時(shí)間：2023-01-14 17:55:35
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇嵌入式培訓(xùn)總結(jié)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);課程群;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;開放實(shí)驗(yàn)室;教學(xué)方式
隨著嵌入式技術(shù)日益普及,國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛加大了對(duì)嵌入式產(chǎn)品的研發(fā),嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的人才需求也日益旺盛[1]。為了適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)的廣泛需求,全國(guó)各高校紛紛開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程,嵌入式系統(tǒng)課程一時(shí)成為各高校最受歡迎和最熱門的課程之一[2]。然而,與嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展相比,我國(guó)教育機(jī)構(gòu)在此方面的培養(yǎng)則相對(duì)滯后[3-4],作為一個(gè)新興的課程體系,嵌入式系統(tǒng)課程在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面存在很多不足,特別是一般院校在教學(xué)實(shí)踐中遇到了很多困難和問題[5-7]。本文針對(duì)這些問題和不足進(jìn)行了分析,并結(jié)合筆者在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面的實(shí)踐和對(duì)其他高校經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),提出了相應(yīng)對(duì)策以供討論和研究。
1現(xiàn)狀分析
作為一個(gè)新興的課程體系,嵌入式系統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)一直處于不斷探索和磨合的階段,遠(yuǎn)不如其他課程那樣成熟和完善。一般院校的教學(xué)實(shí)踐目前主要存在以下幾個(gè)問題:
1) 嵌入式系統(tǒng)入門難,且不同專業(yè)的學(xué)生各有其局限性。
嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域門檻較高,要求開發(fā)人員不僅要懂底層的硬件,而且要有較高的軟件專業(yè)水平[8],在有限的學(xué)時(shí)里要掌握好軟硬兩方面,對(duì)學(xué)生來說壓力很大。各專業(yè)學(xué)生的背景知識(shí)參差不齊,自動(dòng)化、測(cè)控和電子類的學(xué)生往往硬件基礎(chǔ)好,軟件偏弱;而計(jì)算機(jī)和軟件工程類的學(xué)生往往軟件基礎(chǔ)好,硬件偏弱。
2) 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)復(fù)雜,師資力量有限。
一般院校在嵌入式系統(tǒng)方向的師資有限,特別是實(shí)驗(yàn)人員極其匱乏,而嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難度大,過程復(fù)雜,學(xué)生遇到的問題多,需要教師投入很多的精力和時(shí)間。另外,嵌入式實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要比其他實(shí)驗(yàn)更多的維護(hù)和管理,這也會(huì)增加實(shí)驗(yàn)老師的工作量。
3) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏,實(shí)驗(yàn)資源使用受限。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板、仿真工具等實(shí)驗(yàn)器材價(jià)格不菲,學(xué)生無法自行配備,只能到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而這限制了學(xué)生隨時(shí)、隨地學(xué)習(xí)的靈活性,也限制了學(xué)生創(chuàng)意和靈感的發(fā)揮,而一般院校經(jīng)費(fèi)投入有限,開發(fā)板的數(shù)量有限,這也在相當(dāng)程度上限制了學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間和空間。
4) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,缺乏綜合性和創(chuàng)新性內(nèi)容。
很多院校的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)偏低,且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,大都是基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),有的即使是綜合性的,但很少更新,與業(yè)界的主流開發(fā)技術(shù)和開發(fā)平臺(tái)脫離,致使學(xué)生所學(xué)與業(yè)界實(shí)際需求有差距,失去了嵌入式教學(xué)的意義。
5) 缺乏完善的立體教學(xué)資源和環(huán)境,同時(shí)教學(xué)手段落后、單一。
很多院校還沒有建立起完善的教學(xué)體系,更缺乏支撐學(xué)生學(xué)習(xí)的立體教學(xué)資源和環(huán)境,除了上課和實(shí)驗(yàn)以外,缺乏其他的方式、手段來鞏固和促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步的發(fā)展。在教學(xué)方式上,仍然采用了過去相對(duì)落后和單一的講學(xué)方式,只是采用PPT進(jìn)行“灌輸式”、“一言堂”的理論講解。
2對(duì)策探討和研究
本文結(jié)合筆者的實(shí)際任教經(jīng)驗(yàn)、平時(shí)的思考以及對(duì)一些重點(diǎn)院校、嵌入式技術(shù)公司的調(diào)研,提出針對(duì)上述幾個(gè)問題的對(duì)策以供研究和探討。
1) 院系合作,建立合理、完善的嵌入式系統(tǒng)課程群。
嵌入式系統(tǒng)課程內(nèi)容多而雜,系統(tǒng)性和綜合性強(qiáng),嵌入式系統(tǒng)本身就是一個(gè)包含軟件和硬件的完整微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),因此,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和技術(shù)不是一兩門課程就能講授的,需要建立一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)課程群。參考和總結(jié)各高校嵌入式系統(tǒng)課程的開設(shè)情況,本文認(rèn)為圖1所示的嵌入式系統(tǒng)課程群是可以借鑒的。
其中,硬件基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)課程是作為嵌入式系統(tǒng)課程的先修課程,在低年級(jí)開設(shè),而嵌入式系統(tǒng)原理、嵌入式處理器結(jié)構(gòu)、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)4門課作為課程群的主干課,主要為本科三、四年級(jí)和研究生開設(shè)。這些課程不是為了嵌入式系統(tǒng)而重復(fù)開設(shè)的,而是結(jié)合嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整和優(yōu)化,以便于嵌入式系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)。
為了節(jié)約師資力量和共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備,相關(guān)院系可以建立合作機(jī)制,互補(bǔ)開設(shè)課程。例如,計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生可以選修自動(dòng)化或電子專業(yè)的模擬電路等課程,而自動(dòng)化或電子專業(yè)的學(xué)生可以選修計(jì)算機(jī)學(xué)院的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)等課程。這樣既可以節(jié)約師資力量,也可以共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備,還可以使“偏軟”和“偏硬”專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行軟硬互補(bǔ),互相學(xué)習(xí)、互相促進(jìn)。
2) 加強(qiáng)師資培訓(xùn)和進(jìn)行結(jié)構(gòu)性擴(kuò)展。
要解決實(shí)驗(yàn)課中師資力量受限的問題,在不額外引入師資的情況下,可以從橫向和縱向兩個(gè)方面進(jìn)行師資培訓(xùn),達(dá)到擴(kuò)展師資力量的目的。橫向是加大對(duì)本專業(yè)的硬件類課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)員(例如體系結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路課程的實(shí)驗(yàn)員)的培訓(xùn),使之可以兼任嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)員;縱向是可以著力培養(yǎng)少數(shù)優(yōu)秀研究生,使之可以和教師一起帶實(shí)驗(yàn),每年進(jìn)行一次選拔,以維持能夠帶實(shí)驗(yàn)的常規(guī)人員陣容。
3) 建立開放實(shí)驗(yàn)室。
解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)備受限的問題,有兩個(gè)思路:一是建立全天候開放性實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生可以隨時(shí)隨地到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn),這里需要建立嚴(yán)格的管理制度,既保障學(xué)生自由的學(xué)習(xí)又保障實(shí)驗(yàn)室的安全和規(guī)范運(yùn)作,目前國(guó)內(nèi)很多高校已經(jīng)有這方面的成功經(jīng)驗(yàn);二是可以引入和開發(fā)能夠運(yùn)行在通用PC平臺(tái)上的MPU仿真軟件如SkyEye, 通過仿真軟件,學(xué)生可以在自己的PC上建立起ARM系列MPU的運(yùn)行、調(diào)試環(huán)境,對(duì)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件進(jìn)行開發(fā)調(diào)試,學(xué)生通過初步調(diào)試后,可以再到實(shí)驗(yàn)室真實(shí)環(huán)境下驗(yàn)證,能夠緩解實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限的壓力。
4) 構(gòu)建“一體化、多層次、開放式”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。
嵌入式課程是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程,只有建立完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系才能培養(yǎng)出真正有動(dòng)手能力的學(xué)生?？梢越⒍鄬哟?、逐步遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,如圖2所示。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,還應(yīng)注意打通課程之間的“壁壘”,做到“兩個(gè)貫通”――在縱向上把專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上下貫通,在橫向上將不同門類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容左右貫通。
5) 建立完善的立體教學(xué)資源和環(huán)境,改進(jìn)教學(xué)方式和手段。
可以從以下幾個(gè)方面完善教學(xué)資源和環(huán)境:一是建立嵌入式系統(tǒng)課程資源網(wǎng)站,集資源共享、技術(shù)交流、信息反饋等多功能于一體,讓師生、學(xué)生之間可以自由學(xué)習(xí)和交流;二是舉辦嵌入式系統(tǒng)技術(shù)講座,邀請(qǐng)來自高校的研究成果突出的學(xué)者,來自公司企業(yè)的工程技術(shù)人員進(jìn)行專題講座,使學(xué)生能接觸到最新的知識(shí)和實(shí)用技術(shù),并了解社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的具體需求;三是對(duì)難理解、較抽象的課程內(nèi)容開發(fā)配套的CAI軟件輔助教學(xué);四是展開校企合作,為學(xué)生創(chuàng)建工程實(shí)踐環(huán)境;五是舉辦校內(nèi)嵌入式系統(tǒng)競(jìng)賽,并引導(dǎo)學(xué)生參加地區(qū)和全國(guó)性的競(jìng)賽,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
改進(jìn)教學(xué)方式和手段可以從大力開發(fā)CAI課件、Flas、網(wǎng)絡(luò)視頻課件入手,以增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性、形象性,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也能促進(jìn)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握和吸收。對(duì)于工程項(xiàng)目,可以錄制項(xiàng)目的完整過程,在實(shí)踐教學(xué)中向?qū)W生展示從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的原理、方法和技巧。
3國(guó)內(nèi)高校成功經(jīng)驗(yàn)
關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng) 嵌入式系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）05（a）-0023-02
隨著不斷更新的嵌入式技術(shù)在智能通訊、消費(fèi)電子、醫(yī)療儀器、航天航空等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，嵌入式技術(shù)正在成為高校學(xué)科方向建設(shè)或開設(shè)為選修課程，課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊跟技術(shù)前沿有了更高的要求，如何對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，期望形成適合本院校特色的課程內(nèi)容和教學(xué)方法是當(dāng)前各類院校共同探索的重點(diǎn)[1]。
本文結(jié)合本校應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的教學(xué)實(shí)際，提出以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，圍繞綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開，培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件基本體系和結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行模式、嵌入式軟件開發(fā)流程、系統(tǒng)調(diào)試、驗(yàn)證和測(cè)試方法等，使學(xué)生具備基本的嵌入式項(xiàng)目開發(fā)知識(shí)和能力。
1 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
1.1 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和特點(diǎn)
全面了解嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)對(duì)教學(xué)和改革非常必要，其主要特點(diǎn)有：（1）實(shí)踐性。學(xué)生必須親自實(shí)踐，設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手操作，才能真正將知識(shí)為已所用，若沒有認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)猶如紙上談兵；（2）系統(tǒng)性。嵌入式統(tǒng)課程涵蓋面較寬，底層硬件是基本，嵌入式操作系統(tǒng)是重點(diǎn)，多種開發(fā)平臺(tái)和多種軟件使用是突破口，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的所涉及到的相關(guān)程序設(shè)計(jì)是關(guān)鍵……（3）創(chuàng)新性。嵌入式系統(tǒng)知識(shí)技術(shù)更新快，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，應(yīng)該加入創(chuàng)新的元素，學(xué)生也應(yīng)需要在實(shí)驗(yàn)中有自己獨(dú)立的見解和想法，而不是單純完成教師分配的任務(wù)[2]。
總之，在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程中，把握嵌入式技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)、涉及領(lǐng)域廣、技術(shù)更新快等特點(diǎn)，注重理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)落到細(xì)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為主要目標(biāo)。
1.2 嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足
雖然目前眾多高校日益重視嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但效果一直欠佳，仍表現(xiàn)出很多薄弱和不足之處。首先，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排不合理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，學(xué)生自己動(dòng)手的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少；單一性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)多，綜合性開發(fā)實(shí)驗(yàn)少；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)多，反映嵌入式最先進(jìn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式，造成學(xué)生學(xué)完課程之后不知道如何應(yīng)用，對(duì)嵌入式技術(shù)還停留在理論階段。其次，嵌入式實(shí)驗(yàn)設(shè)置與實(shí)驗(yàn)室資源配置不合理。部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，難以與快速發(fā)展的嵌入式硬件與軟件開發(fā)同步；實(shí)驗(yàn)資源長(zhǎng)期閑置，利用率低；實(shí)驗(yàn)室管理制度過于死板，課后作業(yè)無法到實(shí)驗(yàn)室完成或繼續(xù)學(xué)習(xí)。再有，很多高校師資力量薄弱，學(xué)生知識(shí)水平參次不齊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往輔導(dǎo)不到位，導(dǎo)致個(gè)別學(xué)生無法及時(shí)解決問題則中途放棄。最后，嵌入式實(shí)驗(yàn)課程體系陳舊，與企業(yè)要求嚴(yán)重脫軌，學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)形式嚴(yán)峻，就業(yè)后不能很快進(jìn)入工作崗位，有的甚至還需要進(jìn)行第二次培訓(xùn)[3]……
2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
針對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程特點(diǎn)和現(xiàn)狀，初步探索與嘗試項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和方式，讓項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)貫穿于課程體系結(jié)構(gòu)，從而提高實(shí)驗(yàn)室資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，形成教學(xué)相長(zhǎng)良性局面。具體的說，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)化教學(xué)，就是以項(xiàng)目為載體，將課程講授的主要內(nèi)容穿插其中，注重課程理論體系的完整性，達(dá)到理論實(shí)踐一體化、傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力一體化、“教、學(xué)、做”一體化的培養(yǎng)工程人才的教學(xué)方法，這種教學(xué)模式比較適合那些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程[4～5]。
教師選擇項(xiàng)目應(yīng)具有實(shí)用性、典型性、綜合性、趣味性和可行性，采取“項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、邊講邊做、講做結(jié)合”的教學(xué)模式，且項(xiàng)目精心準(zhǔn)備并成功實(shí)現(xiàn)，對(duì)各細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)訪求及理論知識(shí)比較熟悉。當(dāng)然，項(xiàng)目化教學(xué)方法的實(shí)施過程中也存在一定的困難，它要求教學(xué)的硬件資源比較齊全，實(shí)驗(yàn)室管理方案合理、師資配備得力等。
3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)嘗試
3.1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
教育學(xué)家斯金納曾言：“在教學(xué)中成功的設(shè)計(jì)問題，有利于激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)去思考，有利于學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)去獲得新知識(shí)或解決新問題。”可見，問題設(shè)計(jì)是教學(xué)活動(dòng)中促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力主動(dòng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[5]。這里的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)即是問題設(shè)計(jì)。
說明與課程相關(guān)的完整的項(xiàng)目詳情，詳細(xì)描述項(xiàng)目需求、主要功能、預(yù)期的目標(biāo)，及當(dāng)前項(xiàng)目的基本現(xiàn)狀。重點(diǎn)演示項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)后的效果，如果受實(shí)驗(yàn)條件或時(shí)間等因素的限制，課堂難以逐步展示實(shí)現(xiàn)過程時(shí)，可靈活借用其他方式，如圖文并茂的詳細(xì)文檔、屏幕錄制的視頻、生動(dòng)形象的動(dòng)畫片等。利用展示的實(shí)現(xiàn)結(jié)果為契機(jī)，通過生動(dòng)的描述激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，力圖使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望，讓他們接下來的學(xué)習(xí)有目標(biāo)，方向明確！
同時(shí)，在項(xiàng)目分析與描述時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)把課程理論與實(shí)踐完整的串連起來，列舉出各章節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)，說明各重點(diǎn)難點(diǎn)在項(xiàng)目中是怎么實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生對(duì)照課程目錄及項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的過程，能初步理解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本流程，實(shí)現(xiàn)方法等。
3.2 根據(jù)項(xiàng)目需求合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
根據(jù)專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同，隨著理論課的進(jìn)度，以項(xiàng)目?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)境等方面，合理安排實(shí)驗(yàn)課，做到簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)與復(fù)雜實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性實(shí)驗(yàn)、課堂實(shí)驗(yàn)與課后實(shí)驗(yàn)全面且有代表性。下以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)”為例，針對(duì)軟件工程專業(yè)學(xué)生，硬件實(shí)驗(yàn)側(cè)重硬件選擇和簡(jiǎn)單調(diào)試，軟件方面安排嵌入式操作系統(tǒng)（如嵌入式Linux）移植、文件系統(tǒng)移植、Boa服務(wù)器配置與移植等，除此而外，環(huán)境搭建實(shí)驗(yàn)、程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也必不可少[6]?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)安排不在多，而在于實(shí)用性，讓學(xué)生順利完成逐個(gè)實(shí)驗(yàn)，以此樹立自信，在不斷取得的小成就感支配下，進(jìn)而主動(dòng)強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)并利用課后再實(shí)踐，直到完成項(xiàng)目。
3.3 分組完成綜合實(shí)驗(yàn)
全班同學(xué)完成系列簡(jiǎn)單基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，綜合實(shí)驗(yàn)則在此基礎(chǔ)上稍做調(diào)整，并添加創(chuàng)新的元素，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目主要功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，把綜合實(shí)驗(yàn)細(xì)分幾大部分，全班同學(xué)按能力水平、興趣愛好分組，把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)較好、悟性較高、動(dòng)手能力較強(qiáng)、在某些方面有優(yōu)勢(shì)的同學(xué)任命為小組長(zhǎng)。如上項(xiàng)目可嘗試以下分組方案：動(dòng)手能力相對(duì)較弱、語言組織能力較好的學(xué)生分為一組，負(fù)責(zé)書寫整理需求分析和設(shè)計(jì)文檔，寫文檔時(shí)與其他成員相互溝通與交流，因此也可增強(qiáng)實(shí)踐能力；操作系統(tǒng)方面基礎(chǔ)較好的同學(xué)分為一組，主要搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并向下一組實(shí)驗(yàn)同學(xué)提供環(huán)境的詳情，如共享文件（源碼、庫、工具軟件等）放在什么位置，有哪些服務(wù)器，什么版本的交叉編譯工具鏈及其他細(xì)節(jié)；硬件基礎(chǔ)扎實(shí)的同學(xué)們分為一組，移植嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核（一定要在內(nèi)核中加載USB攝像頭驅(qū)動(dòng)）；軟件應(yīng)用能力較好的同學(xué)們?yōu)橐唤M，配置和移植Boa服務(wù)器制并作根文件系統(tǒng)；C/C++編程能力較好成為一組負(fù)責(zé)CGI腳本設(shè)計(jì)；最后一組是系統(tǒng)測(cè)試，這要求各方面能力較強(qiáng)的同學(xué)完成……這種分組實(shí)現(xiàn)、組長(zhǎng)負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，遵循因材施教的原則，各小組相互溝通，相互學(xué)習(xí)，且能增強(qiáng)同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)精神。
3.4 項(xiàng)目總結(jié)與期望
綜合實(shí)驗(yàn)的順利完成并不代表是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目標(biāo)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)與展望能讓一段時(shí)間的理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)取得事半功倍的進(jìn)步。以講座或報(bào)告的方式，各小組分別匯報(bào)各自的主要工作，各成員的經(jīng)驗(yàn)，如何攻克遇到的什么難題，各自關(guān)鍵的技術(shù)在哪里……匯報(bào)的小組主要發(fā)言人不一定是小組長(zhǎng)，但一定是集各成員的總結(jié)與收獲。總結(jié)課堂師生暢所欲言，為項(xiàng)目提出新的期望，并討論下一步如何去實(shí)現(xiàn)，去完善，為嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)再學(xué)習(xí)導(dǎo)航。
4 結(jié)語
本項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式是嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的初步探索與嘗試，克服了當(dāng)前嵌入式實(shí)驗(yàn)中不足的現(xiàn)象，合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分利用實(shí)驗(yàn)資源，且能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，基本做到了因材施教，教學(xué)相長(zhǎng)。如何不斷的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)新的元素，是嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直追求的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 馮小燕，陳昌興.地方高校嵌入式實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)與技術(shù)，2011，9（1）：98-100.
