高職高專(zhuān)嵌入式系統(tǒng)方向?qū)I(yè)建設(shè)的探索

摘要：21世紀(jì)是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)代，市場(chǎng)對(duì)專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)特別是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人才需求日趨上升。從嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和定義出發(fā)，探討高職院校開(kāi)設(shè)嵌入式方向?qū)I(yè)的可行性和必要性，提出高職院校計(jì)算機(jī)類(lèi)的教學(xué)系必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的軟件專(zhuān)業(yè)設(shè)置觀念，引入嵌入式系統(tǒng)課程、設(shè)置嵌入式系統(tǒng)方向?qū)I(yè)；最后根據(jù)嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)提出了軟件方向和硬件方向的課程設(shè)置建議。

關(guān)鍵詞：高職高專(zhuān)；嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)；課程設(shè)置

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 無(wú)處不在的嵌入式系統(tǒng)

談到嵌入式，可能還有很多人覺(jué)得是一個(gè)陌生的新名詞，但實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)如今已經(jīng)遍布人們工作生活的方方面面，人們很少會(huì)意識(shí)到他們往往隨身攜帶了好幾個(gè)嵌入式系統(tǒng)——MP3、手機(jī)或者智能卡等，而且人們?cè)谂c汽車(chē)、電梯、廚房設(shè)備、電視、錄像機(jī)以及娛樂(lè)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)交互時(shí)，也往往對(duì)此毫無(wú)覺(jué)察。可以說(shuō)嵌入式技術(shù)無(wú)處不在，應(yīng)有盡有，并時(shí)時(shí)刻刻影響著我們的生活。據(jù)權(quán)威部門(mén)預(yù)測(cè)，目前，全球嵌入式市場(chǎng)增長(zhǎng)勢(shì)頭風(fēng)起云涌，一系列數(shù)據(jù)在向人們揭示著嵌入式市場(chǎng)方興未艾[1]：2011年，全球嵌入式設(shè)備市場(chǎng)將達(dá)到100億美元；2015年，全球?qū)⒂?50 億個(gè)嵌入式計(jì)算設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接。

21世紀(jì)是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)代，又稱(chēng)“后PC時(shí)代”，而中國(guó)具有世界最大的嵌入式技術(shù)市場(chǎng)。那么，究竟什么是嵌入式系統(tǒng)？

嵌入式系統(tǒng)通常被叫做嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是嵌入到對(duì)象體系內(nèi)部的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義[2]：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為devices used to control， monitor， or assist theoperation of equipment， machinery or plants）。目前普遍被接受的對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？梢?jiàn)，嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)技術(shù)的最大差異是必須支持硬件裁減和軟件裁剪，以適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)體積、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。

廣義上講，凡是帶有微處理器的專(zhuān)用軟硬件系統(tǒng)都可稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)，如各類(lèi)單片機(jī)和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）系統(tǒng)。早期的以8位單片機(jī)為主的設(shè)備，能完成較為單一的專(zhuān)業(yè)功能，相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，通常具有雙向模擬I/O口的功能外，還有異步串行口、外部中斷輸入、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能，一般被用在空調(diào)、冰箱控制器和戶外LED顯示屏上，但由于沒(méi)有操作系統(tǒng)，管理系統(tǒng)硬件和軟件的能力有限，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多任務(wù)功能時(shí)，往往困難重重，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

這類(lèi)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)課程在一般的高職高專(zhuān)和本科類(lèi)院校都有開(kāi)設(shè)，具體課程主要是單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)及C51編程技術(shù)。

在狹義上，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)逐漸由8位機(jī)轉(zhuǎn)向32位機(jī)，在功能上，32位機(jī)除了具有8位機(jī)所具有的特性外，還具有以太網(wǎng)接口、顯示屏和觸摸屏、USB主機(jī)和設(shè)備控制器、Irda紅外控制器、SD/MMC卡控制器、IIC總線和電源控制等更多功能。這樣的處理器可以運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，功能更加強(qiáng)大。因此從狹義上定義的所謂的嵌入式系統(tǒng)，是指那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)，具有自己的操作系統(tǒng)，具有特定功能，用于特定場(chǎng)合的嵌入式系統(tǒng)。

