随着信息技术的发展，尤其是近年来移动互联网及各种嵌入式设备的快速普及，嵌入式系统已成为当今计算机领域最热门的学科之一。快速增长的嵌入式市场亟需大量高水平专业人才，这无疑为高校的嵌入式系统教学带来了新的机遇。与此同时，嵌入式市场本身的高度细分和嵌入式系统教学软硬件兼顾等特性为该学科教育带来了不小的挑战。如何使教学既能够做到理论与实践相结合，又能与市场发展保持同步，培养出实用型人才？本文通过介绍清华大学与英特尔公司在嵌入式系统领域的紧密合作，分享清华大学嵌入式课程教学经验，希望能够对高校的嵌入式系统教学有所启发和帮助。

      信息技术的高速发展决定了高校和企业作为人才供求的双方必须紧密合作，共同培养适应时代发展的合格人才。早在上世纪90年代，清华大学就与英特尔公司在计算机教学科研领域开展了密切合作。

      1996年，英特尔公司在清华大学建立奔腾实验室，开展基于MMX技术的视频压缩研究项目。

      2003年，双方合作进行嵌入式英特尔架构的课程开发。

      2006年，清华大学作为国内第一批五所高校之一参与英特尔多核大学计划，将并行编程带入高校教学。

      2009年，随着英特尔凌动嵌入式平台的推出，双方建立嵌入式联合实验室，开发凌动平台相关课程并应用与教学中。

      2010年，清华大学作为国内第一批四所高校之一参与英特尔MeeGo大学计划，开发并教授MeeGo相关课程。

      十五年来，双方的合作总是基于最新的业界产品与技术开展，从师资培训、建立联合实验室，到课程建设，进而将新技术融入教学或科研环节，完成人才培养和技术创新。在嵌入式教学领域，清华大学计算机科学与技术系“嵌入式系统”课程就是一个非常好的实践案例。

      由清华大学杨士强教授负责的嵌入式教学自2003年起引入基于英特尔嵌入式技术的课程建设，在计算机专业本科四年级上学期开设一门32学时，2个学分，包含2个动手实验和一个团队实验在内的专业必修实践类课程“嵌入式系统”，这是本科生最后的一个系统级教学科目，每年有超过150名学生学习该门课程。作为一门专业性较强的实践课程，从2004 年开设至今已经具备了7 年的教学实践经验积累，清华大学的教学评估结果显示该课程的得分总体上位于全校的前约20％以内，是一门受同学欢迎的专业课程，该课程荣获2009年教育部-英特尔精品课程，其软件实验平台荣获2008年清华大学教学软件一等奖，2010年获得英特尔学术峰会最佳项目展板奖，并多次在包括英特尔嵌入式教育峰会在内的全球嵌入式课程研讨会和国内嵌入式教师培训中进行经验介绍，课程课件被其他学校参考和引用。

      嵌入式课程是一门软、硬结合，实践性很强的课，也是计算机专业本科生在毕业前将本科所学的各种专业知识（程序设计、数据结构、计算机组成原理、操作系统、编译技术等）集成在一起加以运用和实践的课程。因此本课程强调“四个结合，四个重点”的教学定位：

      1）鼓励学生将创新思想与扎实的专业知识相结合，重点强调扎实的专业基础知识；

      2）要求同学把硬件和软件知识相结合，并以软硬件相结合部分的系统基础软件为实践重点；

      3）强调原理知识与动手实践相结合，在本课程的教学中将动手实践能力作为重点考核内容；

      4）将符合大学教育理念与规律与紧跟产业最新技术发展趋势相结合，重点紧跟技术发展的步伐。

      理论结合实践，“嵌入式系统”课程的课堂教学与实验教学并重，并主要通过实验教学的方式来锻炼选课同学的动手能力，加深对嵌入式系统基本知识的理解，掌握嵌入式系统基本工具的使用，熟悉嵌入式系统的基本开发方法。课程的实验环节分为两个部分，验证性实验环节和创新性实验环节。验证性实验通过实验指导书详细的指导帮助所有选课同学熟悉嵌入式系统的硬件、软件和工具使用，为后续创新性实验打好基础。创新性实验有6 个选题，由同学们从中任选一个课题，通过小组内的团队合作、自己查阅资料和编程设计，完成一个工作量相对较大，有一定创新性的嵌入式系统实验，这样可以让能力较强的同学得到充分的发挥，也可以让其他同学通过参与获得锻炼和学习。现在的选题包括当前最新嵌入式Linux 操作系统移植，嵌入式系统实时性测量，嵌入式软件的移植与优化等，同时后续还将建设基于UEFI 的嵌入式启动程序实验和面向移动设备的传感器应用实验。

