关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考_凌明

第一篇：关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考_凌明

关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考

凌 明,刘 昊,时龙兴

(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南

京210096)第一作者:凌明(1972-),男,江苏淮安人,硕士,副教授,主要研究方向是SOC设计与嵌入式系统。承担了东南大学电子科学与工程学院以及

集成电路学院嵌入式系统课程体系的建设与授课工作。

摘 要:作为一个新兴的课程体系,关于嵌入式系统教学过程中相关先修课程与基础知识的准备、教学内容的选择、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。本文在东南大学相关院系嵌入式系统教学实践的基础上,分析了相关专业现行教学计划中基础知识结构与

嵌入式系统教学脱节的问题,并提出了解决方案;详细讨论嵌入式系统课程教学内容,包括硬件平台与软件平台的选择问题;本文在传统实验

教学模式的基础上,提出了项目驱动型的实验教学模式,探索了“研教结合”的新思路。关键词:嵌入式系统;教学改革;课程体系

Some Thinks about Embedded System Teaching LING Ming,LIUHao,SHI Long-xing(National ASIC System Engineering Research Center,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:As a developing curriculum system,there still have many problems including embedded system teaching in the areas of fundamental knowledge preparation,course content selection and the organization of lab and practicing are argued and discussed The gap between fundamental knowledge structure based on the traditional teaching plan and embedded system teaching are analyzed in this paper.Based on teaching experience in relevant colleges and departments in SEU,a solution is presented.And course content,such as the selection of hardware and software platforms,is discussed either.Based on the traditional mode of experimentteaching,the experiment mode of project driven is introduced,which is also a helpful explora-tion of the integration of teaching and researching.Keywords:embeddedsystem,reform of teaching,curriculum system 0 引言

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技

术、电子技术和各行各业的具体应用相结合的产物, 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。然而,嵌入式 系统是一个非常综合的技术,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;在系统的架构上设计到数字电路,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。因此,虽然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专科、本科、硕士培养计划 中开设嵌入式系统方面的课程。但是作为一个新兴 的课程体系,关于嵌入式系统教学过程中相关先修 课程与基础知识的准备、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。

多数学者认为嵌入式系统不是一个独立的学

科[1]。因此,在目前开设嵌入式系统课程的高校中, 基本上都是采取修改相应教学计划的方法,开设一 门或两门嵌入式系统方面的课程。然而,2004年 IEEE和ACM对计算机专业本科教育的课程体系 进行的设置认为嵌入式系统的课程应包括以下内 容:嵌入式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌 入式软件设计、实时操作系统、低功耗计算、系统可 靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入 式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混 合信号系统等[2]。显然,仅仅通过一门课程讲授这 么多内容是不现实的,寄希望于通过增加一门新的 课程而对原来的课程体系不作任何改动很难取得良 好的教学效果。在笔者的教学实践中发现,现行的 教学计划已经难以适应嵌入式系统教学的要求,学 生的基础知识结构在一定程度上与嵌入式系统的课 程教学要求存在脱节的问题。

在嵌入式教学内容的选择方面,大多数学者认

为嵌入式系统是一个软件系统和硬件系统并重的综 合系统,因此在课程的内容安排上基本都兼顾了硬 件知识与软件知识,尤其是嵌入式操作系统方面的 内容[2-4]。但是,选择什么样的硬件平台,选择什么 样的嵌入式操作系统来进行教学依然值得探讨。毫无疑问,实验和实践环节对于嵌入式系统教

学的重要性。关键的问题是如何在有限的课时中最 高效的安排与课程内容配套的课内试验,同时通过 课外实验作为强化教学内容,激发学生创造性的重 要补充。本文在传统实验教学模式的基础上,提出 了项目驱动型的实验教学模式。也就是将教师平时 所研发的某些嵌入式系统解决方案作为案例在课程 中进行讲解,而课程实验则根据项目的内容被分为 若干个基本模块,学生根据课程的进度逐步完成项 目中的各个模块实验,最终完成整个系统的实现。通过项目驱动新的实验教学模式,使学生在课程的 一开始就是带着项目的目标进行学习,为了完成项 目的需要,他们必须在课程中不断学习新的知识点, 并应用所学知识完成项目。1 嵌入式系统教学的课程体系

通过教学实践我们发现仅仅通过增加一门嵌入 式系统方面的课程是远远不够的。这是因为嵌入式 系统教学有其自身的特点: 第一、课程内容多、杂、系统性强。嵌入式系统 是一个软硬件系统的综合体,在课程中既要向学生 讲解嵌入式微处理器的基础知识以及其他相关硬件 知识,又要讲解嵌入式软件方面的知识。第二、课程的课时有限。一般而言,对于嵌入 式系统这门课程,研究生课程为60学时,而本科生 课程只有48甚至32学时。由于嵌入式系统课程要 求学生必须有足够的时间进行实验操作,因此实验 课占据了较多的课内学时。比如东南大学集成电路 学院硕士课程为60学时,其中理论课30学时,实验 课30学时;东南大学成贤学院的本科课程为48学 时,其中理论课30学时,实验课18学时。在有限的 课时内,需要讲解的内容太多往往会造成“贪多嚼不 烂”的问题,因此,如何合理地组织课程内容,通过构 建相应的课程体系,将不同层次的课程内容在不同 课程中讲解就显得非常重要了。另一方面,合理地 压缩课内实验学时,加大学生课外自主实践的时间 也是一个非常重要的举措。

第三、学生的背景知识参差不齐。具体表现在

电子类学生软件基础弱,而计算机类学生电路与硬件 基础弱。虽然电类专业的学生都先修过“C编程语 言”,“计算机原理”等课程,但是电类学生一般缺乏大 型软件项目的开发经验,尤其缺乏操作系统方面的相 关知识。这些都为嵌入式系统课程的教学带来了一 定的困难,因此在嵌入式系统课程体系中应该增加一 些用于弥补学生软件知识的课程就非常有必要了。针对上面分析的这些特点,我们需要构建一个 合理的课程体系,一方面使得介绍的知识更全面和 更加深入,另一方面也通过选修课弥补学生背景知 识。在课程体系的设置上,我们规划了五门课程: 《嵌入式系统概论》、《嵌入式系统》、《嵌入式系统高 级C语言编程》、《嵌入式操作系统》、《嵌入式微处 理器设计》。其中《嵌入式系统概论》作为本科生课 程,主要介绍嵌入式系统的基本原理和相关的基础 知识;《嵌入式系统》作为硕士学位课,其他三门课程 作为硕士选修课。嵌入式系统教学的内容选择

