐步提升,在教學的最后還安排了課程設計,進行綜合的 實踐（如圖4）。分層次逐步提高，由易到難，逐步綜合首先讓學生掌握基本的知識與技能，難度大的知識先放一下，在實踐教學中通過實例來講解，使學生更容易理解，采用直觀、生動的教學方法 將知識與能力目標融入到具體的項目中以培養高等技術應用型人才為根本任務，將加強應用能力訓練作為課程各項改革建設的中心 引導學生將“學”與“做”相結合，以達到學以致用，建立以“遞進式模塊化”的課程內容 ，初級階段有基本實驗、中級階段有實訓課程、高級階段有課程設計任務。
圖4 由簡單到復雜的訓練方法
5積極開展課程設計，進行綜合性的訓練
例如，自制基于s3c4510的嵌入式系統及jtag下載燒寫工具。設計內容：在老師指導下設計s3c4510系統的原理圖、pcb板圖以及jtag線纜的原理圖與pcb板圖，親自買元件、制版、焊接、調試。編譯、固化uclinux;完成jtag燒寫程序的編寫，可以用標準c，也可以用vc，也編寫linux系統下使用的版本。
圖5自制基于s3c4510的嵌入式系統及jtag下載燒寫工具
圖6 自制jtag下載燒寫工具原理圖
關鍵詞:硬件課程;教學體系;項目驅動;系統性
隨著計算機硬件技術的迅速發展,各類硬件產品越來越多地應用到人們的生活中。因此,業界對硬件類技術人員需求急劇上升。然而,嵌入式之類的硬件系統開發需要的是軟硬件緊密結合的復合型人才;通常企業不愿花費太多的人力物力去培養。而一般本科院校的計算機類專業由于實驗設備和傳統偏軟的教學體系,造成畢業生對硬件知識的欠缺或掌握不夠系統,不具備業界需求的硬件系統開發能力[1]。技術發展和硬件類產品的大量應用帶來了對硬件開發工程師的巨大需求,這給計算類專業學生帶來了新的機遇,但同時也對學校的教學體系和學生能力培養提出更高的要求。
一般本科院校在開展硬件類知識和技術方面的教學中通常有如下一些問題:
1) 院校投入了大量的硬件實驗設備,但是學生硬件開發能力的提高并不明顯;
2) 學校開設的硬件類課程銜接不夠緊密,使學生對課程之間的聯系掌握不夠;
3) 理論教學時間多,實踐教學時間少,實驗設備利用率低;
4) 學生面對具體的硬件項目開發時,無從著手或知識能力欠缺。
而在學生方面,通常也存在一些問題:
1) 很多學生對硬件知識學習有一種畏懼心理,從而造成學習信心不足;
2) 硬件學習需要花大量的時間,而且效果并不像學習軟件一樣直觀,很多人都失去深入學習的耐心;
3) 軟件實踐需要的器材很容易滿足,一般就是PC+軟件,而有些硬件(擴展)實驗門檻較高,實驗環境難以搭建;
4) 由于硬件的集成度高,學生只能從理論上掌握硬件底層細節,容易形成硬件盲區,學習積極性容易被打擊。
隨著對硬件開發人員需求的不斷增大,近年來在計算機類專業硬件教學方面也提出了一些有效的方法,如文獻[2]對硬件教學的系統性進行了一定的探討;文獻[3]對陳舊的硬件教學內容進行了改進;文獻[4]對硬件實踐教學提出了一些看法。而本文則結合當前流行的嵌入式硬件開發,在多個硬件系統項目開發的基礎上,總結了提高硬件開發能力所需要的知識和涉及到的相關課程,并對課程之間前修后續關聯進行了合理的安排,建立了一套行之有效的硬件課程教學體系。
1硬件類課程體系設置
學生硬件開發能力的培養涉及到多個學科的課程,包括計算機和電子等專業的課程,還與具體應用背景的一些專業知識有關。具體的課程包括模擬電路、數字電路、嵌入式微處理器、操作系統、程序設計語言、軟件開發技術、接口技術與設計、嵌入式操作系統及底層驅動等技術,是軟件、硬件的有機結合。在制定硬件人才培養計劃時,既要拓寬深度和廣度體現硬件系統具有軟硬結合、面向具體應用的特點,又要注意與原有的計算機專業課程體系相兼容。
因此,需要在原有的計算機專業課程基礎上進行調整,有針對性地增加一些硬件類課程和實踐教學環節,增加學生對硬件方面的知識,有效地提高學生的綜合性動手能力和具體應用產品和項目的開發能力,并激發學生的學習積極性。
課程調整將與硬件系統開發的相關專業、相關課程合理地散列在低年級的各個學期,留給學生足夠的時間去鉆研、消化和深入,培養學生扎實的知識背景和基礎能力。同時,為幾門相關性比較大的課程或者重要性相對突出的課程,設置一些綜合性課程設計,讓每個學生感覺到一定的成就感,給予一定的動力。另外,設置一些獨立性實驗,幾個人一組,讓學生自己查資料,自己設置實驗方案等,獨立完成。通過上述的這些鍛煉后,能很大程度上提高學生團隊協作能力和自學能力,提高學生綜合素質。具體的課程體系設置圖1所示。
從圖1可以看出,課程之間都是有很強的關聯性,先修課程與后繼課程之間需要進行重要知識點的銜接,才能逐步培養學生具有硬件系統開發能力。在學生每修完一門課程,就開設一門能覆蓋重要知識的綜合課程設計。通過完整的工程項目案例教學,系統地提高學生的綜合能力,培養學生具備到企業去做實際項目的實踐能力和開發經驗。充分滿足業界對硬件開發人員的能力要求。
2硬件課程的教學方法和實踐
培養學生硬件開發能力,一些基礎課學習必不可少,如數字電路、模擬電路、C語言、數據結構、計算機組成原理、操作系統等。如果這些基礎知識掌握不牢固,學生在后續專業課程的學習中會感到力不從心。另外,由于硬件知識的學習十分抽象,脫離實踐去學習可能會舉步維艱。因此,在教學方面要解決“重理論輕實踐”問題,貫徹“理論教學與實踐教學相互印證和支撐”,將多種實驗課程貫穿于課程教學體系中,以提高學生學習效率和知識掌握的熟練程度。下面分幾個方面對教學環節中的一些方法進行討論。
1) 理論課堂教學。
在理論課上,教師通過對具體理論知識點的實例演示,同時穿插對理論知識點講解,讓學生們理解的更具體,從而激發學生的學習興趣,也間接提升學習信心。學生在課后讓依照課堂的演示實驗自行進行實例的重復和知識點的驗證。如在“嵌入式系統原理與接口技術”課程中講解串口的傳輸和實現,教師在課堂上圍繞驗證S3C2410芯片的功能進行講解,并在課下開放實驗室讓學生自行學習,以提高學生獨立思考和分析解決問題的能力。
2) 實驗課教學。
在實驗課上,教師結合理論課上所演示的實驗,講述具體的實驗內容,但并不需要完全透徹地講解,而是把更多的時間留給學生自己思考。如“嵌入式操作系統及應用”課程的實驗,教師在課上演示如何建立SAMBA服務器實現開發環境,簡要地闡述一遍實驗的原理及其過程,把更多時間留給學生,讓學生自己建立SAMBA并建立通訊,鼓勵同學間的相互討論和提出問題。
3) 單門的課程設計。
課程設計以設計性和綜合性實驗為主,在一學期的理論學習和實驗的基礎上,進一步提高學生對整門課程知識的理解以及對相應基礎課程知識的復習,并培養學生一定的動手能力。如操作系統課程設計“銀行家算法實現進程同步”結合了C語言、數據結構等知識,不僅可以復習鞏固一系列相關課程知識,我們還對這些課程知識進行匯總,設計出綜合性課程設計,提升學生知識體系的系統性。課程設計指導書按照知識要點,循序漸進,對這些基礎知識進行了進一步的綜合,從而使學生將離散的知識點逐步綜合起來,增強了其實踐能力。
4) 綜合性實踐。
在學習完各門基礎課程之后,教師采用適當的工程案例開展一站式綜合案例教學:
(1) 講解具體項目的知識點,并將它們聯系起來;
(2) 將同學們按項目分成小組,引導各組進行項目的討論并完成具體設計,這樣不僅可以提高學生的動手能力,還能培養學生的工程素養和綜合能力。
3課程體系驗證
通過該課程體系的培訓,學生能夠具備一定的硬件系統開發能力。下面就通過一個學生實踐創新項目――機房溫度濕度檢測硬件系統的開發來驗證課程體系的有效性。
該項目的系統原理圖如圖2所示。系統采用ARM7系列LPC2114芯片作為控制單元,設備包括溫度、濕度傳感器、降溫通氣設備控制接口、鍵盤和液晶顯示屏。其中鍵盤和液晶顯示屏作為系統與人機控制的界面,這些設備采用RS-485通信接口方式和計算機實現遠程控制,如及時給用戶發送信息,用戶對設備進行操作、處理等。
通過圖2可以清晰地看到計算機與電子專業的結合:
1) 學生在選擇相關的設備時需要用到一定的數字電路和模擬電路等技術知識,并了解相應的參數;
2) 選好了各種款式的電子設備后,需要設計可靠的電路,這更需要學生在電子技術實驗中獲取的經驗;
3) 選好了硬件外設和控制芯片之后,將這些設備與CPU進行連接,就需要用到計算機組成原理和嵌入式接口技術相關的知識;
4) 接著,需要編寫相應的驅動,這將涉及嵌入式操作系統和程序設計方面的知識。
當上述步驟完成后,系統可以通過傳感器獲取需要的外部信息。但還需要對所采集的信號進行處理,然后將處理后的信息反映到顯示器上,用戶還可以通過相應的設置,進行一些簡單的設置,在這里就會用到如A/D轉換、通信原理、數據結構和算法設計等相關知識。
系統設計完成之后,學生通過Protel繪制電路圖,制作電路板將所有的外設和芯片集成起來,安裝操作系統和編寫好的控制軟件,這樣就形成了可以實際應用的一個硬件產品。
4結語
通過這種以完成項目為每門課程最終目的的方式,強調“授之以漁”的教學宗旨,使得學生每學完一門課程就能解決一些相應的實際問題,很好地提高學生的動手能力和對學科的積極性,從而有效地培養了學生的實踐能力。
參考文獻:
[1] 劉全利,黃賢英,楊武. 計算機應用型人才培養新思路[J]. 重慶工學院學報,2005,19(6):144-145.
[2] 易法令,謝云. 計算機硬件教學的系統性與實踐性探討[J]. 理工高教研究,2005,24(1):83-84.