[2] 冼進(jìn)，賈德良，畢盛.嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革初探[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（8）：282-283.
[3] 張騰飛，郭前崗，王保云.嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐探索[J].中國(guó)電力教育，2013，25：163-165.
[4] 李妍.項(xiàng)目化教學(xué)在嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐課程中的探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15（5）：27-29.
關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1672-5913 (2007) 15-0027-04
Experimental Teaching System Construction for Embedded Software
Abstract：To train up a good deal of embedded software development talents adaptable to the society requirements, the embedded software system’s architecture and development contents are analysed in this paper, as well as the particular fashion of embedded software development and the developers’ knowledge system structure required by the community.
Several configuration schemes for embedded software experimental teaching system are also described in this paper, as well as the construct of multiple levels’ experimental projects. In the end, how to doing experimental teaching well and raise the teaching quality are summarized. This paper is a summarization for the many years’ embedded software practical teaching work by the authors. We hope that it could bring some enlightening reference to the community, and establish a basis for our next improvement.
Key words：embedded software; experimental teaching system
“嵌入式軟件開發(fā)”是一門實(shí)踐性相當(dāng)強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)了相關(guān)理論知識(shí)之后，如何能從實(shí)踐的角度掌握更實(shí)用的開發(fā)方法和技能，是我們?cè)谝?guī)劃、完善嵌入式軟件教學(xué)體系中重點(diǎn)關(guān)注的問題。為此，我們以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的嵌入式軟件開發(fā)人才為目標(biāo)，充分研究了嵌入式軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)內(nèi)容、嵌入式軟件開發(fā)方式的特殊性以及業(yè)界對(duì)嵌入式軟件開發(fā)人才的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)需求，開發(fā)了以多種配置方案、多層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主要內(nèi)容的嵌入式軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。
1嵌入式軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)內(nèi)容
嵌入式軟件系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
因此，嵌入式軟件的開發(fā)自下而上可分為以下幾種層次：
編寫簡(jiǎn)單的板級(jí)測(cè)試軟件，主要目的是輔助硬件的調(diào)試
(1) 開發(fā)基本的驅(qū)動(dòng)程序(不針對(duì)特定的嵌入式操作系統(tǒng))
(2) 開發(fā)特定嵌入式操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序(即板級(jí)支持包BSP――Board Support Package，包括目標(biāo)板的初始化、中斷管理以及一些簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序單元)
(3) 開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件，如嵌入式操作系統(tǒng)
(4) 開發(fā)嵌入式中間件，如嵌入式CORBA、嵌入式JAVA等
(5) 開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件
2嵌入式軟件開發(fā)方式的特殊性
嵌入式軟件開發(fā)方式有其特殊性，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
(1) 開發(fā)方式：采用交叉開發(fā)的方式。這是與桌面軟件開發(fā)不同的地方，其開發(fā)環(huán)境的建立相對(duì)復(fù)雜，不僅要安裝開發(fā)工具軟件，還需配置特定的目標(biāo)硬件平臺(tái)，并在開發(fā)平臺(tái)與目標(biāo)平臺(tái)之間建立有效的物理連接和邏輯連接，相關(guān)概念易產(chǎn)生混淆。
(2) 對(duì)開發(fā)工具的要求比較高：一則需要有功能強(qiáng)大的集成環(huán)境提升開發(fā)過程的便捷性，二則不管是進(jìn)行調(diào)試還是測(cè)試，均要求在目標(biāo)端有相應(yīng)的模塊，以支持宿主端功能的實(shí)現(xiàn)，模塊可以是用軟件實(shí)現(xiàn)的，也可以是由硬件實(shí)現(xiàn)的。
(3) 硬件平臺(tái)豐富多樣，有共性，也有較大的差異性。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界嵌入式微處理器的品種總量已經(jīng)超過千種，有幾十種體系，主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、X86，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、通信、汽車、國(guó)防、航空航天、工業(yè)控制、儀表、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。教學(xué)中應(yīng)考慮采用各種典型的硬件平臺(tái)，讓學(xué)生學(xué)到的知識(shí)更能接近社會(huì)的需求。
3嵌入式軟件開發(fā)的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)
嵌入式軟件開發(fā)的范圍和內(nèi)容涉及很多方面，與桌面軟件開發(fā)不同，業(yè)界對(duì)嵌入式軟件開發(fā)人才有更多的要求：不僅要懂軟件，還要具備基本的硬件知識(shí)。具體來講，除具備計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)如計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、匯編語言、C語言、程序設(shè)計(jì)思想和方法等外，嵌入式軟件開發(fā)的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)中還要求如圖2所示的內(nèi)容：
4實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成及配置
嵌入式軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一般由下列元素組成：
(1) 嵌入式系統(tǒng)芯片及開發(fā)板(或評(píng)估板)
(2) 嵌入式軟件開發(fā)工具(或集成開發(fā)環(huán)境)
(3) 嵌入式操作系統(tǒng)(可選)
(4) 其他監(jiān)測(cè)儀器(硬件相關(guān)，可選)
(5) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(6) 配套資料，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、參考實(shí)驗(yàn)程序、參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)課件、實(shí)驗(yàn)教材。
針對(duì)嵌入式系統(tǒng)芯片及開發(fā)板、嵌入式操作系統(tǒng)及嵌入式軟件開發(fā)工具多樣性的特點(diǎn)，我們通過與嵌入式硬件廠商、軟件供應(yīng)商的廣泛交流與合作，利用多方資源建設(shè)與豐富實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)了多種配置的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以配套具有不同教學(xué)側(cè)重點(diǎn)的嵌入式軟件課程，靈活性大。在配置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)我們基于如下的一些考慮：
硬件平臺(tái)方面：主要考慮選擇屬于不同系列的嵌入式微處理器構(gòu)建目標(biāo)平臺(tái)，目前有如下幾種配置：
(1) 嵌入式仿真PC平臺(tái)
用軟件仿真的方式在PC機(jī)上模擬一個(gè)嵌入式目標(biāo)平臺(tái)，學(xué)生利用PC機(jī)就可以自己動(dòng)手搭建嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，熟悉應(yīng)用開發(fā)，更快捷方便地學(xué)習(xí)和理解嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。基于這樣的基礎(chǔ)，再在真實(shí)的嵌入式目標(biāo)硬件平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，經(jīng)歷從純軟件到軟硬件結(jié)合、從“紙”上談兵到“板”上談兵的一個(gè)學(xué)習(xí)實(shí)踐過程，逐步遞進(jìn)，由淺入深，就能更加系統(tǒng)、透徹地掌握嵌入式軟件開發(fā)的知識(shí)和技能。
(2) 基于ARM7的嵌入式硬件平臺(tái)
ARM(Advanced RISC Machine)是目前業(yè)內(nèi)主流的嵌入式微處理器系列，在眾多的嵌入式領(lǐng)域中得到應(yīng)用，已成為業(yè)界公認(rèn)的嵌入式微處理器標(biāo)準(zhǔn)。ARM7在整個(gè)ARM系列中位于中低端的位置，采用ARM7為核心的嵌入式硬件板作為目標(biāo)平臺(tái)，既能讓學(xué)生從一開始就了解和熟悉業(yè)內(nèi)主流和先進(jìn)的嵌入式微處理器的知識(shí)，又能降低實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的成本，便于普及。
(3) 基于SH3的嵌入式硬件平臺(tái)
SuperH(簡(jiǎn)稱SH)是由renesas(瑞薩)公司開發(fā)的用于高性能價(jià)格比、小型化和高性能功耗比的嵌入式RISC處理器。Renesas也是目前位居業(yè)界前列的微控制器供應(yīng)廠商，其SH系列的嵌入式微處理器在汽車電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備、家用電器、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
軟件平臺(tái)方面：
(1) 嵌入式操作系統(tǒng)：一種方案是采用開源的嵌入式操作系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)和使用對(duì)象，例如uC/OS-II。由于開放源代碼，學(xué)生能夠看到嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)尤其是內(nèi)核的典型實(shí)現(xiàn)，能夠更好地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，可自己嘗試修改如調(diào)度算法之類的內(nèi)部機(jī)制，對(duì)于他們掌握好相關(guān)理論知識(shí)和提高實(shí)踐水平很有好處。另一種方案是選擇商用嵌入式操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)廠商可提供針對(duì)教育的版本，比如北京科銀京成技術(shù)有限公司推出的國(guó)產(chǎn)自主品牌嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DeltaOS。主流的商用嵌入式操作系統(tǒng)經(jīng)過了市場(chǎng)應(yīng)用的考驗(yàn)，在功能、性能、穩(wěn)定性和可靠性方面都有較大優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了解它們也是有好處的。
(2) 嵌入式軟件開發(fā)工具：盡量采用集成化程度高的、使用方便、易學(xué)習(xí)掌握的工具。因?yàn)樵诮虒W(xué)中工具不是重點(diǎn)，但又是實(shí)現(xiàn)開發(fā)所必需的。選擇好的工具能讓學(xué)生盡快熟悉嵌入式軟件開發(fā)的過程尤其是交叉開發(fā)的方式，盡快跨越工具關(guān)，建立起開發(fā)環(huán)境，以便在有限的課時(shí)中把精力集中在嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式微處理器編程、驅(qū)動(dòng)開發(fā)、應(yīng)用軟件開發(fā)等重點(diǎn)內(nèi)容上。
基于上述考慮，我們規(guī)劃的不同方案的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配置如表1所示。
5實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)遵循下面的一些原則：
(a) 由淺入深，由易到難
(b) 由硬件到軟件、自下而上
(c) 由基礎(chǔ)到綜合、由驗(yàn)證到創(chuàng)新
基于這樣的原則，我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可分為以下類型：
(1) 嵌入式開發(fā)環(huán)境的建立：包括仿真開發(fā)環(huán)境的建立、交叉開發(fā)環(huán)境的建立，讓學(xué)生體會(huì)不同開發(fā)方式的要點(diǎn)和差異(包括宿主平臺(tái)及目標(biāo)平臺(tái)的軟硬件配置、軟件工具的安裝及配置、硬件線路的制作及連接、物理連接的驗(yàn)證、邏輯連接的驗(yàn)證等)，掌握開發(fā)工具的基本使用，熟悉嵌入式軟件運(yùn)行的載體――嵌入式目標(biāo)平臺(tái)；
(2) 嵌入式微處理器編程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：包括匯編指令實(shí)驗(yàn)、處理器工作模式實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、I/O接口實(shí)驗(yàn)、中斷實(shí)驗(yàn)等；
(3) BSP及硬件驅(qū)動(dòng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)：包括板級(jí)初始化、系統(tǒng)自舉程序(boot loader)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和定時(shí)器驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)、鍵盤驅(qū)動(dòng)、顯示(如LCD)驅(qū)動(dòng)、串行總線(包括UART/USB/I2C等)驅(qū)動(dòng)、多媒體接口設(shè)備(比如音頻)驅(qū)動(dòng)、可編程I/O端口操作等；
(4) 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)：比如嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核移植、嵌入式操作系統(tǒng)組件(如GUI等)移植、開放源代碼的嵌入式內(nèi)核機(jī)制改造等；
(5) 嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)尤其是內(nèi)核的基本管理功能的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，包括任務(wù)管理、信號(hào)量機(jī)制、消息傳送機(jī)制、優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)及解決策略、內(nèi)存管理等，幫助學(xué)生掌握嵌入式操作系統(tǒng)的基本原理和使用。這類實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，只突出某一方面的主題；
(6) 嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)：學(xué)生在全面掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)和具備一定動(dòng)手能力后，掌握嵌入式軟件開發(fā)的過程和方法，將所有的基礎(chǔ)軟件部件貫穿起來，比如將嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核、文件系統(tǒng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式GUI進(jìn)行綜合應(yīng)用；
(7) 嵌入式中間件應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：比如嵌入式JAVA程序設(shè)計(jì)、手機(jī)Java應(yīng)用開發(fā)等；
(8) 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：從底層硬件的擴(kuò)展和設(shè)計(jì)，到驅(qū)動(dòng)開發(fā)，再到上層應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，完成復(fù)雜應(yīng)用開發(fā)。幫助學(xué)生了解真實(shí)的應(yīng)用，并鍛煉自己分析和解決問題的綜合能力，掌握系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)及編程、調(diào)試和固化等多方面的技能。
6如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量
(1) 積累、完善相關(guān)素材和配套資料(包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、參考實(shí)驗(yàn)程序、參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)課件、實(shí)驗(yàn)教材等)，進(jìn)行充分的準(zhǔn)備。
(2) 規(guī)劃好實(shí)驗(yàn)步驟，規(guī)范化實(shí)驗(yàn)課程程序，完善相關(guān)管理制度，比如：將實(shí)驗(yàn)步驟以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的形式體現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)前由老師講解，并演示操作步驟；學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)操作前教師明確實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目標(biāo)和要求，在實(shí)驗(yàn)過程中適時(shí)提供指導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生按標(biāo)準(zhǔn)格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師及時(shí)批改和總結(jié)。
(3) 根據(jù)所配套的理論課程，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合理組合搭配：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源不是很充足的情況下，為了盡量多地讓學(xué)生掌握嵌入式軟件開發(fā)的知識(shí)和能力，對(duì)上述不同硬件平臺(tái)和軟件版本的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行選擇，對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行組合搭配，以取得更好的教學(xué)效果。
(4) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度和工作量大小，改變實(shí)驗(yàn)小組的構(gòu)成形式。對(duì)于簡(jiǎn)單的和工作量小的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可要求學(xué)生獨(dú)立完成。而對(duì)于綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，一般不是能由單個(gè)人獨(dú)立完成的，需要學(xué)生們組成設(shè)計(jì)小組，協(xié)同分工，共同完成。
(5) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核方式。針對(duì)不同類別的實(shí)驗(yàn)，采取不同的考核方式。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，由教師直接在實(shí)驗(yàn)課上考核，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后檢查其完成情況，酌情打分；另一方面，對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)，關(guān)注他們是否能提出一些心得體會(huì)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的建議。對(duì)于綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，關(guān)注學(xué)生個(gè)體或團(tuán)隊(duì)開展實(shí)驗(yàn)的過程，要求他們提交更為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以及在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的其他工作產(chǎn)品(除了軟件程序本身外，還要求有完善的設(shè)計(jì)文檔)，評(píng)價(jià)他們是否掌握了提出問題、分析問題和解決問題的基本方法，是否具備將相關(guān)理論和實(shí)踐知識(shí)融匯貫通、舉一反三的能力。
7結(jié)語
在現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展和縱深應(yīng)用的后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用無處不在，業(yè)界對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才的需求與日俱增。這種人才需求不僅是數(shù)量上的，更是品質(zhì)上的。國(guó)內(nèi)各高校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的嵌入式相關(guān)理論與實(shí)踐課程的開設(shè)也從客觀上證明了這種需求。本文是對(duì)作者多年嵌入式軟件實(shí)踐教學(xué)工作的總結(jié)，希望能給同業(yè)者帶來一些啟示和參考，也作為自身下一步工作改進(jìn)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 羅蕾. 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.
[2] 陳天洲. “嵌入式系統(tǒng)概論”課程設(shè)計(jì)[J]. 北京：計(jì)算機(jī)教育，2006,4.
[3] 王志軍. 解構(gòu)北京大學(xué)嵌入式系統(tǒng)課程建設(shè)[J]. 北京：計(jì)算機(jī)教育，2006，5.
[4] 侯曉峰. 嵌入式系統(tǒng)邀請(qǐng)賽――不僅僅對(duì)學(xué)生有益[J]. 北京：計(jì)算機(jī)教育，2006,5.
