校企合作,共谱嵌入式教学新篇章

1、校企合作 ,共谱嵌入式教学新篇章 1 嵌入式教学与科研现状 嵌入式系统是以应用为目 标而进行定制的专用计算机系统。 它自出现以来就得到了广泛的 应用，使用领域远远超过了传统的通用计算机系统， 既应用在航 空航天、工业控制等工业领域，也应用在汽车电子、移动通信等 生活领域 1 。近年来，随着半导体技术的进步，嵌入式系统的 成本不断降低，性能不断提高，应用范围也随之扩大，成为无处 不在的计算系统。 尽管嵌入式系统的计算能力越来越强， 功能越来越丰富， 但 是由于应用本身的差异性和技术上的快速发展， 使面向嵌入式系 统的科研和教育面临较大挑战。 对于高校来说， 如何在已有嵌入 式系统课程的基础上，

2、将新的发展融入到科研与教学当中， 更是 亟待解决的关键问题 2 。 基于对嵌入式系统的重视， 我国高校普遍开设了嵌入式系统 及相关课程 3-6 。各高校根据对嵌入式系统的理解、学校的科 研和教学基础、 产业发展的需要等多方面因素来开展嵌入式系统 课程的设计与实施。 武汉大学是国内较早进行嵌入式系统课程建 设的学校，在课程建设方面积累了一定经验。在课程设置上，武 汉大学充分考虑到学生对课程内容的接受能力， 课程教学的重心 以基本理论为骨干、实践环节为主体、各类项目为扩展。课程目 标是使学生初步掌握嵌入式系统的理论知识， 通过实验和项目开 发获得实际的嵌入式系统开发经验，具备较强的可持续发展能 力

3、。为了达到教学目标， 武汉大学设置了面向本科生的“嵌入式 系统”课程。 该课程将理论与实践相结合， 通过理论教学与实践 教学的叠加， 加强学生对课程内容的学习， 使理论与实践相互促 进，达到较好的教学效果。同时，鉴于嵌入式系统是一门与产业 发展关系密切的课程， 自课程开设起， 武汉大学即与嵌入式系统 方向上的领先企业进行了合作，开展嵌入式系统前沿的科研工 作，及时把握 产业发展的趋势，了解企业对人才的需求，不断改进教学， 确保课程的持续发展。 2 校企合作，英特尔嵌入式大学计划助力教学 嵌入式系统课程是对实践要求较高的课程， 在课程建设过程 中，高校需要将科研、教学与产业发展三者有机地结合起来

4、，才 能更好地开展教学工作， 这就需要高校与企业在相关领域开展紧 密合作。武汉大学嵌入式系统课程建设的主要经验之一就是与企 业的合作。学校较早与业界领先企业之一的英特尔公司开展合 作，英特尔公司专门为中国嵌入式教育的发展设立了“英特尔嵌 入式大学合作计划 7 ”，武汉大学是最早加入该计划的种子学 校之一，双方的合作涵盖教学、 科研等多个方面， 包括课程建设、 师资培养、共建实验室、学生竞赛和科研项目等。 1) 课程建设。 嵌入式系统的特点之一是技术发展迅速， 应用领域扩展速度 快。在课程建设过程中， 一个重要的问题是如何根据嵌入式系统 的发展， 将最新的技术进展与课程教学内容相结合。 这首先要

5、求 教师能够了解嵌入式系统的发展， 同时也要能够对相关技术进行 适当的取舍安排，便于学生的学习。 武汉大学与英特尔公司合作， 开展嵌入式系统课程的教学探 索。武汉大学具有长期的嵌入式系统课程建设经验， 在校内相关 领域教育方面具有丰富的经验。 而英特尔公司作为业界领先企业 之一， 在嵌入式系统的科研和工程方面具有极大的优势。 双方的 合作使武汉大学将教学经验与英特尔公司的相关积累相结合， 从 而推动课程建设。 在双方合作过程中， 武汉大学嵌入式系统课程组定期与英特 尔公司的工程师和研究人员交流， 双方在嵌入式技术研究方面进 行深入探讨； 同时， 武汉大学也与英特尔软件学院的资深培训师 进行嵌入

6、式系统教育培养方面的经验交流。通过多种交流合作， 武汉大学一方面从业界获得了嵌入式技术的最新进展， 另一方面 也了解了来自业界的对嵌入式人才的要求。 学校将从与英特尔公 司合作所获得的技术、信息与自身的科研、教学相结合。例如， 在嵌入式系统中逐渐开始应用双核处理器。 而传统的嵌入式系统 课程中则没有多核相关内容。 通过与英特尔公司的合作， 武汉大 学将 Atom 双核处理器作为多核嵌入式处理器实例引入课程内容 中，实现了课程内容的即时更新。 2) 师资培养。 嵌入式系统课程建设离不开优秀的师资队伍。 武汉大学非常 重视师资队伍建设， 致力于培养优秀师资。 学校建立了一支包括 教授、副教授、讲师

