同济大学软件学院“嵌入式
软件开发导论”课程介绍
(本文转自《计算机教育》2006年第8期）
同济大学软件学院
何宗键/文
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。
课程概况
“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。
本课程在同济大学开设两年，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。
课程创新点
针对这样一门工程性和技术性比较强的课程，在不断的教学实践和摸索中，本课程逐渐形成了如下几大特色：
1. 引入“Learning by doing”的先进教学理念，显著提高教学效果
“Learning by
doing”是由在软件工程科研和教学领域首屈一指的美国卡内基·梅隆大学率先提出的一种旨在强化工程学科的学生全面的实践能力和工程素养的教学模式。Learning by doing，顾名思义，就是要让学生在“做”的过程中，通过自己的动手体验，通过自己对知识的获取、归纳与总结，达到“学”的目的。这是“Learning by doing”与传统的老师课堂授课学生课堂听讲最大的不同之处。
本课程在国内率先将“Learning
by doing”这一先进的教学理念引入到课程教学中，对嵌入式类课程传统的背书式教学模式进行了全面改革和大胆实践。课程以一个实际嵌入式项目的开发过程和方法为主线，采用“项目驱动、案例导向”模式进行启发式教学，将“边做边学、以做促学”的教学思想贯穿于整个教学过程中。这样，学生不仅加深了对原来只停留在书本上的嵌入式概念和原理的理解，而且最后都能完成一个完整的，甚至有创造性的嵌入式软件作品。这使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。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。
2. 融学生全面能力的培养于各教学环节中
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。同时，为改变目前理工科专业学生普遍重视技术技巧，忽视工程项目过程管理的现状，本课程在教学过程中采用微软MSF这一先进项目组织和管理思想，使学生在校期间就能形成良好的软件工程素养和意识，提高团队工程项目的组织和管理水平。加强以上全面能力的培养正是我国理工科专业教育改革的方向。
3. 以项目考核代替笔试，是对传统的背书式应试教育模式的一大改革
“会考试，不会做”是我国工程类课程教学长期存在的一大顽疾，学生通常只要到期末临时突击背书便可混过考试，归根到底是传统的笔试考核模式这个指挥棒在作怪。本课程大胆摒弃传统的笔试考核，完全以各章节的小项目及提交的期末大项目进行考核。这就要求学生平时必须花很多时间和精力在项目上，通过项目又可激发学生的成就感，充分调动学生的学习主动性，对提高课程教学质量和保证教学效果起到了至关重要的作用，在工程类课程中具有推广价值。
4. 课程的内容体系结构显著降低了嵌入式学习门槛，很容易被学生所接受
在传统的以讲概念说原理为主的教学模式中，学生越学越觉得嵌入式技术高深莫测，必须具有广泛的专业知识，特别是需要掌握很多硬件知识才能学习，以至学生误认为嵌入式是一门高不可攀的高深课程。为此，在设计本课程的内容体系结构时，绕开硬件细节，以较易掌握的嵌入式软件开发为突破口，选用学生很容易接受的Windows嵌入式系统为教学平台单刀直入，并且只需要C/C++基础便可立即上手实践，而不是像传统教学那样将大量时间纠缠在原理和概念上。学生在项目实践过程对嵌入式概念和设计原理有了最直接的深刻认识，可达到事半功倍的学习效果。消除学生对嵌入式的神秘和惧怕心理，提高和改进学习效果，使嵌入式技术被更多学生所接受，对嵌入式的学习推广也有重要意义。
5. 教学内容具有明显的前沿性和时代性，与业界最新技术的发展紧密结合
嵌入式技术的突出特点是与具体应用紧密结合。学生学习嵌入式的根本目的就是为了有能力做实际嵌入式系统的开发。如果教学脱离业界的主流开发技术去空谈，就失去了嵌入式教学的意义。教育的根本目的是为企业培养人才，不是为闭门造车。本课程直接以Windows CE这一业界主流的嵌入式操作系统和开发平台为基础，学生不仅对嵌入式技术上手快，很容易接受，而且学完后可立即开始实际嵌入式软件的开发，避免了传统教学方法所导致的学生参加工作后要重新从头学起的弯路。本课程紧密跟随Windows CE的发展，及时地把最新的技术反映到教学内容中（例如Windows CE新版本增加的对无线网络最新技术的支持等），这使得学生能及时地接触和学到业界的最新技术。随着技术的进步，不断充实和更新教学内容，可长期保持课程的生命力和发展活力。