嵌入式系統(tǒng)定義為：“嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”?！扒度胄浴薄ⅰ皩Ｓ眯浴迸c“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的3個(gè)基本要素［1］。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)需求的推動(dòng)，信息技術(shù)進(jìn)入到以嵌入式系統(tǒng)為代表的后PC時(shí)代。嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，嵌入式人才缺口急劇增大［2］。正基于此，國(guó)內(nèi)眾多高校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)紛紛開展嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)和培訓(xùn)工作［3］。作為高職高專計(jì)算機(jī)類專業(yè)，開設(shè)嵌入式課程一直都在摸索之中。由于受到高職高專學(xué)生基礎(chǔ)較差、嵌入式內(nèi)容綜合、學(xué)時(shí)較短等因素困擾，因此，通信類高職高專學(xué)生開設(shè)嵌入式課程更少。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)信息的傳遞要求也越來越高，因此，學(xué)生在學(xué)好單片機(jī)為基礎(chǔ)的同時(shí)，一部分學(xué)習(xí)好的學(xué)生可以學(xué)習(xí)嵌入式，加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)接口與通信編程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
1確定培養(yǎng)目標(biāo)嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的產(chǎn)品，存在于各個(gè)領(lǐng)域，這就決定了它的多學(xué)科交叉特性［4］。一般嵌入式系統(tǒng)分硬件應(yīng)用模式和軟件應(yīng)用模式。硬件應(yīng)用模式主要是以電子技術(shù)應(yīng)用工程為主，從事控制、儀器儀表等方面硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)等；軟件應(yīng)用模式主要是以計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)應(yīng)用工程為主，從事實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等。高等職業(yè)教育是就業(yè)導(dǎo)向的教育［5］，我們從企業(yè)對(duì)求職者的技能要求角度出發(fā)［6］，通過對(duì)高職高專學(xué)生的職業(yè)活動(dòng)導(dǎo)向分析，畢業(yè)生應(yīng)具有相應(yīng)的嵌入式工程設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，因此，把嵌入式的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力作為核心培養(yǎng)目標(biāo)。
2建立嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系以夯實(shí)基礎(chǔ)，突出重點(diǎn)，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，充分考慮通信類專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況，建立了高效整合的實(shí)踐體系。首先，我們基于嵌入式中對(duì)硬件電學(xué)知識(shí)和電路知識(shí)的掌握，分別開設(shè)60課時(shí)的“電工技術(shù)”和60課時(shí)的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”；其次，基于嵌入式中對(duì)軟件設(shè)計(jì)知識(shí)的掌握，分別開設(shè)90課時(shí)“C語言程序設(shè)計(jì)”和90課時(shí)的“單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)踐”；最后，通過128課時(shí)的“嵌入式項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐”完成整個(gè)教學(xué)體系。由于課時(shí)有限，在安排課程時(shí)寧缺勿濫，既然學(xué)了就要學(xué)透，學(xué)扎實(shí)，避免后續(xù)課程出現(xiàn)“燙剩飯”現(xiàn)象。為了做到講、練、討論相結(jié)合，所學(xué)的知識(shí)能及時(shí)實(shí)踐，做到技能不過夜，少遺忘，因此采用4節(jié)課連上的形式，在綜合實(shí)驗(yàn)室邊講、邊練、邊討論完成教學(xué)。學(xué)生實(shí)踐時(shí)間大于50％。在打好基礎(chǔ)的同時(shí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生初步分析能力、綜合應(yīng)用能力和解決問題能力。對(duì)嵌入式感興趣并且學(xué)有余力的學(xué)生可以參加由專業(yè)教師組織的嵌入式社團(tuán)，利用業(yè)余時(shí)間幫助教師完成某些項(xiàng)目開發(fā)和調(diào)試工作。有興趣的學(xué)生也可以參加電子設(shè)計(jì)大賽和嵌入式設(shè)計(jì)大賽，提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新精神。
3建立和完善實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)境關(guān)系到教學(xué)是否正常完成。嵌入式系統(tǒng)涉及的實(shí)驗(yàn)設(shè)備種類較多，耗資較大，損壞率比較高，但利用率卻較低。為了解決學(xué)校與學(xué)生兩難問題，滿足多層次實(shí)踐教學(xué)的要求，我們一方面向?qū)W校申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)，一方面鼓勵(lì)教師申報(bào)科研課題，調(diào)動(dòng)教師的積極性，自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。截至2009年中旬，我院教師已申請(qǐng)到江蘇省產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目一項(xiàng)、江蘇省教改項(xiàng)目一項(xiàng)、教育部教職委教改項(xiàng)目一項(xiàng)、院級(jí)教改項(xiàng)目一項(xiàng)、院級(jí)創(chuàng)新基金一項(xiàng)，到帳經(jīng)費(fèi)約5萬元。學(xué)院已為嵌入式教學(xué)體系實(shí)驗(yàn)課程配備了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中“單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)踐”課程采用自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)板。一般人認(rèn)為，學(xué)好單片機(jī)不是教出來的，而是“玩出”來的。為了便于學(xué)生購買，應(yīng)花大力氣降低實(shí)驗(yàn)板成本。最終，整套成本才25元，學(xué)院補(bǔ)貼60％，學(xué)生只要付10元就可以購買屬于自己的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板。實(shí)驗(yàn)脫離了實(shí)驗(yàn)室的束縛，只要有電腦，隨時(shí)隨地都可以做?！扒度胧巾?xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程采用與中國(guó)電子學(xué)會(huì)嵌入式分委會(huì)、北京博創(chuàng)公司聯(lián)合建設(shè)的形式，既有Intel公司的PXA270實(shí)驗(yàn)箱、三星S3C－2410實(shí)驗(yàn)箱，又有便于學(xué)生學(xué)習(xí)購買的三星S3C－2410開發(fā)板，從而滿足不同層次的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的要求。在節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和維護(hù)資金的同時(shí)，鍛煉、提高了教師的教學(xué)、科研水平，更重要的是保證了教學(xué)實(shí)踐優(yōu)質(zhì)、順利完成。
4建立嵌入式系統(tǒng)課程體系由于嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容比較多、比較綜合，我們抓住學(xué)生職業(yè)需求，以學(xué)生以后的工作過程為基礎(chǔ)，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)和項(xiàng)目教學(xué)2部分完成，教會(huì)學(xué)生嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與調(diào)試的方法，以及提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。第一部分，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)完成Linux程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)，如表1所示。通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生對(duì)Linux程序設(shè)計(jì)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)流程和方法有一個(gè)靈活的掌握，為下一階段學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。第二部分，教師通過職業(yè)行為領(lǐng)域引導(dǎo)一些典型的嵌入式系統(tǒng)通信項(xiàng)目在課程中進(jìn)行分解，把項(xiàng)目的內(nèi)容分成若干個(gè)任務(wù)，按照項(xiàng)目開發(fā)流程，逐步由易變難，同時(shí)將學(xué)生分組，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)組織能力和相互協(xié)作能力。在教學(xué)過程中以學(xué)生為主體，淡化講授和實(shí)驗(yàn)的界限，采用一體化教學(xué)，以項(xiàng)目為載體，打亂知識(shí)結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)容根據(jù)一個(gè)個(gè)通信項(xiàng)目重新組合在一起。通過做項(xiàng)目將常用的命令和知識(shí)點(diǎn)融合其中，突出能力目標(biāo)。一些使用率低的命令和知識(shí)點(diǎn)由于課時(shí)有限，學(xué)生的精力也有限，就舍棄不講，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生自學(xué)，盡量做到“丟芝麻，撿西瓜”。通過對(duì)工作過程分析，抽象出3個(gè)典型工作項(xiàng)目，涉及有線、無線通信多個(gè)領(lǐng)域，如表2所示。學(xué)生通過自己的操作很快能看到正確結(jié)果，成就感很強(qiáng)，興趣很高，同時(shí)通過分組考核，激發(fā)學(xué)生全隊(duì)合作意識(shí)和創(chuàng)造性。學(xué)生根據(jù)課程的進(jìn)度逐步完成項(xiàng)目中的各個(gè)模塊實(shí)驗(yàn)，在課程中不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)點(diǎn)，并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成項(xiàng)目。
5實(shí)踐教學(xué)方法改革
5．1學(xué)生主體，多種教學(xué)方式相結(jié)合嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容比較多，僅通過一兩種教學(xué)方式達(dá)不到教學(xué)目的，所以，我們采用授課、案例分析、演示、實(shí)驗(yàn)、查閱資料并總結(jié)，以及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等多種教學(xué)形式相結(jié)合的方式進(jìn)行，讓學(xué)生能夠及時(shí)汲取和充分掌握所學(xué)知識(shí)［7］。初期，我們通過教師在多媒體上做、學(xué)生在計(jì)算機(jī)上模仿的講練結(jié)合的教學(xué)方式為主。這種方法很重要。隨著課程的發(fā)展，教師講得越來越少，隨之，鼓勵(lì)學(xué)生通過多種手段（如走訪、上網(wǎng)、去圖書館、實(shí)驗(yàn)等）收集大量信息［8］，并利用自學(xué)等多種學(xué)習(xí)方式開展學(xué)習(xí)。最后，根據(jù)能力挑選出小老師，輔導(dǎo)其他學(xué)生上機(jī)［9］，并由他們組織學(xué)生團(tuán)隊(duì)。一些項(xiàng)目基本由學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主完成。在學(xué)習(xí)過程中鼓勵(lì)學(xué)生和其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生交流，有利于學(xué)生對(duì)其他知識(shí)的攝取和掌握。在學(xué)習(xí)過程中，教師和學(xué)生之間沒有任何界限，教師是學(xué)生團(tuán)隊(duì)的合作伙伴，是解決實(shí)際問題的朋友。教師通過解決問題的方法啟發(fā)學(xué)生，影響學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生良好的解決問題的能力，而不單純是傳授專業(yè)知識(shí)和技能，使受教育者通過職業(yè)教育具備一種能力，不僅能“有飯碗”，而且會(huì)有一個(gè)“好飯碗”。
5．2工學(xué)結(jié)合、以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向嵌入式系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)系緊密，企業(yè)中有工程經(jīng)驗(yàn)豐富的一線工程技術(shù)人員和高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)［10］。我們通過校企合作、工學(xué)結(jié)合，與中國(guó)電子學(xué)會(huì)嵌入式分委會(huì)、北京博創(chuàng)公司深入合作，從企業(yè)中邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的一線工程設(shè)計(jì)人員和技術(shù)團(tuán)隊(duì)帶學(xué)生實(shí)訓(xùn)，通過校企雙方共同努力構(gòu)建一個(gè)工學(xué)結(jié)合、以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生提前感受到企業(yè)文化，完善自身職業(yè)素質(zhì)和工學(xué)結(jié)合的實(shí)踐能力。學(xué)生通過工學(xué)結(jié)合受到一線工程設(shè)計(jì)人員潛移默化的影響，能較快地融入到學(xué)習(xí)中來，提高自身技術(shù)水平。組織學(xué)生參加企業(yè)嵌入式系統(tǒng)通信模塊測(cè)試，受到企業(yè)和學(xué)生的好評(píng)，為學(xué)生畢業(yè)前自我工作定位、合理的自我評(píng)價(jià)打下很好的基礎(chǔ)。
6結(jié)束語
通過不斷探索與實(shí)踐，我們?cè)谕ㄐ艑I(yè)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面建立了較為完整、系統(tǒng)的課程體系，建立了較為全面的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)境，取得了較好的教學(xué)成果。
關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);教學(xué)體系;教學(xué)方法;教學(xué)實(shí)踐
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1引言
網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體和信息家電時(shí)代的到來,無疑為32位嵌入式系統(tǒng)高端應(yīng)用提供了空前巨大的發(fā)展空間;同時(shí),也為力不從心的8位單片機(jī)向高端發(fā)展起到了接力作用。嵌入式技術(shù)及產(chǎn)品的快速成長(zhǎng)成了全球IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的顯著特征,嵌入式技術(shù)是二十一世紀(jì)最有活力和生命力的新技術(shù)之一。然而在中國(guó),嵌入式軟件復(fù)合型人才的缺乏,已成為嵌入式產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,作為對(duì)新技術(shù)研究和探索最活躍的群體之一――高等院校中獨(dú)立軟件學(xué)院,如何接受嵌入式技術(shù)帶來的挑戰(zhàn),學(xué)習(xí)嵌入式、研究嵌式、使用嵌入式,已成為一個(gè)重要的研究課題,加強(qiáng)與完善高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)迫在眉睫。由于國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)起步較晚,目前還沒有形成適應(yīng)高校教學(xué)的一個(gè)統(tǒng)一的教學(xué)體系和教學(xué)規(guī)范。由此強(qiáng)調(diào)要以信息技術(shù)為手段,深化教學(xué)改革和人才培養(yǎng)模式改革,如何根據(jù)社會(huì)的實(shí)際需要,培養(yǎng)具有一定專業(yè)特色的和特定能力強(qiáng)的軟件實(shí)用型、復(fù)合型人才是我們學(xué)院應(yīng)首要解決的問題。因此必須深入探究嵌入式系統(tǒng)課程體系結(jié)構(gòu),尋求各專業(yè)嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)解決方案,積累教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),建立較規(guī)范的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系,使嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)更好地融入到教學(xué)與科研活動(dòng)中,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的需求,對(duì)于深化我國(guó)高校的教學(xué)改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系探究
嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)新興的課程體系,目前在教學(xué)過程中相關(guān)先修課程與基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容(包括硬件平臺(tái)與軟件平臺(tái))的選擇、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問題依然處于爭(zhēng)論和探索階段。國(guó)內(nèi)高校對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)研討從嵌入式課程體系的設(shè)置、嵌入式理論教學(xué)的開展、嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展、嵌入式綜合設(shè)計(jì)與學(xué)生工程實(shí)訓(xùn)等幾方面展開。
2.1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)分析
(1) 從應(yīng)用角度來分析,具有世界最大嵌入式技術(shù)市場(chǎng)的中國(guó),嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中更多的強(qiáng)調(diào)以“應(yīng)用”為中心。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)還必須具有一定的行業(yè)領(lǐng)域知識(shí),教學(xué)中最好要在一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)環(huán)境中去實(shí)踐,提高嵌入式軟件開發(fā)方面的綜合應(yīng)用能力。
(2) 從學(xué)科專業(yè)角度來分析,嵌入式系統(tǒng)涉及多門交叉學(xué)科致使將嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)大致分為三類:軟件學(xué)院專業(yè)嵌入式教學(xué);計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式教學(xué);微電子、電子信息工程、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)嵌入式教學(xué)。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中應(yīng)重視不同專業(yè)嵌入式課程體系建設(shè)、課程目標(biāo)和內(nèi)容等方面展開。
(3) 從技術(shù)角度來分析,嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件有機(jī)的結(jié)合體。要考慮什么樣的硬件設(shè)計(jì)更容易編寫驅(qū)動(dòng)程序,軟件處理效率等因素就必須要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)相關(guān)的知識(shí),同時(shí)需要考慮如何取舍軟硬件設(shè)計(jì)。由此嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)同時(shí)具備軟件和硬件兩方面及綜合性知識(shí)分析能力。
2.2嵌入式系統(tǒng)方向理論課程體系
本科階段的按專業(yè)方向課程規(guī)劃既要重視基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí),又要注重實(shí)踐性,既要突出專業(yè)自身特點(diǎn),又要把握嵌入式系統(tǒng)在多學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域中相互滲透的規(guī)律。不同專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系如圖1所示。信息工程專業(yè)涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課包括數(shù)字電路、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理、可編程邏輯器件、EDA設(shè)計(jì)等課程。而軟件工程專業(yè)涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課則為C/C++語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編成、編譯原理、軟件工程、操作系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)課程體系包含兩個(gè)專業(yè)的相關(guān)內(nèi)容。數(shù)字電路的知識(shí)是從事嵌入式系統(tǒng)的必備,關(guān)鍵要增強(qiáng)邏輯思維能力。C語言作為一種“高級(jí)的低級(jí)”語言、易移植、易維護(hù)、可讀性強(qiáng)、具有強(qiáng)大的內(nèi)存操作能力,成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的最佳選擇。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中要作為重點(diǎn),可適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí),無論學(xué)生以后從事嵌入式系統(tǒng)的軟件還是硬件開發(fā),這門課的思想將貫穿其中,這兩門課程教師應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生加強(qiáng)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的操作,鼓勵(lì)相互交流,體會(huì)編程的思想。
嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu):在嵌入式領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微處理器。ARM公司引發(fā)了嵌入式領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位,是目前32位市場(chǎng)中使用最廣泛的微處理器,學(xué)習(xí)以ARM為架構(gòu)的嵌入式技術(shù)具有非常廣闊的前景。對(duì)于嵌入式操作系統(tǒng):目前比較適合用于本院教學(xué)主要有VxWorks、Windows CE、Linux(uClinux)和μC/OS-Ⅱ等。基于Linux內(nèi)核穩(wěn)定可靠、源碼免費(fèi)開放等優(yōu)勢(shì)成了教學(xué)和學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)的首選。嵌入式的軟件開發(fā)從智能手機(jī)開發(fā)(SYMBIAN)、J2ME程序設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體終端等實(shí)踐編程。嵌入式軟件開發(fā)語言主要有匯編語言、C/C++語言、Java語言等。
2.3嵌入式系統(tǒng)方向?qū)嶒?yàn)課程體系
嵌入式系統(tǒng)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程體系,學(xué)好嵌入式系統(tǒng)課程不僅有助于學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法,而且能提高學(xué)生對(duì)于相關(guān)學(xué)科的理解和實(shí)際應(yīng)用能力。在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)是最重要的環(huán)節(jié)之一,是學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。為滿足不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求,我?，F(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備40套(XScale PXA270處理器)及相關(guān)配套實(shí)驗(yàn)儀器及測(cè)試儀器,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涉及微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式中間件平臺(tái)開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等內(nèi)容。為達(dá)到教學(xué)目標(biāo),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系分為基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)類實(shí)驗(yàn):采用理論授課與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,讓學(xué)生了解開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程,掌握實(shí)驗(yàn)開發(fā)工具的使用方法,熟悉軟件編程環(huán)境,根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的調(diào)試,讀懂實(shí)驗(yàn)源程序和程序的運(yùn)行過程,使學(xué)生能夠進(jìn)行修改、組合和補(bǔ)充式的應(yīng)用編程。包括ARM集成開發(fā)環(huán)境ADS1.2的使用與仿真調(diào)試方法、ARM中的匯編程序與C語言調(diào)用的混合編成等15個(gè)實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn):主要采取精講精練的方式進(jìn)行,使學(xué)生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。教師指定幾個(gè)設(shè)計(jì)課題,并提供任務(wù)書,任務(wù)書內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)所涉及的主要內(nèi)容、要實(shí)現(xiàn)的功能說明及實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題。學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,編寫實(shí)驗(yàn)程序,選擇硬件接口并調(diào)試,獨(dú)立進(jìn)行課題設(shè)計(jì),并寫出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,教師在設(shè)計(jì)過程中僅起指導(dǎo)作用。包括嵌入式Linux內(nèi)核分析、裁減、移植和燒寫在內(nèi)的10個(gè)實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn):為了培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新思維能力和工程實(shí)踐能力,研究課題和內(nèi)容由他們自己提出,或是來自教師的科研課題,或是與企業(yè)相結(jié)合的科研項(xiàng)目,學(xué)生自己討論確定研究方法和研究手段,利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件進(jìn)行課題研究,教師在一定階段給予必要的指導(dǎo)。
3嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐
(1) 注重理論知識(shí)和實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合教學(xué),著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
結(jié)合實(shí)例講解理論,使理論來源于實(shí)踐,又進(jìn)一步指導(dǎo)實(shí)踐。在課堂教學(xué)中,要求教師注重體現(xiàn)工科特色,突出本課程在嵌入式軟件開發(fā)中的基礎(chǔ)性作用。由于嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程體系,學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在教學(xué)方式上,注重采用理論與案例相結(jié)合的課堂教學(xué)、系統(tǒng)的多級(jí)課程實(shí)踐、工程實(shí)習(xí)以及前沿技術(shù)講座等多種形式的教學(xué)與實(shí)訓(xùn),使學(xué)生在掌握扎實(shí)的嵌入式軟件基礎(chǔ)理論、開發(fā)技術(shù)和工具的基礎(chǔ)上,進(jìn)行嵌入式軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)。實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相統(tǒng)一。在實(shí)踐教學(xué)手段上,除了繼續(xù)加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和理論課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)外,還提出了“實(shí)驗(yàn)選修課”的新模式,要求各專業(yè)大學(xué)生必須修滿一定的實(shí)驗(yàn)選修課學(xué)分。實(shí)驗(yàn)選修課面向全校各專業(yè)開放,課程強(qiáng)調(diào)以實(shí)踐為主,進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性的訓(xùn)練。而該課程的教授中占據(jù)著核心地位的是創(chuàng)新能力的培養(yǎng):采取學(xué)校與企業(yè)合作,企業(yè)中有工程經(jīng)驗(yàn)豐富的一線工程人員和高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì),構(gòu)建這樣一個(gè)高水平的學(xué)生工程實(shí)踐環(huán)境,為學(xué)生提供實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)機(jī)會(huì),完善自身職業(yè)素質(zhì)和工程能力;通過大學(xué)生嵌入式設(shè)計(jì)競(jìng)賽可以針對(duì)具體問題使學(xué)生在實(shí)踐中提高發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力。
(2) 配套立體化教材,共享嵌入式系統(tǒng)教學(xué)資源。
如果僅僅是購買了一個(gè)開發(fā)套件而沒有相應(yīng)的配套技術(shù)資料,可想而知學(xué)習(xí)的效果肯定是很差的,因?yàn)橹挥信涮椎馁Y料才能體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的原創(chuàng)思想,更為重要的是在學(xué)習(xí)過程中遇到了困難,配套的技術(shù)資料可以幫助老師和學(xué)生加深理解、解決問題。各硬件廠商提供的產(chǎn)品芯片說明和開發(fā)參考以及嵌入式操作系統(tǒng)的源代碼和相應(yīng)軟件環(huán)境使用說明是最好的教材。但資料多為英文,學(xué)生使用起來比較吃力,所以此時(shí)教材的選擇非常重要,課程開始給學(xué)生推薦經(jīng)典的教材,在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生盡快過渡到英文資料的閱讀和使用上。多媒體教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)的模式具有更大的優(yōu)勢(shì),多媒體教學(xué)把枯燥的計(jì)算機(jī)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為生動(dòng)的圖像、交互和視聽媒體,把教學(xué)內(nèi)容直觀化,有利于學(xué)生更好地接受知識(shí)。同時(shí),加強(qiáng)教師的培訓(xùn),提高教師應(yīng)用網(wǎng)上資源進(jìn)行教學(xué)、整合網(wǎng)上資源的技能。
(3) 總結(jié)教學(xué)方法,提高實(shí)際教學(xué)效益。
運(yùn)用“學(xué)教并重”進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)、采取了互動(dòng)式教學(xué)、采用啟發(fā)式、范例式課堂教學(xué)、現(xiàn)代與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,直觀、生動(dòng)的等多種教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情,讓他們成為教學(xué)中的主體,并培養(yǎng)其收集相關(guān)領(lǐng)域信息、拓寬知識(shí)面的能力。將教學(xué)的重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析問題、解決問題能力上。從而達(dá)到能理解嵌入式軟件設(shè)計(jì)文檔;獨(dú)立負(fù)責(zé)嵌入式軟件組件編碼和調(diào)試;執(zhí)行軟件組件的單元測(cè)試;符合嵌入式軟件開發(fā)企業(yè)的入職要求等教學(xué)效益。
4結(jié)語
嵌入式系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)真正得到發(fā)展還是近幾年的事情,還沒有形成統(tǒng)一的教學(xué)體系和規(guī)范,加之社會(huì)對(duì)高素質(zhì)嵌入式系統(tǒng)人才的需求日益增加,各個(gè)高校迫切要求建立嵌入式系統(tǒng)課程體系、實(shí)驗(yàn)體系、教材體系和教師培養(yǎng)體系,本文所探究的針對(duì)軟件本科專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)理論課程體系和實(shí)驗(yàn)課程體系,積累嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)踐,融合了社會(huì)企業(yè)的需求和軟件專業(yè)的特點(diǎn),符合實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)然,獨(dú)立軟件學(xué)院的嵌入式方向的教學(xué)還任重道遠(yuǎn),需要從事嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教師在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行研究、不斷地積累經(jīng)驗(yàn),不斷地創(chuàng)新,才能培養(yǎng)出社會(huì)所需要的高素質(zhì)嵌入式技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn):
[1] 凌明,劉昊,時(shí)龍興. 關(guān)于嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過程中幾個(gè)問題的思考[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2007(10):94-96.