關鍵詞：嵌入式；ARM；SOC；FPGA
中圖分類號：G64 文獻標識碼：B
文章編號：1672－5913(2007)17－0025－03
1 引言
隨著手機、PDA、高清電視(HDTV)、機頂盒、智能家電、汽車電子、路由器、醫療儀器、航天航空設備等嵌入式系統的廣泛應用，中國嵌入式系統市場預計每年將直接創造億元的效益，因此嵌入式將成為電子信息產業新的經濟增長點，嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的應用領域之一。與巨大的市場潛力和產業需求相比，我國國民教育體系下嵌入式系統的教學知識較為陳舊，缺乏實踐鍛煉，無法適應企業的實際需要，嵌入式人才的缺乏是阻礙我國嵌入式系統發展的首要因素。本文首先分析我國目前嵌入式專業教學的現狀，闡述了嵌入式課程體系的知識結構，接下來針對應用型本科院校計算機類嵌入式方向的課程設置與教學進行了探討，最后對該教學模式實施的實際效果進行了總結。
2 嵌入式課程設置現狀分析
2．1 現狀及問題
目前，我國大部分高校的嵌入式系統教學仍然停留在20世紀80年代初發展起來的以8位51單片機為核心的教學水平上。教學內容、教學方法、教學手段、教材體系不能適應嵌入式技術發展的需要。學生學完這門課程后滿足不了社會對嵌入式人才的需求。究其原因，一方面是因為從事該領域的研發人員常常需要不同專業背景，例如計算機、電子、通信、自動化與控制，等。另一方面更重要的原因是我國的嵌入式教學沒有跟上嵌入式技術的發展，筆者認為我國嵌入式教學存在如下問題：
(1)定位不明確，課程體系設置不合理：一個嵌入式系統不但包括硬件部分還包括軟件部分。電子類、通信類、計算機類專業都可以開設嵌入式方向，但培養目標是不相同的、課程設置和側重點也不相同，而目前有些高校只是根據技術潮流籠統地開設一門課程，遠遠達不到系統地學習嵌入式技術的需要。因此，高校開設置嵌入式專業時必須找準定位，結合自身的特點和優勢開設課程。
(2)缺少系列教材：嵌入式技術往往和行業背景結合緊密，由于新技術日新月異，很難找到一套普遍適用的系列教材。這也給嵌入式教學帶來影響。
(3)課程教學內容陳舊：嵌入式課程是一門很新的技術，目前有些高校雖然開設了這方面的課程，但是師資往往沒有同步跟上，很多都是從相關專業轉型而來，在短期內無法跟上新技術變革，因此出現教學內容陳舊，而且廣度有限，深度不夠的現象。
(4)缺少實踐鍛煉：嵌入式是一門實踐性很強的技術。目前有些高校缺少實驗設備，沒有與實際工程應用密切結合的課程設計，使得高校培養的人才創新意識薄弱，實踐能力不強，與實際工程應用需求嚴重脫節，學生發展后勁不足。
要解決以上問題，必須對嵌入式專業所需要知識結構有所了解。
2．2 嵌入式專業的知識結構
從廣義上說，以單片機，FPGA/CPLD，DSP，ARM等實現的產品都可以稱之為嵌入式產品，基于FPGA的SOC、SOPC、ASIC設計都和嵌入式系統密切相關，如圖1所示。
嵌入式工程人員應該具備什么樣的知識結構呢?嵌入式工程人員既可從事嵌入式硬件設計，也可從事嵌入式軟件設計，下面結合我國對嵌入式軟件人才的培養要求，我們認為工程型嵌入式軟件人才應具有如下的知識與能力：
(1)硬件知識
嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。因此，對于從事嵌入式軟件開發的工程人員，必須清晰地掌握相關的硬件基礎知識，如嵌入式微處理器、接口技術、軟硬件一體化的開發工具，等。
(2)軟件工程知識
嵌入式軟件工程與通用軟件工程具有共同之處，但又有很大的差異。因此，嵌入式軟件工程人才必須首先具有軟件工程技術的基本知識和工程技能，例如軟件工程管理、軟件質量、軟件工程過程，等。同時，一個好的嵌入式開發工程師必須掌握一門開發語言、精通一種主流微處理器系統、掌握一套開發工具和一種嵌入式操作系統。
(3)行業領域知識
嵌入式系統是與特定行業應用密不可分的，嵌入式軟件在移動設備、數字家電、汽車電子、數控機床、醫療電子、航天航空、工控等領域得到廣泛應用。所以，嵌入式軟件工程人才必須具有一定的行業領域知識，才能勝任工作。
(4)系統工程能力
由于嵌入式系統是面向某種特殊應用，所采用的硬件平臺、開發工具和應用環境都有所不同，再加上市場對大多數產品要求開發周期短和成本低，我們無法為了某一種產品而從頭開發。因此，如何選擇合適的軟硬件平臺以高效地開發產品，如何有效管理開發團隊中的各類人員，如應用專家、硬件工程師、軟件工程師和其他相關工程人員，成為嵌入式系統產品開發的重點。這就需要嵌入式軟件工程人才應具備解決工程問題的能力，自我知識學習與更新能力和良好的交流與組織協調能力。
對于嵌入式專業的教學，不可能把圖1中羅列的所有技術全部學習一遍，這樣做也得不償失。一個比較好的方法是根據各個學校的特點實施嵌入式課程教學，電子類、通信類、計算機類專業都可以開設嵌入式方向，但是其側重點和培養目標是不相同的。下面主要結合計算機類專業的嵌入式方向闡述其課程設置與教學。
3 基于ARM架構的嵌入式課程設置與教學
3．1 課程體系
嵌入式專業的特點是涉及知識面廣、綜合性強、實踐性強，并且學科發展快，因而學習難度大。同時，它要求教師不僅具備一般的計算機系統的軟硬件知識，如計算機系統結構、操作系統、計算機網絡、編譯原理、數字電路，等，而且需要真正從事過嵌入式系統的開發實踐，才能對嵌入式系統中的實時性等抽象概念和系統調試過程有感性認識。
對于計算機應用類的學生而言，學習嵌入式系統設計重點應該放在嵌入式軟件設計這一部分。如果學生掌握了一種主流嵌入式微處理器、掌握了一門開發語言、一種嵌入式操作系統、一套開發工具，就達到了系統地學習嵌入式技術的要求。
目前，在嵌入式領域中廣泛應用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微處理器。作為世界第一大IP知識產權廠商，ARM公司本身不直接從事芯片生產，而是靠轉讓設計許可，由合作公司生產各具特色的芯片。可以說，ARM公司引發了嵌入式領域的一場革命，在低功耗、低成本的嵌入式應用 領域確立了市場領導地位，是目前32位市場中使用最廣泛的微處理器。ARM從1991年大批量推出商業RISC內核到現在為止，已授權交付了超過20億個ARM內核的處理器核。在全球已有將近200多個半導體公司購買了ARM核，生產自己的處理器。目前，80％以上的GSM手機、99％的CDMA手機以及將來的WCDMA、TD-SCDMA手機都采用的是基于ARM核心的處理器。ARM進入中國2年以來，已經與中興、華虹、東南大學、上海集成電路設計中心及中芯國際簽定了芯片核心技術授權協議。因此，學習以ARM為架構的嵌入式技術具有非常廣闊的前景。
對于嵌入式開發語言目前主要有匯編語言、C和C++語言、Java語言，等。對于嵌入式操作系統目前主要有VxWorks、Windows CE、Linux和μC/OS-II，等，各個學校可以根據實際情況開設這些課程。集成開發工具主要有Tomado、Windows CE開發工具、ADS，等。下面結合筆者所在學校介紹其嵌入式方向的課程設置與教學情況。
計算機系嵌入式專業培養目標偏向嵌入式軟件設計開發。其課程體系的設置應該體現“注重工程能力培養的嵌入式系統人才知識體系”。根據學生的接受能力，嵌入式知識的學習應體現層次性、由易到難的漸進性、注重實踐性。其知識結構由基礎知識、專業基礎知識、專業知識這樣一個層次結構組成。
基礎課程階段：主要學習理工科的一些基礎課程，如高等數學，等，主要在大學一、二年級開設，這里不再贅述。
專業基礎課和專業課開設方案如圖2所示，圖中列出其主要課程，該課程體系的目標是培養嵌入式系統軟件設計師。
專業基礎課階段：如圖2底部所示，主要包括模擬電子電路、數字電子電路、數據結構、C語言程序設計、Java語言程序設計、計算機組成原理、操作系統，等。主要放在大學二、三年級開設。
專業課階段：如圖2中部所示，專業課體現為三條線，主線是圖中部虛線框中以ARM為架構的系列課程：第二條線屬于硬件方面的選修課程，用于加強學生對嵌入式硬件方面的了解；第三條線屬于軟件方面的課程，用于加強學生軟件方面的知識，后兩條線的課程都為主線服務。下面詳細介紹主線各門課程的主要知識點。
“匯編語言程序設計”課程是學習嵌入式技術的入門課程。主要介紹匯編語言程序設計的基礎知識，ARM系列微處理器，基于ARM體系結構的指令系統以及匯編程序設計。本課程是學習嵌入式系統原理與接口技術、嵌入式系統設計與應用等知識的前導課程。
“嵌入式系統原理與接口”課程的教學內容應包含典型的嵌入式微處理器的工作原理、嵌入式系統的存儲體系、GPIO、總線接口、網絡接口，等。在嵌入式系統的教學中對特定的微處理器內部結構的知識要求淡化，對處理器接口知識的要求必須加強。該門課在教學過程中應注意“點面結合”，以某種平臺為重點，兼顧其他系統的特征。
“嵌入式操作系統”課程主要介紹嵌入式系統基本知識，嵌入式系統的一個重要特征是系統存儲資源有限和對實時性要求高，其用戶界面與通用系統也很不一樣，因此嵌入式操作系統與通用操作系統有較大的差別。在嵌入式操作系統課程中需要結合典型的嵌入式操作系統對操作系統的基本構成、工作機制、系統移植剪裁和實時任務調度等內容進行介紹。不同的學校可根據具體情況選擇一到兩門流行的嵌入式操作系統，如UCOSII、Linux、WinCE、Vxworks，等。
“嵌入式系統設計與應用”課程的教學內容應該包括嵌入式系統體系結構、嵌入式系統設計的基本方法、軟件編程及設備接口和驅動，等。設置本課程的目的是讓學生了解和掌握必要的嵌入式系統設計方法學的概念、方法和工具。
“嵌入式系統測試技術”嵌入式產品往往是軟硬件結合的產物，其設計方法涉及軟硬件協同設計、系統級設計、數字系統設計等多個層次。因而，嵌入式軟件的測試不同于一般的軟件測試，本課程的重點放在嵌入式軟件測試，該課程包括了嵌入式軟件測試的一般過程，內容包括結構化測試和嵌入式系統的原理、測試生命周期、重要的應用技術、基礎設施、測試組織形式和測試原則。
3．2 課程教學
目前嵌入式教材存在的知識結構籠統、平臺相關性問題及針對性不強等問題。我們逐步編寫了嵌入式方向的系列教材，并且聘請企業的技術專家參與教材編寫，讓來自工作一線、擁有豐富工作經驗的專家直接參與教材編寫，大大增強了教材的實用價值。這些教材以ARM體系結構為主線，理論研究與實際開發緊密結合，面向應用。目前這些教材在實際教學中取得了良好的效果。
針對在校學生缺少行業背景知識這一缺點，我們在教學中大力開展了與企業的合作。首先我們研究企業需求、深入很多大中小型IT企業，作崗位調研，看看企業到底需要什么樣的嵌入式人才，聘請企業專家參與課程設置與專業建設。同時，我們也研究嵌入式人才的就業問題，研究什么樣的嵌入式人才好就業，在學生學習期間，直接把學生派到相關企業進行實習和畢業設計，使得培養的嵌入式人才能夠適應企業的需要。
此外，注重嵌入式師資的培訓，充分利用寒暑假將專業教師派到相關企業直接參與項目的開發。通過這種方式使得專業課教師能夠緊跟時代的步伐，時刻引領新知識、新技術，避免了其知識的陳舊性。
4 結論
關鍵詞:計算機專業;課程設計;課程群
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
計算機專業是一門實踐性非常強的專業,不僅要求從業者具有扎實的理論知識,更要求從業者具有較強的應用能力和實踐動手能力。基于此,我國各高校在制定計算機專業的教學培養方案時都配置了一定數量的實踐環節,希望以此加強學生在程序設計方面的實踐能力,但效果并不理想。
教育部高教司2006年一項調查顯示,自2002年以來,高校計算機專業大學生初次就業率連年下滑,成為大學生就業市場上一大問題,并受到社會各方面的普遍關注。
在計算機人才供需兩旺的情況下,計算機類專業畢業生就業出現困難,其實質不是人才過剩,而是高校教育和企業要求不匹配,由此造成大量計算機專業畢業生難以勝任企業工作需求,進而出現畢業生難以就業,企業適用人才難求的局面!
