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嵌入式教学在国内已经开展了近20年，目前大多数的普通本科院校、高职高专和独立学院都开设有嵌入式相关的课程。一部分院校传统的微机原理和单片机课程也已经改造或者升级成嵌入式课程。
最近我有机会参加赛灵思公司和机械工业出版社华章分社共同举办的“嵌入式课程教学创新研讨会”，与长期从事嵌入式教学工作的浙大陈文智副院长，上海交大方向东教授，西安电子科大杨刚教授，浙大年轻教师翁恺博士，身体力行推广开源软件教育－兰州大学周庆国教师和西安邮电大学陈丽君教授等老师们共同交流嵌入式教学现状和未来发展，在会上我做了“嵌入式教学需改革和创新“的发言，谈了自己对嵌入式教学的理解和思考，如图1。
图1 西安嵌入式课程教学创新研讨会
嵌入式教学现状
除了北京大学软件与微电子学院、北京航空航天大学软件学院，北京工业大学软件学院分别开设了嵌入式系、嵌入式专业和嵌入式实验班，部分专科和职业院校有嵌入式专业以外，国内多数普通本科院校没有嵌入式专业。一般情况，院校是在计算机、电子信息等专业中将嵌入式作为学科的一个发展方向，开设了嵌入式课程。
随着这些年嵌入式技术深入发展，尤其是ARM和Linux 的广泛应用，一部分院校计算机体系结构和微计算机原理课程实际都是以嵌入式处理器（比如ARM、Intel ATOM SoC或者FPGA）为背景进行教学，比如浙大陈文智老师介绍他们计算机学院“以嵌入式应用为舞台”的课程体系设计理念，即以嵌入式技术支撑传统的计算机体系结构、操作系统和编译原理这几门核心课程教学。
嵌入式课程的平台一直上多样化和复杂性现状，基于8051和80x86的单片机和嵌入式教学依然比重依然很大，基于HCS08/MSP430/AVR/PIC的课程还不少。从总趋势看ARM增长很快，尤其是MCU Cortex M3/M4，包括飞思卡尔和TI公司在内的大学计划也转向ARM MCU，比如上海交大方老师介绍他们的“嵌入式系统原理和实验”课程已经从x86 转向TI Cortex M3。
基于ARM＋Linux＋Qt的教学模式得到高校计算机专业嵌入式教学认可，最近随着Android 日益流行，Android 应用开发内容也纷纷加入进嵌入式教学课程。基于可编程SoC（FPGA）的嵌入式课程在电子信息和计算机专业开始出现，可编程SoC让传统的FPGA设计增加嵌入式计算的部分，使得电子设计与嵌入式设计二者有机的结合在一起，此外基于DSP的嵌入式课程还是电子信息和通信专业喜爱的嵌入式课程之一。
以上情况看出，因为嵌入式平台各异，嵌入式教学即使相同的课程（比如嵌入式OS的开发与应用）也会由于平台不同，而选择的嵌入式OS不同，课程的内容都会因为芯片、平台、OS和工具不同而不同，这给教学工作带来了一定复杂性。比如基于MCU平台，一般选择的是uC/OS－II，嵌入式Linux 会应用在基于ARM9/11/Cortex A8/A9 平台，而Android 则一般都运行在最新的A8/A9 单核或者多核平台，此外众多ARM授权的半导体公司的芯片之间的差异或者产品变化也会带来教学工作的困惑，比如TI 公司的Cortex M3系列芯片停止销售改为推广M4芯片。
各学科对嵌入式技术应用的理解，因学科所属行业特点的不同而不同，比如北京邮电大学软件学院邝坚副院长一直强调通信设备对嵌入式实时多任务系统（RTOS）的依赖，他们把这个作为自己学院嵌入式教学一个重点，坚持在教学中使用vxwork和uC/OS－II这种RTOS 类型的嵌入式操作系统。
改革和创新的推动力
嵌入式教学改革和创新的推动力有三个：第一是技术创新，第二是应用，第三是人才需要。
第一.技术创新推动发展
从服务器、移动终端、通信网关到智能传感器，ARM随处可见。过年几年，嵌入式教学平台已经转到ARM处理器核心的芯片平台上来，这里比较快的是高端的嵌入式处理器平台，许多高校采用了ARM9/11/Cortex A8/A9 平台。相对转变缓慢的是单片机教学，方方面面的原因让其改变步履艰难。在2013年11月嵌入式系统联谊会“使用ARM Cortex-M MCU拓展传统单片机教学”主题讨论会上清华大学邵贝贝老师提出的使用Cortex M0 替代单片机的设想是一个即有前瞻性又务实的建议，值得大家思考［1］。
移动云计算正在融入到嵌入式系统应用，智能硬件＋智能手机＋云后台的模式正在改变传统的嵌入式系统－单机＋服务器的模式。以Rasberry Pi（树莓派），Ardunio，pcDuino和Beaglebone为代表的开源硬件的流行，大大缩短嵌入式系统开发周期，其中极具创新性Ardunio积木式MCU开发模式，已经成为智能硬件开发的标准模式，Ardunio接口支持数以千种外设和传感器模块，大大方便了嵌入式系统样机开发，深受创业者和学生们喜爱，浙大、北航和武汉理工大学等高校都已经在嵌入式教学中尝试使用这些开源硬件了，TI冠名的2014全国大学生物联网设计大赛推荐使用了Beaglebone作为嵌入式网关平台［2］。
第二.应用推动发展