[2] 毛德操,胡希明. 嵌入式系統(tǒng)―采用公開源代碼和StrongARM/XScale處理器[M]. 杭州:浙江大學(xué)出版社,2003.
[3] 李耀波,杜麗敬,徐洋. 高校嵌入式系統(tǒng)課程群規(guī)劃的探討[J]. 信息科技,2007,10(19):9,25.
[4] 管秋梅.“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)的研究[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2007(12):108-109,112.
[5] 黃曉玲,段鳳云,趙建科. 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006(04):85-87.
The Teaching Research and Practice of Embedded System for the Software Speciality
HE Jian-feng, JIANG Lin, LIU Lin
(College of Software , East China University of Technology, Nanchang 330013, China)
圖書館領(lǐng)域中的嵌入式服務(wù)是近年來才逐漸被人們所關(guān)注的熱點(diǎn)，并且被圖書館界所認(rèn)同和接受，諸多圖書館對(duì)嵌入式服務(wù)進(jìn)行了探索和研究，并且有了很多成功嘗試的案例，嵌入式服務(wù)并且傳統(tǒng)圖書館的理論認(rèn)識(shí)和學(xué)科范式，適應(yīng)當(dāng)前用戶的行為變化和信息需求，滿足日益開放的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化學(xué)書交流氛圍，為圖書館理論做出了行動(dòng)突破。
一、重新定義圖書館性質(zhì)
傳統(tǒng)圖書館的主要特征是空間服務(wù)及場(chǎng)所服務(wù)，每當(dāng)提及圖書館，均會(huì)自然而然的聯(lián)想到大樓，每當(dāng)提及圖書館館員，也會(huì)自然而然的聯(lián)想到在大樓中工作人員，但是嵌入式服務(wù)打破了傳統(tǒng)物理空間的性質(zhì)，不再將圖書館理解為館員服務(wù)的主要場(chǎng)所和主要陣地，而是強(qiáng)調(diào)將服務(wù)延伸到所有用戶能夠存在的地方，例如會(huì)議室、辦公室以及實(shí)驗(yàn)室等，滿足的是行為的改變和用戶的需求，并且凸顯圖書館以人為中心，反襯出圖書館在網(wǎng)絡(luò)化的背景下做出的戰(zhàn)略調(diào)整合適應(yīng)性選擇[1]?？傊瑘D書館的一切應(yīng)緊緊圍繞用戶，并且結(jié)合用戶的實(shí)際需求構(gòu)建與之適應(yīng)的服務(wù)策略。為此，嵌入式服務(wù)重新定義了圖書館和圖書館服務(wù)的概念。
圖書館若想防止邊緣化，就必須要保持高度相關(guān)的服務(wù)對(duì)象，西方國(guó)家認(rèn)為：為保持這種相關(guān)性，圖書館應(yīng)在用戶需要時(shí)提供必要的服務(wù)和資源。盡管圖書館通過電子郵件、電話以及個(gè)人接觸與用戶聯(lián)系，但是事實(shí)上并未真正嵌入用戶的研究和學(xué)習(xí)過程，從一定程度上來說，圖書館館員依舊局限于用戶和資源的中介，作用也僅僅是傳遞，信息資源并未利用館員技能和專長(zhǎng)轉(zhuǎn)變成知識(shí)。優(yōu)質(zhì)的服務(wù)便是能夠?yàn)樗杏脩籼峁┧璧姆?wù)。當(dāng)然，嵌入式服務(wù)無論是圖書館自身亦或是服務(wù)用戶，均起到雙贏的選擇。目前，圖書館已經(jīng)摒棄傳統(tǒng)圖書館的性質(zhì)，并且館員也不再只為圖書館中的人所服務(wù)，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)通過圖書館嵌入式展開，并且重新慎重圖書館和館員的真正涵義[2]。
二、重新認(rèn)知信息需求
從一定程度上來說，圖書館的作用和價(jià)值往往通過滿足用戶需求所體現(xiàn)，因此能否把握和了解需求是前提所在。傳統(tǒng)圖書館服務(wù)過程中館員并沒有和用戶存在深度接觸，而是被動(dòng)的滿足用戶需求，因此并不能夠挖掘和發(fā)現(xiàn)用戶的潛在需求，所以，應(yīng)當(dāng)完善圖書館館員和用戶的關(guān)系，提高二者互動(dòng)的深度和頻次，方可更好的對(duì)用戶的需求予以掌握、挖掘和了解。
國(guó)外已經(jīng)將嵌入式服務(wù)作為圖書館界的新趨向和共識(shí)，圖書館館員借助嵌入式理論將自己作為研究團(tuán)隊(duì)的組成成分或者研究課題合作者的身份，深入和服務(wù)用戶的合作，圖書館館員將不僅僅圍繞圖書和期刊論文對(duì)用戶提供服務(wù)，而是通過全譜段的合作，激發(fā)用戶潛在需求，改變用戶對(duì)圖書館服務(wù)以及圖書館館員的傳統(tǒng)人事。圖書館館員最重要的事情并不在于為客戶解決了多少問題，而是能夠?qū)D書館專長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為用戶能力。
用戶的需求會(huì)因環(huán)境和時(shí)間的不同而發(fā)生變化，所以，應(yīng)該結(jié)合用戶的跟蹤需求來進(jìn)行不同的服務(wù)。國(guó)外調(diào)查研究表明，絕大部分嵌入式圖書館館員的工作應(yīng)包括如下：（1）為用戶群的工作提供助益或協(xié)同;（2）和固定用戶進(jìn)行會(huì)面討論;（3）于圖書館以外的場(chǎng)所提供信息管理工具培訓(xùn)及相關(guān)信息資源;（4）和用戶高級(jí)會(huì)員面談，商討信息服務(wù)與需求;（5）參與用戶擅長(zhǎng)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討、課堂教學(xué)以及會(huì)議;（6）了解用戶的信息需求及工作需求;（7）協(xié)同用戶的電子交通空間，包括博客、電子郵件以及其他網(wǎng)絡(luò)化空間。
三、重新定位館員和用戶的關(guān)系
圖書館館員和用戶的傳統(tǒng)關(guān)系是在用戶進(jìn)入圖書館后建立的，而且往往是臨時(shí)性，且圖書館館員的服務(wù)也是偶發(fā)性。嵌入式理念能夠?yàn)槎咧g提供全新、互動(dòng)及主動(dòng)的關(guān)系，拉近二者之間的距離。嵌入式理念不僅能夠表現(xiàn)為聯(lián)絡(luò)關(guān)系，還能夠?qū)D書館的服務(wù)和資源告知與用戶，充分了解用戶需求，并且?guī)Щ氐綀D書館中，其次，圖書館館員的角色還能夠得到擴(kuò)展，在新時(shí)期賦予新的功能。即支撐和了解整個(gè)學(xué)術(shù)研究過程，利用嵌入模式提高學(xué)者的工作效率以及學(xué)生的信息能力，構(gòu)建用戶和圖書館館員的協(xié)同關(guān)系。
盡管用戶和圖書館館員的協(xié)同關(guān)系很久之前便出現(xiàn)過，但是直至后來的教學(xué)參考書服務(wù)，館員依舊難以擺脫用戶單獨(dú)存在，所以過去的合作僅僅局限于膚淺的層次上，更多的是館藏層次。缺乏對(duì)用戶教學(xué)科研的深度支持以及全程跟蹤，對(duì)于學(xué)科知識(shí)服務(wù)來說，只有嵌入用戶科研及教學(xué)中方可實(shí)現(xiàn)伙伴關(guān)系的建立，進(jìn)而體現(xiàn)出圖書館館員的真正作用和價(jià)值。用戶與圖書館館員的合作是多方面的，并不僅僅是資源建設(shè)。圖書館應(yīng)從最初的咨詢參考轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)咨詢，實(shí)現(xiàn)二者之間的有效合作，促進(jìn)二者之間的緊密聯(lián)系。圖書館只有重視用戶的實(shí)際需求，才能夠利用嵌入式理解保持用戶的教學(xué)科研需求相同。
嵌入式服務(wù)的精髓在于展現(xiàn)圖書館館員的信息專長(zhǎng)，并且將這個(gè)專長(zhǎng)加以利用，從而影響教學(xué)、科研等其他工作。利用嵌入式服務(wù)將圖書館館員的身份轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩舻幕锇?，建立緊密聯(lián)系。只有這樣，圖書館才能夠擴(kuò)寬生存空間及發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)外圖書館的諸多實(shí)踐[3]均證明嵌入式服務(wù)可以優(yōu)化館員和用戶的關(guān)系，建立新的圖書館品牌和形象，贏得了社會(huì)各界對(duì)圖書館和館員的肯定和認(rèn)可。
四、顛覆“中介論”基礎(chǔ)
關(guān)鍵詞：校企合作；嵌入式；人才培養(yǎng)模式
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）10-0035-02
一、引言
高等教育的發(fā)展以及社會(huì)需求的變化促使高等院校對(duì)大學(xué)生的培養(yǎng)理念發(fā)生變革，高校不僅要培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、操作技能以及創(chuàng)新性思維，對(duì)適應(yīng)社會(huì)需求的實(shí)踐技能的培養(yǎng)亦是當(dāng)前高校的重要任務(wù)之一。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)背景下的企業(yè)更需要最短時(shí)間內(nèi)便能在崗位上“獨(dú)擋一面”的員工，而不是再經(jīng)過企業(yè)培訓(xùn)后才能上崗的“半成品”，所以高校畢業(yè)生必須具備解決工作中實(shí)際問題的能力。這就要求高校在人才培養(yǎng)模式構(gòu)建、師資隊(duì)伍及實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等方面能夠保證大學(xué)生擁有一定的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，并按照市場(chǎng)的需求培養(yǎng)學(xué)生。高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式為學(xué)生的實(shí)踐技能提升提供了一種較好的途徑，本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例，探討“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式。
二、“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵
1.內(nèi)涵?！扒度胧健毙Ｆ蠛献魅瞬排囵B(yǎng)模式是一種學(xué)校與企業(yè)合作育人、合作就業(yè)以及合作發(fā)展的培養(yǎng)方式。它將企業(yè)軟硬件資源，包括培訓(xùn)師資、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)文化等相關(guān)因素嵌入到高校人才培養(yǎng)過程中，以學(xué)生就業(yè)為切入點(diǎn)，提升學(xué)生運(yùn)用基本理論解決實(shí)際問題的能力，提升職業(yè)素養(yǎng)和技能水平，使學(xué)生既具有較強(qiáng)的理論知識(shí)，又具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力，成為真正滿足社會(huì)需要的人才。
2.校企合作培養(yǎng)的必要性。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一種操作性、實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)，其中軟件編程、圖形圖像處理、影視動(dòng)畫制作、網(wǎng)站設(shè)計(jì)和制作、多媒體技術(shù)等與社會(huì)實(shí)際需求結(jié)合較為密切的方向均要求畢業(yè)生具有較好的實(shí)踐操作能力。
當(dāng)前計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)與就業(yè)存在一定的矛盾，一方面在國(guó)家信息進(jìn)程不斷推進(jìn)的大背景下，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才需求量處于不斷增長(zhǎng)的狀態(tài)；另一方面企業(yè)找不到適合的畢業(yè)生，畢業(yè)生找不到稱心的工作。高?，F(xiàn)行的人才培養(yǎng)模式無法實(shí)現(xiàn)專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程、畢業(yè)證書與職業(yè)資格證書的自然對(duì)接。
“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式能夠豐富和完善高校人才培養(yǎng)模式，將企業(yè)資源引入課堂，強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)，高校與企業(yè)共同培養(yǎng)滿足市場(chǎng)需求的職業(yè)人。
三、“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式的應(yīng)用
1.合作企業(yè)的遴選。在校企合作的“嵌入式”人才培養(yǎng)模式中學(xué)校和企業(yè)分別擔(dān)負(fù)了非常重要的角色，學(xué)校與企業(yè)資源的優(yōu)劣直接決定著校企合作的效果。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)，學(xué)生實(shí)踐操作能力的好壞直接決定著人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低，所以在合作企業(yè)的選擇上，應(yīng)選擇實(shí)力雄厚的企業(yè)單位，該企業(yè)應(yīng)該具備條件：（1）師資力量雄厚，企業(yè)講師應(yīng)具有系統(tǒng)的多項(xiàng)目研發(fā)能力。（2）有一定規(guī)模的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。（3）具備實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)軟硬件資源，較好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、技能測(cè)評(píng)系統(tǒng)及考試系統(tǒng)
2.“嵌入式”人才培養(yǎng)模式的探索?！扒度胧健毙Ｆ蠛献魅瞬排囵B(yǎng)模式的應(yīng)用可分階段分層次逐步進(jìn)行：（1）實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容針對(duì)操作性要求較高的課程，如程序設(shè)計(jì)類課程、網(wǎng)絡(luò)類課程、網(wǎng)站建設(shè)類課程等。（2）實(shí)訓(xùn)的對(duì)象分為學(xué)生和教師。
在課程結(jié)束后引入為期2周或更長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)訓(xùn)課，通過引入案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、分組討論、分組完成設(shè)計(jì)、工作過程導(dǎo)向等開放式、互動(dòng)式的新型教學(xué)方式，將企業(yè)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引入課堂，讓學(xué)生體驗(yàn)“真實(shí)”的企業(yè)環(huán)境，使所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，提升綜合運(yùn)用系統(tǒng)知識(shí)分析、解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。企業(yè)講師在知識(shí)的系統(tǒng)性、全面性等方面具有優(yōu)勢(shì)，并且較早地接觸新技術(shù)、新知識(shí)并進(jìn)行應(yīng)用。教師經(jīng)過企業(yè)的“實(shí)訓(xùn)”后可拓寬視野，緊跟知識(shí)更新的步伐，提升專業(yè)素養(yǎng)和技能水平，并通過對(duì)學(xué)生相關(guān)知識(shí)的傳授，力求使學(xué)生能夠做到“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”。
四、“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式探索
為深化校企合作層次，制定更為合理的人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建合理的課程、教材體系，建設(shè)“雙師型”教師隊(duì)伍，加快專業(yè)建設(shè)的步伐，“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式可在以下方面進(jìn)行探索：
1.共同制定課程體系和教學(xué)內(nèi)容。通過校企合作的實(shí)踐，深化教學(xué)體制改革，加快數(shù)字化專業(yè)課程體系建設(shè)，建立一整套與培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)相一致的特色鮮明、動(dòng)態(tài)調(diào)整、結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，使教學(xué)內(nèi)容緊貼社會(huì)需求，突出針對(duì)性和實(shí)用性，建立由以知識(shí)傳授為主的理論教學(xué)體系和以技術(shù)、技能培訓(xùn)為主的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)成的教學(xué)體系。
2.共建校內(nèi)校外實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地。學(xué)生實(shí)踐能力、分析及解決問題能力的提升有賴于體系完備、運(yùn)行良好的實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地，而校企共建的實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地能夠提供相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教育等信息化教學(xué)技術(shù)和工具，從而使理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，所學(xué)知識(shí)與就業(yè)崗位高度匹配，進(jìn)而培養(yǎng)出具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才。
3.建設(shè)“雙師型”教師隊(duì)伍?？焖侔l(fā)展的計(jì)算機(jī)專業(yè)要求教師應(yīng)具有較高的專業(yè)理論知識(shí)，也要具備實(shí)踐教學(xué)的素質(zhì)，也即現(xiàn)在呼聲頗高的建設(shè)雙師型教師隊(duì)伍。企業(yè)講師不論在知識(shí)的廣度和深度上都較高校教師“技高一籌”，所以要使學(xué)生能夠“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”，首先必須將教師“武裝起來”，而“武裝”的一種途徑便是借助于校企合作，通過這種合作，使得教師能夠具備軟件項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)、新技術(shù)與教學(xué)有機(jī)融合、運(yùn)用新型教學(xué)手段和方法的能力和素質(zhì)，更加企業(yè)化、專業(yè)化、職業(yè)化，更能緊跟技術(shù)前沿和就業(yè)需求。
構(gòu)建由企業(yè)講師和我校教師為主體的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，優(yōu)化教學(xué)資源，發(fā)揮企業(yè)講師的智力資源優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，鍛煉和培養(yǎng)我校教師的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提升高等教育質(zhì)量。
通過校企合作，企業(yè)與高校可以實(shí)現(xiàn)資源共享，共同申請(qǐng)課題和專利，共同開展科研創(chuàng)新活動(dòng)，使教師能夠獲得最新的專業(yè)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，找準(zhǔn)方向，培養(yǎng)教師的科學(xué)探索精神和創(chuàng)新精神，提升科研能力，使得教師能夠獨(dú)立發(fā)表高水平的論文，獨(dú)立申請(qǐng)及完成科研項(xiàng)目。
4.提升教學(xué)服務(wù)水平。通過校企合作構(gòu)建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)校提供課程學(xué)習(xí)過程中使用的計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等信息化教學(xué)技術(shù)和工具，拓寬教師和學(xué)生的視野，提升勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)新的能力和水平，引導(dǎo)學(xué)生邁向更高的臺(tái)階，并且為學(xué)生參加各種技能競(jìng)賽貯備知識(shí)，爭(zhēng)取在競(jìng)賽的廣度和深度上有所突破。
5.提供就業(yè)服務(wù)。通過“嵌入式”人才培養(yǎng)模式的應(yīng)用，密切了高校與企業(yè)之間的聯(lián)系，拉近了學(xué)生與社會(huì)的距離，為學(xué)生就業(yè)指明了方向。一方面，通過企業(yè)甄選的學(xué)生被安排到企業(yè)工作或者推薦到合作企業(yè)工作，另一方面通過企業(yè)實(shí)訓(xùn)，獲得被社會(huì)認(rèn)可的培訓(xùn)證書、職業(yè)資格證書和應(yīng)用技能，在擇業(yè)時(shí)將得心應(yīng)手、游刃有余。另外，通過校企合作項(xiàng)目，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，提升了分析問題和解決問題的能力、職業(yè)素質(zhì)和工作技能，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，在“大眾創(chuàng)業(yè)”的目標(biāo)引導(dǎo)下，不斷加強(qiáng)創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)業(yè)過程能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，逐步形成創(chuàng)業(yè)熱潮，以創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)，促進(jìn)創(chuàng)業(yè)就業(yè)。
6.成立企業(yè)冠名班。企業(yè)冠名班的人才培養(yǎng)模式是一種招生與招工結(jié)合，實(shí)習(xí)與就業(yè)結(jié)合的校企無縫對(duì)接的合作模式。在這種合作模式下，教學(xué)計(jì)劃按照“X年+Y年”模式執(zhí)行，在前X年中，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)必修課由高校教師承擔(dān)教授任務(wù)，而在后Y年，專業(yè)核心課和課程實(shí)訓(xùn)課由企業(yè)講師承擔(dān)教授任務(wù)。
通過先進(jìn)的項(xiàng)目平臺(tái)及教學(xué)手段，提升學(xué)生的以企業(yè)用人要求為標(biāo)準(zhǔn)的職業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)從僅注重理論知識(shí)到理論與實(shí)踐結(jié)合、從死板的課本知識(shí)到實(shí)踐能力提升、從學(xué)生到職業(yè)人的自然轉(zhuǎn)換。
7.共建專業(yè)。對(duì)現(xiàn)有專業(yè)，面向在校生及新生進(jìn)行培養(yǎng)，通過優(yōu)化課程體系，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。對(duì)新建專業(yè)，校企雙方共同制定培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格、教學(xué)進(jìn)度。聯(lián)合招生和培養(yǎng)，通過企業(yè)真實(shí)的工作環(huán)境，提升人才培養(yǎng)與社會(huì)需求的契合度。
五、小結(jié)
