教育部-英特尔嵌入式课程大学合作计划项目

梁 伟, 徐建波, 唐明董, 刘毅志, 彭 理

(湖南科技大学 计算机科学与工程学院, 湖南 湘潭 411201)



教育部-英特尔嵌入式课程大学合作计划项目

梁 伟, 徐建波, 唐明董, 刘毅志, 彭 理

(湖南科技大学 计算机科学与工程学院, 湖南 湘潭 411201)

随着我国计算机教育事业的快速发展，如何快速有效地培养出优秀的IT研发人才，已成为当下我国校企合作项目计划中的关键问题之一。文中首先介绍中国教育部-英特尔大学生嵌入式课程合作计划项目开展的意义；然后，结合大学本科嵌入式课程实验教学过程中出现的一些问题，阐述了教育部-英特尔大学嵌入式课程合作计划项目中的校企联合、激发学生创新思维、实验室创新教学以及多渠道毕业设计等实践教学的内容；最后，论文还以校企大学生嵌入式课程项目为例，重点讨论了本科教学工作中开展嵌入式课程教学中的师生创新模式以及师资人才保障建设等方面的内容，提出了一些可行的方法和建议来供全国广大从事嵌入式实践教学工作的同行们进行参考。

IT； 嵌入式； 校企联合； 创新模式

0 引 言

作为计算机芯片设计与制造行业的领导者，英特尔大学嵌入式课程合作计划已经在全国100多所高校展开了合作项目，在英特尔大学嵌入式课程合作的推动下，国内众多高校正在寻求英特尔大学嵌入式课程教学改革，旨在能够更好地更新大学的嵌入式实践课程的内容，进一步提高嵌入式人才培养的质量[1-5]。

英特尔通过此次合作，将其先进的嵌入式技术融合到我国嵌入式课程体系中去，利用英特尔公司提供的软硬件条件，可以帮助学生们掌握基于英特尔凌动嵌入式平台的研发技能，为培养出具有竞争实力、掌握先进技术、满足时代发展需求的嵌入式人才打下良好的基础[6-8]。

嵌入式系统是近几年新兴的一门课程，国内外高校在嵌入式方面的教学已经全面展开，我国教育部也十分重视在校大学生在嵌入式系统方面的理论课程与实践[9-10]，特别在“全国大学生电子设计大赛”中设置了“嵌入式系统专题邀请赛”，并得到了Intel公司的大力支持，国家发改委也十分重视嵌入式系统方面的教学与培训，与微软亚洲研究院共同推出了“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”计划。在国际上，像IEEE、Intel、Microsoft、Altera等国际知名组织、企业也推出了与嵌入式系统相关的大学计划和竞赛。

英特尔嵌入式课程是一些实践性非常强的课程。近年来，我们在计算机专业的人才培养方面，取得了很多英特尔嵌入式教学的成果。但也存在很多问题，如有的毕业生走进用人单位以后不善于综合运用自己所学的知识进行新产品、新技术的开发，工程实践能力较差，缺乏创新意识；而有的毕业生则觉得自己实践能力欠缺，不惜花重金到培训机构去再进修。这种现状表明，我们在计算机专业的嵌入式技术培养模式方面尚存在很多值得深入探索并亟待解决的问题。本文结合我校英特尔大学嵌入式课程教学的特点，提出几个方面问题，并对这些问题进行深入的探讨。

1 校企联合提高课堂创新技术含量

IT领域的新技术发展令人应接不暇，虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识，但他们毕业走向社会后，必然要面对这些新技术，如果我们的教学内容陈旧，就会加长学生毕业后的适应周期；如果我们能够提供给学生更多接触这些新知识、新技术的机会，就会使学生毕业后能够迅速地融入到社会实际中。为此，我们就要与这些国际知名的企业联合起来，为学生提供一个接触、学习新技术的环境，同时也能使我们的教学内容与这些新技术基本保持同步。