嵌入式系统纷繁复杂,涉及多个不同学科内容。就具体的处理器(CPU)而言,常见的嵌入式微处理 器不下十几种,甚至仅基于ARM CPU的嵌入式微 处理器就有将近150家不同的厂商供货;而嵌入式 操作系统的选择也非常多,从开源的RTOS如 Linux,uCOS到商用的RTOS如Windows CE、Sybian、VxWorks、Nuclurs、Palm OS等等。而在嵌

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系统应用中常用的软件中间件,比如网络协议

栈、嵌入式文件系统和数据库系统、多媒体压缩与解压缩库、加密协议等等更是令人眼花缭乱。如何选 择合适的教学内容是我们首先需要回答的问题。笔 者通过与相关教师的交流发现在嵌入式教学内容的 选择上常常存在一些误区: 课程内容中只讲解ARM处理器。其实嵌入式 系统中其他常见的处理器很多,比如在传统的工业 控制领域68K与Cold Fire系列处理器,甚至传统 的X86处理器占据了很大的市场份额;而在通信与 网络领域PowerPC处理器更是一统江湖;在游戏 机、图像处理等领域MIPS处理器仍然占据优势。ARM处理器作为新兴的嵌入式微处理器,在以手 机为代表的消费电子类应用中占据了绝对的统治地 位,并且ARM公司的战略布局是希望ARM能够 渗透到嵌入式应用的每个角落。因此,笔者认为课 程中以ARM为例进行讲解是符合技术发展趋势 的,但是在课程中我们应该至少告诉学生ARM不 是全部,在很多其他的应用领域,一些老牌的处理器 依然具有相当的优势。

在教学内容和实验平台的选择上片面追求高性 能的ARM9,XScale等处理器,认为ARM7已经过 时。与这些观点不同的是,笔者认为ARM7作为本 科教学与电类的硕士研究生教学是最合适的选择, 这是因为: 第一、从教学内容上来看,ARM7TDMI处理器 结构虽然简单,但是麻雀虽小,五脏俱全。ARM7 处理器已经很好地体现了ARM RISC的设计思想 和体系结构的特点。而ARM9以上的处理器在体 系结构上采用的哈佛结构和更深流水线架构甚至超 深流水线、跳转预测、单指令多数据(SIMD)等复杂 技术;另外,在存储子系统方面ARM9以上的处理 器一般都包括了MMU和Cache等设备,存储管理 比较复杂。这些特点都使得ARM9以及以上的处

电气电子教学学报 理器并不适合电子类专业的本科以及硕士教学。第二、从技术发展趋势和应用趋势来看,ARM 的公司愿景是“在每个数字设备中使用ARM技 术”,可见ARM的野心不仅仅是高端的消费类,多 媒体类,而且包括庞大的微控制器市场。比如: ARM在前不久收购了以8位机开发工具见长的 Keil公司,为的是在微控制器市场的份额;ARM的 最新处理器系列Cotex的第一款处理器是M3,该 内核实际上是ARM7的精简版,比ARM7还简单, 成本更低。目前基于Cotex M3内核的单片机已经 上市(流明诺斯公司),10K起的定价仅1个美金!因此,ARM7处理器非但不会被淘汰,相反随着 ARM处理器在传统的工业控制领域越来越的应 用,ARM7系列微处理器将逐渐取代传统的8位单 片机的庞大市场。

第三、从嵌入式应用的特点出发,嵌入式系统的 精髓是以应用为核心,处理能力够用就好,只有这样 在功耗和成本上才会有优势。单纯地追求高性能, 高配置实际上对于教学并不利,同时造成了大量地 资源浪费。我们不能在嵌入式系统领域套用PC的 思维习惯。

在嵌入式系统教学过程中的另一个误区是在嵌 入式操作系统的选择上片面追求像Linux,Win-dows CE这类非常复杂的系统。但是这类操作系统 作为教学内容有其自身的一些缺点: 嵌入式Linux虽然开源但是太过复杂,开发工

具和流程与典型的嵌入式开发流程也不相同,实际 在课程中很难详细深入地讲解Linux的内核。对于 没有操作系统背景知识的电子类专业学生而言,难 度是非常大的。另外,虽然嵌入式Linux因为开源 和免费,在越来越多的嵌入式系统中得到应用,但是 由于该操作系统非常庞大复杂,并且没有非常好用 的开发工具,因此笔者认为该操作系统并不是最好 的嵌入式开发平台。

Windows CE虽然是非常优秀的嵌入式操作系

统,但是第一不开源;第二过于复杂并且占用系统资 源大;第三不适合深嵌入和强实时类应用。更多的 运用在手机和PDA类应用,是非典型的RTOS。综上所述笔者认为uCOS/II是一个非常合适 的选择。uCOS是开源的操作系统,而且用于教学 科研是免费的。uCOS的内核非常精简,只要花一 些时间是完全能够将它的原理讲透讲深的。通过我 们的教学实践发现一旦学生掌握了uCOS,学习和 使用其他的OS也将不是难事。3 嵌入式系统教学的实验安排

嵌入式系统课程是一个实践性非常强的课程, 大家都公认实践对于课程学习的重要性,但是在目 前的教学实验安排上依然存在一些问题:(下转第106页)96

电气电子教学学报

2007年10月

两门嵌入式系统方面的课程。然而,2004年 IEEE和ACM对计算机专业本科教育的课程体系 进行的设置认为嵌入式系统的课程应包括以下内 容:嵌入式的发展历程和概述、嵌入式微处理器、嵌 入式软件设计、实时操作系统、低功耗计算、系统可 靠性设计、设计方法学、嵌入式系统设计工具、嵌入 式多处理器系统设计、网络化嵌入式系统、接口和混 合信号系统等[2]。显然,仅仅通过一门课程讲授这 么多内容是不现实的,寄希望于通过增加一门新的 课程而对原来的课程体系不作任何改动很难取得良 好的教学效果。在笔者的教学实践中发现,现行的 教学计划已经难以适应嵌入式系统教学的要求,学 生的基础知识结构在一定程度上与嵌入式系统的课 程教学要求存在脱节的问题。

