北京工業大學“嵌入式系統”精品課程建設

“嵌入式系統”是近幾年新興的一門課程，國內外高校在嵌入式方面的教學已經全面展開，我國教育部也十分重視在校大學生在嵌入式系統方面的理論課程與實踐，特別在“全國大學生電子設計大賽”中設置了“嵌入式系統專題邀請賽”，并得到了Intel公司的大力支持，國家發改委也十分重視嵌入式系統方面的教學與培訓，與微軟亞洲研究院共同推出了“國家發改委-微軟嵌入式系統教學包”計劃。在國際上，像IEEE、Intel、Microsoft、Altera等國際知名組織、企業也推出了與嵌入式系統相關的大學計劃和競賽。

北京工業大學作為以培養“應用型”人才為目標的“211工程”市屬重點大學，對嵌入式系統領域的課程建設非常重視，2003年，計算機學院對專業的設置進行了相應的調整，設置了嵌入式系統專業培養方向，調整后的體系結構學科部將以嵌入式體系結構作為教學的重點，2004年在01級本科生專業選修課中開設了“嵌入式系統”課程。

嵌入式系統融合了計算機軟、硬件技術、通訊技術和半導體微電子技術，針對實際應用系統需求，將相應的計算機直接嵌入到應用系統中。嵌入式系統設計需要設計者具有較強的綜合理論知識和動手能力，是對設計者綜合能力，特別是創新能力的考查。因此，“嵌入式系統”課程是本科生前三年基礎課和專業課綜合能力的延伸。

一、課程特色

北京工業大學計算機學院“嵌入式系統”課程通過近三年的建設已經形成了一定的特色，該課程將在2004級本科生中加大到2門課程，64學時的“嵌入式系統原理與技術”和60學時的“嵌入式系統”課程設計。

1.與國際知名企業聯手，提升課程新技術含量

IT領域的新技術發展令人應接不暇，雖然大學生在校期間需要學習的都是一些基礎知識，但他們畢業走向社會后，必然要面對這些新技術，如果我們的教學內容陳舊，就會加長學生畢業后的適應周期；如果我們能夠提供給學生更多接觸這些新知識、新技術的機會，就會使學生畢業后能夠迅速地融入到社會實際中。為此，我們就要與這些國際知名的企業聯合起來，為學生提供一個接觸、學習新技術的環境，同時也能使我們的教學內容與這些新技術基本保持同步。

本課程在開設之初就得到了微軟公司、微軟亞洲研究院的大力支持，在技術上、開發工具上給予了我們大力的支持，因此，在課程內容上可以將微軟最新的技術傳授給學生，能夠縮短學生畢業后角色轉換的時間，盡快地投入到工作中。同時，本課程還得到了Intel公司在硬件實驗平臺上的支持，使得學生們可以結合硬件平臺學習嵌入式系統設計的方法和手段，了解實際工程設計的流程。

本課程涉及目前嵌入式系統最為流行的兩項新技術——Intel公司的XScale和Microsoft的Windows CE，本課程以Intel XScale應用處理機PXA255為硬件平臺，講述Windows CE操作系統定制、優化方法以及應用程序的開發手段、方法。

2.課堂教學搬到實驗室

“嵌入式系統”是一門以應用開發為主的課程，在應用開發部分要涉及到開發環境、開發工具的介紹，如果按照以往先在課堂講授，再到實驗室做實驗的教學方式，不僅使學生感覺到枯燥無味、不易掌握，而且在實驗之前還要再花費時間復習。于是，我們在去年嘗試了將課堂轉移到實驗室，主講教師邊講，學生邊做的教學方式，得到了同學們的認可，當同學們順利地定制出第一個Windows CE操作系統時，臉上露出了燦爛的笑容。

3.課程考核來于實踐

為了加強學生動手能力的培養，“嵌入式系統”課程的考核成績全部來自于實踐環節，實驗占總成績的40%，課程設計占總成績的60%。學生在完成實驗基礎上，完成指定題目的課程設計。課程設計題目每年不斷更新，學生可以根據自身掌握的程度選擇不同難度的題目，分值依據題目難易程度而定。

4.科技競賽激發學生創新精神

針對那些具有特點的學生進行重點培養，支持他們參加國內外與嵌入式系統相關的競賽，并取得了優異的成績。在2004年教育部、信息產業部舉辦的“全國大學生電子設計競賽——嵌入式系統專題邀請賽（英特爾杯）”中提交的以WindowsCE.NET開發的作品“無線智能心血管監測診斷系統”首次參賽即獲得了全國三等獎。在“2005年微軟嵌入式系統全球大學生挑戰賽”，入圍全球前30名，并參加了在美國西雅圖微軟總部舉行的總決賽，獲得“優勝獎”。由于在“微軟嵌入式系統全球大學生挑戰賽”中提交的作品“運動個人助理”得到了專家評委的一致好評，被微軟公司推薦參加了IEEE（國際電子、電氣工程師協會）舉辦的“第六屆計算機學會國際設計大賽（CSIDC）”。該項賽事是國際計算機界大學生的頂級賽事，我校代表隊經過激烈的角逐最終進入了在美國首都華盛頓舉行的全球前10名（TOPTEN）總決賽，并獲得優勝獎，這是中國大陸代表隊首次進入該項國際計算機界頂級賽事的全球前10名總決賽，為國爭了光。

