【论文摘要】介绍系统的概念和发展状况，以及目前国内外嵌入式系统在独立学院教育的现状，根据多年的教学实践，结合目前本校开展嵌入式系统教学的教学经验，总结出适合我国独立学院开展嵌入式系统课程的教学模式。
1.引言
目前，国内开设有关嵌入式系统课程的独立学院极少，培养出的基于Linux平台上的嵌入式软件开发人员更是凤毛麟角。所以，注重应用能力培养的独立院校，特别是有计算机、电子技术等相关专业的工科独立院校，应该尽早引入嵌入式系统的教育，结合自己专业特点，大力开展嵌入式系统的教学工作。
2.嵌入式系统简介
嵌入式系统一般指非PC系统，而是指小型、专用的计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起，应用程序控制着系统的运作和行为；操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
3.国内嵌入式系统教学的现状
国内教育界将嵌入式系统的教学大致分为三类：软件学院专业嵌入式教学；计算机专业嵌入式教学；电子、自动化等相关专业嵌入式教学，对于嵌入式系统的教学研讨从嵌入式课程体系的设置、嵌入式理论教学的开展、嵌入式实验教学的开展、嵌入式综合设计与学生工程实训等几方面展开。
4.嵌入式系统教学模式的探讨
综观国内外，长期以来都没有专门针对嵌入式系统专业的学科设置，从事该领域的研发人员都来自不同专业背景，例如自控、电子工程、通信工程、计算机应用等专业。由于知识结构不能完全满足嵌入式系统工程的要求，需要经过较长的再才能胜任嵌入式系统工程师的工作。嵌入式系统教育给传统计算机、电子信息工程教育带来了巨大的冲击和挑战，也带来了历史的发展机遇。嵌入式系统工程（ESE）是一个全新的专业，需要企业和社会的认知过程，课程体系需要经历设计、发展、完善的过程。
通过与国内其他高校的专家的探讨与学习，结合西部高校普遍存在的资金非常缺乏，实验条件的局限，以及电子信息工程专业学生的特点，我们积累和出关于嵌入式系统教育教学模式的一些想法，列举如下：
4.1 建立一套适合学校特点的课程体系
嵌入式课程是近几年来建立的一门新课程，有它自身的特点、规律。嵌入式的课牵扯面很广，包括研究生的课程、本科生的课程、技能课程的培训等。由于该课程与实际结合得非常紧密，容易教成短期培训，而作为一门课程要有自己的规律，不要把这个课程做成嵌入式系统教学的技能培训，要结合独立学院的自身培养目标特点制定出相应的教学计划以及实施方案。例如在我校，针对电子信息工程专业，目前师资力量等都不能满足直接建立一个嵌入式系统的专业，设想把嵌入式系统设定为电子信息工程专业本科主修方向，在低年级时开设相关的专业选修课，让有意于此方向的学生打好基础，在本科高年级进一步学习。作为电子信息工程专业，在教学中一定不能光注重应用，也要将清楚计算机本身的规律在什么地方，为什么发展嵌入式，有什么原理进行探讨，从而建立一套适合我们特点的课程体系。
4.2 课程应该分层次
嵌入式系统教学的层面应不同，有研究生、本科生高年级、重点大学、普通大学、独立学院等的分别，在授课时有所区别。在本学院推行这门课，考虑到针对的是电子信息工程专业，和其他学院的侧重点是不同的，但作为电子信息专业中的一个主修方向，在教学中应该突出原理与应用的紧密结合且能体现出理论和实践并重的特点，在教材的选定上应该包括有关嵌入式处理器、操作系统（linux或ubantu）、开发平台和应用，重点学习原理及相关应用。
4.3 主动去获得更多的支持
由于学校在技术、经验、资金等方面有很多的困难，所以应该主动寻求以获得更多的帮助，例如主动跟国内外相关公司索取资料、设备，要求一些技术支持等，积极组织教师参加全国范围的各种嵌入式系统教学研讨会、及到各知名企业进修，让教师深入了解技术发展。
4.4 可利用仿真软件、书籍内容辅助实验教学
如果让理论知识能让学生达到所见即所得是本课程教学的重点和难点，由于资金的缺乏，现成的实验板很昂贵，应采用仿真和实验相结合的方法，一部分学生在SkyEye、microwindows仿真环境下做实验，一部分学生在实验板上面做实验，在实验之后再一起互相讨论。
4.5 利用互联网进行教学交流
。
4.6 全国高校大学生电子竞赛及行业相关竞赛
通过组织学生参加全国高校大学生电子竞赛来深入了解和学习嵌入式系统。虽现在的电子竞赛还没有直接用到嵌入式系统，但是我们必须现在开始在思想上有所改变，主要是使学生多搞创新想法，而不仅仅是产品创新。
5.结语
嵌入式系统工程是一个全新的专业，目前的关键是怎样与现有专业学科融合，以及怎样进行现有课程体系的改革和调整。我国在嵌入式系统教育方面起步较早的是北京大学软件与微电子学院的嵌入式系统系，他们已经形成了较为完善的课程体系、专业水平较高的师资队伍和与国际技术接轨的嵌入式系统工程实践环境，目前，嵌入式系统系在我院本科生达到480人。独立学院由于很多因素的制约在教育上也比较落后，但已经积极行动起来，投身到嵌入式系统教育中去，为我国嵌入式系统的发展输送更多的优秀人才。
参考文献
[1]马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（11）：5-37.
关键字：物联网工程；卓越工程师；嵌入式系统；人才培养
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（b）-0000-00
大力发展物联网产业将成为今后一项具有国家战略意义的重要决策[1]，物联网是继计算机，互联网后又一个信息技术综合应用的代名词，掀起信息产业第三浪潮，其重要性显而易见，因此国家2011年在全国55所高校开设物联网专业，该专业是国家战略型新兴产业急需的且指定大力发展的电子信息类专业，未来有着很大的需求和发展空间。从2012年开始，我校实施了教育部制定的“卓越工程师教育培训计划”，该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[2]。
物联网工程专业是我校特色专业之一，我校将物联网工程专业作为“卓越计划”重点培养专业之一，因此，结合“卓越计划”的要求，深入进行“嵌入式系统”课程教学改革势在必行，以学生为中心，以开拓知识视野、激发学习热情、培养实践能力为目的，为国家提供大批动手能力强，满足企业发展要求，适应社会经济发展需求的高质量各类型工程技术人才。
一、教学现状
目前嵌入式系统教学存与许多其它工科专业共存的问题[3]。比如，课时安排不合理，实验课时较少；重传统理论教学，轻实验教学；实验教学方式比较单一、实验内容陈旧，缺乏创新性，跟不上目前嵌入式发展水平；实验教学缺少对非智力能力和综合能力的训练；实验室嵌入式系统实验的设备过于陈旧，实验室管理制度不完善；不能利用校外有效的合作资源进行实验教学内容的拓展[4]；课程考核方式不完善，往往单纯从理论考试成绩和实验结果评判，忽略实验过程，上述种种问题，导致目前许多学生学完嵌入式系统课程之后，即使考到高分，依然不能独自完成教学大纲要求之内的相对简单、容易实现的嵌入式系统项目的开发，学生完全处于纸上谈兵阶段，这样培养出来的学生不符合卓越工程师的要求，更不符合企业和国家所需要的复合型工程技术人才的要求。
二、以创新实践能力培养为原则的改革
1. 开展研究性学习
在理论教学中，改变传统填鸭式教学方法，老师不再只是对着现有的课本或者PPT直接讲解嵌入式系统的理论知识，而是通过提出目前实际嵌入式系统研究和开发过程中遇到的问题，或者将已有嵌入式产品中存在的问题作为探究背景，通过设置让学生和老师之间展开开放式讨论和自由提问的环节，让学生积极参加到课堂活动中来，最后，将老师的点评总结作为课堂内容的点睛环节，旨在将枯燥的基础理论知识是如何运用到实际嵌入式系统开发中、以及如何解决实际问题的过程讲解给学生。通过这种研究性的学习方式，给学生留下更加深刻的印象，激发学生学习嵌入式系统开发的兴趣，使学生对嵌入式系统的理论知识的本质有更加深刻的认识，在以后的学习过程中将知识熟练运用到实践开发项目中去。
2. 开放设计性实验
去除以往实验结果单一，过程机械化，没有拓展性，缺乏综合型和研究型的基础验证型实验[5]。。开放性设计实验不仅丰富嵌入式系统的实验内容，而且使实验本身更加有趣、贴近生活。更重要的是在进行上述开放性设计实验的过程中，学生可以亲身体会到实践是如何检验真理、理论与实践之间如何相互促进的道理，在一定程度上可以激发学生学习嵌入式系统的兴趣，培养学生敢于创新、敢于探索、不怕困难的科研精神。