在嵌入式教学内容的选择方面,大多数学者认

为嵌入式系统是一个软件系统和硬件系统并重的综 合系统,因此在课程的内容安排上基本都兼顾了硬 件知识与软件知识,尤其是嵌入式操作系统方面的 内容[2-4]。但是,选择什么样的硬件平台,选择什么 样的嵌入式操作系统来进行教学依然值得探讨。毫无疑问,实验和实践环节对于嵌入式系统教

学的重要性。关键的问题是如何在有限的课时中最 高效的安排与课程内容配套的课内试验,同时通过 课外实验作为强化教学内容,激发学生创造性的重 要补充。本文在传统实验教学模式的基础上,提出 了项目驱动型的实验教学模式。也就是将教师平时 所研发的某些嵌入式系统解决方案作为案例在课程 中进行讲解,而课程实验则根据项目的内容被分为 若干个基本模块,学生根据课程的进度逐步完成项 目中的各个模块实验,最终完成整个系统的实现。通过项目驱动新的实验教学模式,使学生在课程的 一开始就是带着项目的目标进行学习,为了完成项 目的需要,他们必须在课程中不断学习新的知识点, 并应用所学知识完成项目。1 嵌入式系统教学的课程体系

通过教学实践我们发现仅仅通过增加一门嵌入 式系统方面的课程是远远不够的。这是因为嵌入式 系统教学有其自身的特点: 第一、课程内容多、杂、系统性强。嵌入式系统 是一个软硬件系统的综合体,在课程中既要向学生 讲解嵌入式微处理器的基础知识以及其他相关硬件 知识,又要讲解嵌入式软件方面的知识。第二、课程的课时有限。一般而言,对于嵌入 式系统这门课程,研究生课程为60学时,而本科生 课程只有48甚至32学时。由于嵌入式系统课程要 求学生必须有足够的时间进行实验操作,因此实验 课占据了较多的课内学时。比如东南大学集成电路 学院硕士课程为60学时,其中理论课30学时,实验 课30学时;东南大学成贤学院的本科课程为48学 时,其中理论课30学时,实验课18学时。在有限的 课时内,需要讲解的内容太多往往会造成“贪多嚼不 烂”的问题,因此,如何合理地组织课程内容,通过构 建相应的课程体系,将不同层次的课程内容在不同 课程中讲解就显得非常重要了。另一方面,合理地 压缩课内实验学时,加大学生课外自主实践的时间 也是一个非常重要的举措。

第三、学生的背景知识参差不齐。具体表现在

电子类学生软件基础弱,而计算机类学生电路与硬件 基础弱。虽然电类专业的学生都先修过“C编程语 言”,“计算机原理”等课程,但是电类学生一般缺乏大 型软件项目的开发经验,尤其缺乏操作系统方面的相 关知识。这些都为嵌入式系统课程的教学带来了一 定的困难,因此在嵌入式系统课程体系中应该增加一 些用于弥补学生软件知识的课程就非常有必要了。针对上面分析的这些特点,我们需要构建一个 合理的课程体系,一方面使得介绍的知识更全面和 更加深入,另一方面也通过选修课弥补学生背景知 识。在课程体系的设置上,我们规划了五门课程: 《嵌入式系统概论》、《嵌入式系统》、《嵌入式系统高 级C语言编程》、《嵌入式操作系统》、《嵌入式微处 理器设计》。其中《嵌入式系统概论》作为本科生课 程,主要介绍嵌入式系统的基本原理和相关的基础 知识;《嵌入式系统》作为硕士学位课,其他三门课程 作为硕士选修课。嵌入式系统教学的内容选择

嵌入式系统纷繁复杂,涉及多个不同学科内容。就具体的处理器(CPU)而言,常见的嵌入式微处理 器不下十几种,甚至仅基于ARM CPU的嵌入式微 处理器就有将近150家不同的厂商供货;而嵌入式 操作系统的选择也非常多,从开源的RTOS如 Linux,uCOS到商用的RTOS如Windows CE、Sybian、VxWorks、Nuclurs、Palm OS等等。而在嵌

95第29卷 增刊

电气电子教学学报 关于嵌入式系统课程教学过程中几个问题的思考 凌 明,刘 昊,时龙兴

(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南京210096)第一作者:凌明(1972-),男,江苏淮安人,硕士,副教授,主要研究方向是SOC设计与嵌入式系统。承担了东南大学电子科学与工程学院以及

集成电路学院嵌入式系统课程体系的建设与授课工作。

摘 要:作为一个新兴的课程体系,关于嵌入式系统教学过程中相关先修课程与基础知识的准备、教学内容的选择、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。本文在东南大学相关院系嵌入式系统教学实践的基础上,分析了相关专业现行教学计划中基础知识结构与

嵌入式系统教学脱节的问题,并提出了解决方案;详细讨论嵌入式系统课程教学内容,包括硬件平台与软件平台的选择问题;本文在传统实验

教学模式的基础上,提出了项目驱动型的实验教学模式,探索了“研教结合”的新思路。关键词:嵌入式系统;教学改革;课程体系

Some Thinks about Embedded System Teaching LING Ming,LIUHao,SHI Long-xing(National ASIC System Engineering Research Center,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:As a developing curriculum system,there still have many problems including embedded system teaching in the areas of fundamental knowledge preparation,course content selection and the organization of lab and practicing are argued and discussed The gap between fundamental knowledge structure based on the traditional teaching plan and embedded system teaching are analyzed in this paper.Based on teaching experience in relevant colleges and departments in SEU,a solution is presented.And course content,such as the selection of hardware and software platforms,is discussed either.Based on the traditional mode of experimentteaching,the experiment mode of project driven is introduced,which is also a helpful explora-tion of the integration of teaching and researching.Keywords:embeddedsystem,reform of teaching,curriculum system 0 引言

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技

术、电子技术和各行各业的具体应用相结合的产物, 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。然而,嵌入式 系统是一个非常综合的技术,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;在系统的架构上设计到数字电路,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。因此,虽然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专科、本科、硕士培养计划 中开设嵌入式系统方面的课程。但是作为一个新兴 的课程体系,关于嵌入式系统教学过程中相关先修 课程与基础知识的准备、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。

多数学者认为嵌入式系统不是一个独立的学

科[1]。因此,在目前开设嵌入式系统课程的高校中, 基本上都是采取修改相应教学计划的方法,开设一 成绩管理:指导教师根据班级、学号或时间查

阅学生实验报告,在线批改,并提交相应成绩与反馈 意见。学生可以在任何网络终端经身份验证后查询 自己的实验成绩。课程负责人可以按照实验项目或 班级查询所有学生成绩列表,并以excel数据文件 的形式导出。

