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摘要：基于嵌入式行业的发展趋势，本文对嵌入式系统教学的特点及现状进行了阐述和分析，构建了计算机专业嵌入式方向的课程体系；在教学方法上结合CDIO教育模式，面向案例驱动和互联网+，提出了创新人才培养的方法和手段，完善了嵌入式系统的教学体系，对创新人才的培养发挥了作用。
关键字：嵌入式系统；人才培养；教学方法
G42 文献标识码A 文章编号
嵌入式系统（Embedded System）是当今最为热门的领域之一，嵌入式开发从业人员的需求也与日俱增。为满足社会人才需求，很多高校都开展了嵌入式系统相关课程的建设与教学。大多高校只是在现有相关专业课程体系中增加了一两门嵌入式系统相关课程，但嵌入式系统完整的课程体系没有形成，更没有确定嵌入式系统人才的培养模式；并且教学内容繁杂，深度不够，导致学生学习缺乏目的，失去学习积极性。不仅如此，嵌入式系统教学实践性强，在实践环节，多数高校受实验设备、实验场所以及师资的影响，大多数是开设一些验证性实验，实验内容与实际工程应用相差较远[1]。基于以上原因，高校在嵌入式系統教学方面需要提出一系列的改革方案，并加以落实。
本文嵌入式系统教学改革以本校计算机科学与技术专业（嵌入式方向）为研究对象，构建了计算机专业嵌入式方向的课程体系；在教学方法上结合CDIO教育模式，面向案例驱动和互联网+，提出了创新人才培养的方法和手段，完善了嵌入式系统的教学体系，对创新人才的培养发挥了作用。
一、嵌入式系统教学特点及现状分析
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。以上是国内普遍认同的嵌入式系统的定义，从该定义指出了嵌入式系统的两个显著特点：
1.软硬结合：嵌入式系统是专用计算机系统，由软件和硬件组成，开发设计需要软硬件协同，这要求学生既要具备硬件知识，还要熟练编程，要从系统的角度去学习。
2.面向应用：嵌入式系统以应用为中心，不同的应用领域的项目，都存在较大的差异性，嵌入式系统的教学应当从应用出发，提高学生动手能力，培养学生的创新能力和创新精神。
针对上述嵌入式系统教学特点，本人结合自身嵌入式系统教学经验，以创新人才培养为目标，探讨面向计算机科学与技术专业（嵌入式方向）的嵌入式系统教学改革。
二、嵌入式系统课程体系改革
1.嵌入式系统课程知识体系
结合自身及学生的特点，在实际教学中选用ARM Cortex-A8开发板，以该开发板为基础，进行嵌入式系统相关技术的讲解，构建嵌入式系统课程知识体系。将嵌入式系统的课程体系分为以下3个部分：
（1）专业基础课。开始的课程多而杂，容易导致学生学习没有目的、力不从心、学而无味的情况产生，因此此类课程的开设与教学应当进行有机整合、精心设计，一定要考虑到嵌入式系统岗位需求的特点，同时考虑现有的师资和专业特色，可以请相关领域的专家进行课程论证，保证课程开设的质量和科学性。
（2）专业核心课。开设的课程主要讲授嵌入式系统的体系结构、指令集、开发步骤，让学生掌握基于嵌入式操作系统的应用开发。传统的先理论后实践的教学方式，不利于学生实践动手能力的培养，会造成学生“眼高手低”。我们采用基于项目的理论加实践教学方式，将项目的各个环节融入理论教学，理论与实践同时进行。
（3）专业选修课。这类课程主要是服务于专业核心课程，对专业核心课程进行扩充，扩展学生的知识面，辅助学生找到自己的兴趣爱好点，课程开设的原则是实用、具体、新颖，最终面向各个应用领域[2]。
2.嵌入式系统实践教学
嵌入式系统具有实践性强的特点，实践教学环节显得及其重要，它是理论知识的验证与升华，也是嵌入式系统教学成败的关键。结合计算机专业的特点，嵌入式系统实践教学将实验与实训结合，培养学生理论、综合、设计、创新实践能力。
基础实验。这类实验主要是对大纲中的理论进行验证，操作内容和步骤较具体，并且理论老师和实验老师同时指导，使实践教学与理论教学相辅相成。
综合实验。这类实验综合了嵌入式系统的知识体系，主要是培养学生的独立思考、理论实践相结合以及对知识 的综合应用能力。
设计实验。这类实验在前两类实验之后，一般采用课程设计的教学形式。这类实验只有目的和要求，没有具体内容和步骤，要求学生自己完成，老师给予一定指导和答疑，验收学生的完成情况[3]。
实践教学内容安排应随嵌入式技术发展进行调整，实验项目设置上应按照：从基础实验到综合实验、从验证实验到设计实验、从实训项目到创新实验，安排上按照每学年的计划，从实际应用开发的角度出发，注重学生创新能力的培养。
