教育部-英特爾嵌入式課程大學合作計劃項目

梁 偉, 徐建波, 唐明董, 劉毅志, 彭 理

(湖南科技大學 計算機科學與工程學院, 湖南 湘潭 411201)

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教育部-英特爾嵌入式課程大學合作計劃項目

梁 偉, 徐建波, 唐明董, 劉毅志, 彭 理

(湖南科技大學 計算機科學與工程學院, 湖南 湘潭 411201)

隨著我國計算機教育事業的快速發展，如何快速有效地培養出優秀的IT研發人才，已成為當下我國校企合作項目計劃中的關鍵問題之一。文中首先介紹中國教育部-英特爾大學生嵌入式課程合作計劃項目開展的意義；然后，結合大學本科嵌入式課程實驗教學過程中出現的一些問題，闡述了教育部-英特爾大學嵌入式課程合作計劃項目中的校企聯合、激發學生創新思維、實驗室創新教學以及多渠道畢業設計等實踐教學的內容；最后，論文還以校企大學生嵌入式課程項目為例，重點討論了本科教學工作中開展嵌入式課程教學中的師生創新模式以及師資人才保障建設等方面的內容，提出了一些可行的方法和建議來供全國廣大從事嵌入式實踐教學工作的同行們進行參考。

IT； 嵌入式； 校企聯合； 創新模式

0 引 言

作為計算機芯片設計與制造行業的領導者，英特爾大學嵌入式課程合作計劃已經在全國100多所高校展開了合作項目，在英特爾大學嵌入式課程合作的推動下，國內眾多高校正在尋求英特爾大學嵌入式課程教學改革，旨在能夠更好地更新大學的嵌入式實踐課程的內容，進一步提高嵌入式人才培養的質量[1-5]。

英特爾通過此次合作，將其先進的嵌入式技術融合到我國嵌入式課程體系中去，利用英特爾公司提供的軟硬件條件，可以幫助學生們掌握基于英特爾凌動嵌入式平臺的研發技能，為培養出具有競爭實力、掌握先進技術、滿足時代發展需求的嵌入式人才打下良好的基礎[6-8]。

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[9-10]，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。

英特爾嵌入式課程是一些實踐性非常強的課程。近年來，我們在計算機專業的人才培養方面，取得了很多英特爾嵌入式教學的成果。但也存在很多問題，如有的畢業生走進用人單位以后不善于綜合運用自己所學的知識進行新產品、新技術的開發，工程實踐能力較差，缺乏創新意識；而有的畢業生則覺得自己實踐能力欠缺，不惜花重金到培訓機構去再進修。這種現狀表明，我們在計算機專業的嵌入式技術培養模式方面尚存在很多值得深入探索并亟待解決的問題。本文結合我校英特爾大學嵌入式課程教學的特點，提出幾個方面問題，并對這些問題進行深入的探討。

1 校企聯合提高課堂創新技術含量

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。

本課程設計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 瞄準高端競賽，激發學生創新欲

嵌入式實踐課程教學對于學生的科技創新競賽是非常有幫助的，因此，我們在嵌入式課程教學的同時，應大力引導并開展學生的課外創新活動，可以將課堂上學到的知識應用于實踐，從而開拓學生的興趣和愛好、鍛煉學生的思考和動手能力，還可以彌補課堂教學因為場所、時間、形式等造成的局限性，為學生提供更廣闊的創造空間[11-13]。目前的主要問題是學生對各種課外科技創新活動的參與度不夠。我們應該引導學生積極參加教師組織的課外創新活動、鼓勵學生積極參加學生社團組織的各類創新活動，或以各類科技競賽為依托推進創新教育，積極組織學生參加省級、國家級或國際競賽，例如“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、ACM國際大學生程序設計大賽以及全國大學生信息安全競賽等等。