师生在线交流:学生通过登陆验证合法性后可 以匿名发表在做实验过程中遇到的问题或思考,也 可以查看其它同学发布的问题以及教师的解答;教 师可以查看学生的问题,以及做出相应解答;管理 员,即课程负责人可以对学生和教师交流的信息进 行维护(删除、备份),对恶意在网上散布谣言、与本 讨论板块主题不符的内容进行删除。3 结语

本文介绍的基于Web的开放型实验教学管理

系统是我校电子科学与技术专业《专业基础实验》课 程教学改革中的重要组成部分。该系统基于B/S 模式,采用ASP+Access开发而成。为实现实验教 学管理的现代化、信息化、科学化提供了坚实的平台,促进了实验教学管理的网络化,以及实验教学的 灵活性、多样性和实验数据资料的完善化,有效提高 了实验资源的利用率和实验教学管理的质量。参考文献

[1] 李可.实验教学网络信息管理系统的设计与开发[J],北京:实 验技术与管理,2000(19):54 [2] 金正一.建设开放性实验室的思考与实践,实验室研究与探索 [J],上海:2007,26(1):124-125 [3] 尚俊杰.网络程序设计-ASP[M],北京:清华大学出版社,2002 年第1版:115-117 [4] 何典,刘济波,聂丁.基于Web构建在线实验报告系统[J],南 昌:计算机与现代化,2007(3):115-117(上接第96页凌 明等文)

(1)课内学时有限,仅仅依靠课内实验的教学 是远远不够的,但是很多院校在开设实验课时只有 课内实验,而且因为管理方面的原因,实验室也不对 学生开放。

(2)课内安排的实验更多的是为了配合课内理

论教学的内容,学生在基于开发板的实验平台上进 行一个一个模块的实验,缺乏系统性,往往造成课程 结束后,学生还是没有建立完整的系统概念。(3)现有的嵌入式实验教学平台所配的实验, 更多的是要求学生按照实验指导书的步骤一步一步 按部就班地重复实验内容,缺乏创新性。针对这些问题,笔者在东南大学电子学院和集 成电路学院的教学实践中做了相应的改革和尝试, 这些改革主要包括两个方面:(1)拓展课外实验的内容。我们将课内实验的

目的定位在基本技能的培养,而课外实验则要求学 生完成比较综合的实验内容。在实验组织上,将简 易的开发套件发给学生,让他们在课外自己动手作 实验。由于学生开发套件相对比较便宜,且不容易 损坏,便于管理。

(2)采用项目驱动型的教学模式。在课程的一开

始就按照项目研发的流程进行授课。我们将教师研发 的嵌入式应用项目作为案例作为课程内容进行讲解, 相应的实验课内容则按照研发方案中的各个模块进行 设计,这样当课程结束时,学生的最后的大实验就是将 前面所实现的各个模块拼合起来构成比较完整的系 统。同时,结合学生课外科技活动,对于感兴趣和学有 余力的同学可以安排更深层次的研发内容。4 结语

本文针对目前嵌入式系统教学过程中存在的一 些问题进行了探讨,提出了嵌入式系统课程体系的 建设方案;针对电子类专业嵌入式系统教学,笔者认 为ARM7+uCOS/II的教学内容是比较合适的选 择;最后,针对目前的教学实验的组织提出了课外实 验和项目驱动的改革方案。通过在东南大学集成电 路学院的教学实践,取得了良好的教学效果。参考文献

[1] 邵贝贝.关于嵌入式系统教学的思考[C]第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会论文集,清华大学出版社2005:3-7 [2] 仲伟波,包亚萍,付跃文,李义丰.关于嵌入式系统教学的几点 思考[J].上海:实验室研究与探索2006,25(12):1565-1568 [3] 李岩,王小玉,孙永春.嵌入式系统教学研究[J].南京:电气电 子教学学报2006,28(3):45-47 [4] 汤书森,刘同山,马义德.嵌入式系统教学与科研之探讨[J].兰州:甘肃科技2006,22(11):254-256 106

气电子教学学报 电

2007年10月

第二篇：嵌入式系统 课程感想

《嵌入式系统设计》课程感想 班级：电气99姓名：王正杰学号：09095018 虽然上完了整门课，但是还是对嵌入式和嵌入式系统等最基本的概念不是很了解。于是自己动手查阅了一些资料，其中IEEE(国际电气和电子工程师协会)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”（Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。国内比较认可的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统，对功能、对可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

“嵌入式”反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。而且，嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

一个简单的嵌入式系统一般包含以下几部分：嵌入式微处理器外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序。可见，其实嵌入式系统就是含有微处理器和硬件接口的一个根据应用可裁剪的非标准计算机系统。

嵌入式系统的发展历史：

 嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。

 70年代单片机的出现，使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。

 80年代早期开始，嵌入式系统的程序员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入

式应用软件，这使得可以获取更短的开发周期，更低的开发资金和更高的开发效率，“嵌入式系统”真正出现了。

 目前，嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包

括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如：神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑、电饭煲„）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中都有嵌入式系统的身影。

嵌入式系统的特点：

 专用性：嵌入式系统面向用户、面向产品、面向应用，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。也正是这个原因，必须结合实际系统需求进行合理的裁减。

 嵌入性：也就是说系统和被控制的对象是紧密连接的，一般不需要人为干预，从这点上讲，也就对嵌入式系统的环境适应性、稳定性、可靠性等提出了一些要求，在进行软件和硬件设计时必须考虑这些要求。

 智能性：1.嵌入式系统需要有一个中央处理器单元（CPU），来实现对对象的智能控制。

2.嵌入式系统首先是计算机系统，其次是专用的计算机系统，这种系统有别于通用的个人电脑（PC），最后由于其专用的特点决定了其软硬件必须能够进行定制，必须能够进行裁减。

3.单片机也是属于嵌入式系统的范畴。但是由于历史的原因，单片机和嵌入式系统被许多人区分开来对待，嵌入式系统更多地被理解为使用ARM等32位嵌入式微处理器的计算机系统。4.单片机系统一般采用单任务程序或简单的多任务内核，如uC/OS-II操作系统，一般应用于一些小型应用系统中；而ARM嵌入式系统还能很轻松的运行Linux、Windows CE、VxWorks等复杂的操作系统，比较适合于设计大型应用系统。

