同濟大學軟件學院“嵌入式軟件開發導論”課程介紹

嵌入式是當前發展最快、應用最廣、最有發展前景的信息技術應用領域之一，各高校近年來普遍開設嵌入式方向或專業。嵌入式常常與新產品和新技術聯系在一起，嵌入式課程本應是最能激發學生學習主動性和創新意識的實踐性很強的課程，但目前國內嵌入式教學普遍停留在以講概念和講原理為主的水平上，導致學生學完后“會背書，不會做”，嚴重影響教學質量。為解決這一老大難問題，在微軟亞洲研究院的大力倡導下，本課程在國內高校中率先引入由卡內基·梅隆大學提出的“ Learning by doing ”這一適用于工程教學的行之有效的先進教學理念，對嵌入式教學進行全面改革，取得了令人振奮的教學效果。

課程概況

“嵌入式軟件開發導論”是面向軟件、計算機、電氣、自動化、通信、電子、控制、機械、汽車、儀表、數學、物理等大多數理工科專業本科生和研究生的一門普及型嵌入式領域技術基礎課程。

本課程在同濟大學開設兩年，已有軟件工程及計算機專業三個年級的260位本科生和研究生修課（包括2位北歐交換學生），平均每年130人，學生作品積累50多個，每年有10多支隊伍參加各類嵌入式競賽。2006年將作為一門有份量的跨學科公共選修課面向全校所有理工科專業開設，預計每年修課將超過300人。

課程創新點

針對這樣一門工程性和技術性比較強的課程，在不斷的教學實踐和摸索中，本課程逐漸形成了如下幾大特色：

1. 引入“Learning by doing”的先進教學理念，顯著提高教學效果

“Learning by doing”是由在軟件工程科研和教學領域首屈一指的美國卡內基·梅隆大學率先提出的一種旨在強化工程學科的學生全面的實踐能力和工程素養的教學模式。Learning by doing，顧名思義，就是要讓學生在“做”的過程中，通過自己的動手體驗，通過自己對知識的獲取、歸納與總結，達到“學”的目的。這是“Learning by doing”與傳統的老師課堂授課學生課堂聽講最大的不同之處。

本課程在國內率先將“Learning by doing”這一先進的教學理念引入到課程教學中，對嵌入式類課程傳統的背書式教學模式進行了全面改革和大膽實踐。課程以一個實際嵌入式項目的開發過程和方法為主線，采用“項目驅動、案例導向”模式進行啟發式教學，將“邊做邊學、以做促學”的教學思想貫穿于整個教學過程中。這樣，學生不僅加深了對原來只停留在書本上的嵌入式概念和原理的理解，而且最后都能完成一個完整的，甚至有創造性的嵌入式軟件作品。這使嵌入式真正成為一門學生看得見摸得著的實實在在的生動課程。實踐證明，“Learning by doing”這一先進的教學理念在很多實踐性較強的工程課程教學中值得大力推廣。

2. 融學生全面能力的培養于各教學環節中

課程非常強調學生綜合能力的培養。通過開動腦筋報項目，要求項目作品能在不同的嵌入式硬件平臺上運行，充分發揮學生的想象力和創造力；在項目實踐中鍛煉自學和解決實際問題的能力；以自由組合進行團隊軟件項目開發，培養團隊合作能力；采用演講演示答辯的方式驗收課程項目，培養交流表達能力。同時，為改變目前理工科專業學生普遍重視技術技巧，忽視工程項目過程管理的現狀，本課程在教學過程中采用微軟MSF這一先進項目組織和管理思想，使學生在校期間就能形成良好的軟件工程素養和意識，提高團隊工程項目的組織和管理水平。加強以上全面能力的培養正是我國理工科專業教育改革的方向。

3. 以項目考核代替筆試，是對傳統的背書式應試教育模式的一大改革

“會考試，不會做”是我國工程類課程教學長期存在的一大頑疾，學生通常只要到期末臨時突擊背書便可混過考試，歸根到底是傳統的筆試考核模式這個指揮棒在作怪。本課程大膽摒棄傳統的筆試考核，完全以各章節的小項目及提交的期末大項目進行考核。這就要求學生平時必須花很多時間和精力在項目上，通過項目又可激發學生的成就感，充分調動學生的學習主動性，對提高課程教學質量和保證教學效果起到了至關重要的作用，在工程類課程中具有推廣價值。

4. 課程的內容體系結構顯著降低了嵌入式學習門檻，很容易被學生所接受

在傳統的以講概念說原理為主的教學模式中，學生越學越覺得嵌入式技術高深莫測，必須具有廣泛的專業知識，特別是需要掌握很多硬件知識才能學習，以至學生誤認為嵌入式是一門高不可攀的高深課程。為此，在設計本課程的內容體系結構時，繞開硬件細節，以較易掌握的嵌入式軟件開發為突破口，選用學生很容易接受的Windows嵌入式系統為教學平臺單刀直入，并且只需要C/C++基礎便可立即上手實踐，而不是像傳統教學那樣將大量時間糾纏在原理和概念上。學生在項目實踐過程對嵌入式概念和設計原理有了最直接的深刻認識，可達到事半功倍的學習效果。消除學生對嵌入式的神秘和懼怕心理，提高和改進學習效果，使嵌入式技術被更多學生所接受，對嵌入式的學習推廣也有重要意義。