高校教育應(yīng)該立足于大學(xué)生素質(zhì)的全面提高，以學(xué)生的成功就業(yè)為導(dǎo)向，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，而“嵌入式”校企合作人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建，是達(dá)到此目標(biāo)的有效途徑。該模式打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，構(gòu)建了一種新的人才培養(yǎng)體系，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校培養(yǎng)與社會(huì)需求的無縫對(duì)接。
參考文獻(xiàn)：
[1]陽立高，韓峰，劉建江.基于校企合作的高校高層次、創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究[J].教育教學(xué)論壇，2013，12（52）：273-274.
[2]徐艷清.基于校企合作的人才培養(yǎng)模式改革研究[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2013，（9）：109.
[3]柳嬋娟，鄒海林.基于校企合作的應(yīng)用型軟件工程人才培養(yǎng)模式研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011，12（24）：9-10.
[4]朱昌平.校企合作提高IT大學(xué)生就業(yè)能力的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（6）：102-105.
[5]冷士良.對(duì)“聯(lián)模式”校企合作、工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式的思考[J].教育與職業(yè)，2010，（23）.
[6]王力綱.構(gòu)建校企合作的人才培養(yǎng)模式研究[J].教育理論與實(shí)踐，2010，（10）：4-5.
關(guān)鍵詞：Linux內(nèi)核 嵌入式操作系統(tǒng) 教學(xué)方法
文章編號(hào)：1672-5913(2011)18-0029-04 中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
基金項(xiàng)目：北航研究生院精品課程項(xiàng)目(201010)；軟件開發(fā)環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(SKLSDE-2009KF-2-0X)。
隨著嵌入式系統(tǒng)中處理器性能和內(nèi)存容量的快速提高，Linux在智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信以及多媒體娛樂設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外高校也對(duì)嵌入式相關(guān)課程進(jìn)行了探索[1-2]。
針對(duì)軟件學(xué)院高層次工程化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合國(guó)家Linux技術(shù)培訓(xùn)與推廣中心的建設(shè)，我們?cè)谇度胧讲僮飨到y(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中融入Linux的新概念、新技術(shù)，以就業(yè)需求為導(dǎo)向，系統(tǒng)而全面地進(jìn)行了課程的教改研究和建設(shè)。
當(dāng)然，作為實(shí)用操作系統(tǒng)，將Linux系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，也有很多問題需要討論和探索，如龐大的代碼量，繁雜的基礎(chǔ)概念和應(yīng)用工具等。針對(duì)這些困難，文獻(xiàn)[3-4]進(jìn)行分析并給出了一些嘗試方案。
基于我們?cè)谙嚓P(guān)課程中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合國(guó)內(nèi)外針對(duì)Linux教學(xué)已經(jīng)取得的成果，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套具有自己特色的課程體系和實(shí)施方案。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可采用實(shí)例方式對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)組成原理等核心專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行深入系統(tǒng)地拔高，而且可強(qiáng)化C語言編程能力和UNIX平臺(tái)的系統(tǒng)開發(fā)能力，學(xué)會(huì)以“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)來看待嵌入式系統(tǒng)的組成，理清軟件和硬件之間的相互依賴關(guān)系，為將來從事嵌入式軟件的研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
1 課程群的發(fā)展歷程
北航軟件學(xué)院自2004年起為一年級(jí)研究生和高年級(jí)本科生開設(shè)“Linux內(nèi)核分析與實(shí)踐”課程(該課程2009年得到教育部-英特爾精品課程項(xiàng)目支持)，最初強(qiáng)調(diào)對(duì)操作系統(tǒng)本身原理(即內(nèi)核機(jī)制、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備管理等部分)的理解。在經(jīng)過一輪授課實(shí)踐后，相當(dāng)部分學(xué)生反映對(duì)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)有相當(dāng)困難。認(rèn)真分析后，我們結(jié)合軟件學(xué)院承擔(dān)的北航“國(guó)家Linux技術(shù)培訓(xùn)與推廣中心”的建設(shè)任務(wù)，引入了Novell公司的SUSE Linux的使用和系統(tǒng)管理課程，并另外增加了Linux環(huán)境下應(yīng)用程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，用于解決學(xué)生Linux基礎(chǔ)知識(shí)不足的問題。我們發(fā)現(xiàn)根本原因是由于這些學(xué)生不具備Linux的相關(guān)基本概念和使用經(jīng)驗(yàn)，在直接學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)時(shí)，出現(xiàn)了知識(shí)斷檔。課改的實(shí)施旨在改善課程的教學(xué)效果。
嵌入式操作系統(tǒng)是該專業(yè)一年級(jí)研究生第二學(xué)期的專業(yè)限選課程，該課程和上述兩門Linux相關(guān)的課程相互結(jié)合，強(qiáng)調(diào)嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可定制等特點(diǎn)，緊密結(jié)合實(shí)際就業(yè)需求，在課程中設(shè)置內(nèi)核移植、硬件驅(qū)動(dòng)和中斷并發(fā)內(nèi)核機(jī)制等跟硬件平臺(tái)相關(guān)且實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，并通過μCOSII原理的對(duì)比，來加強(qiáng)學(xué)生對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)中相關(guān)概念的掌握和理解。
綜合以上課程群的內(nèi)容，驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核的學(xué)習(xí)是相互促進(jìn)的，即先學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序的知識(shí)，有利于對(duì)內(nèi)核相關(guān)原理的學(xué)習(xí)。反過來，對(duì)內(nèi)核知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，也是進(jìn)行高級(jí)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的前提。這樣做的好處是，不僅強(qiáng)調(diào)驅(qū)動(dòng)程序?qū)W習(xí)的重要性，而且重視相關(guān)的內(nèi)核原理對(duì)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的相關(guān)性，將課程定位于培養(yǎng)高端的嵌入式系統(tǒng)實(shí)用人才，
結(jié)合以上教改內(nèi)容，可以總結(jié)出自頂向下和自底向上相結(jié)合的課程學(xué)習(xí)路線圖，在自頂向下部分，通過對(duì)Linux基本使用和應(yīng)用編程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可由Linux外部使用特性對(duì)內(nèi)核相關(guān)機(jī)制形成一些感性認(rèn)識(shí)。在自底向上部分，通過首先學(xué)習(xí)一種硬件平臺(tái)，包括一些基本接口及其驅(qū)動(dòng)，學(xué)生可對(duì)硬件提供的對(duì)內(nèi)核的支撐機(jī)制有個(gè)初步了解。
在具備上下兩方面的基礎(chǔ)后，再逐步從應(yīng)用需求和資源管理兩種角度引入操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能需求，通過內(nèi)核相關(guān)實(shí)現(xiàn)將上層的應(yīng)用接口和下層的硬件原理銜接起來。這種知識(shí)的組織結(jié)構(gòu)既符合內(nèi)核設(shè)計(jì)的原則，也有利于學(xué)生將平臺(tái)開發(fā)和計(jì)算機(jī)組成知識(shí)融合起來。
2 課程內(nèi)容與實(shí)施
鑒于嵌入式操作系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)繁雜、涉及面廣、相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)從而造成學(xué)習(xí)時(shí)難于入門的特點(diǎn)，基于對(duì)實(shí)際開源操作系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方式的分析和對(duì)比，我們確定了“理論和實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)課程‘邊界’知識(shí)點(diǎn)，關(guān)注并及時(shí)融入新技術(shù)”的課程內(nèi)容設(shè)置原則。
2.1 課堂講授內(nèi)容
課程首先介紹嵌入式操作系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展歷程，總結(jié)嵌入式操作系統(tǒng)特點(diǎn)。然后，講述實(shí)時(shí)系統(tǒng)的相關(guān)概念，包括臨界區(qū)、可重入、同步和任務(wù)切換等內(nèi)容。
課程內(nèi)容基于i386處理器，但在涉及硬件細(xì)節(jié)時(shí)一般會(huì)適當(dāng)對(duì)比ARM平臺(tái)，并考慮64位結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)核的影響。課堂講授的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)還包括Linux的模塊編程、進(jìn)程管理、內(nèi)核機(jī)制(如中斷和下半部、時(shí)鐘和定時(shí)器、多處理器和內(nèi)核同步等基礎(chǔ)機(jī)制)、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)開發(fā)等部分。各知識(shí)點(diǎn)相應(yīng)的部分，通常都會(huì)與μCOSII的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行適當(dāng)對(duì)比。由于內(nèi)容和細(xì)節(jié)繁多，且相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，所以在課堂上只選擇講授各大部分中關(guān)鍵和基礎(chǔ)性的知識(shí)點(diǎn)，而對(duì)于具體細(xì)節(jié)等需要深入學(xué)習(xí)的部分則通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行涵蓋。在具體內(nèi)容組織時(shí)采用“理論與實(shí)踐”的組織方式，即首先針對(duì)各相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(分為源代碼分析和動(dòng)手編碼兩類)，然后再根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定課堂上的講授內(nèi)容。
嵌入式操作系統(tǒng)處于硬件與應(yīng)用程序之間，這決定了學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)時(shí)存在一些“邊界”知識(shí)。比如，編譯鏈接時(shí)的地址重定位、硬件的支撐機(jī)制、內(nèi)核的啟動(dòng)過程等。盡管這些知識(shí)不屬于核心知識(shí)點(diǎn)，但它們是完整理解核心知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)，因此需要在課程講授時(shí)明確指出。
對(duì)于軟硬件領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，如虛擬化、多核等與操作系統(tǒng)內(nèi)核密切相關(guān)的一些新技術(shù)，在課程中也會(huì)適當(dāng)解釋。
2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
為適應(yīng)不同基礎(chǔ)和能力的學(xué)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了分層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形式上分為源代碼閱讀分析和上機(jī)實(shí)驗(yàn)兩大類。
2.2.1 源代碼閱讀分析
源代碼閱讀分析實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)是使學(xué)生深入理解Linux或μCOSII操作系統(tǒng)的核心工作機(jī)制，并熟悉內(nèi)核代碼的組織方式和編程風(fēng)格。這類實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容涉及內(nèi)核的啟動(dòng)、內(nèi)存映射、進(jìn)程的創(chuàng)建、打開文件、信號(hào)量的實(shí)現(xiàn)等。
要求學(xué)生選擇2項(xiàng)以上的題目進(jìn)行分析，并完成分析報(bào)告。報(bào)告的內(nèi)容包括所選內(nèi)容的技術(shù)背景和應(yīng)用價(jià)值、所使用的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、具體實(shí)現(xiàn)時(shí)函數(shù)的調(diào)用關(guān)系，并對(duì)各函數(shù)的基本功能進(jìn)行說明。報(bào)告最后還要求從操作系統(tǒng)原理的角度對(duì)所選擇技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及可能存在的改進(jìn)方法進(jìn)行分析。
2.2.2 上機(jī)實(shí)驗(yàn)
上機(jī)實(shí)驗(yàn)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生C語言和系統(tǒng)平臺(tái)的編程能力，并對(duì)課堂和源代碼閱讀所學(xué)習(xí)的原理進(jìn)行驗(yàn)證式或創(chuàng)造式的動(dòng)手技能訓(xùn)練。這類實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容包括內(nèi)核的編譯與安裝、模塊編程與管理、為內(nèi)核增加一種新的同步對(duì)象[5]、共享內(nèi)存和內(nèi)存映射文件、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等，內(nèi)容的設(shè)置在涵蓋主要原理的同時(shí)，兼顧實(shí)際就業(yè)時(shí)的技能需求。
2.3 教學(xué)實(shí)施
作為以動(dòng)手能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，但同時(shí)也重視教師的引導(dǎo)作用。本課程綜合運(yùn)用以下多種教學(xué)方法和手段，以達(dá)到高層次工程化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。
1) 課堂專題討論。針對(duì)操作系統(tǒng)各部分知識(shí)相關(guān)性強(qiáng)，不易理清的特點(diǎn)，在課堂上給出一些引導(dǎo)性的問題，讓學(xué)生分組進(jìn)行討論。老師根據(jù)各組的討論情況進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)，從而使學(xué)生在討論的過程中將各相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理、組合，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的
2) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師引導(dǎo)小組討論。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師定期組織其指導(dǎo)的學(xué)生小組進(jìn)行討論，依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和項(xiàng)目文檔對(duì)其中存在的難題進(jìn)行解答并展開討論，對(duì)一些有爭(zhēng)議的話題進(jìn)行引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散型思考，以提高其創(chuàng)新能力。
3) 綜合考評(píng)方式。采用源代碼分析論文(25%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(25%)和期末筆試(50%)相結(jié)合的考核方式。源代碼分析論文強(qiáng)調(diào)學(xué)生從分析獲得的個(gè)人體會(huì)，實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力和代碼規(guī)范性，而筆試則全部采用簡(jiǎn)答題形式，注重對(duì)概念與具體實(shí)現(xiàn)方式的理解與對(duì)接。
4) 現(xiàn)代教學(xué)手段的運(yùn)用。針對(duì)課程中的一些重要內(nèi)容，制作相關(guān)的圖形、動(dòng)畫或視頻，以增強(qiáng)教學(xué)效果。利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境展開教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的及時(shí)溝通和交流，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自主性。
3 課程特色
1) 針對(duì)課程特點(diǎn)，合理組織教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)該課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)繁雜，涉及面廣，相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)從而造成學(xué)習(xí)時(shí)難于入門的特點(diǎn)，本課程采用兩種實(shí)際的軟件硬件平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)相對(duì)比的方式進(jìn)行教學(xué)，以場(chǎng)景的形式對(duì)進(jìn)程創(chuàng)建和切換、虛存映射等操作系統(tǒng)核心知識(shí)進(jìn)行組織，有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。另外，為了使學(xué)生理解操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行的來龍去脈，增加了(動(dòng)態(tài))連接、系統(tǒng)的引導(dǎo)和啟動(dòng)、可執(zhí)行文件的格式和組成等“邊界”內(nèi)容。
2) 明確課程目標(biāo)，注意理清同時(shí)涉及軟硬件的概念之間的關(guān)系。作為軟硬件密切結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)的深入學(xué)習(xí)離不開對(duì)硬件平臺(tái)的深入理解。但很多技術(shù)，比如中斷處理、地址綁定等概念，操作系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)都需要依賴于處理器提供的支持才能實(shí)現(xiàn)。因此，在講述這類知識(shí)點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)調(diào)哪些是硬件的技術(shù)，哪些是軟件的技術(shù)。這種做法非常有利于學(xué)生理解硬件中有哪些技術(shù)是為了操作系統(tǒng)的存在而設(shè)計(jì)的，操作系統(tǒng)中有哪些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是為了在多種硬件平臺(tái)上“通用”而設(shè)計(jì)的，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型高級(jí)“系統(tǒng)”設(shè)計(jì)人才的目的。
3) 強(qiáng)調(diào)實(shí)用技能，采用源代碼分析和編程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)踐形式。為了達(dá)到高效運(yùn)行的設(shè)計(jì)目的，操作系統(tǒng)的源代碼通常設(shè)計(jì)得非?！熬馈?，因此可作為編程能力培養(yǎng)的經(jīng)典范例來使用。而上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)，則需學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)原理和編程技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種系統(tǒng)功能，因此強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手技能的培養(yǎng)。這種代碼分析與上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式。
4 結(jié)語
以上教改的實(shí)施顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過學(xué)生反饋的課程評(píng)估結(jié)果及其就業(yè)表現(xiàn)驗(yàn)證了課程建設(shè)的有效性。
我們深知，課程的建設(shè)和改進(jìn)沒有止境，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)效果的反饋不斷地進(jìn)行循環(huán)優(yōu)化。希望能通過進(jìn)一步借鑒國(guó)內(nèi)外同行的寶貴經(jīng)驗(yàn)，把我們的教學(xué)水平提高到一個(gè)新的層面。
參考文獻(xiàn)：
[1] Ian McLoughlin, Anton Aendenroomer. Linux as a Teaching Aid for Embedded Systems[C]. Proceedings of the 13th International Conference on Parallel and Distributed Systems. Washington,DC,USA:IEEE Computer Society Press,2007,vol.2:1-8.