嵌入式系统开发的分工：

1.芯片制造商：负责制造包括CPU、网卡、RAM、及Flash等芯片的厂商。

2.设备制造商：负责制造硬件开发板和产品板。3.操作系统提供者：负责提供嵌入式操作系统。4.软件开发商：负责在操作系统之上开发具有独

立功能的应用程序。

5.系统集成商：负责向最终用户提供产品解决方

案。

嵌入式开发的一般方法：

嵌入式系统的软件开发通常采用 “宿主机／目标机”方式 :

首先，利用宿主机上的丰富的资 源及良好的开发环境开发和仿真调试 目标机上的软件。

然后，通过串行口或网络将交叉 编译生成的目标代码传输并装载到目 标机上。

最后，目标机在特定的环境下运行。

几种常见的嵌入式系统：

试目标机上的软件

生成的目标代码传输并装载到目标机上

目标机在特定的环境下运行

 嵌入式Linux：

uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统，完全开放代码。uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。

适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。

它保留了Linux的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。

 Win CE：

Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。

 VxWorks :

VxWorks操作系统是美国公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

 Nucleus：

Nucleus PLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核，其95％的代码是用ANSIC写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。Nucleus PLUS采用了软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的，通常由几个C及汇编语言模块构成，提供清晰的外部接口，对组件的引用就是通过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法，使Nucleus PLUS 的各个组件非常易于替换和复用

嵌入式系统发展趋势：

我们有理由相信计算机还将继续快速发展并进一步改变我们的生活，让计算变得“无所不能”、“无处不在”。其中“无所不能”将是人工智能技术和超级计算机的结合，而“无所不在”则是嵌入式技术应用的广阔天地，现在普通消费者已经可以从市场中买到数码相机、移动电话、打印机等众多的数码产品、航空设备、ATM机、计算机网络设备等电子产品中都用到了嵌入式技术。

通用计算机的发展变为功能电脑，普遍进入社会，嵌入式计算机发展的目标是专用电脑，实现“普遍化计算”，因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。正如我国资深嵌入式系统专家——沈绪榜院士的预言，“未来十年将会产生同大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片，将为我们提供无限的创造空间“。

总之，“嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞，会把当今很多技术和成果吸引进来”。

第三篇：嵌入式系统课程建设

嵌入式系统课程建设

近年来，我国嵌入式系统产品发展十分迅猛，中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益，所带动的相关工业产值超过万亿元，成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下，许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程。在IEEE计算机协会和ACM共同制定的2004版计算机类课程体系中，嵌入式系统已经被列为核心课程之一。北京航空航天大学计算机学院于2002学年开始开设了“嵌入式系统设计”课程，下面对该课程的建设情况作简单介绍。课程基本情况

该课程是面向计算机学院高年级本科生（或研究生）开设的专业课，是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力，为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。课程采用理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法，教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果，使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向，培养出适应社会需求的专业化技术人才。

该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理，使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。课程在教学内容安排上遵循“面向市场需求、定位人才培养”的原则，强调将计算机系统不同层次专业知识的基础性与实际工程设计思想和架构的前沿性相结合，重视将计算机系统自底向上的各种专业课程内容的有机整合，使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景，让学生进一步认识和掌握上述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。在课件设计上，采取统一的知识体系结构，涵盖“基础知识+ 基本技能+ 技术讲座+ 项目实践”四大模块，突出注重工程能力培养的特色。通过课程学习和实验，学生应能够熟悉一种典型的微处理器体系结构，掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统，熟练使用一门开发语言，使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。

目前该课程为48学时，其中理论授课24学时，实验24学时。该课程的理论教学内容包括：

（1）嵌入式系统概述；（2）嵌入式硬件基础；（3）嵌入式操作系统；（4）嵌入式系统的设计与建模；（5）嵌入式系统设计实例分析；（6）专用接口和硬件加速器；（7）分布嵌入式系统；

（8）高可靠性嵌入式系统等扩展内容。课程的实验包括了基础性实验和综合设计实验两部分，基础性实验主要是一些预先设计好的实验，通过让学生的实际操作，能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解，同时，能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境，主要包括嵌入式操作系统的移植和裁减、驱动程序的开发及对开发工具链的使用。综合设计实验则要求学生面向某综合应用（指定或者自主提出）而进行设计、编码和调试并给出完整的解决方案。

课程的考核由三部分组成：理论课作业和小测验20%，基础性实验40%,综合设计实验40%。

经过四年的建设，该课程的已整理编写完成配套的教案、讲义和实验指导书，形成了一整套课程指导和考核体系，建立了以相关学科学术带头人为课程负责人，以博士中青年教师为教学骨干，以博士青年教师和博士生为教辅人员的教学团队。几年来的教学实践表明，该课程的教学实现了教与学的有机结合，理论教学和实践环节高度统一，有力地促进了学生的工程能力提高。在学生的作品中创新成为主题，学生在国内外各种嵌入式方面的竞赛中屡创佳绩，也从另外一个侧面印证了良好的教学效果。精品课程创新点

（1）本硕一体化设置。

课程强调研究生与本科生学习内容的连贯性、层次性，从理论课到实验课都设置了基本、中级和高级三个层次的内容，学生可根据自己的基础选听（或选做）具有不同加权值的内容（或实验）。突出体现了学院本、硕一体化的课程建设思路。

（2）兼顾理论，重在实践。

作为一门实践性很强的课程，本课程在不断更新最新的国内外理论知识的同时，非常重视加强实践环节，主要体现在两个方面：

一、课程理论授课部分，每一章都有设计实例，这些设计实例大部分来自教师实际的科研或工程项目，并且随着科研工作的变化而动态更新，具有很强的实践性。

二、课程设计了大量的实验，实验课时也占到了整个课程的一半时间，实验课本身加强了指导力度，由骨干教师加多名具有较强实践能力的助教组成的指导队伍，负责整个实验期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作。

（3）紧密结合企业核心技术，具有较强的实用性和前沿性。

课程内容的设置与动态调整，都是在充分分析当前国际上有影响的嵌入式系统软、硬件平台最新的核心技术、充分考虑嵌入式应用系统开发企业技术需求的基础上进行的，课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点，是企业界普遍关心的核心技术，具有较强的实用性，有利于培养出业界需要的人才。课程前沿性则表现在：