3 將課堂教學重點轉移到實驗室

為了培養和提高學生實踐創新能力，提高其實踐興趣點，調整實踐課程設置以及研究更加科學合理的實踐教學方法是一項非常重要的工作。嵌入式實踐教學改革主要包括嵌入式課程實驗、嵌入式課程設計以及生產實習三個環節[14]。

課程實驗教學一直處于一種被動教學的地位。嵌入式課程實驗課時比例占課程教學總課時的20%左右，時間并不充足；實驗內容也主要是一些驗證性實驗；嵌入式課程實驗教學通常是一個教師同時指導多個班級，學生也缺乏主動性。這說明我們在課程實驗教學中還有很多實踐教學和管理的方法需要研究。實際上，很多對計算機實踐能力影響非常大的專業基礎課程(如匯編語言、計算機組成原理、數字系統設計等)，如果學生在某一門實踐課的教學環節沒有培訓到位，那么這將為學生在后續課程的學習中留下很多的學習難點。所以，應該對傳統的“講座-實驗”教學模式我們必須進行改革，引入一些先進的教學方法，比如可以探討“興趣-競賽”式教學方法在嵌入式課程教學中的實踐，例如，對于“數字系統設計”課程，傳統的模式是講座48課時，實驗室實驗16課時，實際上16課時的實驗教學并沒有給學生留下充分的實踐能力訓練。

課程設計教學通常是留給學生1～2周固定的時間對某一門課程的實驗進行一個綜合性的系統訓練，通常步驟是教師先講授課程設計要求，然后由學生獨自完成。這種教學方法主要采取“引導-檢查”式教學方法，即讓學生積極參與、教師引導學生如何一步一步編寫程序，然后學生自己總結發現規律，通過這種集中式的教學過程來達到提高學生實踐教學效果目的。

通過調研發現，這種教學方法也存在一些問題，通常老師布置的課程設計題目通常是固定的，該題目通常只會被少數學生重視并完成，而其他學生則會消極等待，造成大部分同學的課程設計并沒有達到預期的效果。而當被要求完成的題目數越多時，則單個題目的規模和難度就會越小，導致課程設計的“綜合性”與“設計性”大打折扣，而且規模較小的設計一人就能完成，學生幾乎無法通過這些設計實踐真正得到團隊協作等方面的訓練和經驗。另外，課程設計時間一般是1或2周，但實際上每天只組織了4個課時的集中實訓，如果時間上跟實訓基地的實訓一樣，全天集中實訓，效果肯定會好些。另外，組織方式的改革也勢在必行，一些學生容易消極學習成績優秀同學完成的成果，造成學生失去主動創新能力的培養機會。

4 提高畢業設計含金量

畢業設計是本科生在大學期間對所學知識的一次綜合性訓練，但這期間往往也為少數學生當作考研復習和找工作的一次時間緩沖機會[15]。例如，學生找工作與畢業設計時間沖突、就業崗位要求與課題內容存在差距、學生畢業設計互相抄襲或從網上下載、教師課題與學生興趣不符、教師實踐經驗欠缺等問題，這些問題最終導致畢業設計完成質量不高。這主要有兩方面的原因：① 學生因找工作、考研、考證、考公務員等多方面的原因，大多畢業生都不能將時間完整地投入到畢業設計中，導致畢業生的畢業設計(論文)質量大大下降。② 大部分學生在校期間，沒有參與過真正的實訓鍛煉，有的學生只能停留在對知識的理論認知水平上，不能很好地完成老師布置的畢業設計實訓課題。

在畢業設計的選題、設計到答辯的整個過程中，有的指導教師主觀意見多，這樣就不能充分發揮學生的自主性和獨立性，其創新意識和能力的培養受到局限。有的指導老師或走另一個極端，干脆讓學生自己擇題，結果造成很多學生就從網絡下載來應付畢業答辯。因此，我們要圍繞這些問題，不斷探索新的畢業設計組織方式，為提高學生的就業競爭力把好最后一道關。

