嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設

1、2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設1嵌入式系統(tǒng)原理及設計嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設課程建設 計算機與電子系計算機與電子系 黃向宇黃向宇2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設2 非常感謝各位領導、專家在百忙之際參非常感謝各位領導、專家在百忙之際參加此次評審加此次評審, ,今天所講述的內(nèi)容是我和課今天所講述的內(nèi)容是我和課程組同事們在嵌入式系統(tǒng)教學過程中總程組同事們在嵌入式系統(tǒng)教學過程中總結出的一些經(jīng)驗和思考結出的一些經(jīng)驗和思考, ,其中尚有很多不其中尚有很多不夠完善的地方夠完善的地方, ,請各位專家多多給予指正請各位專家

2、多多給予指正和批評和批評! !2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設3 近年來，我國嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展十分迅猛，中國嵌入式系統(tǒng)近年來，我國嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展十分迅猛，中國嵌入式系統(tǒng)市場估計每年將直接創(chuàng)造千億元的效益，所帶動的相關工業(yè)產(chǎn)值市場估計每年將直接創(chuàng)造千億元的效益，所帶動的相關工業(yè)產(chǎn)值超過萬億元，成為中國信息產(chǎn)業(yè)新的市場增長點。與巨大的市場超過萬億元，成為中國信息產(chǎn)業(yè)新的市場增長點。與巨大的市場潛力和產(chǎn)業(yè)需求相比，我國嵌入式系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)相對落后，潛力和產(chǎn)業(yè)需求相比，我國嵌入式系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)相對落后，并進而影響到了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在這種背景下，許

3、多高校的并進而影響到了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在這種背景下，許多高校的計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設了嵌入式系統(tǒng)相計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求，開設了嵌入式系統(tǒng)相關課程。在關課程。在IEEEIEEE計算機協(xié)會和計算機協(xié)會和ACMACM共同制定的共同制定的20042004版計算機類課版計算機類課程體系中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。程體系中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。 課程發(fā)展歷史課程發(fā)展歷史2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設4最熱門的計算機專業(yè)課程之一，介紹嵌最熱門的計算機專業(yè)課程之一，介紹嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)所涉及的相關思想入

4、式系統(tǒng)應用開發(fā)所涉及的相關思想和方法。和方法。 第一階段第一階段2000年以前：年以前：51單片機單片機第二階段第二階段2000年之后：嵌入式系統(tǒng)年之后：嵌入式系統(tǒng)課程發(fā)展歷史課程發(fā)展歷史2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設5電子科技專業(yè)嵌入式課程發(fā)展歷程電子科技專業(yè)嵌入式課程發(fā)展歷程早期：單片機、微機原理與接口技術早期：單片機、微機原理與接口技術2006 ：嵌入式計算機系統(tǒng)：嵌入式計算機系統(tǒng)2008： 嵌入式技術基礎，嵌入式技術基礎，ARM功能模塊功能模塊2010： 構建嵌入式系統(tǒng)課程體系構建嵌入式系統(tǒng)課程體系 嵌入式系統(tǒng)原理及設計（專業(yè)基礎課）嵌入式系

5、統(tǒng)原理及設計（專業(yè)基礎課） 嵌入式實時操作系統(tǒng)嵌入式實時操作系統(tǒng) 。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設6課程基本情況課程基本情況 該課程是面向電子科技專業(yè)高年級本科生開設的專業(yè)課，是一門以該課程是面向電子科技專業(yè)高年級本科生開設的專業(yè)課，是一門以計算機各種專業(yè)知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養(yǎng)計算機各種專業(yè)知識綜合應用為主要特色的課程，其指導思想是培養(yǎng)學生從學生從“整體整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力，為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發(fā)奠定相關基礎。法和能力，為學生在嵌入

6、式計算工程領域研究和開發(fā)奠定相關基礎。課程采用課程采用理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)并重的教學方法，并重的教學方法，教學內(nèi)容盡量反映該領域內(nèi)最新的理論和技術成果，使學生了解該學教學內(nèi)容盡量反映該領域內(nèi)最新的理論和技術成果，使學生了解該學科最新的前沿發(fā)展動態(tài)和方向，培養(yǎng)出適應社會需求的專業(yè)化技術人科最新的前沿發(fā)展動態(tài)和方向，培養(yǎng)出適應社會需求的專業(yè)化技術人才。才。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設7教學目標教學目標 使學生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設計過程中的基本概念和原理，使學生能夠掌握和使使學生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設計過程中的基本概念和原理