三、面向创新人才培养的嵌入式系统教学方法
嵌入式系统在当前创业创新环境中具有重要地位，嵌入式人才培养要比以前更注重创新应用开发，更注重挖掘学生创新思想，激发学生创新灵感。在嵌入式系统技术日新月异的新常态下，以前身怀绝技的老师由于长期在教学一线，来不及紧跟业界动态，逐渐脱离新技术的发展。科研和教学互动的良性闭环尚未成熟，因此，嵌入式系统人才培养要比以前更注重与业界的结合，只有这样才能培养出符合业界需要的嵌入式创新人才[4]。
1.基于CDIO理念
CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）是构思、设计、实现、运作四个单词英文的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达[5]。嵌入式系统是一门注重学生实践能力培养的课程，将课程教学与CDIO理念相结合，重点培养学生的创新能力。 我们依据CDIO的理念、大纲和标准，商讨和制定了以知识、实践和创新培养为目的的培养计划[6]。首先，人才培养计划不再是以“讲授知识”为主要目的，而是以“知识为载体，实践和创新能力培养“为目标。其次，围绕创新人才所应具备的素质——专业技术、工程能力和创新意思，以项目开发为导向，以突出学生个性为核心，制定了以知识、实践、创新能力培养为目的的培养方案。最后，根据学生的兴趣爱好及特点，进行因材施教和分层次培养，突出学生个性化发展，注重创新能力培养与CDIO有机结合。
2.基于案例驱动
嵌入式教学方式如采用从局部到全局的方法，会导致初学者往往不知为何要学和学后有何用处。而从全局需求出发，逐一讲授各项技术，采用贯穿核心課程学习的案例来驱动，让学生在学习专业知识的过程中体验项目设计的过程，使学与做之间形成良性循环。
以车载嵌入式系统为案例，贯穿整个嵌入式系统的软件和硬件教学，结合汽车嵌入式系统的车载网络，让学生熟悉汽车嵌入式系统开发的方法和流程，最终掌握嵌入式系统在汽车上的开发和应用。车载嵌入式系统硬件主要介绍ECU相关的硬件知识；软件介绍常用车载实时操作系统，重点介绍汽车嵌入式系统的软件构成；车载网络介绍通信、网络协议的基本概念，重点介绍CAN和LIN总线的基本应用；开发方法和流程讲解基于MBD和V模式的开发方法，介绍主流的行业标准和建模工具。
3.基于互联网+
“互联网+”是李克强总理在十二届全国人大三次会议上第一次提出。所谓“互联网+”，是指以互联网为主的新一代信息技术（包括移动互联网、云计算、物联网、大数据等）在经济、社会生活各部门的扩散、应用与深度融合的过程，这将对人类经济社会产生巨大、深远而广泛的影响[7]。
“互联网+”不是什么新技术，而是现有技术的换代升级。“互联网+”与嵌入式系统有密切联系，但还未很好融合，如何将“互联网+”的信息技术融合到嵌入式系统的教学中去，是我们研究的难点。在专业选修课设置上，课程要与“互联网+”信息技术相结合，如开设物联网概述、手机移动应用程序设计以及大数据概述等课程，扩展学生的视野，培养学生的创新思维，适应“互联网+”综合性人才需求。
四、结束语
目前，针对本学院计算机专业嵌入式方向的嵌入式系统教学改革正在深入进行，根据创新人才培养的需求，积极开展师资队伍建设，对嵌入式系统课程体系和实践教学进行全方位的构思与设计。嵌入式系统教学中坚持以创新人才培养模式改革为切入点，以培养学生创新能力为目标，建立大学生创新教育的课程体系，完善学生的知识结构，提高学生创新能力和实践能力，预示着作为交叉学科的嵌入式系统在创新人才培养中有着巨大的发展空间[8]。
参考文献：
[1]于延，刘玉喜，王建华. 加强省属软件学院建设培养应用型软件人才[J].计算机教育，2010（4）：24-26.
[2]毕春跃.计算机专业嵌入式系统教学模式探析[J].教育与教学研究.2008（4）.
[3]邱铁，吴国伟，刘晓艳. 基于应用的高校嵌入式系统方向培养模式[J].计算机教育，2011（4）：1-4.
[4]本刊编辑部嵌入式人才培养，难在哪里？[J]单片机与嵌入式系统应用，2015（7）：1-3
[5]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.
[6]王天宝，程卫东. 基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践——成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.