3. 以竞促学
学科竞赛是学生实践能力培养的一种重要方式，竞赛是对学生更高一层次的要求，是考察学生综合能力的一个重要方法[6]。目前诸如博创杯嵌入式比赛，“ZLG杯”中国大学生ARM嵌入式系统电子设计竞赛，微软嵌入式大赛，全国大学生电子设计竞赛等都是含金量较高的比赛，通过参加竞赛可以发掘出嵌入式系统这门课程真正的魅力所在，解决嵌入式系统实践环节中缺乏挑战与创新的不足，真正提升学生实际动手操作解决特定问题的能力，提高实践环节的质量。在比赛过程中不仅对学生嵌入式系统及其它学科知识的拓展有所帮助，而且能够培养学生团队竞争和配合意识。
4. 嵌入式系统实习实训
物联网专业作为“卓越计划”重点培养专业之一，对于实践训练要求自然极高，改变以往实习完全以老师讲解为主导，动手环节较少，完全违背实习实训方式，将学生带到当地对嵌入式研究具有一定规模的企业公司参加实习培训，了解目前企业嵌入式系统的研发流程和水平。同时将实习实训的主导权下放给学生，锻炼学生实际动手操作能力，以一种学生为主，老师为辅的实训方式让学生真正融入到嵌入式系统开发中来。
5. 改革考核方式， 体现综合能力
事实证明“一张试卷打天下”的考核方式往往并不能真正反映出学生对于知识的掌握和运用情况。为了督促学生认真做好嵌入式实验，真正考核学生实验动手和实验观察能力[7]。可将嵌入式系统课程成绩分为： ①笔试理论成绩，该项占40%，主要考察嵌入式操作系统概述、微处理器与调试技术、ARM体系结构和指令集、ARM开发工具和汇编程序设计、嵌入式存储器和接口技术等； ②开放设计性实验的成绩，该项占40%，主要考察每次实验课学生出勤次数，具体操作步骤，实验结果完成情况以及实验报告；③课外创新成绩，该项占10%，主要考察学生参加各种嵌入式比赛、实战项目开发和创新实验实践活动的获奖情况；④学期末的实习实训成绩，该项占10%，主要考察在实习实训阶段指定项目开发的完成情况。
结语
工程师是未来世界的塑造者[8]。嵌入式系统是一门实践性很强的课程，因此采用课内外、校内外相结合的实践教学体系，以卓越工程师的基本要求为导向，使学生能熟悉掌握嵌入式系统设计方法，掌握一种开发工具，熟悉一种调试方法，使学生在学完嵌入式系统课程后，能真正掌握最基本的嵌入式系统开发，成为一名合格优秀的卓越工程师。
参考文献
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关键词：嵌入式系统 项目式教学 应用型课程
中图分类号：G642.4
文献标识码：A
嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，有时很难以给它下一个准确的定义。正因为嵌入式系统的广泛性特点，使得嵌入式系统技术成为当前发展最快、应用最广、最有发展前景的信息技术领域之一。目前嵌入式系统已被广泛应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器和智能仪器等众多领域，“嵌入式无处不在”已经成为现实。
1 嵌入式系统课程发展特点
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统是一门综合性很强的课程。从工程的角度分析，它是涉及了机械、电子、计算机等多个学科的系统，单个学习者很难掌握当前嵌入式系统开发的全部知识和技能。因此，各个专业的嵌入式系统教学所侧重的内容是不同的。比如电子和电气专业的嵌入式课程的教学内容更多的侧重于硬件电路设计。就计算机专业的角度分析，嵌入式系统涉及了计算机体系结构、微机原理和接口技术、实时操作系统和计算机编程等诸多知识内容。
随着嵌入式系统架构的不断改进，嵌入式系统芯片处理能力也在成倍的增强。这使得嵌入式系统能够完成越来越多的任务，具有实时性的多任务嵌入式系统成为目前主流的应用型系统。对于大学教育而言，学校应该紧跟嵌入式系统的发展趋势，及时地调整嵌入式系统课程的体系结构，并能适时地更新嵌入式系统的硬件设备，以满足课程教学的实践性要求。
2 嵌入式系统课程本科教育现状
传统的嵌入式系统教学模式基本以课程讲述为主，有实验条件的院校也会按照课程计划开设相应的实验。但是由于嵌入式系统课程原理讲解较为枯燥，学生在做实验的时候经常出现问题，要么只看到实验现象而不知原理，要么实验时无从下手。这种状况下培养出来的学生，很难在社会上找到与嵌入式系统相关的工作。但是由于嵌入式系统的迅猛发展，这一方向的工程技术人才又十分紧缺，这就导致了很多大学生毕业之后继续参加社会培训，以达到用人单位的招聘要求。
如果在嵌入式系统的本科教学工作中能及时地扭转这一现状，将大大地提高学生对于课程的学习兴趣，增强学生的就业竞争力。因此本文提出了基于项目式教学的嵌入式系统课程体系，并在实际教学中予以实施。
3 嵌入式系统项目式教学方法
所谓的嵌入式系统项目式教学方法，实际就是摆脱原有的课程讲述加基础实验的教学模式，结合当前主流的嵌入式系统项目应用，在实验室现有的条件下完成应用型项目教学。嵌入式系统项目式教学分为两个阶段：第一个阶段是结合实验平台对嵌入式系统原理及体系结构进行深入讲解。学生在学习课程知识的同时，也能对应嵌入式硬件平台进行针对性认识。第二个阶段就是以具体项目为依托的实践性教学环节。对于嵌入式系统的基础实验，在实践性环节进行简单的讲解，给学生更多的时间进行项目研究。当学生在项目研究过程中遇到问题的时候，自然而然地会从基础理论入手去解决问题，这样不断的摸索前进，学生将会受益匪浅。
带领学生进行完整的项目式教学过程，这对专业课程教师提出了更高的要求。任课教师应该具有较高的学历，同时从事过相关系统研究工作，动手能力很强，可以把教学项目中用到的开发平台吃透。这样的教师才能带给学生更多的指导，项目式教学的效果才会得到体现。
为了提高学生的创新和研究和能力，在嵌入式系统的项目式教学过程中应采用多种教学方法与实施策略。比如，学院接收一定的学生进入教师科研项目；鼓励学生参与自主设计实验；在教师指导下，自愿参加学校或者业界的一些公司组织的嵌入式比赛。另外，通过课程设计的方式，给学生布置自助研究课题，给学生提供开放的实验室环境，充分调动学生的学习积极性与挑战欲望，让学生通过项目研究来实现自我提升。这些措施能让学生通过实践体会到嵌入式系统设计的一般流程与主要内容，为学生今后的就业以及深造打下坚实的基础。
4 嵌入式系统项目式教学模式总结
Abstract： The goal of application-oriented university is to cultivate high-level application-oriented talents. The problems in the teaching process of embedded systems course were analyzed carefully based on the construction goal of application-oriented university. Combining with teaching practice and enterprises work experience， the teaching method and mode of embedded systems such as course single-chip microcomputer were explored in depth， and the relative reform scheme was proposed. The specific practice indicates that the novel strategy plays an important role in improving the students' study enthusiasm， enhancing their practical ability， and cultivating high-quality application-oriented talents， which achieves good teaching effects.
