关键词：卓越计划；嵌入式系统；CDIO；教学改革
作者简介：但永平（1976-），男，江西都昌人，中原工学院电子信息学院，讲师；张五一（1955-），男，河南洛阳人，中原工学院电子信息学院，教授。（河南 郑州 450007）
基金项目：本文系河南省重点教改项目“基于CDIO工程教学模式的大纺织类卓越工程师人才培养的研究与实践”（项目编号：2012SJGLX02）、2012年度河南省高等学校（中原工学院自动化专业）“专业综合改革试点”项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）26-0060-03
为了促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国，我国提出了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）。为了响应这一计划很多学校提出了许多教改方法，CDIO[1，2]教学模式和我国的卓越计划具有很多相同的思想。CDIO 是构思 （Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作 （Operate）四个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”[3] （Project Based Education and Learning）的集中概括和抽象表达。
嵌入式被广泛地应用到工业控制系统、汽车电子、医疗仪器、信息家电、通信设备等众多领域中，是典型的工程应用课程。业界对嵌入式系统的人才需求日益增加，因此，为了适应业界对人才培养的要求，越来越多的高校相关专业开始在本科、硕士培养计划中开设嵌入式系统[4-6]方面的课程，并进行了有益的探索。但是由于嵌入式系统这个概念的提出及发展也是最近几年的事，大家对嵌入式系统的认识还不统一，因此在具体的教学和实践中各个学校的做法相差很大，没有一个统一的标准。作为一个新兴的课程，关于“嵌入式系统”课程体系、教材建设、教学方法、教学内容（包括硬件平台与软件平台） 的选择、实验教学与实践环节组织等问题依然处于争论和探索阶段。本文将在“嵌入式系统”课程的建设和基于该课程的CDIO教学模式的改革进行有益的探索与讨论。
一、“嵌入式系统”的概念与课程特点
IEEE对嵌入式系统的定义：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。原文为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：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。从该定义上来理解，上世纪70年代，英特尔研制出了4004微处理器开始，就应该有嵌入式系统应用了，后来又出现了单片机系统，DSP系统、ARM系统都是嵌入式系统。相比最近单片机系统，ARM系统可以被称之为新一代的嵌入式系统。新嵌入式系统硬件上主要是性能上更先进，CPU从8位变成了32位系统，体系结构更优化，集成度更高，软件商的区别在于有无操作系统支持。这两个方面的发展，使新一代嵌入式系统的应用大大拓展了。
最近的智能手机、智能家电快速发展和ARM公司的宣传和战略使得ARM就使嵌入式系统深入人心，使得嵌入式系统好像就是ARM。由于单片机、DSP等嵌入式系统都有相对应的课程，因此本文的嵌入式系统主要是以ARM系统来讨论。“嵌入式系统”课程是一门综合性课程，教学既涉及计算机结构、微机原理等硬件知识，又涉及操作系统、应用程序开发等软件知识。该课程的教学覆盖面大，从学科上涉及到电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域；在系统上涉及数字电路、模拟电路、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统、底层驱动等技术。“嵌入式系统”课程是一门理论与实践相结合的课程，特别注重学生工程实践能力的培养。
二、目前的“嵌入式系统”课程教学现状与存在的问题
目前很多高校的“嵌入式系统”课程设置和教学中存在很多问题，使得“嵌入式系统”课程的教学很难适应工程师的培养要求，主要表现：对该课程认识不够，很多学校为了招生的需要只是在原来的课程中增加一门嵌入式课程，有的都没有相应的试验设备和实验室支撑；没有相应的教师队伍，老教师不愿再教新的课程，新进教师研究理论的多，做实际工程的少，也很难进行有效的教学组织；学时设置不够，大部分学校设置的是30学时，有限的课内学时，无法满足实践教学，尤其是综合性、设计性实践的需要；由于管理体制的原因，很多院校的实验室并未完全开放，教师指导学生课外实践的积极性没有完全调动起来，课内安排的实验更多的是为了配合课内理论教学的内容，一个实验一个模块，缺乏系统性，学生无法建立完整的系统概念；没有合适的教材，虽然相关的书不少，但很难作为适用的教材；传统的教学方法难以适应嵌入式课程教学的需要，嵌入式课程要求动手较多，综合知识较多，传统的教学使得学生根本无法掌握嵌入式系统的开发；课程群设置不合理，没有很好的支撑课程体系；课程名字虽然是嵌入式系统，但上课内容各不相同，有的是单片机系统，有的是ARM7系统，有的是AM9系统，有的是ARM11系统，有的是MSP430系统，有的是CortexM3系统，没有统一的标准。
三、“嵌入式系统”课程与CDIO教学改革探讨
由于“嵌入式系统”课程是一门新的综合性课程，业界对相关人才的需求又很迫切，因此“嵌入式系统”课程的建设和基于CDIO教学模式对卓越工程师计划中的该课程教学改革就十分必要，下面从该课程相关的多个方面展开讨论。
1.CDIO教学模式的师资队伍建设
嵌入式是最近几年才逐渐发展起来的新课程，教师的教学经验普遍不足，师资队伍的建设是CDIO教学模式的改革关键，是重中之重，有了符合CDIO模式的师资，就能顺利展开基于该模式的教学改革和实际。没有适应该模式的师资，一切改革都是空中楼阁，最后都会失败。因此卓越计划中“嵌入式系统”课程的CDIO教学模式的改革首先就是师资队伍的建设，工科的许多教师没有做过工程师没有工程经验，而在培养卓越工程师计划中要求其培养出卓越工程师显得十分可笑，由此可见毕业生满足不了产业界要求的原因。师资队伍的建设又包括三个部分：
（1）思想改革。首先教师要认识到CDIO教学模式的迫切性，抛弃多年传统的教学模式与资料，对教师是严峻的挑战。这将使教师重新学习，重新认识新的教学模式。没有改革思想和对教育的新认识，也很难保证教学改革的进行，学校要认识工程教育的重要性，并进行支持。
（2）管理体制的改革。这需要相关的管理体制来保证从事教学改革教师的利益，包括考核体系、职称评定体系。因为目前高校存在的普遍问题是过度考核科研，不重视教学，而科研又重视理论的科研，工程实践的科研定位太低。如果没有相应的管理体制来保证从事工程研究和工程教学相关的改革，进行改革的教师积极性得不到保证和肯定，最后一切的改革都会是流于形式，达不到目的，人才培养和卓越工程师计划就是一纸空文。
（3）CDIO技能建设。“嵌入式系统”课程的CDIO教学过程中，教师工程能力达标是实施CDIO教学改革成败的关键。既然教师应当担任起帮助学生全面掌握知识、提升通用工程能力的责任，教师自身就要在这些能力方面率先垂范。目前大部分的教师技能难以适应CDIO教学模式的要求，而这只有通过学校与产业界的合作才能实现。不仅要派教师到产业界接受工程训练和取得实际经验，同时也要邀请产业界有经验和熟悉理论的工程师到校兼职任教，使学生真正接触到当代工程师的榜样，也从他们那里学习真刀真枪的工程经验和能力。
