嵌入式培訓總結匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇嵌入式培訓總結范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1.引言

目前，國內開設有關嵌入式系統課程的獨立學院極少，培養出的基于Linux平臺上的嵌入式軟件開發人員更是鳳毛麟角。所以，注重應用能力培養的獨立院校，特別是有計算機、電子技術等相關專業的工科獨立院校，應該盡早引入嵌入式系統的教育，結合自己專業特點，大力開展嵌入式系統的教學工作。

2.嵌入式系統簡介

嵌入式系統一般指非PC系統，而是指小型、專用的計算機系統。它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲器及外設器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統軟件（要求實時和多任務操作）和應用程序編程。有時設計人員把這兩種軟件組合在一起，應用程序控制著系統的運作和行為；操作系統控制著應用程序編程與硬件的交互作用。

3.國內嵌入式系統教學的現狀

國內教育界將嵌入式系統的教學大致分為三類：軟件學院專業嵌入式教學；計算機專業嵌入式教學；電子、自動化等相關專業嵌入式教學，對于嵌入式系統的教學研討從嵌入式課程體系的設置、嵌入式理論教學的開展、嵌入式實驗教學的開展、嵌入式綜合設計與學生工程實訓等幾方面展開。

4.嵌入式系統教學模式的探討

綜觀國內外，長期以來都沒有專門針對嵌入式系統專業的學科設置，從事該領域的研發人員都來自不同專業背景，例如自控、電子工程、通信工程、計算機應用等專業。由于知識結構不能完全滿足嵌入式系統工程的要求，需要經過較長的再培訓才能勝任嵌入式系統工程師的工作。嵌入式系統教育給傳統計算機、電子信息工程教育帶來了巨大的沖擊和挑戰，也帶來了歷史的發展機遇。嵌入式系統工程（ESE）是一個全新的專業，需要企業和社會的認知過程，課程體系需要經歷設計、發展、完善的過程。

通過與國內其他高校的專家的探討與學習，結合西部高校普遍存在的資金非常缺乏，實驗條件的局限，以及電子信息工程專業學生的特點，我們積累和總結出關于嵌入式系統教育教學模式的一些想法，列舉如下：

4.1 建立一套適合學校特點的課程體系

嵌入式課程是近幾年來建立的一門新課程，有它自身的特點、規律。嵌入式的課牽扯面很廣，包括研究生的課程、本科生的課程、技能課程的培訓等。由于該課程與實際結合得非常緊密，容易教成短期培訓，而作為一門課程要有自己的規律，不要把這個課程做成嵌入式系統教學的技能培訓，要結合獨立學院的自身培養目標特點制定出相應的教學計劃以及實施方案。例如在我校，針對電子信息工程專業，目前師資力量等都不能滿足直接建立一個嵌入式系統的專業，設想把嵌入式系統設定為電子信息工程專業本科主修方向，在低年級時開設相關的專業選修課，讓有意于此方向的學生打好基礎，在本科高年級進一步學習。作為電子信息工程專業，在教學中一定不能光注重應用，也要將清楚計算機本身的規律在什么地方，為什么發展嵌入式，有什么原理進行探討，從而建立一套適合我們特點的課程體系。

4.2 課程應該分層次

嵌入式系統教學的層面應不同，有研究生、本科生高年級、重點大學、普通大學、獨立學院等的分別，在授課時有所區別。在本學院推行這門課，考慮到針對的是電子信息工程專業，和其他學院的側重點是不同的，但作為電子信息專業中的一個主修方向，在教學中應該突出原理與應用的緊密結合且能體現出理論和實踐并重的特點，在教材的選定上應該包括有關嵌入式處理器、操作系統（linux或ubantu）、開發平臺和應用，重點學習原理及相關應用。

4.3 主動去獲得更多的支持

由于學校在技術、經驗、資金等方面有很多的困難，所以應該主動尋求以獲得更多的幫助，例如主動跟國內外相關公司索取資料、設備，要求一些技術支持等，積極組織教師參加全國范圍的各種嵌入式系統教學研討會、及到各知名企業進修，讓教師深入了解技術發展。

4.4 可利用仿真軟件、書籍內容輔助實驗教學

如果讓理論知識能讓學生達到所見即所得是本課程教學的重點和難點，由于資金的缺乏，現成的實驗板很昂貴，應采用仿真和實驗相結合的方法，一部分學生在SkyEye、microwindows仿真環境下做實驗，一部分學生在實驗板上面做實驗，在實驗之后再一起互相討論。

4.5 利用互聯網進行教學交流

由于教師對嵌入式系統課程不熟悉，在教學中要自己一邊學習一邊講課，應該充分利用極其豐富的網絡資源，例如教學課件及背景資料都可以從網站上下載，教師和學生均可通過論壇交流。

4.6 全國高校大學生電子競賽及行業相關競賽

通過組織學生參加全國高校大學生電子競賽來深入了解和學習嵌入式系統。雖現在的電子競賽還沒有直接用到嵌入式系統，但是我們必須現在開始在思想上有所改變，主要是使學生多搞創新想法，而不僅僅是產品創新。

5.結語

嵌入式系統工程是一個全新的專業，目前的關鍵是怎樣與現有專業學科融合，以及怎樣進行現有課程體系的改革和調整。我國在嵌入式系統教育方面起步較早的是北京大學軟件與微電子學院的嵌入式系統系，他們已經形成了較為完善的課程體系、專業水平較高的師資隊伍和與國際技術接軌的嵌入式系統工程實踐環境，目前，嵌入式系統系在我院本科生達到480人。獨立學院由于很多因素的制約在教育上也比較落后，但已經積極行動起來，投身到嵌入式系統教育中去，為我國嵌入式系統的發展輸送更多的優秀人才。

參考文獻

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篇（2）

[中圖分類號] G258.6；G252 [文獻標識碼] A 文章編號：1671-0037（2015）04-82-4

Abstract：Embedded subject service is a new tendency of library services development in China. It has important realistic significance to know the connotation and characteristics of embedded subject service， theoretical studies and their practical progress both in China and abroad， to discuss the differences between theoretical study and practical service clearly for enhancing the development of embedded subject service and promoting the innovation of the library services.

Keywords：embedded subject service； subject service； collaborative innovation； library service

隨著信息技術的飛速發展，網絡上涌現了海量的數字信息，用戶通過搜索引擎可以方便快捷地檢索需要的信息，不用再花費時間到圖書館檢索信息。圖書館不再是用戶獲取信息的首要資源，其作為信息資源提供者的地位岌岌可危。在這個劇烈變化的時代，圖書館如何適應變化，保持圖書館作為獲取信息的重要門戶顯得至關重要[1]。面對信息環境和用戶需求的改變，圖書館需要主動調整服務方向，適時提出嵌入式學科化服務，即以滿足用戶需求為中心，嵌入用戶教學科研過程，為有明確需求的特定用戶提供高度定制與高質量的信息與知識服務[2]。

1 嵌入式學科化服務的內涵

D.Shumaker和M.Talley認為，“嵌入式學科服務是用于描述一個研究型圖書館員持續地參與研究型課程并且在課程中教授信息素養技能，也包括館員需要將工作場地從以圖書館為中心轉移到用戶身邊，這樣便于他們與用戶充分溝通與合作”[3]。國內圖書情報研究人員也紛紛發表對嵌入式學科化服務的認識，中科院國家科學圖書館的初景利教授在多年學科化服務實踐基礎上，結合國內外研究，指出嵌入式學科化服務是通過圖書館員嵌入用戶過程和場景，有機地將圖書館的資源與服務與用戶的需求相結合，在用戶的需求點，主動地根據用戶的科研教學需求，提供即時、有效、有深度的信息服務與知識，直接支撐用戶的科研與教學，與用戶建立合作伙伴關系，充分實現圖書館的功能與價值[4]。筆者認為，嵌入式學科化服務，無論在實體或虛擬空間上，依據專業的學科知識和圖書情報技能，為用戶提供即時化、多樣化、動態化、個性化、緊密契合用戶需求的知識服務。

2 嵌入式學科化服務的特點

2.1 服務主體和客體明確

嵌入式學科化服務有明確的服務對象和責任人，職責清晰。它打破了傳統學科化服務主客體不確定，服務效果無反饋的現象，強調職責綁定、服務綁定、創新綁定、考核綁定[5]。

2.2 服務內容泛在而深化

嵌入式學科化服務從用戶需求出發，調動一切資源為用戶提供泛在服務，并為用戶提供深層次的學科情報知識服務。

2.3 服務形式多樣

嵌入式學科化服務可以嵌入圖書館實體空間或用戶的院系、實驗室、課堂、課題等場所，開辟學術科研交流空間；嵌入式學科化服務還可以充分利用web2.0技術，嵌入用戶的虛擬研究空間，為用戶提供無所不在的服務。

2.4 服務關系密切

嵌入式學科化服務強調與用戶的親密合作伙伴關系，是團隊成員，為實現團隊目的協同工作，而不是作為局外人被動提供服務。

3 嵌入式學科化服務國內理論研究現狀

1993年，T.Davenport與L.Prusak發表《引爆合作型圖書館》一文[6]，提出了嵌入式服務，由此拉開了嵌入式學科化服務研究與實踐的帷幕。截至2014年7月28日，以“嵌入式學科化服務”為關鍵詞檢索CNKI數據庫，可以發現1999年國內提出“嵌入”主題的文章，2005年以后開始出現論及嵌入式圖書館服務的文章，2013年發表嵌入式學科化服務的文章達到高峰416篇，2014年下降到127篇。這說明我國圖書情報研究人員對嵌入式學科化服務的認識已經普及，嵌入式學科服務理念已深入人心。從發表文章內容來看，理論探討主要在以下四個領域：一是尋找嵌入式學科化服務理論基礎，豐富圖書館理論；二是引入其它學科理論或方法闡釋嵌入式學科化服務；三是國外嵌入式學科化服務經驗及對我國的啟示；四是我國嵌入式學科化服務實踐經驗總結。整體來看，國內嵌入式學科化服務理論研究滯后于實踐發展，以闡述實踐經驗探討多，理論探索研究少。

初景利教授認為[7]，嵌入式學科化服務在理論上有了新突破，它重新定義了圖書館的概念與性質，重新認知用戶的信息需求，重新確立了圖書館員與用戶之間的伙伴關系，顛覆了圖書館中介的理論基礎，奠定了對圖書館學新的認知。在對國內做了大規模有關嵌入式學科服務認知方面的調查分析后，初景利教授撰文指出學科館員對嵌入式學科服務意義的認同水平不同，并進一步分析了嵌入式學科服務的難點和對策，提出8種嵌入式學科服務的方式[8]。2015年，他通過梳理國內外圖書館嵌入式學科服務相關研究和實踐，對嵌入式學科服務的背景和概念、嵌入式學科館員制度的發展、嵌入式學科館員的職責定位以及嵌入式學科服務的演變過程等方面進行歸納和總結，分析嵌入式學科服務發展的特點和經驗[9]。

羅亞泓指出當前的嵌入式學科化服務缺少從館員和用戶角度的評價以及對嵌入式服務的影響、績效的嚴密考證，并指出嵌入式學科化服務需要進一步提升理論系統性[10]。

劉穎引入新經濟社會學中的嵌入性理論，分析嵌入性理論的研究方法和研究成果對學科服務深化的啟示，從社會網絡的新角度提出嵌入式學科服務的創新模式，論述物理空間的嵌入、數字空間的嵌入、社會關系的嵌入和組織結構的嵌入4種模式及它們之間的關系[11]。唐憶、謝守美引入協同學理論，分析嵌入式服務的目標協調、主體協同、資源協同組織與整合、過程協同支撐技術[12]。