关键词： 应用型大学；单片机；教学方法；嵌入式系统
Key words： application-oriented university；MCU；teaching method；embedded systems
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0252-03
0 引言
我国的大学教育大致可以分为三种类型，第一种是以科学研究或科学研究与教学并重为自身定位的研究型大学，是国家建设世界一流或高水平大学的主体，另一类是以职业技术教育为主的高职高专类院校，以培养鲜明特色的技能型人才为己任，第三种大学是介于前两种类型之间的高等学校[1-4]。与前两种类型不同的是，前两种类型的高校在国家高等教育的发展过程中很早就有了清晰的定位，而第三种大学的发展一直没有一个准确清晰的定位，直到《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020）》出台，第三种大学的发展才有了自己发展定位，即以建设应用技术型大学为目标，并在教育部的指导下，一批以应用技术型大学为办学定位的高校于2013年在天津建立了应用技术大学联盟，安徽科技学院为该联盟的理事单位之一，开启了安徽科技学院高等教育的新篇章。
应用型大学的首要职能是服务社会，为社会培养品格良好、理论功底扎实、具有较强应用实践能力的应用型人才，因此，应用型大学应更注重应用性教学和应用性研究工作。嵌入式系统开发行业发展迅猛，就业待遇高，社会需求旺盛，嵌入式系统是电子、通信、自动化、光电、计算机、机电等专业的核心专业课，是一门典型应用性课程。本文以嵌入式系统课程的一个分支――单片机为例，结合自身教学实践和企业工作经验，对应用型大学嵌入式系统课程的教学方法做一些探讨。
1 注重基础和兴趣培养
单片机是一门综合性非常强的课程，涉及的知识面广，其先修课程有《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路分析》、《C语言》等专业基础课程，单片机应用系统开发过程中还要用到《电子工程制图》、《传感器技术》、《数据结构与算法》、《电机拖动》、《嵌入式操作系统》等专业课程的知识。因此，学生打好专业基础功底是学好单片机等嵌入式系统课程的前提，这就需要我们重视基础课程的教学、科学设置人才培养方案中的课程及其开课学期，做到基础专业一环扣一环。
单片机等嵌入式系统课程的理论部分的学习，特别是前期还不能做实验的理论部分，如硬件架构及原理、芯片汇编指令和伪指令系统等，学起来枯燥无味，甚至给学生一种“云里雾里”似懂非懂的感觉，这些知识在学生心里不能准确落地，容易使学生从心理上放弃这门课程的学习，这就需要我们调整教学思路，上好第一堂课：一是要让学生明确学习目的。许多教师自始至终不会告诉学生为什么要学习单片机，它有什么用途，只讲课本知识，导致学生学无目的，甚至课程结束，都不知道自己学的是什么东西。因此，为学生明确单片机用途在正式上课之前非常重要，可以为学生多举一些贴近其生活的开发案例，使学生明确学习目的的同时，也激发了学生的学习兴趣。二是让学生了解开发流程。。三是要激发学生的学习热情。学生如果对某门课产生了浓厚的兴趣，学生就会积极主动地把这门课学好，在这方面，单片机等嵌入式系统课程，有其独特的优势，是一门与日常生活十分贴近且就业前景广阔、待遇优厚的专业课，鼓励的同时也要让学生清楚眼前的困难，冷静面对困难，最后问一句“英雄们，你们准备好了吗”，让学生知难而上，信心满满地去挑战自我，开始课程的学习。
2 深化教学改革
随着社会的发展，传统的嵌入式系统教学内容、方法、模式、体系等难免暴露其不足，甚至跟不上现实需要[5-7]，这就需要我们对现有不合理的人才培养体系的各个层面进行革新和完善。
2.1 课程内容及教学方法与时俱进
嵌入式系统近些年发展迅猛，传统授课内容有些已经被实际淘汰，因此，授课内容也要在经典内容的基础上穿插新知识、新技术，做到所授知识既稳固又能跟得上时展。。
2.2 更新教学模式
单片机等嵌入式系统课程的传统教学方法一般是理论和实验单独设立，先上理论课程，待到一定课时后再开设实验课，这种模式导致理论和实验往往较为脱节，且学生的吸收效率普遍不高。
近年来，社会上涌现了许多的嵌入式系统培训班，主要以MCU和ARM的应用为主要培训内容，开设了C语言基础、简单电路基础、开发环境搭建、嵌入式操作系统、嵌入式驱动程序开发等课程，吸引了大量学生参与校外培训，这从侧面反映了高校目前的嵌入式系统教育已经跟不上社会对嵌入式人才的需求形势，培训学校教学模式采用教、学、做一体模式，具有课堂吸收率高，使学生能够快速掌握嵌入式系统开发方法的优点，但也存在不足，具有“短期速成”特点，学生就业后会出现“后劲不足”现象，且收费高昂，使学生在大学教育花费的基础上增加了额外支出。
吸收社会培训班的优点，结合高校教育优势及企业对高校应用型人才需求，我们提出具有高校特色的教、学、做一体化嵌入式系统课程教学模式。将具有明显应用性课程的理论和实践放在实验室来上，教师采用现代化的多媒体手段教学，讲到且需要实践的知识，学生随学随做，且根据老师布置的课堂实践题目完成设计和调试。与培训班不同的是，高校教育更具有系统性、学生基础知识牢固、课时充足，使学生真正成为后劲十足的应用型高级人才，而不是短期速成，具有明显操作技能培训特点的职业教育型人才。
2.3 加大实践环节培养力度
课程设计是单片机等嵌入式系统课程教学的一个重要环节[8]。教、学、做一体化培养模式能够让学生对课程的各个知识点有个微观的把握，但不能从整体上掌握知识的综合应用，课程设计以让学生完成一个小的项目为目标，从查找资料开始，在分析问题的基础上，运用各章节所学知识完成课程设计要求，并撰写课程设计报告，综合锻炼学生解决问题的能力。课程设计题目的拟定要合理，不能太难使学生很难完成或完成不了，打击学生的自信心，也不能太简单，达不到综合锻炼学生运用所学知识的目的。可以结合全国大学生电子设计竞赛题目的出题方法，设基本任务和附加任务，让学生根据自身兴趣、能力和特长进行选作。
鼓励学生参加飞思卡尔智能车大赛、全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等不同级别的专业类竞赛，提高学生解决实际问题的能力。本科毕业设计是大学生毕业之前的最后一个学习环节，是对他们在校期间学习的综合检验，也是对大学教学质量的一次总结，与课程设计不同是毕业设计内容的难易程度与知识面都要高于课程设计。
校企合作探索多年，困难重重，企业和高校目标不能匹配，导致校企合作的层次较低，学生不能真正得到高水平的实践锻炼，因此，建设高水平应用型大学必须从高校自身出发来提高应用型人才的培养力度，升级传统的毕业设计方案，引进企业管理方式和理念，建设高校自己真正的研发中心（实训中心），而不是简单的实验室，对于选择嵌入式系统设计方向的学生要经过学校研发中心的锻造才能输入社会。
2.4 提高师资队伍技术水平
多数高校教师具有较为深厚的理论知识和熟练的课堂驾驭能力，但实践经验相对缺乏，为培养出合格的、适合企业需求的应用型大学生，必须提高相关专业课老师的专业技术水平。可以通过如下途径来提高师资队伍水平：一、鼓励教师参加相关产学研合作项目，承担各种横向课题研究，积极充当各种专业技能大赛的指导教师等。二、倡导专业教师参加企业实践。从学生角度实践校企合作遇到的困难和阻力较多，但具有较厚理论专业知识背景的教师作为校企合作的主体，所遇到的阻力将会小的多，因此，提高教师技术水平，可以从现有用人模式入手，打破专业教师不能到企业兼职模式，鼓励嵌入式系统教师参与企业的技术开发或技术管理工作。三、聘请企业一线工程师兼职高校实践课程教学。企业一线工程师实践经验丰富，他们直接参与应用型大学学生的教学工作，将利于学生和专业教师整体质量的提高。
3 科学设置评价体系
高校传统教学多采用重理论轻实践的考核评价方式，一张试卷定终身，实践考试只是微不足道的补充。对于以建设应用型高水平大学、培养高素质应用型人才为目标的高校来说，这种模式显然已经不能满足实际需要，需重构新的考核评价体系。对于专业基础性科目可以采取重理论弱实践的方式，对于应用性较强的专业课程应采用重实践弱理论的考试方式，根据人才培养目标区分对待，不搞一刀切。