[7]宁家骏.“互联网+”行动计划的实施北京、内涵及主要内容[J].电子商务，2015（6）：32-38
[8]何剑锋，叶志翔，何月顺，等.交叉应用型嵌入式创新人才培养中实验教学的探索与实践[J].东华理工大学学报：社会科学版；2013，32（4）：489-493.
关键字：嵌入式系统；人才培养；教学方法
G42 文献标识码A 文章编号
嵌入式系统（Embedded System）是当今最为热门的领域之一，嵌入式开发从业人员的需求也与日俱增。为满足社会人才需求，很多高校都开展了嵌入式系统相关课程的建设与教学。大多高校只是在现有相关专业课程体系中增加了一两门嵌入式系统相关课程，但嵌入式系统完整的课程体系没有形成，更没有确定嵌入式系统人才的培养模式；并且教学内容繁杂，深度不够，导致学生学习缺乏目的，失去学习积极性。不仅如此，嵌入式系统教学实践性强，在实践环节，多数高校受实验设备、实验场所以及师资的影响，大多数是开设一些验证性实验，实验内容与实际工程应用相差较远[1]。基于以上原因，高校在嵌入式系統教学方面需要提出一系列的改革方案，并加以落实。
本文嵌入式系统教学改革以本校计算机科学与技术专业（嵌入式方向）为研究对象，构建了计算机专业嵌入式方向的课程体系；在教学方法上结合CDIO教育模式，面向案例驱动和互联网+，提出了创新人才培养的方法和手段，完善了嵌入式系统的教学体系，对创新人才的培养发挥了作用。
一、嵌入式系统教学特点及现状分析
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。以上是国内普遍认同的嵌入式系统的定义，从该定义指出了嵌入式系统的两个显著特点：
1.软硬结合：嵌入式系统是专用计算机系统，由软件和硬件组成，开发设计需要软硬件协同，这要求学生既要具备硬件知识，还要熟练编程，要从系统的角度去学习。
2.面向应用：嵌入式系统以应用为中心，不同的应用领域的项目，都存在较大的差异性，嵌入式系统的教学应当从应用出发，提高学生动手能力，培养学生的创新能力和创新精神。
针对上述嵌入式系统教学特点，本人结合自身嵌入式系统教学经验，以创新人才培养为目标，探讨面向计算机科学与技术专业（嵌入式方向）的嵌入式系统教学改革。
二、嵌入式系统课程体系改革
1.嵌入式系统课程知识体系
结合自身及学生的特点，在实际教学中选用ARM Cortex-A8开发板，以该开发板为基础，进行嵌入式系统相关技术的讲解，构建嵌入式系统课程知识体系。将嵌入式系统的课程体系分为以下3个部分：
（1）专业基础课。开始的课程多而杂，容易导致学生学习没有目的、力不从心、学而无味的情况产生，因此此类课程的开设与教学应当进行有机整合、精心设计，一定要考虑到嵌入式系统岗位需求的特点，同时考虑现有的师资和专业特色，可以请相关领域的专家进行课程论证，保证课程开设的质量和科学性。
（2）专业核心课。开设的课程主要讲授嵌入式系统的体系结构、指令集、开发步骤，让学生掌握基于嵌入式操作系统的应用开发。传统的先理论后实践的教学方式，不利于学生实践动手能力的培养，会造成学生“眼高手低”。我们采用基于项目的理论加实践教学方式，将项目的各个环节融入理论教学，理论与实践同时进行。
（3）专业选修课。这类课程主要是服务于专业核心课程，对专业核心课程进行扩充，扩展学生的知识面，辅助学生找到自己的兴趣爱好点，课程开设的原则是实用、具体、新颖，最终面向各个应用领域[2]。
2.嵌入式系统实践教学
嵌入式系统具有实践性强的特点，实践教学环节显得及其重要，它是理论知识的验证与升华，也是嵌入式系统教学成败的关键。结合计算机专业的特点，嵌入式系统实践教学将实验与实训结合，培养学生理论、综合、设计、创新实践能力。
基础实验。这类实验主要是对大纲中的理论进行验证，操作内容和步骤较具体，并且理论老师和实验老师同时指导，使实践教学与理论教学相辅相成。
综合实验。这类实验综合了嵌入式系统的知识体系，主要是培养学生的独立思考、理论实践相结合以及对知识 的综合应用能力。
设计实验。这类实验在前两类实验之后，一般采用课程设计的教学形式。这类实验只有目的和要求，没有具体内容和步骤，要求学生自己完成，老师给予一定指导和答疑，验收学生的完成情况[3]。
实践教学内容安排应随嵌入式技术发展进行调整，实验项目设置上应按照：从基础实验到综合实验、从验证实验到设计实验、从实训项目到创新实验，安排上按照每学年的计划，从实际应用开发的角度出发，注重学生创新能力的培养。
三、面向创新人才培养的嵌入式系统教学方法