這種局面的產生,其主要原因在于長期以來,實踐教學在高校課程體系中一直處于從屬的位置,傳統的計算機專業高等教育注重理論型、研究型人才培養,但在應用型人才的培養上存在層次單一,教學內容滯后,理論與實踐嚴重脫節的情況,課程設置陳舊,設施落后,大多數畢業生理論有余,崗位需要的專業應用技術相對不足。
要想改變這種現狀,計算機專業教育就應該提倡素質教育,注重能力培養,提高高校實踐教學的質量,培養學生的實踐能力和創新能力,從而提升學生就業力。
2現狀
實踐性教學是指為配合理論教學,培養學生分析問題和解決問題能力,加強專業訓練和鍛煉學生實踐能力而設
置的教學環節。目前,高校計算機專業現有的實踐教學環節包括課程基礎實驗、課程設計、實習和畢業設計或畢業論文環節。
基礎實驗屬于基礎性實踐活動,著眼于學生的基本動手能力訓練,幫助學生理解、掌握基本原理,學習和掌握計算機基礎實驗操作技能、實驗方法、計算機常用軟硬件的熟練使用、編程與設計等。
課程設計屬于提高性實踐活動,著眼于學生的綜合應用知識能力訓練,針對特定問題進行設計、實現,從而實現一個小型綜合性系統,幫助學生提高綜合應用專業知識、解決實際問題的專業技術能力。
實習一般分為專業認識實習、操作實習、生產實習和畢業實習四個階段。他主要是針對不同專業特色、不同年級學生專業需要開設的具有針對性的實踐活動,有助于學生系統理解本專業知識,提高綜合應用能力。
畢業設計與畢業論文是對學生整個本科階段學習情況的綜合檢驗,是學生綜合能力的體現。
計算機專業的專業課程通常都設置基礎實驗,學生在基礎實驗中按照教學內容,分章節進行基礎技能的訓練。但由于各章節相對獨立,學生驗證的只是一個個獨立章節的知識,而不能從總體上掌握課程內容,更無法綜合運用所學知識解決應用問題。
課程設計主要是針對專業的核心課程,如“數據結構”、“面向對象程序設計”、“數據庫原理”、“軟件工程”。這些課程都設置相應的基礎實驗環節。課程設計的主要目的是在基礎實驗驗證所學的基礎上,培養和提高學生的綜合運用能力。課程設計的時間通常為一周,設置在學期末進行;設計內容主要針對課程獨立進行,常見的方式是由教師命題,學生自由選題,針對特定問題進行設計、實現,從而實現一個小型綜合性系統。
計算機專業的課程相關性較強,實現一個系統常常需要幾門課程的綜合知識。而課程設計往往是隨課程學期進行的,相關課程被安排在不同學期,學生在短時間內無法充分領會和掌握相關知識而導致時間浪費,達不到預期要求,效果不甚理想。
近年來,隨著各高校教學的改革,實踐教學的重要性得到重視。但由于實踐教學理念落后,長期以來實踐教學僅被看作是一種輔教學,在知識和能力的培養中,側重于知識;在思維能力與動手能力的培養中,側重于思維能力。這種目標定位造成了目前實踐教學重實踐結果,輕實踐過程;重知識鞏固,輕能力培養的狀況。
課程設計是計算機專業重要的實踐教學環節,對于培養和提高學生的綜合技能至關重要。本文針對計算機專業課程設計的現狀,經多年的探索和改進,實行了一種基于課程群的集中實踐模式――專題訓練。該模式主要從課程群組織規劃、課程群實踐管理以及實踐驗收幾個方面進行了新的嘗試和實踐。這種模式兼顧課程間的連續性和應用性,從實際應用考慮制定實踐方案,針對性強,組織合理,教學效果明顯。
3基于課程群的集中實踐模式
基于課程群的集中實踐模式將相關課程盡可能安排在同一學期或相鄰學期,保證學生在融會貫通課程體系的基礎上進行綜合應用。實踐活動時,由相關課程的多位老師同時指導,實踐時間通常是2～4周,保證學生在知識連貫性、指導多元化、時間充分的條件下鍛煉和提高自身的實踐動手技能。
3.1課程群組織規劃
課程群組織規劃針對計算機專業的主干課程進行,充分考慮課程的連續性和應用性:
(1) 將“程序設計基礎”、“數據結構”、“面向對象程序設計”、“Java程序設計”、“C#程序設計”等語言類課程劃分為一個課程群,學生在系統了解面向對象程序設計、數據結構的理論知識基礎上,通過C、Java、C#語言的系統學習,在第七學期開展為期兩周的語言類專題訓練,重點訓練學生的程序設計能力。由相關課程的老師集體指導,保證理論和編程提高的有效性。
(2) 將“數據庫原理”、“高級數據庫編程”等數據庫類課程劃分為一個課程群。學生在系統了解數據庫應用的理論知識基礎上,通過具體數據庫平臺的應用技術學習,在第七學期開展為期兩周的數據庫類專題訓練,重點訓練學生的數據庫的應用能力。由兩門課程的老師集體指導,設計、實現一個基于特定平臺的實用的小型管理信息系統。
(3) 將“軟件工程”、“軟件測試”、“信息系統案例”、“軟件項目管理”等工程類課程劃分為一個課程群。學生在系統了解軟件工程的理論知識基礎上,通過軟件測試、信息系統案例軟件項目管理等實用類課程的應用學習,在第七學期開展為期兩周的軟件工程類專題訓練,重點訓練學生的軟件分析、設計、實現、測試能力。由相關課程的老師集體指導,嚴格按照軟件系統的用戶需求分析、方案設計、系統詳細設計、系統實現和系統測試等幾個步驟來規劃、設計、實現一個軟件系統,并書寫相關文檔,實現理論和實踐的高度結合。
(4) 將“微機原理與接口”、“嵌入式系統概論”、“嵌入式操作系統”、“嵌入式程序設計”等硬件應用類課程劃分為一個課程群。學生在系統了解計算機硬件接口和嵌入式應用原理的基礎上,通過硬件編程的應用技術學習,在第七學期開展為期兩周硬件應用類專題訓練,重點訓練學生對計算機硬件和嵌入式應用的分析、設計和實現能力。本課程群集中實踐可以針對嵌入式硬件實現,也可針對微機硬件接口實現。
基于課程群的集中實踐專題訓練統一安排在第七學期,目的是將大學四年所學的理論知識系統化、分類化、實踐化,提高學生的實踐技能,提高學生的就業儲備值。考慮到此時學生的就業需求和企業需要,也可將四個專題訓練進行有機整合,或者和企業定制、企業實訓課程進行學分置換,方便校企合作。
3.2課程群實踐管理
以下從實踐組織,實踐管理,實踐設計等幾個方面進行具體闡述。
(1) 實踐組織
專題訓練的設計題目由指導教師結合自己的科研項目以及課程內容給出,并公布于校園網。實踐之初,學生根據學習興趣和選題難度自行選題并組成開發團隊小組。實踐過程中,學生統一在專業實驗室集中實踐,由相關課程的多名教師帶隊指導,每天都有教師值班答疑。集中進行專業訓練既方便學生討論、交流、答疑,又方便指導教師充分地把握實踐情況,并給予具體指導。
(2) 實踐管理
專業實驗室全天開放,每天八小時工作制,晚上可以加班加點,專心設計項目。
研發階段模擬軟件企業的研發流程。研發時,每個學生研發小組安排組長一人。組長組織成員進行項目調研、模塊劃分與任務分工、接口的確定、進度的監督與協調、集成測試等。
實踐期間安排不定期抽檢和中期檢查環節。指導教師按照專題訓練最初制定的任務要求及日程安排檢查實踐進展,針對學生研發過程、研發進度、研發難題及研發組織等給予監督與指導,一旦發現偏差,及時糾正,將錯誤消滅在萌芽狀態。抽檢和中期檢查結果以文檔形式留存,作為成績考核的一部分計入總成績。
實踐期間及時進行項目總結。每天規定一個時間,將同組學生集中起來,針對當天完成的任務進行總結,交流自己的想法,提出存在的問題,集體討論,這樣就能夠做到日日有收獲,天天有提高,從而鍛煉自己的實戰水平和組織經驗,小組項目小結以日志的形式記錄,開發結束后整理寫入實習報告。
(3) 實踐設計
實踐任務采用項目驅動,實踐題目一般是指導教師橫向或縱向科研項目,或使用某企業已完成的項目案例。這樣,學生在校內既可進行初步的客戶調研和需求分析,同時也具有較強的推廣價值,為將來的職業奠定基礎。具體實施如下:
專題訓練主要分為三個階段:
第一階段是答疑式講座。由于專題訓練集合了相關的幾門課程,有的課程是以前學過的,學生會遺忘。為了使學生更好地理解和掌握任務的基本原理以及后續的應用技術,指導教師在專題訓練之初會采用答疑講座的方式,詳細介紹任務的基本原理、企業軟件項目開發的基本流程、開發規范和開發過程中要注意的事項。
第二階段是案例分析。針對專題訓練給出的項目題目,提取幾個有針對性的案例進行分析講解,使學生了解軟件系統生產的基本過程、方法及開發技術。
第三階段是實際研發。讓學生自己動手綜合運用前面指導老師所講到的知識,完成一個中小型項目的開發任務。
3.3課程群實踐驗收
專題訓練最終成果包括系統軟件、系統技術文檔以及用戶操作手冊。
考核是檢驗實踐成果的主要手段,科學、合理的實踐考核對于促進教學質量,全面把握學生的學習效果,提高
學生的學習積極性、主動性,改進教師的教學方法都有著重要的意義。考核也是一個較難把握的環節,既要考核學生的獨立編程能力,也要考查其團隊協作精神,同時還要考慮其組織能力、表達能力、文檔編寫能力、紀律性等內容。為了客觀科學地評價學生的實際效果,我們實行分階段考核,各階段成績綜合在一起構成最終集中實踐成績。成績由平時表現、中期檢查(抽檢)、實踐答辯和實踐報告四部分組成。其中,平時表現占總成績10%,中期檢查(抽檢)占總成績10%,實踐答辯占總成績40%,實踐報告占總成績40%,匯總后總成績以等級表示。
中期檢點考察其開發進度,內容包括調研程度、開發平臺及環境的選取是否合理、需求分析是否充分,開發進度安排是否合理、是否有延遲等。
答辯重點考察軟件功能、實現的難易程度、技術含量,界面友好性等。具有創新性的作品,適當加分。答辯流程為組長匯報軟件的設計思想、主要技術、任務分工等情況,并演示軟件,指導教師提問各位成員所設計的模塊。老師根據項目完成效果確定這個組的等級,按照工作量大小再確定組內各成員的等級。
實踐報告以小組為單位上交,重點考察其規范程度,文檔是否齊全,書寫是否認真等。
4結束語
實踐教學是高等學校創新教育的一個重要環節,實踐教學體系的改革不容質疑。計算機專業課程設計作為實踐教學的一個重要環節,是在基礎實驗基礎上的一個提高實踐環節。經過實踐證明,將主干課程集合成群,按課程群設計集中實踐,并輔以嚴格的組織和管理,學生的計算機應用、軟件開發等綜合技能普遍提高,實踐效果明顯,保證了實踐環節的教學質量。
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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)
關鍵詞：計算機網絡；物聯網；專業建設；課程設計
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A文章編號：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
物聯網（Internet of Things）[1]是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。
物聯網的定義是：通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。在2005年國際電信聯盟的報告中，物聯網的定義和范圍已經發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。
二、物聯網專業的分析
（一）專業建設的背景分析