4 结语
本文详细介绍了当前嵌入式系统教育工作中存在的问题和不足，以培养高素质应用型人才为目标，结合自身多年教学实践和企业工作经验，从专业基础、课程内容、教学方法、评价体系等方面，对单片机等嵌入式系统课程的教学方法做了细致的探讨，多年教学实践表明，按照新的教学方法去培养嵌入式系统应用型人才，提高了学生学习的积极性，课程内容更容易理解和接受，学习起来趣味性更强，教学质量得到显著提高。
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关键词:嵌入式创新实验室;梯队化管理;矩阵式学习管理
中图分类号:G642 文献标识码:B
1创新实验室创建原因
1.1市场的需求
嵌入式系统是当今IT应用领域最具发展前景的技术之一,它涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软硬件等多项技术领域的应用。近年来我国嵌入式系统市场快速增长,电信、医疗、汽车、安防、工业控制和消费类等行业对嵌入式系统设计人才需求量日益旺盛。因此国内各大高校在嵌入式方面的教学已经全面展开,以适应发展的需要。然而,现阶段因为师资、体制、经验的不足,以课堂为中心的培养方式,还远远不能满足市场的需求。
1.2传统教学的弊端
传统的教学,以授课为中心,以实验为培训手段,提供给学生的是一概而全的统一化教育,再加上长期重理论、轻实践、重分数、轻能力的教学模式,使学生缺乏创造性,缺乏发现问题、分析解决问题的能力。嵌入式系统注重培养“应用型”人才,重视实践教学环节,而在具体实践教学过程中又存在下面这些问题:
(1) 相应的实验课程按照教学大纲来设置,考虑到实验的难易程度和时间长短,往往多是验证性的实验和装配性实验,学生只需要按照实验手册的流程一步步来实现,填写好规定格式的实验报告。这样学生始终处于被动接受的状态下。
(2) 因学生人数众多,实验设备数量有限,往往是三两个同学一组来做实验,学生缺乏充分动手操作的机会,多次观摩之后就养成依赖心理,渐渐散失了对实验课程的兴趣,无法培养学生创造性。
(3) 受实验室开放时间条件的限制,学生创造性的思维和兴趣只能在有限的实验课时间来施展,课后各种灵动的想法因为无法实现,往往淹没在萌芽状态。
(4) 实验教师因为繁重的工作任务,无法做到因材施教,面对面地引导学生。
综合以上因素,结合创新教育的理念,我校创建了嵌入式创新实验室,其目的旨在课程之外,充分利用现有硬件设备资源,以项目为中心,提供实践机会,培养一批具备嵌入式系统设计开发能力的创新型人才。
2创新实验室培养目标
嵌入式创新实验室专注于培养学生的综合素质和专业能力,综合素质体现的是学生知识的综合运用能力,专业能力是学生应具备的相关专业知识,具体内涵如图1、图2所示。
图1综合素质的内涵
本文受广东省21世纪教改课题“创新软件人才培养模式的构建与实践”支持。
。
图2专业能力的内涵
学生的综合素质和专业能力难以度量,因此考核时看学生是否具备“三能”:能做、能写、能说。
(1) 能做:有别于普通实验做什么、怎么做都有老师指导,在嵌入式创新实验室里,需要学生开动脑筋来思考做什么、怎么做。指导老师仅提供方向上的引导,讨论实验或项目方向是否可行,实践过程中的难点,并检查各项实验任务进度情况,具体的过程则由学生自己来完成。。更为关键的是要学会整理、分类收集到的资料,如数据手册、软件资料、硬件资料等。同时掌握对嵌入式系统的规划和设计,具体包括硬件原理图及PCB设计,底层驱动程序编写,操作系统移植,系统平台搭建,以及上层软件实现,系统的测试和调试。
(2) 能写:学生通常是做起事情来备感兴奋,可是要提笔来写就痛苦不已,不知道如何下笔。培养学生写的能力是在教他们如何有效阅读资料的同时进行的。在教学生分类阅读各类专业文档,如资料手册(Data book)、规格书(Data sheet)、用户手册(User manual)、专业书籍、专业杂志、技术文档时,提示学生留意各类文档独有的写作风格和信息内容,惯用的语句和图表信息,为将来自己撰写文档做好准备。这样学生阅读的过程不仅将信息转换成个人的知识,也领悟到了各种技术文档应该如何来写。另外一方面反复训练学生来写,要求他们每完成一个实验或者相关项目都总结相应齐备的文档,作为实践效果的一个重要参考,并且统一放在ftp空间上供大家共享、参考。
(3) 能说:不少学生能埋头苦干地做事情,可让他把所做的工作进行总结表述出来的时候,常常思路凌乱,不知所云。为此每周开一次专题讨论会成了创新实验室的一个固定项目。在讨论会上所有学生轮流作项目进展报告,在场的人都可以对他质疑和提问。通过这种方式,一方面可以集思广益,分析设计方案是否合理,规划步骤是否正确等,大家也可以了解更多方面的资讯。另外一方面,各自精彩的报告是一个效仿的动力,有助于学生增强自信心,提高语言的组织能力。
3创新实验室的管理
3.1梯队化管理
嵌入式创新实验室刚成立时,由于学生对新知识、新技术的渴望,所以热情高涨,报名参加的人很多。可是经过几次实践后,有不少同学发现基础差,实验内容太难,无法继续下去,最后能坚持下来的学生并不多。针对这种虎头蛇尾的现象,我们采取了梯队化管理的方式来适应不同能力程度的学生。基础实验面向兴趣浓但基础薄弱的低年级学生设计,主要包括嵌入式系统各接口应用实验,Bootloader和操作系统移植等实验。这样可以巩固基础,尽快让学生入门。自拟题实验是经过基础实验之后的学生根据自己的兴趣和想法,拟定实验题目来做,这主要是针对具备了一定基础,有创新想法的学生。学生将自拟题目方案提交给指导老师,指导老师根据其可行性和科学性来安排实验条件。科研性实验则是由指导老师挑选悟性好,动手能力强的学生来协助完成科研项目。梯队化的管理照顾到了不同能力程度学生的适应性,可以逐步培养学生创新能力和实践能力。
图3梯队化管理示意图
3.2矩阵式学习管理
嵌入式创新实验室采用纵横交错矩阵式学习方式对学生进行培养,纵向上注重专业技术能力培养,横向上按项目管理方式运作。
嵌入式系统涉及的知识面非常繁多,总体上分为硬件和软件两方面。硬件方面有逻辑电路设计、高频电路设计和EDA设计以及电路调试等;软件方面又分底层驱动开发、操作系统的裁剪和移植以及上层应用程序的开发等。考虑到以学生的时间和精力很难做到各个方面都精通,所以纵向上根据学生的兴趣爱好和基本技能,注重定位软硬件的一个方向来重点发展。具体实施时采取传、帮、带的方法,高年级指导低年级,一帮一,这样有助于学生之间信息的交流,相互讨论,树立榜样,鼓舞信心,消除疲劳。
纵向上是对学生个人专业技能的培养,横向上按项目管理方式来运作,就是团队培养。嵌入式的开发往往涉及软硬的各个方面,单纯一个人来做通常力不从心,效率不高。我们把不同年级以及专业技术能力不同的学生组合成一个个开发团队,以项目为中心来进行培育。这样一方面学生能学以致用,通过项目的实现来享受学习的成果,同时通过项目的推进过程才知道自己哪些方面还有待提高;另外一方面因项目组建的团队,通过相互学习合作,知识面获得扩张,思维领域变得更广阔,优势互补,在更大程度上提高了学生自我学习能力,提高了综合素质。
4结束语
。在嵌入式创新实验室里组建起来的学生团队开发设计了CITK2410的嵌入式开发板一套,用来承担嵌入式系统原理实验课程的教学工具;完成了基于Sumsang2410平台的GPRS网关的设计,参与了多项国家863项目和国家基金等项目的研究工作。
开放的实验环境,良好的团队氛围,使目前嵌入式创新实验室已成为有志在嵌入式设计开发方向发展学生的一个灯塔和一块磨刀石,并为他们指明了前进道路,锻炼了综合素质和专业能力。
参考文献:
[1] 白广梅. 关于创新实验室建设的思考[J]. 实验技术与管理,2007,l24(2).
[2] 王冬云等. 开放创新实验室实践列入选修课的探讨[J]. 前沿探索,2008(5).
[3] 张炜,陈峰. 开放式创新实验室建设与学生创新能力培养模式的研究[J]. 高等理科教育,2008,78(2).
[4] 毕春跃. 计算机专业嵌入式系统教学模式探析[J]. 计算机教育,2008(4).
