摘要:嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)重要的應(yīng)用軟件領(lǐng)域，需要大量受過(guò)良好培訓(xùn)的開(kāi)發(fā)人才。文章分析了嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)及其對(duì)軟件工程教學(xué)的挑戰(zhàn)，根據(jù)教學(xué)中的時(shí)間和資源制約，設(shè)計(jì)了由軟件工程基礎(chǔ)課程、嵌入式系統(tǒng)核心課程和應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)課程構(gòu)成的課程體系。課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。與企業(yè)的良好合作是保證課程體系成功實(shí)施的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞:軟件工程;嵌入式系統(tǒng);自主學(xué)習(xí)

嵌入式系統(tǒng)指的是構(gòu)成更大的系統(tǒng)或設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)制造、國(guó)防、交通、通訊、消費(fèi)和娛樂(lè)等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年所制造的絕大部分微處理器(超過(guò)99%)被用于各種嵌入式應(yīng)用中[1]。正是由于其重要性，嵌入式系統(tǒng)得到越來(lái)越多的關(guān)注，如在搜索引擎Google中以Embedded Systems作為關(guān)鍵字，可以找出超過(guò)一千六百萬(wàn)個(gè)的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。值得一提的是，與其它軟件開(kāi)發(fā)相比，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在需求、設(shè)計(jì)、測(cè)試、維護(hù)以至于商業(yè)模式上都具有鮮明的特點(diǎn)，對(duì)物理尺寸、產(chǎn)品成本、實(shí)時(shí)性、可靠性、開(kāi)發(fā)周期等方面提出了更高的要求。正是由于這樣一些特殊性，使嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)人才的培養(yǎng)不能簡(jiǎn)單地照搬一般的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才的培養(yǎng)模式。

傳統(tǒng)上，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人才主要來(lái)自過(guò)程控制和信號(hào)處理等幾個(gè)嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。這些專業(yè)開(kāi)設(shè)有相應(yīng)的基于單板機(jī)、單片機(jī)或信號(hào)處理芯片的嵌入式計(jì)算課程，但很多課程內(nèi)容僅局限于對(duì)口的應(yīng)用領(lǐng)域。在教學(xué)安排中，與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容大多分散在為數(shù)眾多相關(guān)課程中。近年來(lái)，一些國(guó)內(nèi)外高等院校開(kāi)始著手將嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一的主題來(lái)設(shè)計(jì)課程體系。例如，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究者分析了美國(guó)本科教育中嵌入式應(yīng)用的課程，認(rèn)為，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)至關(guān)重要的是要包含相當(dāng)比例的具有實(shí)際動(dòng)手訓(xùn)練的內(nèi)容，嵌入式系統(tǒng)的教育和技術(shù)、應(yīng)用一樣，應(yīng)隨時(shí)間而演變[2]。一些研究者認(rèn)為當(dāng)前學(xué)術(shù)界未能將IT行業(yè)中變化的需求有機(jī)地集成到嵌入式系統(tǒng)的教育之中，應(yīng)當(dāng)消除工業(yè)界對(duì)畢業(yè)生技能要求與大學(xué)課程安排中的差異[3]。在開(kāi)設(shè)“嵌入式系統(tǒng)”課程時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及綜合項(xiàng)目的設(shè)置為學(xué)生引入嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所需的軟硬件知識(shí)[4-5]。

