第一篇：關于嵌入式系統課程教學過程中幾個問題的思考_凌明

關于嵌入式系統課程教學過程中幾個問題的思考

凌 明,劉 昊,時龍興

(東南大學國家專用集成電路系統工程技術研究中心,江蘇南

京210096)第一作者:凌明(1972-),男,江蘇淮安人,碩士,副教授,主要研究方向是SOC設計與嵌入式系統。承擔了東南大學電子科學與工程學院以及

集成電路學院嵌入式系統課程體系的建設與授課工作。

摘 要:作為一個新興的課程體系,關于嵌入式系統教學過程中相關先修課程與基礎知識的準備、教學內容的選擇、實驗教學與實踐環節組織

等問題依然處于爭論和探索階段。本文在東南大學相關院系嵌入式系統教學實踐的基礎上,分析了相關專業現行教學計劃中基礎知識結構與

嵌入式系統教學脫節的問題,并提出了解決方案;詳細討論嵌入式系統課程教學內容,包括硬件平臺與軟件平臺的選擇問題;本文在傳統實驗

教學模式的基礎上,提出了項目驅動型的實驗教學模式,探索了“研教結合”的新思路。關鍵詞:嵌入式系統;教學改革;課程體系

Some Thinks about Embedded System Teaching LING Ming,LIUHao,SHI Long-xing(National ASIC System Engineering Research Center,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:As a developing curriculum system,there still have many problems including embedded system teaching in the areas of fundamental knowledge preparation,course content selection and the organization of lab and practicing are argued and discussed The gap between fundamental knowledge structure based on the traditional teaching plan and embedded system teaching are analyzed in this paper.Based on teaching experience in relevant colleges and departments in SEU,a solution is presented.And course content,such as the selection of hardware and software platforms,is discussed either.Based on the traditional mode of experimentteaching,the experiment mode of project driven is introduced,which is also a helpful explora-tion of the integration of teaching and researching.Keywords:embeddedsystem,reform of teaching,curriculum system 0 引言

嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技

術、電子技術和各行各業的具體應用相結合的產物, 這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。然而,嵌入式 系統是一個非常綜合的技術,從學科上,涉及到電子 科學與技術,計算機科學與技術,微電子學等眾多領 域;在系統的架構上設計到數字電路,模擬電路,嵌 入式微處理器,嵌入式操作系統,底層驅動等技術。因此,雖然為了適應業界對人才培養的要求,越來越 多的高校相關專業開始在專科、本科、碩士培養計劃 中開設嵌入式系統方面的課程。但是作為一個新興 的課程體系,關于嵌入式系統教學過程中相關先修 課程與基礎知識的準備、教學內容(包括硬件平臺與 軟件平臺)的選擇、實驗教學與實踐環節組織等問題 依然處于爭論和探索階段。

多數學者認為嵌入式系統不是一個獨立的學

科[1]。因此,在目前開設嵌入式系統課程的高校中, 基本上都是采取修改相應教學計劃的方法,開設一 門或兩門嵌入式系統方面的課程。然而,2004年 IEEE和ACM對計算機專業本科教育的課程體系 進行的設置認為嵌入式系統的課程應包括以下內 容:嵌入式的發展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌 入式軟件設計、實時操作系統、低功耗計算、系統可 靠性設計、設計方法學、嵌入式系統設計工具、嵌入 式多處理器系統設計、網絡化嵌入式系統、接口和混 合信號系統等[2]。顯然,僅僅通過一門課程講授這 么多內容是不現實的,寄希望于通過增加一門新的 課程而對原來的課程體系不作任何改動很難取得良 好的教學效果。在筆者的教學實踐中發現,現行的 教學計劃已經難以適應嵌入式系統教學的要求,學 生的基礎知識結構在一定程度上與嵌入式系統的課 程教學要求存在脫節的問題。

在嵌入式教學內容的選擇方面,大多數學者認

為嵌入式系統是一個軟件系統和硬件系統并重的綜 合系統,因此在課程的內容安排上基本都兼顧了硬 件知識與軟件知識,尤其是嵌入式操作系統方面的 內容[2-4]。但是,選擇什么樣的硬件平臺,選擇什么 樣的嵌入式操作系統來進行教學依然值得探討。毫無疑問,實驗和實踐環節對于嵌入式系統教

學的重要性。關鍵的問題是如何在有限的課時中最 高效的安排與課程內容配套的課內試驗,同時通過 課外實驗作為強化教學內容,激發學生創造性的重 要補充。本文在傳統實驗教學模式的基礎上,提出 了項目驅動型的實驗教學模式。也就是將教師平時 所研發的某些嵌入式系統解決方案作為案例在課程 中進行講解,而課程實驗則根據項目的內容被分為 若干個基本模塊,學生根據課程的進度逐步完成項 目中的各個模塊實驗,最終完成整個系統的實現。通過項目驅動新的實驗教學模式,使學生在課程的 一開始就是帶著項目的目標進行學習,為了完成項 目的需要,他們必須在課程中不斷學習新的知識點, 并應用所學知識完成項目。1 嵌入式系統教學的課程體系

通過教學實踐我們發現僅僅通過增加一門嵌入 式系統方面的課程是遠遠不夠的。這是因為嵌入式 系統教學有其自身的特點: 第一、課程內容多、雜、系統性強。嵌入式系統 是一個軟硬件系統的綜合體,在課程中既要向學生 講解嵌入式微處理器的基礎知識以及其他相關硬件 知識,又要講解嵌入式軟件方面的知識。第二、課程的課時有限。一般而言,對于嵌入 式系統這門課程,研究生課程為60學時,而本科生 課程只有48甚至32學時。由于嵌入式系統課程要 求學生必須有足夠的時間進行實驗操作,因此實驗 課占據了較多的課內學時。比如東南大學集成電路 學院碩士課程為60學時,其中理論課30學時,實驗 課30學時;東南大學成賢學院的本科課程為48學 時,其中理論課30學時,實驗課18學時。在有限的 課時內,需要講解的內容太多往往會造成“貪多嚼不 爛”的問題,因此,如何合理地組織課程內容,通過構 建相應的課程體系,將不同層次的課程內容在不同 課程中講解就顯得非常重要了。另一方面,合理地 壓縮課內實驗學時,加大學生課外自主實踐的時間 也是一個非常重要的舉措。

第三、學生的背景知識參差不齊。具體表現在

電子類學生軟件基礎弱,而計算機類學生電路與硬件 基礎弱。雖然電類專業的學生都先修過“C編程語 言”,“計算機原理”等課程,但是電類學生一般缺乏大 型軟件項目的開發經驗,尤其缺乏操作系統方面的相 關知識。這些都為嵌入式系統課程的教學帶來了一 定的困難,因此在嵌入式系統課程體系中應該增加一 些用于彌補學生軟件知識的課程就非常有必要了。針對上面分析的這些特點,我們需要構建一個 合理的課程體系,一方面使得介紹的知識更全面和 更加深入,另一方面也通過選修課彌補學生背景知 識。在課程體系的設置上,我們規劃了五門課程: 《嵌入式系統概論》、《嵌入式系統》、《嵌入式系統高 級C語言編程》、《嵌入式操作系統》、《嵌入式微處 理器設計》。其中《嵌入式系統概論》作為本科生課 程,主要介紹嵌入式系統的基本原理和相關的基礎 知識;《嵌入式系統》作為碩士學位課,其他三門課程 作為碩士選修課。嵌入式系統教學的內容選擇

