【文章內容簡介】 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)。學生畢業(yè)后可到高新技術公司、企事業(yè)單位從事信息科學技術（涵蓋信息科學、通信、計算機、自動化、智能技術、醫(yī)療、消費電子、汽車電子、航空航天等）的開發(fā)、設計、管理等方面的工作。4. 英語應用能力培養(yǎng)整個課程體系強調學生外語應用能力的培養(yǎng)，在專業(yè)教學活動中將大力推行雙語教學和使用外文原版教材。同時，在第 6 學期由國外知名高校教授開設嵌入式系統(tǒng)專業(yè)能力培養(yǎng)課程，讓學生在提高專業(yè)技能的同時，強化其英語聽說能力，培養(yǎng)學生英語溝通交流技巧。5. 學生管理與教學機制的改革與創(chuàng)新卓越實驗班依托北工大Xilinx 創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗區(qū)，教學與管理以北工大為主導， Xilinx 公司緊密參與。Xilinx 公司指派的國際著名高校嵌入式領域的專家、教授積極參與制定卓越工程師實驗班人才培養(yǎng)方案，合作完成學生嵌入式課程實踐、工程實訓和畢業(yè)設計中的教學案例和實際項目案例。同時，軟件學院和 Xilinx 公司指派的專家、教授共同組成教學指導委員會、教學質量監(jiān)督委員會、實踐教學工作小組、學生科技活動工作小組和學生就業(yè)指導小組，具體負責制訂卓越實驗班的培養(yǎng)方案、教學規(guī)劃、教學質量監(jiān)督，以及教學實驗、實踐及實訓等工作的保障和管理。此外，Xilinx 公司協(xié)同軟件學院培養(yǎng)學生參加學生科技活動，共同支持學生參加國內外嵌入式產(chǎn)品設計大賽，積極向國內外知名的企業(yè)引薦卓越工程師實驗班的畢業(yè)生。86. 教師的評聘、考核和具有企業(yè)工作經(jīng)歷教師隊伍的建設卓越工程師培養(yǎng)計劃下的教師把具有工程經(jīng)驗作為首位，加大聘任兼職企業(yè)教師的比例，詳細措施見企業(yè)培養(yǎng)方案（六、具有企業(yè)工程經(jīng)歷的師資隊伍建設）。對教師的評聘與考核按照學校學院考核辦法，即重視理論研究和發(fā)表論文，也重視評價工程項目設計、專利、產(chǎn)學合作和技術服務等方面的考核。按照本方案，目前已經(jīng)可以在本科 4 年內達到每一屆學生有 6 門專業(yè)課是由具備 5 年以上在企業(yè)工作的工程經(jīng)歷教師主講的要求。根據(jù)方案中的措施（企業(yè)培養(yǎng)方案，六、具有企業(yè)工程經(jīng)歷的師資隊伍建設），高校的教師并不是保存在真空狀態(tài)，在高校的教書生涯中也將不斷去企業(yè)進行培訓、工作、研究等鍛煉。經(jīng)過爭取在 4 年后本專業(yè)授課教師和實驗教師達到 80%都具備 5 年以上企業(yè)工作的工程經(jīng)歷。七、課程體系和教學改革通過對專業(yè)領域的反復思考，建立了完整的課程體系，建立了課程群的概念。在實踐教學改革上的整體改革的思路是強化學生的實踐能力，為培養(yǎng)目標服務。并在此基礎上，進行了課程的重組，調整了原來的教學計劃。重新整理了核心課程的主要內容，為所有課程安排了專門的建設責任人。1．課程體系針對多個學科交叉的特點和 FPGA（可編程邏輯陣列）的突出作用，通過多年的教學與實踐，建立了以 FPGA 設計平臺為中心，強化 FPGA 系統(tǒng)的核心技術和應用能力的培養(yǎng)，形成了一個多層次、軟硬件相結合、多學科兼顧的嵌入式系統(tǒng)課程體系。示意圖見圖 2。9圖 2 嵌入式系統(tǒng)課程體系整個嵌入式系統(tǒng)課程體系主要包含了計算機科學類、軟件工程類、集成電路與 SoC 類、通信及其它類的相關課程。