7、，使學生能夠掌握和使用最新的嵌入式系統(tǒng)設計方法和典型開發(fā)工具。重視將計算機系統(tǒng)自底向上的各用最新的嵌入式系統(tǒng)設計方法和典型開發(fā)工具。重視將計算機系統(tǒng)自底向上的各種專業(yè)課程內(nèi)容的有機整合，使得諸如操作系統(tǒng)、體系結構、接口與通信和計算種專業(yè)課程內(nèi)容的有機整合，使得諸如操作系統(tǒng)、體系結構、接口與通信和計算機網(wǎng)絡等孤立的課程呈現(xiàn)相互配合的應用場景，讓學生進一步認識和掌握上述課機網(wǎng)絡等孤立的課程呈現(xiàn)相互配合的應用場景，讓學生進一步認識和掌握上述課程的基本概念和基本規(guī)律在實際的綜合系統(tǒng)應用中的作用和影響。程的基本概念和基本規(guī)律在實際的綜合系統(tǒng)應用中的作用和影響。熟悉一種典型的微處理器體系結構熟悉一種典型的

8、微處理器體系結構. .掌握一套主流的開發(fā)工具和一種嵌入式操作系統(tǒng)掌握一套主流的開發(fā)工具和一種嵌入式操作系統(tǒng). .熟練使用一門開發(fā)語言熟練使用一門開發(fā)語言. . 2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設8教學內(nèi)容教學內(nèi)容 理論教學理論教學4040學時：嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式系統(tǒng)開學時：嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺和工具、嵌入式操作系統(tǒng)基礎、嵌入式硬件設計和發(fā)平臺和工具、嵌入式操作系統(tǒng)基礎、嵌入式硬件設計和軟件裁剪。軟件裁剪。實踐教學課內(nèi)實驗實踐教學課內(nèi)實驗8 8學時及配套的學時及配套的嵌入式系統(tǒng)原理課程嵌入式系統(tǒng)原理課程設計設計（2 2周），通

9、過以上環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的軟硬件設計能周），通過以上環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的軟硬件設計能力和程序開發(fā)能力，在嵌入式實驗平臺上掌握嵌入式產(chǎn)品力和程序開發(fā)能力，在嵌入式實驗平臺上掌握嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)的關鍵技術，具有一定的嵌入式應用設計能力。的開發(fā)的關鍵技術，具有一定的嵌入式應用設計能力。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設9理論教學內(nèi)容理論教學內(nèi)容 第一模塊：嵌入式系統(tǒng)基礎知識（第一模塊：嵌入式系統(tǒng)基礎知識（8 8學時）學時） 嵌入式系統(tǒng)概述；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術；嵌入式系統(tǒng)概述；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術； 第二模塊：嵌入式硬件開發(fā)技術（第二模塊：嵌入式硬件開發(fā)技術（1414學時）學

10、時） 嵌入式處理器；嵌入式處理器； 嵌入式存儲技術；嵌入式存儲技術； 嵌入式輸入嵌入式輸入/ /輸出系統(tǒng)；輸出系統(tǒng)；第三模塊：嵌入式軟件開發(fā)技術（第三模塊：嵌入式軟件開發(fā)技術（8 8學時）學時） 嵌入式軟件系統(tǒng)；嵌入式軟件系統(tǒng)； 嵌入式操作系統(tǒng)概論；嵌入式操作系統(tǒng)概論；第四模塊：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實例（第四模塊：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實例（1010學時）學時）2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設10本課程建設的主要內(nèi)容本課程建設的主要內(nèi)容n教學內(nèi)容的組織方式教學內(nèi)容的組織方式: : 理論聯(lián)系實際，理論為基理論聯(lián)系實際，理論為基礎，應用為目的，礎，應用為目的，實驗為重點

11、實驗為重點。n教學方法：教學方法：以嵌入式軟件工程思想做為貫穿各主題的主線。以嵌入式軟件工程思想做為貫穿各主題的主線。啟發(fā)式、范例式、互動式；學教并重啟發(fā)式、范例式、互動式；學教并重實踐訓練體系：基礎實驗；選做實驗；創(chuàng)新實驗實踐訓練體系：基礎實驗；選做實驗；創(chuàng)新實驗考核方式考核方式: : 筆試筆試(70%)(70%)課程實驗課程實驗(20%)(20%)平時練平時練習習(10%)(10%)輔助方式：嵌入式系統(tǒng)課程設計輔助方式：嵌入式系統(tǒng)課程設計2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設11以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程為主線以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程為主線嵌入式系統(tǒng)基礎及應用領域