嵌入式系統紛繁復雜,涉及多個不同學科內容。就具體的處理器(CPU)而言,常見的嵌入式微處理 器不下十幾種,甚至僅基于ARM CPU的嵌入式微 處理器就有將近150家不同的廠商供貨;而嵌入式 操作系統的選擇也非常多,從開源的RTOS如 Linux,uCOS到商用的RTOS如Windows CE、Sybian、VxWorks、Nuclurs、Palm OS等等。而在嵌

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系統應用中常用的軟件中間件,比如網絡協議

棧、嵌入式文件系統和數據庫系統、多媒體壓縮與解壓縮庫、加密協議等等更是令人眼花繚亂。如何選 擇合適的教學內容是我們首先需要回答的問題。筆 者通過與相關教師的交流發現在嵌入式教學內容的 選擇上常常存在一些誤區: 課程內容中只講解ARM處理器。其實嵌入式 系統中其他常見的處理器很多,比如在傳統的工業 控制領域68K與Cold Fire系列處理器,甚至傳統 的X86處理器占據了很大的市場份額;而在通信與 網絡領域PowerPC處理器更是一統江湖;在游戲 機、圖像處理等領域MIPS處理器仍然占據優勢。ARM處理器作為新興的嵌入式微處理器,在以手 機為代表的消費電子類應用中占據了絕對的統治地 位,并且ARM公司的戰略布局是希望ARM能夠 滲透到嵌入式應用的每個角落。因此,筆者認為課 程中以ARM為例進行講解是符合技術發展趨勢 的,但是在課程中我們應該至少告訴學生ARM不 是全部,在很多其他的應用領域,一些老牌的處理器 依然具有相當的優勢。

在教學內容和實驗平臺的選擇上片面追求高性 能的ARM9,XScale等處理器,認為ARM7已經過 時。與這些觀點不同的是,筆者認為ARM7作為本 科教學與電類的碩士研究生教學是最合適的選擇, 這是因為: 第一、從教學內容上來看,ARM7TDMI處理器 結構雖然簡單,但是麻雀雖小,五臟俱全。ARM7 處理器已經很好地體現了ARM RISC的設計思想 和體系結構的特點。而ARM9以上的處理器在體 系結構上采用的哈佛結構和更深流水線架構甚至超 深流水線、跳轉預測、單指令多數據(SIMD)等復雜 技術;另外,在存儲子系統方面ARM9以上的處理 器一般都包括了MMU和Cache等設備,存儲管理 比較復雜。這些特點都使得ARM9以及以上的處

電氣電子教學學報 理器并不適合電子類專業的本科以及碩士教學。第二、從技術發展趨勢和應用趨勢來看,ARM 的公司愿景是“在每個數字設備中使用ARM技 術”,可見ARM的野心不僅僅是高端的消費類,多 媒體類,而且包括龐大的微控制器市場。比如: ARM在前不久收購了以8位機開發工具見長的 Keil公司,為的是在微控制器市場的份額;ARM的 最新處理器系列Cotex的第一款處理器是M3,該 內核實際上是ARM7的精簡版,比ARM7還簡單, 成本更低。目前基于Cotex M3內核的單片機已經 上市(流明諾斯公司),10K起的定價僅1個美金!因此,ARM7處理器非但不會被淘汰,相反隨著 ARM處理器在傳統的工業控制領域越來越的應 用,ARM7系列微處理器將逐漸取代傳統的8位單 片機的龐大市場。

第三、從嵌入式應用的特點出發,嵌入式系統的 精髓是以應用為核心,處理能力夠用就好,只有這樣 在功耗和成本上才會有優勢。單純地追求高性能, 高配置實際上對于教學并不利,同時造成了大量地 資源浪費。我們不能在嵌入式系統領域套用PC的 思維習慣。

在嵌入式系統教學過程中的另一個誤區是在嵌 入式操作系統的選擇上片面追求像Linux,Win-dows CE這類非常復雜的系統。但是這類操作系統 作為教學內容有其自身的一些缺點: 嵌入式Linux雖然開源但是太過復雜,開發工

具和流程與典型的嵌入式開發流程也不相同,實際 在課程中很難詳細深入地講解Linux的內核。對于 沒有操作系統背景知識的電子類專業學生而言,難 度是非常大的。另外,雖然嵌入式Linux因為開源 和免費,在越來越多的嵌入式系統中得到應用,但是 由于該操作系統非常龐大復雜,并且沒有非常好用 的開發工具,因此筆者認為該操作系統并不是最好 的嵌入式開發平臺。

Windows CE雖然是非常優秀的嵌入式操作系

統,但是第一不開源;第二過于復雜并且占用系統資 源大;第三不適合深嵌入和強實時類應用。更多的 運用在手機和PDA類應用,是非典型的RTOS。綜上所述筆者認為uCOS/II是一個非常合適 的選擇。uCOS是開源的操作系統,而且用于教學 科研是免費的。uCOS的內核非常精簡,只要花一 些時間是完全能夠將它的原理講透講深的。通過我 們的教學實踐發現一旦學生掌握了uCOS,學習和 使用其他的OS也將不是難事。3 嵌入式系統教學的實驗安排

嵌入式系統課程是一個實踐性非常強的課程, 大家都公認實踐對于課程學習的重要性,但是在目 前的教學實驗安排上依然存在一些問題:(下轉第106頁)96

電氣電子教學學報

2007年10月

兩門嵌入式系統方面的課程。然而,2004年 IEEE和ACM對計算機專業本科教育的課程體系 進行的設置認為嵌入式系統的課程應包括以下內 容:嵌入式的發展歷程和概述、嵌入式微處理器、嵌 入式軟件設計、實時操作系統、低功耗計算、系統可 靠性設計、設計方法學、嵌入式系統設計工具、嵌入 式多處理器系統設計、網絡化嵌入式系統、接口和混 合信號系統等[2]。顯然,僅僅通過一門課程講授這 么多內容是不現實的,寄希望于通過增加一門新的 課程而對原來的課程體系不作任何改動很難取得良 好的教學效果。在筆者的教學實踐中發現,現行的 教學計劃已經難以適應嵌入式系統教學的要求,學 生的基礎知識結構在一定程度上與嵌入式系統的課 程教學要求存在脫節的問題。

在嵌入式教學內容的選擇方面,大多數學者認

為嵌入式系統是一個軟件系統和硬件系統并重的綜 合系統,因此在課程的內容安排上基本都兼顧了硬 件知識與軟件知識,尤其是嵌入式操作系統方面的 內容[2-4]。但是,選擇什么樣的硬件平臺,選擇什么 樣的嵌入式操作系統來進行教學依然值得探討。毫無疑問,實驗和實踐環節對于嵌入式系統教