5 提供校企合作的實訓機會

為了能讓學生切實提高專業動手能力，我們已經開展了多種校企合作形式為學生提供良好的實訓機會。目前，我校已與英特爾等大型知名公司進行了許多大學本科生的嵌入式課程實訓項目，這些項目的開展宗旨均為研究如何多渠道地為學生提供真正有效的實訓機會，如有效利用學校現有資源(包括校企、研究所、實驗室等)，或專門建立校企實訓中心、或與校外的相關企業簽訂合約共建實訓基地等形式來提高我校學生的實訓能力。由于我們目前還沒有特別專一的實訓中心。因此，在與校外簽約建立的實訓基地由于需要高額的實訓費用，只有少數家庭經濟較好的學生愿意參加。因此，如何真正提高非盈利性校企嵌入式課程的實訓還需要我們進一步去探索和研究，我校每年畢業生人數較多，甚至出現學生參與畢業實習的經歷與證明都不具可信性的現象。顯然，在校企合作方面還具有很大的改革空間，與知名企業進行的協商工作同樣需要我們廣大教育工作者的不斷努力。

6 教學的軟硬件建設與師資隊伍培養

在計算機的快速發展和深化應用的今天, 在計算機控制領域中, 嵌入式系統幾乎完全取代了臺式機。僅具有簡單功能的8位或16位單片機已經無法勝任越來越高的功能要求, 使得能夠運行操作系統的32位單片機成為了嵌入式系統新的研究與應用方向。在我校今后嵌入式教學實踐過程中, 嵌入式系統舉足輕重的角色將愈發明顯。目前, 我校多數商業化的嵌入式系統實驗設備主要針對面向普通嵌入式教學實驗而設計。盡管已經考慮到了許多通用性的要求, 但仍距嵌入式教學和學術研究的實際需求相去較遠，且使用方法較為復雜, 其教學成本較高昂[16-17]。

我校教育部-英特爾大學生嵌入式課程項目中的英特爾數字實驗室建設與傳統模擬實驗室教學的方式相比，優越性主要體現在可以使用真實的元件以及取消所有的物理連線工作，同時還可以大大提高師生在嵌入式課程教學中雙方的教學效率。而傳統數字模擬教學畢竟是一種對現實元器件進行性能模擬處理與重現的”機械式”工作，學生在網上完成實驗的學習任務，通常會受到較多的外部條件所制約，在教學上很難面面俱到，在各種模擬實驗室的教學系統中，容易出現仿真實驗與真實的系統之間運行環境所產生的技術協調性問題[18]。此外，學生還缺乏對各類型的電子芯片從實物角度予以識別與性能了解的經驗。因此，在模擬實驗中，學生對實驗過程中元器件的質量、外觀手感、實際電路各點的電壓、電流、波形及元器件發熱等方面的學習均會出現一定的困難。很明顯，完全依靠軟件模擬硬件實驗之舉似乎有失偏頗。

英特爾大學計劃中采用多級實踐機制，著重培養學生的實際動手能力。首先，在英特爾凌動實驗平臺上，參照英特爾實驗平臺上配套的實驗指導書，結合理論課內容，完成熟悉開發環境與開發流程、編程實踐等，大部分英特爾基礎實驗項目能夠使學生掌握嵌入式系統設計的基本方法，然后，利用相關的英特爾實習教學環節，開設英特爾綜合課程項目設計任務，以項目團隊開發的形式來完成一個較為完整的綜合大型實訓項目。此外，我們還將重點增加嵌入式接口方面的設計以及嵌入式游戲類方面等開放式的興趣式項目任務，供基礎較好的學生利用業余時間在專業老師有針對性的指導下，真正切實地提高其在英特爾大學生課程設計過程中的嵌入式實踐開發的能力。