物聯網改變了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將具有自我標識、感知和智能的物理實體基于通信技術有效連接在一起，使得政府管理、生產制造、社會管理，以及個人生活實現互聯互通，被成為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。
自2009年8月總理提出“感知中國”[2]以來，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，目前物聯網被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。物聯網產業具有產業鏈長、涉及多個產業群的特點，其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度遠超美國、歐盟、等其他各國，因此，我國迫切需要培養大批物聯網專業的人才。
（二）申報專業的院系分析
2010年初教育部下達了高校設置物聯網專業申報通知，眾多高校爭相申報。由于物聯網涉及的領域非常廣泛，從技術角度，主要涉及的現有高校院系與專業有：計算機科學與工程，電子與電氣工程，電子信息與通訊，自動控制，遙感與遙測，精密儀器，電子商務等等。物聯網專業可能會在上述這些院系中開設。
（三）專業課程的選擇
物聯網技術的快速發展和廣闊使用促使高校進行該專業的建設，在進行學生培養的時候，不同的高校應該明確自身的培養目標，一是結合物聯網技術的應用；另一是結合物聯網技術的理論研究。
在進行物聯網建設時，選擇的專業基礎課程包括：物聯網產業與技術導論；Java程序設計；無線傳感網絡概論；TCP/IP網絡與協議；嵌入式系統技術；傳感器技術概論；RFID技術概論等。
（四）專業課程的實驗設計
物聯網專業的實驗設計要從物聯網的網絡層次結構，物聯網關鍵技術，以及物聯網所注重的關鍵性問題出發，結合目前的產業現狀和高校教學環境，力求讓學生掌握物聯網系統的感知層、接入層、網絡層、支持層與應用層，設計出具體的實驗內容使學生獲得自主學習、自我發展的創新實踐能力，以適應不斷變化的未來。
開設的實驗課程可以按照方向來進行劃分：嵌入式方向有有藍牙嵌入式編程、3G嵌入式編程等；傳感器方向有光敏傳感器實驗、壓力傳感器實驗、溫度傳感器實驗等；RFID技術方向有：RFID介紹及讀卡器設計實驗、串口讀卡實驗、以太網讀卡實驗等；ZigBee技術方向有：ZigBee介紹、IAR使用介紹、無線傳感網實驗等。
三、總結
本文介紹了在目前物聯網技術快速發展的環境下，高校通過對該專業的申報、院系安排、課程選擇及課程實驗內容設計等方面的工作，積極開展物聯網專業學生的教育培養，適應了目前我國對該專業學生急切需要的需求。通過認真系統的專業建設能夠培養學生具有物聯網技術實際應用能力，并且具備在本專業領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力。
參考文獻：
關鍵詞：普通高校；嵌入式；技能型；培養模式
1 現狀分析
進入21世紀，嵌入式系統的廣泛應用，使得嵌入式人才十分匱乏。各個重點大學紛紛開設了嵌入式方向課程，并在計算機或軟件工程的體系下出現了嵌入式專業方向。作為一個新的專業方向，關于它的培養模式和教學方法的研究仍處在探索階段。與重點院校培養的嵌入式人才的角度和力度，實現尺度均有所不同，具體地講：
首先，學生來源不同，由于高校錄取學生都是根據高考分數劃分的，普通高校大部分學生問題主要是自主學習能力差、缺乏人生規劃和人生目標等。
其次，從就業角度來看，普通理工類高校主要輸送的人才是面向企業的一線編程人員。企業對這類人員要求是基本功過硬、動手能力強、能夠迅速進入角色、有團隊合作精神。
最后，學校的軟硬件環境與重點院校不能同日而語。普通高校的師資力量與重點院校不同，教師的科研能力和科研環境與重點院校的師資有顯著差異；普通高校的實驗環境也不能與重點院校相比，雖然近幾年教育部加大力度支持各大院校實驗室的建設，但仍然無法趕上重點院校。
在此背景下，圍繞十二五教育科學規劃課題對普通高校本科生嵌入式方向技能型人才培養體系展開研究和探索，目的在于加強學生實踐應用能力的培養，有效地提高學生的就業競爭力，解決學校培養與市場應用嚴重脫節方面的問題。
2 具體措施
下面簡要介紹本學院在人才培養模式改革過程中的步驟與經驗，為普通理工類院校在嵌入式人才培養模式方面提供參考。
2.1 嵌入式方向技能型人才培養方案
嵌入式方向包括軟件方向和硬件方向。針對我校本科生而言，主要培養嵌入式軟件方向的人才。嵌入式軟件方向對學生硬件知識要求少，學生興趣高；而且目前我國嵌入式軟件方向的人才匱乏。制訂適合我院本科生的培養方案，使學生在具備扎實的專業知識的基礎上，能夠具備專業就業競爭力，滿足企業應用需求，縮短企業二次崗前培訓；使得學生成為創新型應用型人才、具有完備專業知識的技能型人才。到目前為主，累積了一定量的研究經驗和教學經驗。
2.2 搭建遞進式技能型人才培養模式
根據教育部“卓越工程師教育培養計劃”精神和我校人才培養模式改革要求，本院計算機科學與技術專業實施了人才培養模式改革的“1234”工程，在課程體系、教學方法、評價方式、校企合作等多方面進行了大膽的探索，取得了顯著效果。所謂“1234”工程，即“抓住一條主線，實現兩個對接，做好三個結合，夯實四項建設”。
一條主線指提高學生的工程實踐及創新能力；
兩個對接指通過校企合作培養，實現學生身份與員工身份對接、學校教育與社會需求對接，實現學生的職前教育、入職教育與職后教育一體化銜接。通過構建校企雙贏機制，整合學校教育與企業教育，實現學工結合，是學校、學生與企業需求“零距離”，學生就業“無障礙”。
做好三個結合指學生在學習期間要實現“學與練的結合、課上與課下結合、校內與校外結合”。“學與練的結合”指學生的學習內容與實踐演練相結合，實現“做中學”，“課上與課下結合”指學生的課內學習與課外科技活動相結合，實現“學中做”，“校內與校外結合”指學生的校內生活場域與社會生活場域相結合，實現“學用結合”，充分利用所能利用的一切資源、利用所能利用的一切時間，讓學生從講堂中學、從企業中學、從生活實踐中學，使學生逐步具備IT領域“卓越人才”的各種素質。
抓實四項建設指課程體系建設、師資隊伍建設、教材及課程建設、實踐基地建設。
2.3 采取案例驅動教學方法培養技能型人才
案例驅動教學方法是目前的研究熱點和重點，通過具體實例化教學有效地提高學生學習積極性，將該方法引入技能型人才培養模式是對嵌入式方向培養體系的有利推動。針對嵌入式系統課程教學中存在的問題，從“有用、有趣，建立學生自信”的指導思想出發，探索案例驅動的嵌入式系統教學改革，提出嵌入式系統教學案例的設計思路及注意問題。最終能夠有效提高學生學習興趣，化解課程教學難點，提高學生實踐能力。
在上述的指導方針下，在教學模式針對本院學生的特點對于嵌入式方向應用型人才培養方案，計算機專業應用類課程均要求采用項目和案例驅動教學方法，以實踐考核方式代替課程考核，以實踐考核成績作為該門課程主要成績。采用案例項目驅動教學方法，以提高學生動手能力為培養目標，采用案例、項目驅動教學。
2.4 構建多維度實驗教學體系
普通高校的實驗環境不能與重點院校相比，大部分院校都面臨實驗環境落后的現狀，因此，我們只能在現有的實驗環境下，開發多維度的實驗體系，充分利用學生自己的資源和企業資源在時間和空間上擴展上機時數和上機質量。形成多維度實驗體系模型，實驗課程重點偏向嵌入式軟件方向。實驗根據不同課程分為基礎實驗、綜合實驗、創新性實驗、課程設計、項目實訓、創新能力及畢業設計等多種方式；根據學生所處不同階段，將實驗分為編程基礎實驗、嵌入式設計實驗和嵌入式綜合開發實踐。將實驗體系包括在教學環節的實驗課程、每學期單獨開設的實踐考核類課程、企業實訓等多種形式。
2.5 建立完善的計算機專業嵌入式方向技能型人才培養監控和評價體系
圍繞計算機專業嵌入式方向技能型人才培養具體要求，建立靈活多樣的監督、評價體系。通過理論課程和實踐性強的課程考試形式的改革，由教師自主和學院監督形式制定靈活的考核方式，從而建立完善的計算機專業嵌入式方向技能型人才培養監控和評價體系。
3 總結
嵌入式技術的高速發展，必然要求高校的培養體系與教學模式不斷改進并與之相適應。本文針對普通高校對嵌入式方向人才培養模式展開探討，提出嵌入式方向技能型人才培養方案、搭建遞進式技能型人才培養模式、采取案例驅動教學方法、構建“帆船式”多維度實驗教學體系、建立完善的培養監控和評價體系。良好的培養體系是一個雙贏機制，既有利于學生的平穩快速就業，也有利于學校的良性發展。為此，應進一步深化普通院校嵌入式方向人才培養模式的研究。
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關鍵詞：人力資源管理 嵌入式教學 實踐研究 畢業實習
中圖分類號：F240- 4 文獻標識碼：A
目前，人力資源管理專業已經在絕大多數高校中普遍開設了，因為這個專業培養的人才對于企業來說是極其需要的，所以如何使教學的效率得到提升也受到了不小的關注，人力資源管理專業的有效教學不僅需要進行理論的教學，實踐教學環節也必不可少，嵌入式教學模式的實踐是對高校進行人力資源管理教學的一種有效的方式，仍然需要在發展中不斷總結、改進。
1.嵌入式教學的定義和作用
嵌入式教學是一種綜合性的教學方式，將理論教學和實踐教學相結合并且可以整合校內和校外的多方資源。嵌入式教學的實踐作用可以體現在兩個方面上：
第一方面是可以將學校的教學和企業的需求進行結合，使學校培養出來的人力資源管理專業學生是企業所需要的，增加學生的就業率，將實際人力資源管理工作的具體內容融入進課堂教學中，使學生有足夠的動手能力，通過實踐加深對理論知識的理解；
第二方面是讓學生將課堂的理論知識有效地嵌入到實際的操作中，起到指導的作用，讓學生在實踐中學會對問題進行分析，不再是盲目跟隨教師的指引進行實踐，而是能夠獨立解決在實踐中遇到的問題，也就是通過嵌入式的教學可以培養學生學習的自主性，讓整個課堂可以實現以學生為中心、以能力培養為主體的教學目標。
總的來說，嵌入式教學可以將理論知識嵌入實踐中、將實踐嵌入到理論教學中、將企業資源嵌入到學校資源中等等，實現高校人力資源管理專業教學的高質量，使學校有能力培養出專業性極強的、符合社會需求的人力資源管理人才。
2.人力資源管理專業中嵌入式教學實踐的具體內容
2.1在理論知識的教學中嵌入實踐教學
很多學校在進行教學時只注重理論知識的教學，但是事實上，實踐能力的教學是高校培養人才的重要途徑，人力資源管理專業的教學一直是比較枯燥的，理論知識的涵蓋范圍也很廣，學生掌握起來存在一定的難度，將實踐教學嵌入進來可以加深學生對理論知識的掌握程度。通過項目式的課程體系改革的進程，研究出符合我國高校進行人力資源管理專業教學特點的教材，將實踐教學要求融入進去，使理論教學和實踐教學以及實訓結合起來，讓學生全方位的掌握人力資源管理的專業技能。
2.2在教學過程中嵌入校內實