學的重要性。關鍵的問題是如何在有限的課時中最 高效的安排與課程內容配套的課內試驗,同時通過 課外實驗作為強化教學內容,激發學生創造性的重 要補充。本文在傳統實驗教學模式的基礎上,提出 了項目驅動型的實驗教學模式。也就是將教師平時 所研發的某些嵌入式系統解決方案作為案例在課程 中進行講解,而課程實驗則根據項目的內容被分為 若干個基本模塊,學生根據課程的進度逐步完成項 目中的各個模塊實驗,最終完成整個系統的實現。通過項目驅動新的實驗教學模式,使學生在課程的 一開始就是帶著項目的目標進行學習,為了完成項 目的需要,他們必須在課程中不斷學習新的知識點, 并應用所學知識完成項目。1 嵌入式系統教學的課程體系

通過教學實踐我們發現僅僅通過增加一門嵌入 式系統方面的課程是遠遠不夠的。這是因為嵌入式 系統教學有其自身的特點: 第一、課程內容多、雜、系統性強。嵌入式系統 是一個軟硬件系統的綜合體,在課程中既要向學生 講解嵌入式微處理器的基礎知識以及其他相關硬件 知識,又要講解嵌入式軟件方面的知識。第二、課程的課時有限。一般而言,對于嵌入 式系統這門課程,研究生課程為60學時,而本科生 課程只有48甚至32學時。由于嵌入式系統課程要 求學生必須有足夠的時間進行實驗操作,因此實驗 課占據了較多的課內學時。比如東南大學集成電路 學院碩士課程為60學時,其中理論課30學時,實驗 課30學時;東南大學成賢學院的本科課程為48學 時,其中理論課30學時,實驗課18學時。在有限的 課時內,需要講解的內容太多往往會造成“貪多嚼不 爛”的問題,因此,如何合理地組織課程內容,通過構 建相應的課程體系,將不同層次的課程內容在不同 課程中講解就顯得非常重要了。另一方面,合理地 壓縮課內實驗學時,加大學生課外自主實踐的時間 也是一個非常重要的舉措。

第三、學生的背景知識參差不齊。具體表現在

電子類學生軟件基礎弱,而計算機類學生電路與硬件 基礎弱。雖然電類專業的學生都先修過“C編程語 言”,“計算機原理”等課程,但是電類學生一般缺乏大 型軟件項目的開發經驗,尤其缺乏操作系統方面的相 關知識。這些都為嵌入式系統課程的教學帶來了一 定的困難,因此在嵌入式系統課程體系中應該增加一 些用于彌補學生軟件知識的課程就非常有必要了。針對上面分析的這些特點,我們需要構建一個 合理的課程體系,一方面使得介紹的知識更全面和 更加深入,另一方面也通過選修課彌補學生背景知 識。在課程體系的設置上,我們規劃了五門課程: 《嵌入式系統概論》、《嵌入式系統》、《嵌入式系統高 級C語言編程》、《嵌入式操作系統》、《嵌入式微處 理器設計》。其中《嵌入式系統概論》作為本科生課 程,主要介紹嵌入式系統的基本原理和相關的基礎 知識;《嵌入式系統》作為碩士學位課,其他三門課程 作為碩士選修課。嵌入式系統教學的內容選擇

嵌入式系統紛繁復雜,涉及多個不同學科內容。就具體的處理器(CPU)而言,常見的嵌入式微處理 器不下十幾種,甚至僅基于ARM CPU的嵌入式微 處理器就有將近150家不同的廠商供貨;而嵌入式 操作系統的選擇也非常多,從開源的RTOS如 Linux,uCOS到商用的RTOS如Windows CE、Sybian、VxWorks、Nuclurs、Palm OS等等。而在嵌

95第29卷 增刊

電氣電子教學學報 關于嵌入式系統課程教學過程中幾個問題的思考 凌 明,劉 昊,時龍興

(東南大學國家專用集成電路系統工程技術研究中心,江蘇南京210096)第一作者:凌明(1972-),男,江蘇淮安人,碩士,副教授,主要研究方向是SOC設計與嵌入式系統。承擔了東南大學電子科學與工程學院以及

集成電路學院嵌入式系統課程體系的建設與授課工作。

摘 要:作為一個新興的課程體系,關于嵌入式系統教學過程中相關先修課程與基礎知識的準備、教學內容的選擇、實驗教學與實踐環節組織

等問題依然處于爭論和探索階段。本文在東南大學相關院系嵌入式系統教學實踐的基礎上,分析了相關專業現行教學計劃中基礎知識結構與

嵌入式系統教學脫節的問題,并提出了解決方案;詳細討論嵌入式系統課程教學內容,包括硬件平臺與軟件平臺的選擇問題;本文在傳統實驗

教學模式的基礎上,提出了項目驅動型的實驗教學模式,探索了“研教結合”的新思路。關鍵詞:嵌入式系統;教學改革;課程體系

Some Thinks about Embedded System Teaching LING Ming,LIUHao,SHI Long-xing(National ASIC System Engineering Research Center,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:As a developing curriculum system,there still have many problems including embedded system teaching in the areas of fundamental knowledge preparation,course content selection and the organization of lab and practicing are argued and discussed The gap between fundamental knowledge structure based on the traditional teaching plan and embedded system teaching are analyzed in this paper.Based on teaching experience in relevant colleges and departments in SEU,a solution is presented.And course content,such as the selection of hardware and software platforms,is discussed either.Based on the traditional mode of experimentteaching,the experiment mode of project driven is introduced,which is also a helpful explora-tion of the integration of teaching and researching.Keywords:embeddedsystem,reform of teaching,curriculum system 0 引言

嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技

術、電子技術和各行各業的具體應用相結合的產物, 這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。然而,嵌入式 系統是一個非常綜合的技術,從學科上,涉及到電子 科學與技術,計算機科學與技術,微電子學等眾多領 域;在系統的架構上設計到數字電路,模擬電路,嵌 入式微處理器,嵌入式操作系統,底層驅動等技術。因此,雖然為了適應業界對人才培養的要求,越來越 多的高校相關專業開始在專科、本科、碩士培養計劃 中開設嵌入式系統方面的課程。但是作為一個新興 的課程體系,關于嵌入式系統教學過程中相關先修 課程與基礎知識的準備、教學內容(包括硬件平臺與 軟件平臺)的選擇、實驗教學與實踐環節組織等問題 依然處于爭論和探索階段。

多數學者認為嵌入式系統不是一個獨立的學

科[1]。因此,在目前開設嵌入式系統課程的高校中, 基本上都是采取修改相應教學計劃的方法,開設一 成績管理:指導教師根據班級、學號或時間查

閱學生實驗報告,在線批改,并提交相應成績與反饋 意見。學生可以在任何網絡終端經身份驗證后查詢 自己的實驗成績。課程負責人可以按照實驗項目或 班級查詢所有學生成績列表,并以excel數據文件 的形式導出。

師生在線交流:學生通過登陸驗證合法性后可 以匿名發表在做實驗過程中遇到的問題或思考,也 可以查看其它同學發布的問題以及教師的解答;教 師可以查看學生的問題,以及做出相應解答;管理 員,即課程負責人可以對學生和教師交流的信息進 行維護(刪除、備份),對惡意在網上散布謠言、與本 討論板塊主題不符的內容進行刪除。3 結語