1997年，IEEE和ACM組成聯(lián)合指導(dǎo)委員會(huì)，將軟件工程推動(dòng)為一個(gè)獨(dú)立的職業(yè)，并為軟件工程的教育提供指導(dǎo)[6]。在2004年形成的SEEK04文件中，就對(duì)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)做出了相應(yīng)的指導(dǎo)。作為系統(tǒng)應(yīng)用專業(yè)之一，嵌入式和實(shí)時(shí)系統(tǒng)包含了嵌入式系統(tǒng)硬件、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和工具、時(shí)序問(wèn)題和硬件驗(yàn)證等內(nèi)容。其他相關(guān)知識(shí)還包括分散在航空與車輛專業(yè)、工業(yè)過(guò)程控制專業(yè)、小型及移動(dòng)平臺(tái)專業(yè)中的一些課程。但是，這一指導(dǎo)較為抽象，提供了不同環(huán)境和需求下的很多變化空間。為了迎接軟件產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，自2002年起，我國(guó)設(shè)立了一批國(guó)家級(jí)示范性軟件學(xué)院，培養(yǎng)軟件工程專業(yè)的本科生和工程碩士。其培養(yǎng)目標(biāo)是國(guó)際型、工程型和應(yīng)用型的軟件行業(yè)領(lǐng)軍人才。由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的需求非常旺盛。探索在軟件學(xué)院的教學(xué)中，開(kāi)展有效的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)，有著迫切性和重要意義。

1 “嵌入式系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)和制約

和其他高速發(fā)展的領(lǐng)域一樣，軟件工程教育中面臨技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的持續(xù)的挑戰(zhàn)，對(duì)于與實(shí)際應(yīng)用關(guān)系更為密切的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)而言尤為突出。首先，硬件的高速發(fā)展和進(jìn)步使得嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容和所需的實(shí)踐平臺(tái)只有不斷變更才能追趕這種變化的步伐。如4位的微控制器仍在一些場(chǎng)合有效地工作，但多核處理器成本的下降正使其成為新的嵌入式平臺(tái)。從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，從專用的DSP到功能強(qiáng)大通用的PC，從少量的EPROM到帶高速緩存的大量存儲(chǔ)，每一種硬件平臺(tái)在不同的應(yīng)用中都發(fā)揮重要的作用。在以軟件工程為背景的“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)中，必須根據(jù)市場(chǎng)定位制定獨(dú)立的教學(xué)目標(biāo)，從而安排合理的與硬件相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

其次，嵌入式計(jì)算應(yīng)用的復(fù)雜程度在不斷增加。早期的嵌入式應(yīng)用只包含單一任務(wù)，控制流在應(yīng)用程序和中斷服務(wù)例程之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，物理信號(hào)和人機(jī)操作等數(shù)據(jù)傳遞也相對(duì)簡(jiǎn)單。但是，新的嵌入式應(yīng)用往往需要多任務(wù)、與其它系統(tǒng)密切交互以及靈活的操作方式，讓開(kāi)發(fā)變得越來(lái)越復(fù)雜。應(yīng)用的復(fù)雜程度增加也造成測(cè)試的規(guī)模和復(fù)雜度增加。因此，在教學(xué)中需要涉及的問(wèn)題還應(yīng)包括產(chǎn)品質(zhì)量保證和開(kāi)發(fā)過(guò)程的改進(jìn)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)式工作環(huán)境和溝通技能的培養(yǎng)也是嵌入式軟件教學(xué)無(wú)法忽視的問(wèn)題?，F(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)已經(jīng)從個(gè)體開(kāi)發(fā)、手工作坊式開(kāi)發(fā)過(guò)渡到了產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，需要工程化的規(guī)范管理。任何軟件產(chǎn)品都需要團(tuán)隊(duì)合作才能完成。無(wú)論團(tuán)隊(duì)規(guī)模大小，都需要與獨(dú)立開(kāi)發(fā)不同的軟件文化。在以往的嵌入式教學(xué)中，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的設(shè)計(jì)與實(shí)施技能，缺乏對(duì)在團(tuán)隊(duì)環(huán)境中有效地協(xié)同工作能力的培養(yǎng)。我們認(rèn)為，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)既需要個(gè)人獨(dú)立完成特定任務(wù)的技能，也需要讓個(gè)體融入團(tuán)隊(duì)來(lái)完成更復(fù)雜的協(xié)同開(kāi)發(fā)。同時(shí)，由于嵌入式系統(tǒng)需要深入的應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)并且常常要求開(kāi)發(fā)者直接面對(duì)最終客戶，溝通技能和展示技能也非常重要。