學校的資源對于教學任務的完成也起到了推動的作用，進行人力資源管理專業的教學時，教師可以充分利用學校的資源，讓學生可以在校內進行實習，在不影響學校工作的前提下，將學生安排到各個適合專業的崗位上進行實習，比如學校的行政助理或秘書，讓學生有機會提前了解人力資源管理專業的工作流程。人力資源管理專業的學生畢業后的就業方向是比較明確的，就是在各個企業的人力資源類的行政部門工作，學校也是有這些類似部門的，所以這對于學生來說是很好的實習機會。將校內實習嵌入到教學中是實現學校和學生雙方共贏的方式，學生的實習可以給學生提供了一個很好的工作實習平臺，讓學生在畢業后可以更快地融入進實際工作中。想要更好地完成學生校內實習的工作，學校領導的配合必不可少，學生將要實習的部門領導應該制定一個實習計劃，爭取讓學生在有限的實習時間內將大部分的職業技能都進行掌握，例如溝通能力、人際交往能力、檔案整理能力以及辦公室文書書寫能力。
2.3實際工作和學習相嵌入
學生想要充分掌握一門技能，實踐是最好的方式，進行人力資源管理專業的教學時，教師可以選取四個月的時間給學生安排工學結合的任務，讓學生真的走入企業進行學習。在進行這項工作之前，學校必須對嵌入的企業進行調研，明確該企業是否適合人力資源管理專業的學生進行實習，之后由學校和企業之間展開探討、簽訂協議并且共同制定學生的實習計劃。
2.4頂崗實習嵌入進教學中
頂崗實習最好的安排階段是學生畢業的前半年，因為在這個階段學生需要寫畢業論文，并且需要找一份畢業后的工作，在這時進行頂崗實習的嵌入可以讓學生在步入社會前就充分掌握自己畢業后的工作技能，并且有機會在畢業時就留在實習單位進行工作，減少了學生的就業壓力，并且可以將實際工作的情況嵌入到畢業論文的設計中，讓整個畢業論文顯得更加完整。指導教師的作用就是對學生和企業之間的關系進行協調，促使企業能夠真正拿出一套對學生有益的實習方案，讓學生真正的可以嵌入到企業中，并且從實習的過程中學習到更多的知識。
3.嵌入式教學的實踐分析
3.1人力資源管理專業教學中采用嵌入式教學對實際教學起到指導作用
人力資源管理專業采用嵌入式的教學方式仍然需要得到更多的完善，目前存在著很多問題，人力資源管理專業需要學習的專業課程有很多，嵌入式教學可以在其中發揮一定的指導作用。目前存在于人力資源管理教學上的問題有很多，不同的課程中往往對同一個知識點講解方式不同，這主要是因為各科老師基于不同課程的不同需求導致的，這樣學生會出現知識點理解不清的現象，嵌入式教學可以呈現出人力資源管理教學中的課程知識的體系圖表，有助于學生找到不同課程之間的相關性，更好地掌握整個人力資源管理專業課程的學習框架，有能力將所有的知識點進行串聯，找到知識點之間存在的關系，使對課程的掌握程度得到提升。
3.2嵌入式教學的重點是將理論知識和實際實踐相互嵌入
眾所周知，想要更好地掌握一門知識和技能，僅僅靠理論學習是不夠的，更需要理論知識和實踐教學相結合，學生們往往對進行課程設計以及實習活動的興趣更大、需求更多，我國目前進行人力資源管理專業教學時還沒有注重實踐教學的重要性，學生對于知識的掌握也就局限在表面的課本上，并沒有能力將理論知識應用在實際工作中，學習的有效性大打折扣。所以，嵌入式教學的重點就是將理論教學和實踐教學相互嵌入。相互嵌入是指在進行專業知識理論的教學過程中穿插實踐教學，讓學生可以有效地將理論知識在實踐中得到運用并加深掌握的程度，使學生學到的知識是真正有用的，為學生以后的實際工作奠定基礎。
3.3邊學邊用、邊用邊學是嵌入式教學的程序
對于人力資源管理專業的學生來說，實際操作能力和綜合素質的培養是比較重要的，但是我國傳統的教學方式卻不注重這兩點，近些年，我們已經認識到了實踐操作的重要性，也開始逐漸加大了教學實踐的比例，但是因為師資力量不足或者是實踐資源不足等情況，實際進行起來是比較困難的，很多教師選擇純理論的教學方式，或者在理論學習之后象征性地進行實踐，這就導致教學和社會的需求完全不統一，理論知識也不能很好地和實踐結合起來。所以，嵌入式教學的主要教學程序就是邊學邊用、邊用邊學，讓學生更好地掌握工作技能。
3.4實現培養“嵌入式”人才的目標
“嵌入式”的人才是目前社會最為需要的人才、是可以將理論知識和實踐操作能力融合在一起的優秀人才、更是全方面的可持續發展人才。進行傳統教學的主要流程就是利用教材和課件進行講解，之后給學生布置一定的作業用來鞏固知識點，但是這樣的教學方式并不能培養出來一個全面的人才，只能讓知識點停留在學生的記憶表面，學生的實踐能力更是沒有得到提升。所以，“嵌入式”的教學目標就是為了培養出有能力解決實踐問題的人力資源管理專業人才，能夠將所學的理論知識應用在實踐中，在實踐中積極思考，從而加深理論知識的學習，達到有能力進行任何人力資源管理專業工作的目標。
4.嵌入式教學實踐中需要注意的問題
隨著對教師的需求越來越高，各高校的師資力量都比較薄弱，在學校給學生嵌入實習工作后，往往沒有辦法對學生的學習情況進行實時監控掌握，在學生走入企業后教師就不聞不問了，學生也就放任自己，導致無法在實習過程中真正學到東西。校內實習嵌入是需要校內的所有部門支持才能夠進行的，學校可以對學生提供實習機會的部門應制定一個詳細的實習計劃，指導學生在實習過程中應該干什么、怎么干，給學生安排具體的實習工作，不應該讓學生浪費實習的時間，覺得工作是無所事事的。
學校要制定一個計劃、一個清單，將學生所有可以在校內進行實習的崗位標注出來，并明確每個崗位需要的實習人數以及具體的工作范圍和職能，讓學生清楚知道自己應該干什么并且可以選擇適合自己的職位進行實習，對學生起到指導的作用。
5.結束語
嵌入式教學是目前很多高校都采取的一種教學方式，對于人力資源管理專業的教學來說更有著不可忽視的作用，想要將嵌入式教學進行的更加有效，進行實踐效果的研究是重要的途徑之一。
參考文I：
[1] 彭華濤，張光磊，蘇田.人力資源管理專業嵌入式教學模式實踐分析[J].教育教學論壇，2014（10）：190- 192.
[2] 韓燕.人力資源管理專業體驗式教學模式的探索與實踐[J].內蒙古財經學院學報（綜合版，2009（4）：66- 69.
關鍵詞:智能科學與技術;機器人;實踐教學
1建立突出實踐能力的獨立實踐教學體系
西安郵電學院是以本科教育為主的地方院校,以培養工程應用型人才為其主要責任。工程應用型人才的培養,實踐教學尤其重要,實踐才能出真知。合理的實踐教學體系,對我們能否實現教學目標至關重要。我院的人才培養指導思想是,保證學生掌握基本的理論基礎,充分發揮實踐教學的作用,豐富實踐教學的手段,把教學與實際應用相結合,教學與學科競賽相結合,教學與教師科研方向相結合,以此帶動促進教學。實踐教學應盡量與實際應用相一致,通過實踐訓練強化學生的工程實踐意識,培養其綜合運用專業知識分析問題、解決問題的能力。
我院實踐教學體系打破了依附于理論教學的傳統模式,更加重視實踐教學的系統性,在內容上統籌設計。該體系理順了各個實踐教學環節,以機器人技術為核心,把課內實驗、課程設計、開放實驗、業余科技活動、科研訓練等教學環節的內容統一規劃、合理設置,形成主線清晰、層次分明、內容豐富、難度適當的有機體系。
總的來說,我院實踐教學體系分為課內實踐教學、課余實踐活動兩大部分。
1) 課內實踐教學。首先,我們在課內實踐教學的實驗內容上作出了很多調整,通過調整,使不同課程分散的實驗內容盡量體現在同樣的對象上,進而將不同課程的內容更好地串聯起來。其次,對課程設計的題目,我們盡量做到針對性、統一性更強。我院智能科學與技術專業開設了4門專業課程設計,分別是單片機課程設計、機器人競技、虛擬現實課程設計、專業方向課程設計。專業方向課程設計對應專業的兩個方向:機器人技術和智能信息處理。機器人技術方向4門課程設計的內容既相互獨立,又相互聯系,對應著小型移動機器人的4個組成部分:基本驅動和傳感、行為模式控制、圖像采集及識別、智能控制及優化。當學生到大學4年級時,就可以制作出一臺簡單的小型移動機器人。最后是開設實驗選修課,即開放實驗,我們要求學生在大學3年級必須選擇其中1門課程設計,但不限于3年級,也不限1門。實際上開放實驗是一種介于課內與課余之間的教學組織形式。
2) 課余實踐教學的安排,以引導鼓勵學生多學習、多研究、多實踐為主要目的,以期形成良好的學習風氣。課余實踐教學內容上,以學科競賽作為導向,目的明確,學生的積極性也高。在組織形式上,主要是學生成立業余的科技興趣小組,由專門的教師以“導師”身份輔導。學生之間形成高年級學生指導低
年級學生的傳幫帶隊伍。目前我院成立的小組有智能車設計小組、機器人擂臺賽小組、無線傳感器設計小組、電子競賽興趣組、網站設計聯盟等。我院參加的各項學科競賽隊員基本都從這些業余科技小組選拔。往屆參加這些興趣小組的學生,畢業時就業都很受企業歡迎,工作待遇相對也好一些,充分說明了實踐教學環節的重要作用。
2實踐教學環節的內容設置
實踐教學內容可分為演示性內容、基礎技能、原理驗證性內容、簡單應用性內容、綜合設計性內容。具體的教學環節有認識實習、課內實驗、上機操作、課程設計、開放實驗(實驗選修課)、生產實習、畢業設計以及課余科技活動。
演示性內容主要是專業認識實習以及部分生產實習內容。專業認識實習的內容主要有參觀專業實驗室,演示一些典型實驗,例如倒立擺、機器人踢球、機器人擂臺賽表演等;觀看本專業所從事工作的教學錄像,加深對專業的認識,錄像內容主要播放專家對智能科學與技術專業的介紹、展望,相關智能產品的展示等。生產實習中的演示內容,主要是指實際生產過程(實際工作內容)的觀察認識,是更高層次的一種認識。
基礎技能是指通用工具的使用能力學習。它包括計算機基本操作、基本電子儀器儀表的使用、電子元器件的選型及基本檢測方法、手工焊接及制版的操作等,學生主要在硬件基礎實習中完成這些學習,并在后續實驗教學中逐漸加深。
原理驗證性內容和簡單應用性內容,基本上在課內安排,隨理論課同步進行,實驗內容是以機器人技術為導向。例如,傳感器原理課程,我們在眾多種類的傳感器中,選擇紅外傳感器、超聲波傳感器、光電編碼器等作為重點,而工業上常用的壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器不作為重點。
綜合設計性實驗內容在課內實驗中比較少,主要在課程設計、開放實驗、畢業設計以及課余科技活動中進行。4門專業課程設計的內容,對應著小型移動機器人的4個組成部分,既相互獨立,又相互聯系。學生在一套模板上不斷累加,到4年級時,就可以制作出一臺簡單的小型移動機器人。
開放實驗和課余科技活動圍繞兩個主題開展,一是學科競賽,二是科研項目,以前者為主。近年來,大學生機器人競賽的影響越來越大,對智能科學與技術專業實踐教學的內容、目標、性質和定位有良好的引導作用。其他相關的競賽項目,如“全國大學生電子設計大賽”、“挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽”等,同樣可以鼓勵學生參加。
競賽是對實踐教學的一種綜合考驗,是對專業教學狀況、實踐操作能力、創新設計能力以及臨場應變能力的全方位檢測。相應地,競賽同時又是促進教學的動力,在某種程度上模仿了某種實際應用,為實踐教學指引方向。這是一種關聯互動、互相促進的關系。競爭機制也刺激學生更加努力地學習。
3實驗平臺的建設
根據我院幾年來的教學經驗,以及本專業課程體系的設置,智能科學與技術專業形成了現在的實踐教學體系,如圖1所示。其中,第3學年專業方向一的內容包括4門課程的實驗:機器人、智能控制、機器視覺、控制電機;專業方向二的內容也包括4門課程的實驗:機器學習、數字視頻技術、生物特征識別技術、計算智能。第4學年的選修課實驗是專業任選課的實驗內容,主要有嵌入式控制系統、語音識別技術、機器翻譯、數據庫設計、電腦圍棋等。