本文介紹的基于Web的開放型實驗教學管理

系統是我校電子科學與技術專業《專業基礎實驗》課 程教學改革中的重要組成部分。該系統基于B/S 模式,采用ASP+Access開發而成。為實現實驗教 學管理的現代化、信息化、科學化提供了堅實的平臺,促進了實驗教學管理的網絡化,以及實驗教學的 靈活性、多樣性和實驗數據資料的完善化,有效提高 了實驗資源的利用率和實驗教學管理的質量。參考文獻

[1] 李可.實驗教學網絡信息管理系統的設計與開發[J],北京:實 驗技術與管理,2000(19):54 [2] 金正一.建設開放性實驗室的思考與實踐,實驗室研究與探索 [J],上海:2007,26(1):124-125 [3] 尚俊杰.網絡程序設計-ASP[M],北京:清華大學出版社,2002 年第1版:115-117 [4] 何典,劉濟波,聶丁.基于Web構建在線實驗報告系統[J],南 昌:計算機與現代化,2007(3):115-117(上接第96頁凌 明等文)

(1)課內學時有限,僅僅依靠課內實驗的教學 是遠遠不夠的,但是很多院校在開設實驗課時只有 課內實驗,而且因為管理方面的原因,實驗室也不對 學生開放。

(2)課內安排的實驗更多的是為了配合課內理

論教學的內容,學生在基于開發板的實驗平臺上進 行一個一個模塊的實驗,缺乏系統性,往往造成課程 結束后,學生還是沒有建立完整的系統概念。(3)現有的嵌入式實驗教學平臺所配的實驗, 更多的是要求學生按照實驗指導書的步驟一步一步 按部就班地重復實驗內容,缺乏創新性。針對這些問題,筆者在東南大學電子學院和集 成電路學院的教學實踐中做了相應的改革和嘗試, 這些改革主要包括兩個方面:(1)拓展課外實驗的內容。我們將課內實驗的

目的定位在基本技能的培養,而課外實驗則要求學 生完成比較綜合的實驗內容。在實驗組織上,將簡 易的開發套件發給學生,讓他們在課外自己動手作 實驗。由于學生開發套件相對比較便宜,且不容易 損壞,便于管理。

(2)采用項目驅動型的教學模式。在課程的一開

始就按照項目研發的流程進行授課。我們將教師研發 的嵌入式應用項目作為案例作為課程內容進行講解, 相應的實驗課內容則按照研發方案中的各個模塊進行 設計,這樣當課程結束時,學生的最后的大實驗就是將 前面所實現的各個模塊拼合起來構成比較完整的系 統。同時,結合學生課外科技活動,對于感興趣和學有 余力的同學可以安排更深層次的研發內容。4 結語

本文針對目前嵌入式系統教學過程中存在的一 些問題進行了探討,提出了嵌入式系統課程體系的 建設方案;針對電子類專業嵌入式系統教學,筆者認 為ARM7+uCOS/II的教學內容是比較合適的選 擇;最后,針對目前的教學實驗的組織提出了課外實 驗和項目驅動的改革方案。通過在東南大學集成電 路學院的教學實踐,取得了良好的教學效果。參考文獻

[1] 邵貝貝.關于嵌入式系統教學的思考[C]第三屆全國高等院校嵌入式系統教學研討會論文集,清華大學出版社2005:3-7 [2] 仲偉波,包亞萍,付躍文,李義豐.關于嵌入式系統教學的幾點 思考[J].上海:實驗室研究與探索2006,25(12):1565-1568 [3] 李巖,王小玉,孫永春.嵌入式系統教學研究[J].南京:電氣電 子教學學報2006,28(3):45-47 [4] 湯書森,劉同山,馬義德.嵌入式系統教學與科研之探討[J].蘭州:甘肅科技2006,22(11):254-256 106

氣電子教學學報 電

2007年10月

第二篇：嵌入式系統 課程感想

《嵌入式系統設計》課程感想 班級：電氣99姓名：王正杰學號：09095018 雖然上完了整門課，但是還是對嵌入式和嵌入式系統等最基本的概念不是很了解。于是自己動手查閱了一些資料，其中IEEE(國際電氣和電子工程師協會)對嵌入式系統的定義：“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置”（Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。國內比較認可的定義是：嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適用于應用系統，對功能、對可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。

“嵌入式”反映了這些系統通常是更大系統中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統。而且，嵌入的系統中可以共存多個嵌入式系統。

一個簡單的嵌入式系統一般包含以下幾部分：嵌入式微處理器外圍硬件設備、嵌入式操作系統、特定的應用程序。可見，其實嵌入式系統就是含有微處理器和硬件接口的一個根據應用可裁剪的非標準計算機系統。

嵌入式系統的發展歷史：

? 嵌入式系統的出現最初是基于單片機的。

? 70年代單片機的出現，使得汽車、家電、工業機器、通信裝置以及成千上萬種產品可以通過內嵌電子裝置來獲得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。

? 80年代早期開始，嵌入式系統的程序員開始用商業級的“操作系統”編寫嵌入

式應用軟件，這使得可以獲取更短的開發周期，更低的開發資金和更高的開發效率，“嵌入式系統”真正出現了。

? 目前，嵌入式系統在很多產業中得到了廣泛的應用并逐步改變著這些產業，包

括工業自動化、國防、運輸和航天領域。例如：神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統，導彈的制導系統也是嵌入式系統，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統。在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統，但未必知道它們。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦、電飯煲?）都是嵌入式系統。嵌入式系統廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中都有嵌入式系統的身影。

嵌入式系統的特點：

? 專用性：嵌入式系統面向用戶、面向產品、面向應用，它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優勢。也正是這個原因，必須結合實際系統需求進行合理的裁減。

? 嵌入性：也就是說系統和被控制的對象是緊密連接的，一般不需要人為干預，從這點上講，也就對嵌入式系統的環境適應性、穩定性、可靠性等提出了一些要求，在進行軟件和硬件設計時必須考慮這些要求。

? 智能性：1.嵌入式系統需要有一個中央處理器單元（CPU），來實現對對象的智能控制。

2.嵌入式系統首先是計算機系統，其次是專用的計算機系統，這種系統有別于通用的個人電腦（PC），最后由于其專用的特點決定了其軟硬件必須能夠進行定制，必須能夠進行裁減。

3.單片機也是屬于嵌入式系統的范疇。但是由于歷史的原因，單片機和嵌入式系統被許多人區分開來對待，嵌入式系統更多地被理解為使用ARM等32位嵌入式微處理器的計算機系統。4.單片機系統一般采用單任務程序或簡單的多任務內核，如uC/OS-II操作系統，一般應用于一些小型應用系統中；而ARM嵌入式系統還能很輕松的運行Linux、Windows CE、VxWorks等復雜的操作系統，比較適合于設計大型應用系統。