2.“嵌入式系统”课程群体系建设
“嵌入式系统”教学首先应从整体上认识与其他相关课程的密切关系，让学生知道“嵌入式系统”课程是本专业课程群的一部分，是相关专业课的延续。孤立地讲“嵌入式系统”课程，很容易给人造成嵌入式系统是新技术的错觉，实际上它只是以前技术的延伸。“嵌入式系统”其实是一个课程群体系，仅孤立地讨论“嵌入式系统”课程没有意义，嵌入式系统技术是一个典型的多学科交叉产物，是电类专业技术的载体和核心基础技术，其核心课程不但包括电路分析、模拟电路、数字电路、数字信号处理、微机原理、汇编语言、C语言等理论基础课程，还包括单片机原理与应用、嵌入式系统原理与应用设计、数字信号处理器应用、新型微处理器（Cortex M3原理及应用）、操作系统与Linux原理等大嵌入式概念下课程群体系。这些“嵌入式系统”课程群体系内的课程既相互关联，又有区别。有了这些课程群的建设，将复杂的“嵌入式系统”基础知识分解，即将“嵌入式系统”基础课程内容分成几个教学部分，循序渐进地讲授，最后到讲“嵌入式系统”课程的时候就水到渠成了。这样经过课程群的建设，“嵌入式系统”课程就具体为以ARM应用为中心的课程。
3.“嵌入式系统”课程教学内容与CDIO教学模式
（1）“嵌入式系统”课程教学内容的选择。目前很多高校的“嵌入式系统”课程的教学内容各不相同，根据上面“嵌入式系统”课程群体系的建设，“嵌入式系统”课程其实就是以ARM应用为中心的课程。那么嵌入式课程到底该教什么内容呢？根据ARM公司产品最新的三大系列产品：Cortex-A高级应用系统、Cortex-R实时应用系列、Cortex-M微控制器系列，在工业界ARM公司使用最多的就是Cortex-A高级应用系统和Cortex-M微控制器系列。其实Cortex-M微控制器系列可以作为单片机系统的补充，设置新型微处理器比较合适，这样高级应用系统就成了嵌入式课程的主要内容。那么是否就把Cortex-A的应用作为教学内容呢？通过教学实践发现ARM9系列作为嵌入式课程的内容最为合适，因为从体系结构和开发模式来看和Cortex-A开发模式完全一致。因此大部分学校都选择三星的ARM9芯片2410或2440作为嵌入式系统的学习实验平台。
这样“嵌入式系统”课程教学内容可以概括为：硬件系统；体系结构；硬件系统的设计；开发环境的建立；BOOTloader的移植；linux操作系统的基本操作；linux操作系统的移植；linux驱动程序设计；linux应用程序设计；QT图像界面的设计。从这些教学内容来看，30个学时完全不够。根据教学实践来看，最少60学时较为合适，并且分为两个学期：第一学期，在学完单片机系统的基础上学习ARM9系统的硬件系统，着重比较32位的ARM和8位CPU的不同、体系结构的区别和构成应用系统的区别。先不上操作系统，把它当做32位的单片机来学，理解硬件系统的组成，培养该体系结构下系统的启动模式，理解硬件开发的环境，掌握内部硬件资源的基本原理和开发过程。第二学期，在硬件系统的基础上着重基于linux操作系统的开发，包括linux开发和交叉编译器环境的搭建、Bootloader的移植、linux操作系统的移植、linux驱动程序的开发、linux应用程序的开发、基于QT图形界面的开发等。掌握了这些知识后，就会很容易地掌握新的芯片与操作系统。知道本质的东西后，无论以后再出现什么新的芯片与操作系统，都不难驾驭。
（2）“嵌入式系统”课程CDIO教学模式。教学内容确定后，那么这些内容该怎么教呢？该课程的特点是以工程应用为主，因此为了达到卓越工程师的培养目标，必须改变传统的教学模式，改变教与学、教与做、做与学的脱节，把课堂搬进实验室，不分别设置理论教学与实践教学，边讲边练，边练边学。对于“嵌入式系统”课程的教学采用CDIO的教学模式，以项目进行教学，将试卷考核的方式改为对项目的功能进行考核和对自己的项目进行答辩的方式。下面以中原工学院（以下简称“我校”）的CDIO教学模式为例说明。
对于第一学期的教学来说，首先以一个小项目为案例讲明白项目的流程和设计方法，教会学生学习的方法，包括怎样看数据手册，怎样搜索相关资源和理解这些系统，怎样去开发这些资源，知道项目知识和其他课程知识的关联。讲完该案例后，设置不同的项目，该项目设计本课程的大部分知识点。如：采用S3C2410完成采集交流电的电压和电流，通过LCD显示，同时通过无线传输给另一个模块。教师要讲明白设计思路，采用ARM和单片机设计方案的不同和有什么优点。信号采集与传输是通用的知识，教师应对相关的知识进行梳理和讲解。后阶段教师主要是和大家讨论并给予具体的指导，对中间出现的问题进行讲解和分析，分析知识点之间的关联以及这些知识点和其他相关学科知识的联系。这样学生就可以在做中学，学中做，最后完成并理解做项目的思想与方法，达到触类旁通的学习效果。这一学期其实是一个承上启下的过程，在经过CDIO模式的单片机教学后，主要是理解S3C2410的开发过程和内部资源的使用。
对于第二学期的教学来说，在硬件基础上再设计几个具体的项目，分组进行。例如：能够具有QT图形界面的温度显示，超过设定的温度会启动报警。理论讲授时讲明白该项目设计知识之间的联系以及项目的知识点和其他知识的内在联系：如完成该课题需要QT的图形界面设计、linux下温度传感器的驱动程序的设计、linux的移植、bootloader的移植、linux开发环境的搭建、硬件系统的理解、温度传感器的选择、温度传感器接口电路的设计、报警电路的设计、报警驱动程序的设计、操作系统的调度。然后就在老师指导下，讨论—设计—实现，最后答辩，教师参与讨论与指导，学生是主角，学中做，做中学，通过项目的完成不仅学习了这些知识点，还学会了这些知识之间的联系及其设计方法。
实践证明，经过两个学期的学习与实践，学生完全可以明白一个项目设计与实现的流程，并理解项目的设计与思路。为了加强实践，曾经有人讨论该课程要不要课程设计，其实从CDIO教学模式来看整个学习过程都是课程设计，根本没必要设置专门的课程设计。
四、结论
“嵌入式系统”课程是近年来的一门热门课程，在卓越计划的教学中，应以CDIO 工程教育模式为指导，针对目前存在的问题，对师资建设和课程群建设教学模式进行了讨论，最后以我校的嵌入式CDIO教学模式为例进行说明，实践证明该课程的CDIO教学模式改革比传统的教学更能锻炼学生的工程实践能力。
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关键词：教学案例 案例教学 嵌入式操作系统 实践体系
文章编号：1672-5913(2011)18-0057-04 中图分类号：G642 文献标识码：A
基金项目：广东省本科高等教育改革立项项目(BKJG200756)。