一、课程的主讲教师是从事嵌入式系统研究与开发一线的科研人员，能够及时地根据技术发展动向调整教学大纲和教学计划，及时地将最新的技术和设计理念引入到课程中。

二、及时地对国际上一些著名大学（目前我们主要选择的是卡耐基·梅隆和普林斯顿大学）的相关课程的开设情况进行跟踪分析，对我们的课程安排适时调整。

（4）注重创新素质的培养。

嵌入式系统是面向应用的专用计算机系统，与产品和市场有着紧密的联系，设计的创新性直接决定了产品的创新性，加强未来的嵌入式系统设计师的创新素质的培养，是本课程重点之一。具体体现在：

一、课程只对基本原理和方法介绍，对一些具体技术和环境则通过课外参考资料和网上第二课堂提供给学生，学生根据个人兴趣有选择地对某些问题进行深入学习和研究；

二、注意培养学生批判性思维方式，在实例分析中，鼓励学生对实例所采用的技术和方案进行不同角度的评价，变被动灌输为主动思考；

三、加强综合设计性及开放性实验环节，鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容，创新性是综合性实验的考核标准之一。

（5）形式多样的教学模式

我们采用“责任教授＋主讲教师+ 实验辅导教师”的教师团队，采用“讲授+分析+案例+演示+大型作业+实验+查阅资料及撰写综述报告+小课题”的教学模式，改善了这类综合性课程“难教”、“难学”的状况。

讲授：对于基本概念和基本原理方面的内容，采用以传统的讲授法为主，力求讲清概念内含和外延、基本原理的思路，实质意义以及适用范围等内容；

分析：嵌入式系统设计的内容较多，对于某些书本上只提其然而不提其所以然而又比较重要会影响系统级设计理解的问题，找准切入点，逐步分析，使学生深入理解相关概念；

案例：对于应用性较强的内容，精心设计典型案例，通过对案例的分析和逐步实现，使学生理解并能够正确应用相关的技术和原理解决问题。

（6）完整的实验体系

全面的实验内容、实验过程全程指导、严格的考核体系是本课程实践环节的亮点。

课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓励学生创新的综合设计实验两部分组成。基础性实验主要是一些预先设计好的实验，通过让学生的实际操作，能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解，同时，能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境。基础性实验是一组实验集，包括了必做的和根据个人的兴趣选做的。目前针对Xscale硬件平台基于WINCE操作系统和LINUX操作系统分别设计了四大类共24个实验，针对EIA平台设计了4个基本实验，学生可以任选平台，除了3个必做的实验外，每个人按要求选做1～2个实验。综合实验是启发式的引导性实验，主要目的在于培养学生对课程所学知识的综合运用能力和创新能力。由学生结合本课程内容以及前导实验，充分发挥主观能动性，独立设计并实现具有一定演示度的嵌入式系统，原则上不限制硬件和软件平台。考虑到学生水平差异，给出了一些备选方向，鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容。

对于基础性实验，要求每个学生独立完成，实验前要求提交实验预习报告，实验过程中给出实现结果，实验后要求提交实验报告。对于综合设计实验，以兴趣小组方式组织，每个小组3～4人，要求每个小组都要提交项目申请书，经过答辩、确认技术路线可行后，进入实现阶段，实验完成后，提供关于实验的课程设计和实验报告。在整个实验过程中由课程教师和助教一起完成实验指导。建设的具体实施办法

（1）完善课程网站

实现所有教案和课件全部电子化，具有较好的多媒体效果，并放在网站上。实现教学手段的电子化与网络化，包括网上作业的发布与提交，网上小测验，网上辅导与答疑。

（2）建设开放实验室

从这几年的教学实践看，学生对嵌入式系统这种教学与实践相结合的课程非常感兴趣，尤其在综合实验中表现出很高的热情和积极性，所投入的精力和时间已远远超出课程的要求，教学效果非常明显。这促成我们建设开放实验室的想法，即使该课程的实验教学做到实验时间、实验内容和实验器材对学生的真正开放。使学生能够理论与实践相结合、验证型实验与设计型实验相结合、课内与课外相结合。当然在开放实验室下的课程辅导、监管、考核方式都需要新的探索。开放实验室将通过学校的教改项目支持来完成。

（3）逐步构建第二课堂—电子教室

软硬件平台的多样性是嵌入式系统的主要特点之一。由于课时等条件限制，课堂上不可能有覆盖很多内容，为了保证课程的广度和深度，往往需要学生课外学习和掌握一定的知识。因此，我们计划逐步建立第二课堂—电子教室。该教室包括多个专题（如ARM教室、X86教室、Linux教室、WinCE教室、低功耗设计教室等），学生根据自己的时间和兴趣选择，并在网上交互学习。电子教室的建设将依托学院教改项目。相关教材介绍

经过近四年的建设，本课程形成了自己的教案、讲义和实验指导书。《嵌入式系统设计》教材也即将编写成稿。课程的实验内容和指导书已被“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”收录。

主讲教师个人简历

尚利宏博士，北京航空航天大学计算机学院讲师。主要研究方向为嵌入式系统、嵌入式软件测试、容错计算，主讲《计算机容错技术》、《嵌入式系统设计》等课程。作为技术负责人完成国家自然基金项目一项，国防预研基金项目二项，以及国防重点型号任务多项。获陕西省国防科技进步三等奖一项。2005和2006年连续两年指导的本科生队伍获得微软公司组织的全球大学生嵌入式系统设计大赛优胜奖。北航大学生课外活动优秀指导教师。

第四篇：【嵌入式】Linux 嵌入式系统教学课程改革探索

摘要：传统嵌入式系统教学内容容易使学生产生厌学、畏难的现象，严重影响了教学质量。该文提出基于调整实践教学体系的设想，并具有针对性地提出基础课程投入力度、分阶段培养学生Linux下编程能力、改革实践内容的方法，实现即可与传统嵌入式教学方式相结合，又可与当前嵌入式发展趋势相吻合的实践教学改革方案；从而达到提高学生学习兴趣和教学质量的目的。中国论文网

关键词：嵌入式系统；教学内容；教学质量；实践教学；Linux

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6733-02 概述

嵌入式系统是面向软件、计算机、通信、电子等专业本科生和研究生的一门普及型技术基础课程。它是一门交叉学科，既与计算机专业课程有关，又与电子电气、通信、自动化、化工、材料等诸多专业课程有关，并且还与具体的应用背景相关联。涉及到的基本知识有：硬件知识（如嵌入式微处理器及其基本的接口知识、扩展的人机接口、网络通信接口等）、Linux操作系统（至少了解Linux操作系统的中断、优先级、任务间通信、同步等知识）、程序设计知识（C、C++、尤其需要精通C语言）；同时，还需涉及一定的数字电路知识[1-2]。