12、嵌入式系統(tǒng)基礎及應用領域嵌入式硬件及其選擇嵌入式硬件及其選擇嵌入式軟件體系結構嵌入式軟件體系結構嵌入式實時操作系統(tǒng)嵌入式實時操作系統(tǒng)嵌入式實時軟件設計嵌入式實時軟件設計實時設計模式實時設計模式嵌入式軟件開發(fā)嵌入式軟件開發(fā)交叉、仿真開發(fā)技術交叉、仿真開發(fā)技術教學內(nèi)容的組織與教學方法教學內(nèi)容的組織與教學方法2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設12教學改革的中心思想教學改革的中心思想基礎軟件為核心基礎軟件為核心嵌入式軟件工程思想為指導嵌入式軟件工程思想為指導以實踐強化軟硬件綜合能力以實踐強化軟硬件綜合能力2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原

13、理及設計課程建設13教學改革具體內(nèi)容教學改革具體內(nèi)容（一）圍繞一條主線，突出兩個重點。（一）圍繞一條主線，突出兩個重點。（二）提高學生對嵌入式系統(tǒng)的整體把握能力。（二）提高學生對嵌入式系統(tǒng)的整體把握能力。（三）考慮教學形式的多樣化。（三）考慮教學形式的多樣化。（四）重視實踐性教學的設計思想與效果。（四）重視實踐性教學的設計思想與效果。（五）開展教學經(jīng)驗和方法交流活動，提高教師的業(yè)（五）開展教學經(jīng)驗和方法交流活動，提高教師的業(yè)務水平和教學水平。務水平和教學水平。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設14實踐能力的培養(yǎng)實踐能力的培養(yǎng)主要途徑主要途徑 基本編程訓練

14、：結合其他課程基本編程訓練：結合其他課程 課程實驗教學：基本實踐能力課程實驗教學：基本實踐能力 嵌入式課程設計：較大的綜合應用系統(tǒng)嵌入式課程設計：較大的綜合應用系統(tǒng) 課外實踐活動：競賽、創(chuàng)新團隊課外實踐活動：競賽、創(chuàng)新團隊主要方法主要方法 多層次、多方位的實踐訓練多層次、多方位的實踐訓練 多種手段多種手段激發(fā)學生學習興趣激發(fā)學生學習興趣 給不同程度的學生以不同的發(fā)展空間給不同程度的學生以不同的發(fā)展空間2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設15多層次的實踐教學體系多層次的實踐教學體系-基礎環(huán)境基礎環(huán)境 嵌入式技術實驗室（嵌入式技術實驗室（ARM9實驗平臺）實驗

15、平臺）電子創(chuàng)新實習實訓基地電子創(chuàng)新實習實訓基地2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設16多層次的實踐教學體系多層次的實踐教學體系-實踐內(nèi)容實踐內(nèi)容全面的實驗內(nèi)容、實驗過程全程指導、嚴全面的實驗內(nèi)容、實驗過程全程指導、嚴格的考核體系格的考核體系 。課程的實驗由精心設計的基礎性實驗和鼓課程的實驗由精心設計的基礎性實驗和鼓勵學生創(chuàng)新的綜合設計實驗兩部分組成勵學生創(chuàng)新的綜合設計實驗兩部分組成 。綜合性課程設計綜合性課程設計2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設17多層次的實踐教學體系多層次的實踐教學體系-實踐內(nèi)容實踐內(nèi)容電子挑戰(zhàn)賽

16、等各種競賽活動。電子挑戰(zhàn)賽等各種競賽活動。創(chuàng)新型研發(fā)團隊。創(chuàng)新型研發(fā)團隊?？蒲姓n題?？蒲姓n題。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設18基本實踐能力培養(yǎng)基本實踐能力培養(yǎng)圍繞教學主線，配合基本實踐圍繞教學主線，配合基本實踐 基本原理的復習：課下基本原理的復習：課下/在線作業(yè)在線作業(yè) 算法推演算法推演基本的驗證實驗：交叉開發(fā)環(huán)境，設備驅動、內(nèi)核調度、基本的驗證實驗：交叉開發(fā)環(huán)境，設備驅動、內(nèi)核調度、面向應用的綜合實踐面向應用的綜合實踐課程設計：多功能電子萬年歷課程設計：多功能電子萬年歷產(chǎn)學研結合：企業(yè)實訓產(chǎn)學研結合：企業(yè)實訓鼓勵個性化、自主學習鼓勵個性化、自主學