嵌入式系统技术的发展不但使传统的过程控制、仪器仪表和军事装备获得技术革新，还创造了信息家电、消费电子和智能通信等多种新的产品形态，实现了计算的无处不在、无时不在(Pervasive Computing)[1]，改变了人们的生活、工作和娱乐方式。伴随嵌入式系统市场的快速增长，嵌入式人才缺口将急剧增大，嵌入式软硬件工程师将成为近年来最热门的职业之一[2]。ACM/IEEE在2005计算机课程报告中将嵌入式系统作为计算机学科知识体系的重要知识点[3]。因此，近几年众多高校开设了嵌入式系统相关课程，并研究如何形成规范的课程系统[4-6]。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的资源管理、任务调度、系统控制等核心功能，是嵌入式应用开发的关键技术。广东省位于改革开放前沿，是嵌入式系统产品的重要设计和生产基地，市场对嵌入式技术人才需求量大、要求高，我校为计算机相关专业设置了嵌入式操作系统课程。该课程涉及的理论和技术复杂、广泛，实践性强，知识点间的关联性大，教学难度大，采用案例教学法提高教学效果的途径逐渐得到高校教师的认同，文献[7]采用以案例教学为主的教学内容体系和实验教学方法，提出了“兴趣驱动认知实践，应用引导创新体验”的实验教学思路，取得良好的教学效果。文献[8]采用以嵌入式系统为核心的项目教学和案例教学模式，把专业课程的主要知识点通过项目教学进行教授，以培养学生的实际应用能力、创新素质、综合能力，取得了比较好的教学效果。本文采用项目驱动的案例教学方法，利用一个可动态更新的多层次教学案例库，配合合理的教学案例选择、教学学时安排和课程考核方式，强调综合创新实训案例的教学，增强了学生的应用开发能力和技术技能的应用性，取得了较好的教学效果。
1 平台选择和教学内容设置
在先修课程“实时嵌入式系统”中，我们已经讲授了嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统设计方法、ARM嵌入式微处理器及编程模型、典型存储器和总线、基本I/O接口部件、贪吃蛇等应用程序，介绍了COS-II实时多任务操作系统的结构，并通过实验了解了该系统的移植过程和应用开发方法。“嵌入式操作系统”课程主要培养学生对不同嵌入式操作系统进行移植、裁剪、编译和优化的能力，掌握设备驱动程序规范和开发方法，积累实际应用开发经验。由于COS-II的系统功能和任务规模相对简单，不利于充分发挥ARM9等32位高性能嵌入式微处理器的计算能力，应用支持软件较少，且主要用于各种工业测量和控制，难以体现其他主流嵌入式操作系统的系统结构、设计技术。在信息家电、消费电子和移动通信等领域，嵌入式Linux和Windows CE等系统提供了能与桌面操作系统相比拟的多任务管理能力和丰富的支撑软件，极大方便了嵌入式应用的开发，并得到广泛应用。其中，嵌入式Linux具有现代多任务高级操作系统的典型特征，源码开放，系统功能强大，内嵌TCP/IP协议，可剪裁性好，硬件支持广泛，开发工具免费，其内核代码、支持软件、应用开发环境都与桌面Linux系统相同，故以嵌入式Linux作为课程实验平台，掌握嵌入式Linux内核和应用开发技术，可为学生学习其他类型的嵌入式操作系统打下良好的基础。
“嵌入式操作系统”的教学内容主要由四个模块构成：嵌入式Linux编程基础、嵌入式Linux系统构建和移植、嵌入式Linux驱动开发和嵌入式Linux应用开发。模块1是Linux环境下应用开发的基本方法、多任务管理以及任务间通信的编程方法，多数内容在“操作系统原理”课程的实验环节中已经学过，通过该模块的设置可以进行较为系统的复习和提高；在此基础上，模块2包括嵌入式Linux开发环境的建立，Linux内核、文件系统、图形库、嵌入式数据库、Web服务器等典型系统功能模块和支持软件包的移植、裁剪、配置、编译和下载，学习构建嵌入式Linux系统基本功能的技能技术；模块3讲授Linux设备驱动程序设计开发方法，包括字符设备、块设备、网络设备、USB设备的结构规范，通过典型设备驱动程序的分析和实验，掌握在嵌入式系统中加入新设备和定制设备驱动程序功能的基本方法；模块4是综合实训和创新应用开发，综合了前三个模块中获得的知识和技能，分析和开发数据采集、远程监控、定位导航等嵌入式系统应用功能，它可以培养学生的工程实践能力。
2 实验条件建设及实践教学体系
2.1 实验条件建设
“嵌入式操作系统”属实验和实训课程得到众多教师的认同[9]，该课程应按教学内容要求建设相应的实验条件，我校的“嵌入式系统”课程类实验设备有三类。
1) 基本实验设备。包括80套博创2410S教学科研平台和配套的Linux PC，采用ARM9构架的S3c2410A处理器，具有丰富的外设资源，可开设模块1、模块2和模块3所需的所有实验，做到一人一套设备；
2) 创新实验设备。可用于本课程的创新实验设备由多种不同类型的实训平台构成，包括PXA270 XScale教学科研平台、网络视频监控实训平台、智能收费系统实训平台、智能手机开发平台、Android手机开发平台、OMAP实验平台、Zigbee无线传感器开发平台各若干套，以满足模块4综合实训的需要，该类设备逐年更新，不断补充代表主流和前沿技术的实训设备；
3) 辅助实验设备。与本课程有关的主要辅助实验设备有协助硬件调试用的仿真器、Flash烧写器、逻辑分析仪、示波器等。
2.2 实践教学项目
课程实践体系包括四个类别层次，按照课程的教学目的和实验条件状况，目前可开设的实验实践项目，四个类别的项目分别对应模块1到模块4中知识点的教学。类别1到类别3为基础实训项目，培养基本的嵌入式编程开发、软件移植、接口通信技术，类别4为综合和创新实训项目，培养学生综合运用知识解决问题和开发应用的能力，是课程教学重点。
3 案例教学法
3.1 实验实践项目驱动的案例式教学
“嵌入式操作系统”课程教学内容多、实践性强，涉及的理论和技术广泛，传统的理论教学方法难以达到培养学生技术技能的目的。由于学生通过先修课程的学习已经具备程序设计、数据结构、计算机原理、汇编语言、操作系统和嵌入式系统的基本概念、理论、算法和知识，以实验实践项目为教学案例，运用案例教学手段进行示范教学，实现边讲边练[10]，将已有知识和概念与嵌入式Linux内核、文件系统、任务调度、支持软件、驱动程序和典型应用系统的结构、原理和源代码实现相结合，循序渐进地引导学生掌握相应的知识和技能，可以触类旁通，培养分析和解决问题的能力，并加深对理论本身的理解。
在嵌入式操作系统中实施案例教学可分为案例讲解和案例分析方法。前三类案例可采用案例讲解法，放弃理论原理的讲授，直接以案例驱动教学，在案例讲解中引用相关的理论、原理和算法，实现理论与实际的结合，通过安排与案例相近的实验作业或练习，培养知识的运用技能。第四类案例可采用案例分析法(又称案例讨论法)，主要强调学生的参与性，由教师根据案例提出问题，学生与教师一起讨论问题解决的方法，引导学生分析问题，在分析过程中讲授用到的知识点和系统设计方法，一步一步完成项目的开发和实现，并在其后实践课上，让学生独立完成与教学案例相近的实训项目，巩固知识和操作，培养独立解决问题的能力。
3.2 教学案例选择
案例的选择是“嵌入式操作系统”课程案例教学的重要环节，直接影响教学效果，为提高学生的学习兴趣、综合运用知识的能力和应用开发能力，教学案例选择应考虑以下因素。
1) 实用性。将案例引入教学的目的在于理论联系实际，促进教学，选择的案例应具有从局部到全面的特点，学生身临其境，以嵌入式软件工程师的角度考虑问题，学生把具体案例与嵌入式产品与应用相联系，彼此贯通，产生兴趣，从而调动学习热情。
2) 综合性。嵌入式Linux适合设计开发功能强大、界面友好的嵌入式系统产品和应用，小实验程序无法显现其魅力，因此，我们可选择具有一定难度、深度和综合性的案例，吸引学生对案例去反复琢磨、推敲，激励学生系统研究、分析，加深对难点、重点问题的认识和掌握，从而取得较好的整体教学效果。
3) 时效性。嵌入式系统技术作为当前电子技术发展最快的领域之一，新技术层出不穷，新产品不断涌现。“嵌入式操作系统”是一门实践性很强的课程，其教学案例应反映当前技术发展状况，将当前先进和主流的系统平台、应用开发模式、应用支持软件、网络通信技术纳入教学内容，将有用的知识、技术、技能传授给学生，使人才培养与市场需求接轨。