我國研究人員在實地調研和理論總結基礎上，從服務理念、策略、內部管理、知識服務等多方面對國外圖書館嵌入式學科化服務進行解讀和分析，并總結其對我國嵌入式學科化服務的啟示[13-16]。

在借鑒國外圖書館嵌入式學科化服務基礎上，結合各館實際情況和用戶需求調研，我國部分研究圖書館進行了嵌入式學科化服務實踐，研究人員紛紛發表文章闡述嵌入式學科化服務實踐中取得的經驗、存在問題及發展措施[17-20]。

4 嵌入式學科化服務國內實踐進展

4.1 面向科研的嵌入式學科化服務

4.1.1 定題跟蹤服務

定題跟蹤服務是一種深層次的情報研究服務，深受一線科研人員的歡迎。在創新課題研究的各個階段，研究人員的需求是不同的，定題服務工作全程跟蹤，貫穿課題研究的不同階段，成為知識創新不可或缺的一部分[21]。

在與科研人員充分溝通、掌握科研需求基礎上，定題跟蹤服務可人工或采用技術手段及時跟蹤項目研究領域國內外發展動態，及時、準確將最新專業信息推送給用戶。目前能夠即時推送信息的開源軟件較多，如RSS、Alerts等，具有時效性強、定制便利等特點，是開展定題跟蹤服務的便捷工具。如中科院國家科學圖書館根據用戶所承擔的項目與研究課題，對重要的網站、數據庫、專家博客等網路信息源進行定期掃描，經過分析加工整理成專題信息，以快報、單篇快遞、平臺動態信息或科學研究監測快報形式及時推送給用戶[22]。

4.1.2 學科情報服務

學科情報服務是針對特定學科，運用情報研究方法，充分挖掘大量的文獻資源和科學數據，對復雜的信息內容及其內在關系進行梳理揭示和知識化表現，及時、準確為科研用戶提供學科領域發展脈絡和趨勢演變分析、科研成果分析、專利技術分析、成果轉化分析、產業市場分析、發展戰略分析等深層次知識產品。

學科情報服務是嵌入式學科化服務開展比較成熟的服務內容，國內多家研究型圖書館開展了此類服務。國家科學圖書館已逐步形成快速跟蹤報道、專門調研報告和年度系統分析相結合，領域宏觀分析、專題深度報告和課題情報服務相結合的學科情報研究產品體系[23]。北京大學的“重點科研全程支撐服務”，旨在為重大項目提供項目申請、研究過程以及項目后期的成果發表、成果轉化等全過程的學科情報服務[24]。另外，一些商業數據庫也提供了滿足不同科研階段的情報分析需求工具，如ISI Web of Knowledge等。

4.1.3 構建集成科研信息平臺

當前，研究人員愈來愈依賴網絡進行大范圍的協作交流和大規模的數據獲取與管理利用，嵌入式學科化服務集成研究領域資源、技術、工具，建立一個開放共享、協同共建、安全易用的網絡化、數字化科研信息平臺，支持資源揭示和共享、信息檢索、科學數據管理、統計分析、成果和展示、動態信息定制和發送、科研即時交流、研究成果保存等，幫助研究人員管理日益復雜的研究任務。

上海交通大學圖書館于2010年利用開源軟件開發了學科服務平臺LibGuides，該平臺充分應用Web2.0元素，具有極大的開放性、共享性，其宗旨是實現學科資源和服務的組織、揭示與[25]。國家科學圖書館與服務研究所緊密結合，充分發揮總分館技術平臺優勢，由總館信息技術部先期推出了SPT學科信息服務平臺，然后根據用戶需求開發研究所的SPT信息服務平臺[26]。廈門大學圖書館也開展了此類服務[27]。

4.2 面向教學的嵌入式學科化服務

4.2.1 嵌入課堂教學

嵌入課堂教學的學科化服務，在與任課教師充分溝通基礎上，緊密結合教師和學生的信息需求，按照教學進度安排，采取多種形式參與課程教學，為提高學生學習能力和信息素養提供有效的信息支持。如北京大學圖書館肖瓏副館長融入信息管理系張久珍副教授開設的《信息素養概論》課程，從提高大學生的信息意識、信息能力、信息文化入手，將圖書館的用戶教育、信息工作、參考服務融入其中，促進大學生整體素質的提高[28]。

4.2.2 嵌入網絡教學平臺

嵌入網絡教學平臺的學科化服務，是將圖書館的資源和服務嵌入網絡教學平臺，實現圖書館的資源和服務與教學大綱和課堂教學結合，建設學科資源門戶，方便師生通過網絡教學平臺方便地獲取所需的資源和服務。國內一部分高校圖書館開展了嵌入網絡教學平臺的學科化服務，如同濟大學則由學科館員與院系專業教師合作開設共享空間課程，合作開展嵌入課題項目，并對其提供全程文獻跟蹤和分析服務[29]；廣東工業大學圖書館陳曉瑜將《信息檢索課》嵌入到教學平臺，整合了教學課件、教材與教參、相關會議、圖書和出版物的超鏈接[30]。

4.3 嵌入式參考咨詢服務

嵌入式參考咨詢服務是指學科館員在對目標用戶精準定位的基礎上，根據目標用戶的信息環境和需求特點，依托多樣化的參考咨詢服務模式，構建嵌入用戶信息環境（包括物理環境和網絡環境）參考咨詢服務渠道，形成與用戶穩定交流互動的關系，及時了解和跟蹤用戶在科研教學過程中的信息需求和瓶頸問題，主動并靈活地組織和提供咨詢服務，有效提高咨詢服務的針對性與響應速度[31]。

國內參考咨詢服務發展已經非常成熟，但是嵌入式參考咨詢服務目前探討和實踐的比較少。嵌入式參考咨詢服務如何以更有效方式嵌入用戶環境和用戶信息利用過程，如何提供即時、高效的知識化服務是未來需要探討的一個主題。

4.4 嵌入式信息素質教育

嵌入式信息素質教育工作是學科服務嵌入科研一線、嵌入教學一線的重要工作內容和工作模式，是通過目標、內容、環境和機制4個方面的嵌入，實現圍繞“創新型科研工作流”來支持關于科學研究、專業教育與學習的圖書館服務工作，是借助先進的技術工具，與數字知識環境和相關知識服務密切耦合所開展的有體系的、協作式的、互動的信息素質教育工作[32]。

提高科研人員的信息素養是提高科研效率、加快科研創新的基礎。我國研究型圖書館采取多種形式開展嵌入式信息素質教育。如上交大圖書館在服務過程中，有意識地嵌入了各類學科專題培訓，并加強專題培訓的實踐演練和案例指導；國家科學圖書館建設的開放信息素質教育服務平臺提供關于信息素質、科學研究、數據分析等教育培訓活動，綜合組織信息素質教育的各類素材，融匯相關的培訓、咨詢、檢索、信息推送、社區網絡研討等多種服務的教育培訓支持平臺。

5 結語

圖書館需要提供嵌入用戶信息環境和信息過程的服務，從而使圖書館服務走出圖書館建筑，進入用戶的日常學習、工作和生活空間，從基于圖書館端系統過渡到基于用戶端系統[33]。為了將圖書館的資源和服務緊密契合用戶需求，提高研究人員的信息素養，發揮圖書館對科研創新和教學活動的支撐作用，我國研究型圖書館開始嘗試嵌入式學科化服務，在實踐中取得了一些經驗，正在形成適合推廣的服務模式。雖然在嵌入式學科化服務過程中，在機制、資源、人才建設、軟硬件構建、服務績效評價等方面存在這樣或那樣的問題，但從圖書館長遠發展趨勢來看，嵌入式學科化服務是圖書館生存發展的必由之路，必須引起重視，協調各方資源，加強復合型人才培養，強化硬件建設和服務反饋，加強溝通，豐富服務內容，為用戶科研創新提供即時高效的知識支撐服務。

參考文獻

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1.引言

高校圖書館學科服務是高校圖書館目前工作的重點，在新技術、新媒體環境下，大學圖書館面臨變革轉型與服務創新，學科服務面臨新的壓力與挑戰，嵌入式學科服務（embedded subject service） 作為一種最新的學科服務理念，它完全以用戶為中心，以融入用戶的科研過程、用戶的物理空間或虛擬空間為手段，以滿足用戶需求為最終目標，是當前圖書館學科服務創新內容、迎接挑戰、實現與用戶深度合作的重要途徑[1]。本文通過分析嵌入式學科服務工作面臨的關鍵問題、嵌入式學科服務工作內容結合本職工作做了一些歸納和總結，希望向更高層次的學科服務創新發展。

2.基于用戶需求嵌入式學科服務工作內容創新

2.1將用戶需求作為嵌入式學科服務內容創新的基本思路。

在教學與科研上真正掌握老師的需求、結合用戶信息需求進行嵌入式創新，為圖書館的生存發展提供正確決策，突出圖書館的核心地位。基于用戶需求的嵌入式學科服務內容創新應從多個方面展開工作。

2.2嵌入學科館藏資源建設，構建資源保障體系。

提供豐富有深度的學科數據庫資源是一切服務的基礎。將學科館員嵌入館藏資源建設過程中，在嵌入學科的同時，與專家、學科用戶隨時交流，使訂購的資源專業針對性強，學術價值高，能夠確保學科資源建設的良性發展和實現文獻資源利用效益的最大化。

2.3把信息素養教育嵌入學科服務內容。

以用戶需求為中心，深度挖掘用戶隱在需求，將信息素養教育與用戶需求相融合，站在用戶立場上對信息素養教育內容進行創新，更加符合用戶的真正需要。對信息素養教育內容進行創新，以前信息素養教育內容大多為信息獲取的學習，現在是教會大學生如何利用各類數據庫及信息資源，提高文獻調研的效率。

2.4加強建設高素質的嵌入式學科館員隊伍。

嵌入式學科服務工作對嵌入式學科館員有非常高的要求，以學科專業為中心點，需要圖書情報學、計算機學科、各專業學科專家學者共同努力完成。高校圖書館應在現有的館員隊伍中選擇有學科專業背景，熟練掌握計算機和良好的外語水平，由良好溝通能力的人員組成嵌入式學科服務團隊，對這些學科館員團隊進行圖書專業化、學科專業化的培訓。在館長帶領下組建嵌入式學科服務團隊，當用戶有需求才能做到優勢互補，才能充分發揮其團隊優勢，更好地為學科用戶服務。

2.5嵌入到用戶的物理空間和虛擬空間，加強學科用戶之間的互動。

針對國內外對嵌入式學科服務的研究，總結主要是通過嵌入物理空間和虛擬空間方式提供嵌入式學科服務。在物理空間方面，館內空間嵌入主要采用學術研討室、學術沙龍、講座交流的現代復合式多元化空間。館外空間的嵌入主要學院的辦公室（定時走訪），每周都把學科服務送到院系的辦公室和實驗室。可以面對面地回答師生提問，使用戶問題得到盡快答復。同時，積極把學科服務嵌入到用戶的虛擬空間[3]。

3 結語

目前，基于用戶需求的嵌入式學科服務工作創新是高校圖書館服務發展的一大趨勢，要想更好地為學校科研教學服務，提高圖書館的核心地位，就要以用戶需求作為嵌入式學科服務的基本思路，嵌入學科館藏資源建設、構建資源保障體系；把信息素養教育嵌入學科服務內容；加強建設高素質的嵌入式學科館員隊伍；提高信息素養教育；嵌入到用戶的物理空間和虛擬空間創新方面的五大工作內容，只有這樣，高校圖書館才能進行優質高效的創新性嵌入式學科知識服務。

參考文獻：

[1]初景利，孔青青，欒冠楠.嵌入式學科服務研究進展[J].圖書情報工作， 2008，57（22）：11-17.