本课程设计在开设之初就得到了微软公司、微软亚洲研究院的大力支持，在技术上、开发工具上给予了我们大力的支持，因此，在课程内容上可以将微软最新的技术传授给学生，能够缩短学生毕业后角色转换的时间，尽快地投入到工作中。同时，本课程还得到了Intel公司在硬件实验平台上的支持，使得学生们可以结合硬件平台学习嵌入式系统设计的方法和手段，了解实际工程设计的流程。

本课程涉及目前嵌入式系统最为流行的两项新技术——Intel公司的XScale和Microsoft的Windows CE，本课程以Intel XScale应用处理机PXA255为硬件平台，讲述Windows CE操作系统定制、优化方法以及应用程序的开发手段、方法。

2 瞄准高端竞赛，激发学生创新欲

嵌入式实践课程教学对于学生的科技创新竞赛是非常有帮助的，因此，我们在嵌入式课程教学的同时，应大力引导并开展学生的课外创新活动，可以将课堂上学到的知识应用于实践，从而开拓学生的兴趣和爱好、锻炼学生的思考和动手能力，还可以弥补课堂教学因为场所、时间、形式等造成的局限性，为学生提供更广阔的创造空间[11-13]。目前的主要问题是学生对各种课外科技创新活动的参与度不够。我们应该引导学生积极参加教师组织的课外创新活动、鼓励学生积极参加学生社团组织的各类创新活动，或以各类科技竞赛为依托推进创新教育，积极组织学生参加省级、国家级或国际竞赛，例如“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、ACM国际大学生程序设计大赛以及全国大学生信息安全竞赛等等。

3 将课堂教学重点转移到实验室

为了培养和提高学生实践创新能力，提高其实践兴趣点，调整实践课程设置以及研究更加科学合理的实践教学方法是一项非常重要的工作。嵌入式实践教学改革主要包括嵌入式课程实验、嵌入式课程设计以及生产实习三个环节[14]。

课程实验教学一直处于一种被动教学的地位。嵌入式课程实验课时比例占课程教学总课时的20%左右，时间并不充足；实验内容也主要是一些验证性实验；嵌入式课程实验教学通常是一个教师同时指导多个班级，学生也缺乏主动性。这说明我们在课程实验教学中还有很多实践教学和管理的方法需要研究。实际上，很多对计算机实践能力影响非常大的专业基础课程(如汇编语言、计算机组成原理、数字系统设计等)，如果学生在某一门实践课的教学环节没有培训到位，那么这将为学生在后续课程的学习中留下很多的学习难点。所以，应该对传统的“讲座-实验”教学模式我们必须进行改革，引入一些先进的教学方法，比如可以探讨“兴趣-竞赛”式教学方法在嵌入式课程教学中的实践，例如，对于“数字系统设计”课程，传统的模式是讲座48课时，实验室实验16课时，实际上16课时的实验教学并没有给学生留下充分的实践能力训练。

课程设计教学通常是留给学生1～2周固定的时间对某一门课程的实验进行一个综合性的系统训练，通常步骤是教师先讲授课程设计要求，然后由学生独自完成。这种教学方法主要采取“引导-检查”式教学方法，即让学生积极参与、教师引导学生如何一步一步编写程序，然后学生自己总结发现规律，通过这种集中式的教学过程来达到提高学生实践教学效果目的。

通过调研发现，这种教学方法也存在一些问题，通常老师布置的课程设计题目通常是固定的，该题目通常只会被少数学生重视并完成，而其他学生则会消极等待，造成大部分同学的课程设计并没有达到预期的效果。而当被要求完成的题目数越多时，则单个题目的规模和难度就会越小，导致课程设计的“综合性”与“设计性”大打折扣，而且规模较小的设计一人就能完成，学生几乎无法通过这些设计实践真正得到团队协作等方面的训练和经验。另外，课程设计时间一般是1或2周，但实际上每天只组织了4个课时的集中实训，如果时间上跟实训基地的实训一样，全天集中实训，效果肯定会好些。另外，组织方式的改革也势在必行，一些学生容易消极学习成绩优秀同学完成的成果，造成学生失去主动创新能力的培养机会。