4) 典型性。“嵌入式操作系统”的教学内容广泛，难以在课内完成所有教学内容和实训项目的教学，所选择的教学案例应用具有典型性，能反映课程知识的基本框架，具有触类旁通的特性，可培养学生学习本嵌入式系统设计开发新知识、新技能和新技术的能力。
3.3 教学案例库建设
为了覆盖课程教学内容所涉及的知识和技能，我们需要构建一个内容丰富、多层次、动态增长的教学案例库，教学案例库的构建途径有以下几种。
1) 设备配套实验指导。设备供应商一般都开发实验项目和实验指导，免费赠送给高校教学使用，但这些实验项目往往较为粗糙，需要教师进行改造和优化，方可获得较好的教学效果。
2) 优秀学生作品。学生在课程设计、科技竞赛、企业实习和毕业设计中开发的优秀软硬件作品和成果，可加以包装改造，它是教学案例的重要来源。
3) 教学科研成果。教师可将教学和科研中设计开发的程序、算法、模块、软件、产品和成果进行案例化改造，制作成教学案例，这类案例通常具有较好的实用性、时效性和综合性。
3.3 课时安排和课程考核
本课程课内安排56学时，全部在嵌入式系统实验室授课，采用讲解、演示、讨论、操作和实验的方式进行教学，同时安排1:1的课外学时，用于复习、巩固和拓展课内讲授的知识和技能。为方便学生课外学习，嵌入式系统实验室实行7×24小时全部开放制度，坚持学生在实验中的主体地位，调动学生的积极性和自，提高教学效果。
课程考核内容分为3部分：笔试成绩、基础实验和综合实验。笔试成绩占50%，主要考察学生对课程基本知识、概念、原理的理解，以及嵌入式操作系统设计、操作编程、应用开发的技术技能；基本实验占20%，是教学内容前三个模块对应的实验和实训项目，每个实验完成时，教师检查运行结果后给出成绩；综合实验占30%，教师布置多个具有一定难度和工作量的嵌入式应用开发项目让学生选择，学生利用课外时间完成，教师统一验收、检查和答辩，并给出成绩。参加嵌入式技术竞赛的学生适当加分，以引导学生向更高层次发展，挖掘学生潜力，培养学生创新意识。
4 结语
教学实践表明，实验实践项目驱动的案例教学法
有利于学生学习和掌握“嵌入式操作系统”课程中的嵌入式系统设计和应用开发技术和技能，通过案例的讲解、分析、解剖和讨论，我们将先修课程中获得的理论、概念、算法与嵌入式Linux及嵌入式应用中的程序、模块和代码对应起来，实现理论和实践的结合，激发学生创造性思维，调动其学习的积极性，提高其分析问题和解决问题的能力。案例教学法开展两年来，学生基于嵌入式Linux设计先后开发了智能家居监控系统、可视对讲机、人体健康检测仪、校园一卡通等多种嵌入式系统产品，并在“挑战杯”和“博创杯”全国嵌入式系统设计竞赛中获得二等奖，嵌入式系统方向的毕业生就业率达到100%，其业务能力受到用人单位的好评。今后，我们将继续紧跟嵌入式系统技术最新发展，将主流和前沿技术纳入教学内容，不断充实教学案例库，进一步提高学生的综合实践能力。
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Exploration on Case Teaching Method in Embedded Operating Systems
XU Qingui, ZHAO Weiquan, TAN Wei, HUANG Peican
(Computer School, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)
为了与兄弟院校交流，更好地促进精品课教学工作，现将我们课程建设的情况汇报给各位老师，以共同促进精品课程的发展。
精品课的创新点
该精品课的创新点主要有以下几点：
提高学生创新性培养。该精品课是以当前嵌入式技术的主流方向和技术特点为主要内容，具有技术先进、涉及领域宽等特点。通过本课程学习，启发学生的创新能力，将新技术应用到不同领域。对此，我们尝试采取了相应的考试方法，要求学生期末递交实验报告及创新课题立项报告及闭卷考卷，综合评定成绩。
加强学生的实践能力培养。本课程的学时32 学时；讲课16学时；实验16学时。从学时安排加强实验环节，加强学生动手能力锻炼。提供学生良好的实验条件及设备。
把教学内容与各种竞赛紧密配合。使学生能把学来的内容尽快地应用到竞赛实践中，提高学生的学习兴趣。
增强学生的合作能力、团队精神。通过本课程学习可以使学生掌握教学内容，另外也为学生参加各种竞赛提供良好基础。我们在此课的基础上组织兴趣小组活动。为选拔组队参加各种竞赛提供基础。学生通过活动提高了合作能力及团队精神。
进一步提高学生的交流能力、与人交往能力。通过几次竞赛中学生的表现，我们发现学生的表达能力、沟通能力欠佳。尽管有好的创意，但不能很好地展示给听众。所以，我们通过报告问答等形式加强学生表现力。
教学内容与世界知名大学同步。积极跟进世界知名大学教材及课件内容，经常与知名大学联络交流，参加各种高层次学术活动，把最新技术引入教学内容。
精品课程建设实施办法
教学内容与最新技术同步。始终保持教学内容不断更新，紧跟当前嵌入式技术的主流方向和技术特点，不断更新教学内容及教学软件包内容。注重教学内容的宽口径、基础性及创新性人才的培养。
教学方法特色鲜明，形式多样。充分利用多媒体技术、网络技术，在网上提供教学多媒体课件及相关参考文件，便于学生学习。在课堂教学之外，组织学生参加课外兴趣小组，从中选拔优秀学生参加各种全国、亚太及全球性的嵌入式系统设计大赛，提高和激发学生学习的积极性、创造性。实验内容具有基础性和创造性。
媒体课件及教材系统化。几年来不断更新教学内容，不断完善本科生、硕士生及不同层次的教学课件，已经有两本相应教材出版。
不断完善教学实践基地建设。进一步加强教学实践环节基地建设，务求实效，把有限资金合理使用。扩大学生直接参与的范围及时间，做到每人一套独立完成，提高独立工作能力。
不断加强与著名企业之间的联系。在巩固与原有大型企业合作的基础上，进一步加深合作范围，派出实习学生，加强合作科研，为进一步改进教学内容提供充实材料。
做好精品课教材建设。与精品课配套的教材已申报国家“十一五”规划教材。教材暂定名《嵌入式操作系统实用教材-基于Windows CE》。该教材在多年教学课件基础上加以改进编写，教材内容与课件内容相配套，便于学生阅读。
建设好教学网站。在原有教学网站的基础上，进一步充实教学内容，增设习题、考题、教学课件、试验指导书、实验报告及教学相关软件、硬件资源。
精品课程相关教材介绍
精品课程相关教材正在编写中，该教材已申报国家“十一五”规划教材。教材暂定名《嵌入式操作系统实用教材-基于Windows CE》。
该教材是为电子类和非计算机本科学生学习嵌入式操作系统编写的。教材本着实用性强、内容简练、通俗易懂原则，以Windows CE为例，介绍嵌入式操作系统原理、嵌入式应用软件的设计方法及经验。
学生在学习阅读本书之前，了解计算机程序设计的基本概念，熟悉C 语言程序设计、对计算机基本原理有初步了解即可。
教材主要章节：
第一章 嵌入式系统概述
第二章 Windows CE系统结构
第三章 模型、进程和线程
第四章 内存管理
第五章 存储管理
第六章 设备管理
第七章 用户界面与图形子系统
第八章 应用程序设计
第九章 Windows CE 6.0简介
第十章 VxWorks简述
第十一章 PXA255 概述
主讲教师个人简历及成果
王金刚，1970-2005年在天津大学电信学院任助教、讲师、教授。
担任过课程：