【摘要】医院重点学科建设能促进医院提升内涵，增强医院的核心竞争力。医院图书馆作为重点学科建设的重要支撑力量，应该围绕学科建设和发展的需要，为医院重点学科建设提供嵌入式学科信息服务。
【关键词】医院图书馆 学科建设 嵌入式服务
doi:10.3969/j.issn.1671-332X.2014.07.060
加强医院重点学科建设能促进医院人才的引进和培养，优化医疗资源的配置，提高科研和教学水平，从而更好的提升医院的医疗技术水平，增强医院的核心竞争力。卫生部部长陈竺在2009年全国医政工作会议上提出启动临床重点专科建设，同时他还认为通过学科建设促进公立医院提升内涵，在提高综合能力的基础上发挥专科特色，解决疑难重症的诊断治疗问题。这次会议明确的提出启动临床重点专科建设以及学科建设在其中的重要作用［1］。
医院图书馆作为医院的文献信息中心，是医院学科建设的重要支撑力量。因此，医院图书馆应紧紧围绕学科建设发展的需要,以用户为中心，主动融入到重点学科的医疗、科研、管理中，为重点学科建设提供全方位的嵌入式学科信息服务，更好地推动医院重点学科的发展，同时不断提升医院图书馆的信息服务水平。
1嵌入式学科服务的内涵和特征
目前嵌入式学科服务还未有一个统一的概念，初景利等在梳理了国内外图书馆嵌入式学科服务相关研究和实践成果后认为嵌入式学科服务( 或嵌入式图书馆服务) 是通过图书馆员嵌入用户过程和场景，有机地将图书馆的资源与服务与用户的需求相结合，在用户的需求点，主动地根据用户的科研教学需求，提供即时、有效、有深度的信息服务与知识，直接支撑用户的科研与教学，与用户建立合作伙伴关系，充分实现图书馆的功能与价值。嵌入式学科馆员是指融入用户过程和场景提供信息服务和知识服务的图书馆员［2］。嵌入式学科信息服务强调以用户为中心，学科馆员的服务与用户的需求紧密结合，对用户需求进行深度分析，通过组织嵌入、物理空间的嵌入、虚拟的嵌入等获取用户的认可与信任，全方位、立体式地将服务贯穿和渗透到各个层面。约翰·霍普金斯大学医学院的Welch 医学图书馆的嵌入式专员计划是医学嵌入式学科服务的一个典型案例，其嵌入式信息服务具有鲜明的特色，成为国内外学者研究嵌入式学科服务的经典范例。Welch 医学图书馆的嵌入式信息服务理念是把学科信息服务融入到服务对象的工作流当中——尽快回答科研人员的问题，有效满足科研人员的信息需求，充当科研和医疗团队的信息专家［3］。
2针对医院学科建设的嵌入式信息服务模式
学科馆员是图书馆嵌入式信息服务的核心，医院图书馆要建立临床学科馆员制度，改变传统的文献信息服务模式，按照用户的特点主动地嵌入到临床重点学科建设中，能对临床重点学科相关文献资源进行系统地分析、采集、挖掘和整合，深化文献资源的组织和开发，为临床重点学科的建设提供深层次的嵌入式学科信息服务。
2.1对临床医疗和护理的嵌入
。1971 年，Gertrude Lamb 博士首次提出临床医学馆员概念，并指明其主要工作是经常与临床医师一起查房，并参加相关讨论，获取相关医学知识，了解、分析临床医疗中遇到的各类问题，以便为临床医师提供该疾病的有效信息。这个概念的提出拉开了医学图书馆嵌入式服务的序幕［4］。此后，国外的医学图书馆界，广泛的开展临床医学馆员嵌入临床和护理工作的服务，并对临床医学馆员嵌入临床的效果进行了相关实验研究，表明临床医学图书馆员的概念能为大多数员工所接受，有助于临床诊疗和病人护理。。有条件开展学科馆员服务的医院图书馆可以结合医院的重点学科建设，优先对于重点学科临床科室的医疗护理工作开展嵌入式信息服务。临床学科馆员深入临床科室，参加查房、科室疑难危重与死亡病例讨论、院内外的会诊讨论，了解医护人员在临床医学实践中遇到的问题，然后利用文献检索技能快速查找相关的文献资料，并对收集的文献应用临床流行病学和循证医学的质量评价标准，从证据的真实性、可靠性、临床参考价值等做出评价，并在此基础上得出确切的结论来指导临床决策。虽然嵌入式学科馆员们不直接参与临床一线的诊疗工作，但是从诊断和临床方案制定的方面能够提供经典甚至罕有的案例供临床医师选择借鉴，查新本领域最新的理论和实验结果来加强诊断的准确性，帮助制定有效的治疗方案。在治疗当中，面对临床医师对事实数据等的诉求能够迅速准确地给予回应［5］。临床学科馆员还应及时收集、整理有关疾病的国内外新的诊疗标准、指南及解读等，通过RSS、Email、院内OA等将这些信息主动推送给医护人员，以使他们能第一时间掌握疾病的最新诊疗技术规范。
2.2对于重点学科科研的嵌入
科研是推动学科建设最直接最活跃的因素，也是评价学科建设成就最客观最敏感的指标之一。医院在推进学科建设的进程中，医务人员既要忙于医疗工作，也需要承担相关的科研项目。据统计，我国的科研人员花在查找资料上的时间是科研总时间的50%左右。科研项目从申报、研究、结束都需要花费大量的时间和精力［6］。。在科研项目组前期的选题中，学科馆员要了解其研究方向，密切跟踪学科领域前沿动态、学科专业发展方向，对学科发展现状和发展态势等进行定量和定性分析，准确地辨别、筛选出对科研人员有实用价值的预测性情报信息，提供给用户作为其确定科研战略的重要依据，为科研人员对所选课题的正确决策提供科学依据，提高预期的决策效果［7］。在课题立项以后，学科馆员要为科研课题组建立相应的科研项目档案，适时跟踪课题研究的进展，能随时了解课题进展不同阶段，科研项目组内不同科研人员的信息需求，并能及时满足他们的各类信息需求。。在课题的结题阶段，学科馆员还应该帮助科研人员进行科研成果的总结发表，为他们提供杂志的论文格式和投稿指南。课题结题以后学科馆员要协助科研人员对课题研究的科技文件材料进行收集和归档，同时学科馆员还应协助课题组进行科研成果的评奖申报等。学科馆员要在科研过程中实现全程式信息知识服务，并且在此过程中还应提供有针对性的、准确便捷的多层次信息技能培训，满足重点学科建设中各种类型和层次的信息需求。
2.3对重点学科管理的嵌入
现代决策理论认为，信息是决策的基础。嵌入式辅助决策是图书馆或整个图书馆组织运用专业知识和技术手段，在收集、分析、选择和整理信息的基础上，融入到组织的决策过程，以客观翔实的研究报告和充分可靠的数据资料为决策提供全程的信息服务支持［9］。重点学科的管理是涉及到医院的医务、科教、人事等众多职能部门的系统工程。医院图书馆在重点学科建设的过程中要主动为这些职能部门提供嵌入式辅助决策的信息支持。比如在医务管理部门论证临床重点学科要开展新技术、新业务的时候，医院图书馆可以通过信息收集、分析为领导的决策提供信息服务；医院图书馆还可以对本院重点学科的科研论文产出进行统计分析，评估重点学科在国内本学科所处的地位，分析存在的优势和不足，以便领导层适时调整学科建设和发展的思路和策略，不断提升本院临床重点学科的综合竞争力。
3结语
在当前数字信息和网络环境下，图书馆的传统服务已经日渐式微，如何将图书馆的服务融入到用户环境中，为用户提供全方位的知识服务已成为图书馆信息服务的一个新的发展方向。国外医学图书馆的嵌入式服务已经有很多的理论和实践研究。在国内嵌入式服务近年也成为图书馆界研究的热点，对于医院图书馆来说，嵌入式信息服务既是挑战也是机遇：嵌入式信息服务对于图书馆员提出了更高的要求，医院图书馆员不仅要具备扎实的图书馆专业技能，同时还需具备相应的学科专业素养；但是嵌入式信息服务对于提升医院图书馆的服务价值和地位有着不可估量的作用。医院图书馆应该结合医院的学科建设逐步开展嵌入式信息服务模式的探索，图书馆员要融入到医院临床科研一线，嵌入到临床科研工作的过程中，不断创新服务内容，为医院临床重点学科建设提供知识的保障和支持。在为临床重点学科学建设提供信息服务的过程中，图书馆的地位和作用也得到提升，最终实现了临床重点学科建设和图书馆建设双赢的局面。
参考文献
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［6］袁玲芝.学科馆员在医院图书馆的现实作用和意义［J］.现代医院，2012,12（1）：128-129.
［7］王桂枝，杨春华，张利.医学图书馆为重点学科科研情报服务保障的思考［J］.预防医学情报杂志，2007,23(5)：592-594.