[2] Sung-Yuan Ko. On The Teaching of Embedded Linux System[C]. The First Asia-Pacific Workshop on Embedded System Education and Research (APESER),Washington,DC,USA:IEEE Computer Society Press,2007,vol.2:1-2.
[3] Oren Laadan,Jason Nieh,Nicolas Viennot. Teaching Operating Systems Using Virtual Appliances and Distributed Version Control[C]. Proceedings of the 41st ACM Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE 2010), Milwaukee,WI,USA,March 10-13,2010.
[4] Rob Hess,Paul Paulson. Linux Kernel Projects for an Undergraduate Operating Systems Course[C]. In Proc. 41st ACM Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE),Milwaukee,WI,USA. March 10-13,2010.
[5] 羅宇,陳燕暉,文艷軍,等. Linux操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2009.
Application of Linux Kernel in Embedded Operating System Course Teaching
YUAN Cangzhou, LÜ Weifeng, KANG Yimei, SONG You, SHEN Xueping, WANG Huafeng, ZHAO Heng
(Software College, Beihang University, Beijing 100191, China )
一、借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新特色專業(yè)
北京工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┳鳛楸本┦袑俑叩仍盒Ｖ形ㄒ坏囊凰鶉?guó)家“211工程”重點(diǎn)大學(xué)，肩負(fù)著為首都經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才的重任。學(xué)院依據(jù)國(guó)家和北京市的需要，以產(chǎn)業(yè)、企業(yè)需求為方向，其中心工作就是為北京市新興產(chǎn)業(yè)以及信息化建設(shè)培養(yǎng)高端軟件人才。我院借鑒美國(guó)威斯康星州立大學(xué)提出的著力發(fā)揮大學(xué)為所在地區(qū)服務(wù)的職能作用、積極促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的著名“威斯康星思想”，在2003年提出“面向產(chǎn)業(yè)、服務(wù)北京，拓展軟件工程專業(yè)方向”的理念。
2006年我院突破傳統(tǒng)軟件工程專業(yè)的局限性，推出數(shù)字電子媒體技術(shù)、嵌入式軟件與系統(tǒng)、電子政務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)移等四個(gè)新專業(yè)方向。嵌入式軟件與系統(tǒng)是軟件和硬件設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，是綜合性很強(qiáng)的專業(yè)，有著很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。數(shù)字媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展所產(chǎn)生的交叉學(xué)科，也是北京市文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)發(fā)展的緊俏專業(yè)。學(xué)院在優(yōu)先發(fā)展國(guó)家和北京市緊缺專門人才中，選擇軟件工程領(lǐng)域的嵌入式軟件與系統(tǒng)和數(shù)字媒體技術(shù)2個(gè)專業(yè)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)，并在2007年入選為教育部首批高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，軟件工程專業(yè)也被評(píng)為北京市特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。
由于在專業(yè)方向上的成功拓展，我院適應(yīng)了北京市文化創(chuàng)意和嵌入式系統(tǒng)等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)緊缺人才的需求，滿足了信息化建設(shè)和技術(shù)轉(zhuǎn)移對(duì)高層次人才的需要，取得了較好的社會(huì)效應(yīng)。
二、攜手名校名企，創(chuàng)新培養(yǎng)體系
在國(guó)際前沿水平上全方位地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，一直是我院的培養(yǎng)目標(biāo)。與國(guó)際知名大學(xué)和國(guó)際龍頭企業(yè)合作辦學(xué)，做大做強(qiáng)自身的人才培養(yǎng)平臺(tái)。
1.引進(jìn)優(yōu)化先進(jìn)課程體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與國(guó)際接軌
我院自2004年10月開設(shè)BOHKNET國(guó)際課程，該課程由我校、香港城市大學(xué)、美國(guó)與荷蘭等幾所大學(xué)聯(lián)合開設(shè)，由這幾所大學(xué)的教授們進(jìn)行聯(lián)合授課。該課程采用視頻會(huì)議系統(tǒng)以及其他基于國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的交流工具，由學(xué)校的學(xué)生們組成項(xiàng)目小組進(jìn)行課程學(xué)習(xí)和研究。學(xué)院分別于2006年和2008年與美國(guó)圣何塞州立大學(xué)合作開辦了暑期短期課程班。該項(xiàng)目不僅引進(jìn)國(guó)外課程，還引進(jìn)國(guó)外的教師授課以及國(guó)外學(xué)生修課，讓學(xué)生在國(guó)內(nèi)親身體驗(yàn)國(guó)外大學(xué)的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，同時(shí)提高英語水平和國(guó)際交流能力。
在多媒體技術(shù)方向，學(xué)院與國(guó)際著名的早稻田大學(xué)簽訂了合作意向，引進(jìn)高層次教授作為兼職教授，共同探討和研制該方向的培養(yǎng)目標(biāo)及方案，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際知名高校培養(yǎng)體系的對(duì)接與融合。在電子政務(wù)及技術(shù)轉(zhuǎn)移方向，與荷蘭特文特等著名大學(xué)聯(lián)合探討學(xué)生實(shí)訓(xùn)計(jì)劃和方案，使學(xué)生及時(shí)了解國(guó)外在該方向的先進(jìn)技術(shù)及研究方向。
軟件行業(yè)在培養(yǎng)方式上除了要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程知識(shí)外，特別注重學(xué)生外語能力的培養(yǎng)。學(xué)院聘請(qǐng)專職外籍教師，用英語講授多門基礎(chǔ)和專業(yè)課，同時(shí)還有部分專業(yè)課實(shí)行雙語教學(xué)。外語水平的培養(yǎng)將有助于學(xué)生更好地掌握當(dāng)今國(guó)際上最新的知識(shí)和最先進(jìn)的軟件技術(shù)，為學(xué)生今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和就業(yè)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
2.加大與名企的合作力度，打造國(guó)際化培養(yǎng)平臺(tái)
為了更好地培養(yǎng)高層次實(shí)用型軟件人才，加快發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，我院與IBM、微軟、Cisco、Adobe、Autodesk等國(guó)內(nèi)外著名軟件公司建立了良好的合作關(guān)系。學(xué)院與IBM的合作始于2001年，幾年來在學(xué)生科技活動(dòng)、大師論壇及技術(shù)講座、IBM認(rèn)證培訓(xùn)、暑期社會(huì)實(shí)踐等方面進(jìn)行深入的合作。我院在2007和2008連續(xù)兩年獲得“教育部一IBM最佳創(chuàng)新協(xié)作團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)”。
在嵌入式軟件與系統(tǒng)方向，與美國(guó)頂級(jí)公司Xilinx合作，利用該公司在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中的國(guó)際領(lǐng)先地位、先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)辦了國(guó)內(nèi)第一個(gè)校企聯(lián)合的嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，建立了基于國(guó)際通用嵌入式系統(tǒng)FPGA培養(yǎng)體系?！氨惫ご筌浖こ蹋ㄇ度胧较到y(tǒng)方向）應(yīng)用人才聯(lián)合培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)”被教育部評(píng)為2008年度國(guó)家級(jí)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，北京僅有清華大學(xué)、北京交通大學(xué)和我校獲此殊榮。
三、建構(gòu)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，強(qiáng)化應(yīng)用能力培養(yǎng)
培養(yǎng)工程實(shí)用型人才必須加強(qiáng)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，我院從3個(gè)層次加大投入，使之適應(yīng)產(chǎn)業(yè)和人才培養(yǎng)需要。
1.教學(xué)實(shí)驗(yàn)室包括軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室由軟件工程實(shí)驗(yàn)室、軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、軟件質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室、嵌入式軟件與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室組成。數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有美術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練室、數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、平面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、三維動(dòng)畫實(shí)驗(yàn)室、后期編輯實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)動(dòng)捕捉實(shí)驗(yàn)室和集群渲染實(shí)驗(yàn)室。教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能起到了關(guān)鍵性的作用。
2.建立企業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室包括IBM實(shí)驗(yàn)室、微軟實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)室、Sun實(shí)驗(yàn)室、BEA實(shí)驗(yàn)室和Oracle實(shí)驗(yàn)室，聘請(qǐng)有豐富研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)高管來校進(jìn)行講學(xué)和培訓(xùn)，并建立產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)和技能培訓(xùn)認(rèn)證中心。
3.為了提高學(xué)生的科技實(shí)踐能力，學(xué)院組建了學(xué)生會(huì)、研究生會(huì)、科技協(xié)會(huì)，成立了各類科技興趣小組，如Photoshop、、flash、IBMclub等。在2004和2005年由微軟公司舉辦的“微軟創(chuàng)新杯”競(jìng)賽中，由軟件工程碩士作為代表隊(duì)成員組成的我校代表隊(duì)?wèi){借作品《龍之傳說》和《Fego社區(qū)》
分別榮獲3D渲染技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)專題競(jìng)賽的全球總冠軍和季軍。2007屆工程碩士鄧蕭獲得比爾蓋茨親自頒發(fā)的微軟“創(chuàng)新英雄”獎(jiǎng)狀。科協(xié)IBM俱樂部“DreamFactory”團(tuán)隊(duì)從全國(guó)近萬名學(xué)生中脫穎而出，在2008中國(guó)第二屆杰出數(shù)據(jù)庫工程師評(píng)選中榮獲“高校學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新優(yōu)秀獎(jiǎng)”。此外學(xué)院還在數(shù)字媒體技術(shù)人才培養(yǎng)上成績(jī)突出，2007、2008連續(xù)兩年獲得中國(guó)動(dòng)漫游戲人才培養(yǎng)先進(jìn)單位的殊榮。良好的教學(xué)環(huán)境有力地促進(jìn)了科技創(chuàng)新人才的成長(zhǎng)。
四、增進(jìn)交流，建立國(guó)際化教育環(huán)境
為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高層次、實(shí)用型、復(fù)合型、國(guó)際化人才的目標(biāo)，我院與國(guó)外大學(xué)開展了全方位、多層次的交流，擬創(chuàng)建國(guó)際化的教育環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
1.我院與美國(guó)圣何塞州立大學(xué)、愛爾蘭都柏林城市大學(xué)、法國(guó)國(guó)立工藝大學(xué)等院校簽訂了碩士層次合作的協(xié)議，聯(lián)合開展軟件工程方向的碩士學(xué)位教育，學(xué)生按照要求修完雙方的課程，成績(jī)合格畢業(yè)后，將獲得雙碩士學(xué)位。其中一項(xiàng)目的特色在于法方負(fù)責(zé)安排學(xué)生在法國(guó)學(xué)習(xí)期間到法國(guó)的相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)，并隨后推薦學(xué)生回國(guó)后在中國(guó)的法資企業(yè)就業(yè)。
2.積極承辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。2005年9月我院承辦的第八屆國(guó)際青年計(jì)算機(jī)科學(xué)家會(huì)議有來自國(guó)內(nèi)外近200名青年計(jì)算機(jī)科研工作者參加；2007年7月由國(guó)際電信電子工程師協(xié)會(huì)主辦，我院承辦的“移動(dòng)通信軟件及系統(tǒng)應(yīng)用國(guó)際會(huì)議”匯聚了來自中、美、德、韓等國(guó)的專家學(xué)者，是移動(dòng)通信領(lǐng)域內(nèi)的一次國(guó)際盛會(huì)；2008年5月學(xué)院和美國(guó)圣何塞州立大學(xué)在昆明聯(lián)合承辦第四屆移動(dòng)商務(wù)與服務(wù)國(guó)際會(huì)議；2009年6月學(xué)院再次與美國(guó)圣何塞州立大學(xué)合作，在青島聯(lián)合承辦第五屆移動(dòng)商務(wù)與服務(wù)國(guó)際會(huì)議。這些會(huì)議的承辦充分拉近了學(xué)生與國(guó)際社會(huì)的距離。
關(guān)鍵詞：嵌入式NIIT教育；MCLA；培養(yǎng)模式
1軟件人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
隨著我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，軟件開發(fā)方式已經(jīng)由傳統(tǒng)的作坊式逐步升級(jí)為工業(yè)化、流水線式的生產(chǎn)模式。在這種工業(yè)化生產(chǎn)模式下，行業(yè)和企業(yè)對(duì)具備一定軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的軟件工程師、軟件項(xiàng)目經(jīng)理等軟件人才的需求日益增加。而目前的軟件人才培養(yǎng)現(xiàn)狀并不能滿足這種社會(huì)需求。許多高校在軟件人才培養(yǎng)方面與行業(yè)現(xiàn)實(shí)需求脫離，傳統(tǒng)的教育模式中存在一些問題，如教學(xué)注重理論知識(shí)掌握、教材內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法落后、實(shí)踐訓(xùn)練不足等，導(dǎo)致學(xué)生的工程實(shí)踐能力不足，不能滿足企業(yè)的實(shí)際開發(fā)需要。因此，軟件人才培養(yǎng)模式有待進(jìn)一步改革。
印度的NIIT教育模式是目前公認(rèn)的IT軟件人才培養(yǎng)的成功典范。NIIT教育培養(yǎng)模式注重培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手操作能力、工程實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)研發(fā)能力。本文在探索NIIT教育理念和教育模式基礎(chǔ)上，結(jié)合本校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)軟件人才培養(yǎng)計(jì)劃和培養(yǎng)方案，通過構(gòu)建嵌入式課程體系、有效組織教學(xué)內(nèi)容、改革傳統(tǒng)教學(xué)方法等途徑進(jìn)行軟件人才培養(yǎng)模式改革的探索，對(duì)高校培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才具有一定借鑒意義。
2探索NIIT教育模式，構(gòu)建嵌入式課程體系
NIIT是印度國(guó)家信息學(xué)院(National Institute of Information Technology, NIIT)的簡(jiǎn)稱，1981年開始在印度開展IT教育培訓(xùn)。NIIT在發(fā)展過程中總結(jié)出一套獨(dú)特、先進(jìn)、高效的教學(xué)模式。在實(shí)際教學(xué)過程中，通過讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用主流軟件開發(fā)方法和技術(shù)，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、軟件研發(fā)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。NIIT軟件人才培養(yǎng)模式采用以軟件訂單項(xiàng)目為基礎(chǔ)的專業(yè)實(shí)踐能力和操作開發(fā)能力培養(yǎng)方式，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)就能參加軟件訂單和軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和研發(fā)，畢業(yè)后能很快適應(yīng)企業(yè)開發(fā)要求，并成為合格的專業(yè)技術(shù)人才[1]。
在嵌入式NIIT教育模式的指導(dǎo)下，探索構(gòu)建適合軟件行業(yè)要求的課程體系，是培養(yǎng)計(jì)劃的重要組成部分。針對(duì)目前業(yè)界對(duì)IT人才的需求，NIIT課程體系主要分為Java方向和.NET兩個(gè)方向，以培養(yǎng)學(xué)生具有數(shù)據(jù)庫開發(fā)能力、J2EE開發(fā)能力、.NET開發(fā)能力、COM+組件開發(fā)能力和移動(dòng)開發(fā)能力的軟件工程師為目標(biāo)。學(xué)生通過階段性循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，掌握軟件開發(fā)的主流軟件和技術(shù)。
因此，我們通過借鑒NIIT教育模式在軟件人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)，在制定計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)軟件工程方向的培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)將以傳統(tǒng)學(xué)科建設(shè)為導(dǎo)向、以追求知識(shí)完備為目標(biāo)的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐云髽I(yè)需求為導(dǎo)向、以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力為目標(biāo)的教學(xué)。在新培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，我們對(duì)原有課程體系進(jìn)行改革，在原有課程體系中嵌入NIIT部分課程，經(jīng)過整合，將課程體系劃分為公共基礎(chǔ)類、專業(yè)基礎(chǔ)類和專業(yè)類三大類，課程體系如圖1所示。
圖1嵌入NIIT課程體系
軟件工程方向的專業(yè)類課程包括專業(yè)必修課程、專業(yè)限選課程、專業(yè)任選課程和認(rèn)證課程。專業(yè)必修課程包括UML統(tǒng)一建模語言、軟件項(xiàng)目管理、軟件質(zhì)量保證與測(cè)試、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)和軟件需求分析等，作為軟件開發(fā)和技術(shù)知識(shí)掌握的基礎(chǔ)；在專業(yè)限選課程中，嵌入了NIIT的兩條軟件開發(fā)技術(shù)方向，即.NET方向和Java方向。NIIT的課程體系基本是循著這兩條技術(shù)路線搭建的，其特點(diǎn)是由淺入深、由點(diǎn)到面、技術(shù)路線明晰。.NET技術(shù)路線課程開設(shè)C#程序設(shè)計(jì)、Web應(yīng)用開發(fā)、.NET應(yīng)用開發(fā)等課程；Java技術(shù)路線課程開設(shè)Java程序設(shè)計(jì)、J2ME移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、Java EE應(yīng)用開發(fā)等課程。同時(shí)增加了輔助這兩條技術(shù)線路的專業(yè)任選課程，如軟件設(shè)計(jì)模式、軟件開發(fā)案例分析等。同時(shí)，根據(jù)軟件行業(yè)的相關(guān)認(rèn)證，我們開設(shè)一些認(rèn)證課，使學(xué)生在獲得素質(zhì)學(xué)分的同時(shí)得到行業(yè)認(rèn)可。
嵌入NIIT教育后的課程體系，既符合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范，又符合行業(yè)對(duì)軟件人才能力培養(yǎng)的實(shí)際要求。根據(jù)該課程體系構(gòu)建的人才培養(yǎng)方案，能確保學(xué)生掌握主流開發(fā)技術(shù).NET和Java之一，畢業(yè)后能夠很好地適應(yīng)軟件市場(chǎng)對(duì)人才的需求。
3合理組織教學(xué)內(nèi)容，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法
教學(xué)內(nèi)容的組織改變了傳統(tǒng)注重書本和理論知識(shí)的方式。以往學(xué)生掌握主要技術(shù)知識(shí)后，并不能將其很好地應(yīng)用到解決實(shí)際問題的過程中，課堂講解中的理論和實(shí)踐分離，學(xué)生處在被動(dòng)狀態(tài)，沒有時(shí)間思考，沒有機(jī)會(huì)參與。而嵌入式NIIT教育模式更著重知識(shí)的運(yùn)用和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，針對(duì)不同課程設(shè)計(jì)合理的應(yīng)用案例，這些實(shí)例基本上來自于軟件生產(chǎn)的實(shí)際問題，教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際自己編寫實(shí)踐教材，修訂實(shí)踐教學(xué)大綱，安排合理的實(shí)踐環(huán)境。因此，通過合理組織教學(xué)內(nèi)容，采用適應(yīng)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法，可以讓學(xué)生從工程的角度學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，并有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和軟件研發(fā)能力。
在教學(xué)方法上，NIIT教育模式獨(dú)創(chuàng)了軟件教育的MCLA (Model Centered Learning Architecture)，即基于榜樣的學(xué)習(xí)方法。MCLA教學(xué)方法是遵循“專家引導(dǎo)―引導(dǎo)實(shí)踐―引導(dǎo)探索―獨(dú)立實(shí)踐”這一完整的工程實(shí)踐訓(xùn)練過程[2]。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)之前，首先掌握一些基本理論和概念，然后通過一些簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或簡(jiǎn)單實(shí)例，達(dá)到掌握理論知識(shí)的目的，這并沒有注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決問題的綜合實(shí)踐能力。而MCLA教學(xué)法以工程項(xiàng)目為載體，經(jīng)過“學(xué)習(xí)―實(shí)踐―提高”，逐步引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和完成項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中形成知識(shí)獲取能力、解決問題能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新開發(fā)能力。