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中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）03-0163-02

近幾年，嵌入式技術日漸普及，隨著“三網融合”不斷提速，3G網絡全面鋪開，對消費類電子產品市場產生了重大的沖擊，進而為嵌入式系統產業帶來更大的人才需求。嵌入式系統無疑成為當前最熱門、最有發展前途的IT應用領域之一。在未來相當長的時間內，嵌入式軟件人才將是企業爭奪的目標。

相對強大的市場需求而言，目前，嵌入式人才市場的現狀卻是企業舉著大把的鈔票卻招不來合適的人才。據權威部門統計，我國目前嵌入式人才缺口每年為60萬人左右。造成這種情況的原因很多，最重要的原因之一就是，與嵌入式技術的快速發展相比，我國大部分高等教育機構在嵌入式系統領域的培養模式和教學水平相對滯后，每年輸送到市場上的嵌入式系統人才不多。形成的現狀就是：一方面，有些高校學生畢業就面臨失業；另一方面，嵌入式企業缺乏有經驗的人才。

目前，國內高等教育機構中開設嵌入式系統教學的學校其實并不少。從教學層次上，可大致分為普通本科院校的嵌入式方向、高職院校的嵌入式專業以及與嵌入式相關的社會培訓機構。社會培訓機構面向的是有一定的計算機軟硬件專業知識、想在嵌入式開發領域進一步深造的專業技術人員，并不是一個系統完整的人才培養模式。本文主要討論普通本科院校和高職院校的嵌入式教學模式。

普通本科院校的嵌入式教學模式

國內普通本科院校在原有計算機學科的基礎上，開設與嵌入式有關的課程是水到渠成的。早在20世紀90年代末，某些重點高校就依托國家級的重點科研項目在研究生層次展開了嵌入式技術的開發與應用，其中最著名的就是Delta OS，它是電子科技大學和科銀公司聯合研制開發的全中文的嵌入式操作系統。隨著嵌入式行業的飛速發展，一些重點高校在本科層次也開始引入嵌入式有關的課程，但嵌入式教學的重點還是放在研究生層次和科研實驗室中。

國內高等院校的本科層次嵌入式方向教學模式可以總結為：在計算機類或者電子類原有教學模式的基礎上，為有志于從事嵌入式開發以及未來在更高層次上學習和工作中繼續嵌入式開發的學生進行廣泛的興趣培養。具有如下特點：（1）本科層次的嵌入式專業課程往往安排在大三，甚至大四，通常作為專業選修課出現。有些本科生在做畢業設計時才開始接觸嵌入式開發。嵌入式系統課程在本科階段多作為專業知識的拓展或研究生學習的鋪墊，更多出現在研究生培養方案或者所轄的二級學院培養方案中。（2）本科學生入學素質高，學制長，理論基礎扎實。由于學生擁有深厚的計算機或者電子技術的理論基礎，往往在接觸嵌入式開發后可以觸類旁通，學習能力和速度都非常驚人。（3）本科院校的科研實力普遍較強，以科研帶動教學，研發氛圍非常好。一些重點高校的優秀本科生在大三就可以加入到導師的科研團隊中，進行嵌入式產品的實際開發。（4）本科院校與企業合作科研的實力較強，一些重點院校與國際知名的公司有長期的合作關系。這無疑大大促進了本科層次嵌入式方向人才的培養。

高職院校的嵌入式教學模式

隨著嵌入式行業的發展，近幾年國內高職院校的嵌入式教學也以較快速度發展。其中，深圳職業技術學院計算機應用專業起步最早，發展較快。從2003年首次開設全國高職院校中的第一門嵌入式系統類課程，并創建全國高職院校中第一個嵌入式系統類實驗室“深職院－電子科大嵌入式系統技術實驗室”開始發展至今，該專業已有400名左右的嵌入式方向畢業生，其中大部分都就業于嵌入式相關行業，有些學生在企業工作兩三年后，目前已成為嵌入式專業方向項目經理以上技術人員。總結這些年來的辦學經驗，深職院嵌入式方向教學模式可概括為：以“職業崗位需求”為核心，教授緊跟當前嵌入式行業發展的核心技術，把學生培養成“能工巧匠型大學生”。現從以下幾方面具體說明。

面向工作崗位，體現核心能力的人才培養計劃 自本專業創建至今，每年5月定期舉行專業指導委員會會議，廣泛邀請業內精英企業的總裁和一線技術負責人討論、修訂當年新生的大學三年教學計劃。來自企業的聲音使得每一屆學生的培養計劃都源自就業崗位，符合工作需要。

緊跟行業技術發展潮流的課程體系 如圖1所示，按照學生未來的就業領域和崗位需求設置課程，包括：微控制器高級應用、RSIC嵌入式系統技術、WindowsCE嵌入式操作系統、Linux嵌入式操作系統、DSP技術、智能網聯網技術、嵌入式SOPC技術、嵌入式技術應用綜合實訓等。

重視學生動手能力的培養 高職院校素來重視學生動手能力的培養，學生絕大部分的學習在各種實驗（實訓）室進行，并基本保證每人一套業內實用的實驗設備。

與嵌入式知名企業緊密合作 定期舉行最新行業技術交流講座，組織學生到企業生產一線去實習參觀，合作開發科研項目等。除了前面提到的“專業指導委員會”，還大力建設相關的校外實訓基地，為學生校外實習、就業打下良好的基礎。

畢業生具備國內外認可的嵌入式行業權威認證 引進“ARM中國技術工程師”、“WinCE嵌入式系統開發”等國內外認可的權威認證，既拓寬了課堂所學知識，又提高了學生的就業競爭力。

然而，高職院校本身的一些客觀條件也影響和約束了嵌入式系統人才的素質，如學生入學基礎較差，學制較短，學歷證書對企業沒有較大的影響力等等。

應用型本科嵌入式系統人才培養模式的探討

通過對普通本科院校與高職院校在培養嵌入式系統人才的教學模式上進行仔細分析后，不難發現兩種模式均有優勢和不足。能不能取長避短，探索出一條適應市場需求的嵌入式系統人才培養模式呢？答案是肯定的。可以結合普通本科院校與高職院校嵌入式系統人才培養模式的優點，研究并探索一種學制與普通本科一樣，培養目標與高職教育相似但更高的培養模式――應用型本科嵌入式系統人才培養模式。這種模式和普通本科一樣培養四年制全日制在校大學生，在培養思想和課程體系上有以下特點。

（一）培養思想

直接為企業培養應用型人才，而不是普通本科院校所培養的應用型與研究型相結合的人才。根據企業工作崗位的需求制定人才培養方案，使得培養出來的學生掌握嵌入式行業的相關工作技能，能將學校所學直接應用到工作中，很快適應并進入工作角色。

（二）課程體系

課程體系的設置兼具實踐性和理論性，以實踐為主，兼顧理論，使學生在體系化結構的嵌入式系統知識的基礎上，能基本勝任一線的工作角色，并具備一定的專業自學能力，在未來的職業發展中更有潛力和后勁。

課程設置目標 嵌入式系統的開發是結合硬件平臺設計、系統軟件規劃、應用軟件開發等一系列環節的軟硬件綜合工程。因此，要求應用型嵌入式系統人才必須掌握軟硬件的基礎知識，具備嵌入式系統開發的相關技術能力，必須是全方面的軟硬件人才。這和普通本科院校電子專業或者計算機專業培養出來的具有一定嵌入式系統開發能力的人才有本質的區別。

計算機軟件硬件兼顧的四年制課程體系 結合課程設置的目標，學生必須具備一定的軟硬件專業基礎知識才能進入32位嵌入式系統課程的學習。在硬件方面，必須先學習數字電路、模擬電路（高低頻）和單片機原理與應用等課程；在軟件方面，要學習C/C++程序設計、匯編語言、軟件學和操作系統原理等課程。只有掌握了這些課程的內容，才能進入32位嵌入式系統課程的學習。而32位嵌入式系統本身的知識點很多，主要包括32位嵌入式芯片的結構與功能、32位嵌入式硬件體系結構、硬件平臺的電磁兼容設計、嵌入式軟件中的Bootloader引導程序、驅動程序的編制與調試技術、嵌入式實時操作系統平臺的移植與應用軟件的開發等，因此，必須全面、系統地規劃應用型嵌入式系統人才培養的四年制課程體系。

專業課程中實踐內容與理論內容的關系 雖說“實踐出真知”，可在嵌入式系統開發這一行，沒有扎實深厚的理論基礎是不行的。因此，必須處理好兩者的關系。以 “Windows CE嵌入式系統”課程為例。該課程根據嵌入式系統助理工程師工作崗位的特點，以一個具體的嵌入式公司的研發活動展開分析，并確立研發中的典型工作過程，仔細分析工作過程對嵌入式助理工程師的能力要求，完成課程的初步設計。在經過與企業兼職教師商討后，對課程設計進行調整，并整理出實用及可操作的教學內容，以項目的方式進入教學。根據PDA研發過程，將課程分為14個項目、1個課程設計完成學習過程；教學內容注重實踐與理論相結合，其實踐和理論的課時比例為42∶22；全程在專門的實訓室中進行教學，保證每個學生都能在基于IntelPXA270的嵌入式教學平臺上完成學習任務。通過課程學習，學生能較好地掌握Windows CE嵌入式系統的應用與開發方法，系統掌握Windows CE嵌入式系統驅動程序的開發及應用的相關技術。

學完一門課程，掌握一個實際項目的開發技能 在課程體系中，多加入學習時間集中、實踐動手環節為主的整周實訓課（單元課），建立以產品為實體的多種工程技術開發實訓項目以及相應的實訓室等。如在最后一個學期開設的“專業技能實訓”課程，該課程集中在2周實施，共56學時，在這2周的學習中，學生在基于IntelPXA270的嵌入式教學平臺上圍繞PDA應用項目完成內核及SDK定制、bootload、串口開發、gprs應用、gps應用等10個實用的實訓項目。通過該課程的學習，學生能較好地掌握針對PDA及相關嵌入式系統的常見應用項目的開發方法。

像專業核心課一樣，認真進行畢業實習工作 普通本科院校一般只在大四安排一個月左右的畢業實習。考慮到讓學生多些時間體驗工作崗位，體驗社會角色，從而更好地適應用人企業的需要，在大四下半學期安排更多的時間進行畢業實習，甚至可以考慮將畢業實習和畢業設計結合起來，為學生聯系或者學生自主聯系嵌入式行業公司，在適合的工作崗位上實習一個學期，使學生把握住寶貴的就業機會和實習時間。

此外，與國內外的業內知名公司合作，引入有影響力和競爭力的專業認證，作為學生的課外延伸。

應用型本科嵌入式系統人才培養模式有別于普通本科教育和高職教育，是滿足嵌入式人才培養需要，面向實際工作崗位，兼顧計算機軟硬件開發理論和方法的一種新型模式，是嵌入式系統教育從高職層次向應用型本科層次逐步轉變的一種探討和嘗試。隨著這種模式的推行和發展，相信會有更多更好的嵌入式系統人才從校園走向廣闊的就業市場。

