嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)的路徑

解志堅(jiān)，張紅燕，曾煉成

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410128)

在當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時代，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所取得的成就正深刻地改變著人們的生活.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展明顯地朝著巨型化、單片化、網(wǎng)絡(luò)化三個方向發(fā)展.嵌入式系統(tǒng)已成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一.社會對嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)工程師有著很大需求，據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，我國目前嵌入式軟件人才缺口每年為20萬人左右，而且人才的需求量還在不斷上升，許多單位出高薪卻難以招聘到合適的開發(fā)人員.原因之一就在于學(xué)?，F(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生有理論基礎(chǔ)無實(shí)踐動手能力，缺乏創(chuàng)新意識，不能勝任相關(guān)崗位的要求[1-4].因此，如何在本科院校開展嵌入式系統(tǒng)教學(xué)，培養(yǎng)出企業(yè)所需要的合格的嵌入式工程師，對于解決大學(xué)生就業(yè)，推動我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就有著很重要的意義.

嵌入式系統(tǒng)通常定義為一種以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可以裁剪，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有特殊要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).總體上嵌入式系統(tǒng)可劃分為硬件和軟件兩部分.硬件研發(fā)相關(guān)的職位有電路原理圖設(shè)計(jì)工程師、PCB設(shè)計(jì)工程師、FPGA設(shè)計(jì)工程師、單片機(jī)開發(fā)程師、底層開驅(qū)動開發(fā)工程師.硬件研發(fā)工程師的需求量相對軟件研發(fā)工程師較少，而且需要1到3年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)屆的電子信息類本科畢業(yè)生很難勝任.在硬件研發(fā)工程師里只有單片機(jī)開發(fā)工程師要求相對較低，只要學(xué)過或做過相關(guān)的單片機(jī)開發(fā)就可以勝任.

軟件研發(fā)相關(guān)的職位分為系統(tǒng)構(gòu)建工程師、上層驅(qū)動開發(fā)工程師、上層應(yīng)用程序開發(fā)工程師.企業(yè)在招聘軟件研發(fā)的三類工程師時，以對系統(tǒng)構(gòu)建工程師的要求最高，此崗位的招聘對象一般針對研究生，而且最少要有3年以上的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn).上層驅(qū)動開發(fā)工程師也需要至少1年以上的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)或者是嵌入式專業(yè)畢業(yè)的本科生.相對而言，上層應(yīng)用程序開發(fā)工程師是接受過嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)的電子信息類本科生的最佳職位.

對于一個實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目，軟硬件開發(fā)人員的比例一般是4：1.也就是說若有10人參與一個嵌入式項(xiàng)目的開發(fā)，其中從事硬件研發(fā)的只有2人，大部分人員要從事軟件開發(fā).另外嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)有參考設(shè)計(jì)原理圖，成本比較透明；而軟件則體現(xiàn)了技術(shù)含量和產(chǎn)品的附加值.

因此，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員崗位需求分析，結(jié)合高校的自身?xiàng)l件以及學(xué)生的特點(diǎn)，普通高校在培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的電子信息類本科學(xué)生時，應(yīng)定位于培養(yǎng)高素質(zhì)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)工程師為主.通過嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握基本的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)知識，掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的典型開發(fā)工具，具備嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)能力.

1 突出嵌入式系統(tǒng)開發(fā)專業(yè)方向

雖然各種各樣的新型嵌入式設(shè)備全面滲透到社會的各個領(lǐng)域，社會對掌握嵌入式技術(shù)的高級人才有著大量的需求.但是普通高校對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才的培養(yǎng)，尚末形成統(tǒng)一的教學(xué)體系和規(guī)范.由于在客觀條件上存在諸多困難，國內(nèi)的高校沒有設(shè)立嵌入式系統(tǒng)專業(yè).電子信息類專業(yè)雖然開設(shè)了相關(guān)課程，建立了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，但在課程建設(shè)的重視程度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠.為了適應(yīng)社會的需求，更好地培養(yǎng)嵌入式技術(shù)人才，應(yīng)當(dāng)明確地將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)作為專業(yè)的一個發(fā)展方向，從師資培養(yǎng)、硬件建設(shè)、經(jīng)費(fèi)投入等各個方面有意識地向嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方向傾斜，突出嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的中心地位.

2 明確嵌入式系統(tǒng)課程體系

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)涉及的課程多，知識面廣，學(xué)生學(xué)習(xí)時有一種無從下手的感覺.因此對于有意將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)作為學(xué)生培養(yǎng)方向的院校，首先應(yīng)當(dāng)遴選出嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的課程體系.

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的學(xué)習(xí)并不是單純的一門課程,而是涉及到C語言程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)原理、Linux系統(tǒng)、單片機(jī)原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)以及數(shù)字電路設(shè)計(jì)、模擬電路原理等多門課程，整個課程的綜合性非常強(qiáng).學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)時,如果前述的課程基礎(chǔ)掌握得不牢,甚至對前述課程感到比較陌生的話,勢必增加學(xué)習(xí)嵌入式開放的難度,以致于無從入手.因此有意將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)作為一個專業(yè)發(fā)展方向的院校，就應(yīng)該對所開設(shè)的專業(yè)課程體系作一個明確的定位，在教學(xué)過程中有意識地向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)引導(dǎo).也就是說，這些基礎(chǔ)課程的教學(xué)都是為以后開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程服務(wù).既明確教師的教學(xué)方向，也明確學(xué)生的學(xué)習(xí)方向.