本科生主讲课程：电路分析基础，专业英语、电子线路的计算机辅助分析、嵌入式系统等；
2002-2005年担任本科生主讲课程“嵌入式实时系统原理”课程（100人选修/每年）；
2006年担任本科生主讲课程“嵌入式实时系统原理”课程 （120人必修）+（100人选修）。
硕士生课程：2002-2005年开始担任硕士生主讲课程“嵌入式实时系统原理及应用”（30人选修/每年）。近五年来主要从事“嵌入式系统原理及应用”的教学内容、教学方法研究，尤其对不同层次学生的教学内容选取，优秀本科学生的选拔及本科学生参加各种嵌入式系统大赛的培训等作了深入研究。
负责组织学生参加了Intel支持的“2004年嵌入式系统专题电子大赛”，并获得了二等奖和三等奖。
负责组织学生参加了Intel支持的“2004年嵌入式系统专题电子大赛”，并受聘为大赛评委。
负责组织学生参加了“2005年微软支持的嵌入式系统挑战赛”。
2006年带队参加“微软嵌入式大学生竞赛”，进入世界前三十名，到美国西雅图参加决赛。
近五年主持了六部关于嵌入式系统的编著、译著及教材的编写，在2003-2004年间已陆续出版。
有六篇论文被EI收录、五篇论文被ISTP收录。
近五年关于教育教学的立项及成果：
1.2005年度“教育部-微软精品课程”建设项目立项；
2.国家发改委-微软联合推出的“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”嵌入式系统原理部分编写（微软-国家发改委），2005年；
3.微软“嵌入式操作系统Windows CE”优秀课程建设”项目（微软），2004年；
4.“嵌入式系统教材建设立项”教材清华大学出版社2003年已出版（天津大学立项），2003年；
5.“嵌入式系统课程建设”项目（天津大学立项），2003年；
6.获得Intel公司的“Intel大学计划”支持，2003年；
7.获得美国风河公司的“大学伙伴”支持，2002年；
8.“电路分析基础双语教学多媒体教学软件”项目（天津大学立项），2003年；
9.“电路分析基础双语教学”项目（天津大学立项），2003年；
10.“重点专业建设”项目（天津大学立项），2002年；
[关键词] 内筋嵌入式衬塑钢管；技术特点；给水系统；应用；推广。
随着人们的环保意识、健康意识的增强，对生活品质要求的提高及对饮用水安全的日渐担忧，使得新型环保给水用管材如雨后春笋般层出不穷，其品种之多难以枚举。内筋嵌入式衬塑钢管作为一种国内专利技术产品自2001年正式研制成功，2004年被建设部列为科技成果推广项目并广泛开始使用于施工中，它继承了钢管和塑料管各自的优点，同时又摒弃了各自的缺点，它防腐措施合理科学、连接方式方便快捷，特别适用于国内高档酒店、写字楼、住宅、商务楼等中高层建筑的给水立管管道安装，大大提高管道在输冷热水过程中的耐腐蚀性能，卡环式连接方法密封性好、机械强度高，可应用于输水、输气管道的安装工程。它一方面兼顾了内、外两层管材的优点，同时也较好地克服了它们各自的缺点，是由外表面经镀锌和烤漆双层防腐处理，内表面特制凸起内筋的钢管与聚丙烯塑料管经特殊机械加工复合而成，工艺先进、结构特殊、技术特性突出。在钢管内壁加工出凸型网状花纹，大大增加了外层钢管与内层塑料管之间的摩擦力，从而有效减少了内外管热膨胀不一致的现象，内层塑料管无缩管现象，提高了复合强度，因而具有良好的技术特点和应用前景。
一.技术原理
内筋嵌入式衬塑钢管在生产时不用任何粘结剂，而将经特殊加工出的内壁具有凸型环状或网状花纹的焊接钢管与聚丙烯塑料管经机械加工作缩径处理，使钢管与塑料管之间形成过盈配合，钢管内筋嵌入塑料管外壁内，从而形成钢与塑料的复合，这种特殊而先进工艺使得复合管内外两层材料的结合强度增高，将这种钢塑复合管与专门为其开发生产的卡环式内搪瓷快装接头配套使用，由于其特殊的结构，使得它除了具有一般钢塑复合管抗冲击、抗老化、强度高、不燃烧等特点外，还具有一系列十分明显的技术特点。
二.技术性能特点
内筋嵌入式衬塑钢管除具有一般钢塑管的机械强度高，安装连接可靠，内壁光滑、不锈蚀、不结垢、防腐性能好等技术特点外，除此之外具有下列技术特色：
1、结合强度高。
普通钢塑管是将内层的塑料管外壁与外层的镀锌钢管用热熔胶粘合在一起，这种工艺客观上决定了内外两层材料的结合强度不高，随着粘合胶层的老化，内外两层材料便容易出现剥离现象。而内筋嵌入式衬塑钢管是在复合时采用钢管缩径处理工艺，使钢管与塑料管之间形成过盈配合，钢管内筋嵌入塑料管外壁内，从而使内外两层材料有效复合。这种特殊工艺使得复合管内外两层材料的结合强度远远高于现行行业标准的要求。
2、有效防止内层塑料管的收缩。
普通钢塑管由于内外两层材料热膨胀系数差异较大，在受热状态下内层塑料管易出现缩管现象。而内筋嵌入式衬塑钢管在钢管内壁加工出凸型网状花纹，大大增加了内外管之间的摩擦力。同时，在复合前还对塑料管进行了物理和化学改性处理，从而有效减少了由于内、外管之间热膨胀不一致而引起的缩管现象。这一特殊结构已被授予国家专利。
3、内层防污染措施完善，安全卫生。
普通钢塑管采用传统管件的连接方式，接头螺纹外生锈后仍会对水质造成二次污染。内筋嵌入式衬塑钢管管材使用食品级聚丙烯塑料作内衬管，采用快装接头连接，其管接头内部全部进行了衬塑处理，管件内壁用卫生级搪瓷进行处理，与管材连接时，管道系统没有任何金属材料部分与传输的流体相接触，所以可有效防止对水质的二次污染。各项指标经卫生防疫站随机抽样进行卫生检测，所测项目均符合生活饮用水GB9688-88卫生标准的要求。同时在管材外壁经镀锌和烤漆双重防腐处理，大大增强了管道的防腐能力，延长了管材使用寿命。
4、表面双层防腐。
普通钢塑管外层仅采用镀锌防腐，且镀锌层在加工过程中破坏严重。内筋嵌入式衬塑钢管在镀锌层外增加了烤漆层，不但增加了管材美观度，而且提高了管材整体防腐能力，有助于延长其使用寿命。
5、通径符合规定。
普通钢塑管由于在原有普通镀锌钢管内衬塑料，所以其复合管实际通径明显小于规定通径，再加上其接头为达到防腐要求，其衬塑后的实际通径小于规定通径的1/3以上。内筋嵌入式衬塑钢管的外层镀锌钢管是特殊加工的，所以其复合管的实际通径完全可以与规定通径相符，而管接头处也没有通径损失。
6、节能环保，性价比高，发展潜力大。
内筋嵌入式衬塑钢管作为一种专利产品，因其特殊的结构，使其具有结合强度高，可有效防止内层塑料管的轴向和径向收缩、外表面防腐措施完善、美观大方，通径符合管道标准化，长期使用有保证。其合理的壁厚设计大幅节省钢材耗用，同时满足各项使用要求，符合国家可持续发展战略精神。内筋嵌入式衬塑钢管无疑极具市场竞争力的经济管材，被建设部列为2004年科技成果推广项目，发展潜力巨大。
7、安装连接方便可靠，使用压力高。
内筋嵌入式衬塑钢管采用卡环式快装接头连接，不用在钢管上攻丝，安装便捷，同时管接头的自锁性和密封性好，可保证在2.0Mpa的较高工作压力下有效使用。并且，在使用环境恶劣的长距离输水工程中，也体现了十分优异的技术特点。
三.适用条件
1、内筋嵌入式衬塑钢管已具备冷、热水两大系列，从DN15-DN250共14个规格品种，完全可以满足高、中、低层各类建筑给水工程的需要。
2、冷水型内筋嵌入式衬塑钢管适宜于工作温度≤55℃的场所，热水型适宜于工作温度≤95℃的场合。
3、内筋嵌入式衬塑钢管安装可靠，工作压力可达2.0Mpa，适应于给水立管及进户管和高层建筑给水系统。
4、内筋嵌入式衬塑钢管外表面双层防腐，既适于明装，又适合暗装。在现浇混凝土中可直接埋设暗敷。