4 提高毕业设计含金量

毕业设计是本科生在大学期间对所学知识的一次综合性训练，但这期间往往也为少数学生当作考研复习和找工作的一次时间缓冲机会[15]。例如，学生找工作与毕业设计时间冲突、就业岗位要求与课题内容存在差距、学生毕业设计互相抄袭或从网上下载、教师课题与学生兴趣不符、教师实践经验欠缺等问题，这些问题最终导致毕业设计完成质量不高。这主要有两方面的原因：① 学生因找工作、考研、考证、考公务员等多方面的原因，大多毕业生都不能将时间完整地投入到毕业设计中，导致毕业生的毕业设计(论文)质量大大下降。② 大部分学生在校期间，没有参与过真正的实训锻炼，有的学生只能停留在对知识的理论认知水平上，不能很好地完成老师布置的毕业设计实训课题。

在毕业设计的选题、设计到答辩的整个过程中，有的指导教师主观意见多，这样就不能充分发挥学生的自主性和独立性，其创新意识和能力的培养受到局限。有的指导老师或走另一个极端，干脆让学生自己择题，结果造成很多学生就从网络下载来应付毕业答辩。因此，我们要围绕这些问题，不断探索新的毕业设计组织方式，为提高学生的就业竞争力把好最后一道关。

5 提供校企合作的实训机会

为了能让学生切实提高专业动手能力，我们已经开展了多种校企合作形式为学生提供良好的实训机会。目前，我校已与英特尔等大型知名公司进行了许多大学本科生的嵌入式课程实训项目，这些项目的开展宗旨均为研究如何多渠道地为学生提供真正有效的实训机会，如有效利用学校现有资源(包括校企、研究所、实验室等)，或专门建立校企实训中心、或与校外的相关企业签订合约共建实训基地等形式来提高我校学生的实训能力。由于我们目前还没有特别专一的实训中心。因此，在与校外签约建立的实训基地由于需要高额的实训费用，只有少数家庭经济较好的学生愿意参加。因此，如何真正提高非盈利性校企嵌入式课程的实训还需要我们进一步去探索和研究，我校每年毕业生人数较多，甚至出现学生参与毕业实习的经历与证明都不具可信性的现象。显然，在校企合作方面还具有很大的改革空间，与知名企业进行的协商工作同样需要我们广大教育工作者的不断努力。

6 教学的软硬件建设与师资队伍培养

在计算机的快速发展和深化应用的今天, 在计算机控制领域中, 嵌入式系统几乎完全取代了台式机。仅具有简单功能的8位或16位单片机已经无法胜任越来越高的功能要求, 使得能够运行操作系统的32位单片机成为了嵌入式系统新的研究与应用方向。在我校今后嵌入式教学实践过程中, 嵌入式系统举足轻重的角色将愈发明显。目前, 我校多数商业化的嵌入式系统实验设备主要针对面向普通嵌入式教学实验而设计。尽管已经考虑到了许多通用性的要求, 但仍距嵌入式教学和学术研究的实际需求相去较远，且使用方法较为复杂, 其教学成本较高昂[16-17]。

我校教育部-英特尔大学生嵌入式课程项目中的英特尔数字实验室建设与传统模拟实验室教学的方式相比，优越性主要体现在可以使用真实的元件以及取消所有的物理连线工作，同时还可以大大提高师生在嵌入式课程教学中双方的教学效率。而传统数字模拟教学毕竟是一种对现实元器件进行性能模拟处理与重现的”机械式”工作，学生在网上完成实验的学习任务，通常会受到较多的外部条件所制约，在教学上很难面面俱到，在各种模拟实验室的教学系统中，容易出现仿真实验与真实的系统之间运行环境所产生的技术协调性问题[18]。此外，学生还缺乏对各类型的电子芯片从实物角度予以识别与性能了解的经验。因此，在模拟实验中，学生对实验过程中元器件的质量、外观手感、实际电路各点的电压、电流、波形及元器件发热等方面的学习均会出现一定的困难。很明显，完全依靠软件模拟硬件实验之举似乎有失偏颇。