2 高職高專(zhuān)開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程的必要性

嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)分支，既“古老”又“年輕”。說(shuō)它古老，那是因?yàn)閺V義上的嵌入式系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)發(fā)明伊始就在某些實(shí)時(shí)控制或過(guò)程控制領(lǐng)域中得到應(yīng)用，但狹義上的嵌入式系統(tǒng)則在近年才得到蓬勃發(fā)展，如日中天，成為IT行業(yè)的熱門(mén)，由此說(shuō)它還年輕。目前，嵌入式行業(yè)已經(jīng)成為IT業(yè)界發(fā)展最快的行業(yè)，因而社會(huì)對(duì)嵌入式軟硬件人才的需求在不斷的增加，當(dāng)前畢業(yè)的大學(xué)生還無(wú)法滿足企業(yè)的這一需要。

然而，由于嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品千變?nèi)f化，小到MP3播放器，大到飛機(jī)導(dǎo)彈，差異非常大，個(gè)性多于共性，而且嵌入式技術(shù)門(mén)檻高，需要掌握的知識(shí)多，因此也使很多人望而卻步。目前高職類(lèi)院校開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程的院校相對(duì)較少。那么，是否高職高專(zhuān)院校就可以不進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)了？

答案是否定的。經(jīng)過(guò)對(duì)一些專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的公司的調(diào)查表明，通常技術(shù)研發(fā)部門(mén)除了技術(shù)總監(jiān)和項(xiàng)目經(jīng)理是具有博士和碩士學(xué)位的高端人才以外，從事ARM嵌入式硬件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式相關(guān)軟件設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)移植與應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、嵌入式系統(tǒng)總體調(diào)試和測(cè)試以及以技術(shù)為基礎(chǔ)的工作，如嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、檢測(cè)、貿(mào)易的人員，基本都是來(lái)自高職高專(zhuān)院校的大專(zhuān)生，每個(gè)開(kāi)發(fā)人員的分工都很明確。

據(jù)IT專(zhuān)業(yè)人才需求調(diào)查表明，一般軟件開(kāi)發(fā)人員在就業(yè)時(shí)門(mén)檻低，因此競(jìng)爭(zhēng)激烈，工作比較辛苦，通常一般的軟件藍(lán)領(lǐng)薪水也不是很高。而作為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員，雖然進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的門(mén)檻高，但競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)溫和，工作相對(duì)比較輕松，薪水比較高，目前很多企業(yè)急需高職層面的嵌入式應(yīng)用技術(shù)人才。

另一方面，職業(yè)技能大賽可以說(shuō)是高職教育的一個(gè)風(fēng)向標(biāo)。在2010年的職業(yè)技能大賽上，把嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)做為一個(gè)比賽項(xiàng)目，也說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)偏向于高職高專(zhuān)，更能說(shuō)明在高職開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)的課程并不是不可能的，而是大勢(shì)所趨。

由此可見(jiàn)，在高職高專(zhuān)院校引入嵌入式系統(tǒng)教學(xué)是一個(gè)不容回避的任務(wù)，社會(huì)要求高職院校培養(yǎng)能夠適應(yīng)企業(yè)需要的各類(lèi)相關(guān)人才，學(xué)生也企盼能夠在三年的學(xué)習(xí)生活中學(xué)到一技之長(zhǎng)，以增強(qiáng)融入激烈競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)的能力，教師也應(yīng)該積極探索先進(jìn)的教學(xué)手段，使學(xué)生在學(xué)校求學(xué)期間逐漸培養(yǎng)出較強(qiáng)的應(yīng)用能力，在畢業(yè)之后成為社會(huì)的棟梁之材。