參考文獻：

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篇（5）

1備賽的意義

競賽的目的在于引導高校在嵌入式教學中注重培養大學生的自主學習和創新能力、團隊協作精神和理論聯系實際的學風[3-4];加強動手能力和工程實踐能力的訓練;提高學生針對實際問題設計和研發嵌入式系統的能力[5]。

實踐證明,作為一種重要的教學途徑和手段,嵌入式競賽對創新人才的培養起到了極大的促進作用[6]。但由于競賽條件(參賽隊數和人數)所限,如果是為競賽而競賽,最終只能有極少數學生真正參與到競賽中并獲益,而很大一部分學生,包括在選拔過程中因為種種原因被淘汰下來的,縱然有很大的激情和能力,卻享受不到競賽帶給他們的機會和挑戰,這種強烈反差與競賽創辦的主旨及創新人才的培養目標是明顯不相適應的。有些高校在備賽過程中忽略了這種矛盾,盲目強調競賽結果的重要性,使競賽成了少數學生的“游戲”。

積極備賽,并不僅僅是在競賽前積極地組織、選拔和培訓優秀學生,取得優異成績,更重要的是利用嵌入式競賽的契機,主觀能動地將比賽的形式和方法貫穿于備賽和競賽過程中,讓更多的學生真正參與到競賽中來,在整個過程中得到鍛煉和提高,因為共同進步要比一兩個單純的獎項有意義得多。

2將備賽作為擴大競賽受益面的重要手段

武漢大學嵌入式系統競賽備賽工作依托武漢大學國家工科基礎課程電工電子教學基地和國家電工電子類實驗教學示范中心的大共享開放式實驗教學平臺,以武漢大學―英特爾嵌入式與多核技術聯合實驗室、創新實驗室、電子綜合實驗室和EDA與DSP技術實驗室為主體展開,面向全校電子信息大類的十余個專業(電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程和測控技術與儀器等)及計算機學院和國際軟件學院等相關專業的學生,為擴大競賽的受益面,我們從以下幾方面作了積極的探索和實踐。

2.1從分步淘汰制轉變為分組制

早期的備賽組織就是選拔和淘汰學生的過程,即先海選出一批學生進入實驗室,進行第一階段的培訓,中期再進行一次優選,最后在競賽前夕優中選優,決定正式參賽學生,淘汰下來的學生只能離開。2006年開始,我們將這種分步淘汰制轉變為備賽分組制,即根據層次差異,將學生分為研究組和學習組。

備賽時間從比賽前1年的9月份開始到正式開賽前(以2008年競賽為例,備賽時間為2007年9月～2008年3月),歷時約6個月,分為兩個階段,即前3個月的第一階段和后3個月的第二階段。

在第一階段,對報名參加的學生均予以接收,并以3人/隊為單位進行統一管理,教學工作主要是分批次在嵌入式與多核技術實驗室進行。第一階段結束后進行一次綜合考評,然后將學生分組,研究組的學生被分配到創新實驗室或電子綜合實驗室進行提高和強化,學習組的學生則可以選擇繼續現有的學習或跟隨研究組的學生一起進階。

在第二階段,研究組的學生在教師的指導下發揮特長,針對具體的關鍵技術和應用(如ARM與FPGA混合系統設計、GPS應用等)展開學習和研究。第二階段結束后,學生提交作品或研究成果等,最終的參賽選手從研究組的學生中產生,學習組的學生若表現突出亦可加入到研究組中。

2.2強化校企合作,為備賽創造優越條件

相對正常的教學過程,備賽的實踐性很強,與企業間的合作更為重要。通過強化與企業間的聯合,建立高校與企業更深層次的互助合作關系,不僅能節約資金,為擴大競賽受益面創造條件,更能將企業的創新意識、理念和最新科技成果帶進校園。

2005年,為促進嵌入式教學發展,武漢大學正式加入英特爾大學合作計劃,2007年和2009年,在與英特爾公司建立長期穩定的互助與合作發展關系的基礎上,我校分別建立了武漢大學―英特爾多核技術聯合實驗室和武漢大學―英特爾嵌入式技術聯合實驗室,并獲贈包括英特爾Xscale架構教學平臺、英特爾®凌動教學平臺和多核軟件開發包在內的,具有很強實踐價值的嵌入式和多核系統開發設備與軟件,這些硬件環境為利用備賽擴大競賽受益面工作的有效實施創造了優越條件。

除了硬件配套設施的建立,我校還定期邀請企業專家來實驗室講學,或組織學生進行技術培訓,或參與學生設計方案的討論等。圖1展示了英特爾公司知名專家來我校講座的情況。

2.3以課程為背景,促進教學與備賽的有效結合

武漢大學電子信息學院嵌入式系統與設計和多核架構及編程技術兩門本科生課程對備賽工作起著支柱性作用,多核架構及編程技術課程還榮獲2007年度“教育部―英特爾精品課程”稱號。作為英特爾多核課程大學計劃三所種子學校之一,武漢大學在協助華中、華西、華西北等三十幾所高校開設多核課程的過程中,與兄弟院校之間進行交流與合作,積累了一定經驗。不同于嵌入式課程的正常教學,嵌入式競賽具有針對性強的特點,在備賽教學過程中,課程組的老師從實踐應用的角度出發,結合最新的嵌入式技術,對兩門課程的教學與實驗內容進行了反復提煉,精煉成“嵌入式系統綜合設計”和“多核編程與系統優化”兩個課程專題,組織學生強化訓練,學生在緊張和連續的短期教學過程中收益很大。

除了兩門課程專題外,我們還聘請校內外的技術專家有針對性地講解電子系統綜合設計、圖形圖像處理與編程技術、音視頻處理技術、Linux操作系統與程序設計等,學生可以選聽,還可以進行實踐,靈活豐富的教學活動受到學生的熱烈歡迎。

這些以備賽為基礎的教學活動的深入開展,極大激發了學生的創作熱情,很多有創意的想法和設計作品反過來又作為各課程的參考設計和實例引入到教學中,豐富了相關課程的建設與發展。

2.4將備賽與競賽有機融合

備賽第二階段的結束,正式參賽選手的確定,并不意味著競賽所帶來的機會與挑戰對那些未能選上的學生就到此停止了。我們把這部分學生組織起來,除了參賽資格外,讓他們享受跟參賽選手同等的待遇,包括接受競賽指導、專題講座和討論、課程免修和研究經費支持等,淡化競賽概念,支持和鼓勵“非參賽”學生進行參賽作品的設計與研究。對于他們提出的創新想法和設計,或酌情加入到競賽作品并給予豐厚的獎勵,或推薦申報國家級或校級大學生創新科研項目,或作為嵌入式系統設計優秀作品給予大力支持。

2.5評價與考核重在引導和激發創新潛能

備賽中的評價與考核只部分作為選拔的依據,最終目的還是監督學生做好階段性知識點和成果總結,鼓勵他們進行創新和實踐。評價和考核機制參考了競賽規章,按照實際情況進行了調整,根據學生(或團隊)完成的設計作品情況、作品展示、設計總結報告、答辯表現等因素進行綜合評價,詳細評分標準包括:

(1) 設計作品的原創性(構思、功能、電路、指標等方面的創造性等)(15%)。

(2) 設計作品的功能、指標設定的合理性和完備性(20%)。

(3) 設計作品完成程度(包括主要功能和技術指標等)(30%)。

(4) 答辯過程中回答問題的正確性、準確性和發揮(15%)。

(5) 設計報告(20%)。

評價將設計難度和工作量乘以一定的難度系數,難度系數在1～1.8之間;以自愿為原則,鼓勵學生對自己的設計進行5～10分鐘的講解,對表現優秀者給予10分以內的嘉獎;從分值分布的情況可以看出,我們更強調體現學生創新潛能的因素,如設計創新性、構思獨特性和合理性等(占35%)。優秀的設計作品或研究內容將被選擇參賽或推薦,教師還就有關內容指導學生申請國家級或校級大學生科研創新項目,對于半成品或未成品,教師會提出修改意見,并提供技術指導。

3實踐成果

近幾年來,利用嵌入式競賽的機遇和挑戰,通過組織備賽工作,我校電氣信息、電子信息類專業學生在嵌入式系統工程實踐能力、知識綜合應用能力和綜合素質方面有了極大提高。報名參加嵌入式競賽的人數逐年增加,2010年已達到近200人。嵌入式多核技術實驗室創新教育如火如荼,我校成為武漢大學電子信息學院“三創”教育先進模范之一。以下是我校取得的一些成績:

(1) 以嵌入式系統與綜合設計作為重要組成部分之一的電子綜合設計實驗教學團隊在2009年獲得武漢大學首屆唯一團體杰出教學貢獻校長獎;

(2) 我校學生在近幾年的各項比賽中取得了優異成績,在2006年嵌入式競賽中獲得全國三等獎3項;2008年嵌入式競賽中獲得全國一、二、三等獎各1項。

(3) 我校教師積極探索“備賽中擴大嵌入式競賽受益面”的教學方法,促進了實踐教學活動的深入開展,僅2006～2009年,競賽指導小組教師指導本科生全國大學生創新設計項目5項,校級科研項目30余項,部分項目已以優異的成績通過科技驗收。

4結語

以嵌入式競賽為契機,依靠積極備賽所形成的優勢資源、創新環境及學生互助機制等,能讓更多的學生直接從中受益,促進創新人才培養,我們將堅持不懈地探索下去。

參考文獻:

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中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0182-02

一、引言

隨著信息化與工業化的融合及工業4.0國家戰略的提出，嵌入式系統技術有著越來越廣闊的應用空間。目前，嵌入式系統技術已經深入應用到了工業控制、智慧城市、智慧交通、智能家居、智能醫療、智能穿戴、通信設備等人們生活的各個領域。為了適應社會對嵌入式系統開發人才的緊迫需要，如今大多數高校在電子信息工程、自動化等專業開設了嵌入式系統方向[1-3]。在嵌入式系統開發方向課程教學中大多高校仍采用傳統的授課方式，即把相關專業課分散到三到四個學期，每門課又分散到一個學期講授，每周二到三次課。其教學效果并不理想，學生普遍感到該課程難以掌握。為了解決上述問題，本文給出集中授課方式在嵌入式系統方向教學中應用的一些想法和意見。

二、嵌入式系統方向開設背景及課程介紹

（一）嵌入式系統開設背景

所謂嵌入式系統是軟硬件緊密結合的綜合系統，一般而言，嵌入式系統由嵌入式硬件和嵌入式軟件組成，它是面向用戶、面向應用、面向產品的專用計算機系統。嵌入式系統擁有軟件硬件可裁剪，對可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的特點。基于嵌入式系統的“專用性”以及“嵌入性”，在各個領域均有嵌入式系統的廣泛應用。因此當前嵌入式系統擁有巨大的發展潛力、社會需求大量的嵌入式軟硬件工程師。在此背景下，以及遵循培養應用型人才的教學理念下，國內絕大多數高校紛紛開設嵌入式系統開發課程。