关键词：嵌入式系统；教学模式；课程体系；人才培养
1嵌入式系统模块化教学设计思路
计算机嵌入式系统教学模式改革涉及嵌入式课程体系的设置、理论教学和实验教学的开展、综合设计与学生工程实训等方面，教学体系设计以培养学生的系统分析、设计与验证能力为出发点，以培养学生的软硬件设计能力、驱动程序设计能力为导向，构建精讲多练的模块化课程体系和教学知识体系。
1.1合理设置分层培养教学环节
嵌入式教学设计中体现分层次培养环节。在教学中可按照人才培养分类，分层次进行嵌入式人才培养：一是以面向应用为主，培养学生能够针对某个具体的嵌入式系统的软硬件平台进行应用开发的能力，这属于嵌入式系统教学的基本层次，培养嵌入式应用软件人才；二是培养的学生能够进行嵌入式系统的软硬件系统平台设计和开发，具有综合系统开发和应用能力，因此，在教学过程中注重培养学生软件、硬件设计开发能力[2]。
1.2优化课程结构和创新教学内容
以人才培养与社会行业需求度为导向，以“创新创业能力培养”为目标，对嵌入式系统的课程结构、教学内容进行改革创新。做到课程结构“任务模块化”、课程模块“动态组合化”；使课程结构和教学内容不断更新。实际教学中采用灵活多样的教学方法体系，具体方法：(1)对于初级嵌入式系统各模块按统一模式讲解，有利于提高学生的学习效率，加深对嵌入式软硬件结合的理解；(2)通过函数封装等技术对外设、接口设置和操作进行模块化设计，如在以NXP单片机为核心的初级嵌入式系统上，进行硬件和软件模块化教学设计；(3)针对实践教学环节，保持课程实验课之外，进一步加强综合性的课程设计，加强独立开设综合性、设计性实验安排，锻炼学生的实际应用能力。对于部分章节采用讨论式教学，老师引出问题，学生进行讨论，共同设计。在不断讨论、解决问题的过程中，有利于学生独立思考能力的培养和灵活、综合运用基础知识能力的提高。结束时，老师对设计原理、方法和注意事项进行总结，在此基础上再进行较复杂的设计，这样可以激发同学的学习兴趣和学习热情。
2嵌入式系统模块化教学具体设计方案
嵌入式系统教学体系构建贯穿“以学生自主学习为中心”“实践教学”等教学理念，模块化教学设计具体如下。
2.1精细划分实验课程功能单元
嵌入式系统课程因其自身特点，目前理论课按照不同的功能单元进行教学，相应地实验系统也按功能单元进行划分，但大多数实验系统是采用最小系统板加底板形式的实验箱，不易扩展和携带。笔者曾在教学过程中设计了嵌入式实验系统的“口袋化”方案，即把整个实验平台分为最小系统板、输入输出单元板和交互接口板三块，方便学生携带和课后学习演练。细化初级嵌入式课程的实验系统，尽可能划分成不可再分割的基本功能模块，如单片机与电脑的异步串行通信模块，制作以MAX232为核心的电路板，配有单片机和电脑数据接口以及电源接口；继电器模块，制作以继电器为核心的小电路板，配有单片机开关信号接口和继电器开合线路接口；最小系统板则根据所连的外围模块分别给出各模块的数据接口。按功能需求连接需要配置的外围模块，进行可裁剪式的硬件设计。对不同的功能模块在软件上按照模式设置、数据读写操作进行封装。教学上按照功能原理、操作接口和应用进行解析。课堂教学上，不同功能的模块可按原理、操作、应用这种模式讲解，便于学生归纳学习理解。理论课讲解之后可以随即分发最小系统板和相应的硬件模块，实现理论讲授、实验演练的“一堂化”，让学生能理论与操作相结合，当堂消化，提高学习和运用效率[3]。
2.2设计嵌入式实验系统的模块化平台
嵌入式实验系统教学中努力做到硬件和软件的模块化设计，一方面便于后续系统的扩展与升级，另一方面方便与其他嵌入式实验系统相融合。模块化平台设计体现易扩展性和可裁剪性，一方面便于教师对学生进行统一培训，另一方面便于学生根据功能需求裁剪模块，直接进行插件式、积木式系统搭建与实现，便于学生进行创新创意类的竞赛或项目设计，有助于提高学生的系统搭建实现效率、培养创新兴趣和团队协作精神，具体步骤如下。（1）各硬件模块的调用与规范化接口设计。各规范化硬件模块接口设计包括：I/O接口模块中的拨码开关、小键盘、LED显示灯、液晶显示、蜂鸣器等各组件的模块化设计与实现；模拟电路预处理模块、片外A/D模块与D/A模块的设计与实现等；通信模块：SCI、I2C、SPI各通信接口电路的模块化设计与实现，以及常用无线通信模块的接口规范化设计；中转模块：各种电平转换接口模块、驱动隔离模块的设计与实现；存储模块：常用片外存储设备的接口设计等模块的设计与实现等[4]。（2）相应功能模块的运行模式初始化设置和读写操作函数化封装，并配以与该功能模块对应的各硬件模块的调用实例，如多路通用I/O口模块初始化函数、读写操作函数，与之对应的拨码开关、继电器、小键盘、LED显示等模块的调用实例等。（3）撰写硬件模块功能原理和接口操作手册。在进行各功能模块软件设计时，需详细撰写各模块功能原理、读写操作原理、函数封装说明、调用手册及对应各硬件模块的调用实例说明。以智能车模块化平台设计为例：首先设计硬件电路的各个功能模块，然后编写软件模块化功能代码，最后实现整个实验平台的开发与调试，起到学生理论实践“一堂化”的效果[5]。首先是驱动电路设计，智能驱动采用L298N芯片，通过I/O口与STM32嵌入式处理器相连接，采用TLP521光藕隔离器技术，防止电机运行对嵌入式处理器及其他功能模块产生电磁干扰；其次是硬件电路原理图绘制、电路板PCB图绘制、硬件电路元件的焊接、调试等；最后是软件代码编写，按照模块化设计，每个控制模块的软件代码设计成相互独立的头文件，主要包括LED流水灯、蜂鸣器、按键、A/D转换、串口通信、DS18B20、显示屏、智能小车、WiFi模块等单元的测试程序[6]。测试程序相互独立，既能够单独控制某个功能模块，也能相互融合实现复杂的功能控制。在设计过程中，教师积极引导，更多工作是让学生自己动手，“一堂化”教学有利于学生加深对嵌入式系统的理解，更重要的是提高了学生对嵌入式系统综合应用的能力。
>> 英特尔推动多核技术在嵌入式系统的应用 嵌入式系统中常见硬件量测技术与除错方法 以嵌入式技术成就智能系统 基于嵌入式技术的电气安全智能监控系统的研究与应用 英特尔谋局嵌入式 英特尔全面进军嵌入式市场 英特尔嵌入式系统安全形成战斗力 2009英特尔“嵌入式”系统课程师资培训在浙大成功举办 从英特尔研究日看嵌入式系统的未来 实时批量同步技术与嵌入式系统探讨 嵌入式网络数控技术与系统 嵌入式网络数控技术与系统① 嵌入式系统开发技术与应用探究 试论嵌入式网络数控技术与系统 嵌入式系统与Internet的融合技术 示波器与嵌入式系统的技术发展 嵌入式系统应用技术 2010年英特尔信息技术峰会续写“英特尔式”未来故事 英特尔与AMD四核技术谜团 历届英特尔杯嵌入式系统专题邀请赛（2002～2006）参赛心得 常见问题解答 当前所在位置：
关键词：智能硬件；嵌入式系统；Real Sense；3D；物联网
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.004
智能硬件与嵌入式系统
复旦大学计算机系教授陈章龙：第一智能硬件背景，总结一下后智能手机的计算机业态是怎样的。第二，在2011年，IDC曾经提出来一个SmartSystem，实际上它也是在探讨这一个过程。第三，2015年5月交大的有EMBA到美国考察说，“中国在搞互联网+，美国已经进入了新硬件时代”。今天的内容是这三个东西结合在一起，合成一个话题。
在集成电路领域有摩尔定律，那么在计算机里面，有一个贝尔定律。贝尔定律是什么呢？意思是每10到15年，计算机技术有一个重大演变，就是它的业态的一个转变。实际上现在的情况，的确朝这个方向在走。
1946年，有了房间大小的计算机；17年之后，IBM推出IBM 360系列计算机；80年代IBM出现了PC台式计算机，1994年开始，开始出现笔记本电脑。2000年开始有智能手机。现在开始提出后智能手机时代。2014年，CES（国际消费类电子产品展览会nternational Consumer Electronics Show，简称CES）的会议上，Intel提出来后智能手机想法。