5、内筋嵌入式衬塑钢管的卡环式快装接头规格齐全，既可保证系统管道连接，又可保证与其它各类管道和给水器具及阀门的有效对接。
关键词：嵌入式系统；课程体系；实践体系
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7812-03
近年来，计算机类专业学生面临着日益严重的就业挑战，教育部阳光高考网站公布了2011年中国大学“红黄绿牌”专业名单，计算机科学与技术专业成为被亮“红牌”的本科专业之一。现在几乎各个高校都有计算机及其相关专业，学生数量庞大，但培养方案好多高校雷同，培养出来的学生掌握的技能单一，面对社会对各种计算机技术人才的需要却无法满足。高校必须改革现有的教学模式，建设专业特色，培养适应社会需求的专业技术人才。在教学层面上，制定出有特色的专业知识结构，可操作、可持续发展的理论、实践教学体系。为此，面向应用型人才培养成为很多高校计算机及其相关专业改革重点。结合我校具体情况，该文重点讲述计算机科学与技术专业嵌入式系统教学体系研究。
1 嵌入式系统应用人才培养目标
嵌入式产品是软硬结合的产品，存在于各个领域，如通信设备、消费电子、信息家电、工业控制、安防监控、汽车电子、医疗设备、航空航海等应用领域，这就决定了它的多学科交叉性。目前，许多高校在不同专业上都开设“嵌入式系统”相关课程，如计算机科学与技术、自动化、电子工程等专业。由于各专业培养学生能力的目标不一样、教学侧重点也不尽相同，课程讲授内容也各有特色。自动化专业侧重于智能仪器、仪表的设计，电子类专业侧重于硬件基础平台的设计。计算机科学与技术专业应从“软件开发”的角度出发，使软/硬件协同工作，将计算机科学与技术的专业课程有机地结合起来，使整个教学体系形成一条清晰的逻辑线。
结合我校的实际情况和学生特点，嵌入式系统应用人才的培养目标提出：综合素质好，创新能力强，专业基础理论扎实，应用领域明确，工程实践技能突出，具备工程应用开发过程中计划、需求、设计、研发、测试、维护和管理等方面的知识与技能，能够胜任系统化、规范化、度量化的项目研发工作的实用型中高级应用型工程技术人才。培养具备专业技术能力的卓越IT工程师，嵌入式系统设计师、嵌入式系统开发工程师等。通过四年的本科学习，实现学业与职业零距离对接，培养面向工程、立足实践、具有创新精神的工程型IT人才。
在具体的实践上，主要通过将嵌入式系统的知识体系和工程实践有机结合，注重培养学生的应用实践能力、团队合作与学习创新的职业素质。通过系统的嵌入式系统理论教学、务实的实训演练，提高的大学生实验区建设等形式多样化的教学手段与实践训练，使学生扎实地掌握嵌入式系统开发的理论基础、熟练运用开发技术和工具，并具备在通信、信息家电、工业控制、移动计算设备、网络设备等领域从事嵌入式产品开发、产品测试的能力。
2 嵌入式系统课程体系
嵌入式系统涉及内容广泛、系统性强，是一个软硬件系统的综合体。按照不同的要求和目的来建立一套合理的教学课程体系，根据教学特点与时间问题，以及学生的素质，把嵌入式系统的课程体系结构分为3个阶段，如表1所示。[1，2，3]第一个阶段学习专业基础课，主要开设程序设计语言、计算机科学导论、模拟和数字电路等基础课程。第二个阶段学习专业课，主要开设汇编语言、数据结构、计算机原理与应用、操作系统原理、计算机网络等专业骨干课。第三个阶段学习嵌入式系统课程，主要开设嵌入式系统原理与应用、嵌入式操作系统、人机界面的软件设计等。嵌入式系统原理与应用，选择ARM处理器进行讲解，讲解ARM处理器的总线、存储器、指令系统和I/O接口等，加深学生对嵌入式微处理器内核的认识和理解。嵌入式操作系统，循序渐进地学习实时内核μc/OS操作系统的内核和应用，然后过度到linux操作系统的学习，学习linux操作系统下的驱动开发方式，嵌入式网络编程等，为嵌入式开发提供一定的软件基础。人机界面的软件设计讲解人机界面设计原理、开发方法与开发工具，结合嵌入式产品特点和流行的界面让学生学会软件用户界面设计、测试、评估方法，提高学生的综合素质。所开课程采取必修和选修结合的方式进行教学，但每门课程的内容和主要知识点必须提出明确要求，分清重点和难点，同时为每门课程开设好配套的实验课和综合型设计课程等。
3 嵌入式系统实践体系
由于嵌入式系统应用面很广，实践性很强，实践教学是贯穿整个应用性人才培养的重要一环。为使学生深入理解和掌握嵌入式系统的设计和实现原则，建立了一套灵活的实践教学体系。
3.1 教学方法
嵌入式系统的相关课程，以项目驱动的方式很容易操作，在讲述项目设计方法和设计过程时要求学生熟悉开发环境、开发工具，如果在课堂讲授开发环境和开发工具的使用，再到实验室做实验，学生不仅感觉枯燥无味、不易掌握，而且在真正作项目之前还要花费经历复习、不断动手操作使各种工具应用熟练。因此，我们借鉴美国卡内基·梅隆大学率先提出的“Lenrning by doing”的教学理念，强化培养学生全面的实践能力和开发、设计、完成项目的素养。
3.2 实训项目的设计
为达到教学目标，将实训教学体系分为基础类实训项目和提高类实训项目。[4]我院现有达盛EL_ARM860教学实验系统40套（OMAP _3530 处理器） 及该平台配套的硬件设备和软件环境，提出实训平台的通用项目设计方案和创新设计。实训平台功能框图如图1所示。
在达盛EL_ARM860教学实验系统上实现的基础性实训内容如表2所示。[5-6]
在实训平台上设计的提高类实训内容，课题来源主要有3种途径，一种是教师布置题目，另一种是学生根据实验系统的外扩接口自己选题，第三种是学校的大学生科研项目。无论哪种方式的题目，学生都要自己查阅资料、文献，完成课题的分析、设计、编写代码、调试，最后接受验收。教师布置课题如表3所示。每个提高性的实训课题都有一定的难度，也考虑到教学时数的限制，把学生3人分成一个小组，共同讨论、完成提高性题目，表3的题目1为每个小组的必做项目，其他4个题目每个小组任选一个完成。
3.3 实训项目验收考核
由于实训项目的实践性特别强，主要锻炼学生的动手能力，因而不采用传统的期末笔试的方式进行，而是实训的过程中跟进每组的实际情况，综合考核。基础性的实验要求学生都掌握，综合性提高的项目，既要锻炼学生的动手能力，又要强调学习过程中理论联系实际的能力，更好地理解项目成功实现的原理，最后采取综合答辩的方式。每个小组汇报该组项目的设计理念、实现功能，实现方法、调试及测试过程，使其他没做该项目的同学也能得到参考和借鉴。
4 结束语
嵌入式系统在国内、外的应用发展非常迅速，需要的面向应用的嵌入式方面的工程技术人员缺口很大，但目前我国高校的嵌入式人才培养还没有一定的模式，高校的嵌入式系统教学也没有形成统一的教学体系和规范，为了培养适合社会需求的应用型嵌入式技术方面的人才，高校的嵌入式系统教学需要建立科学的、可操作性的嵌入式系统理论和实验教学体系、教材以及教师队伍的培养体系，为社会培养可持续的人才，适应社会对计算机技术人才培养的要求。该文探究了嵌入系统理论课程体系和实训体系，积累嵌入式系统的教学实践，融合了社会的需求和计算机科学与技术专业的特点，经过几年的教学实践，效果较符合实际应用。
参考文献：
[1] 何剑锋，姜林，刘琳.专业嵌入式系统教学探究与实践[J].计算机教育，2009（9）.
[2] 李凤云.计算机本科专业嵌入式系统课程体系研究与实践[J].高教论坛，2007（8）.
[3] 郭宏，胡威.计算机专业《嵌入式系统》课程体系建设的探索[J].现代计算机，2013（6）.
[4] 赵芝璞，沈艳霞.“嵌入式系统原理与应用”教学模式改革探讨[J].中国电力教育，2011（28）.