IDC预计无线芯片组市场在2009-2014年平均增长9.3%，移动应用部分（物联网）激增35%，以智能家居、穿戴设备和智能交通物流等代表物联网应用增速加快。国内已经有数百所高校开设了物联网专业，不少嵌入式专业老师进入物联网专业执教。物联网应用对于嵌入式教学提出新的需求，如何改变传统的嵌入式课程使之适应物联网应用需求是摆在嵌入式教学上一个新的课题。
第三.人才需求推动发展
随着智能手机的迅速普及，云计算应用模式伴随着像物联网这样的创新应用进入工业和消费电子领域，占手机OS市场80%份额的Android 成为主要移动编程平台。手机等移动终端正在替代PC成为嵌入式设备人机交互的主要平台，企业对于Android 开发人才的需要一直很旺盛，部分院校顺应产业的需要开设Android 应用开发和底层开发课程，受到企业的欢迎，据参加西安嵌入式课程教学创新研讨会的浙大宁波学院的老师介绍，他们与某企业合作的Android 应用班在大四的时候结合企业项目进行实训，就业一直很好。
需要指出的是，Android虽然也是基于使用Linux操作系统，但是其系统架构和编程方式与Linux区别很大，以前从事嵌入式Linux教学的老师需要再学习。
关于嵌入式教学的思考
在美国硅谷70年代微处理器问世，80年嵌入式软件和操作系统出现到今天，嵌入式系统一直是不断变化和发展行业，嵌入式技术也是随着电子信息技术发展变化最快的技术之一。就目前国内高校教学科研和产业发展情况，我建议高校从事嵌入式教学的老师们应该关注以下三个方面的问题：
第一.引导学生对于嵌入式专业兴趣。
通过嵌入式系统前沿技术等讲座课程，邀请行业专家结合嵌入式新技术和应用热点，讲授嵌入式的关键技术和嵌入式系统未来发展，让学生们嵌入式系统有了解有兴趣。对也可参考浙大计算机学院的模式，他们在大一新生的计算机科学导论的课程引入机器人，将计算机原理和程序设计概念用于机器人设计和编程中，使得学生们有了一个活生生的嵌入式系统概念，增加了兴趣提高了动手的能力。
第二.融入新知识和新方法。
上个月一位在谷歌总部工作的朋友问我，有那些物联网开源硬件平台，我和这位朋友以前都有为Montavista工作过 （一家美国著名嵌入式Linux公司），他现在是在谷歌OS部门做研究和开发工作，他告诉我谷歌也关注嵌入式和物联网，他们认为开源硬件是非常好的平台和社区。浙大年轻教师翁恺博士这次在会上介绍口袋实验室。这是一块带有Ardunio接口的ARM计算机核心板，可选的传感器外设，USB和Wi-Fi通信接口，可以放在一个小盒子里，学生可以带回宿舍做各种的实验和竞赛的项目，见图2。
口袋实验室比较实验箱的好处是体积小、功能全和价格便宜。口袋实验室一般采用开源硬件（翁老师使用的是pcDuino），它有很好开源社区，许多的问题都可以在社区交流解决。其实口袋实验室这个概念并不新，2011年我在桂林参加飞思卡尔大学计划年度交流会的时候，老师们已经在谈论口袋实验室了，2013年11月嵌入式系统联谊会的“使用ARM Cortex-M MCU拓展传统单片机教学”主题讨论会的时候，清华大学年轻教师曾明博士介绍他们基于飞思卡尔芯片的口袋实验室产品。我认为基于开源硬件的口袋实验室应该是未来的方向。
图2 开源硬件
第三.理论与实验结合，课程内容上做减法。
现在老师普遍反映专业课课时少，学生进入大四学生要准备考研，出国，多数学生还面临找工作的压力。学生们呢，反映课程多、学业重和压力大。 嵌入式课程是一门理论讲授和实验相结合的课程，从某种意义讲实践经验更重要。上海交大方老师在西安嵌入式课程教学创新研讨介绍他们的“嵌入式系统原理与实验”理论和实验的比例已经调整到3:2（以前是3.5:1.5）。
如何在有限的授课时间中把重点的内容讲好，让学生们学懂是摆在老师们面前的新课题，方老师的做法是理论与实验合成一门课，这是一种解决方法。上海同济大学年轻教师周伟在嵌入式系统联谊会的“使用ARM Cortex-M MCU拓展传统单片机教学”主题讨论会在谈他们的教学理念的时候，提出增加实践课时，减少理论课时；简化汇编代码学习，重视应用能力培养的思路，见图3。
图3 嵌入式系统联谊会主题讨论会
总之，随着物联网发展，智能化程度的大幅提高，嵌入式系统的重要性越发彰显，应用将越来越广泛和深入。企业对嵌入式人才需求旺盛，特别是高级嵌入式开发和掌握最新嵌入式技术的人才。最新一轮智能硬件热让互联网巨头进入嵌入式系统，小米路由器和手环、百度智能眼镜和筷子、腾讯新推出了的车联网硬件路宝，都是创新型嵌入式应用。
嵌入式教学将迎来一个新的发展机遇。认清问题，找准方法，从可以改变的小地方入手，坚持下来就会有大的成效。嵌入式系统是一个包罗万象的大千世界，从事嵌入式教育的老师们要注意结合自己的经验和特长，以通俗易懂的方式教学，让学生们在有限的学时内有所收获，嵌入式系统联谊会将继续关注嵌入式教学，定期举办面向教师们的研讨活动和交流活动，共同促进中国嵌入式教学发展。
参考资料
［1］ 嵌入式系统联谊会官方网站www.esbf.org.cn
［2］ https://iot.sjtu.edu.cn
［3］ 如果对西安嵌入式课程教学创新研讨的资料感兴趣，可通过微博@何小庆微博来获取
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