根據此實踐教學體系,我們決定建立以教學機器人為主要實驗設備的實驗平臺。機器人是一種能夠通過程序控制,自主完成某類任務的機器系統。它綜合了機械、電子、控制、信息處理、人工智能等多個學科知識,是鍛煉學生實踐能力、創新思維的良好工具。教育機器人是指應用于教育領域的機器人,它具有良好的開放性和可擴展性,可以根據需要方便地增、減功能模塊,進行自主創新,有友好的人機交互界面,便于教學實踐[1]。機器人項目有很強的趣味性和挑戰性,能有效地激發學生的學習興趣,使大學的創新教育、實踐教育以及專業技術教育擁有了全新的模式,激活和強化了學生的多元能力特長,訓練了學生的創新能力、實踐能力及自主建構知識的能力。教育機器人創新實踐課程幫助學生對產品開發、項目管理等有了直觀的認知,同時有助于教師掌握全新的教育理念,有助于學校決策層系統推動教育改革[2]。
機器人教學平臺可分為模塊化教學機器人和智能機器人系統兩大部分,模塊化教學機器人,是一種普及型機器人教學工具,它由一套散件組成,可以自由組合,形成多種結構形式,也能實現比較復雜的創意設計。模塊化機器人套件主要為創作機器人而設計。它使用32位的處理器和總線式舵機,采用圖形化和C語言兩種軟件開發手段,可處理視頻、語音、大容量存儲;接口豐富,連接方便。它可由淺入深地指引學生搭建機器人結構并學習傳感、執行、控制原理和應用,學習機器人控制算法以及機器視覺、語音識別與合成等復雜處理。它能充分激發學生的創造力,構建出獨特的機器人。模塊化教學機器人作為機器人、嵌入式系統設計等課程的課內實驗設備,還能進行課程設計以及部分開放實驗、畢業設計等。利用模塊化教學機器人套件,經過適當改造,就可以參加一些機器人競賽項目。近年,我們使用該組件,參加過機器人武術擂臺賽、機器人滅火比賽,取得了較好的成績,學生得到了很好的鍛煉。
智能機器人綜合實驗平臺,是在中型移動機器人
的基礎上,增加其他功能單元,組成了一套大型的模塊化智能機器人系統。它在結構上包括中型機器人本體部分、多自由度機械手、二維激光測距系統、無線定位導航系統、雙目立體視覺系統、語音識別系統等幾個部分,它是一個開放式平臺,可以根據需要擴展其他的子系統。該系統可進行圖像處理方向的實驗與研究,如全景圖像采集及環境重構、多圖像目標跟蹤定位、圖像壓縮、模式識別;機器人運動的智能控制實驗:系統分析、系統建模、模糊控制、神經網絡控制、多自由度手臂路徑規劃;超聲波、遠紅外等測量傳感器技術實驗、多傳感器信息融合;網絡控制技術、無線傳感器網絡技術。
智能機器人綜合實驗平臺可實現的實驗內容分為兩個方向,第一個方向是軟硬件相結合的嵌入式設計,內容為機器感知與行為控制,涵蓋的課程包括傳感器原理及應用、控制電機、機器人以及機器人技術課程設計;第二個是以軟件為主的信息處理、智能決策,內容為語音處理與機器視覺、動作規劃與決策,涵蓋的課程包括智能控制、機器視覺、無線傳感器、語音識別技術以及機器人技術課程設計。
4結語
我院以人才培養模式改革為核心,以創新實踐為主線,以教學機器人為平臺,對智能科學與技術專業的實踐教學內容進行了大膽改革,重組了實驗體系,帶動了本專業的建設和發展,形成特色鮮明的專業人才培養模式。這個實踐教學體系的特點體現在兩方面:一是各個教學環節之間聯系緊密;二是注重發揮課余教學實踐的作用。希望通過實踐教學,切實為國家、為社會培養高素質的工程應用型人才。
參考文獻:
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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)
課程設計能夠培養訓練學生綜合運用知識解決復雜問題的能力，學科競賽可以提升學生運用所學知識解決實際問題的綜合實踐能力。將學科競賽的內容和形式引入到傳統課程設計中，再從課程設計中選擇優秀團隊和作品進行進一步的培養，二者的有機結合，不但可以提高實踐教學效果，激發學生的創新意識，增強創新能力，而且可以為參加科技競賽打下堅實的基礎。
關鍵詞：
學科競賽；課程設計；計算機學科；創新實踐
大學生創新實踐能力培養是高校人才培養中的重要工作之一[1]，各高校師資和學生水平不同，培養目標也不完全相同，所采取的方法也各有千秋。西南交通大學曾采取制訂創新人才培養計劃、建設創新人才培養基地、培養造就教學創新團隊等措施[2]；武漢大學提出計算機學科拔尖創新人才小班制培養方法[3]。課程設計能夠培養訓練學生綜合運用知識解決復雜問題的能力，學科競賽可為優秀人才脫穎而出創造條件，沈陽工業大學計算機科學與技術專業采取了二者相結合的方法提高學生創新實踐能力，取得了一定的效果。
一、計算機學科競賽簡介
近年來各個學科都陸續出現了不同類型的學科競賽，和計算機學科相關的競賽分為3類，分別是算法類、軟件應用開發類和硬件開發類。其中算法類競賽的典型代表是ACM國際大學生程序設計競賽，可以提高學生的計算思維能力[4，5]；軟件應用開發類包括中國大學生計算機設計大賽、普通高等學校本科大學生移動應用開發大賽、全國大學生信息安全競賽[6，7]、中國軟件杯大學生軟件設計大賽等；硬件開發類代表是全國大學生電子設計競賽[8，9]。上述競賽由國家教育部門、地方政府和相關公司多方主辦，競賽項目涉及本學科的研究熱點和前沿技術，對提高學生實踐能力并激發創新精神有很大的幫助。但由于多數學生缺少參賽經驗，缺乏自信，導致學生積極性不高，參賽學生人數并不多，失去了提高自身能力的非常好的機會。如何將學科競賽引入到日常教學中，讓更多的學生受益，而不是僅局限于極少一部分學生，培養學生創新實踐能力是值得探索的課題。
二、計算機專業的課程設計現狀
課程設計是實踐教學中的重要組成部分，是對理論教學的一個有益補充，是對學生進行的比較全面、系統的綜合性工程設計訓練，是培養學生實踐動手能力、創新能力和綜合素質的一個主要環節，不同的課程設計有不同的方法，例如中山大學提出計算機信息類綜合實驗課程設計方法[10]，湖南大學提出基于ISP技術的嵌入式系統課程設計實施方法[11]。教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導分委員將計算機科學與技術一級學科本科專業分成四個方向，分別是計算機科學、計算機工程、軟件工程和信息技術，對各個方向分別給出了6個課程設計范例[12]，見表1。不同學校計算機科學與技術專業特點不一樣，開設的課程設計也不完全相同，我校根據教學目標和學生特點從第2學期至第7學期各有一門作為單獨課程開設的綜合性課程設計，分別是計算機程序設計實踐、計算機組成原理課程設計、操作系統課程設計、數據庫與軟件工程課程設計、算法課程設計及專業課程設計。傳統的課程設計存在題目比較陳舊、學生合作意識差、成績評定主要由教師決定等問題。
三、學科競賽和課程設計融合方法
課程設計是學科競賽的基礎，學生只有掌握了相應課程知識，才能有機會參加學科競賽，競賽能夠使學生進一步鞏固所學知識，具有更多的創新思想。例如數據結構和算法課程設計與ACM國際大學生程序設計競賽相互促進。下面以我校《數據庫與軟件工程課程設計》為例，說明學科競賽與課程設計相融合提高學生實踐創新能力的實施過程。該課程設計是學習完《數據庫原理》和《軟件工程》課程后實踐性和綜合性比較強的實踐教學環節，要求學生能在3周時間內將理論知識加以綜合運用，開發一個小型信息系統。
1.團隊成員取長補短的優化組隊原則。
計算機學科的競賽通常以團隊的方式組織，如果團隊成員能充分發揮各自的優勢，整體的力量將會更加強大。組長要負責總體協調，需要有良好的組織協調能力；技術人員要負責解決關鍵技術問題；文檔編寫人員要具有較好的文字表達能力；答辯人員要具有較好的語言表達能力。這樣的組合方式可以使學生互相學習別人的長處，彌補自己的不足。所以在課程設計中我們也采取這種優化組隊方式，學生根據自身情況自愿組合，教師考查各組學生情況后，再進行適當調整。
2.精選歷屆競賽題目或自選創新題目。
題目確定有兩種方式：一是從以往的計算機學科競賽中挑選出符合課程培養目標和學生水平的競賽題目；二是鼓勵學生根據興趣愛好自己確定題目，教師把關確認題目的合理性、實現的可行性和工作量等問題。要求每隊一題，題目不能相同。
3.項目組給出切實可行的設計方案。
學生根據所選題目通過網絡和書籍查找相關資料，結合所學理論知識對課題進行仔細分析，同時需要了解軟件用戶實際需求，可以把同學或教師當作用戶，進行需求調研，在此基礎上提出切實可行的實施方案，并進行方案論證，包括需求分析、總體設計、詳細設計、測試方案等幾個方面。
4.組間互評，論證設計方案的合理性與可行性。
每個小組以答辯的方式進行方案匯報，教師和其他小組成員一起對方案進行分析、評價和指導。組間的互評目的是調動學生的積極性，讓其有主人的感覺，他們既是參賽者又是評委，這樣大家可以取長補短，意見也更加全面。
5.以團隊為單位的項目研發與測試。
即設計方案的具體實施階段，根據設計方案進行編程和系統測試。教師定期為學生提供技術支持，和組內學生一起討論，對學生出現的普遍問題，進行講解，為學生提供解決問題的新思路。
6.以團隊為單位的項目展示與組間評價。
學生完成整個項目后，各個小組將撰寫項目報告，提交最終作品并進行答辯，接受包含指導教師在內的驗收教師組和學生組間互評。這個環節主要考查學生對基礎知識的掌握程度、項目研發水平、總結表達等能力，觀察團對成員實踐過程中在設計、編碼、測試等方面的亮點。此過程主要強調以團隊為單位的評價，按照科技競賽比賽規則，通過比較各組作品以及答辯過程評出小組等級。
7.以個人為單位的組內成員互評、自評。
每個學生在小組內發揮的作用和大小不同，貢獻也不同，課程設計最后的成績也不同。小組成員要根據每個人的實際情況公正地給出每個成員（包括自己）在小組中的位置，清晰地意識到自己及他人在組中發揮的作用，互相了解優勢和劣勢。
8.選拔優秀學生團隊和作品。
評選出優秀作品，在教師指導下進一步進行完善，準備參加計算機學科相關科技競賽。
四、學科競賽和課程設計融合成果
采取上述方法進行的學生培養，既可以使優秀團隊脫穎而出，為參加上一級比賽做好準備，使其能在激烈的競爭中取得好成績，提高學校參與競賽的人數，提高獲獎數量和等級，也可以使絕大多數普通學生在各個方面得以鍛煉，提升專業能力，如方案設計能力、系統開發能力和集成調試能力等，提升非專業能力，如表達能力、文檔撰寫能力、PPT制作能力和組織能力等，并讓其感覺到只要通過努力并做好充分的準備，競賽的難度是沒有那么大的，提高參賽的積極性和自信心。中國大學生計算機設計大賽由教育部高等學校計算機類專業教學指導委員會、軟件工程專業教學指導委員會等聯合主辦，包括軟件應用與開發類、軟件服務外包類等小類，我校在2012年只報名參加了一項省賽，2013—2014年，我們將課程設計和中國大學生計算機設計大賽相結合，取得了如下成績，如表2所示。可見學科競賽和課程設計的融合，促進了參賽數量和獲獎等級的提高。
五、結語