嵌入式系統開發的分工：

1.芯片制造商：負責制造包括CPU、網卡、RAM、及Flash等芯片的廠商。

2.設備制造商：負責制造硬件開發板和產品板。3.操作系統提供者：負責提供嵌入式操作系統。4.軟件開發商：負責在操作系統之上開發具有獨

立功能的應用程序。

5.系統集成商：負責向最終用戶提供產品解決方

案。

嵌入式開發的一般方法：

嵌入式系統的軟件開發通常采用 “宿主機／目標機”方式 :

首先，利用宿主機上的豐富的資 源及良好的開發環境開發和仿真調試 目標機上的軟件。

然后，通過串行口或網絡將交叉 編譯生成的目標代碼傳輸并裝載到目 標機上。

最后，目標機在特定的環境下運行。

幾種常見的嵌入式系統：

試目標機上的軟件

生成的目標代碼傳輸并裝載到目標機上

目標機在特定的環境下運行

? 嵌入式Linux：

uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統，完全開放代碼。uClinux從Linux 2.0/2.4內核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有MMU的CPU，并且為嵌入式系統做了許多小型化的工作。

適用于沒有虛擬內存或內存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內存或Flash的嵌入式系統。

它保留了Linux的大部分優點：穩定、良好的移植性、優秀的網絡功能、完備的對各種文件系統的支持、以及標準豐富的API等。

? Win CE：

Windows CE是微軟開發的一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作，它是精簡的Windows 95。Windows CE的圖形用戶界面相當出色。Win CE具有模塊化、結構化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關等特點。

? VxWorks :

VxWorks操作系統是美國公司于1983年設計開發的一種嵌入式實時操作系統（RTOS），是嵌入式開發環境的關鍵組成部分。良好的持續發展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發環境，在嵌入式實時操作系統領域占據一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。

? Nucleus：

Nucleus PLUS是為實時嵌入式應用而設計的一個搶先式多任務操作系統內核，其95％的代碼是用ANSIC寫成的，因此非常便于移植并能夠支持大多數類型的處理器。Nucleus PLUS采用了軟件組件的方法。每個組件具有單一而明確的目的，通常由幾個C及匯編語言模塊構成，提供清晰的外部接口，對組件的引用就是通過這些接口完成的。由于采用了軟件組件的方法，使Nucleus PLUS 的各個組件非常易于替換和復用

嵌入式系統發展趨勢：

我們有理由相信計算機還將繼續快速發展并進一步改變我們的生活，讓計算變得“無所不能”、“無處不在”。其中“無所不能”將是人工智能技術和超級計算機的結合，而“無所不在”則是嵌入式技術應用的廣闊天地，現在普通消費者已經可以從市場中買到數碼相機、移動電話、打印機等眾多的數碼產品、航空設備、ATM機、計算機網絡設備等電子產品中都用到了嵌入式技術。

通用計算機的發展變為功能電腦，普遍進入社會，嵌入式計算機發展的目標是專用電腦，實現“普遍化計算”，因此可以稱嵌入式智能芯片是構成未來世界的“數字基因”。正如我國資深嵌入式系統專家——沈緒榜院士的預言，“未來十年將會產生同大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片，將為我們提供無限的創造空間“。

總之，“嵌入式微控制器或者說單片機好象是一個黑洞，會把當今很多技術和成果吸引進來”。

第三篇：嵌入式系統課程建設

嵌入式系統課程建設

近年來，我國嵌入式系統產品發展十分迅猛，中國嵌入式系統市場估計每年將直接創造千億元的效益，所帶動的相關工業產值超過萬億元，成為中國信息產業新的市場增長點。與巨大的市場潛力和產業需求相比，我國嵌入式系統工程人才培養相對落后，并進而影響到了該產業的快速發展。在這種背景下，許多高校的計算機、電子、軟件等專業針對市場需求，開設了嵌入式系統相關課程。在IEEE計算機協會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中，嵌入式系統已經被列為核心課程之一。北京航空航天大學計算機學院于2002學年開始開設了“嵌入式系統設計”課程，下面對該課程的建設情況作簡單介紹。課程基本情況

該課程是面向計算機學院高年級本科生（或研究生）開設的專業課，是一門以計算機各種專業知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養學生從“整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發奠定相關基礎。課程采用理論知識傳輸與工程能力培養并重的教學方法，教學內容盡量反映該領域內最新的理論和技術成果，使學生了解該學科最新的前沿發展動態和方向，培養出適應社會需求的專業化技術人才。

該課程的教學目標是使學生能夠掌握嵌入式系統設計過程中的基本概念和原理，使學生能夠掌握和使用最新的嵌入式系統設計方法和典型開發工具。課程在教學內容安排上遵循“面向市場需求、定位人才培養”的原則，強調將計算機系統不同層次專業知識的基礎性與實際工程設計思想和架構的前沿性相結合，重視將計算機系統自底向上的各種專業課程內容的有機整合，使得諸如操作系統、體系結構、接口與通信和計算機網絡等孤立的課程呈現相互配合的應用場景，讓學生進一步認識和掌握上述課程的基本概念和基本規律在實際的綜合系統應用中的作用和影響。在課件設計上，采取統一的知識體系結構，涵蓋“基礎知識+ 基本技能+ 技術講座+ 項目實踐”四大模塊，突出注重工程能力培養的特色。通過課程學習和實驗，學生應能夠熟悉一種典型的微處理器體系結構，掌握一套主流的開發工具和一種嵌入式操作系統，熟練使用一門開發語言，使學生具備嵌入式系統軟、硬件開發設計的基本能力。

目前該課程為48學時，其中理論授課24學時，實驗24學時。該課程的理論教學內容包括：

（1）嵌入式系統概述；（2）嵌入式硬件基礎；（3）嵌入式操作系統；（4）嵌入式系統的設計與建模；（5）嵌入式系統設計實例分析；（6）專用接口和硬件加速器；（7）分布嵌入式系統；

（8）高可靠性嵌入式系統等擴展內容。課程的實驗包括了基礎性實驗和綜合設計實驗兩部分，基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗，通過讓學生的實際操作，能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解，同時，能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統的開發工具及環境，主要包括嵌入式操作系統的移植和裁減、驅動程序的開發及對開發工具鏈的使用。綜合設計實驗則要求學生面向某綜合應用（指定或者自主提出）而進行設計、編碼和調試并給出完整的解決方案。

課程的考核由三部分組成：理論課作業和小測驗20%，基礎性實驗40%,綜合設計實驗40%。

經過四年的建設，該課程的已整理編寫完成配套的教案、講義和實驗指導書，形成了一整套課程指導和考核體系，建立了以相關學科學術帶頭人為課程負責人，以博士中青年教師為教學骨干，以博士青年教師和博士生為教輔人員的教學團隊。幾年來的教學實踐表明，該課程的教學實現了教與學的有機結合，理論教學和實踐環節高度統一，有力地促進了學生的工程能力提高。在學生的作品中創新成為主題，學生在國內外各種嵌入式方面的競賽中屢創佳績，也從另外一個側面印證了良好的教學效果。精品課程創新點

（1）本碩一體化設置。

課程強調研究生與本科生學習內容的連貫性、層次性，從理論課到實驗課都設置了基本、中級和高級三個層次的內容，學生可根據自己的基礎選聽（或選做）具有不同加權值的內容（或實驗）。突出體現了學院本、碩一體化的課程建設思路。

