面向工程实践的控制类研究生嵌入式课程创新与建设

徐洋　周晓熔

摘 要 嵌入式系统和FPGA系统作为当前电子信息技术行业最热门、应用最为广泛的技术之一，需要高素质的行业人才作为支撑。本文探索了控制类研究生人才培养理念，针对控制类研究生的专业课程，进一步完善了教学内容、教学方法和教学手段，加深了主讲教师科研成果与课程内容的结合，完善了教学大纲和讲义，新增了实验实践教学环节。

关键词 嵌入式系统 工程实践 课程创新

中图分类号：G642 文献标识码：A

0引言

嵌入式系统和FPGA系统作为目前电子信息技术行业种最热门、应用最为广泛的技术之一，发展潜力巨大，需要高素质的行业人才作为支撑。目前我校控制类专业硕士研究生专业课程教学都以理论教学讲授為主，缺乏实验和实践的专门环节，特别是“嵌入式系统及应用”和“SoC与FPGA技术及其应用”课程。学生只通过教材知识和教师讲授，没有实际动手操作，只能是纸上谈兵，教学效果差。

本文以嵌入式系统行业岗位需求为导向，对课程的教学和考核模式进行了相应的改革。在课程教学中：增加和优化了课程实验实践教学内容，提高学生动手能力和科研项目实施能力，建立了“基础型—综合设计型—创新研究型”三层次的控制类硕士研究生实验实践教学体系，并根据课程的特点采用了开放式实验教学的思路和方法。

1丰富课程实践环节

教学组开发了ARM处理器和FPGA的实验/仿真环境，完成相关实验教学设备开发，改进和完善了教学手段和内容，充实了本课程的教学资源。首先确定适应人才市场需求的实验教学模式，培养学生的实际应用能力与创新能力，建立“基础型—综合设计型—创新研究型”三层次的控制类硕士研究生实验实践教学体系，并根据课程的特点采用开放式实验教学的思路和方法。

1.1基础型实验

采用理论授课与动手实验相结合的方式，让研究生了解嵌入式和FPGA开发环境和开发流程，掌握实验开发工具的使用方法，熟悉软件编程环境，根据实验指导书进行实验的调试，读懂实验源程序和程序的运行过程，并进行修改、组合和补充应用编程。

1.2综合设计型实验

在基础型、验证型实验的基础上，综合“嵌入式系统及应用”和“SoC与FPGA技术及其应用”两门课程的知识，尽可能多地利用实验系统上的资源，构造一个具有实际意义的嵌入式和FPGA联合应用系统，完成一个较为复杂的综合实验。例如高速A/D采样系统，大屏幕LCD显示系统等。

1.3创新型实验实践

实践可以让学生更深入学习，使他们更深入地掌握嵌入式系统的理论知识，让学生不仅有更多的实践机会去进行综合课题的设计，还可以培养学生的科研能力、创新能力和工程实践能力。

2课程考核方式改革

课程考核根据期末综合大作业成绩的评分方式，尽量合理公正地评估学生的学习成果。期末综合大作业借鉴国外课程project的方法，给出多个嵌入式系统设计题目，学生1-2人为1组，每组选择1个题目，学生也可以自拟题目，但需由教师审查其可行性，最后验收时要求提供项目开发文档，并进行答辩和演示。每个小组配1块ARM CortexM3处理器的开发板，围绕这个开发板进行嵌入式开发。

考核方式如下：结合自己的专业及研究方向（软件/硬件/理论），设计一个嵌入式系统。需要提交：（1）团队作业（包括项目可行性论证报告、项目设计报告）；（2）个人作业（每人在团队报告的基础上，查阅文献，完成一篇与嵌入式系统相关的论文）。考核方式分为：论文评分；堂上答辩：由选课学生之间互评（30%）和老师考评（70%）组成。最终成绩由团队作业：40%、个人作业：30%、现场答辩：30%组成。

让学生通过这个过程，实践相互协作的工作方式，综合运用学过的知识，掌握嵌入式系统的整个开发流程，并养成良好的开发习惯。期末综合大作业的选题每年都不完全相同，力求体现嵌入式系统的最新技术，具有实用性和前瞻性。

3结语

任课教师还建立了课程网站，丰富课程教学资源，拓展学生进行课题研究的资料来源。教学组收集整理了课程网络资源，在课程网站上进行资料共享，提高资源共享率，使学生能获取最新的课程和相关技术资料。在嵌入式系统设计中，增加控制类处理器ARM CortexM系列资料，常用外设编程资源，FreeRTOS/uCOS等实时操作系统移植与应用。在FPGA设计中，增加开源IP资料的共享，拓展学生进行设计研究的视野。

另外在课程网站上还存放了往届学生的设计制作，包括设计作品的简单介绍，作品运行的视频，作品的软硬件设计源码，设计小组同学的照片等资料，方便后续学生进行资料查找。在课程设计中发现，同学们的积极性很高，有的小组还自学了Android系统编程，并在设计中应用智能手机编程进行展示。在我校2014-2016级的控制类研究生中取得了良好的教学效果。

基金项目：本文由重庆邮电大学研究生教育创新计划重点项目Y201308支持。

参考文献

[1] 廖小飞，陈雯，许武军，等.基于案例教学的嵌入式系统课程改革与实践[J]. 教育教学论坛，2013（5）.

[2] 卫成兵，庄晓东，董介春，等.嵌入式系统应用开发课程改革与学生创新能力培养的探索[J].计算机教育，2012（23）.

[3] 谢东.嵌入式系统实验课程教学改革及实验装置开发[J].计算机教育，2010（10）.

[4] 张晓东，孙丽君，鲁可.高校嵌入式系统课程教学改革探索[J].中国电力教育，2013（3）.