7、和实验辅导人员在内的师资队伍。课程组成 人员定期进行交流，提出教学改进计划，提高教学质量。为了进 一步提高师资水平， 学校从课程组选派青年教师到英特尔公司进 行参观交流和学习，获得第一手信息。同时每年选派教师，参加 由英特尔公司主办的嵌入式师资培训班， 并参加同期的嵌入式教 学研讨会，与兄弟院校交流教学经验。 与此同时，武汉大学还致力于推动国内的嵌入式系统课程建 设。在与英特尔公司的合作过程中， 双方建立了以师资培养和教 学研讨为核心的师资培养计划。 在该计划中， 武汉大学以华中地 区为基础， 组织高校开展嵌入式师资培养， 并开展多个学校之间 的嵌入式教学交流， 推动整个地区的嵌入式课程建设。

8、 在师资培 养计划中， 学校与英特尔公司合作， 将学校的嵌入式系统课程大 纲、教学计划、教学内容和课件等课程资料与华中地区高校共享。 在与兄弟高校的长期交流中， 得到来自各方的反馈， 更进一步地 改进本校的课程建设。目前，随着合作计划的进展，嵌入式师资 培训已经扩展到整个华中地区，覆盖学校达到了近百所。 3) 共建实验室。 嵌入式系统课程对实验设备的要求很高，并且设备更新很 快。武汉大学多次进行了课程中实验硬件设备的更新。 英特尔嵌 入式大学合作计划为武汉大学提供了课程实验设备方面的支持， 譬如华北工控的 LAB-8902 嵌入式实验平台等。 为了培养学生的实践动手能力， 武汉大学设计了形式多

9、样的 实践方式。首先，学校基于实验设备设计了相关的课程实验；包 括基础实验和综合实验，作为课程内的实践方式。其次，学校与 英特尔公司合作， 设计了适合于本科生的科研与实践项目， 作为 扩展的实践方式。 这样的项目由武汉大学发布， 并提供相关的设 备和技术支持。 而英特尔公司则派出资深工程师， 为学生提供讲 座，进行项目指导。 4) 学生竞赛。 学生竞赛也是培养学生实践能力的一种重要方式。 武汉大学 鼓励学生参加各种类型的学生竞赛， 并积极参与学生竞赛的组织 与承办。 在参赛的过程中， 学生学习独立地完成一个完整项目的 设计、实现和演示等；而课程组有专门的教师负责指导参赛学生。 学生参加竞赛要在

10、赛前认真进行课程内容学习和实践。 在竞赛过 程中，学生将逐步学会方案的分析和设计，并实现方案。课程组 指导教师将引导学生进行创新性设计， 培养学生的创新意识和创 新能力。 作为英特尔公司的重要合作伙伴， 武汉大学受大赛组委会的 邀请，参与历届英特尔杯大学生电子设计大赛嵌入式系统专题邀 请赛。该比赛是针对国内高校的嵌入式方向专题竞赛， 是与嵌入 式系统课程紧密相关的主题竞赛， 对于学生在嵌入式系统知识方 面的学习和创新能力的培养起到重要的促进和激励作用。 武汉大 学积极组织相关学生训练并参赛， 在历届比赛中均取得了优异的 成绩。今年，武汉大学还组织学生积极参与第四届英特尔杯全国 大学生软件创新大

11、赛（MeeGo应用开发邀请赛），旨在积极推动嵌 入式系统教学相长，提高学生实践能力。 5） 科研项目。 科研是教学发展的重要基础与延伸。 武汉大学嵌入式系统课 程组正是将整个课程的建设建立在科研成果之上， 以教学促进科 研，以科研指导教学。 课程组教师均是长期在科研第一线开展研 究工作的骨干科研人员， 也是一个具有长期合作关系、 充分具备 了团队合作精神的科研团队。这就使得课程组在进行课程建设 时，能够实现科研与教学团队的一致性，在贯彻教学任务、实现 教学目标上具备了更为充分的条件。武汉大学承担了多项国家 级、省级的嵌入式课题，同时在与英特尔公司的合作过程中，也 承担了部分来自英特尔公司资助的

12、科研工作。 课程组通过承担这 些前沿工作， 更多了解到了嵌入式系统的技术发展趋势， 对于调 整课程、改进教学大有裨益。 此外，为了更好地锻炼学生的实践能力，培养学生的创 新精神， 武汉大学鼓励学生参加到相关的科研项目当中。 学生参 加科研项目， 并不意味着学生完全独立地开展科研活动， 而是让 学生在这个过程中开展实践， 并了解如何发现与解决问题。 例如， 在面向湖泊的环境监测项目中，课程组将项目的一部分进行拆 解，分成不同的微课题。然后引导学 生发现微课题中的关键问题， 进而提出解决方法， 实现解决 方案。在这个过程中，学生逐步学会了利用所学知识实践创新。 3 总结与展望 嵌入式系统应用广泛， 且发展迅速。 这既是高校嵌入式教学 面临的挑战， 也是一个重大机遇。 嵌入式系统及相关课程需要在 课程建设上不断改进， 实现课程的可持续发展。 笔者以武汉大学 的嵌入式系统课程建设为例， 对嵌入式系统课程的课程设计、 教 学科研等方面进行了分析和阐述， 分享了校企合作共同开展嵌入