此外，開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)的發(fā)展也對(duì)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。硬件制造商和軟件開(kāi)發(fā)商意識(shí)到嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要性，新的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)、測(cè)試工具、設(shè)計(jì)軟件、調(diào)試軟件、和其他支撐軟件陸續(xù)地進(jìn)入市場(chǎng)。這些工具和技術(shù)提升了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量，也加大了掌握這些工具所需的成本。

除了上述來(lái)自不同方面的挑戰(zhàn)之外，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)需要考慮大學(xué)的教學(xué)環(huán)境帶來(lái)的制約。首要的制約就是授課教師的背景和知識(shí)構(gòu)成。很多大學(xué)教師雖然接受了完整的理論訓(xùn)練，具有相關(guān)專業(yè)博士學(xué)位，具有較好的學(xué)術(shù)研究背景，但缺乏具體的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。其次是課程總學(xué)時(shí)的制約。在四年的本科教學(xué)中，軟件工程專業(yè)的學(xué)生通常要完成超過(guò)1800學(xué)時(shí)的課程，這些課時(shí)中可供“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)獨(dú)立支配的時(shí)間非常有限，使得“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)內(nèi)容必需做出取舍。另外，教學(xué)資源也造成了“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)限制。在教學(xué)中，有價(jià)值有意義的實(shí)驗(yàn)或項(xiàng)目需要一定的硬件平臺(tái)才能完成，而這些實(shí)踐環(huán)節(jié)必需達(dá)到一定的時(shí)間長(zhǎng)度，具備和現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)環(huán)境相似的復(fù)雜度才能讓學(xué)生獲得正確的認(rèn)知。這就要求大學(xué)必須擴(kuò)大投入以創(chuàng)造相應(yīng)的教學(xué)環(huán)境。因此，在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，必須考慮這些挑戰(zhàn)和約束。

2嵌入式軟件人才培養(yǎng)需求

企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的技能期望直接影響到課程體系的安排。事實(shí)上，在www.google.com和www.baidu.com等搜索引擎以及www.monster.com和www.51job.com等國(guó)內(nèi)外求職與招聘網(wǎng)站中可以容易地找到大量的有關(guān)嵌入式系統(tǒng)工程師的工作信息。我們以Embedded Engineer和嵌入式系統(tǒng)工程師為關(guān)鍵字在上述網(wǎng)站中分別找到的相關(guān)結(jié)果中隨機(jī)選取100個(gè)不重復(fù)的職位需求作為樣本進(jìn)行分析。這些職位所包含的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，包括電信、設(shè)備制造、應(yīng)用平臺(tái)、汽車電子、醫(yī)療、航空航天、軍工和工業(yè)控制等行業(yè)。其中，來(lái)自企業(yè)的職位需求呈現(xiàn)出明顯的多元化。一般地，初級(jí)職位對(duì)于專業(yè)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有要求或要求較低，但是隨著職位級(jí)別的上升對(duì)于應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)要求逐漸增加。剔除掉對(duì)工作年限和具體專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的要求，我們按照對(duì)學(xué)歷、專業(yè)、經(jīng)驗(yàn)技術(shù)技能，及非技術(shù)技能，在所搜尋到的職位要求中找出對(duì)應(yīng)的重復(fù)率超過(guò)50%的要求，如表1所示。除此之外，了解微處理器架構(gòu)，熟悉一種以上的匯編語(yǔ)言，熟悉數(shù)字信號(hào)處理，掌握數(shù)字調(diào)試工具，了解嚴(yán)格的軟件過(guò)程(如CMM或CMMI)，具備快速學(xué)習(xí)以掌握新技術(shù)的能力也頻繁出現(xiàn)。

