嵌入式系统原理及设计课程建设

1、2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设1嵌入式系统原理及设计嵌入式系统原理及设计课程建设课程建设 计算机与电子系计算机与电子系 黄向宇黄向宇2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设2 非常感谢各位领导、专家在百忙之际参非常感谢各位领导、专家在百忙之际参加此次评审加此次评审, ,今天所讲述的内容是我和课今天所讲述的内容是我和课程组同事们在嵌入式系统教学过程中总程组同事们在嵌入式系统教学过程中总结出的一些经验和思考结出的一些经验和思考, ,其中尚有很多不其中尚有很多不够完善的地方够完善的地方, ,请各位专家多多给予指正请各位专家

2、多多给予指正和批评和批评! !2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设3 近年来，我国嵌入式系统产品发展十分迅猛，中国嵌入式系统近年来，我国嵌入式系统产品发展十分迅猛，中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益，所带动的相关工业产值市场估计每年将直接创造千亿元的效益，所带动的相关工业产值超过万亿元，成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场超过万亿元，成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下，许

3、多高校的并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下，许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程。在关课程。在IEEEIEEE计算机协会和计算机协会和ACMACM共同制定的共同制定的20042004版计算机类课版计算机类课程体系中，嵌入式系统已经被列为核心课程之一。程体系中，嵌入式系统已经被列为核心课程之一。 课程发展历史课程发展历史2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设4最热门的计算机专业课程之一，介绍嵌最热门的计算机专业课程之一，介绍嵌入式系统应用开发所涉及的相关思想入

4、式系统应用开发所涉及的相关思想和方法。和方法。 第一阶段第一阶段2000年以前：年以前：51单片机单片机第二阶段第二阶段2000年之后：嵌入式系统年之后：嵌入式系统课程发展历史课程发展历史2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设5电子科技专业嵌入式课程发展历程电子科技专业嵌入式课程发展历程早期：单片机、微机原理与接口技术早期：单片机、微机原理与接口技术2006 ：嵌入式计算机系统：嵌入式计算机系统2008： 嵌入式技术基础，嵌入式技术基础，ARM功能模块功能模块2010： 构建嵌入式系统课程体系构建嵌入式系统课程体系 嵌入式系统原理及设计（专业基础课）嵌入式系

5、统原理及设计（专业基础课） 嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统 。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设6课程基本情况课程基本情况 该课程是面向电子科技专业高年级本科生开设的专业课，是一门以该课程是面向电子科技专业高年级本科生开设的专业课，是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养学生从学生从“整体整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力，为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。法和能力，为学生在嵌入

6、式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。课程采用课程采用理论知识传输与工程能力培养理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法，并重的教学方法，教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果，使学生了解该学教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果，使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向，培养出适应社会需求的专业化技术人科最新的前沿发展动态和方向，培养出适应社会需求的专业化技术人才。才。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设7教学目标教学目标 使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理，使学生能够掌握和使使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理

7、，使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。重视将计算机系统自底向上的各用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。重视将计算机系统自底向上的各种专业课程内容的有机整合，使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算种专业课程内容的有机整合，使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景，让学生进一步认识和掌握上述课机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景，让学生进一步认识和掌握上述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。熟悉一种典型的微处理器体系结构熟悉一种典型的

8、微处理器体系结构. .掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统. .熟练使用一门开发语言熟练使用一门开发语言. . 2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设8教学内容教学内容 理论教学理论教学4040学时：嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统开学时：嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统开发平台和工具、嵌入式操作系统基础、嵌入式硬件设计和发平台和工具、嵌入式操作系统基础、嵌入式硬件设计和软件裁剪。软件裁剪。实践教学课内实验实践教学课内实验8 8学时及配套的学时及配套的嵌入式系统原理课程嵌入式系统原理课程设计设计（2 2周），通

9、过以上环节培养学生的软硬件设计能周），通过以上环节培养学生的软硬件设计能力和程序开发能力，在嵌入式实验平台上掌握嵌入式产品力和程序开发能力，在嵌入式实验平台上掌握嵌入式产品的开发的关键技术，具有一定的嵌入式应用设计能力。的开发的关键技术，具有一定的嵌入式应用设计能力。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设9理论教学内容理论教学内容 第一模块：嵌入式系统基础知识（第一模块：嵌入式系统基础知识（8 8学时）学时） 嵌入式系统概述；嵌入式系统开发技术；嵌入式系统概述；嵌入式系统开发技术； 第二模块：嵌入式硬件开发技术（第二模块：嵌入式硬件开发技术（1414学时）学