學生們還參加了Altera公司舉辦的“Nios軟核心嵌入式處理器設計大賽”，在2004年獲得了優勝獎，2005年獲得了“三 等獎”。

這些成績表明北京工業大學計算機學院在國內外嵌入式系統教學方面，已具有比較明顯的優勢，這些成績的取得同時也促進了其他學生對“嵌入式系統”課程的濃厚興趣。

5.具有實踐經驗的教師參與教學

從事嵌入式系統理論課程及實踐教學任務的教師總計8人，其中：具有正高職稱1人，副高職稱3人，中級職稱4人，形成了老、中、青教學梯隊。具有博士學位的3人，具有碩士學位的3人，知識結構合理。

在這支隊伍中，多名教師從事過工業控制產品的開發工作，對于嵌入式系統這門強調與應用緊密結合的課程，他們可以將工程設計的理念傳授給學生，可以更好地指導學生們的實踐。

二、實施辦法

1.教學科研并重，加強師資隊伍的建設

“嵌入式系統”是一門強調工程實踐的課程，因此，就要求教師要參與到相關科研項目中，從項目中積累經驗，以達到更好地指導學生實踐環節的效果，目前，課程組參與的科研項目主要涉及到醫療儀器、數字社區和汽車電子等領域。

2.不斷更新教學內容

嵌入式領域的技術更新換代的速度十分迅猛，以微軟公司的Windows CE操作系統為例，基本上每2年推出一個新版本，2004年課程開設之初使用的Windows CE 4.2，2005年推出了Windows CE 5.0；明年將推出Windows CE 6.0，因此，要求我們教師要不斷跟蹤新技術，更新教學內容。

3.加強競賽基地建設

由于我們在前兩年的學生嵌入式系統科技競賽中取得了比較優異的成績，學校在今年的北京市政府專款建設項目中投資近60萬元，建立了“嵌入式系統科技競賽訓練基地”。通過搭建一個學生參加科技競賽、訓練的基礎平臺，形成一個傳、幫、帶的梯隊、達到“以點帶面”的良性循環效果，增加學生學習理論課程的興趣，加強學生創新能力的培養，力爭在國內、國際比賽中再創佳績，培養出社會急需的計算機“應用型”人才。

4.進一步改進計劃

在04級的教學計劃中增設了“嵌入式系統課程設計”，我們計劃在這門強調實踐的課程中按工程項目的方式培養學生的動手能力，3～4名學生組成一個項目組，自選題目，自選平臺，每名指導教師指導2～3組，通過評審將推薦題目新穎、完成情況較好的項目組參加國內外相關競賽。

三、教材建設

“嵌入式系統”課程作為一門新興的課程，教材十分短缺，特別是適合我們教學大綱的教材幾乎沒有。因此，在前兩年主要以教師的講義為主，再輔以相關的技術參考書。根據04級的教學計劃，課程組目前已經在編寫課程教材《嵌入式系統原理與開發教程——基于Windows CE及XScale技術》，該書主要以Intel公司XScale 微架構的應用處理機PXA 270為硬件平臺，介紹Windows CE 5.0操作系統開發定制的方法以及應用程序、驅動程序的開發方法，預計該書將在2006年10月由電子工業出版社出版。

主講教師個人簡歷

韓德強目前是北京工業大學計算機學院體系結構學科部嵌入式系統課程組負責人，實驗中心主任，中國軟件行業協會嵌入式系統分會理事。曾從事過12年專職工業控制系統產品研制和工程項目的開發，1992年開始從事嵌入式系統產品的研發，作為項目負責人曾研發過PC 104總線8680系統、PC 104總線386EX系統、數字有線電視調制解調器（北京教委資助項目）等。在2000年轉入教學工作后，主要從事計算機硬件方面的教學工作，主講了微機原理與匯編語言、微機接口技術、計算機安全、計算機控制原理與技術、嵌入式系統等多門課程。2001年開始接觸微軟公司的Windows CE 3.0操作系統，并將該系統所構建的Windows終端應用到了實際工程項目中，取得了較好的經濟效益和社會效益。2003年在微軟授權的嵌入式系統培訓中心——北京美斯比科技有限公司接受了微軟嵌入式系統Windows CE.NET4.2和Windows XP Embedded With SP1的培訓，2005年接受了微軟（中國）公司Windows CE 5.0和Windows XP Embedded With SP2的嵌入式系統培訓教師的培訓。自2004年負責學校計算機硬件、網絡、信息安全實踐教學基地的建設以來，與微軟公司、英特爾公司和Altera公司均建立了良好的合作關系，建立了與嵌入式系統相關的聯合實驗室和培訓中心，實驗室的環境和設備也得到了極大的改觀，非常適合嵌入式系統等新興課程的開設。

2005年作為主要開發人員參加了“國家發改委-微軟嵌入式系統教學包”開發工作，該教學包開發組由全國8所重點大學的9位教師組成。

2006年教育部高教司批準作為項目負責人承擔了“教育部-微軟精品課程”建設項目。

在2004～2005年作為指導教師指導本科生參加的IEEE、教育部、微軟公司、Altera公司嵌入式系統相關競賽取得了優異的 成績。