計算機科學類課程：包括數(shù)字邏輯、計算機組成原理、操作系統(tǒng)、計算機體系結構、數(shù)據(jù)結構與算法、數(shù)據(jù)庫、信息安全概論等課程；軟件工程類課程：包括軟件工程導論、軟件過程和質量控制、軟件體系結構等課程；集成電路類課程：包括集成電路與 SoC、電路與電子技術、電路設計與硬件描述語言、EDA 設計技術及工具等課程；通信及其它類課程：包括通信原理、計算機網(wǎng)絡、無線通訊等課程；嵌入式系統(tǒng)類課程：包括 FPGA 硬件設計、DSP 設計與實現(xiàn)、SoC 嵌入式操作系統(tǒng)設計與實踐、嵌入式實時系統(tǒng)等課程。在該嵌入式系統(tǒng)課程體系的基礎上，面向嵌入式系統(tǒng)應用，以嵌入式系統(tǒng)課程體系中的核心課程為重點建設對象，建立了以 FPGA 為平臺的嵌入式系統(tǒng)課程群。圖 1 黃色的課程是課程體系中的核心，即嵌入式系統(tǒng)課程群。該課程群主要包括：“嵌入式微處理器結構與應用”、10“嵌入式操作系統(tǒng)” 、“ 嵌入式系統(tǒng)設計 ”、“嵌入式軟件開發(fā)技術”、“基于 FPGA 的軟硬件綜合設計與應用”等課程。這些課程既體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的跨學科的特點，反映嵌入式系統(tǒng)軟硬件的基本特征，又能支撐嵌入式系統(tǒng)的設計、軟件開發(fā)和應用等不同的側重點，具備培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新型應用人才的要素。課程群在教學中打破專業(yè)的壁壘，精心規(guī)劃和組織相關知識領域的教學內容，使得嵌入式系統(tǒng)課程群結構合理、關聯(lián)緊密、邏輯清晰、內容豐富，突出了培養(yǎng)學生的嵌入式系統(tǒng)應用設計能力的特點。“FPGA 硬件設計”“DSP 設計與實踐”“SoC 嵌入式操作系統(tǒng)設計與實踐”這幾門課重點在于加強培養(yǎng)學生實踐能力，采用集中一周式的方式，以項目驅動的模式，請國外著名大學的教授來直接英語講授。即提高了學生的實踐動手能力也注重了學生的國際化能力培養(yǎng)。2．實踐培養(yǎng)改革建立不斷線的實踐體系。1）校內制定以“FPGA 教學為主，ARM 為輔，課內外結合擴展學生動手能力”的實踐體系思路。大量查閱調研國內外大學，了解世界教育領先思想，反復梳理我系的課程體系，提出了“項目驅動”的實踐方式，貫穿在課程內。購入低端了 FPGA 和 ARM 板卡，讓三年級學生人手一板，在課外自主學習。同時制定了高年級實驗區(qū)“導師制”的執(zhí)行方式，增加對學生的自主學習進行指導。2）校外讓學生從一二年級寒暑假的“職業(yè)跟隨”的“職業(yè)認知實踐”到三年級小學期的請企業(yè)工程師來集中授課“創(chuàng)新實驗區(qū)創(chuàng)新項目實踐課程”（“集體項目實訓實踐”）到企業(yè)實習的“項目工程實踐（企業(yè)）”（“個體拓展項目實踐”），到最后的畢業(yè)設計的創(chuàng)新實踐。實踐教學有一個從觀察到進入，從集體到個體的互相呼應的完整的體系。3．課程整合與教學計劃調整經(jīng)過多次反復的梳理和課程規(guī)劃后的教學計劃調整表如下：11 表 1 重新整合和改革后的教學計劃調整表調整前 調整后課程 性 學 學課程 性 學 學編碼課程名稱質 期 分編碼課程名稱質 期 分調整原因班級　　 　 　 　　 嵌入式軟件開發(fā)技術 考查 6 2補充軟件工程專業(yè)規(guī)范知識點09級009027數(shù)字圖像處理 IV 考查 5 　 數(shù)字圖像處理 IV 考查 5 去除課程之間重疊部分學分10級006243EDA 設計技術及工具 考查 5 　 EDA 設計技術及工具 考查 5 2去除課程之間重疊部分學分10級006238 DSP 設計技術 考查 6 2 　 DSP 設計技術 考查 6 增加信號與系統(tǒng)知識點09級　 　 新生研討課（嵌入式 世界與未來） 考查　 1 1研討課改革試點11級4．