可以看出，由于應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性，企業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員的主要要求不在于對(duì)某些特定工具和技術(shù)的掌握，而更加看重整體的通用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技能和經(jīng)驗(yàn)，這也從一個(gè)角度驗(yàn)證了在軟件工程教育中把嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一主題安排教學(xué)的可行性。同時(shí)，也可以看出，良好的軟技能對(duì)于嵌入式工程師而言，也是極具價(jià)值的。在我們的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中，來(lái)自企業(yè)的人才資質(zhì)需求是一個(gè)重要的依據(jù)。

較低的勞動(dòng)力成本、較高素質(zhì)和供應(yīng)充分的人才群體使近年來(lái)我國(guó)的軟件外包領(lǐng)域一直保持著較高的增長(zhǎng)速度，成為嵌入式系統(tǒng)人才需求的重要來(lái)源。目前我國(guó)軟件外包集中在對(duì)日外包(據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部2006年中國(guó)軟件行業(yè)年報(bào)，其比例接近60%)。根據(jù)我們的調(diào)查，日方當(dāng)前對(duì)外包人才的要求主要體現(xiàn)在非技術(shù)因素上(見(jiàn)表2，來(lái)源:日立系統(tǒng)軟件株式會(huì)社)，而這正是在傳統(tǒng)的教學(xué)中有所缺失的內(nèi)容。調(diào)查表明，目前國(guó)內(nèi)所培養(yǎng)的軟件人才存在很明顯的弱項(xiàng)，如外語(yǔ)水平低、掌握新知識(shí)慢、工作計(jì)劃性差、大生產(chǎn)和工程能力薄弱、創(chuàng)造性不足、交流溝通能力低下。這說(shuō)明在傳統(tǒng)的教學(xué)中軟技能常常被忽略。

3 “嵌入式系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)

我們認(rèn)為，在“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)中應(yīng)該涵蓋嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所需的核心技術(shù)技能和關(guān)鍵軟技能，并盡可能地為學(xué)生提供完整的、系統(tǒng)的動(dòng)手實(shí)踐環(huán)境。根據(jù)調(diào)查，在現(xiàn)有的本科階段嵌入式軟件教學(xué)中，學(xué)生缺乏獲得下列認(rèn)知的環(huán)境:軟件是一種滿足客戶需求的產(chǎn)品;軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)需要管理的過(guò)程;學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)難于學(xué)會(huì)使用一種工具。因此，在課程體系設(shè)計(jì)時(shí)，我們的指導(dǎo)原則是:強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，側(cè)重基礎(chǔ)概念和理論知識(shí)，偏向分析與設(shè)計(jì)能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得知識(shí)和掌握工具，在硬技能的教學(xué)中提高軟技能。其中，自主學(xué)習(xí)包括自主學(xué)習(xí)觀和自主學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)[7]。為了保證自主學(xué)習(xí)的效果，教師需要積極引導(dǎo)，制定循序漸進(jìn)的方案，提供學(xué)習(xí)所需環(huán)境和資源，并給予及時(shí)的幫助和指導(dǎo)。為此，我們?cè)谡n程中創(chuàng)建團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的機(jī)制，保持同伴間的壓力[8]。

在“嵌入式系統(tǒng)”課程體系中，按照嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的三個(gè)生命周期，即嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)生命周期、項(xiàng)目管理生命周期、和軟件執(zhí)行生命周期來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容。在課程體系中，作為軟件工程基礎(chǔ)的共性課程，如編程語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)組成原理、軟件體系結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)、用戶界面設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程構(gòu)成了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先修課程。而信號(hào)與系統(tǒng)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制、電路原理、信息安全、移動(dòng)計(jì)算等課程組成領(lǐng)域知識(shí)基礎(chǔ)，為學(xué)生深入應(yīng)用領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。連接軟件工程基礎(chǔ)與應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)的是由兩階段課程構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)核心課程:“嵌入式系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”和“嵌入式系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”兩門課程。