3 高職類(lèi)院校開(kāi)展嵌入式系統(tǒng)工程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

嵌入式專(zhuān)業(yè)是一門(mén)新興的專(zhuān)業(yè)，這一專(zhuān)業(yè)在國(guó)內(nèi)還剛剛起步，各個(gè)學(xué)校都處于同一起跑線。在嵌入式技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)方面，很多高校還沒(méi)有設(shè)置嵌入式技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，一些本科院校的做法是在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)類(lèi)或電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程體系中增加了一、兩門(mén)嵌入式技術(shù)相關(guān)的課程，沒(méi)有形成嵌入式系統(tǒng)技術(shù)完整的課程體系結(jié)構(gòu)。

相比之下，高職院?？梢詫⑶度胧较到y(tǒng)方向辦成專(zhuān)業(yè)，通過(guò)長(zhǎng)達(dá)3年教學(xué)，形成專(zhuān)業(yè)強(qiáng)項(xiàng)和特色。比如在大一的第二學(xué)期開(kāi)始學(xué)習(xí)，將可以進(jìn)行4～5個(gè)學(xué)期的持續(xù)學(xué)習(xí)，可以保證學(xué)生充分的學(xué)習(xí)時(shí)間。

另一方面，嵌入式系統(tǒng)課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。高職學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的能力相對(duì)較弱，但是，他們的動(dòng)手能力并不弱，而且由于高職院校在課程設(shè)置上一般規(guī)定實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程占總課時(shí)的一半以上，比較而言，合格的高職畢業(yè)生應(yīng)該比本科畢業(yè)生的動(dòng)手能力更強(qiáng)。

因此，在嵌入式領(lǐng)域擁有高職學(xué)生的就業(yè)工作的一席之地，高職高專(zhuān)院校必須面對(duì)挑戰(zhàn)，開(kāi)拓創(chuàng)新，積極引入嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)。

4 高職高專(zhuān)嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)置

嵌入式技術(shù)教學(xué)目前還沒(méi)有完整和現(xiàn)成的體系可供參考，由于高職學(xué)生特點(diǎn)和師資的原因不能直接應(yīng)用本科類(lèi)院校的課程體系和開(kāi)課模式，高職類(lèi)院校因?yàn)榈赜蚝蜅l件的差異也很難直接互相參考。

高職嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)主要人才培養(yǎng)目標(biāo)定位在面向嵌入式技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展類(lèi)人才，學(xué)生將掌握從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)必需的基本理論、基本技能及各種嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型開(kāi)發(fā)、調(diào)試和測(cè)試工具的使用。畢業(yè)后有能力適應(yīng)市場(chǎng)需求，擁有一定的移動(dòng)終端、數(shù)字家電、信息家電以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化改造的開(kāi)發(fā)及維護(hù)能力，成為企業(yè)急需的掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)并且掌握軟件工程技術(shù)的人才。

嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)方向是面向應(yīng)用的軟硬件結(jié)合的專(zhuān)業(yè)，因?yàn)橥ǔ](méi)有軟件硬件兼顧的專(zhuān)業(yè)，所以，在高校開(kāi)設(shè)嵌入式相關(guān)課程的專(zhuān)業(yè)有兩類(lèi)。

一類(lèi)是學(xué)電子工程、通信工程等偏硬件的專(zhuān)業(yè)，他們主要從事硬件設(shè)計(jì)，廣義上的單片機(jī)控制類(lèi)嵌入式系統(tǒng)通常都是屬于硬件設(shè)計(jì)。嵌入式硬件方向的最重要的課程應(yīng)該包括：

（1）電路及電路板設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)、EDA、硬件調(diào)試。（2）機(jī)電基礎(chǔ)課程、單片機(jī)原理及應(yīng)用。（3）嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)及接口技術(shù)。（4）底層軟件開(kāi)發(fā)，包括bootloader及底層驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。