主要課程內容1）集成電路分析與設計學時：40 （包括實驗 8 學時）先修課程：電路與電子技術（模擬電路）、數(shù)字電路。課程簡介：使學生建立起集成電路的設計是復雜系統(tǒng)的設計，應遵從自頂向下與自底向上相結合的設計理念，強化遵從“設計流程”的思想，從而為 FPGA 做片上設計打下基礎。知識方面：掌握以下內容：集成電路原理，集成電路工藝基礎，集成電路中的器件，數(shù)字集成電路的基本單元電路，集成電路的設計方法,對一般集成電路設計工具的使用有一定了解。能力方面：在掌握所學知識的基礎上，知道如何開展集成電路設計，直至完成設計。對設計過程中出現(xiàn)的問12題和錯誤，能夠加以分析和改正。2）EDA 設計與工具學時：32 （16 上課，16 上機） 先修課程：電子電路課程簡介：本課程主要講授在 EDA 設計軟件 Cadence 環(huán)境下，進行電路的原理圖設計、印制電路板PCB（Printed Circuit Board）的實現(xiàn)、高速 PCB 設計的相關知識。通過本課程的學習，學生可以了解 EDA 技術的基本概念、EDA 設計軟件的使用流程和方法，以及了解 PCB 制板的工藝、流程及方法。同時，通過課程設計，學生可以自己使用 EDA 設計軟件設計制作一個 PCB，積累實際制作 PCB 的經(jīng)驗，提高學生對學科的認識和動手能力。擴展學生的嵌入式系統(tǒng)設計能力。3）嵌入式系統(tǒng)設計原理學時：40 理論 12 實驗 先修課程：操作系統(tǒng)、計算機組成原理、C 語言程序設計課程簡介：本課程主要講授嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計原理與方法。通過本課程的學習，使學生了解復雜嵌入式系統(tǒng)的基本概念、工作原理及設計方法，理解由底向上與自頂向下相結合的嵌入式系統(tǒng)設計流程。同時，通過課程設計，使學生在自行設計一個典型的嵌入式系統(tǒng)時獲得較多的實際設計經(jīng)驗，提高學生的動手能力。4）嵌入式微處理器結構與應用學時：32先修課程：嵌入式系統(tǒng)設計原理課程簡介：本課程討論了嵌入式微處理器系統(tǒng)的開發(fā)、設計、建造直至最終產(chǎn)品的形成，不拘泥于具體器件，而是從中得出一般的性概念和方法。通過本課程的學習使學生掌握嵌入式微處理器的系統(tǒng)開發(fā)的一般流程和方法，會使用匯編語言和嵌入式 C 語言在嵌入式微處理器上應用開發(fā)。5）嵌入式系統(tǒng)軟硬件綜合設計（外教小學期）學時：30（20 理論，10 實驗）13先修課程：嵌入式系統(tǒng)設計原理教材：擬自編雙語課程簡介：是嵌入式系統(tǒng)設計學習中的高級綜合實踐課程。通過集中進行的小學期課程提升學生嵌入式系統(tǒng)軟硬件綜合設計能力。本課程以軟硬件統(tǒng)一的觀點介紹軟件和硬件，讓學生學會如何隨設計需要來選擇軟硬件，完成綜合設計的設計思想。實踐課中以 Virtex 或 Spantan2E 開發(fā)板為硬件平臺，硬件設計以 Mricoblaze 或 ARM 為硬件基礎，軟件以 Linux 為核心操作系統(tǒng)C 語言開發(fā)為主。 6）基于 FPGA 軟硬件綜合設計學時：48 理論，12 實驗先修課程：嵌入式系統(tǒng)設計原理課程簡介：介紹 FPGA 的軟硬件綜合設計原理，學習如何圍繞應用來選擇軟件和硬件進行綜合設計，從而達到成本、性能、功率、體積等要求。7） FPGA 硬件設計（外教小學期）學時：30 理論，10 實驗先修課程：嵌入式系統(tǒng)設計原理教材：擬自編雙語 課程簡介：介紹 FPGA 的硬件設計原理，學習如何圍繞 FPGA 進行硬件編程，完成硬件系統(tǒng)設計。