目前我校的嵌入式系統方向人才培養目標是：掌握電子技術、嵌入式系統應用與開發、物聯網技術開發與應用等工程領域的實踐知識和技能，具備嵌入式開發、嵌入式系統測試、物聯網應用開發能力，能在通信、電子設備設計制造、物聯網應用、IT業等部門從事嵌入式系統軟硬件分析與設計、測試、物聯網研究與開發、電子信息系統應用與維護、開發、測試、銷售及研究等生產和管理第一線需要的高素質應用型人才[4]。

（二）嵌入式系統課程介紹

嵌入式系統課程一般包括：Linux系統、C語言、C++面向對象的程序設計、ARM微處理原理與應用、嵌入式系統GUI開發。其中Linux系統為嵌入式系統課程的核心部分，在今后的嵌入式開發編程過程中大多是在Linux環境下進行；C語言則屬于嵌入式系統開發最基礎也是最重要的編程語言，目前嵌入式系統硬件開發多是基于C語言；C++語言則是屬于面向對象的高級編程，嵌入式系統GUI開發則是在Linux環境下在Qt上使用C++語言進行圖形界面的編程設計；最后ARM微處理器的原理與應用是整個嵌入式系統課程的精華也是其難點所在，所有的程序都需要在ARM處理器上運行，所以學習好ARM原理與運用無論以后做硬件工程師還是軟件工程師都有著重要意義[5-7]。

三、嵌入式系統方向教學方式現狀

目前絕大多數高校仍然采用傳統的授課方式來講授嵌入式系統課程，即把相關專業課分散到三到四個學期，某門課程在一個學期開展，分散在15～18個教學周，每周講授4～6節課。從近幾年畢業生難以適應市場的需求來看，按照傳統的教學方式對嵌入式系統課程進行教學顯然有著巨大的不足之處。主要不足是：

1.知識點的講授不連貫，往往在下節課浪費了大量的時間來進行上次課的補習。

2.實踐應用少，尤其對于應用開發型的課程，講完理論之后缺失及時的實驗開發。即使加了實驗課，某些實驗項目不能在兩節課完成[8]。

3.時間跨度過大，嵌入式系統課程知識涉及面廣，僅僅上述的四門基礎課程按傳統授課計劃一學期一門課來看，需要兩年才能完成。

4.高校針對嵌入式系統教學知識落后于當下嵌入式技術發展，同時也缺乏有資深嵌入式工作經驗的教師。

四、集中授課方式在嵌入式系統方向教學應用

集中授課方式是指把某門課程集中在一段時間內連續進行學習，直到該門課程進行完畢，再開展下一門課程的學習。整個學習階段大致是以知識點做基礎，實際應用做課程案例，開發項目為驅動，注重提高學生的實際編程能力。這樣能夠及時有效地進行針對性學習，能夠穩固知識點，加強學生實踐動手能力，而且學習時間跨度大大降低，根據人類的記憶規律更能使學生加深理解記憶，更好地掌握本階段的知識[9]。

由于嵌入式課程涉及知識面廣，系統的嵌入式系統開發課程我在這里大致分為了四個階段：

1.嵌入式系統開發基礎篇。首先，進行Linux系統的基礎學習，其主要內容為：學習Linux系統的理論知識，如Linux系統簡介、Linux的文件系統、文件類型及屬性、文本編輯器等；之后進行學習Linux系統下的常用命令和shell編程；最后也是以后常使用的知識便是編譯與調試，學習GCC編譯器和GDB調試器以及make工具，通過makefile文件來描述源程序之間的相互關系并自動維護編譯工作。其次，在學習了Linux基礎之后便可以在Linux環境下進行開發，也就意味著進入了C語言的高級編程學習中，而在此階段學習中不能像傳統教學一樣僅僅教授C語法基礎，要更深入學習C語言的靈魂知識――指針的學習，之后進行C的高級編程，例如編譯的預處理、鏈表及操作、樹和二叉樹等知識的學習。這樣就基本上完成了本階段的理論學習，本階段最后一步是學生實戰提高的一項內容即C項目系統的設計開發，在一個系統項目的開發過程中幾乎會用到此前所學的所有知識，學生在開發過程中也會看清自己學習中所欠缺的知識。

本階段因為是基礎性知識學習，在后期學習應用中均占有很大的分量，所以用時也是最長的一個階段，約在5～6周方可完成階段性學習。

2.嵌入式開發系統篇。在完成了C語言的學習后，便可以開始進行學習Linux系統程序的設計，本階段學習目標便是掌握Linux系統編程和網絡編程的基本方法，掌握多進程和多線程的編程能力。學習過程中主要學習進程與線程的原理、進程間通信的方式、網絡的基本原理、Socket編程等。在此階段的學習中要多鍛煉大型程序和復雜項目框架的設計能力，使得學生能夠在未來工作中具備掌控和領導項目的潛力。

在完成本階段性學習之后，同樣需要大量的練習以及系統項目的設計開發訓練。本階段主要是系統的設計學習，則需訓練諸如局域網OICQ程序設計、遠程終端管理系統之類的開發項目，來提高學生系統設計開發能力。本階段主要學習系統的基礎性開發，大約在四周左右完成。

3.嵌入式開發的軟件應用篇。本階段主要進行C++面向對象的程序設計開發，學習類和對象的區別與應用，面向對象程序設計的三個基本特征：封裝、繼承和多態。因其在C語言基礎上演變而來，故而此階段屬于快速學習階段，在一到兩周即可完成。然后學習系統GUI開發，主要要求掌握Qt開發的基本流程和Qt提供的類庫的使用方法。在整個的軟件應用階段會在兩周內完成。

雖然學習用時比較短，項目的開發練習依然不可缺少，在未來工作中這類快速學習并加以應用的情景有很多，學生們有必要也必須有快速學習的能力。

4.嵌入式開發的硬件篇。本階段在整個嵌入式系統開發中屬于難點，需在本階段學習ARM微處理原理和應用，主要掌握ARM的基本架構、指令系統，同時也要了解ADS集成開發環境；嵌入式Linux的系統移植，主要掌握u-boot啟動流程、u-boot的移植流程及關鍵步驟，學會構建根文件夾系統，掌握整個嵌入式Linux系統開發方法；學習Linux驅動開發，掌握嵌入式Linux設備驅動程序的基本原理、架構和設計方法以及驅動開發中常用的機制和內核資源。

該階段主要以實驗為主，加強學生動手能力，熟悉嵌入式的硬件程序開發，該階段也在四周左右。

五、總結

經過對社會上嵌入式系統培訓機構的調研來看，大多數機構都是應用的此類授課方式專項培訓嵌入式系統開發人才，而經過培訓之后的學員有著扎實的知識功底和良好的實用技能，明顯比高校畢業生有更高的動手能力和崗位適應優勢。因而在高校嵌入式系統方向課程的教學中嘗試使用集中授課方式，對提高應用型人才培養有重要的借鑒意義。

參考文獻：

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關鍵詞： 嵌入式實驗室；管理；設備

Key words： embedded laboratory；management；equipment

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）05-0148-02

0 引言

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它涉及計算機技術、微電子技術、電子技術、通信和軟件等各行各業。通常，嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。我們在生活中到處可見使用嵌入式系統的設備，像手機，門禁系統，數碼相機，攝像機等帶有數字接口的設備。

以前的嵌入式實驗室就是一個學生自主學習中心，設備都是學生自己買，實驗室也是學生自己管理，從2013年才正式買進設備，將實驗室正式整理出來投入教學實驗使用，并且專門由實驗室老師負責。現在嵌入式實驗室里面的設備主要包括：電腦45臺，C51單片機開發套件120套，CC25303無線模塊Zigbee開發板80套，SD503物聯網綜合試驗箱5個，Android開發套件80套，嵌入式CORTFX平臺60套，嵌入式ARM11開發平臺120套，示波器2臺，Android開發套件UNO R3 60套，STM32開發板套件80套，RFID開發板80塊等。如何管理這些設備，使其最大限度地發揮作用，成為嵌入式實驗室管理的一項重要工作。

在平時的實驗室管理中有時會出現這樣的矛盾：學生來實驗室上實驗課，實驗室管理員和教師都認為應該由對方管理，這就不利于實驗教學的正常、有序進行。因為實驗室管理不只是管理員或教師的行為，而應該是雙方共同的責任。管理員應該積極主動的配合，與任課教師共同管理，這種管理不只是單純的上課前后的管理，而應該貫穿整個實驗教學的始終。作為一名嵌入式實驗室的管理員，針對嵌入式這種專業性比較強的實驗室，在管理上筆者認為應該做到以下幾點：

1 加強日常管理，提高嵌入式實驗室管理水平

嵌入式實驗室和所有的實驗室一樣建有完備的工作規范和工作制度，如學生實驗守則和實驗室安全衛生制度等。同時還有針對專業實驗室的管理制度，如計算機科學與技術實驗室實驗開放管理制度、嵌入式系統實驗分室簡介以及實驗項目介紹等。這些規則和制度都在實驗室上墻張貼，并嚴格執行。嵌入式實驗室的常規管理應做好如下基本工作。

1.1 安全管理 從安全角度分析，嵌入式實驗室可能會由于以下幾種原因造成安全事故：操作不當和粗心大意釀發的人為責任事故，如帶電使用ARM開發套件；因設備的使用壽命到期而引起的設備設施事故，如RFID套件壽命是三年；雨天未關窗戶，雷電時未斷電引起的設備損壞；計算機被病毒感染或遭黑客攻擊，開發套件里的小零件被故意損壞，使用者想帶出實驗室私自操作而引起的丟失、偷盜行為事故；未關電源導致設備通電時間過長，溫度過高，供電線路老化、超負荷運行導致線路發熱，引起火災；實驗員應對可能發生的所有安全事故要有高度警惕，認真做好實驗室的安全管理。

1.2 設備管理 在使用中管好設備是實驗室管理的重要任務。管理的原則是：最大限度的使用且用而不亂。在實驗之前，教師要向學生講清楚所用設備的原理和操作規范，每次實驗后，都要作詳細的使用記錄，作為以后檢查和維修的憑證。嵌入式實驗室的設備不僅種類多還全是散件，且使用頻率高，在管理上存在很多問題，如這個班的學生剛上完課，下個班又要用同一套設備，這就會存在丟失和賠付問題。目前我采用的方法是在每盒設備貼上標簽，寫上使用者的姓名、學號和電話，并告知使用規則，在本學期該學生只能使用該設備，并對本盒設備負責。職責明確，到實驗課結束時，再逐一清點設備，丟了的則使用者賠付。雖然這樣管理有些費時費力，但是經過一年的實踐操作，我發現此法很有效。

1.3 檔案管理 嵌入式實驗室作為專業實驗室，和一般的實驗室一樣，實驗員必須把管理工作進行的情況及結果如實記錄在冊，建立實驗室管理檔案，為學校考核提供依據，同時也為實驗室向量化管理發展創造條件。實驗室管理檔案包括實驗儀器損壞維修記錄本、實驗室開放記錄本、實驗教學記錄本、本實驗室的課表、實驗設備清單、規章制度和工作總結等資料。

2 加強維護保養，提高設備利用率

實驗設備的維護與保養是很重要的，科學的維護保養設備不僅能夠提高實驗時的工作效率，而且還可以延長使用壽命。不同的實驗器材要根據其要求采取不同的保養方式，以維持和保護設備的性能和技術狀況。

2.1 實驗設備管理的科學化 合理的使用、調配、管理儀器設備，能充分發揮實驗儀器設備的效能，在這方面必須根據實際情況制定出合理的、科學的管理措施。如：分散與集中管理相結合，有效利用有些實驗儀器設備過于分散（如RFID、TQ2110）或過于集中使用（如ARM、TQ2440），對教學和科研的開展也不利。