（2）兼顧理論，重在實踐。

作為一門實踐性很強的課程，本課程在不斷更新最新的國內外理論知識的同時，非常重視加強實踐環節，主要體現在兩個方面：

一、課程理論授課部分，每一章都有設計實例，這些設計實例大部分來自教師實際的科研或工程項目，并且隨著科研工作的變化而動態更新，具有很強的實踐性。

二、課程設計了大量的實驗，實驗課時也占到了整個課程的一半時間，實驗課本身加強了指導力度，由骨干教師加多名具有較強實踐能力的助教組成的指導隊伍，負責整個實驗期間從理論到具體操作的各個環節的指導工作。

（3）緊密結合企業核心技術，具有較強的實用性和前沿性。

課程內容的設置與動態調整，都是在充分分析當前國際上有影響的嵌入式系統軟、硬件平臺最新的核心技術、充分考慮嵌入式應用系統開發企業技術需求的基礎上進行的，課程內容較大程度地體現了嵌入式領域的熱點，是企業界普遍關心的核心技術，具有較強的實用性，有利于培養出業界需要的人才。課程前沿性則表現在：

一、課程的主講教師是從事嵌入式系統研究與開發一線的科研人員，能夠及時地根據技術發展動向調整教學大綱和教學計劃，及時地將最新的技術和設計理念引入到課程中。

二、及時地對國際上一些著名大學（目前我們主要選擇的是卡耐基·梅隆和普林斯頓大學）的相關課程的開設情況進行跟蹤分析，對我們的課程安排適時調整。

（4）注重創新素質的培養。

嵌入式系統是面向應用的專用計算機系統，與產品和市場有著緊密的聯系，設計的創新性直接決定了產品的創新性，加強未來的嵌入式系統設計師的創新素質的培養，是本課程重點之一。具體體現在：

一、課程只對基本原理和方法介紹，對一些具體技術和環境則通過課外參考資料和網上第二課堂提供給學生，學生根據個人興趣有選擇地對某些問題進行深入學習和研究；

二、注意培養學生批判性思維方式，在實例分析中，鼓勵學生對實例所采用的技術和方案進行不同角度的評價，變被動灌輸為主動思考；

三、加強綜合設計性及開放性實驗環節，鼓勵和引導學生積極提出原創性的設計內容，創新性是綜合性實驗的考核標準之一。

（5）形式多樣的教學模式

我們采用“責任教授＋主講教師+ 實驗輔導教師”的教師團隊，采用“講授+分析+案例+演示+大型作業+實驗+查閱資料及撰寫綜述報告+小課題”的教學模式，改善了這類綜合性課程“難教”、“難學”的狀況。

講授：對于基本概念和基本原理方面的內容，采用以傳統的講授法為主，力求講清概念內含和外延、基本原理的思路，實質意義以及適用范圍等內容；

分析：嵌入式系統設計的內容較多，對于某些書本上只提其然而不提其所以然而又比較重要會影響系統級設計理解的問題，找準切入點，逐步分析，使學生深入理解相關概念；

案例：對于應用性較強的內容，精心設計典型案例，通過對案例的分析和逐步實現，使學生理解并能夠正確應用相關的技術和原理解決問題。

（6）完整的實驗體系

全面的實驗內容、實驗過程全程指導、嚴格的考核體系是本課程實踐環節的亮點。

課程的實驗由精心設計的基礎性實驗和鼓勵學生創新的綜合設計實驗兩部分組成。基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗，通過讓學生的實際操作，能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解，同時，能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統的開發工具及環境。基礎性實驗是一組實驗集，包括了必做的和根據個人的興趣選做的。目前針對Xscale硬件平臺基于WINCE操作系統和LINUX操作系統分別設計了四大類共24個實驗，針對EIA平臺設計了4個基本實驗，學生可以任選平臺，除了3個必做的實驗外，每個人按要求選做1～2個實驗。綜合實驗是啟發式的引導性實驗，主要目的在于培養學生對課程所學知識的綜合運用能力和創新能力。由學生結合本課程內容以及前導實驗，充分發揮主觀能動性，獨立設計并實現具有一定演示度的嵌入式系統，原則上不限制硬件和軟件平臺。考慮到學生水平差異，給出了一些備選方向，鼓勵和引導學生積極提出原創性的設計內容。

對于基礎性實驗，要求每個學生獨立完成，實驗前要求提交實驗預習報告，實驗過程中給出實現結果，實驗后要求提交實驗報告。對于綜合設計實驗，以興趣小組方式組織，每個小組3～4人，要求每個小組都要提交項目申請書，經過答辯、確認技術路線可行后，進入實現階段，實驗完成后，提供關于實驗的課程設計和實驗報告。在整個實驗過程中由課程教師和助教一起完成實驗指導。建設的具體實施辦法

（1）完善課程網站

實現所有教案和課件全部電子化，具有較好的多媒體效果，并放在網站上。實現教學手段的電子化與網絡化，包括網上作業的發布與提交，網上小測驗，網上輔導與答疑。

（2）建設開放實驗室

從這幾年的教學實踐看，學生對嵌入式系統這種教學與實踐相結合的課程非常感興趣，尤其在綜合實驗中表現出很高的熱情和積極性，所投入的精力和時間已遠遠超出課程的要求，教學效果非常明顯。這促成我們建設開放實驗室的想法，即使該課程的實驗教學做到實驗時間、實驗內容和實驗器材對學生的真正開放。使學生能夠理論與實踐相結合、驗證型實驗與設計型實驗相結合、課內與課外相結合。當然在開放實驗室下的課程輔導、監管、考核方式都需要新的探索。開放實驗室將通過學校的教改項目支持來完成。

（3）逐步構建第二課堂—電子教室

軟硬件平臺的多樣性是嵌入式系統的主要特點之一。由于課時等條件限制，課堂上不可能有覆蓋很多內容，為了保證課程的廣度和深度，往往需要學生課外學習和掌握一定的知識。因此，我們計劃逐步建立第二課堂—電子教室。該教室包括多個專題（如ARM教室、X86教室、Linux教室、WinCE教室、低功耗設計教室等），學生根據自己的時間和興趣選擇，并在網上交互學習。電子教室的建設將依托學院教改項目。相關教材介紹

經過近四年的建設，本課程形成了自己的教案、講義和實驗指導書。《嵌入式系統設計》教材也即將編寫成稿。課程的實驗內容和指導書已被“國家發改委-微軟嵌入式系統教學包”收錄。

主講教師個人簡歷

尚利宏博士，北京航空航天大學計算機學院講師。主要研究方向為嵌入式系統、嵌入式軟件測試、容錯計算，主講《計算機容錯技術》、《嵌入式系統設計》等課程。作為技術負責人完成國家自然基金項目一項，國防預研基金項目二項，以及國防重點型號任務多項。獲陜西省國防科技進步三等獎一項。2005和2006年連續兩年指導的本科生隊伍獲得微軟公司組織的全球大學生嵌入式系統設計大賽優勝獎。北航大學生課外活動優秀指導教師。