8）嵌入式操作系統(tǒng)學 時：32 先修課程：C 語言程序設計，數(shù)據(jù)結構，操作系統(tǒng)課程簡介：《嵌入式操作系統(tǒng)》課程作為一門嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)選修課程，是一門理論和實踐性很強的課程。本課程的主要目的是讓學生對嵌入式操作系統(tǒng)內部組織有深層次的理解、把握和應用嵌入式操作系統(tǒng)的設計方法，通過本課程的學習，要求學生掌握嵌入式操作系統(tǒng)的特點、構成、生成和移植；了解現(xiàn)階段嵌入式系統(tǒng)主要使用的實時操作系統(tǒng) ucOSII；如何針對具體的嵌入式系統(tǒng)選擇和構造操作系統(tǒng)。為今后開發(fā)和使用嵌入式系統(tǒng)及實時系統(tǒng)設計打下良好的基礎。149）SoC 嵌入式操作系統(tǒng)設計實踐（外教小學期）學 時：30 先修課程：C 語言程序設計，數(shù)據(jù)結構，操作系統(tǒng)課程簡介：是《嵌入式操作系統(tǒng)》的擴展課程。通過實踐的方式學習另一種主流嵌入式操作系統(tǒng) Linux 操作系統(tǒng)的應用，學習在 FPGA 環(huán)境上的 SoC 設計和操作系統(tǒng)的移植，提高學生的對 Linux 操作系統(tǒng)的裁剪能力和對 FPGA 軟件開發(fā)的能力。11）高級語言程序設計學時：64 （課堂教學 40 學時、上機實踐 24 學時）先修課程：無課程簡介：本課程是嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的軟件基礎核心課程，是學習后續(xù)課程的必要基礎。主要講授程序設計語言的基本知識和程序設計的方法與技術，其內容以程序設計語言的語法知識和程序設計技術的基本方法為主，同時包括程序設計方法學、數(shù)據(jù)結構與算法基礎等方面的初步內容。本課程的教學目的不僅是使學生掌握高級語言的基本語法，更重要的激發(fā)學生對程序設計的學習興趣，提高學生利用高級語言編寫計算機程序解決實際問題的能力。這些能力包括：理解面向過程的程序設計思想，掌握簡單的數(shù)據(jù)結構和算法，能夠正確、簡潔、高效的編寫程序代碼，具備初步的調試技能，養(yǎng)成良好的編程習慣和編程風格。在教學中使學生初步體驗軟件工程的管理過程。12）軟件工程導論學 時：32 先修課程：面向對象程序設計課程簡介：《軟件工程導論》課程作為一門嵌入式專業(yè)的專業(yè)必修課程，其主要目的是為本專業(yè)學生作基礎知識的鋪墊，以保證后續(xù)的相關課程能夠順利開展。因此其內容范圍應涵蓋較為廣泛，知識的深度則以淺顯為宜，讓學生了解軟件工程生命周期的各個階段的任務和原理方法，以使學生對軟件工程知識體系有一個比較宏觀的了解，便于選擇日后的嵌入式軟件開發(fā)。13）軟件工程和質量控制學 時：32 先修課程：軟件工程導論課程簡介：軟件質量過程監(jiān)控課程作為一門軟件工程專業(yè)的專業(yè)選修課程，其主要目的是為本專業(yè)學生學習軟件開發(fā)過程的質量控制，以保證嵌入式軟件開發(fā)的順利開展，提高軟件開發(fā)質量。1514）DSP 設計與實現(xiàn)（外教小學期）學時：30 先修課程：DSP 設計技術教材：自編雙語課程簡介：是《DSP 設計技術》的擴展課程。通過實踐的方式學習學習在 FPGA 環(huán)境下的DSP 設計和實現(xiàn)，提高學生的對 DSP 設計技術的理解和使用能力。15）計算機網(wǎng)絡及編程學時： 48 先修課程：計算機導論、高級程序設計語言、計算機操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結構課程簡介：本課程是嵌入式專業(yè)選修的一門專業(yè)基礎