師資隊伍的建設在整個英特爾大學生嵌入式課程建設中將起到非常重要的作用，如果沒有良好的師資作為項目實施的保障，項目的開展將是很難進行的。我校在本課程計劃改革的過程中，主要由以下三個方面來進行師資隊伍的建設：① 加強本院從事嵌入式課程教學工作的教師積極參加業務培訓工作，我院每年將有計劃的推送一批教師去參加英特爾等知名企業組織的教師培訓工作，讓老師們能夠更好的與企業中的項目相對接，調研知名企業在工程設計項目中的管理和研發經驗，同時也讓其不斷的提高自身更新知識的能力；② 鼓勵本院教師從事科研教學和各種學科競賽方面的工作，教師的科研業務水平的高低也直接決定其指導學生從事科技創新質量培養的好壞，支持我院從事實踐教學創新工作的教師帶領大學生從事本領域的不同學科競賽，讓學生能夠在學習中找到應用的樂趣，同時也培養學生如何在樂趣中尋找創新的能力；③ 建立教師創新工作的激勵制度，定期開展學術沙龍和研發經驗報告等活動，讓有經驗的教師與學生進行面對面的交流與創新討論，對那些為學生的創新能力培養付出過辛勤勞動和取得一定教學成果的教師發放一定的教學津貼與獎勵。

7 結 語

在多年的大學生計算機嵌入式課程的教學與實踐經歷的基礎上，本文結合中國普通高等學校計算機專業嵌入式課程教學工作中現有的實際情況，以校企大學生合作項目為依托，加強對計算機學科的大學生嵌入式系統課程體系知識的綜合運用，用校企自主教學實踐項目的質量創新來作為提高大學生創新能力衡量的標準。另外，在今后的大學本科教學工作中，如何利用好英特爾公司在中國實施的大學課程培養計劃中的優勢資源，針對性的對大學生嵌入式課程中實踐教學工作內容進行不斷的探索與研究，切實有效地建立校企合作中大學生工程實踐與創新能力培養的模式，這將是我們今后校企實踐合作模式研究的重點。最后，本文通過教育部-英特爾大學生嵌入式課程合作項目的實施，介紹了一些讓更多的IT類大學生掌握好各種創新設計能力的方法和建議，希望這將能為提高我國普通高等學校計算機類畢業生的就業競爭力具有較好的參考意義。

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Discussion on the Construction of the Chinese Ministry of Education Projects of College Students’ Intel Embedded Courses

LIANGWei,XUJian-bo,TANGMing-dong,LIUYi-zhi,PENGLi

(School of Computer Science and Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, China)

With the rapid development of computer education, cultivating outstanding Intel technology research and development personnel quickly and effectively has become one of the key issues of the current school-enterprise cooperation project plans. The significance of undertaking cooperation the Chinese Ministry of Education projects of Intel Embedded courses of college students was introduced firstly in this paper. Then, combining some problems that appear in experimental embedded courses teaching process of undergraduates, some contents such as school and enterprise cooperation, stimulating students' creativity, innovating laboratory teaching and multi-channel graduation designing in the Chinese Ministry of Education projects of Intel Embedded courses of University Students were explained. Finally, the embedded courses of college students about school-enterprise cooperation projects were taken as examples in this paper to discuss the contents of innovation models in undergraduate teaching and construction of guaranteeing teaching personnel, etc. A number of possible ways and proposals about embedded course teaching work were put forward to peers as a reference.

Intel technology; embedded; school and enterprise cooperation; innovation models

2014-09-17

湖南省教育廳教學改革項目(湘教通[2013]223號文件；湖南省教育廳教學改革項目湘教通[2014]247號文件)；湖南科技大學教研教改項目(G31343)

梁 偉(1978-)，男，湖南漣源人，博士，副教授，碩士生導師，研究方向為嵌入式系統與信息安全。

Tel.：18613981299; E-mail: idlink@163.com

G 642.4

A

1006-7167(2015)08-0162-04