2.2 實驗器材要處于正常運行狀態 對學生要使用的實驗器材要定期進行保養和檢修，提高實驗器材儀的完好率。比如發現Zigbee開發套件里面的開發板有問題了，就測試找出原因，聯系廠商技術支持。

2.3 提高對實驗設備的利用率 提高實驗儀器設備的利用率，是發揮實驗儀器設備效能的一項重要措施。若是擱置在實驗室，一直不用，那就浪費了人力和財力，時間長了，也就失去了使用價值。利用率高，實驗儀器設備的功效就大，經濟效益也大。尤其是像示波器這種貴重的實驗設備，就更應該充分利用起來，發揮它本身最大的功效。

3 加強業務培訓，提高專業素質

實驗員的素質對于專業實驗室管理水平有著至關重要的影響。只有提高實驗員的綜合素質和專業水平，建設一支技術過硬、德才兼備的實驗員隊伍，才能保障嵌入式探討活動的順利開展。具體方法有：

3.1 外出學習 對于熱愛專業實驗室的實驗員，可采取外出進修、短期培訓等方法進行培養。培養出具有較高的理論水平和實驗技能的高級實驗員，作為實驗儀器設備使用、管理、維護的骨干。很多廠家現在都舉行了各個實驗器材的專門培訓，可以派出實驗員去專門學習，以便日后的實驗室管理。如今年暑假中興公司在南京舉行的4G網絡和云計算的專門培訓。

3.2 專職培訓 對于一些大型、精密、貴重的實驗儀器設備或某項新實驗技術，要有針對性的配備經專職培訓的實驗員和維護人員，保證這些儀器設備的科學使用和管理。比如物聯網實驗箱和示波器這類比較貴重和高端的實驗器材，則可專門請廠家的技術專家來實驗室進行專門的培訓，保證在實驗器材的最大利用率。

3.3 以老帶新 建立“高、中、初”三層管理結構，發揮有經驗的實驗員的榜樣作用，充分發揮一技之長，采取“傳幫帶”的方式扶助新進的實驗技能不足的實驗員，加強對在日常第一線工作的實驗員的檢查、督促和指導工作。

總之，嵌入式實驗室的管理是一項綜合性很強的系統工程。它涉及的面很廣，既有普通的實驗室的特點，又有嵌入式獨特的專業性特點。作為學校工作的一個重要組成部分，專業實驗室工作必須在學校管理和教學管理規律與原則指導下，提高管理水平，達到實現學校教育的整體目標。

參考文獻：

篇（8）

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、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統[1]。它一般由嵌入式微處理器、硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四部分組成,用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式系統因體積小、可靠性高、功能強、靈活方便,其應用已深入到各個領域[2]。每年全球嵌入式系統帶來的相關工業產值已超過1萬億美元。嵌入式系統是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一[3]。針對市場對嵌入式人才的巨大需求,許多高校的計算機,通信、電子、自動化等專業都相繼開設了嵌入式系統的相關課程。嵌入式系統作為高校新興的一個專業方向,如何開展“嵌入式系統”教學,以達到學習嵌入式技術知識、掌握嵌入式系統基本開發方法和應用的目的,是很多高校都在思索的問題。

本文首先分析了目前“嵌入式系統”教學普遍存在的一些問題,然后對本科院校計算機專業嵌入式系統方向的教學和課程設置應解決的主要問題進行了探討,最后,結合教學實踐,總結了一些教學經驗。

1“嵌入式系統”教學中存在的問題

由于各高校開設“嵌入式系統”課程的時間并不長。目前,各高校在教學中都處于探索階段,存在如

下一些亟待解決的問題。

1.1缺少高質量的教材

因為嵌入式技術往往和行業背景結合緊密,所以高校在選用課程教材時,應考慮理論和實踐應用相結合、面向應用的教材,只有選用這類教材,教學才不會和實踐應用脫節,陷入空洞的理論講解。但通過近幾年的教學實踐和市場調研發現,由于新技術日新月異,相應教材的更新速度很難趕上技術更新的速度,這也導致了很難找到一套普遍適用的系列教材,給教學帶來一定不利影響。

1.2內容深度不夠

嵌入式系統是一門很新的技術,目前雖然很多高校開設了這方面的課程,但是師資往往沒有同步跟上,很多教師都是從單片機教學轉型而來,缺少嵌入式系統相關技術的系統培訓,在短期內無法跟上新技術變革,因此出現教學內容廣度有限,深度不夠的現象。

1.3缺少實踐性

嵌入式系統技術是一門實踐性很強的技術,實踐是教學的重要環節。如指令編程、驅動程序設計、內核的移植設計和應用等知識的學習,需要學生通過大量的實踐環節來加深理解和掌握。但是目前很多高校在開設“嵌入式系統”課程時,缺少相應的實驗設備,沒有與工程實際應用密切結合的課程設計和畢業設計,使得學生實踐能力不強,學習沒有興趣,達不到應有的效果,學生發展后勁不足。

2計算機專業“嵌入式系統”教學的一些思考

嵌入式系統的特點是涉及知識面廣,綜合性、實踐性強,學科發展快,因而學習難度大。不同的專業有不同的特點,對于計算機專業開設“嵌入式系統”課程而言,不能簡單的照搬其它專業的“嵌入式系統”教學模式,必須根據計算機專業學生和課程特點量身打造適合本專業的教學模式。經過近幾年的教學實踐發現,對于計算機專業開設“嵌入式系統”課程,若想達到良好的教學效果,需要先解決以下幾個方面的問題。

2.1選擇ARM芯片還是其它芯片

構成嵌入式系統的核心之一是嵌入式處理器。可以作為嵌入式處理器的主流芯片有ARM、微處理器(MPU)、微控制器(MCU)、數字信號處理器(DSP)等。目前在嵌入式領域中廣泛應用的是ARM系列芯片。ARM處理器具有高性能、低功耗、低成本的特征[4]。作為世界第一大IP知識產權廠商,ARM公司本身不直接生產芯片,而是靠轉讓設計許可,將其設計的芯片知識產權授權給其他公司,由合作公司生產各具特色的芯片。可以說,ARM公司引發了嵌入式領域的一場革命,在低功耗、低成本的嵌入式應用領域確立了市場領導地位,是目前32位市場中使用最廣泛的微處理器[5]。目前,ARM已經成為移動通信、手持計算設備、多媒體數字消費等嵌入式應用的RISC(精簡指令集計算機)標準。因此,學習以ARM為核心芯片架構的嵌入式技術具有非常廣闊的前景。基于ARM芯片的應用廣泛性,在教學實踐中,應選擇ARM作為學習嵌入式系統的重點內容。

2.2選擇ARM7還是ARM9

眾所周知,ARM7的教學偏重于硬件,ARM9的教學偏重于軟件。談到計算機專業開設“嵌入式系統”課程,大家自然就會選擇ARM9。于是,現在各高校計算機專業在引進“嵌入式系統”教學實驗箱時,一種流行的趨勢是普遍采用ARM9核的實驗箱,一方面體現了教師們迫切希望讓學生能接觸最先進的、實用的、前沿技術的良好用心,另一方面也暴露了一

些認知上不足之處,因為這種追求高端設備的做法并非適合計算機專業。ARM7作為學習ARM9的基礎,如果讓學生跳過ARM7而直接學習ARM9是比較困難的,也達不到良好的學習效果。因此,計算機專業的“嵌入式系統”教學也離不開ARM7這一教學環節,因為一個從事基于ARM9的嵌入式Linux或Windows CE軟件開發的程序員,如果沒有扎實的硬件理論,硬件設計和制作基礎,是很難勝任的。此外,計算機專業的學生還有部分人將從事基于實時操作系統的軟件設計,這也是離不開對ARM7的學習的。有鑒于此,我們完全有理由在教學中著重強調ARM7的重要性。

基于上述原因,我們認為ARM9教學偏重于軟件,ARM7教學偏重于硬件,二者是互補的。對計算機專業而言,最好能在課時允許的條件下,兩方面的課程都能開設。我們的做法是:教學中側重于ARM7,而科研中側重于ARM9。這種做法經教學實踐證明是可行和有效的。

2.3選擇嵌入式Linux操作系統還是其它操作系統

目前,嵌入式操作系統可選范圍很大,成熟的嵌入式操作系統有嵌入式Linux系列、Windows CE系列和眾多的實時操作系統。Linux操作系統用于嵌入式系統,產生了幾個不同的版本,重要包括µClinux、嵌入式Linux和RTLinux等,其中µClinux適用于處理器內沒有MMU(內存管理單元)的ARM處理器,RTLinux則側重改善Linux的實時性,而嵌入式Linux除了在圖形和文件系統上與桌面Linux有所不同外,內核本身并無差別,因此作為內核一部分的網絡功能與桌面Linux的一樣強大。Linux作為一種開放源代碼的操作系統,在嵌入式領域應用越來越廣泛。因此,在實際教學中選擇嵌入式Linux操作系統是非常合適的,既不存在版權問題,可以免費使用,同時其開源性,有利于創新性人才的培養。在嵌入式操作系統教學中,應以嵌入式Linux操作系統作為講授和學習的重點。

另外,“嵌入式系統”課程可以說是整個計算機學科的綜合,它基本上涉及了計算機學科的方方面面,包括硬件方面、軟件方面和網絡方面等。這就要求學生在學習嵌入式系統之前,首先學好這些方面的課程,打下了良好的基礎,才能把嵌入式系統的相關內容學好。

3教學實踐經驗

篇（9）

中圖分類號：G64　文獻標識碼：B

文章編號：1672－5913(2007)17－0025－03

1　引言

隨著手機、PDA、高清電視(HDTV)、機頂盒、智能家電、汽車電子、路由器、醫療儀器、航天航空設備等嵌入式系統的廣泛應用，中國嵌入式系統市場預計每年將直接創造億元的效益，因此嵌入式將成為電子信息產業新的經濟增長點，嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的應用領域之一。與巨大的市場潛力和產業需求相比，我國國民教育體系下嵌入式系統的教學知識較為陳舊，缺乏實踐鍛煉，無法適應企業的實際需要，嵌入式人才的缺乏是阻礙我國嵌入式系統發展的首要因素。本文首先分析我國目前嵌入式專業教學的現狀，闡述了嵌入式課程體系的知識結構，接下來針對應用型本科院校計算機類嵌入式方向的課程設置與教學進行了探討，最后對該教學模式實施的實際效果進行了總結。

2 嵌入式課程設置現狀分析

2．1 現狀及問題

目前，我國大部分高校的嵌入式系統教學仍然停留在20世紀80年代初發展起來的以8位51單片機為核心的教學水平上。教學內容、教學方法、教學手段、教材體系不能適應嵌入式技術發展的需要。學生學完這門課程后滿足不了社會對嵌入式人才的需求。究其原因，一方面是因為從事該領域的研發人員常常需要不同專業背景，例如計算機、電子、通信、自動化與控制，等。另一方面更重要的原因是我國的嵌入式教學沒有跟上嵌入式技術的發展，筆者認為我國嵌入式教學存在如下問題：

(1)定位不明確，課程體系設置不合理：一個嵌入式系統不但包括硬件部分還包括軟件部分。電子類、通信類、計算機類專業都可以開設嵌入式方向，但培養目標是不相同的、課程設置和側重點也不相同，而目前有些高校只是根據技術潮流籠統地開設一門課程，遠遠達不到系統地學習嵌入式技術的需要。因此，高校開設置嵌入式專業時必須找準定位，結合自身的特點和優勢開設課程。

