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嵌入式是当前发展最快、应用最广、最有发展前景的信息技术主要应用领域之一,各高校近年来普遍开设嵌入式方向或专业。嵌入式常常与新产品和新技术联系在一起,嵌入式课程本应是最能激发学生学习主动性和创新意识的实践性很强的课程,但目前国内嵌入式教学普遍仍停留在以讲概念和讲原理为主的水平上,导致学生学完后“会背书,不会做”,严重影响教学质量。为解决这一老大难问题,在微软亚洲研究院的大力倡导下,本课程在国内高校中率先引入由卡内基梅隆大学( CMU )提出的“ Learning by doing ”这 一适用于工程教学的行之有效的先进教学理念,对嵌入式教学进行全面改革,取得了令人振奋的教学效果。
“嵌入式软件开发导论”是面向软件、计算机、电气、自动化、通信、电子、控制、机械、汽车、仪表、数学、物理等大多数理工科专业本科生和研究生的一门普及型嵌入式领域技术基础课程。
考虑到 Windows CE 是最容易被学生接受和掌握、学习资源最丰富、应用极为广泛的业界主流嵌入式软件开发平台,并且有微软长期以来对高校人才培养的大力支持为后盾,本课程完全采用 Windows CE 为教学和实验环境。 除嵌入式系统基础知识外,课程核心内容包括 Windows CE 系统入门、应用程序开发、操作系统定制与裁剪、系统结构分析、驱动程序开发、内核级开发等嵌入式软件开发过程中所涉及到的主要技术和方法。最后通过分析一个真实的汽车电子项目案例,让学生明白一个实际嵌入式工程项目设计时要考虑的各个方面。作为考核的最重要部分,学生最后须完成一个完整的可展示的嵌入式课程项目(软件作品)。同时,课程强调将微软的 MSF(Microsoft Solutions Framework) 项目管理思想贯穿于项目实践中,使学生在校期间便形成良好的软件工程素养。
在教学方式上,以嵌入式项目的开发过程和方法为主线,通过“项目驱动、案例导向”进行启发式教学,学生边做边学,每章一小做,最后一大做,学生从做中学,充分激发学生的成就感和自主学习的积极性,在做的过程中加深对原本停留在书本上的嵌入式概念和原理的理解。课程 大胆摒弃传统背书式笔试,以各章节的小项目及期末提交的课程项目(作品)进行考核 ,让嵌入式真正成为一门学生看得见摸得着的实实在在的生动课程。
课程非常强调学生综合能力的培养。 通过开动脑筋报项目,要求项目作品能在不同的嵌入式硬件平台上运行,充分发挥学生的想象力和创造力;在项目实践中锻炼自学和解决实际问题的能力;以自由组合进行团队软件项目开发,培养团队合作能力;采用 演讲演示答辩的方式验收课程项目,培养交流表达能力。 实践证明,“ Learning by doing ”这一先进的教学理念在很多实践性较强的工程课程教学中值得大力推广。
“ Learning by doing ”教学模式的最高境界是学生与教师的角色转变,必须充分激发学生自主学习的积极性,学生真正成为课程的主角,教师转变为学生的顾问。为深入探索“ Learning by doing ”的思想精髓,从 2005 年 9 月份学期开始,我们从 03 级修课的所有 100 多位本科生中,按自愿报名原则,组成 30 多人的“ Learning by doing 创新班”。本学期,“创新班”是以准备项目参加“ Windows Embedded Student ChallengE 2006 ”大赛为目标。“创新班”的同学须报出具有一定创新性的参赛项目,并以项目驱动,完全靠自主学习(可不参加听课),任课教师则以顾问角色,每周与“创新班”同学就竞赛项目讨论一次,对学生在项目中遇到的问题或想法提出指导意见。微软全球技术支持中心的专家还专门来学院为“创新班”同学讲解 MSF 项目管理思想,“创新班”同学的项目管理要求必须按 MSF 框架进行。
考虑到本课程是学生进入嵌入式领域的入门性普及型技术基础课,课程内容自成体系,学生只要具有 C/C++ 程序设计的基础便可修课(我国高校理工科专业基本都开设 C/C++ 课程),这为本课程在各理工科专业中的推广创造了条件。
本课程在我校已开设两年,已有软件工程及计算机专业三个年级的 260 位本科生和研究生修课(包括 2 位北欧交换学生),平均每年 130 人,学生作品积累 50 多个,每年有 10 多支队伍参加各类嵌入式竞赛。 2006 年将作为一门有份量的跨学科公共选修课面向全校所有理工科专业开设,预计每年修课将超过 300 人。本课程还建立起“同济大学 Windows CE 技术俱乐部”,目前已有来自 10 多个专业的近 200 名会员,每年举行 20 多次学术活动。课程网上论坛建立一年内,已发布 100 多个主题和 600 多份答疑或技术讨论贴子,气氛非常活跃。
本课程由于取得的显著教学成绩,在全国高校嵌入式教学领域已产生较大影响。在 2005 年 6 月由微软亚洲研究院和“微软 - 同济大学移动与嵌入式中心”合办的“微软 Windows Embedded 教学研讨培训会”上,本课程曾被大力推介给与会的全国 60 多所高校 120 多位从事或准备从事嵌入式教学的教师,本课程主讲教师还为与会教师进行 Windows CE 嵌入式教学培训。 2005 年 7 月,微软亚洲研究院进一步资助我院在课程中深入探索“ Learning by doing ”的先进教学模式,以期取得更大教学成果。
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