【关键词】CDIO；实验教学；嵌入式系统
【中图分类号】G642.423 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）20-0022-01
引言
嵌入式系统方向知识更新快、知识的市场周期缩短、技术门槛要求高，因此嵌入式系统设计方向总是需要大量的新生工程应用型人才。为了使学生能从学校平滑过渡到企业，满足市场对人才的渴求，高校不得不改变嵌入式系统方向人才培养的观念，以培养具有专业技术知识与技能、学习能力、实践创新能力、团队合作与沟通能力的创新人才为目标[1]。《单片机原理及应用》、《嵌入式可编程片上系统（SOPC）》、《嵌入式系统设计》、《EDA技术及应用》等作为嵌入式系统方向的核心课程都被引入到本科教学中，这些课程包涵了电子设计的核心技术，也是学生从事电子设计必备的技能，因此建立与实际应用紧密相关的嵌入式系统实验教学体系是至关重要的。
一、传统实验教学模式
传统的嵌入式系统教学体系一直是以“课堂为主实验为辅”，教学和考核过程中老师和学生都不够重视实验教学[2]。由于实验学时及实验场地、实验仪器的条件限制，为了能在规定的时间内完成教学任务，实验内容基本以验证实验为主，实验指导书上规定了实验任务及详细的实验操作步骤，所有的学生在规定的时间内，按照相同的实验方法、步骤以及由教师提供的源程序来完成实验。学生是操作工，将程序输人计算机，通过编译后下载到实验箱验证实验结果。这个实验过程中，学生不可能碰到实际的工程设计问题，也没有动力去了解实验箱的硬件电路原理。
二、基于创新应用能力培养的CDIO工程教育理念
CDIO工程教育理念是一种主张“做中学”的教育模式，适合于应用型人才培养目标，它是集Conceive（构思）一Design（设计）--Implement（实现）一0perate（运作）等实践过程于一体。这种教育模式以实践项目为主要载体，利用大学现有的各种学习资源以及丰富的条件，结合专业核心课程教学。CDIO是一种基于项目的学习过程，在整个CDIO过程中不断提升学生的学习能力、团队合作能力、专业技术知识、和工程系统能力。因此，结合项目化的理论教学研究基础，在嵌入式系统课程群的实验教学中融入CDIO工程教学理念，对加强创新应用人才培养具有重要意义[3]。
三、实施CDIO模式实验教学的资源和条件
CDIO理念不仅继承和发展了欧美20多年以来的工程教育大改革的理念，并且从培养计划、教学方法、师资、学生考核以及学习环境、实施过程和结果检验等方面提出了12条标准，要求具有可操作性。
1.开展任务驱动的项目化理论教学模式
实施CDIO模式实验教学的前提是开展任务驱动的项目化理论教学模式，这种教学模式的教学大纲以实践项目为载体，按照项目所需要的知识进行重组教学内容，课程理论知识体系虽然被打乱，但要保证理论知识能涵盖到每个教学项目中。由于嵌入式系统课程群中《单片机原理及应用》、《EDA技术及应用》、《嵌入式系统设计》这几门课程涉及电子技术的共性和特点，项目的选取要根据工程实践以及社会的实际需求体现不同技术和不同方法的特性。
2.利用仿真软件，建立虚拟实验系统
要实现应用型人才的培养目标，嵌入式系统课程群必须经过大量的实践，才能在实践中感悟理论的精髓，逐步提高学生的编程能力。各种仿真软件中有丰富的元器件仿真模型，不用焊接真实的硬件电路，既能弥补实验室元器件的不足，还能提高实验效率，在硬件系统制作之前，可以通过仿真电路初步验证硬件电路的可行性和软件程序的正确性，避免盲目制作，费时费力。
3.自制模块化的实验开发系统
课程群中使用的实验平台已经由可编程逻辑器件、单片机、嵌入式最小系统开发板和模块代替了实验箱[4]。庞大的实验箱上虽然器件齐全，看似使用方便，但不利于学生了解各部分的电路设计原理，并且随着主芯片的落后整个实验箱上的所有元器件将被淘汰，造成资源浪费。采用了模块化系统之后，课程群中各课程的实验系统除了最小系统板采用的处理器不同之外，其他的电路模块可以通用，极大地提高了实验资源的利用率。
四、分层次设立“三段式”项目的实验教学体系
1.基础实验项目
基础实验项目是课程教学大纲规定的实践教学任务，并使用最小系统板与简单外设结合进行实践训练，目的是让学生掌握基础理论。在实施过程中，充分发挥学生的能动性，不管任务大小，实验项目只提出任务要求或者实验目的，让学生自己选择元器件甚至设立实验项目，要求学生根据任务要求设计原理图，采用自己的编程思想，绘制程序流程图，根据现象分析总结是否达到实验目的。
2.团队合作实验项目
基础实验培养学生基本的工程能力，通过自学获取知识的能力，通过解决问题运用知识的能力。通过团队合作能挖掘共享知识的能力，通过创新发现知识的能力，通过交流沟通传播知识的能力。团队项目实施的组织方式一般以4～6名学生为一个项目小组；项目在课堂外执行，以小组为单位进行活动；项目在组内的任务分配、交流研讨，系统性总结等均可以作为团队合作管理评价内容；组间活动主要采用项目演示、建议评价等方式促进交流学习。
3.创新性训练的开放实验项目
开设一些面向实际应用的创新性项目，作为学生科研项目于让本专业优秀的学生在校内实践教学基地完成。实际应用项目的训练与研发能够培养与训练学生技术开发能力。为了提高同学的积极性，可以采取学分、奖金等激励机制。
五、总结
自从学校在2011年开始大力推广实施基于应用型人才培养的教学模式改革以来，嵌入式系统课程群都经过了基于项目化教学模式改革和学习团队建设，形成了基于工程教育模式下的新型授课体系，学生在全国大学生电子竞赛和全国大学生飞思卡尔智能车竞赛中都取得部级奖项，突破学校竞赛历史记录，改革效果良好。
参考文献
[1]张婧.CDIO模式下工程教育实践教学体系与传统实践教学体系对比[J].中国科教创新导刊2012（5）：107
[2]崔永利，沈泓，李妍，李兰英.SOPC嵌入式系统实验教学探索与创新人才培养[J]实验室科学.2011（6）：16-20
[3]许振龙，基于CDIO工程教育理念的单片机实训课程[J]新课程研究2011（6）：147-148
摘 要：“实训嵌入”是把企业中真实的软件项目引入到学校的教学过程中。本文从课程体系、教学方法及实施过程等方面介绍了基于“实训嵌入”的高职软件人才培养模式。
关键词：实训嵌入 案例教学 软件 人才培养模式
一、探索软件高职人才培养模式的必要性
软件产业是当今世界上发展最快的朝阳产业，随着全球信息产业的蓬勃发展，我国的软件产业已初具规模，目前，从事软件产业的各类专业人员已超过100万人，并且需求量还以每年20万人的速度递增。
为了缩小学生与企业之间的差距，实现学生从学校到企业的平稳过渡，我院与河北新龙科技有限公司合作，引入翰子昂软件实训体系，实现“实训嵌入”。
二、基于“实训嵌入”的高职软件人才培养模式
所谓的“实训嵌入”就是把实训课程嵌入到学校教学过程中，所有的实训项目全部来自企业中真实的项目案例，其目的是让更多、更广的职业院校学生接受“软件实训”，从而提高学生整体职业素质、素养和技术水平，在校即达到企业对软件人才的需求。
1.课程体系。为了便于实训嵌入，我们把课程体系作了一些调整，签于Java语言是当今比较流行的编程语言，选择了Java方向作为主要的方向，Java课程开设了三学期，包括Java基础、Java高级、JavaWeb编程、Java框架编程等。改变以往什么语言都学，什么也学不精的状况。
开设了软件素养课，从一名普通的计算机专业学生成长为一名优秀的软件工程师，软件素养的提升至关重要。从基本代码编写，到对软件系统的总体架构的分析与设计，再到软件团队的协调与组织，都离不开扎实的软件素养。此课程是“软件工程”、“软件测试”、“软件过程”等课程的整合，让学生了解流行软件开发过程及项目文档规范，掌握软件测试方法、软件配置管理方法，体验IT项目管理过程等。