(2)缺少系列教材：嵌入式技術往往和行業背景結合緊密，由于新技術日新月異，很難找到一套普遍適用的系列教材。這也給嵌入式教學帶來影響。

(3)課程教學內容陳舊：嵌入式課程是一門很新的技術，目前有些高校雖然開設了這方面的課程，但是師資往往沒有同步跟上，很多都是從相關專業轉型而來，在短期內無法跟上新技術變革，因此出現教學內容陳舊，而且廣度有限，深度不夠的現象。

(4)缺少實踐鍛煉：嵌入式是一門實踐性很強的技術。目前有些高校缺少實驗設備，沒有與實際工程應用密切結合的課程設計，使得高校培養的人才創新意識薄弱，實踐能力不強，與實際工程應用需求嚴重脫節，學生發展后勁不足。

要解決以上問題，必須對嵌入式專業所需要知識結構有所了解。

2．2 嵌入式專業的知識結構

從廣義上說，以單片機，FPGA/CPLD，DSP，ARM等實現的產品都可以稱之為嵌入式產品，基于FPGA的SOC、SOPC、ASIC設計都和嵌入式系統密切相關，如圖1所示。

嵌入式工程人員應該具備什么樣的知識結構呢?嵌入式工程人員既可從事嵌入式硬件設計，也可從事嵌入式軟件設計，下面結合我國對嵌入式軟件人才的培養要求，我們認為工程型嵌入式軟件人才應具有如下的知識與能力：

(1)硬件知識

嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。因此，對于從事嵌入式軟件開發的工程人員，必須清晰地掌握相關的硬件基礎知識，如嵌入式微處理器、接口技術、軟硬件一體化的開發工具，等。

(2)軟件工程知識

嵌入式軟件工程與通用軟件工程具有共同之處，但又有很大的差異。因此，嵌入式軟件工程人才必須首先具有軟件工程技術的基本知識和工程技能，例如軟件工程管理、軟件質量、軟件工程過程，等。同時，一個好的嵌入式開發工程師必須掌握一門開發語言、精通一種主流微處理器系統、掌握一套開發工具和一種嵌入式操作系統。

(3)行業領域知識

嵌入式系統是與特定行業應用密不可分的，嵌入式軟件在移動設備、數字家電、汽車電子、數控機床、醫療電子、航天航空、工控等領域得到廣泛應用。所以，嵌入式軟件工程人才必須具有一定的行業領域知識，才能勝任工作。

(4)系統工程能力

由于嵌入式系統是面向某種特殊應用，所采用的硬件平臺、開發工具和應用環境都有所不同，再加上市場對大多數產品要求開發周期短和成本低，我們無法為了某一種產品而從頭開發。因此，如何選擇合適的軟硬件平臺以高效地開發產品，如何有效管理開發團隊中的各類人員，如應用專家、硬件工程師、軟件工程師和其他相關工程人員，成為嵌入式系統產品開發的重點。這就需要嵌入式軟件工程人才應具備解決工程問題的能力，自我知識學習與更新能力和良好的交流與組織協調能力。

對于嵌入式專業的教學，不可能把圖1中羅列的所有技術全部學習一遍，這樣做也得不償失。一個比較好的方法是根據各個學校的特點實施嵌入式課程教學，電子類、通信類、計算機類專業都可以開設嵌入式方向，但是其側重點和培養目標是不相同的。下面主要結合計算機類專業的嵌入式方向闡述其課程設置與教學。

3　基于ARM架構的嵌入式課程設置與教學

3．1 課程體系

嵌入式專業的特點是涉及知識面廣、綜合性強、實踐性強，并且學科發展快，因而學習難度大。同時，它要求教師不僅具備一般的計算機系統的軟硬件知識，如計算機系統結構、操作系統、計算機網絡、編譯原理、數字電路，等，而且需要真正從事過嵌入式系統的開發實踐，才能對嵌入式系統中的實時性等抽象概念和系統調試過程有感性認識。

對于計算機應用類的學生而言，學習嵌入式系統設計重點應該放在嵌入式軟件設計這一部分。如果學生掌握了一種主流嵌入式微處理器、掌握了一門開發語言、一種嵌入式操作系統、一套開發工具，就達到了系統地學習嵌入式技術的要求。

目前，在嵌入式領域中廣泛應用的是ARM(Advanced RISC Machines)系列微處理器。作為世界第一大IP知識產權廠商，ARM公司本身不直接從事芯片生產，而是靠轉讓設計許可，由合作公司生產各具特色的芯片。可以說，ARM公司引發了嵌入式領域的一場革命，在低功耗、低成本的嵌入式應用 領域確立了市場領導地位，是目前32位市場中使用最廣泛的微處理器。ARM從1991年大批量推出商業RISC內核到現在為止，已授權交付了超過20億個ARM內核的處理器核。在全球已有將近200多個半導體公司購買了ARM核，生產自己的處理器。目前，80％以上的GSM手機、99％的CDMA手機以及將來的WCDMA、TD-SCDMA手機都采用的是基于ARM核心的處理器。ARM進入中國2年以來，已經與中興、華虹、東南大學、上海集成電路設計中心及中芯國際簽定了芯片核心技術授權協議。因此，學習以ARM為架構的嵌入式技術具有非常廣闊的前景。

對于嵌入式開發語言目前主要有匯編語言、C和C++語言、Java語言，等。對于嵌入式操作系統目前主要有VxWorks、Windows CE、Linux和μC/OS-II，等，各個學校可以根據實際情況開設這些課程。集成開發工具主要有Tomado、Windows CE開發工具、ADS，等。下面結合筆者所在學校介紹其嵌入式方向的課程設置與教學情況。

計算機系嵌入式專業培養目標偏向嵌入式軟件設計開發。其課程體系的設置應該體現“注重工程能力培養的嵌入式系統人才知識體系”。根據學生的接受能力，嵌入式知識的學習應體現層次性、由易到難的漸進性、注重實踐性。其知識結構由基礎知識、專業基礎知識、專業知識這樣一個層次結構組成。

基礎課程階段：主要學習理工科的一些基礎課程，如高等數學，等，主要在大學一、二年級開設，這里不再贅述。

專業基礎課和專業課開設方案如圖2所示，圖中列出其主要課程，該課程體系的目標是培養嵌入式系統軟件設計師。

專業基礎課階段：如圖2底部所示，主要包括模擬電子電路、數字電子電路、數據結構、C語言程序設計、Java語言程序設計、計算機組成原理、操作系統，等。主要放在大學二、三年級開設。

專業課階段：如圖2中部所示，專業課體現為三條線，主線是圖中部虛線框中以ARM為架構的系列課程：第二條線屬于硬件方面的選修課程，用于加強學生對嵌入式硬件方面的了解；第三條線屬于軟件方面的課程，用于加強學生軟件方面的知識，后兩條線的課程都為主線服務。下面詳細介紹主線各門課程的主要知識點。

“匯編語言程序設計”課程是學習嵌入式技術的入門課程。主要介紹匯編語言程序設計的基礎知識，ARM系列微處理器，基于ARM體系結構的指令系統以及匯編程序設計。本課程是學習嵌入式系統原理與接口技術、嵌入式系統設計與應用等知識的前導課程。

“嵌入式系統原理與接口”課程的教學內容應包含典型的嵌入式微處理器的工作原理、嵌入式系統的存儲體系、GPIO、總線接口、網絡接口，等。在嵌入式系統的教學中對特定的微處理器內部結構的知識要求淡化，對處理器接口知識的要求必須加強。該門課在教學過程中應注意“點面結合”，以某種平臺為重點，兼顧其他系統的特征。

“嵌入式操作系統”課程主要介紹嵌入式系統基本知識，嵌入式系統的一個重要特征是系統存儲資源有限和對實時性要求高，其用戶界面與通用系統也很不一樣，因此嵌入式操作系統與通用操作系統有較大的差別。在嵌入式操作系統課程中需要結合典型的嵌入式操作系統對操作系統的基本構成、工作機制、系統移植剪裁和實時任務調度等內容進行介紹。不同的學校可根據具體情況選擇一到兩門流行的嵌入式操作系統，如UCOSII、Linux、WinCE、Vxworks，等。

“嵌入式系統設計與應用”課程的教學內容應該包括嵌入式系統體系結構、嵌入式系統設計的基本方法、軟件編程及設備接口和驅動，等。設置本課程的目的是讓學生了解和掌握必要的嵌入式系統設計方法學的概念、方法和工具。

“嵌入式系統測試技術”嵌入式產品往往是軟硬件結合的產物，其設計方法涉及軟硬件協同設計、系統級設計、數字系統設計等多個層次。因而，嵌入式軟件的測試不同于一般的軟件測試，本課程的重點放在嵌入式軟件測試，該課程包括了嵌入式軟件測試的一般過程，內容包括結構化測試和嵌入式系統的原理、測試生命周期、重要的應用技術、基礎設施、測試組織形式和測試原則。

3．2 課程教學

目前嵌入式教材存在的知識結構籠統、平臺相關性問題及針對性不強等問題。我們逐步編寫了嵌入式方向的系列教材，并且聘請企業的技術專家參與教材編寫，讓來自工作一線、擁有豐富工作經驗的專家直接參與教材編寫，大大增強了教材的實用價值。這些教材以ARM體系結構為主線，理論研究與實際開發緊密結合，面向應用。目前這些教材在實際教學中取得了良好的效果。

針對在校學生缺少行業背景知識這一缺點，我們在教學中大力開展了與企業的合作。首先我們研究企業需求、深入很多大中小型IT企業，作崗位調研，看看企業到底需要什么樣的嵌入式人才，聘請企業專家參與課程設置與專業建設。同時，我們也研究嵌入式人才的就業問題，研究什么樣的嵌入式人才好就業，在學生學習期間，直接把學生派到相關企業進行實習和畢業設計，使得培養的嵌入式人才能夠適應企業的需要。

此外，注重嵌入式師資的培訓，充分利用寒暑假將專業教師派到相關企業直接參與項目的開發。通過這種方式使得專業課教師能夠緊跟時代的步伐，時刻引領新知識、新技術，避免了其知識的陳舊性。

篇（10）

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）20?0080?04

Design and implementation of embedded training system for ship maneuvering control

XIAO Jian?bo， HU Da?bin， HU Jin?hui， WANG Li?wei

（College of Power Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan 430033， China）

Abstract： The Embedded training simulating system， which combines the simulation training and on?board training together， can get a high fidelity training environment by using real equipments. The Embedded training system can reduce the cost of training and improve the training efficiency. It is getting more and more popular nowadays. The principle and the development status of the embedded training system is introduced. The general scheme of the system improvement is proposed based on the analysis of modules of ship maneuvering control system. The key technologies of the embedded training system， such as safe switch between training mode and actual operation mode， system modeling， simulation evaluation and fault simulation， are studied. The embedded training function added to the system can not only improve the equipment training ability， but also reduce the training cost. The study can provide academic support to newly developing equipments.