嵌入式系统学科的特点决定了学生需要学习大量相关课程方能做出优秀的作品，其成果见效周期长，学生在系统学习过程中会普遍因为缺少相应成绩而丧失学习兴趣。针对这种情况，我院在传统嵌入式系统教学中加入了一些新颖的、能够有效激发学生学习动力的相关课程，以此提高对嵌入式系统学习的兴趣，并且取得了显著的成绩。

嵌入式系统教学课程改革措施

C语言作为学习其他编程语言的基础，同时也是传统嵌入式系统基础学科之一，需要重点强化学生实际动手能力。在嵌入式的高级应用部分我院将其与新兴的智能手机操作系统—Android相结合，取得了良好的教学效果。

2.1 基础课程改造

我院嵌入式系统教学对学生采用“厚基础，宽口径”的教学特色，着重强调学生对基础知识的掌握。为强化学生的实际动手能力，我院将C语言的课时设置为80课时，并辅以大量的实践内容。针对嵌入式系统偏重于Linux编程的特色，在C语言讲授时直接开展基于Linux下编写C语言的教学。通过实践教学表明，学生只需两周即可掌握相应方法；而且学生由于没有Windows下VS编程经历，反而更加容易掌握接受。

在后续课程中重点加强Linux下高级C语言编程学习，如内存问题、宏问题、调试与优化等，部分学生在大二即可做出优秀作品。在刚刚结束的2012年NOC网络与信息安全技术大赛中，我院嵌入式系统学生获得了全国二等奖的好成绩。

2.2 Android课程教学

Android作为一个新兴的智能手机操作系统，在国内外广受欢迎，学生范围内也有大量从事Android学习。Android学习起点低，只需学完Java课程即可从事开发，针对嵌入式传统教学内容容易使学生丢失学习兴趣的现象，将其加入到嵌入式教学体系当中，作为学生实践技能的有益补充。学生很容易通过Android做出优秀的作品，从而激发其自信心和兴趣，再以此为基础，指引其从事跟嵌入式系统方面相结合的研究，比如完成Android系统的裁剪，功能的定制及将其移植到ARM板中，甚至还可以同物联网等新兴领域相结合。

其他措施

除了嵌入式系统课程改革外，我院还广泛开展校企合作，建立开放实验室和鼓励学生参加全国大赛。

3.1 与CSDN，GOOGLE开展校企合作

为了激发学生的创造思维，发扬团队精神，锻炼学生编程能力，我院与CSDN合作建设了《嵌入式相关资料》 CSDN高校俱乐部，并举办了多场Android开发交流会。同时还积极与GOOGLE开展深入合作，成立了南阳GTUG，每月举办GOOGLE Android开发者技术交流活动。通过校企合作，不仅提高了学生学习的积极性，也极大扩展了视野，为今后嵌入式系统教学进一步拓展创造条件。

3.2 建立开放实验室

为了提高嵌入式系统学生学习嵌入式技术的兴趣，我院开设了Android、嵌入式开放实验室，鼓励学生踊跃参加。开放实验室是一个以“自由、促进、创新”为理念，为对Android、嵌入式技术感兴趣的学生提供了一个沟通交流、学习提高的良好环境。开放实验室以Android技术和嵌入式技术为研究主体，实验题目具有应用性、先进性和趣味性，通过开放实验室，为学生提供学习、实践、交流、承担项目、就业对接等机会。为此，定期举办术开发技术讲座，促进不同水平和层次小组成员之间的沟通交流、实践锻炼机会、努力拓宽学生毕业时就业机会[3]。现在，开放实验室作为开设嵌入式系统课程的实验基地，从带领实验室的经验中总结出学生培养模式，并且通过“学生带学生”的模式，不仅使学生能力进一步提高，也为我院嵌入式系统教育培养计划课程的执行进行前期探索。

3.3 积极鼓励学生参加大赛和做项目

我院为锻炼学生实际动手能力，积极鼓励学生参加各种竞赛，在全国信息技术大赛（Android方向）和河南省移动MM大赛中都取得了优异的成绩。经过实践证明，竞赛模式能够将对Android感兴趣的学生集中起来培养，这样学生之间能够方便的学习交流沟通，形成良好的互动氛围。通过做项目和积极参加各种比赛，不仅可以快速提高学生的知识水平，还可以使学生的组织能力和团队协作能力得到很大提升。

需进一步加强的地方

虽然我院在嵌入式系统教学方面取得了不小的成就，但是仍然有一些问题需要进一步加强。

4.1 教材建设

Android诞生没有太长时间，目前国内研究大多都是从国外借鉴而来，市场上的很多书籍存在相互抄袭甚至通篇代码的情况，而且也不太符合嵌入式系统学生的自身特色。可以集中力量，从实践教学出发，以工程实践为核心，根据嵌入式系统自身特点，编写几本优秀高质的、适合本教学特色的Android教材，将其与传统嵌入式教学体系有机结合起来。

4.2 师资建设

由于嵌入式系统教学的特殊性，需要教学人员具有教育教学能力和工作经验兼备的复合型人才，但目前高校嵌入式教学领域普遍缺少“双师型”人才，这需要以后学院加强对青年骨干教师的外出培训力度和政策支持。

4.3 转变教学手段

在传统教学中，教师普遍采用以“PPT为中心”的教学模式，授课时使用大量PPT，这种做法容易使学生产生上课不认真听讲的心理，而且也会容易引起课堂枯燥等问题，不利于激发学生的兴趣。教师在授课时应转变思路，将PPT作为一种补充手段，采用多种教学模式[4]，“以学生为核心”，将学生作为授课时的主体，从而激发学生学习兴趣。

结论

该文针对嵌入式系统传统课程存在的在教学过程中学生容易丢失学习兴趣的问题，针对嵌入式学科特点和学生学习的特点提出了一些实践教学改革方法，以此努力构建嵌入式系统教学课程新模式。

参考文献：

[1] 章民融，徐亚锋.嵌入式教学关键点的研究和嵌入式实验教学平台的设计[J].计算机应用与软件，2009，26（3）：160-162.[2] 邓昀.关于嵌入式系统课程教学改革的探讨[J].中国校外教育（理论），2011（z1）：《嵌入式相关资料》 566.[3] 吴磊.嵌入式教学与实验的研究[J].实验室研究与探索，2011，30（11）：103-104.[4] 胡沛.JavaScript课程教学改革探索[J].电脑知识与技术，2011，7（32）：7944-7945.转载请注明来源。原文地址：

