嵌入式系統(tǒng)系列課程建設(shè)的研究

李春華,葉 勇

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院,江蘇 蘇州 215123)

我院于2004年在國內(nèi)率先開展嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教育,目前已建立較完整的課程體系。但嵌入式技術(shù)是典型的工業(yè)界產(chǎn)物,它的應(yīng)用和普及完全是工業(yè)界推動的結(jié)果[1］。

1 專業(yè)課程體系

我院嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的課程體系建設(shè),針對的是該專業(yè)的工程碩士研究生教育,在基于現(xiàn)有平臺的應(yīng)用開發(fā)和針對特殊應(yīng)用的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計兩個領(lǐng)域,培養(yǎng)既有軟件系統(tǒng)知識又具備嵌入式系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)的復(fù)合型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人才。本文對我院當(dāng)前的課程體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析后,結(jié)合專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐進(jìn)行了修訂和調(diào)整,新的課程體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中,先修課程是本科階段應(yīng)已開設(shè)的對應(yīng)課程,此部分課程在研究生階段不再開設(shè)。但學(xué)生在本科階段的知識背景不同,有不少學(xué)生并非來自計算機(jī)專業(yè),計算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)相對較弱。針對這部分學(xué)生主要通過在入學(xué)前進(jìn)行基礎(chǔ)補(bǔ)課及課余自行加強(qiáng)補(bǔ)習(xí)來解決。已有課程為目前嵌入式系統(tǒng)專業(yè)所開設(shè)課程。

目前國內(nèi)非常缺乏嵌入式系統(tǒng)所需要的軟硬件系統(tǒng)集成人才。本文介紹的新課程體系建設(shè)針對國內(nèi)的現(xiàn)狀,加強(qiáng)了這方面的內(nèi)容。例如:課程體系中具有系統(tǒng)級設(shè)計概念的“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法”課程,強(qiáng)調(diào)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程方法和軟/硬件的協(xié)同設(shè)計。

圖1 嵌入式系統(tǒng)專業(yè)課程體系

另外,課程體系中增加了“基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”、“基于VxWorks的嵌入式軟件設(shè)計”和“基于Symbian OS的手機(jī)開發(fā)與應(yīng)用”課程。而“嵌入式系統(tǒng)測試技術(shù)”和“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法”兩門課程則是根據(jù)嵌入式系統(tǒng)知識體系對課程體系進(jìn)行的補(bǔ)充[2］。

根據(jù)課程體系調(diào)整后的課程設(shè)置,我們還展開了制定新的教學(xué)大綱、教材選編和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計等一系列工作,以保證新的課程體系能順利實(shí)施。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

目前我院已建成三個嵌入式方向的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,分別為嵌入式實(shí)驗(yàn)室、EDA實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里配有ARM9實(shí)驗(yàn)箱、基于TI公司的DSP平臺、基于ADI公司的DSP平臺、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和Labview等軟硬件設(shè)備。每個實(shí)驗(yàn)室均配有一臺服務(wù)器和多媒體教學(xué)設(shè)備。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)類型的示意圖如圖2所示。

課程實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)驗(yàn)是我院工程碩士研究生的必修環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容類型有驗(yàn)證型、演示型、開放型、綜合型和設(shè)計型等。

課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思路是先從驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)入手,再到設(shè)計型,最后進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)雖與各相應(yīng)理論課程配套,但不同課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇時進(jìn)行了綜合考慮,避免重復(fù)并形成互補(bǔ),如“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”課程選擇基于 Linux實(shí)驗(yàn)或基于 μ C/OS-Ⅱ?qū)嶒?yàn)作為課程配套實(shí)驗(yàn),與“WinCE軟件設(shè)計”課程的基于WinCE實(shí)驗(yàn)相配合在橫向展開,而嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)則在操作系統(tǒng)領(lǐng)域縱向深入。

圖2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)類型

工程實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目為綜合項(xiàng)目。其選題來源有企業(yè)工程項(xiàng)目、院內(nèi)外教師的開發(fā)項(xiàng)目、各類大賽選題和學(xué)生自擬題目,項(xiàng)目執(zhí)行時間不少于3個月。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,學(xué)院成立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,配備專職實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍,負(fù)責(zé)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)室管理和建設(shè)工作。

3 結(jié)語

我國高校在嵌入式系統(tǒng)課程建設(shè)和人才培養(yǎng)方面相對落后。面對嵌入式技術(shù)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn),本文介紹的嵌入式系統(tǒng)課程建設(shè)問題需要不斷通過研究、探討和實(shí)踐,而不斷完善,以便建立起既具有扎實(shí)的嵌入式基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法,又能夠緊密跟蹤產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系。

[1］李曦,周亦男,周學(xué)海.“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”系列課程建設(shè)[J］.合肥:教育與現(xiàn)代化,2004(4):48-51

[2］IEEE Computer Society,ACM Task Force on Computing Curricula.Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering[DB/OL］.[2004-12-12］