第四篇：【嵌入式】Linux 嵌入式系統教學課程改革探索

摘要：傳統嵌入式系統教學內容容易使學生產生厭學、畏難的現象，嚴重影響了教學質量。該文提出基于調整實踐教學體系的設想，并具有針對性地提出基礎課程投入力度、分階段培養學生Linux下編程能力、改革實踐內容的方法，實現即可與傳統嵌入式教學方式相結合，又可與當前嵌入式發展趨勢相吻合的實踐教學改革方案；從而達到提高學生學習興趣和教學質量的目的。中國論文網

關鍵詞：嵌入式系統；教學內容；教學質量；實踐教學；Linux

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6733-02 概述

嵌入式系統是面向軟件、計算機、通信、電子等專業本科生和研究生的一門普及型技術基礎課程。它是一門交叉學科，既與計算機專業課程有關，又與電子電氣、通信、自動化、化工、材料等諸多專業課程有關，并且還與具體的應用背景相關聯。涉及到的基本知識有：硬件知識（如嵌入式微處理器及其基本的接口知識、擴展的人機接口、網絡通信接口等）、Linux操作系統（至少了解Linux操作系統的中斷、優先級、任務間通信、同步等知識）、程序設計知識（C、C++、尤其需要精通C語言）；同時，還需涉及一定的數字電路知識[1-2]。

嵌入式系統學科的特點決定了學生需要學習大量相關課程方能做出優秀的作品，其成果見效周期長，學生在系統學習過程中會普遍因為缺少相應成績而喪失學習興趣。針對這種情況，我院在傳統嵌入式系統教學中加入了一些新穎的、能夠有效激發學生學習動力的相關課程，以此提高對嵌入式系統學習的興趣，并且取得了顯著的成績。

嵌入式系統教學課程改革措施

C語言作為學習其他編程語言的基礎，同時也是傳統嵌入式系統基礎學科之一，需要重點強化學生實際動手能力。在嵌入式的高級應用部分我院將其與新興的智能手機操作系統—Android相結合，取得了良好的教學效果。

2.1 基礎課程改造

我院嵌入式系統教學對學生采用“厚基礎，寬口徑”的教學特色，著重強調學生對基礎知識的掌握。為強化學生的實際動手能力，我院將C語言的課時設置為80課時，并輔以大量的實踐內容。針對嵌入式系統偏重于Linux編程的特色，在C語言講授時直接開展基于Linux下編寫C語言的教學。通過實踐教學表明，學生只需兩周即可掌握相應方法；而且學生由于沒有Windows下VS編程經歷，反而更加容易掌握接受。

在后續課程中重點加強Linux下高級C語言編程學習，如內存問題、宏問題、調試與優化等，部分學生在大二即可做出優秀作品。在剛剛結束的2012年NOC網絡與信息安全技術大賽中，我院嵌入式系統學生獲得了全國二等獎的好成績。

2.2 Android課程教學

Android作為一個新興的智能手機操作系統，在國內外廣受歡迎，學生范圍內也有大量從事Android學習。Android學習起點低，只需學完Java課程即可從事開發，針對嵌入式傳統教學內容容易使學生丟失學習興趣的現象，將其加入到嵌入式教學體系當中，作為學生實踐技能的有益補充。學生很容易通過Android做出優秀的作品，從而激發其自信心和興趣，再以此為基礎，指引其從事跟嵌入式系統方面相結合的研究，比如完成Android系統的裁剪，功能的定制及將其移植到ARM板中，甚至還可以同物聯網等新興領域相結合。

其他措施

除了嵌入式系統課程改革外，我院還廣泛開展校企合作，建立開放實驗室和鼓勵學生參加全國大賽。

3.1 與CSDN，GOOGLE開展校企合作

為了激發學生的創造思維，發揚團隊精神，鍛煉學生編程能力，我院與CSDN合作建設了《嵌入式相關資料》 CSDN高校俱樂部，并舉辦了多場Android開發交流會。同時還積極與GOOGLE開展深入合作，成立了南陽GTUG，每月舉辦GOOGLE Android開發者技術交流活動。通過校企合作，不僅提高了學生學習的積極性，也極大擴展了視野，為今后嵌入式系統教學進一步拓展創造條件。

3.2 建立開放實驗室

為了提高嵌入式系統學生學習嵌入式技術的興趣，我院開設了Android、嵌入式開放實驗室，鼓勵學生踴躍參加。開放實驗室是一個以“自由、促進、創新”為理念，為對Android、嵌入式技術感興趣的學生提供了一個溝通交流、學習提高的良好環境。開放實驗室以Android技術和嵌入式技術為研究主體，實驗題目具有應用性、先進性和趣味性，通過開放實驗室，為學生提供學習、實踐、交流、承擔項目、就業對接等機會。為此，定期舉辦術開發技術講座，促進不同水平和層次小組成員之間的溝通交流、實踐鍛煉機會、努力拓寬學生畢業時就業機會[3]。現在，開放實驗室作為開設嵌入式系統課程的實驗基地，從帶領實驗室的經驗中總結出學生培養模式，并且通過“學生帶學生”的模式，不僅使學生能力進一步提高，也為我院嵌入式系統教育培養計劃課程的執行進行前期探索。

3.3 積極鼓勵學生參加大賽和做項目

我院為鍛煉學生實際動手能力，積極鼓勵學生參加各種競賽，在全國信息技術大賽（Android方向）和河南省移動MM大賽中都取得了優異的成績。經過實踐證明，競賽模式能夠將對Android感興趣的學生集中起來培養，這樣學生之間能夠方便的學習交流溝通，形成良好的互動氛圍。通過做項目和積極參加各種比賽，不僅可以快速提高學生的知識水平，還可以使學生的組織能力和團隊協作能力得到很大提升。

需進一步加強的地方

雖然我院在嵌入式系統教學方面取得了不小的成就，但是仍然有一些問題需要進一步加強。

4.1 教材建設

Android誕生沒有太長時間，目前國內研究大多都是從國外借鑒而來，市場上的很多書籍存在相互抄襲甚至通篇代碼的情況，而且也不太符合嵌入式系統學生的自身特色。可以集中力量，從實踐教學出發，以工程實踐為核心，根據嵌入式系統自身特點，編寫幾本優秀高質的、適合本教學特色的Android教材，將其與傳統嵌入式教學體系有機結合起來。

4.2 師資建設

由于嵌入式系統教學的特殊性，需要教學人員具有教育教學能力和工作經驗兼備的復合型人才，但目前高校嵌入式教學領域普遍缺少“雙師型”人才，這需要以后學院加強對青年骨干教師的外出培訓力度和政策支持。

4.3 轉變教學手段

在傳統教學中，教師普遍采用以“PPT為中心”的教學模式，授課時使用大量PPT，這種做法容易使學生產生上課不認真聽講的心理，而且也會容易引起課堂枯燥等問題，不利于激發學生的興趣。教師在授課時應轉變思路，將PPT作為一種補充手段，采用多種教學模式[4]，“以學生為核心”，將學生作為授課時的主體，從而激發學生學習興趣。

結論

該文針對嵌入式系統傳統課程存在的在教學過程中學生容易丟失學習興趣的問題，針對嵌入式學科特點和學生學習的特點提出了一些實踐教學改革方法，以此努力構建嵌入式系統教學課程新模式。