采用MCLA教學(xué)方法，教師要設(shè)計(jì)合理的工程案例，這也需要教師有一定的工程背景或經(jīng)驗(yàn)。然后，教師以本次課程所傳授的基礎(chǔ)知識(shí)為主線，向?qū)W生介紹實(shí)際問題的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解所要解決的問題是什么。接著，進(jìn)入專家引導(dǎo)，經(jīng)過教師示范性地使用標(biāo)準(zhǔn)方案解決問題，學(xué)生可以進(jìn)行模仿，并從中掌握必備的知識(shí)。最后，開展引導(dǎo)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)，可以完成一個(gè)類似的實(shí)際應(yīng)用問題，通過不斷的練習(xí)和團(tuán)隊(duì)實(shí)踐，可以鞏固所學(xué)知識(shí)和技術(shù)。教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相似案例，將及時(shí)應(yīng)用所學(xué)理論并很好地鞏固，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生掌握軟件開發(fā)技能。這樣，學(xué)生在實(shí)踐過程中能夠逐步獨(dú)立完成一個(gè)新的工程應(yīng)用項(xiàng)目。
4加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)
突出實(shí)踐技能是NIIT教育模式的側(cè)重點(diǎn)。在嵌入式NIIT教育模式中，特別重視以軟件訂單項(xiàng)目為基礎(chǔ)的專業(yè)實(shí)踐能力和實(shí)際操作開發(fā)能力的培養(yǎng)[3]。實(shí)踐可以使學(xué)生將理論與解決問題的實(shí)踐相結(jié)合，從大量的實(shí)踐訓(xùn)練中不斷提升軟件開發(fā)和動(dòng)手操作能力。根據(jù)軟件人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，學(xué)校需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置、構(gòu)建科學(xué)優(yōu)化的實(shí)踐教學(xué)體系，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。
在教學(xué)計(jì)劃中，我們減少單純的實(shí)驗(yàn)性、驗(yàn)證性的實(shí)踐課程，增加符合NIIT教育模式的設(shè)計(jì)性、綜合性、工程性、創(chuàng)新性課程。經(jīng)過對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合，設(shè)置了與嵌入式課程體系相輔相成的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、工程基礎(chǔ)訓(xùn)練環(huán)節(jié)和綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，注重基本技能的訓(xùn)練。與相關(guān)理論教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)，主要開設(shè)一些專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課，為學(xué)生掌握扎實(shí)
的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)并鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力提供基礎(chǔ)平臺(tái)。工程基礎(chǔ)訓(xùn)練環(huán)節(jié)主要開設(shè)專業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)訓(xùn)及一些校企合作課程，開展帶有工程性質(zhì)的工程基礎(chǔ)訓(xùn)練。綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)主要開設(shè)學(xué)年綜合設(shè)計(jì)(或?qū)W年設(shè)計(jì))、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)、學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目和科學(xué)研究訓(xùn)練等。在設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)踐中，由學(xué)生自己實(shí)現(xiàn)軟件研發(fā)的全過程，充分發(fā)揮能動(dòng)性和主體性，提高勇于探索的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到逐步鍛煉和提升，并且逐步與企業(yè)工程環(huán)境接軌，可以順利地從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上升到工程實(shí)踐平臺(tái)，達(dá)到企業(yè)對(duì)軟件工程師的要求。
5結(jié)語
通過將適應(yīng)企業(yè)需要的NIIT教育模式嵌入到計(jì)算機(jī)軟件人才教育中，打破傳統(tǒng)的以理論知識(shí)的漸進(jìn)積累輔之以實(shí)驗(yàn)佐證為主要特征的教育模式，按照企業(yè)實(shí)際需求培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型軟件工程人才，是軟件教育改革的一種有效嘗試。探索嵌入式NIIT教育模式，對(duì)于培養(yǎng)具有較強(qiáng)動(dòng)手操作能力、工程實(shí)踐能力的軟件人才，具有一定借鑒意義，對(duì)于教育部提出的開展“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃，是一種有效的嘗試。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李洛,汪清明. 導(dǎo)入印度NIIT模式,提高高職軟件人才培養(yǎng)水平[J]. 比較教育研究,2004(2):34-38.
[2] 劉志成,陳承歡,彭勇. 嵌入式NIIT教育模式中教學(xué)方法的研究[J]. 職業(yè)教育研究,2007(2):154-155.
[3] 李洛,古凌嵐,羅佳,等. 印度NIIT軟件人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐[J]. 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003(9):49-52.
Discussion on Software Talents Training Mode Based on NIIT Education
SU Rina, FAN Jianbo, YU Hua, LIU Liangxu
(College of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016, China)
Abstract: According to current status of software engineering talents training mode and practice experience of software engineering education reform, upon the analysis of the existing teaching model, the paper proposes the introduction of embedding the NIIT education training course into current teaching curriculum. By building NIIT teaching system, reasonable organization of contents, reform the traditional teaching methods, strengthening practice, the ability of engineering practice and software development capabilities are improved.
“數(shù)控一代”創(chuàng)新應(yīng)用示范
數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的的大腦和手腳，是數(shù)控機(jī)床的核心部件，數(shù)控技術(shù)是裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)。加快發(fā)展數(shù)控技術(shù)對(duì)裝備制造業(yè)振興具有前瞻性、先導(dǎo)性和基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略意義。國(guó)家“十一五”、“十二五”規(guī)劃均將發(fā)展高檔數(shù)控系統(tǒng)和全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)列為重要項(xiàng)目。
2011年初，我國(guó)18位院士共同提出“數(shù)控一代”的創(chuàng)新概念，建議實(shí)施《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程》。《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程》既是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用工程，更是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程；既有機(jī)械工業(yè)發(fā)展強(qiáng)大需求的推動(dòng)，又有成熟數(shù)控技術(shù)的支撐。其戰(zhàn)略目標(biāo)是：在機(jī)械行業(yè)全面推廣應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，在5～8年內(nèi)實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)各類各種機(jī)械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新，使中國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品整體升級(jí)為“數(shù)控一代”，為我國(guó)機(jī)械工業(yè)從“大”到“強(qiáng)”的跨越式發(fā)展做出貢獻(xiàn)。中央高度重視該項(xiàng)建議，并正式啟動(dòng)《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程》。
與此同時(shí)，工信部“軟件與信息技術(shù)服務(wù)業(yè)十二五規(guī)劃”明確提出嵌入式軟件要“面向工業(yè)裝備、通信網(wǎng)絡(luò)、汽車電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、數(shù)控機(jī)床、電力電子、交通運(yùn)輸、環(huán)保監(jiān)測(cè)等重點(diǎn)領(lǐng)域，積極開展符合開放標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)，加快研發(fā)面向下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)軟件，推動(dòng)軟件研發(fā)模式創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)一步提高產(chǎn)業(yè)化水平和產(chǎn)品出口能力”。
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和豐富的計(jì)算機(jī)軟件資源，給我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了很好的機(jī)遇；工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破、使得工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)城控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)逐步統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)，并正在加快推廣應(yīng)用，發(fā)展為一大技術(shù)潮流。這些都為我國(guó)構(gòu)建高端數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供了良好的條件。
現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)二大趨勢(shì)：一是將數(shù)控技術(shù)引入通用PC的自動(dòng)化解決方案來提高其系統(tǒng)性能，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；二是在數(shù)控技術(shù)中引入嵌入式計(jì)算機(jī)，使數(shù)控系統(tǒng)在專用性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性上具備較好的市場(chǎng)前景。
當(dāng)前，以FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI為代表的國(guó)際主流數(shù)控系統(tǒng)制造商，在高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品方面具有幾大共同特點(diǎn)。
首先是多軸、多通道、高速和高精度切削、復(fù)合加工。如FANUC的30i-A數(shù)控系統(tǒng)可控制40個(gè)軸10個(gè)通道、具有5軸聯(lián)動(dòng)加工，納米插補(bǔ)和AⅠ、AⅡ輪廓控制等功能，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀模具的高速高品質(zhì)、復(fù)合加工。MITSUBISHI的700系列數(shù)控系統(tǒng)可控制16個(gè)軸4個(gè)通道,具有8軸聯(lián)動(dòng)，納米插補(bǔ)和SSS(Super Smooth Surface )和OMR(Optimum Machine Response)高速高精度控制技術(shù)。
其次是開放式、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。許多數(shù)控系統(tǒng)采用了通用的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)軟件資源，把CNC與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密的結(jié)合起來，使CNC友好的圖形人機(jī)界面；各種智能化自動(dòng)編程、加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)、加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇、智能故障自診斷與自修復(fù)等智能化功能；具有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口、PCMCIA接口和網(wǎng)絡(luò)接口。如Siemens公司的810D和840D數(shù)控系統(tǒng)選用Windows操作系統(tǒng)，MITSUBISHI公司的700系列數(shù)控系統(tǒng)選用了Windows XPe嵌入式操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都具有較好的開放性，能提供相應(yīng)的軟件包給用戶開發(fā)各種個(gè)性化的應(yīng)用功能。
另外，系統(tǒng)普遍采用嵌入式結(jié)構(gòu)+實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線。國(guó)外CNC制造商在其產(chǎn)品中廣泛采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。如Siemens公司采用ProfiNet，Indramat、Fagor等公司采用SERCOS總線。FANUC 0i-C和30i中高檔數(shù)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的嵌入式結(jié)構(gòu)。整個(gè)CNC系統(tǒng)包括液晶顯示器、鍵盤和CNC主機(jī)集成在一個(gè)控制箱內(nèi),通過FSSB高速總線和伺服驅(qū)動(dòng)器連接，接線簡(jiǎn)單方便。系統(tǒng)顯得緊湊、簡(jiǎn)潔、美觀，可靠性高。
此外，針對(duì)數(shù)控技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC展開研究。采用G，M代碼來描述如何加工已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
目前，歐美、日本、韓國(guó)等國(guó)家投入了大量資金研究STEP-NC，研究數(shù)據(jù)表明：STEP-NC應(yīng)用將使加工工藝規(guī)劃時(shí)間減少35%，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)間減少75%，加工時(shí)間減少50%（五軸和高速加工）。STEP-NC為真正實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的E-Manufacturing、CNC的自治智能制造提供了可能。目前STEP-NC的研究已取得了很大的進(jìn)展。
先進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)是是現(xiàn)代制造裝備技術(shù)中各種新興或尖端技術(shù)得以存在和發(fā)展的“使能技術(shù)”，是發(fā)展我國(guó)裝備制造業(yè)必不可少的核心技術(shù)，其技術(shù)水平高低、規(guī)?；a(chǎn)能力的大小，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國(guó)力增強(qiáng)有著極其重要意義。
目前，我國(guó)在中高檔數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域還嚴(yán)重依賴進(jìn)口，汽車生產(chǎn)線設(shè)備中很少見到國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)。由于沒有國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)參與競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴。因此，國(guó)家把高檔數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為關(guān)鍵功能部件，與數(shù)控機(jī)床并列放在同等重要的地位發(fā)展。
國(guó)內(nèi)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，初步形成了如華中數(shù)控、廣州數(shù)控、上海開通數(shù)控等數(shù)控產(chǎn)業(yè)化基地。建立了一支數(shù)控研究開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍，在數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)中占有一席之地。
國(guó)家 “十一五”數(shù)控重大專項(xiàng)的實(shí)施使基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的中高檔數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)有了重大突破，華中數(shù)控的HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)已開始進(jìn)入示范應(yīng)用，這對(duì)我國(guó)高端數(shù)控軟件研發(fā)有很大的促進(jìn)作用。
發(fā)展自主產(chǎn)權(quán)的高端數(shù)控軟件平臺(tái)
數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是數(shù)控軟件的開發(fā)，有一個(gè)好的數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，又是數(shù)控技術(shù)能持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。上海開通數(shù)控有限公司總結(jié)了多年來對(duì)國(guó)外先進(jìn)的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，研究了開放式數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，完全自主創(chuàng)新建立了基于Windows和Linux雙操作系統(tǒng)的開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上開發(fā)了基于總線技術(shù)的中高檔數(shù)控系統(tǒng)。其具有很好的開放性和靈活性，能較快適應(yīng)用戶設(shè)備的各種個(gè)性化需求。系統(tǒng)的下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器（KT500/KT510）可以配置各種上位機(jī)-嵌入式數(shù)控系統(tǒng)顯示單元（KT630）、臺(tái)式電腦/筆記本電腦、工業(yè)計(jì)算機(jī)。上下位機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口進(jìn)行通信，該系列產(chǎn)品已應(yīng)用于車、銑、磨、加工中心和滾齒機(jī)等裝備。為實(shí)施“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程、開通數(shù)控將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上完善并提升數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，繼續(xù)開發(fā)基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線、多軸多通道的數(shù)控軟件系統(tǒng)及其應(yīng)用。
十余年來，開通數(shù)控與上海交大、上海理工大學(xué)、上海大學(xué)、上海機(jī)床廠有限公司等單位建立了產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，在數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)中緊密合作，取得了豐碩的成果。公司將充分發(fā)揮上海市軟件工程中心（數(shù)控和伺服驅(qū)動(dòng)）的作用，對(duì)數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行示范應(yīng)用和推廣，擴(kuò)大用戶服務(wù)培訓(xùn)的范圍。
數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是數(shù)控軟件的開發(fā)，由于我國(guó)的數(shù)控軟件開發(fā)的基礎(chǔ)薄弱，積累少，因此數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)周期長(zhǎng)，穩(wěn)定性可靠性較差。在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何能快速可靠的開發(fā)出高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的數(shù)控軟件，縮短我們與國(guó)外數(shù)控技術(shù)水平的差距，具有重要意義。根據(jù)多年來積累的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)及應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)研究了國(guó)外開放式數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并根據(jù)公司自身發(fā)展數(shù)控技術(shù)的需求，研究開發(fā)了一種適用于開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)ONCASP(Open Numerical Controller Application Software Platform)。
ONCASP的開放性主要體現(xiàn)在四個(gè)層次：
第一層為內(nèi)核層：由于運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制任務(wù)工作在實(shí)時(shí)內(nèi)核中。ONCASP采用編譯執(zhí)行的PMC與PLC編程語言，允許用戶定制實(shí)時(shí)控制任務(wù)，編寫復(fù)雜的軌跡插補(bǔ)算法。編譯執(zhí)行的方式確保了系統(tǒng)級(jí)任務(wù)的運(yùn)行效率。
第二層為插件層：由于ONCASP采用了模塊化的設(shè)計(jì)。用戶可以使用高級(jí)語言編寫插件模塊運(yùn)行在系統(tǒng)程序的后臺(tái)或前臺(tái)。通過高級(jí)語言，可以將操作系統(tǒng)硬件以及第三方軟件的資源與控制系統(tǒng)無縫整合在一起，使系統(tǒng)功能得到充分地延伸。
第三層為組態(tài)層：ONCASP提供了腳本語言編程接口以及基于XML的操作界面描述語言。通過這個(gè)接口，用戶無需掌握專業(yè)的編程知識(shí)，就可以定制界面并可以實(shí)現(xiàn)基于菜單按鈕的人機(jī)交互。這一層次主要面向控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工程師和高級(jí)用戶。他們往往掌握豐富的工藝經(jīng)驗(yàn)，但是并不懂得軟件編程技術(shù)。ONCASP的腳本和組態(tài)工具有效地降低了系統(tǒng)的二次開發(fā)的門檻。