      嵌入式系统课程的特色主要体现在实验环节的设计上，课程在实验设计方面的特色主要体现在如下三个方面：理论与实践紧密结合、培养和锻炼实际动手能力、积极引导同学创新。

      a）理论与实践紧密结合

      课程的建设十分注重理论与实践的紧密结合，特别注意避免课堂教学与实践环节脱钩，任课教师每年都会对选课同学进行调研，了解同学对授课内容与实验内容结合程度的看法。

      b）培养和锻炼实际动手能力

      在课程的时间资源分配上，课程不但在教学环节积极介绍实验相关的原理和知识以及实验本身，还将一半的时间（后8 周）留给同学完成实验和对实验进行辅导，时间上保障了同学们可以在实际动手能力上可以得到较为充分的锻炼。

      在考核方式上，课程设计了一套合理的考核方式来评价同学的动手实践能力，并根据这个评价来确定同学的成绩。首先本课程不设卷面考试，避免同学只纸上谈病而不积极动手实践。其实对于验证性实验环节的考核，本课程要针对每名同学都单独进行实验检查，避免混水摸鱼，检查环节分为三个部分，一是同学提交简短的实验报告，回答实验指导书中提出的思考题，描述实验过程中曾经遇到的问题和解决的方法，给出对实验的意见和建议；二是向任课教师和助教现场操作演示实验结果；三是能正确回答任课教师和助教事先准备的问题。最后对于创新性大实验环节，则由任课教师或助教以组为单位进行检查，要求演示实验成果，介绍实验完成中的人员分工，并根据分工有针对性的向小组的每名同学提问，或要求其现场解释具体的代码或电路设计细节。

      通过上述课程时间资源分配、实验内容设计和考核方式设计，可以保障本课程可以切实培养和锻炼同学的动手实践能力，达到课程的教学目标。

      c）积极引导同学创新

      为了紧跟技术快速发展的步伐，课程在教学内容和实验设计上每年都不断更新，并且积极引导同学创新，提高同学的学习兴趣，不断丰富课程的内容。首先，在课题教学内容和验证性实验环节，课程紧保持与产业界最新技术同步，让同学了解最新的技术发展现状和未来发展趋势。其次，在大实验的要求中，每年都采用最新的软件版本，比如移植Linux 内核实验中，本课程每年都要求同学移植当时Linux 内核官方网站上的最新版本的内核；在软件移植和优化中，每年都采用不同的视频编解码器软件交给同学去移植和优化等；同时也鼓励同学们自选题目进行设计，这样的做法提高了教师辅导和指导的难度，并且由于没有往届的学生完成过而具有一定的风险性，但是却大大锻炼和培养了同学的实践能力和创新能力。譬如，在2010年嵌入式系统学生创新性实验课题中，孙银海等五位同学所在的小组基于英特尔凌动嵌入式平台和MeeGo操作系统，实现了对中国电信天翼3G网络的连接。林会杰等5位同学所在小组设计了MeeGo系统下的七键中文输入法。刘少伟等5为同学所在的小组将中国移动的飞信软件移植到了MeeGo系统上。刘宜君、方建两位同学的小组设计了基于英特尔凌动嵌入式平台和MeeGo操作系统的游戏引擎。所有的小组都在实验报告中详细阐述了实验过程，创新过程中遇到的问题，解决方法及实验感想。同学们表示创新型实验不仅使自己学到了很多知识，对课程相关内容加深了解，还极大地提高了动手能力和解决问题的能力。

      最后，课程采用不断积累的机制来保障创新和提高创新的水平，具体来说就是将每年同学中较为优秀的创新性实验成果都进行整理，形成越来越多的参考性文档供同学参考，同时要求同学可以学习但不能再重复已有的工作，而必须在已有的工作基础上进行创新性的设计，这样既让选课同学拥有丰富的第一手资料进行学习，同时又能不断站在前人的肩膀上进行改进和提高，避免了实验内容在低水平的重复。

      如需了解更多关于清华大学“嵌入式系统”课程的信息，可登录课程网站 http://embed.cs.tsinghua.edu.cn 。

      嵌入式系统不仅仅是一个处理器，或一个操作系统，而是处理器、芯片组、BIOS、系统软件、中间件等的集成。展望未来，随着嵌入式市场的蓬勃发展及其应用的不断丰富，将为包括英特尔在内的企业和全球高校合作创造更多机会。借用杨士强教授在2010嵌入式英特尔凌动处理器系统芯片应用论坛上的发言标题结束本文，“新纪元，新责任，快速技术革新中的嵌入式人才培养”方兴未艾。