《嵌入式相关资料》

第五篇：课程与教学论问题与思考

课程与教学论问题与思考

第一章 课程与教学论的历史发展 1.简述课程与教学的涵义

课程的定义：课程是按照一定的教育目的，在教育者有计划、有组织的指导下，受教育者与教育情境相互作用而获得有益于身心发展的全部教育内容。课程定义的基本类型：课程即教学科目；课程即学习结果或目标；课程即“计划”； 课程即“经验”。

教学是为实现教育目的、以课程内容为中介而进行的教和学相统一的共同活动。教学是科学与艺术的统一。2.简要回答课程与教学研究的历史发展

课程研究分为三个阶段：第一阶段是前科学时期，课程研究处于孕育与萌发阶段，并没有科学的概念及系统的理论体系。第二阶段是系统理论时期，课程研究逐步系统化；课程研究的理论研究科学化；课程有关问题的专门化研究；出现了一批有影响的代表人物如夸美纽斯，总之，这一时期的课程理论研究体系已基本构成，并表现在教育学的各科理论研究中。第三阶段是课程研究的专门学科时期，课程论独立体系的建立，标志着课程这门学科的诞生。博比特出版《课程》一书，是课程成为一个独立研究领域的标志。泰勒的《课程与教学的基本原理》被誉为“现代课程理论的圣经”。

教学研究的早期发展还不存在现代意义上的教学理论，但是这一时期的教学思想却萌发着人类教育理论的全部基因和力量，包含着教学理论的原始信息，是人类教学理论进一步形成与发展的理论基础。教育理论的萌芽产生与启蒙运动的爆发。教学理论独立体系的形成是以赫尔巴特的《普通教育学》为标志的。3.了解“泰勒原理”的主要内容：确定教育目标；选择教育经验；组织教育经验；评价教育计划

4.解读课程与教学关系的主要观点

（1）分离说：课程是内容，教学是过程。（2）关联说：

①连接说：课程是课程开发系统的输出结果同时又是教学系统的输入成分。②过程交叉说：教学是课程系统的实施过程；教学是课程的一种表现形式；教学设计是课程开发的微观层次。

③包容说：一种是课程包括教学（大课程论说），另一种是教学包括课程（大教学论说）。

④目的-手段说：课程是目的，教学是手段。也有人认为课程、教学都是手段，但课程为主而教学为辅，教学是因为有课程才产生的。

（3）整体说：课程与教学实属一件事，高度连接，关联与融合，具有不可分割性。这种整体说又有两个层次的表现：“循环整体说”和“有机整体说”。5.分析课程理论与教学理论的关系

（一）课程理论与教学理论统一于课程与教学实践

（二）课程理论与教学理论是并存于教育学体系内的两门下位学科

（三）课程理论与教学理论互为存在与研究的理论基础 第二章

课程与教学政策

1、简述课程与教学政策的涵义与特点

涵义：是指国家教育行政部门为调整课程与教学权力的不同需要，并调控课程与教学运行的目标和方式而制定的行动纲领和准则。一般是一个国家用文件形式来规定的。它包含3个方面的内容，即课程与教学政策的目标、课程与教学政策的载体和主体。其本质就是课程与教学权力和课程与教学权力的变化而造成的利益的变化。表现在课程与教学权力的分配、再分配或重新分配。特点：

（一）行为的准则性：路线、纲领

（二）目标的针对性：为课程目标服务

（三）实施的程序性：按一定步骤、阶段与方式方法

（四）载体的规定性：课程与教学计划、标准、教科书

（五）内容的法定性：有法律法规效应，必须实施与执行。

2、课程与教学政策主要有几种类型？其基本特征是什么？

（一）类型：根据课程与教学权力的集中与分散程度来划分：中央集权型、地方集权型和学校自主型。

（二）基本特征：

①中央集权型：全面集中、刻板划

一、自上而下 ②地方集权型：地方在教育上独立自主 ③学校自主型：教师有充分的课程自主权。

3、谈谈学校自主型课程与教学政策的价值取向

（一）涵义：学校自主型政策往往是立足于本校学生实际，以追求特色与个性为价值取向，故将其概括为“特色论”的价值观。

（二）评价： ①优点：有助于更好地实现教育目标和办学特色；有助于学校课程与教学的实施与改进；有助于课程与教学政策的民主化，有助于学生个性的发展以及教师专业发展水平的提高，也有助于调动各个社区和学校的办学积极性。②缺点：加剧了学校与学校之间的教育质量的不平衡；所耗费的教育资源明显高于统一论价值观下的国家课程与教学的需求；而且因为每间学校之间的经费都不同，也没有集中最好的师资力量，导致一定的不科学性。

4、简要叙述我国课程与教学政策的形成与发展

（一）完全中央集权型阶段（1949年-20世纪80年代中期）

（二）以中央集权为主、中央集权与地方集权并行的阶段（20世纪80年代中期-90年代末）

（三）中央集权、地方集权与学校自主型相结合的“新阶段”（20世纪90年代末至今）

5、谈谈你对我国当前基础教育课程与教学政策的认识

《基础教育课程改革纲要（试行）》是我国当前基础教育课程的指导性文件，是新世纪我国基础教育课程与教学政策的典型代表。该纲要反映了课程权力逐步下放的趋势，以及逐步优化的课程决策模式的形成，平衡了国家、地方与学校之间的权力。特点：国家、地方和学校之间的权力平衡。第三章 课程与教学的目标和内容

1、简述课程与教学目标的涵义

课程与教学目标是指在课程与教学的设计（课程），实施和开发过程（教学）中所体现的教育价值的基本要求。课程与教学目标是教育目的和培养目标的具体化，也就是教育目的的表现形式就是上的课的目的。

2、简述课程与教学目标的功能：定向功能；选择功能；计划与操作功能；评价功能

3、课程与教学目标制定的依据和功能是什么？ 依据：对学生的研究；对社会的研究；对学科的研究

4、选择课程与教学内容的依据是什么？

明确社会的要求；分析教育对象的发展特征；明确教育学的要求

5、简述选择与编排课程与教学内容的原则与标准。

①选择标准：系统知识准则；历史尚存准则；生活效用准则；兴趣需要准则；社会发展准则

②编排原则：纵向组织和横向组织；逻辑顺序与心理顺序；直线式组织与螺旋式组织。