平均每10年，计算机要发生一次变化。那么后智能手机的时代以后，计算机是怎么样的呢？这是业界都在考虑的问题。2011年之际，有人提出了一个Smart System。这个概念提了以后，没有在业界普及，很快被其他的声音淹没了，与此同时美国在互联网大数据背景下，提出了以创客、极客为主要创业对象和新的硬件东西。这个所谓的硬件，不是常规的、国内可以复制的，而是指可以用节能的东西能够得出来的一些硬件，用一些与众不同的硬件。那么什么样的人才叫创客呢？创客首先要有创意的理念，没有创意的理念去搞创客，这是没意思。换句话说，建模式的创客，是创不出什么东西的。
现在很受大家欢迎的，工业4.0或者工业物联网等是两种不同的叫法。在德国，工业4.0是以实体的经济加上互联网，就是十互联网的形式；美国是互联网+的方式。
以前互联网都是碎片化，现在逐步晋升到行业化。。黄昌详教授在国内首先提出一个新型“信念一物理融合系统”的CPS。那么什么是CPS呢？实际上是要对计算机的体系架构要有一个根本性的革命，举个例子来说，第一代计算机是46年诞生，现如今已有70年历史，当时计算机做什么呢？就是做数字计算气象预报，方程计算。现如今，所谓物联网世界等，物理世界的架构对象已经变了。
前一个阶段，嵌入式系统开发应用的人，在平板手机的冲击下迷失了方向，无论是互联网、物联网，找不到自己的角色，就不能实行这个东西、很迷盲。比如大家一提到CPS，首先是变化，原来都是面向计算机，是面向对象的设计，现在是面向APP角色变化。其实是我们的对象是动态的，一直在变，而以前都是静态的变化，是非结构化的。那么计算机，特别是嵌入式系统怎么去适应这样的变化。对于当前来讲，陈章龙教授认为这两个主题应该是可以很好地去考虑的。第一迷失了方向，无论是工业4.0、物联网，我们都要从我做起，从自我做起，把这个行业去融合进去，从自我特长做起。第二是安全相关基础的硬件和软件的设计。
Real Sense技术与IoT应用
Intel亚太研发公司汤迪逊：RealSense是英特尔针对摄像头开发的一种技术，3D摄像头简单。英特尔RealSense其实是一种交互的手段，能够更好地体现立体的场景。从原理上来说是一模块上两个摄像头，通过两个摄像头的位置差别，判断出具体的场景深度的信息。深度的话，就有三维的概念在里边，这样可以通过三维信息去做很多事情。比如可以捕捉手势、捕捉面部表情，或者把更好的把面部和背景分离开来。因为面部距离和背景的距离是不一样的，利用这样的场景，可以更好地为场景中的物体建模。
对于整个Camera，产品线是包括两类FRONT-FANING和REAR-FANING。但这两类其实在分法上只是针对这个笔记本和平板类的分法，最大差别就是感知的距离不太一样，FRONT-FANING是对着前面的一个摄像头，所以可能只需要1.5米左右的距离就足够了。但是REAR-FANING是在平板后面有一个摄像头对着外面拍的，特别是户外的场景，需要有比较长的感知距离。现在能够做到比较精确的深度判断是3米左右，那么过了3米之后它还能判断，因为距离越长它误差就会越大，那希望今后能够做到10米的比较精确的判断，这样它应用场景就可以丰富很多。因为2-3米还是非常近景的环境。而分成F系列和R系列，相对来说，内部的技术有细微差别，最大的差别就是它们的感知距离会不太一样。
3D Camera是个母模块，整个内部构造简单并不不复杂。它其中是左右两个红外的摄像头，利用两个摄像头的位置差，射到同样一个场景之外，用距离的差异来判断距离。中间还有一个摄像头，用来捕捉人眼可以看到；其他有一些处理模块信息，包括里面有简单ASeck，用来处理这些所有信息的。
英特尔开始研发这项技术，并没有考虑到嵌入式的场景，更多的是从笔记本包括手机这些场景去切入的，希望能够在这些消费类场合中，有更好的应用场景。但其实广阔来看，不单单是在一些个人的消费类场景中，而且在一些公共场合，甚至在一些工业场合都是有非常多用户，这里就举了一些例子，它可以对一个人体三维进行建模，比如说你在家里装修，或者工作中，如果你用3D摄像头把你整个家里的环境做个扫描之后，可以去建模，然后去模拟，或者去设计把家庭做成什么样子。还有在电子商务，现在比如流行O2O，改善在线购物体验，可以在很多场合考虑使用RealSense 3D Camera技术去使购物的人更加有临场感。因为有深度信息，所以它可以借用深度信息来调整曝光，甚至你可以对于不同的背景和前景、曝光度量改善整体一照片质量，这些都可以用算法来实现。
关键词：嵌入式；自动测试系统；系统软件设计；实现探索
中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1674－6236（2015）23-0116-03
。研究方向：计算机应用技术
随着信息技术的不断发展，计算机系统硬件和软件都得到相应的发展和提升，嵌入式系统的硬件规模和性能得到极大的提升，嵌入式系统软件的开发和应用具有一定的复杂性和规模性，正是由于其运行环境的特殊性，对其系统的应用和开发的精度要求非常高。只有稳定、可靠的系统，才能保证在嵌入时，不会影响原始系统运行。开发和研究嵌入式自动测试系统，成为当前相关产业发展的重要课题。软件质量对整个产品的质量起到决定性的作用，继续我们进一步提升嵌入式领域的自动测试技术水平，以保证产品检测质量，并提升软件的可靠性，缩短整个系统的开发周期。
1传统软件设计中存在的问题
目前该单位采用传统的单片机系统进行自动测试和控制操作，其运算能力低下，主要采用传统的现场数据处理技术。随着现代作业的不断变化，已经无法满足其需求。其主要存在问题包括：
1.1开发平台不同数据类型结构不统一
网络程序具有多样性，开发的平台也是多种多样的，包括Windows、Linux等，两者的平台不同就会导致处理器存在很大的差异，数据库的选择上也会有所不同，这种平台的差异，数据库安装的差异都会导致类型和结构的不统一，比如说Windows可以直接对一个网络程序进行访问，但是Linux需要安装所访问程序的相关软件；其次处理器的不同使字的长度存在一定的差异，由于不同的处理器所支持的体系结构不同，从而导致子长不同，形成结构的差异性。这种差异产生的最主要原因是因为控制台和测试台在开发的过程中选择了不同的开发环境，使用了不通的编程语言，环境和语言的差异最终导致了数据类型结构的不同。
1.2数据库备份及恢复不及时
；由于数据库的储存量较大，储存的信息较多，一直到测试结束再对数据库进行配制很有可能丢失部分数据，尤其是在测试项目较多的时候，没有在每一个项目测试结束后进行配置很有可能导致项目数据的遗漏，从而影响数据库的备份和数据库的恢复。以上问题都是数据库备不及时，没有定期定时备份所导致的。
1.3测试报告的设计和生成
测试报告是对测试过程的概述，测试结果的说明和分析，为了真实的反映测试的情况，我们在对测试报告进行设计时要充分的考虑这些问题，包括测试的方法，测试的问题，测试的结果以及最后的分析都要在测试报告中体现。；其次测试报告的种类较多，目前应用最广泛的文字报告大多基于一定的网络平台，比如说WORD、EXCEL等，这些网络模板的应用虽然有利于测试报告的生成，但是带来的问题也是不容小觑的，尤其是测试的项目和模块存在很大的差异，但是在生成报告的时候并没有考虑这些差异，更多的采用同一种方法进行报告设计和生成。这些报告设计和生成问题都严重的影响了测试效果的反映状况，对发现问题和解决问题产生了很大障碍。
2系统升级与优化设计
该单位为了实现对对象的静态几何参数的测试，采用监测系统，使用现代便携式轨道检测仪器，极大地降低了工作人员的工作量。其系统设计的优化方案如下：在SoC的设计理念上融合ARM系列的微处理技术，应该嵌入式系统更好的升级系统。ARM核以高性能、低能耗的特点，在系统中配制IC制造厂生产的大量片上外设，进一步提升ARM系列处理器拥有良好的嵌入式功能。系统设计采用ARM7TDMI核处理器S3C44BO，完成自动测试。其主要的核心构成系统包括通信核数据两个模块，具体分析如下：
2.1软件网络通信设计