6. 双语教学适于软件技术国际化特点
软件技术具有明显的国际化特点，为使学生能适应国际嵌入式软件新技术发展，使学生有能力阅读国外的最新技术资料，本课程的教学大纲、讲稿、习题、实验指导及课程网站均提供了中英文两个版本的讲稿，即将出版的配套教材和实验教材也都将同时提供中英文两个版本。我院及很多兄弟学校和院系的双语教学推行力度较大，同时提供中文和英文版本，可适应各学校或院系的不同需求。另外，我院每年都有20多位来自欧美国家大学的本科生和研究生以交换学生身份到我院学习，嵌入式是这些学生最感兴趣的技术领域之一。为此，我院在教师队伍配备中，有计划地配备了一些能够用双语教学的教师，分批送到国外大学学习，以创造条件，实施本课程的全英文教学。
7. 本课程技术论坛和学习俱乐部很有特色和生机，课程学习气氛活跃
本课程中英文讲义、习题和实验指导等资料已全部上网。特别值得一提的是，依托本课程，还建立起来了社团组织“同济大学Windows CE技术俱乐部”，主讲教师亲自担任主席，目前，该俱乐部已有包括全校软件学院、电信学院、机械学院、汽车学院等10多个专业的近200名会员，俱乐部每年举行20多次Windows CE技术讲座、培训、讨论或竞赛活动，俱乐部还邀请嵌入式领域的专家来为俱乐部讲课。同时，为使学生能畅所欲言，还在非官方的公开网站上建立了Windows CE课程与技术论坛。该论坛从2004年底开张至今，不到一年时间已累计有100多个主题，600多份课程答疑或技术讨论贴子，老师和助教有问必答，学习气氛非常活跃，对提高学生学习兴趣起到了非常重要的作用。
课程网站和教材
课程网站：http://sse.tongji.edu.cn/jpkc
课程答疑论坛：http://bbs.tongji.net/index.php?prog=topic::list&fid=293
教学研讨会网站： http://sse.tongji.edu.cn/web/winembeddedtraining/index.htm
注：以上所有网站均可从课程网站http://sse.tongji.edu.cn/jpkc 进入。
教材编写：考虑到双语教学的需要，目前教学采用的是微软出版社出版的权威原版教材：由Douglas Boling编写的“Programming Microsoft
Windows CE .NET”, Third Edition, Microsoft Press, 2003。同时，本课程主讲教师编写的本课程配套教材和中文版电子版也已完成，包括中英文两个版本的教材、实验指导书等都将在2006年正式
出版。
主要工作业绩
何宗键，毕业于同济大学。国内首批微软Windows
Embedded认证讲师。作为国内最早开设基于Windows CE的嵌入式系统课程的高校教师，在Windows CE嵌入式教学和研究领域已积累了相当丰富的经验。其在Windows嵌入式教学领域的工作和成绩主要包括：
2005年6月，在微软亚洲研究院与同济大学联合举办的“微软Windows Embedded教学研讨培训会”上作专题演讲，介绍本课程的教学经验，并对与会教师进行培训教学。
2005年6月，作为主要参加者之一，参与微软亚洲研究院的“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”制作，负责Windows CE实验部分内容的编写。
2005年9月，在微软公司举办的Windows
Embedded技术研讨会上作关于Windows CE系统定制的专题讲座。
2005年11月，在首届全国Modern
C++ Design & Programming大会上作关于Embedded Software技术讲座。
作为主要作者，已与北航出版社签约，将于2006年出版国内第一本基于Windows CE 5.0的技术著作《Windows CE嵌入式 系统》。
作为主要作者之一，为本课程所编写配套“嵌入式软件开发导论”教材和实验指导书电子版已完成，其中英文版本2006年将正式出版。
2004年5月至今，参加上海市科委重大项目“车载智能信息终端”，是子课题“车载智能信息终端嵌入式软件系统”负责人。