3 精選擇嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺

嵌入式系統(tǒng)是一門軟硬件相結(jié)合的課程，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺的構(gòu)建既涉及到硬件平臺的選擇，也涉及到嵌入式操作系統(tǒng)的選擇.硬件平臺一般建議選擇采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器，其中以Samsung公司推出的32位RISC處理器ARM7 S3C2410為代表.嵌入式操作系統(tǒng)比較著名的主要有Linux、微軟公司出品的Windows CE、WindRiver公司的VxWork以及美國人Jean J.Labrosse開發(fā)的實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核uC/OSII.其中Linux由于其諸多內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)，非常適合于嵌入式操作系統(tǒng).Linux與ARM處理器的緊密結(jié)合，使得Linux在嵌式領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用.一般只需選擇一種操作系統(tǒng)平臺來學(xué)習(xí)、精通直至能開發(fā)項(xiàng)目.在精通一個嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)其他的操作系統(tǒng)就不困難了[5-6].

4 組建嵌入式系統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)室

與其他課程相比，嵌入式系統(tǒng)是理論與實(shí)踐結(jié)合密切的課程，非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手實(shí)踐能力.實(shí)驗(yàn)是嵌入式系統(tǒng)課程一個重要組成部分.學(xué)生在學(xué)習(xí)課程的理論知識以后，必須通過大量的實(shí)驗(yàn)和動手操作來驗(yàn)證，加深對嵌入式系統(tǒng)理論知識的理解.學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常價格比較昂貴，學(xué)生相對來說無法承受.因此針對該課程的特點(diǎn)，學(xué)校應(yīng)當(dāng)組建嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，除了滿足正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以外，其他時間也對學(xué)生開放，盡可能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)驗(yàn)需求.

5 加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)師資隊(duì)伍建設(shè)

要培養(yǎng)出嵌入式人才，除了有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之外，還應(yīng)當(dāng)具備一支教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，專業(yè)水平高的師資隊(duì)伍.一是從公司引入具有多年嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師；二是選派骨干教師定期地到專業(yè)的嵌入式開發(fā)公司進(jìn)行嵌入式培訓(xùn)，使教師在掌握最前沿的技術(shù)的同時，了解社會對嵌入式系統(tǒng)人才的具體需求.嵌入式師資隊(duì)伍確定之后，還應(yīng)當(dāng)定期開展教研活動，加強(qiáng)教師間科研成果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的交流，以提高師資隊(duì)伍的整體水平.

6 積極申報(bào)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)科研項(xiàng)目

由于嵌入式系統(tǒng)學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的特點(diǎn)，對于嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)不應(yīng)當(dāng)僅停留在理論層次上，更應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng).一個僅僅只有書本知識而沒有實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師，必然會缺乏對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的理解，也就很難將這門課上好.教師應(yīng)當(dāng)具有相關(guān)的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，才能夠在教學(xué)過程中，結(jié)合自己的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，將課上好上活，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力.另一方面，老師進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)，需要購置大量相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，這些器材的價格大多比較昂貴，需要有實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的支持.因此，學(xué)校應(yīng)當(dāng)鼓勵教師多申報(bào)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的課題，投入到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的項(xiàng)目之中，從而起到以科研促進(jìn)教學(xué)的作用[7].

7 組織嵌入式系統(tǒng)開發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

除了進(jìn)行正常的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)，還可以通過考核吸收對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)感興趣的同學(xué)加入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì).該團(tuán)隊(duì)的成員以嵌入式技術(shù)為主要研究對象，努力保持技術(shù)上的先進(jìn)性和前瞻性.同時也為教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間提供了一個相互交流學(xué)習(xí)的平臺.在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中表現(xiàn)優(yōu)異，學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)，可在老師的引導(dǎo)之下，參加嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽，培養(yǎng)他們的競爭意識，團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新能力，這無論是對于學(xué)生今后的就業(yè)還是對嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)都有著非常重要的意義.

總之，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)在當(dāng)今IT領(lǐng)域已經(jīng)占有很重要的地位.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師已經(jīng)成為繼系統(tǒng)工程師、軟件工程師、數(shù)據(jù)庫管理專家以及網(wǎng)絡(luò)工程師之后另一新興職位.社會對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師的需求還在不斷增長，而且薪資待遇和增長前景都非常理想.如何把握住這一機(jī)會，有意識地從多個方面進(jìn)行教學(xué)改革，培養(yǎng)符合社會需求的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才，對于高校電子信息類人才的培養(yǎng)，以及推動我國后PC時代單片信息化的發(fā)展具有非常重要的意義.

[1]李巖.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(3):45-47.

[2]劉國梅.淺談普通院校的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)[J].中國科技信息,2008,(20):257-259.

[3]徐敏.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(3):13-14,20.

[4]劉珊.關(guān)于普通高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的探索[J].電腦知識與技術(shù),2008,3(8):1755,1760.

[5]魏啟明.地方本科院校嵌入式課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].福建電腦,2009(3):29-30.

[6]劉映杰.嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與教學(xué)應(yīng)對策略探討[J].高等理科教育,2002(3):76-78.

[7]華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)中心.嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)教程[M].北京:人民郵電出版社,2009.