通信是网络设计的重要组成部分，在整个嵌入式模块自动测试系统中占有非常重要的地位，这种通信功能主要是通过一种网络编程的接口和网络中不同的应用程序进行通信，然而这中网络编程的接口具有一定的特殊性，需要依靠TCP/IP的数据进行套接字的连接，所谓的套接字也就是两个程序进行通讯连接的一个端点，要想保证网络通信的正常，我们就需要确保套接字的功能。这种软件网络通信的设计使各网络程序很好的交流，形成一个良好的资源共享平台，不仅有利于对这些网络程序进行统一的控制，形成一个良好的控制系统，还对嵌入式模块测试系统有着进一步的改进和完善，使其更好的发挥测试作用[1-2]。由于网络通信具有及时性和全面型的特点，自动测试系统需要通过这样的软件网络通信来更好的接收和传输信息，自动测试系统软件网络通信的设计和开发是一项复杂的工程，由于自动测试系统不能直接的进行通信，需要依靠数据包来达到通讯的需求，这也就给网络通信设计提出了更高的要求。我们在进行实际的设计和开发的时候要留有一定空间的缓冲区，为通讯的全面性和稳定性提供一定的保障；其次在设计的时候要遵循通信的原则和协议，比如说TCP/IP的协议就是我们在开发时必须遵守的，要坚持这些原则的条件下进行设计和开发，使各网络程序的功能和性能能够有效发挥，推动嵌入式模块自动测试系统的进一步发展。
2.2数据库设计
。其次数据的管理和储存也是要依靠数据库来进行的，要想保证数据库信息的准确性和全面性，自动测试控制系统需要对数据库直接的操作，比如说我们经常用到的ADO、DAO等，这些就是直接操作数据库的方式，由于开发的平台存在很大的差异，那么我们在进行操纵的时候就要根据不同的平台选择不同的方法。自动测试所设计的项目包含方方面面的内容，如果所有的项目测试的数据都集中在一张数据表上，不仅会给数据分析和查找带了麻烦，还会影响整个自动测试系统的功能，这也就要求我们在对数据库进行设计时要重点考虑这一问题，尽可能的把每一个项目的数据用独立的数据表来记录，是表格反映的信息清楚明了；由于嵌入模式不是单一不变的，针对不同的自动测试系统有不同的类型选择，如果每一种类型的嵌入模式都记录在同一张表格上，不能很好的将各类型的模式进行分类，不仅降低了工作效率，还影响了自动测试的效果，为了避免这一情况的出现，在对数据库进行设计时要给不同类型的嵌入模式用不同的表格记录，更全面的反映信息；同时还要对测试的时间、测试的项目、测试的模式以及测试的人员进行总体记录，在出现问题是能够及时的发现问题出现的原因，并且快速的采取解决措施。
3系统嵌入式自动测试优化体会与效果
3.1改善结构的统一性
造成结构不统一最主要的原因是因为控制台和测试台不同环境和编程语言的选择，为了解决这一问题，我们就要更好的发挥网络通信功能，双方在制定通信协议时要根据数据包的数据形式和储存方式进行有效的沟通，减小数据库之间的差异，改善结构的统一性。
3.2及时的备份和恢复数据库
数据库的备份是为了更好的储存信息，一旦数据受到损坏，就可以利用备份将损坏的数据恢复，但是数据库的备份和恢复都有一定的条件限制，需要在特定的环境下进行，为了更好的保证数据库的备份和恢复功能，我们应该对备份和恢复的策略进行更加深入的研究。比如说在测试大型项目或者多个项目时，要在每一个环节结束后都进行备份，不能再全部结束后备份，从而保证数据库信息的全面性，在数据库受到损害时也能够全面的恢复[10-11]。
3.3严格控制测试报告的设计和生成
上述中提高设计报告存在不全面问题，这也就要求我们在设计测试报告时包含的内容要全面，包括测试时间、地点、人员，测试方法、步骤、问题以及结果分析，不能只有结果的显示而没有过程的探讨；其次要根据测试模块的不同和项目的不同生成不同的测试报告，利用现代化的网络技术，合理的选择报告的平台和生成方式，更好的反映测试效果。通过本次系统的优化设计，该系统能顺利完成控制和运算操作，具有12位高性能AD转换器的MAX197设备，能顺利完成传感器信号的转换，并成功将数据保存到数据库中。系统整体运行效率由原来的65%，提升到现在的89%，取得非常理想的实践效果。
4结束语
综上所述，随着嵌入式系统软件开发实践的不断深入，嵌入式在实践中的应用也越来越广泛。而随着产业生产实践活动的逐渐复杂和多样化，我们迫切需要一种测试系统软件的开发和应用，能在软件开发的单元阶段、集成阶段以及系统阶段等对嵌入式系统软件进行实时的在线跟踪式测试与分析，从而全面提高整体系统运行的可靠性。这样才能保证质量和效率。本文主要针对一种嵌入式自动测试系统软件的构成、模块框架以及实践应用等多方面问题进行分析，证明嵌入式模块自动化测试系统软件的开发和应用，具有重要的现实价值和意义，值得我们深入探讨。
参考文献：
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关键词：卓越计划;工程技术人才;嵌入式系统
1引言
卓越工程师教育培养计划是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。为实施人才强国战略，根据前沿科技发展方向培养社会需求工程技术人才服务[1-4]。
2卓越计划培养目标
2.1创新性。现在各学科技术飞速发展，各种应用层出不穷，创新思维推动生产生活不断进步。新型工程技术人才需要学习各种新技术、新方法，融合凝练新灵感、开辟新思路、总结新方法，运用创新精神解决新问题。2.2校企联合。高校培养工程技术人才是为了服务多样化的企业。因此，不同企业对不同专业的人才需求是高校在人才培养目标中要重点考虑的。为了调高专业人才培养的精准性，需要高校和企业联合沟通。企业提出人才应具备的知识储备、专业技能，高校根据不同行业技术发展方向和企业的技术更新、新产品研发等内容不断修订人才培养计划。2.3形式多样。高校工程人才培养可以采用多种方式。理论课程中要保证打牢各专业理论基础，再配合集中实践环节、各类学科竞赛、产学研体系，以不同的培养模式加强人才的工程培训。
3嵌入式系统课程改革
嵌入式系统课程中的知识主要介绍了以各种微控制器为核心、软硬件课剪裁、方便嵌入各种应用环境中的控制系统。理论知识中包含很多的结构原理、程序设计和应用电路。如果只是讲解这些枯燥的理论知识，学生很快就产生厌学情绪。这时就需要配合一定趣味性的实验，或者一些可以具有科技感的科研设计，让学生从中体会到知识的直观应用。比如结合学生学习的环境，可以让学生参与到智能校园管理系统的设计中。让学生结合自身学习生活的现状，开启发散思维，提出一些改进的创新想法。教师根据学生的想法介绍相关的前沿技术、解决方法和具体应用。以信息专业为例，物联网技术推进各个行业的改革，为各个领域提供便捷的信息感知手段。校园中教师和学生对教室等场所的利用信息和运行状态也希望获得及时、准确的结果。引导学生设计校园信息管理系统如图1所示。设计过程中要让学生了解信息采集系统结构、网络拓扑组成及通信方式等。比如，信息采集系统采用基于无线传感器网络。具有组网简单、功耗低、可靠性高、延时短、网络容量大等特点，是组建无线传感器网络的主要方式。。②数据采集节点，数据采集节点主要负责对数据采集模块所传来的数据进行处理和整合。将各类感知数据资源进行融合，减少网络资源的浪费。③数据汇聚节点，数据汇聚节点主要是网络中的协调器，负责将数据采集节点发送来的数据进行保存，并且与上位机进行通讯。④上位机，上位机主要是与用户进行交互，用户可以进行数据的查询，也可以进行控制信息的命令。通过这样的教学案例可以让学生了解工程实践中要应用哪些专业知识、解决实际问题的手段、系统测试方法等。同时，还要让学生在成熟应用结构的基础上加入创新点。
4结论
现在很多高校参与了卓越工程师培养计划，进行各个专业工程技术人才的培养，探索本科、硕士、博士各个层次差异化培养方案。卓越工程师培养计划现在还处在初级阶段，各个学校正在摸索并形成自身特色的培养体系和培养项目。不同的专业也需要在应用领域，参考主流技术的基础上形成各专业的工程师培养计划。
李富强 刘勇 单位:中国矿业大学徐海学院
参考文献：
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