英特尔大学计划中采用多级实践机制，着重培养学生的实际动手能力。首先，在英特尔凌动实验平台上，参照英特尔实验平台上配套的实验指导书，结合理论课内容，完成熟悉开发环境与开发流程、编程实践等，大部分英特尔基础实验项目能够使学生掌握嵌入式系统设计的基本方法，然后，利用相关的英特尔实习教学环节，开设英特尔综合课程项目设计任务，以项目团队开发的形式来完成一个较为完整的综合大型实训项目。此外，我们还将重点增加嵌入式接口方面的设计以及嵌入式游戏类方面等开放式的兴趣式项目任务，供基础较好的学生利用业余时间在专业老师有针对性的指导下，真正切实地提高其在英特尔大学生课程设计过程中的嵌入式实践开发的能力。

师资队伍的建设在整个英特尔大学生嵌入式课程建设中将起到非常重要的作用，如果没有良好的师资作为项目实施的保障，项目的开展将是很难进行的。我校在本课程计划改革的过程中，主要由以下三个方面来进行师资队伍的建设：① 加强本院从事嵌入式课程教学工作的教师积极参加业务培训工作，我院每年将有计划的推送一批教师去参加英特尔等知名企业组织的教师培训工作，让老师们能够更好的与企业中的项目相对接，调研知名企业在工程设计项目中的管理和研发经验，同时也让其不断的提高自身更新知识的能力；② 鼓励本院教师从事科研教学和各种学科竞赛方面的工作，教师的科研业务水平的高低也直接决定其指导学生从事科技创新质量培养的好坏，支持我院从事实践教学创新工作的教师带领大学生从事本领域的不同学科竞赛，让学生能够在学习中找到应用的乐趣，同时也培养学生如何在乐趣中寻找创新的能力；③ 建立教师创新工作的激励制度，定期开展学术沙龙和研发经验报告等活动，让有经验的教师与学生进行面对面的交流与创新讨论，对那些为学生的创新能力培养付出过辛勤劳动和取得一定教学成果的教师发放一定的教学津贴与奖励。

7 结 语

在多年的大学生计算机嵌入式课程的教学与实践经历的基础上，本文结合中国普通高等学校计算机专业嵌入式课程教学工作中现有的实际情况，以校企大学生合作项目为依托，加强对计算机学科的大学生嵌入式系统课程体系知识的综合运用，用校企自主教学实践项目的质量创新来作为提高大学生创新能力衡量的标准。另外，在今后的大学本科教学工作中，如何利用好英特尔公司在中国实施的大学课程培养计划中的优势资源，针对性的对大学生嵌入式课程中实践教学工作内容进行不断的探索与研究，切实有效地建立校企合作中大学生工程实践与创新能力培养的模式，这将是我们今后校企实践合作模式研究的重点。最后，本文通过教育部-英特尔大学生嵌入式课程合作项目的实施，介绍了一些让更多的IT类大学生掌握好各种创新设计能力的方法和建议，希望这将能为提高我国普通高等学校计算机类毕业生的就业竞争力具有较好的参考意义。

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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

湖南省教育厅教学改革项目(湘教通[2013]223号文件；湖南省教育厅教学改革项目湘教通[2014]247号文件)；湖南科技大学教研教改项目(G31343)

梁 伟(1978-)，男，湖南涟源人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为嵌入式系统与信息安全。

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

G 642.4

A

1006-7167(2015)08-0162-04