17、習學生根據(jù)自身水平和興趣，選擇適合的訓練方式學生根據(jù)自身水平和興趣，選擇適合的訓練方式提供豐富的資源供學生自學提供豐富的資源供學生自學2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設19創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)各種類型的嵌入式應用競賽各種類型的嵌入式應用競賽國內(nèi)：大學生嵌入式系統(tǒng)設計大賽國內(nèi)：大學生嵌入式系統(tǒng)設計大賽企業(yè)：博創(chuàng)杯嵌入式系統(tǒng)設計大賽企業(yè)：博創(chuàng)杯嵌入式系統(tǒng)設計大賽學生創(chuàng)新工作組、團隊學生創(chuàng)新工作組、團隊 嵌入式家園嵌入式家園 加入科研項目組加入科研項目組2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設20課程創(chuàng)新點課程創(chuàng)新

18、點（1）兼顧理論，重在實踐。）兼顧理論，重在實踐。 （2）注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。）注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 （3）較完善的實踐體系。）較完善的實踐體系。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設21課程創(chuàng)新點課程創(chuàng)新點（4）把教學內(nèi)容與各種競賽緊密配合。）把教學內(nèi)容與各種競賽緊密配合。 （5）增強學生的合作能力、團隊精神。）增強學生的合作能力、團隊精神。 （6）緊密跟蹤業(yè)內(nèi)核心技術，具有較強的）緊密跟蹤業(yè)內(nèi)核心技術，具有較強的實用性和前沿性。實用性和前沿性。 2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設22教材建設教材建設北京航空航天大學

19、出版社出版的郭榮佐，王霖北京航空航天大學出版社出版的郭榮佐，王霖編著的編著的嵌入式系統(tǒng)原理嵌入式系統(tǒng)原理，是普通高校，是普通高?！笆晃逡晃濉币?guī)劃教材。規(guī)劃教材。配套的全系列的實驗指導書（配套的全系列的實驗指導書（MDK,Linux,WINCE)適當時候編寫適合本校培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案的適當時候編寫適合本校培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案的嵌入式教材。嵌入式教材。 2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設23教學隊伍整體情況教學隊伍整體情況 經(jīng)過幾年的建設，課程組已經(jīng)形成了一支由教授領銜、經(jīng)過幾年的建設，課程組已經(jīng)形成了一支由教授領銜、中青年教師為主體、同時具備豐富的教學經(jīng)

20、驗、科研中青年教師為主體、同時具備豐富的教學經(jīng)驗、科研經(jīng)驗與工程應用經(jīng)驗，結構合理的教學隊伍。隊伍中經(jīng)驗與工程應用經(jīng)驗，結構合理的教學隊伍。隊伍中既有教學經(jīng)驗豐富、理論水平高的教師擔任理論教學既有教學經(jīng)驗豐富、理論水平高的教師擔任理論教學任務，也有教學與工程經(jīng)驗豐富的教師擔任實驗教學任務，也有教學與工程經(jīng)驗豐富的教師擔任實驗教學任務，同時還有資深專家和學科方向負責人擔任課程任務，同時還有資深專家和學科方向負責人擔任課程建設顧問。建設顧問。2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設24教學隊伍整體情況教學隊伍整體情況 課程組由課程組由2 2名教授、名教授、2 2名

21、副教授、名副教授、2 2名高級工程師和名高級工程師和1 1名講師，名講師，共共6 6人組成。這些教師主要學習和研究嵌入式系統(tǒng)、計算機科人組成。這些教師主要學習和研究嵌入式系統(tǒng)、計算機科學與技術、軟件工程、計算機控制與應用、控制科學與工程學與技術、軟件工程、計算機控制與應用、控制科學與工程等領域，有較合理的知識結構分布；等領域，有較合理的知識結構分布；梯隊中老中青結合，突出的特點是以中青年教師為主體，年梯隊中老中青結合，突出的特點是以中青年教師為主體，年齡結構分布合理、創(chuàng)新力強，滿足了課程可持續(xù)發(fā)展要求。齡結構分布合理、創(chuàng)新力強，滿足了課程可持續(xù)發(fā)展要求。 2022-1-12嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設嵌入式系統(tǒng)原理及設計課程建設25建設目標建設目標 1 1 、轉變專業(yè)課的教育思想，更新課程教育觀念，突出素質教育。、轉變專業(yè)課的教育思想，更新課程教育觀念，突出素質教育。 2 2 、建設一支具有合理的教學