另一類(lèi)是軟件、計(jì)算機(jī)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。嵌入式硬件設(shè)計(jì)完后，各種功能就全靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)了，嵌入式設(shè)備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件，這占了嵌入式系統(tǒng)的最主要工作，嵌入式產(chǎn)品的差異很大程度在軟件上。對(duì)于嵌入式軟件方向的最重要的課程應(yīng)該是：

（1）主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理。（2）嵌入式操作系統(tǒng)類(lèi)課程。（3）嵌入式開(kāi)發(fā)的其它相關(guān)軟件課程。（4）嵌入式開(kāi)發(fā)的相關(guān)硬件基礎(chǔ)課程。

嵌入式系統(tǒng)課程的難度較大，如果在高職院校中用傳統(tǒng)的以課堂講授為主的方法教學(xué)，學(xué)生將會(huì)對(duì)眾多的軟硬件知識(shí)點(diǎn)和概念難以理解，繼而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，從而使教學(xué)效果大大降低。嵌入式系統(tǒng)方向的課程教學(xué)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)為主，講授為輔。課程設(shè)置應(yīng)突出行業(yè)特色和職業(yè)教育特色、體現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）寬口徑的基礎(chǔ)課體系。（2）突出程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的軟件應(yīng)用類(lèi)課程。（3）突出動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)課程。

5 結(jié)論

據(jù)2009及2010年《安徽省高職高專(zhuān)教育專(zhuān)業(yè)情況分析報(bào)告》[3]中的統(tǒng)計(jì)，在校生數(shù)量較多的20個(gè)專(zhuān)業(yè)中，軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息管理和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)均位列其中；而畢業(yè)生就業(yè)率較低的20個(gè)專(zhuān)業(yè)中，計(jì)算機(jī)信息管理和軟件技術(shù)也是位列其中。因此，高職院校計(jì)算機(jī)類(lèi)的教學(xué)系，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的軟件專(zhuān)業(yè)設(shè)置觀念。

正如教育部高等教育司高職與高專(zhuān)教育處范唯處長(zhǎng)在全國(guó)高職高專(zhuān)校長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議2010年年會(huì)的發(fā)言中所說(shuō)，在新的歷史起點(diǎn)上，高等職業(yè)教育一定要以更新觀念、解放思想為先導(dǎo)，牢固樹(shù)立“就業(yè)導(dǎo)向”、“面向需求”和“人人皆可成才”觀念，突出人才培養(yǎng)的針對(duì)性、靈活性和開(kāi)放性；堅(jiān)持科學(xué)定位，以培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)、管理第一線的高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才為主要任務(wù)。隨著嵌入式應(yīng)用的快速發(fā)展，人才的缺乏已經(jīng)成為制約嵌入式技術(shù)發(fā)展的瓶頸，市場(chǎng)對(duì)專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)特別是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人才需求日趨上升。嵌入式專(zhuān)業(yè)，這個(gè)非常年輕的專(zhuān)業(yè)方向，必然是充滿活力和具有光明的發(fā)展前途的專(zhuān)業(yè)方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//www.eccn.com/，中國(guó)嵌入式市場(chǎng)大幕開(kāi)啟[Z]，2010.6

[2]周鳴爭(zhēng)，嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用[M]，中國(guó)鐵道出版社，2011.3

[3]安徽省高等教育處，安徽省高職高專(zhuān)教育專(zhuān)業(yè)情況分析報(bào)告[R]，2010.7、2009.7

[作者簡(jiǎn)介]

郎璐紅（1968-），女，遼寧省遼陽(yáng)市人，蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件工程系教師，高級(jí)工程師，碩士，嵌入式系統(tǒng)方向。

基金項(xiàng)目：安徽省教育規(guī)劃課題（JG11373）；安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金（2012SQRL260）；

安徽省2011年高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（皖教高[2011]5號(hào)）：序號(hào)96，省級(jí)示范實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心（嵌入式技術(shù)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心）。