計算機學科競賽和課程設計相融合的方法不僅改變了傳統課程設計模式，而且改變了傳統科技競賽校內推薦方法。傳統的推薦模式是學生接到競賽通知后，自行組隊參加比賽，存在的問題是競賽準備時間短、作品不完善，另外沒有經過訓練的學生直接參加競賽，對比賽的規則和要求沒有經驗，獲獎的概率小，獲獎的等級低。通過課程設計系統地創新性培養，提前選拔優秀團隊并進一步重點培養代表學校參加校外競賽，可增強學生的核心競爭力，提高學校的競爭力。在課程設計成績評定時綜合了組間評價、組內成員互評和自評，改變了傳統的以教師為主導的評價方式，提高了學生學習的積極性，同時促進了組內和組間學生的交流合作。
作者：邵虹 崔文成 單位：沈陽工業大學信息科學與工程學院
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論文關鍵詞：第二課堂 創新能力 教學改革 電信類專業
論文摘要：針對電子電信類專業的特點，制定了各個教學階段第二課堂活動的基本內容和實施方法，方便了指導教師從事第二課堂的指導活動；在各個教學階段實施第二課堂教學實踐活動，培養學生的創新能力。通過第二課堂實踐，我校電子電信類專業的學生對專業課的學習興趣不斷增加，學生的創新顯著提高。
第二課堂活動是指在完成專業人才培養方案中的課程和實踐環節之外，結合所學知識，在教師指導之下利用業余時問進行的科研和實踐活動。為提高學生的綜合素質和創新能力，促進學生個性發展，山東工商學院(以下簡稱“我校”)從2002年開始實施第二課堂與創新學分學校文件規定，實行學分制的本科學生在校期間必須取得第二課堂學分5分，否則不能畢業。
第二課堂與學生所學專業關系密切，學校文件只是給出了宏觀的要求，不可能具體到每個學科、每個專業的實施細節就電信類專業來說，專業的理論性強，且具有較強的實踐性第二課堂的重點是培養學生的實踐能力及創新能力。為了做好電信類專業的第二課堂與創新活動，我們按照教學過程的幾個不同階段，規定了第二課堂與創新活動的內容及評價方法。
一、基礎課學習階段的第二課堂活動
按照規定，學生在學習基礎學科和人文社會學科課程時可在教師指導下，利用業余時間開展課程內容專題討論、學術報告，并寫出書面總結，經任課教師考核，學生可以取得1到個第二課堂學分。
在基礎課學習階段，任課教師來自于兄弟院系，他們與學生所在院系沒有直接隸屬關系。學生所在院系無法直接給這些教師下達第二課堂活動的任務。為此，從2004年開始執行導師制度，即每個班級安排一名專業教師，負責指導該班級的第二課堂活動。
電子信息工程、電子信息科學與技術等專業的學生結合基本原理課程，完成了指導教師布置的用基本原理分析當前金融危機的題目。學生都能夠運用所學的知識，對這次金融危機爆發的原因進行深入細致的分析和解釋不但鞏固了所學知識，同時通過圖書、網絡等手段了解了當前經濟活動的熱點問題。
二、專業基礎課學習階段的第二課堂活動
在專業基礎課學習階段，學生可開展課外專題討論、寫讀書報告、組織課外科技活動小組等多種形式的活動，由教師考核每項活動可得l到2個該類學分。電信類專業的專業基礎課包含電路分析、模擬電子技術、數字電子技術及信號與線性系統分析等課程。模擬電子技術及數字電子技術課程均包含1周的課程設計，且授課學時較多。因此，我們結合電路分析、信號與線性系統分析這兩門課程，設置了課外討論題目。如線性系統的時域解法綜述(電路實例)，通信系統頻分復用方式的頻域分析，系統的時域解法與變換域解法的比較等。要求寫出書面報告，由指導教師評分。
學生在學習信號與系統時，還未開通信原理課。要完成通信系統的頻域分析，要用到頻域分析的基本原理(信號的調制與解調、信號濾波)，以及通信系統的頻分復用系統，后者指導教師可以做適當指導。通過這一題目，學生知道了頻域分析的用途，并對后續課程有一個大致的了解，激發其學習興趣。另外，開展專題演講活動也可作為這一階段的第二課堂活動。由學生自己選擇題目，并在課下準備材料，制作成幻燈片(限定時間為5分鐘)；由指導教師組織在多媒體教室進行演講比賽，指導教師按照演講情況進行評分。這項活動，可以鍛煉學生的組織材料能力、多媒體課件制作能力及演講能力，能夠在工作中更好地表達自己的思路及方案。
三、專業課學習階段的第二課堂活動
在專業課學習階段，學生參加教師的科研課題，或由教師組織成立課外科技活動小組，完成一定的科研任務，并撰寫文獻綜述、生產現狀調查、研究論文、實驗設計等，由教師考核，每項活動可得l到2個該類學分。
在這一階段，學生已具備一定的專業知識和科技工作能力，但還不完善，需要在教師的指導下才能工作。學生參與第二課堂活動，可在教師指導下，完成某個項目的部分或全部工作，經歷科研及開發工作的整個過程，積累科研開發工作經驗。
電子設計大賽是第二課堂活動的重要內容。我校自電子信息工程專業成立至今，每年都組織學生參加兩年一度的全國大學生電子設計競賽及山東省大學生電子設計競賽。競賽的時間在每年的9月，我們在暑假前組織學生自愿報名，學生組隊參加，利用假期進行認真的理論與實踐方面的準備，學習單片機的編程技術，常用電子儀器的使用方法，電路圖的制版及元器件的焊接技術，以及各種傳感器電路及其應用。學生拿到競賽題目后能夠在規定時間內完成設計任務。參加過電子設計競賽的學生感慨地說，參賽過程學到的東西實在是太多了，好多都是教材中沒有的新技術。除此之外，提倡學生根據自己的興趣進行組合參加各種形式的電子競賽，如“ZLG杯”ARM嵌入式系統電子設計競賽，富士通微電子杯MB95200系列MCU競賽等。至今，我校學生已多次獲國家及山東省的獎項。
選拔有能力的學生參與教師的科研課題，這是第二課堂活動的另一項內容。學生到課題組后，教師為學生分配一定的任務并提供適當的條件，學生在教師指導下工作。例如，在嵌入式系統開發中，LCD顯示驅動子系統的開發，無線數據傳輸子系統的開發，這樣的小題目非常適合學生去完成。學生在課題組工作，不僅學到了知識，而且得到了在科研團隊中的工作經驗為今后從事科研工作打下了良好的基礎。
學生成立技術協會，也是第二課堂活動的內容。愛好電腦的學生參加電腦技術協會， "協會是學生人數較多的協會學生一起交流電腦裝機技術，系統維護技術，網頁制作技術等他們把所學到的知識，利用業余時間運用到為同學、教師的服務中。符合勤工儉學條件的，可以在相應部門的崗位上幫助教師做電腦維護工作，學校支付一定的報酬。另外，校外的小企業需要開發網頁，大的軟件公司不愿承擔過小的項目，這種網頁開發特別適合學生去做。通過這樣的開發過程，學生的網頁制作技術水平得到提高，并得到與企業打交道的經驗，還得到一定的報酬。
鼓勵學生學習嵌入式系統開發技術。雖然專業培養計劃中已開設單片機原理課程，但對電信類專業來說，只知道單片機是不夠的，還要進一步學習嵌入式系統技術。嵌入式開發系統品種繁多，各種單片機開發板，ARM開發系統價格僅幾百元，學生可以結合自己的興趣，自己購買開發學習板，利用業余時間學習。不少學生把嵌入式系統的開發作為畢業設計的題目，并取得了良好的成績。
四．總結
摘 要：深入理解計算機系統對提高計算機專業學生計算機應用系統設計能力具有重要意義。使學生深入理解計算機系統的重要途徑之一就是面向系統的計算機專業實踐教學體系建設。本文主要介紹東南大學面向系統的計算機專業實踐教學體系建設探索經驗，以供相關教學研究人員借鑒。
關鍵詞：面向系統；實踐教學；課程設計；系統綜合
隨著計算機科學技術的不斷發展，計算機應用領域的不斷擴大，計算機專業的學生如何提高競爭力，是計算機教育領域一個非常重要的研究課題。對計算機專業教育，一個非常重要的思路是分類培養[1]：培養將來計算機科學技術的研究人員和應用計算機科學技術解決實際領域應用問題的計算機應用人員。對計算機科學技術研究人員，需要加強對計算機系統的理解，以更好地設計出新型計算機系統。對計算機應用人員，若能對計算機系統深入理解，則可在計算機應用系統架構時，充分利用計算機系統本身的特性，提高計算機應用系統的性能。因此，讓學生深入理解計算機系統是計算機教育的重要內容[2-3]。讓學生深入理解計算機系統，一個重要途徑就是探索面向系統的計算機專業實踐教學體系。
1 東南大學面向系統的計算機專業實踐教學體系
計算機系統包括硬件和軟件。對于硬件，其核心是CPU；對于軟件，主要包括操作系統(可延伸包含網絡操作系統)、編譯軟件和數據庫系統。
對面向系統的專業實踐教學體系進行建設，東南大學的目標是加深學生對計算機系統的深入理解，希望學生在“做中學、學中研、研中創”，能設計自己的計算機系統；主要方法是強調三結合：理論與實踐相結合、課內與課外相結合、教學與科研相結合。
根據“強化基礎、軟硬結合、立足系統、面向應
用、加強實踐”教學理念，東南大學形成了如圖1所示的面向系統的專業實踐教學體系。
該實踐教學體系以硬件系統綜合實踐和軟件系統綜合實踐為基礎，通過“計算機系統綜合課程設計”課程加以綜合，通過學生科研實踐和畢業設計強化“面向系統”的理念。
硬件系統綜合實踐包括硬件實驗和接口實驗。硬件實驗主要是讓學生運用EDA技術、采用軟件設計一個指令集自定義的模型計算機，并下載到FPGA芯片，讓學生深入理解CPU結構、會設計一個CPU。接口實驗主要包括存儲器擴展、定時器、串口、并口、中斷、A/D、D/A、DMA控制器、小型微機應用系統的綜合設計與測試等實驗，通過實驗，學生能夠理解微機接口及其應用技術。
軟件系統綜合實踐主要包括編譯原理課程設計、操作系統課程設計和數據庫系統課程設計。對編譯原理課程設計，要求學生能設計可生成編譯程序的程序，也就是編譯程序生成工具程序(包括Lex和Yacc)，加強學生對程序設計語言本質和編譯軟件的理解，進一步提高程序設計能力、特別是大型軟件的設計能力。對于操作系統課程設計，要求學生在閱讀Linux操作系統源代碼的基礎上添加新的系統調用，修改調度程序的代碼，擴展一個新的調度算法；或者基于Java虛擬機，完成基于Java虛擬機的線程調度及請求頁式管理的Java實現，以加深學生對計算機操作系統內核的理解，提高對操作系統內核的分析與擴展能力。對于數據庫系統課程設計[4]，通過設計一個小型的數據庫管理系統，為今后從事數據庫系統研究和開發、充分利用數據庫管理系統提供的各種特性解決實際問題打下堅實的基礎，實驗內容主要包括數據庫事務處理系統設計與實現、SQL語言解析與執行以及索引優化技術的實現。
對于計算機系統綜合課程設計，從系統設計的角度，通過對SOC(片上系統)的硬、軟件設計，將學生帶進計算機系統硬件和系統軟件綜合開發的領域，讓學生初步理解軟件、硬件協同設計，給學生一次綜合的訓練的機會，加深學生對計算機系統的理解。
2 典型實踐課程建設探索
這里主要介紹東南大學硬件實驗、編譯原理課程設計、操作系統課程設計、數據庫系統課程設計和計算機系統綜合課程設計建設探索經驗。
2.1 硬件實驗實踐課程
東南大學長期重視硬件教學。東南大學硬件課程群是江蘇省優秀課程群。1985年，為了加強計算機組成原理的綜合實踐，我校開始獨立設置計算機硬件實驗實踐課程。硬件實驗實踐課程內容是學生自己設計一個簡易的CPU，可以完成七條基本指令。學生通過這樣的實驗，初步改變了懼怕硬件的心理，在對課程充分理解的基礎上，自主設計自己的CPU，不設條條框框，學生實驗完成情況令人滿意，改革初現成效。部分學生的課程設計在全國相關教學會議上被作為樣板，受到與會者的一致好評。由于課程建設成效顯著，“模型計算機系統課程設計”(硬件實驗)課程建設于1993年被評為東南大學教學改革成果二等獎。從1999年開始，我們探索在原有CPU設計基礎上增加接口部件，并將EDA技術引入到課程設計中，為開設“計算機系統綜合課程設計”打下基礎。