第四層為網(wǎng)絡(luò)層：基于以太網(wǎng)的Socket接口，ONCASP平臺(tái)可以向網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)廣播控制系統(tǒng)的狀態(tài)，并可接受經(jīng)過加密的控制指令。而通過無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，對(duì)ONCASP平臺(tái)的監(jiān)控更可以擴(kuò)展到智能移動(dòng)終端。管理人員可以在工廠的每一個(gè)角落均可以實(shí)時(shí)了解到生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)。
以上幾個(gè)開放層次，使ONCASP平臺(tái)滿足了不同層次的用戶需求，并能適應(yīng)靈活多變的應(yīng)用場(chǎng)合。
在工業(yè)控制中廣泛使用的具有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)主要是Windows和Linux兩種。ONCASP能夠在這兩種不同的操作系統(tǒng)中運(yùn)行；并且在不同的操作系統(tǒng)中，基于ONCASP所開發(fā)的應(yīng)用軟件能夠表現(xiàn)出相似的視感和操作方法。
數(shù)控系統(tǒng)集成CAD/CAM技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)的編程技術(shù)經(jīng)過多年的不斷發(fā)展，已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工編程，逐漸轉(zhuǎn)化為更加靈活易用的自動(dòng)化輔助編程。盡管這一技術(shù)與專業(yè)的CAD/CAM軟件之間仍然存在一定的差距，但是這并不能阻止它與數(shù)控系統(tǒng)的深度結(jié)合。
目前國(guó)外的知名數(shù)控系統(tǒng)，如西門子、海德漢、FANUC等，都根據(jù)各自數(shù)控系統(tǒng)的操作風(fēng)格，發(fā)展起了專有的自動(dòng)化輔助編程技術(shù)。與基于PC的專業(yè)的CAD/CAM軟件相比，數(shù)控系統(tǒng)因?yàn)槠聊怀叽绾洼斎朐O(shè)備的限制，在復(fù)雜零件建模方面仍然無法替代專業(yè)軟件。
但是，數(shù)控系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM具備兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：一方面在于數(shù)控系統(tǒng)上能夠隨時(shí)編程、隨時(shí)加工，有效提高工作效率；另一方面在于CAD/CAM能夠獲得數(shù)控系統(tǒng)的刀具、加工參數(shù)等信息，使所設(shè)計(jì)的零件在加工時(shí)都具備更好的工藝性，充分提高加工效率和質(zhì)量。然而，方便靈活的CAD/CAM功能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。正是由于以上原因，是否集成了CAD/CAM功能成為高檔數(shù)控系統(tǒng)的重要辨別標(biāo)準(zhǔn)。
開通數(shù)控從1998年開始，就已經(jīng)對(duì)集成CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行了跟蹤研究。經(jīng)過了十余年的發(fā)展。目前已經(jīng)擁有了一套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD/CAM軟件技術(shù)――KTCAM，并將其與ONCASP平臺(tái)進(jìn)行了深度整合。
KTCAM采用OpenGL三維渲染引擎，并采用高速三維建模算法。能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單快捷的逆向重構(gòu)。KTCAM能夠支持多種主流CAD/CAM的文件格式，并能夠基于基本的三維實(shí)體，通過拉伸、剪切、合并等實(shí)體算法生成復(fù)雜的三維零件形狀。另外，根據(jù)當(dāng)今藝術(shù)品、模具、廣告和展會(huì)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，KTCAM還提供了浮雕、刻字等簡(jiǎn)單實(shí)用的曲面建模和刀具路徑優(yōu)化算法。而所有這些三維形狀編輯和加工參數(shù)的設(shè)置操作都充分考慮到了數(shù)控系統(tǒng)的操作風(fēng)格，力求操作簡(jiǎn)單。
隨著CAD/CAM的應(yīng)用日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)漸已成為高端軟件技術(shù)發(fā)展的新高地。
軟件平臺(tái)應(yīng)用
隨著ONASCP進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。開通數(shù)控在此“平臺(tái)”上開發(fā)了數(shù)控車、銑、加工中心、磨削、齒輪加工、切割等數(shù)控軟件，提供多種顯示語言，如英文、捷克文、德文和法文等，并根據(jù)市場(chǎng)的需求在繼續(xù)不斷地完善、提升、發(fā)展這個(gè)平臺(tái)。與之配套的數(shù)控機(jī)床批量出口歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，開發(fā)應(yīng)用實(shí)例包括：基于PC、具有三維加工圖形顯示的車床數(shù)控軟件；基于PC、銑床數(shù)控軟件；用于數(shù)控機(jī)床培訓(xùn)的、具有與日本FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)相同性能與功能及界面、操作的銑床、加工中心數(shù)控軟件；基于WinCE操作系統(tǒng)的嵌入式磨床數(shù)控軟件等。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)專業(yè);開放模式;優(yōu)化策略
隨著科技發(fā)展不斷加快,高校教育已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的歷史發(fā)展階段[1]。高等教育面臨深層次、全方位的改革[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié),是高校進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐和開展科學(xué)研究的重要基地,是對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育、人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要課堂。開放實(shí)驗(yàn)室是深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要途徑[3]。
1高校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析
目前,高校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍采用將主干課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單列實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式擺脫了實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)的附屬品地位,但是在此模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往局限于該課程的理論知識(shí),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)難以突破理論課程的框架,不利于開展多學(xué)科交叉的科研探索型實(shí)驗(yàn)。采用這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,主要存在以下問題:(1)學(xué)生學(xué)習(xí)是“照方抓藥”;(2)“大鍋飯”式教學(xué)方式;(3)計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)大綱的制定有著普遍的局限性。
2實(shí)驗(yàn)室開放模式優(yōu)化策略
如何利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源,把對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)落到實(shí)處,成為廣大高校實(shí)驗(yàn)教育改革工作所面臨的重要問題。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理存在的不足,很多高校提出了開放實(shí)驗(yàn)室的管理方式[4]。
目前多數(shù)高校普遍采用的開放實(shí)驗(yàn)室模式,主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室封閉性管理的弊端,開放出某間實(shí)驗(yàn)室,它的使用不受時(shí)間和課程內(nèi)容的限制,對(duì)學(xué)生全面開放。計(jì)算機(jī)專業(yè)的開放實(shí)驗(yàn)室一般都是配置幾十臺(tái)性能較好的計(jì)算機(jī),在周一至周五的全天時(shí)間,由學(xué)生根據(jù)自己的需要隨意上機(jī)。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室一般都裝有互聯(lián)網(wǎng)以方便學(xué)生上網(wǎng)查資料,在這種模式下的開放實(shí)驗(yàn)室,往往會(huì)演變成“網(wǎng)吧”。學(xué)生們總是盡情地遨游在網(wǎng)絡(luò)中,把本應(yīng)有的自由學(xué)習(xí)環(huán)境破壞掉。這樣的開放模式,失去了開放實(shí)驗(yàn)室的意義。
為了更好地利用實(shí)驗(yàn)室開放環(huán)境,提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新思維,探討出計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放模式優(yōu)化策略就顯得尤為重要。
2.1優(yōu)化策略原則
計(jì)算機(jī)專業(yè)分為硬件和軟件兩類課程。軟件課程的實(shí)驗(yàn)一般側(cè)重于編程語言的使用和應(yīng)用軟件的開發(fā);硬件課程的實(shí)驗(yàn)則側(cè)重于設(shè)計(jì)實(shí)用的小型電腦控制系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。針對(duì)軟、硬件實(shí)驗(yàn)課程的不同特點(diǎn),專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放模式設(shè)置如下優(yōu)化策略。
(1) 全新的開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。按照計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的特點(diǎn),采用縱向課程聯(lián)接的方式進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置。以先修課程知識(shí)點(diǎn)作為鋪墊,本門課程知識(shí)點(diǎn)為主要任務(wù),后續(xù)課程知識(shí)點(diǎn)為擴(kuò)展思維的原則設(shè)置開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以硬件類課程為例:“數(shù)字電路”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)接口與通訊”、“嵌入式系統(tǒng)”分別是一系列的縱向課程。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,將硬件模塊知識(shí)點(diǎn)貫穿在整個(gè)知識(shí)體系中,對(duì)學(xué)生們的連續(xù)性思維和學(xué)習(xí)有很大幫助。
(2) 合理的開放式管理。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放式管理采用定時(shí)開放和全面開放相結(jié)合的方式。軟件實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)都分別按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)三個(gè)階段設(shè)置實(shí)驗(yàn)機(jī)房的使用性質(zhì)。對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)機(jī)房和提高實(shí)驗(yàn)機(jī)房采用定時(shí)開放的管理,綜合實(shí)驗(yàn)機(jī)房采用全面開放的管理方式。這樣一方面保證被動(dòng)學(xué)習(xí)者必修課程的順利完成,另一方面使主動(dòng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力和想象力得到盡情發(fā)揮。
(3) 全方位的開放服務(wù)對(duì)象。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放不僅面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生和教師,更可面向全校各級(jí)師生。在綜合實(shí)驗(yàn)機(jī)房,可安排多學(xué)科交叉的研究探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,面向跨學(xué)科跨專業(yè)的科研團(tuán)隊(duì)的師生們進(jìn)行全方位的開放。本學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)的硬件課程與本校工程學(xué)院的農(nóng)業(yè)機(jī)械工程專業(yè)課程相互聯(lián)系,因此我們?cè)O(shè)計(jì)了許多探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如“農(nóng)業(yè)機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)”、“傳感器在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用”等,使不同專業(yè)的學(xué)生能夠共同研究、共同學(xué)習(xí)。
(4) 開放式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師不局限于實(shí)驗(yàn)課堂上的答疑解惑,更側(cè)重于對(duì)學(xué)生發(fā)散性思維的引導(dǎo)。以學(xué)生為中心,而不是以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)為目的的指導(dǎo)過程才能更好地提高實(shí)驗(yàn)效果,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
(5) 科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核。實(shí)驗(yàn)考核方式針對(duì)不同課程采用不同的方式,軟件設(shè)計(jì)類課程采用撰寫設(shè)計(jì)文檔和答辯的方式;硬件課程采用考核實(shí)際動(dòng)手能力,提交實(shí)驗(yàn)成果的方式進(jìn)行分類考核。
2.2開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與實(shí)施
計(jì)算機(jī)專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化策略原則實(shí)施,主要分為軟件類實(shí)驗(yàn)和硬件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。
(1) 軟件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。軟件編程課程主要有“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)(C語言)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“Java”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”等,這些課程屬于編程語言。在設(shè)計(jì)這類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí),采用“溫故而知新”的方式。例如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排,一共20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,前面的3個(gè)項(xiàng)目復(fù)習(xí)“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)(C語言)”,中間的內(nèi)容主要是本門課程的知識(shí)點(diǎn),最后的3～5個(gè)項(xiàng)目是難度較大的綜合訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)形式是由老師將各類知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)到20個(gè)訓(xùn)練題中,由專門的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的做題情況和答題情況進(jìn)行監(jiān)控,老師可以隨時(shí)查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,學(xué)生也能在任意一個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自由的開放式學(xué)習(xí),不局限于有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間。對(duì)于“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”、“軟件工程”、“軟件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”等課程,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,將一個(gè)較大的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)項(xiàng)目拆成小的子項(xiàng)目。側(cè)重于縱向課程間知識(shí)點(diǎn)的前后聯(lián)系,當(dāng)一個(gè)個(gè)子項(xiàng)目完成后,最終的大項(xiàng)目也就完成了。這樣學(xué)生有了完整的知識(shí)體系,對(duì)今后的軟件開發(fā)也起到了很好的經(jīng)驗(yàn)作用。
(2) 硬件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程主要有“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)接口原理”、“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”等。基本每門硬件實(shí)驗(yàn)課都有自己的實(shí)驗(yàn)箱,但是硬件課程的先修課和后續(xù)課之間有著非常緊密的聯(lián)系,也非常強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手能力。因此在硬件類課程的實(shí)驗(yàn)建設(shè)中,采用落實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)提高實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的原則。每門課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室完成,同時(shí)設(shè)立全天候開放的硬件開放實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是由大量的硬件開發(fā)設(shè)備組成,將基本的硬件知識(shí)進(jìn)行了有效的融合和發(fā)展。鼓勵(lì)學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)自己的創(chuàng)意產(chǎn)品,進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)造力。
3開放實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化策略的成效
本院計(jì)算機(jī)系按照開放實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化策略,對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了全面的規(guī)劃和全新的管理,在校學(xué)生獲益良多,取得了較好的成效。
在軟件實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面,我們除了“傳統(tǒng)”的軟件實(shí)驗(yàn)室外,還設(shè)有全開放式軟件實(shí)驗(yàn)室。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于老師對(duì)同學(xué)的訓(xùn)練要求都只是停留在課程知識(shí)點(diǎn)上,同學(xué)們往往在“傳統(tǒng)”軟件實(shí)驗(yàn)室完成課程的基礎(chǔ)內(nèi)容后,就完成“任務(wù)”了。這樣的學(xué)習(xí)方式,掌握的永遠(yuǎn)只是獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)?，F(xiàn)在在開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)下,同學(xué)們不僅能將本課程的知識(shí)點(diǎn)貫穿起來,而且能將同體系不同課程聯(lián)系起來,主動(dòng)思考,形成自己的知識(shí)體系。在全開放式軟件實(shí)驗(yàn)室,他們隨時(shí)都有興趣去思考一些問題,并想辦法解決。進(jìn)入高年級(jí)后,他們會(huì)主動(dòng)找老師參與一些軟件開發(fā)的項(xiàng)目,進(jìn)一步提高自己的能力。一些高年級(jí)同學(xué)積極參加老師的科研項(xiàng)目,在老師的指導(dǎo)下開發(fā)了“軟件課程實(shí)驗(yàn)選題系統(tǒng)”。投入使用后,師弟師妹們受益匪淺,也進(jìn)一步激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情。這種課程交叉和互聯(lián)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式幫助學(xué)生融合了知識(shí),明確了發(fā)展方向,取得了很好的效果。
硬件課程開放式實(shí)驗(yàn)方面的建設(shè)主要是針對(duì)“傳統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)開發(fā)了網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及成立了嵌入式開發(fā)的開放式實(shí)驗(yàn)室?！皞鹘y(tǒng)”硬件實(shí)驗(yàn)只有在有實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)室才能完成,我們開發(fā)了網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生在課余或其他任何時(shí)間登陸系統(tǒng)就可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。針對(duì)一些對(duì)硬件學(xué)習(xí)興趣濃厚的同學(xué),我們組織老師進(jìn)行專門的硬件知識(shí)培訓(xùn),提高他們對(duì)硬件系統(tǒng)開發(fā)的認(rèn)識(shí)。這些同學(xué)積極參加我們的嵌入式開放實(shí)驗(yàn)室,學(xué)習(xí)更多更深入的知識(shí),在硬件系統(tǒng)開發(fā)方面取得了較好的成績(jī)。目前我們的本科生已經(jīng)通過嵌入式開放實(shí)驗(yàn)室,自己研究設(shè)計(jì)出了“ARM系統(tǒng)嵌入式開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱”,并已經(jīng)投入給低年級(jí)同學(xué)使用。這套系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、焊接電路到操作系統(tǒng)都是由同學(xué)自己完成,使用后受到廣大師生的肯定和好評(píng)。
4結(jié)語
高校開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)逐漸成為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主流發(fā)展趨勢(shì),我們探索出的這種開放模式的優(yōu)化策略已經(jīng)在改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式、提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維方面取得了較好的成績(jī)。只要我們進(jìn)一步加以總結(jié)和改進(jìn),不斷完善,就一定能將開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)推向一個(gè)新的發(fā)展高峰。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳偉文. 開放實(shí)驗(yàn)室 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(5):130-132.
[2] 王瑛. 開放實(shí)驗(yàn)室高效運(yùn)行方法的研究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(7):128-131.
[3] 李俊杰. 開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與研究[J]. 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,6(1):47-49.
[4] 葉寶興,畢建杰,張銳. 積極探索新模式 多形式開放實(shí)驗(yàn)室[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2007,2(4):6-9.
Research on Laboratory Opening Mode Optimization in University Computer Science
CHANG Wei, XU Dong-feng
(College of Informatics, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China)