參考文獻：

[1] 章民融，徐亞鋒.嵌入式教學關鍵點的研究和嵌入式實驗教學平臺的設計[J].計算機應用與軟件，2009，26（3）：160-162.[2] 鄧昀.關于嵌入式系統課程教學改革的探討[J].中國校外教育（理論），2011（z1）：《嵌入式相關資料》 566.[3] 吳磊.嵌入式教學與實驗的研究[J].實驗室研究與探索，2011，30（11）：103-104.[4] 胡沛.JavaScript課程教學改革探索[J].電腦知識與技術，2011，7（32）：7944-7945.轉載請注明來源。原文地址：

《嵌入式相關資料》

第五篇：課程與教學論問題與思考

課程與教學論問題與思考

第一章 課程與教學論的歷史發展 1.簡述課程與教學的涵義

課程的定義：課程是按照一定的教育目的，在教育者有計劃、有組織的指導下，受教育者與教育情境相互作用而獲得有益于身心發展的全部教育內容。課程定義的基本類型：課程即教學科目；課程即學習結果或目標；課程即“計劃”； 課程即“經驗”。

教學是為實現教育目的、以課程內容為中介而進行的教和學相統一的共同活動。教學是科學與藝術的統一。2.簡要回答課程與教學研究的歷史發展

課程研究分為三個階段：第一階段是前科學時期，課程研究處于孕育與萌發階段，并沒有科學的概念及系統的理論體系。第二階段是系統理論時期，課程研究逐步系統化；課程研究的理論研究科學化；課程有關問題的專門化研究；出現了一批有影響的代表人物如夸美紐斯，總之，這一時期的課程理論研究體系已基本構成，并表現在教育學的各科理論研究中。第三階段是課程研究的專門學科時期，課程論獨立體系的建立，標志著課程這門學科的誕生。博比特出版《課程》一書，是課程成為一個獨立研究領域的標志。泰勒的《課程與教學的基本原理》被譽為“現代課程理論的圣經”。

教學研究的早期發展還不存在現代意義上的教學理論，但是這一時期的教學思想卻萌發著人類教育理論的全部基因和力量，包含著教學理論的原始信息，是人類教學理論進一步形成與發展的理論基礎。教育理論的萌芽產生與啟蒙運動的爆發。教學理論獨立體系的形成是以赫爾巴特的《普通教育學》為標志的。3.了解“泰勒原理”的主要內容：確定教育目標；選擇教育經驗；組織教育經驗；評價教育計劃

4.解讀課程與教學關系的主要觀點

（1）分離說：課程是內容，教學是過程。（2）關聯說：

①連接說：課程是課程開發系統的輸出結果同時又是教學系統的輸入成分。②過程交叉說：教學是課程系統的實施過程；教學是課程的一種表現形式；教學設計是課程開發的微觀層次。

③包容說：一種是課程包括教學（大課程論說），另一種是教學包括課程（大教學論說）。

④目的-手段說：課程是目的，教學是手段。也有人認為課程、教學都是手段，但課程為主而教學為輔，教學是因為有課程才產生的。

（3）整體說：課程與教學實屬一件事，高度連接，關聯與融合，具有不可分割性。這種整體說又有兩個層次的表現：“循環整體說”和“有機整體說”。5.分析課程理論與教學理論的關系

（一）課程理論與教學理論統一于課程與教學實踐

（二）課程理論與教學理論是并存于教育學體系內的兩門下位學科

（三）課程理論與教學理論互為存在與研究的理論基礎 第二章

課程與教學政策

1、簡述課程與教學政策的涵義與特點

涵義：是指國家教育行政部門為調整課程與教學權力的不同需要，并調控課程與教學運行的目標和方式而制定的行動綱領和準則。一般是一個國家用文件形式來規定的。它包含3個方面的內容，即課程與教學政策的目標、課程與教學政策的載體和主體。其本質就是課程與教學權力和課程與教學權力的變化而造成的利益的變化。表現在課程與教學權力的分配、再分配或重新分配。特點：

（一）行為的準則性：路線、綱領

（二）目標的針對性：為課程目標服務

（三）實施的程序性：按一定步驟、階段與方式方法

（四）載體的規定性：課程與教學計劃、標準、教科書

（五）內容的法定性：有法律法規效應，必須實施與執行。

2、課程與教學政策主要有幾種類型？其基本特征是什么？

（一）類型：根據課程與教學權力的集中與分散程度來劃分：中央集權型、地方集權型和學校自主型。

（二）基本特征：

①中央集權型：全面集中、刻板劃

一、自上而下 ②地方集權型：地方在教育上獨立自主 ③學校自主型：教師有充分的課程自主權。

3、談談學校自主型課程與教學政策的價值取向

（一）涵義：學校自主型政策往往是立足于本校學生實際，以追求特色與個性為價值取向，故將其概括為“特色論”的價值觀。

（二）評價： ①優點：有助于更好地實現教育目標和辦學特色；有助于學校課程與教學的實施與改進；有助于課程與教學政策的民主化，有助于學生個性的發展以及教師專業發展水平的提高，也有助于調動各個社區和學校的辦學積極性。②缺點：加劇了學校與學校之間的教育質量的不平衡；所耗費的教育資源明顯高于統一論價值觀下的國家課程與教學的需求；而且因為每間學校之間的經費都不同，也沒有集中最好的師資力量，導致一定的不科學性。

4、簡要敘述我國課程與教學政策的形成與發展

（一）完全中央集權型階段（1949年-20世紀80年代中期）

（二）以中央集權為主、中央集權與地方集權并行的階段（20世紀80年代中期-90年代末）

（三）中央集權、地方集權與學校自主型相結合的“新階段”（20世紀90年代末至今）

5、談談你對我國當前基礎教育課程與教學政策的認識

《基礎教育課程改革綱要（試行）》是我國當前基礎教育課程的指導性文件，是新世紀我國基礎教育課程與教學政策的典型代表。該綱要反映了課程權力逐步下放的趨勢，以及逐步優化的課程決策模式的形成，平衡了國家、地方與學校之間的權力。特點：國家、地方和學校之間的權力平衡。第三章 課程與教學的目標和內容

1、簡述課程與教學目標的涵義

課程與教學目標是指在課程與教學的設計（課程），實施和開發過程（教學）中所體現的教育價值的基本要求。課程與教學目標是教育目的和培養目標的具體化，也就是教育目的的表現形式就是上的課的目的。

2、簡述課程與教學目標的功能：定向功能；選擇功能；計劃與操作功能；評價功能

3、課程與教學目標制定的依據和功能是什么？ 依據：對學生的研究；對社會的研究；對學科的研究

4、選擇課程與教學內容的依據是什么？

明確社會的要求；分析教育對象的發展特征；明確教育學的要求

5、簡述選擇與編排課程與教學內容的原則與標準。

①選擇標準：系統知識準則；歷史尚存準則；生活效用準則；興趣需要準則；社會發展準則

②編排原則：縱向組織和橫向組織；邏輯順序與心理順序；直線式組織與螺旋式組織。