經過長期的建設，硬件實驗實踐課程目前將著眼于CPU的組織和嚴格的時空安排，著眼于計算機硬件系統的設計方法和基本電路的實現方法，由小型部件實驗和大型課程設計組成。課程目標是通過實驗，在理論與實踐相結合的基礎上，加深學生的整機概念，進一步弄清計算機的內部結構和時空關系，學會指令功能的電路實現方法和技巧，掌握運用EDA技術進行設計和調試的工作方法，提高學生自行設計、調試分析的獨立工作能力。
小型部件實驗用傳統的中小規模集成電路完成，使學生對運算器、存儲器、數據通路、總線等基本概念有感性認識，對數據流和控制流的關系、計算機主要部件的工作過程有較清楚的了解。
大型課程設計要求學生運用EDA技術，采用ALTERA公司的MAX+PLUSII軟件或Quartus II軟件，自己設計一臺指令功能完備的模型計算機，下載到本實驗系統提供的FLEX10K系列芯片上，并調試成功，最后通過檢查驗收程序，寫出報告。對于模型計算機設計，分為兩個層次：微程序控制的模型計算機設計與調試和復雜的模型計算機設計與調試。對于微程序控制的模型計算機設計與調試，可自行規定數據格式和指令格式，在所提供的條件范圍內設計一臺能夠實現基本指令的微程序控制的模型計算機。對于復雜的模型計算機設計與調試，要求具有多種尋址方式、中斷系統、16條以上指令，掌握用Verilog語言設計計算機硬件的能力，掌握用軟件工程的思想設計計算機硬件的工作方法及工作過程。
該課程不安排考試，學生成績以其學習態度、設計能力、實驗結果以及實驗報告情況評定。具體分配如下：學習態度10分，設計水平和實驗結果
60分(設計方案30分、實驗結果20分、創新10分)，實驗報告30分(方案和電路10分、文字表述10分、總結和分析等10分)。總分按優、良、中、及格、不及格評分。
2.2 編譯原理課程設計
編譯程序是重要的系統軟件，其設計理論基礎涉及形式語言與自動機理論。編譯程序設計的簡單方法是按照特定的程序設計語言描述規范進行相應的詞法、語法分析和目標代碼生成。主要不足是程序設計語言描述規范發生改變時不能做快速適應。因此，在編譯程序設計時，一種新的方法是使用編譯程序生成工具生成編譯程序。典型編譯程序生成工具有Lex和Yacc。為了使學生對Lex和Yacc的實現機理有深入的理解，東南大學從2005年開始獨立設置編譯原理課程設計實踐課程。
該課程的設計目的就是通過設計一個通用的能夠自動根據正規表達式生成詞法分析程序的工具程序SeuLex和一個通用的能夠根據上下文無關文法及其語義規則自動生成語法分析程序的工具程序SeuYacc，使學生深入理解編譯原理，為在大型軟件系統實踐中設計性能優良的軟件系統打下基礎。
SeuLex設計的主要內容是給定一個語言的Lex完整描述，通過程序實現對應的正規表達式集分析、相應非確定的有限自動機構造、確定化和最小化；根據最小化的確定有限自動機生成對應的詞法分析程序。對于SeuYacc設計，主要內容是給定一個語言的Yacc完整描述，通過程序實現對應的LALR(1)分析表構造過程；輸出基于LALR(1)分析表、具有LALR(1)分析總控程序和LR(1)分析表查表程序的語法分析程序。
該課程考核根據每個學生小組必做實驗和選做完成情況、實驗結果的正確性、選做實驗的數量和完成情況進行小組評分，作為該小組成員的最高得分；對小組內各個成員評分，結合學生小組分工情況和組內評價進行評分。
學生普遍認為，該課程設計對加強學生對編譯理論的理解、提高大型程序的設計能力具有重要作用。
2.3 操作系統課程設計
操作系統是計算機系統的核心軟件，對操作系統的深入理解，可幫助學生充分利用操作系統提供的功能，提高計算機應用系統的效率，從而使學生能夠“做好應用”，更進一步設計自己的操作系統軟件。
為了加深學生對計算機操作系統內核的理解，提高其對操作系統內核的分析與擴展能力，東南大學從2005年開始獨立設置操作系統課程設計實踐課程。
該課程主要是為學生將來在基于Linux的嵌入式系統開發或在Java虛擬機上的軟件開發工作奠定基礎。
該課程提供兩類難度相當的實驗，學生可按照自己的興趣選做A類或者B類。
A類：本課程設計要求學生在閱讀Linux操作系統源代碼的基礎上完成兩個主要項目：在Linux2.4的內核中添加新的系統調用，以理解系統調用的工作機制，掌握擴展內核功能的技術；在Linux2.4中修改調度程序的代碼，擴展一個新的調度算法。
B類：在Java虛擬機上完成兩個項目：基于Java虛擬機的線程調度；請求頁式管理的Java實現。
該課程考核根據每個學生小組必做實驗和選做完成情況、實驗結果的正確性、選做實驗的數量和完成情況進行小組評分，作為該小組成員的最高得分；對小組內各個成員評分，結合學生小組分工情況和組內評價進行評分。
學生普遍認為，通過該課程設計，對操作系統的理解有一個較大的提升，對構建自己的操作系統有了一定信心。
2.4 數據庫系統課程設計
數據庫管理系統是信息處理的重要系統軟件，充分理解數據庫管理系統，對提高信息處理應用系統的性能和效率具有重要的作用。
為了為學生今后從事數據庫系統研究和開發、充分利用數據庫管理系統提供的各種特性解決實際問題打下堅實的基礎，東南大學利用在各種數據庫系統開發方面的長期科研積累，從2005年開始獨立設置數據庫系統課程設計實踐課程，安排學生3～4人一組，分配角色，不限機時，遵循軟件工程的要求自行設計并實現一個麻雀雖小、五臟俱全的數據庫管理系統MyDBMS，通過實踐，使學生更加透徹地理解數據庫系統的基本原理和內部實現技術。
該課程實驗將分為兩大部分：一是數據庫事務處理系統設計與實現；二是SQL語言解析與執行，以及索引優化技術的實現。對于數據庫事務處理系統實驗，主要是實現關系型數據庫管理系統中的兩步提交事務處理系統；對于SQL語言解析與執行實驗，主要實現標準SQL語言的解析，以及執行控制模塊；對索引優化技術實驗，主要實現B+樹索引結構并優化。
該課程考核根據每個學生小組必做實驗和選做完成情況、實驗結果的正確性、選做實驗的數量和完成情況進行小組評分，作為該小組成員的最高得分；對小組內各個成員評分，結合學生小組分工情況和組內評價進行評分。
從教學實際情況來看，絕大多數學生都能按要求完成任務，學生普遍反映雖然很辛苦，但收獲很大。該實踐課程所依據的理論課程“數據庫原理”于2010年成為國家精品課程建設項目。
2.5 計算機系統綜合課程設計
計算機系統綜合課程設計是軟件綜合實踐和硬件綜合實踐的集成，要求學生從CPU 設計、接口設計到BIOS設計、匯編器設計、編譯程序設計和應用示范程序設計，需要軟硬綜合。東南大學從2003年開始探索計算機系統綜合課程設計實踐課程建設。
2003年，東南大學按照計算機專業課程群的總體大綱，以及“軟硬結合、立足系統”的教學指導思想，參考加州大學伯克力分校以及日本法政大學的課程設計實踐的經驗，獨立設置了“計算機系統綜合課程設計”實踐課程，將“計算機系統綜合課程設計”定位在采用EDA、OO(面向對象)、SOPC等技術，綜合軟硬件實踐，形成小型嵌入式系統的設計目標。將學生5～6人分為一組，設計內容包括嵌入式CPU設計、接口電路設計、BIOS設計、編譯器設計、簡單應用程序設計等，真正將學生帶進計算機系統的硬件和軟件設計與開發領域，讓學生得到一次全面綜合的實踐訓練。
該課程硬件部分實驗是設計一個可運行指定的31條MIPS指令的RISC型MIPS16微處理器，具有32位指令、16位地址線和數據線。實驗要求包括處理器采用哈佛結構，有獨立的2KB的指令存儲器和2KB的數據存儲器；具有2個中斷源入口，兩級中斷優先級(可選)；具有2個16位定時/計數器；具有一個4×4鍵盤控制器和4位7段LED控制器；具有一個簡單UART串行通信控制器或一個SCI串行通信控制器；具有看門狗功能(可選)；用不同的方法實現移位指令，并分析對主頻和功耗上的影響(可選)；增加乘法器、除法器、標志寄存器等(可選)。
該課程軟件部分實驗包括含有編輯功能的MIPS16匯編(編譯)程序；含有基本輸入輸出系統BIOS(可選)；含有硬件各部件測試程序；MiniC編譯器(可選)；集成開發環境IDE的設計(可選)；含有一個應用程序范例(可選)。
在多年的課程設計中，學生們不僅完成了簡單的SoC設計，更不斷進取，分別完成了流水型、超標量型、帶分支預測的流水、帶指令預取的流水、雙核等多種先進的設計。2005級學生的課程設計成果MiniSys IDE已作為東南大學硬件基礎課的實驗工具。2006級學生嘗試了增加鼠標、黑白液晶屏、彩色液晶屏、步進電機、點陣LED等外部設備的接口電路、并初步嘗試了3核處理器的設計。該課程于2009年成為教育部―Intel精品課程。
3 保證實踐教學效果的建議
實踐教學對提高學生的能力和素質具有重要作用，但教學工作量較大，需要教師有很大的投入，才能保證教學效果。東南大學為了保證實踐教學效果，首先從實驗實踐教學考核政策上予以傾斜，學校實驗教學與技術崗位編制中，充分考慮實驗室建設與實驗教學改革的需要，重點建設的實驗中心，改革與建設編制崗位數所占的比例可以達到中心實驗技術崗位的20%以上。
另外，針對獨立設置的課程設計[5-6]，有如下建議。
1) 任務布置階段，因人而異，避免一刀切：對基礎較差的學生――給出基本任務要求，鼓勵學生向更高目標走，絕不降低基本要求；對于大多數學生――給出的任務比基本要求略高，鼓勵他們多進行討論，讓這部分學生能“吃飽吃好”；對于能力強的學生――讓他們自行組織討論，充分發揮能動性，提出自己的方案，可以四個不限定(不限定學生設計的總體結構，不限定學生具體實施設計的步驟，不限定最終的目標與驗證方法，不限定學生實施自己設計的時間和地點)，大大提高學生的學習興趣。
2) 任務執行階段，做到教師全程跟蹤：對于基礎差的學生――講清楚基本原理和設計中要注意的關鍵問題，必要時給這部分學生補一點基礎的知識；大多數學生――引導學生能夠更為完善地完成設計，并在設計中或多或少地表現出一些自己的特色，這部分學生要多做一些啟發性的工作；能力強的學生――放手讓他們去做各種探索性實驗，要經常參加他們的討論，聽取他們的思路，并及時為他們提供有關的資料。
3) 任務驗收階段，采用招標式課程設計驗收方案：各組展示本組的設計，組長做總體性介紹；成員展示自己設計的特色；各組之間展開競爭和互評，用自己的最優秀部分贏取驗收教師和其他組成員的好評。
4) 嚴把設計質量關：杜絕抄襲現象；規范設計報告格式，提高設計報告質量。
4 結語
提高學生系統認識能力對計算機專業學生具有重要意義。東南大學面向系統的計算機專業實踐教學體系建設探索經驗表明，面向系統的綜合實踐很有必要，學生不僅加深了對計算機系統的理解，而且提高了分析問題、解決問題能力，提高了學生的專業興趣，為今后走上工作崗位，能夠很快適應新環境奠定了較好的基礎。
當然，面向系統的綜合實踐對理論基礎不夠扎實的學生還具有較大難度。如何使所有學生均有很大的收獲，還需要不斷地探索。希望本文對相關教學研究人員有借鑒作用。
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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)