第一階段課程“嵌入式系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”中講授抽象的建模、分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證的概念和原理，通過(guò)小規(guī)模的演示和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，并讓學(xué)生接觸嵌入式開(kāi)發(fā)的軟硬件環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課中，授課內(nèi)容包括嵌入式系統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。課程講授的核心是分析的方法和依據(jù)、評(píng)價(jià)和選擇的推理過(guò)程、驗(yàn)證方法和測(cè)試原理等模型化、形式化和抽象化的內(nèi)容。雖然和軟件工程先修課程有一定重疊，但是強(qiáng)調(diào)解決嵌入式系統(tǒng)問(wèn)題的具體背景和特殊性。至于實(shí)現(xiàn)和測(cè)試等具體的技術(shù)細(xì)節(jié)，在講授時(shí)只做有限的介紹，而通過(guò)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目讓學(xué)生動(dòng)手去了解一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和調(diào)試工具。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，所有的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)一定要產(chǎn)生可以演示的成果。在這一課程中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生從抽象化和形式化兩個(gè)方面更深入地認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)，并且聯(lián)系工程中共性的活動(dòng)如規(guī)劃、度量、測(cè)試、和合理假設(shè)。具體地說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)與外界的接口是嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新的重要來(lái)源，因此，接口原理和設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方法是教學(xué)中的重要組成內(nèi)容。舉例來(lái)說(shuō)，在很多教材中，嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)者的接口常被忽略，但是，從開(kāi)發(fā)企業(yè)的角度出發(fā)，涉及系統(tǒng)診斷、測(cè)試、維護(hù)、升級(jí)等任務(wù)的開(kāi)發(fā)接口，應(yīng)該在大學(xué)中就被學(xué)生了解，讓學(xué)生能從產(chǎn)品的視角看待嵌入式軟件，而不僅僅是老師布置的作業(yè)。

在第二階段課程“嵌入式系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”中(大學(xué)四年級(jí)學(xué)習(xí))，要求學(xué)生同時(shí)完成項(xiàng)目管理和軟件開(kāi)發(fā)兩個(gè)生命周期。由學(xué)生分組模擬嵌入式軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，在團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員分配不同的職責(zé)并至少輪換一次角色:由一名學(xué)生擔(dān)任團(tuán)隊(duì)精力領(lǐng)導(dǎo)，另一人擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)客戶的角色。教師并不給出具體的任務(wù)和步驟，而只是制定開(kāi)放式的項(xiàng)目目標(biāo)，并提供基本的實(shí)驗(yàn)室資源和項(xiàng)目環(huán)境，由學(xué)生完成開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。在這門課中，我們建議教師承擔(dān)類似導(dǎo)游的角色，組織學(xué)生、制定紀(jì)律、安排路線、將學(xué)生帶入不同的場(chǎng)景，但是欣賞與探索的工作應(yīng)由學(xué)生來(lái)主動(dòng)完成。作為監(jiān)督者和評(píng)價(jià)者，在小組開(kāi)發(fā)方向出現(xiàn)重大偏差時(shí)教師應(yīng)及時(shí)指出問(wèn)題并提出建議。在總結(jié)和推廣階段，教師負(fù)責(zé)總結(jié)學(xué)生的觀察并聯(lián)系到相關(guān)的理論上。這一階段的課程，教師的主要任務(wù)是營(yíng)造接近真實(shí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景，讓學(xué)生全面系統(tǒng)地把握作為過(guò)程的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)法和作為產(chǎn)品的嵌入式軟件，并且要求學(xué)生以主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，掌握方法、平臺(tái)和工具的實(shí)際使用細(xì)節(jié)，并且得到改進(jìn)各項(xiàng)軟技能的機(jī)會(huì)。以一個(gè)工業(yè)控制項(xiàng)目為例，在實(shí)驗(yàn)室里配備PC機(jī)和輸入輸出板卡，教師提供C語(yǔ)言編程規(guī)范、各種文檔的模板、Linux、GTK、Comedi和RTAI的有關(guān)網(wǎng)站等材料。學(xué)生要進(jìn)行資料搜集和分析、制定項(xiàng)目規(guī)劃、完成軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、完成人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試和測(cè)試，最終提交過(guò)程文檔并展示和推銷產(chǎn)品。這樣，在第二階段不僅是簡(jiǎn)單的再現(xiàn)第一階段所引入的知識(shí)，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手獲得技能，加深了對(duì)同一主題的認(rèn)識(shí)。第二階段中開(kāi)放的項(xiàng)目環(huán)境可以留下更多更靈活的空間讓學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生完成從需求采集到驗(yàn)證與測(cè)試所有的軟件開(kāi)發(fā)階段，通過(guò)團(tuán)隊(duì)形式的開(kāi)發(fā)，學(xué)生可以了解到在團(tuán)隊(duì)工作的意義。