10、时） 嵌入式处理器；嵌入式处理器； 嵌入式存储技术；嵌入式存储技术； 嵌入式输入嵌入式输入/ /输出系统；输出系统；第三模块：嵌入式软件开发技术（第三模块：嵌入式软件开发技术（8 8学时）学时） 嵌入式软件系统；嵌入式软件系统； 嵌入式操作系统概论；嵌入式操作系统概论；第四模块：嵌入式系统开发实例（第四模块：嵌入式系统开发实例（1010学时）学时）2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设10本课程建设的主要内容本课程建设的主要内容n教学内容的组织方式教学内容的组织方式: : 理论联系实际，理论为基理论联系实际，理论为基础，应用为目的，础，应用为目的，实验为重点

11、实验为重点。n教学方法：教学方法：以嵌入式软件工程思想做为贯穿各主题的主线。以嵌入式软件工程思想做为贯穿各主题的主线。启发式、范例式、互动式；学教并重启发式、范例式、互动式；学教并重实践训练体系：基础实验；选做实验；创新实验实践训练体系：基础实验；选做实验；创新实验考核方式考核方式: : 笔试笔试(70%)(70%)课程实验课程实验(20%)(20%)平时练平时练习习(10%)(10%)辅助方式：嵌入式系统课程设计辅助方式：嵌入式系统课程设计2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设11以嵌入式系统开发过程为主线以嵌入式系统开发过程为主线嵌入式系统基础及应用领域

12、嵌入式系统基础及应用领域嵌入式硬件及其选择嵌入式硬件及其选择嵌入式软件体系结构嵌入式软件体系结构嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统嵌入式实时软件设计嵌入式实时软件设计实时设计模式实时设计模式嵌入式软件开发嵌入式软件开发交叉、仿真开发技术交叉、仿真开发技术教学内容的组织与教学方法教学内容的组织与教学方法2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设12教学改革的中心思想教学改革的中心思想基础软件为核心基础软件为核心嵌入式软件工程思想为指导嵌入式软件工程思想为指导以实践强化软硬件综合能力以实践强化软硬件综合能力2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原

13、理及设计课程建设13教学改革具体内容教学改革具体内容（一）围绕一条主线，突出两个重点。（一）围绕一条主线，突出两个重点。（二）提高学生对嵌入式系统的整体把握能力。（二）提高学生对嵌入式系统的整体把握能力。（三）考虑教学形式的多样化。（三）考虑教学形式的多样化。（四）重视实践性教学的设计思想与效果。（四）重视实践性教学的设计思想与效果。（五）开展教学经验和方法交流活动，提高教师的业（五）开展教学经验和方法交流活动，提高教师的业务水平和教学水平。务水平和教学水平。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设14实践能力的培养实践能力的培养主要途径主要途径 基本编程训练

14、：结合其他课程基本编程训练：结合其他课程 课程实验教学：基本实践能力课程实验教学：基本实践能力 嵌入式课程设计：较大的综合应用系统嵌入式课程设计：较大的综合应用系统 课外实践活动：竞赛、创新团队课外实践活动：竞赛、创新团队主要方法主要方法 多层次、多方位的实践训练多层次、多方位的实践训练 多种手段多种手段激发学生学习兴趣激发学生学习兴趣 给不同程度的学生以不同的发展空间给不同程度的学生以不同的发展空间2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设15多层次的实践教学体系多层次的实践教学体系-基础环境基础环境 嵌入式技术实验室（嵌入式技术实验室（ARM9实验平台）实验

15、平台）电子创新实习实训基地电子创新实习实训基地2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设16多层次的实践教学体系多层次的实践教学体系-实践内容实践内容全面的实验内容、实验过程全程指导、严全面的实验内容、实验过程全程指导、严格的考核体系格的考核体系 。课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓励学生创新的综合设计实验两部分组成励学生创新的综合设计实验两部分组成 。综合性课程设计综合性课程设计2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设17多层次的实践教学体系多层次的实践教学体系-实践内容实践内容电子挑战赛