5. 教學內容具有明顯的前沿性和時代性，與業界最新技術的發展緊密結合

嵌入式技術的突出特點是與具體應用緊密結合。學生學習嵌入式的根本目的就是為了有能力做實際嵌入式系統的開發。如果教學脫離業界的主流開發技術去空談，就失去了嵌入式教學的意義。教育的根本目的是為企業培養人才，不是為閉門造車。本課程直接以Windows CE這一業界主流的嵌入式操作系統和開發平臺為基礎，學生不僅對嵌入式技術上手快，很容易接受，而且學完后可立即開始實際嵌入式軟件的開發，避免了傳統教學方法所導致的學生參加工作后要重新從頭學起的彎路。本課程緊密跟隨Windows CE的發展，及時地把最新的技術反映到教學內容中（例如Windows CE新版本增加的對無線網絡最新技術的支持等），這使得學生能及時地接觸和學到業界的最新技術。隨著技術的進步，不斷充實和更新教學內容，可長期保持課程的生命力和發展活力。

6. 雙語教學適于軟件技術國際化特點

軟件技術具有明顯的國際化特點，為使學生能適應國際嵌入式軟件新技術發展，使學生有能力閱讀國外的最新技術資料，本課程的教學大綱、講稿、習題、實驗指導及課程網站均提供了中英文兩個版本的講稿，即將出版的配套教材和實驗教材也都將同時提供中英文兩個版本。我院及很多兄弟學校和院系的雙語教學推行力度較大，同時提供中文和英文版本，可適應各學校或院系的不同需求。另外，我院每年都有20多位來自歐美國家大學的本科生和研究生以交換學生身份到我院學習，嵌入式是這些學生最感興趣的技術領域之一。為此，我院在教師隊伍配備中，有計劃地配備了一些能夠用雙語教學的教師，分批送到國外大學學習，以創造條件，實施本課程的全英文教學。

7. 本課程技術論壇和學習俱樂部很有特色和生機，課程學習氣氛活躍

本課程中英文講義、習題和實驗指導等資料已全部上網。特別值得一提的是，依托本課程，還建立起來了社團組織“同濟大學Windows CE技術俱樂部”，主講教師親自擔任主席，目前，該俱樂部已有包括全校軟件學院、電信學院、機械學院、汽車學院等10多個專業的近200名會員，俱樂部每年舉行20多次Windows CE技術講座、培訓、討論或競賽活動，俱樂部還邀請嵌入式領域的專家來為俱樂部講課。同時，為使學生能暢所欲言，還在非官方的公開網站上建立了Windows CE課程與技術論壇。該論壇從2004年底開張至今，不到一年時間已累計有100多個主題，600多份課程答疑或技術討論貼子，老師和助教有問必答，學習氣氛非常活躍，對提高學生學習興趣起到了非常重要的作用。

課程網站和教材

課程網站：http://sse.tongji.edu.cn/jpkc

課程答疑論壇：http://bbs.tongji.net/index.php?prog=topic::listfid=293

教學研討會網站： http://sse.tongji.edu.cn/web/winembeddedtraining/index.htm

注：以上所有網站均可從課程網站http://sse.tongji.edu.cn/jpkc進入。

教材編寫：考慮到雙語教學的需要，目前教學采用的是微軟出版社出版的權威原版教材：由Douglas Boling編寫的“Programming Microsoft Windows CE .NET”， Third Edition， Microsoft Press， 2003。同時，本課程主講教師編寫的本課程配套教材和中文版電子版也已完成，包括中英文兩個版本的教材、實驗指導書等都將在2006年正式出版。

主要工作業績

何宗鍵，畢業于同濟大學。國內首批微軟Windows Embedded認證講師。作為國內最早開設基于Windows CE的嵌入式系統課程的高校教師，在Windows CE嵌入式教學和研究領域已積累了相當豐富的經驗。其在Windows嵌入式教學領域的工作和成績主要包括：

2005年6月，在微軟亞洲研究院與同濟大學聯合舉辦的“微軟Windows Embedded教學研討培訓會”上作專題演講，介紹本課程的教學經驗，并對與會教師進行培訓教學。

2005年6月，作為主要參加者之一，參與微軟亞洲研究院的“國家發改委-微軟嵌入式系統教學包”制作，負責Windows CE實驗部分內容的編寫。

2005年9月，在微軟公司舉辦的Windows Embedded技術研討會上作關于Windows CE系統定制的專題講座。

2005年11月，在首屆全國Modern C++ Design Programming大會上作關于Embedded Software技術講座。

作為主要作者，已與北航出版社簽約，將于2006年出版國內第一本基于Windows CE 5.0的技術著作《Windows CE嵌入式 系統》。

作為主要作者之一，為本課程所編寫配套“嵌入式軟件開發導論”教材和實驗指導書電子版已完成，其中英文版本2006年將正式出版。

2004年5月至今，參加上海市科委重大項目“車載智能信息終端”，是子課題“車載智能信息終端嵌入式軟件系統”負責人。