4總結(jié)與評(píng)價(jià)

在華中科技大學(xué)軟件學(xué)院，與工業(yè)界的合作對(duì)開(kāi)設(shè)的“嵌入式系統(tǒng)”課程中起到了積極的作用。例如， Intel公司捐贈(zèng)部分Xscale和多核開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提供了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)工具和案例。Sun和Symbian等公司為教師提供免費(fèi)培訓(xùn)，也拉近學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的距離，讓教師接觸到工業(yè)界最新技術(shù)和成果的機(jī)會(huì)。值得一提的是，教師與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目構(gòu)成了嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程中的項(xiàng)目背景的重要來(lái)源。在本文中，我們分析了嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)和對(duì)軟件工程教學(xué)提出的挑戰(zhàn)，根據(jù)大學(xué)教學(xué)中的時(shí)間和資源制約，設(shè)計(jì)了由軟件工程基礎(chǔ)課程、嵌入式系統(tǒng)核心課程和應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)課程構(gòu)成的課程體系。在課程設(shè)計(jì)中，我們的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的各種抽象和動(dòng)手能力。根據(jù)企業(yè)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才資質(zhì)的要求，我們安排了嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容。我們?cè)谌A中科技大學(xué)開(kāi)設(shè)的嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程為學(xué)生獲得動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)提供了自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，得到學(xué)生的認(rèn)可。與工業(yè)界的合作可以彌補(bǔ)大學(xué)教學(xué)資源上的不足。在所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題中，主要是團(tuán)隊(duì)成員對(duì)項(xiàng)目的參與度并不一致，個(gè)體貢獻(xiàn)大小可能非常懸殊。即使安排了角色輪換，但在時(shí)間壓力下，部分團(tuán)隊(duì)成員自愿承擔(dān)大量關(guān)鍵的工作，導(dǎo)致學(xué)生的收獲有所差異。其次，在綜合設(shè)計(jì)課程中，由于不存在真實(shí)的用戶，很多學(xué)生仍然習(xí)慣把教師當(dāng)作用戶，當(dāng)教師不能提供所需的信息，如需求和評(píng)價(jià)時(shí)，學(xué)生可能會(huì)放松對(duì)質(zhì)量的要求。這些問(wèn)題對(duì)于課程的改進(jìn)具有積極的價(jià)值。

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Study on Teaching of Embedded System in Software Engineering Major

SHEN Gang，HU Wen-qiang

(School of Software Engineering， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China)

Abstract: Embedded system is becoming one important application field of software， so a lot of talented developer educated are needed. In this paper， the development tendency of embedded system is analyzed， and there is one vast challenge in the teaching of embedded system. According to the finite time and resources， one course system is presented， which is composed of basis courses and key courses and application courses. The object of this course system is training the analysis ability through self-study， so good cooperation between enterprise and school is the key.

Key words: software engineering major; embedded system; active learning

(編輯:彭遠(yuǎn)紅)