16、等各种竞赛活动。电子挑战赛等各种竞赛活动。创新型研发团队。创新型研发团队。科研课题。科研课题。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设18基本实践能力培养基本实践能力培养围绕教学主线，配合基本实践围绕教学主线，配合基本实践 基本原理的复习：课下基本原理的复习：课下/在线作业在线作业 算法推演算法推演基本的验证实验：交叉开发环境，设备驱动、内核调度、基本的验证实验：交叉开发环境，设备驱动、内核调度、面向应用的综合实践面向应用的综合实践课程设计：多功能电子万年历课程设计：多功能电子万年历产学研结合：企业实训产学研结合：企业实训鼓励个性化、自主学习鼓励个性化、自主学

17、习学生根据自身水平和兴趣，选择适合的训练方式学生根据自身水平和兴趣，选择适合的训练方式提供丰富的资源供学生自学提供丰富的资源供学生自学2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设19创新实践能力培养创新实践能力培养各种类型的嵌入式应用竞赛各种类型的嵌入式应用竞赛国内：大学生嵌入式系统设计大赛国内：大学生嵌入式系统设计大赛企业：博创杯嵌入式系统设计大赛企业：博创杯嵌入式系统设计大赛学生创新工作组、团队学生创新工作组、团队 嵌入式家园嵌入式家园 加入科研项目组加入科研项目组2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设20课程创新点课程创新

18、点（1）兼顾理论，重在实践。）兼顾理论，重在实践。 （2）注重创新能力的培养。）注重创新能力的培养。 （3）较完善的实践体系。）较完善的实践体系。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设21课程创新点课程创新点（4）把教学内容与各种竞赛紧密配合。）把教学内容与各种竞赛紧密配合。 （5）增强学生的合作能力、团队精神。）增强学生的合作能力、团队精神。 （6）紧密跟踪业内核心技术，具有较强的）紧密跟踪业内核心技术，具有较强的实用性和前沿性。实用性和前沿性。 2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设22教材建设教材建设北京航空航天大学

19、出版社出版的郭荣佐，王霖北京航空航天大学出版社出版的郭荣佐，王霖编著的编著的嵌入式系统原理嵌入式系统原理，是普通高校，是普通高校“十十一五一五”规划教材。规划教材。配套的全系列的实验指导书（配套的全系列的实验指导书（MDK,Linux,WINCE)适当时候编写适合本校培养目标和培养方案的适当时候编写适合本校培养目标和培养方案的嵌入式教材。嵌入式教材。 2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设23教学队伍整体情况教学队伍整体情况 经过几年的建设，课程组已经形成了一支由教授领衔、经过几年的建设，课程组已经形成了一支由教授领衔、中青年教师为主体、同时具备丰富的教学经

20、验、科研中青年教师为主体、同时具备丰富的教学经验、科研经验与工程应用经验，结构合理的教学队伍。队伍中经验与工程应用经验，结构合理的教学队伍。队伍中既有教学经验丰富、理论水平高的教师担任理论教学既有教学经验丰富、理论水平高的教师担任理论教学任务，也有教学与工程经验丰富的教师担任实验教学任务，也有教学与工程经验丰富的教师担任实验教学任务，同时还有资深专家和学科方向负责人担任课程任务，同时还有资深专家和学科方向负责人担任课程建设顾问。建设顾问。2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设24教学队伍整体情况教学队伍整体情况 课程组由课程组由2 2名教授、名教授、2 2名

21、副教授、名副教授、2 2名高级工程师和名高级工程师和1 1名讲师，名讲师，共共6 6人组成。这些教师主要学习和研究嵌入式系统、计算机科人组成。这些教师主要学习和研究嵌入式系统、计算机科学与技术、软件工程、计算机控制与应用、控制科学与工程学与技术、软件工程、计算机控制与应用、控制科学与工程等领域，有较合理的知识结构分布；等领域，有较合理的知识结构分布；梯队中老中青结合，突出的特点是以中青年教师为主体，年梯队中老中青结合，突出的特点是以中青年教师为主体，年龄结构分布合理、创新力强，满足了课程可持续发展要求。龄结构分布合理、创新力强，满足了课程可持续发展要求。 2022-1-12嵌入式系统原理及设计课程建设嵌入式系统原理及设计课程建设25建设目标建设目标 1 1 、转变专业课的教育思想，更新课程教育观念，突出素质教育。、转变专业课的教育思想，更新课程教育观念，突出素质教育。 2 2 、建设一支具有合理的教学