2.教学方法。（1）在教学方法上引入翰子昂的LTM教学方法，下面对LTM教学方法进行介绍。Learning：小项目，辅助教学，通过项目理解相关技术的重点难点；Training：大中项目，教师充当项目经理，教师带领学生完成项目全过程；Mentoring：大中项目，学生独立完成，教师充当客户方与技术顾问的双重角色。教师在指导过程中通过经验的分享、传授，不仅提高学生的技术水平与项目能力，而且会对学生日后的学习、工作、人生产生重大深远的影响。所有的项目具有真实性、合理性、规范性、涉及多个行业的特点。（2）案例教学法。案例教学是在学生掌握了有关基本知识和分析技术的基础上，在教师的精心策划和指导下，根据教学目的和教学内容的要求，运用典型案例将学生带入特定事件的现场进行案例分析，通过学生独立思考或集体协作，进一步提高其识别、分析和解决某一具体问题的能力，同时培养正确的管理理念、工作作风、沟通能力和协作精神的教学方式。其基本原则是用案例而不是依赖演讲和读书作为主要教学手段、通过自学和相互学习使学生深入参与整个教学过程。
案例教学法，所有的案例均来自于企业，不仅可以激发学生学习的兴趣，而且可以实现学生毕业后与企业的无完美对接。
3.实训项目实施过程。从项目立项开始，进行系统需求分析、设计、实现与测试、评价等各环节，每个阶段应递交相应的文档，并进行检查和交流，对检查中发现的问题和不足，要求进行改进和完善，才可进入下一个阶段的工作。每一个阶段都要求严格控制。检查、交流与指导工作可在师生之间、同学之间互相进行，各组汇报进展、成果以及遇到的问题，其他同学可提问和给出帮助性建议等。特别是做同样项目的小组会针对性很强地提出实际问题或从中得出有益的启发，老师在最后提一些建议和要求。
三、在实施的过程中需要解决的问题
1.师资队伍建设。为了把软件项目更好地嵌入到教学过程中，需要教师具有丰富的项目开发经验，所以，要积极引进具有企业工作经验的高水平教师。对现有教师队伍，要有计划、有步骤的利用假期外出参加短期培训，提高教师的教学能力及科研能力。另外，从重点院校引进高学历的优秀应届毕业生，采取先到企业挂职锻炼和参加岗位技能实践，后上岗的策略，并利用假期外出参加短期培训，获取相应的职业资格认证证书。在学生完成项目实训时，可以多指定几个辅导老师，共同完成项目的指导工作，一方面可以保证学生保质保量地完成项目，另一方面，教师也可以从中得到锻炼。
2.教材建设。教学体系的实施必须有配套的教材作保障。目前部分教材陈旧、知识结构滞后。因此，教材建设任务非常艰巨，专业课程的教材要强调应用性，理论以“够用”为度。按照实训项目的要求去组织教材内容，将知识点融入到实际项目的开发中去。
四、总结
通过教学实践表明，“实训嵌入”在教学过程中的实施，能够充分调动学生学习的积极性，也提高了学生实际动手能力和探索、合作、创新能力,为以后顺利走上工作岗位打下坚实的基础。
【关键词】嵌入式系统 自动化测试 技术探究
1 前言
由于嵌入式系统的开发环境与运行环境不尽相同，因此嵌入式系统自动化测试也应该在开发环境和运行环境下分别进行，这样就会大大增加系统测试的成本，这种分开测试的的方法大大降低了测试的自动化程度，极大地影响了测试的效率。目前所研究出来的嵌入式的软件和仿真测试的三种方式都存在这各自的优缺点。当前所应用的嵌入式自动化测试系统平台的设计要求都是测试人员根据各类软硬件和环境进行配置的，通过向其中输入数据来保证测试系统的稳定运行，并对输出的结果加以研究分析。由此看来，嵌入式的自动化测试工作具有自动性和实时性的特点，并具有一定的环境仿真能力。通过建立合理的自动化测试平台，有效地解决测试脚本的管理问题，并形成相应的集中管理方案，根治版本混乱的问题。要想解决嵌入式系统中存在的手动干预资源管理的诟病，就要提出全新的测试床管方案，开启完善的服务系统，以便于测试人员进行测试资源的预定，随时进行监测。根据制定的测试执行方案配置合适的更改接口，旨在实现不同角色在系统中的转化，明显的提高测试的效率和效果，使企业更好地适应市场的需求。建立测试系统的集成，使资源得到共享。
上世纪七十年代嵌入系统开始建立和发展，研发设计人员通过比较简易的技术手段配合硬件的设计，采用一些微型的处理器来汇编语言，从而实现监测的控制功能。这个时代的嵌入式系统是极其简单和初级的，这比较适用于单循环的控制系统。随着嵌入式系统产品的不断增多和日益复杂化，人们逐渐发现了已有的嵌入式系统的诸多不足之处，例如汇编的语言的实用性不强，并且可读性也较差，使技术上的交流出现了很多的障碍。这些原因促使了C语言的诞生，C语言在嵌入式系统的自动化测试中发挥了重大的作用，大大加强了汇编语言实用性，有效地解决了技术交流的障碍。
2 自动化测试平台的设计与技术探究
嵌入式系统具有较高的复杂程度，传统的手工开发方式已经远远不能满足系统测试工作的要求和发展，这就使得自动化测试平台应运而生。自动化测试工具的出现改革了传统的手工模式，使得测试工作进入自动化的高速发展时代。项目的测试工作是一项工作量及其繁重的任务，手工测试不仅劳动密集程度过大，错误率也很高。而自动化测试工具的出现，弥补了这些缺陷，其优势是显而易见的，能够提高测试的准确率，从而极大地提高测试的效率。随着网络设备功能越来越复杂，使得测试的内容和数量也日益增多，将这些测试全部进行自动化测评并没有使测试难度得到明显的降低，起作用仍然是有限的。根据网络设备操作系统的封闭性，硬件的关系是极其密切的，当不存在第三方软件时，数据的传输则成为系统处理的最主要内容。自动化的测试类型包括单元测试、集成测试和系统测试。只有这三类测试类型才能够实现自动化。
本文所设计的嵌入式系统自动化测试平台的构架主要由两层结构组成，主要包含测试的管理工具和工作。测试管理工作主要是作用于宿主机，进而实现源代码的自动化，在与目标机进行通信后，测试脚本所管理和测试的结果汇总给主机，进而使主机的测试工作顺利地进行下去。通过自动化的测试平台达到与宿主机通信的目的。有力于测试脚本的自动化生产，大大降低了批量生产和执行任务的目的，轻易达到测试结果和数据覆盖的缓存。该平台通过采用自动化的测试技术以保障软件测试的可回归性。建立宿主端测试管理工具和目标机端的测试之间的通信，测试人员利用一系列的测试管理工具向被测试的终端提出各类的测试请求，随之将编译好的脚本目标以文件的形式传送给目标机，目标机接受了所传来的文件然后将其置于一定的区域内。测试进行脚本的控制，每测试完一个就会自动判断工作是否完成，待全部测试完成后就自动将全部的测试数据输送到宿主机。本平台全部采用C语言来编写脚本测试程序，这样极大地方便了测试的执行和调用。
系统测试具有毋庸置疑的重要性，企业和个人应该努力探究如何以最少的人力和资源投入保证系统的优良品质，谋求在最短的时间内完成测试，不断发现测试系统中存在的问题，完成系统所追求的目标。因此，每个产品和项目的开发都要建立一套完善的测试方案和用例。首先要认识到影响系统测试的各类因素，包括系统的复杂程度以及开发人员的专业素养，都能对测试系统起到至关重要的作用。要主要针对主观因素进行分析和研究，对于无法避免的客观因素可以不予考虑。根据测试用例进行测试，能够提高测试系统的质量稳定性，最大程度上降低人为因素的影响。并且随着测试的增多和软件版本的不断更新，测试自动化系统也会日臻完善。测试的成本及有效性均由测试用例的数量和质量决定。因此，测试用例的有效性就变得至为关键和重要，要尽量在有限的测试中发现改正更多的错误。
3 结语
基于嵌入式系统自动化测试系统平台的建立于发扎已经获得了初步的成果，一些测试系统也基本具备了全面的自动化测试能力和水平。但目前的平台还具有一些缺陷，还具有很大的发展空间。相关的技术人员要不断地进行探索和努力，进一步促进测试系统的自动化水平的提高。
参考文献
[1]杨洁.面向嵌入式系统自动化测试平台设计与实现[D].上海交通大学，2010.
[2]陈刚，赵雪.基于WEB结构自动化的嵌入式测试平台设计[J].智能计算机与应用，2013.