Keywords： embedded training system； maneuvering control； modeling； evaluation； fault simulation

0 引 言

現有艦船機電系統的訓練，主要采用理論教學、模擬器操練、實際裝備冷態操練（冷操）、實際裝備運行中操練（熱操）等方式，其訓練效果和訓練損耗顯而易見。與上述訓練方式相比，嵌入式訓練系統，又稱為“實船訓練系統（On?Board Training System，OBTS）”，因能夠充分利用實際裝備上不易故障的監控系統人機界面、節省大量模擬訓練器材生產費用、“以實裝冷操所消耗的設備與能源，獲得實裝熱操的訓練效果”，而受到國內外廣泛的重視。

船舶操縱控制系統是借助操縱裝置改變或保持船舶速度、姿態、方向和深度的系統，在船舶生命力及作戰使命中占有極為重要的地位。在各種作戰背景和海洋環境下良好的操縱船舶，對于保證航行安全，充分發揮船舶的戰技術性能、占據有利陣位、發揮火力、打擊敵人以及提高經濟性，都具有非常重要的意義。

本文通過分析現有船舶操縱控制系統功能結構，提出一種基于現有裝備加裝嵌入式訓練功能的方案。并就嵌入式訓練模式與操縱控制模式之間的安全切換、嵌入式訓練系統建模技術、仿真評估及故障仿真等關鍵技術進行了研究。

1 嵌入式訓練系統內涵特征

嵌入式訓練是將訓練集成到裝備中，實質是在武器裝備中嵌入一種能力，這種能力使得操作人員能夠看到虛擬世界，并通過與武器裝備中子系統的交互實現訓練、任務演練、戰場可視化、效果測試和評估等功能。將訓練系統嵌入到實際裝備中，在真實的裝備環境下實施的訓練，可使受訓者獲得與實戰相符的心理與生理適應性，大幅提升訓練質量。

嵌入式訓練系統的基本構架如圖1所示。

圖1 嵌入式訓練系統的基本構架

美國訓練與條令司令部（TRADOC）在其條例350?70?XX中定義：嵌入式訓練是一種能依靠相關的操作系統開展訓練的能力，且支持單兵、全員及協同訓練應用。其包括允許通信及訓練用操作能力以及戰術使用和通過附加的或者嵌入式仿真實現系統操作控制的系統設計。主要可以分為以下三種方式[1?2]：

完全嵌入式（Fully Embedded）：嵌入式訓練系統完全嵌入到原型系統中；

附加嵌入式（Appended Embedded）：嵌入式訓練系統在需要時被安裝或附加到原型系統中，不需要的情況下可以移除；

臍帶嵌入式（Umbilical Embedded）：和附加嵌入式相類似，臍帶式在需要時被安裝或附加到原型系統中，不需要的情況下可以移除，但其包含附加到外部部件（如電腦、教練員控制臺及其他網絡）的物理連接。

嵌入式訓練具備如下特征[3?8]：

（1） 具有較強的真實性，依托和利用真實裝備開展訓練與演習，逼真度較高。

（2） 時效性好，便于組織和開展新的訓練，保證訓練的連續性；可以方便的修改和訓練內容；并可以在脫離教練員的支援和幫助下開展訓練。

（3） 可以在虛擬環境下開展大跨度訓練及演習。

（4） 通過訓練記錄保持和訓練評估，有利于決策指揮，有效地修正決策者及指揮員的意圖及指令，減少決策失誤。

（5） 訓練耗費較低，通過模擬的逼真戰場環境，可以實現對抗戰法、戰術訓練及指揮、特情處理訓練，有效提高學習效率。

2 改造方案分析

某型船舶操縱控制系統主要由中央控制臺、操舵液壓系統、電液控制儀器、電源分配儀器、舵角信號反饋設備、接線盒等組成。其中中央控制臺是操縱系統的核心組成，具有數據處理、網絡通信和綜合顯示能力。

為實現操縱控制系統加裝嵌入式訓練功能，且保證系統與外部系統交互、控制等不受影響，對現有系統改造遵循如下原則：盡可能不改變原有系統的硬件結構；在訓練工況與工作工況切換過程中，必須確保系統安全性；系統與外界交互的數據信息格式及內容不變。

在原系統基礎上實現嵌入式訓練功能，為防止訓練過程中舵機等的誤動作，必須實施實際控制信號的屏蔽，以仿真信號作為反饋替代實際信號。根據系統的實際情況，可以考慮在兩個層面上切入仿真信號：軟件層和信號層。對應下述的軟件層切入和信號層切入兩類方案。

2.1 軟件層切入

軟件層切入是指對系統軟件進行替換，在新版軟件系統中加入仿真模型模塊。系統在工作模式下軟件的運行控制與原有系統相同，系統運行所產生的控制信號輸出到對應的執行結構，如液壓系統等，完成相應的控制。而在訓練工況下，系統運行控制功能模塊接受操縱面板輸入，并生成控制信號輸出到仿真模型模塊，仿真模型通過仿真執行結構動作，進行舵角、船舶姿態等反饋，并實時更新相關顯示。

為實現系統工作模式與訓練模式之間的安全切換，加裝信號控制器控制電液分配儀。當切換到訓練模式時，切斷電液分配儀向執行結構的輸出，包括供電及液壓系統，以防止系統誤動作。

此類方案可以在對系統硬件進行最小更改的情況下實現嵌入式訓練功能，保持訓練操作與實際操作的一致性。但其難以實現訓練設置與訓練評估，且無法實時設置故障進行應急操縱訓練，具有一定的局限性。

2.2 信號層切入

第二種方案是在信號層切入仿真信號，系統原有的操縱控制界面及硬件系統保持不變，通過仿真模型模擬船舶及相關執行機構運行狀態，并通過改造主控計算機軟件系統，加裝仿真模型模塊、數據交換模塊。系統運行所產生的控制信號輸出后不發送至各控制器，而由仿真模型屏蔽并通過控制指令推動模型的動態運行，仿真模型的反饋信號輸入到顯示界面實現更新。選用便攜式計算機作為教控臺，當系統進行訓練時，通過數據交換模塊通信接口實現教控臺的臍帶式嵌入。

為實現系統工作模式與訓練模式的安全切換，在每個控制器上增加額外通信模塊，這樣充分保留了原系統設備，僅僅屏蔽了主控制計算機到執行機構及傳感器之間的信號。且系統使用實際控制器，還可以實現嵌入式訓練程序調試和靜態檢查操縱控制系統到傳感器及執行機構的信號故障及電氣故障，產生了附加功能。

通過比較分析得出，第二種方案可以較好地滿足嵌入式訓練的需求。系統從結構上可以分為實船設備和教控臺兩部分，操縱控制系統主控計算機增加數據交換模塊、仿真模型模塊，教控臺系統軟件主要包括仿真訓練控制模塊、訓練設置模塊、數據記錄模塊及評估模塊等，可以實現訓練、故障設置、數據記錄及仿真評估等功能。

3 關鍵技術

3.1 嵌入訓練及操作控制之間的安全切換

嵌入式訓練系統將虛擬模型嵌入到真實裝備系統當中，因此必須要有相應的措施既保證訓練安全，又能快速返回到操作控制模式，不影響操縱控制系統的作戰效能，在確保安全的情況下實現訓練模式和操作控制模式的快速切換。

在本系統樣機研制過程中，通過在每個控制器上增加額外通信模塊，實現主控制計算機到執行機構及傳感器之間的信號的屏蔽。在訓練模式下，通過控制器切斷控制計算機向外部執行結構等的傳輸，以避免誤動作。當切換到操作控制模式時，斷開主控計算機與仿真模型之間的交互，并接通控制器，實現輸出控制。

3.2 數學模型

操縱控制嵌入式訓練系統，利用數學仿真模型模擬本船操作響應，以實現操作控制系統執行結構不動作的情況下，完成艇員實船訓練的目的。

仿真模型的建立是實現該系統嵌入式訓練功能的關鍵。操縱控制系統所涉及的平臺仿真模型包括船舶空間運動六自由度模型、船舶水面運動模型、方向舵模型、舯舵模型、艉舵模型、均衡模型、潛浮模型、螺旋槳推力模型及波浪力模型等。

系統基于模塊化建模方法建立仿真平臺模型，以規范化的標準建立基本設備和部件的數學模型，將它們開發成通用的基本模塊（子程序），用其組合成不同類型子系統的模型（仿真程序），以降低建模的復雜性，縮短建模時間，增加模型的通用性。

仿真平臺運動模型主要模塊結構圖如圖2所示。

3.3 訓練評估

考核評估是仿真培訓中十分重要的一個環節，一般依靠教練員主觀評判打分的方式。但這種方式不僅評估結果具有極大的主觀性、延時性，而且還需要耗費大量的人力物力資源。

圖2 操縱控制系統模塊化分解圖

通過建立評估系統，以相關領域的專家知識和技術人員豐富的實際經驗作為評估標準，使用編程技術實現對考核人員的智能評估，這不僅提高了評估的效率和公正性，而且節省了大量的經費。

智能評估系統的結構原理如圖3所示，考核人員在控制臺上操作，監控軟件將操作數據記錄到數據庫之中。分析數據庫中的數據，對考核人員的實際操作水平進行評估，然后給出客觀、合理的評估結果。智能評估系統還能實現對培訓過程進行各種管理，如人員信息的存儲、查詢、打印等。

圖3 智能評估系統的結構原理圖

智能評估系統主要有數據庫和評判程序兩部分組成。數據庫包含有如下三類數據：操作人員操作信息數據，記錄受訓者操作時各仿真變量隨時間的變化；評估知識庫數據，其根據實際操作經驗作為專家知識存儲在計算機中，是實現評估系統準確有效的關鍵；第三類數據主要是考生的基本信息和考核成績，為培訓的總結及提高提供依據。

評判程序分為如下四個模塊：評估系統維護管理模塊、評估規則和參數管理模塊、評估的項目管理模塊、考生信息管理模塊。

系統考核與評估基本流程如下：首先將系統操作過程進行分解為一系列相對簡單、獨立的子過程，按照操作規范制定評估規則，對系統操作控制信號進行采集、記錄，并通過模糊綜合評估法進行操作評估。

3.4 故障仿真

船舶操縱控制系統由復雜的機、電、液壓系統組成，系統的安全直接影響到船舶航行安全。當操縱控制系統出現異常時，艇員如何根據出現的異常狀況判斷故障，采取相應對策控制及保持浮力，是降低事故隱患，避免重大海難事故發生的重要途徑。因而，故障仿真訓練對于船員具有非常重要的意義。

首先依據船舶操縱控制系統的結構，建立相應的故障模型，將可能出現的故障現象和故障原因轉化為故障數據庫，如表1所示。

表1 故障數據庫

在仿真模型中，添加故障仿真處理模塊，如通過設置并保持對應舵角值模擬舵卡故障等。在訓練過程中，教練員可以通過教控臺設置故障，仿真模型依據故障模擬當前故障現象，并將對應反饋通過通信接口發送至操縱控制臺相關顯示模塊。

4 結 語

針對常規訓練裝備損耗大、訓練耗費高等問題，基于嵌入式設計思路，提出了在現有船舶操縱控制系統中加裝嵌入式訓練功能的方法。對比分析了兩種不同嵌入式方案，并對嵌入式訓練涉及的訓練模式與操縱控制模式之間的安全切換、仿真模型建立、智能訓練評估及故障仿真等進行了研究。通過嵌入式訓練功能的加裝，可以大幅度減少訓練投入及訓練場地依賴度，顯著提高訓練效益，對軍事訓練改革具有重要意義。同時，作為現有武器裝備加裝嵌入式功能的探索，本文對其他武器裝備平臺嵌入模擬訓練功能具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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