嵌入式系统在当前创业创新环境中具有重要地位，嵌入式人才培养要比以前更注重创新应用开发，更注重挖掘学生创新思想，激发学生创新灵感。在嵌入式系统技术日新月异的新常态下，以前身怀绝技的老师由于长期在教学一线，来不及紧跟业界动态，逐渐脱离新技术的发展。科研和教学互动的良性闭环尚未成熟，因此，嵌入式系统人才培养要比以前更注重与业界的结合，只有这样才能培养出符合业界需要的嵌入式创新人才[4]。
1.基于CDIO理念
CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）是构思、设计、实现、运作四个单词英文的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达[5]。嵌入式系统是一门注重学生实践能力培养的课程，将课程教学与CDIO理念相结合，重点培养学生的创新能力。 我们依据CDIO的理念、大纲和标准，商讨和制定了以知识、实践和创新培养为目的的培养计划[6]。首先，人才培养计划不再是以“讲授知识”为主要目的，而是以“知识为载体，实践和创新能力培养“为目标。其次，围绕创新人才所应具备的素质——专业技术、工程能力和创新意思，以项目开发为导向，以突出学生个性为核心，制定了以知识、实践、创新能力培养为目的的培养方案。最后，根据学生的兴趣爱好及特点，进行因材施教和分层次培养，突出学生个性化发展，注重创新能力培养与CDIO有机结合。
2.基于案例驱动
嵌入式教学方式如采用从局部到全局的方法，会导致初学者往往不知为何要学和学后有何用处。而从全局需求出发，逐一讲授各项技术，采用贯穿核心課程学习的案例来驱动，让学生在学习专业知识的过程中体验项目设计的过程，使学与做之间形成良性循环。
以车载嵌入式系统为案例，贯穿整个嵌入式系统的软件和硬件教学，结合汽车嵌入式系统的车载网络，让学生熟悉汽车嵌入式系统开发的方法和流程，最终掌握嵌入式系统在汽车上的开发和应用。车载嵌入式系统硬件主要介绍ECU相关的硬件知识；软件介绍常用车载实时操作系统，重点介绍汽车嵌入式系统的软件构成；车载网络介绍通信、网络协议的基本概念，重点介绍CAN和LIN总线的基本应用；开发方法和流程讲解基于MBD和V模式的开发方法，介绍主流的行业标准和建模工具。
3.基于互联网+
“互联网+”是李克强总理在十二届全国人大三次会议上第一次提出。所谓“互联网+”，是指以互联网为主的新一代信息技术（包括移动互联网、云计算、物联网、大数据等）在经济、社会生活各部门的扩散、应用与深度融合的过程，这将对人类经济社会产生巨大、深远而广泛的影响[7]。
“互联网+”不是什么新技术，而是现有技术的换代升级。“互联网+”与嵌入式系统有密切联系，但还未很好融合，如何将“互联网+”的信息技术融合到嵌入式系统的教学中去，是我们研究的难点。在专业选修课设置上，课程要与“互联网+”信息技术相结合，如开设物联网概述、手机移动应用程序设计以及大数据概述等课程，扩展学生的视野，培养学生的创新思维，适应“互联网+”综合性人才需求。
四、结束语
目前，针对本学院计算机专业嵌入式方向的嵌入式系统教学改革正在深入进行，根据创新人才培养的需求，积极开展师资队伍建设，对嵌入式系统课程体系和实践教学进行全方位的构思与设计。嵌入式系统教学中坚持以创新人才培养模式改革为切入点，以培养学生创新能力为目标，建立大学生创新教育的课程体系，完善学生的知识结构，提高学生创新能力和实践能力，预示着作为交叉学科的嵌入式系统在创新人才培养中有着巨大的发展空间[8]。
参考文献：
[1]于延，刘玉喜，王建华. 加强省属软件学院建设培养应用型软件人才[J].计算机教育，2010（4）：24-26.
[2]毕春跃.计算机专业嵌入式系统教学模式探析[J].教育与教学研究.2008（4）.
[3]邱铁，吴国伟，刘晓艳. 基于应用的高校嵌入式系统方向培养模式[J].计算机教育，2011（4）：1-4.
[4]本刊编辑部嵌入式人才培养，难在哪里？[J]单片机与嵌入式系统应用，2015（7）：1-3
[5]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.
[6]王天宝，程卫东. 基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践——成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.
[7]宁家骏.“互联网+”行动计划的实施北京、内涵及主要内容[J].电子商务，2015（6）：32-38
[8]何剑锋，叶志翔，何月顺，等.交叉应用型嵌入式创新人才培养中实验教学的探索与实践[J].东华理工大学学报：社会科学版；2013，32（4）：489-493.