软件工程专业嵌入式系统教学探索

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软件工程专业嵌入式系统教学探索

摘要:嵌入式系统作为一个重要的应用软件领域,需要大量受过良好培训的开发人才。文章分析了嵌入式系统发展的趋势及其对软件工程教学的挑战,根据教学中的时间和资源制约,设计了由软件工程基础课程、嵌入式系统核心课程和应用领域基础课程构成的课程体系。课程设计的目标是通过自主学习,培养学生解决问题的能力。与企业的良好合作是保证课程体系成功实施的关键。

关键词:软件工程;嵌入式系统;自主学习

嵌入式系统指的是构成更大的系统或设备的专用计算机系统,广泛地应用于生产制造、国防、交通、通讯、消费和娱乐等领域。据统计,每年所制造的绝大部分微处理器(超过99%)被用于各种嵌入式应用中[1]。正是由于其重要性,嵌入式系统得到越来越多的关注,如在搜索引擎Google中以Embedded Systems作为关键字,可以找出超过一千六百万个的相关网页。值得一提的是,与其它软件开发相比,嵌入式系统的开发在需求、设计、测试、维护以至于商业模式上都具有鲜明的特点,对物理尺寸、产品成本、实时性、可靠性、开发周期等方面提出了更高的要求。正是由于这样一些特殊性,使嵌入式系统软件开发人才的培养不能简单地照搬一般的计算机应用人才的培养模式。

传统上,嵌入式系统开发人才主要来自过程控制和信号处理等几个嵌入式应用领域。这些专业开设有相应的基于单板机、单片机或信号处理芯片的嵌入式计算课程,但很多课程内容仅局限于对口的应用领域。在教学安排中,与嵌入式系统相关的内容大多分散在为数众多相关课程中。近年来,一些国内外高等院校开始着手将嵌入式系统作为一个统一的主题来设计课程体系。例如,卡内基梅隆大学的研究者分析了美国本科教育中嵌入式应用的课程,认为,对于嵌入式系统教学至关重要的是要包含相当比例的具有实际动手训练的内容,嵌入式系统的教育和技术、应用一样,应随时间而演变[2]。一些研究者认为当前学术界未能将IT行业中变化的需求有机地集成到嵌入式系统的教育之中,应当消除工业界对毕业生技能要求与大学课程安排中的差异[3]。在开设“嵌入式系统”课程时,通过实验及综合项目的设置为学生引入嵌入式系统设计时所需的软硬件知识[4-5]。

1997年,IEEE和ACM组成联合指导委员会,将软件工程推动为一个独立的职业,并为软件工程的教育提供指导[6]。在2004年形成的SEEK04文件中,就对嵌入式系统的教学做出了相应的指导。作为系统应用专业之一,嵌入式和实时系统包含了嵌入式系统硬件、开发语言和工具、时序问题和硬件验证等内容。其他相关知识还包括分散在航空与车辆专业、工业过程控制专业、小型及移动平台专业中的一些课程。但是,这一指导较为抽象,提供了不同环境和需求下的很多变化空间。为了迎接软件产业的快速发展,自2002年起,我国设立了一批国家级示范性软件学院,培养软件工程专业的本科生和工程硕士。其培养目标是国际型、工程型和应用型的软件行业领军人才。由于中国经济的蓬勃发展,对嵌入式系统人才的

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