嵌入式系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)模式的實(shí)踐與探索

摘要：分析我國當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)人才的社會(huì)需求和培養(yǎng)目標(biāo)，提出嵌入式系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的建設(shè)思路，介紹哈爾濱師范大學(xué)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的教學(xué)改革實(shí)踐，最后對(duì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的未來進(jìn)行展望，并提出努力方向。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；人才培養(yǎng)；課程體系

0、引言

嵌入式技術(shù)是21世紀(jì)最有活力和生命力的新技術(shù)之一，近年來已逐漸成為IT行業(yè)的核心方向。我們有理由相信在未來20年內(nèi)，全球?qū)⑦M(jìn)入嵌入式時(shí)代和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。特別是最近幾年，隨著嵌入式軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)迅速滲入各個(gè)行業(yè)，生活中隨處可見嵌入式技術(shù)的產(chǎn)品及應(yīng)用，例如智能家電、智能手機(jī)、各類導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、高清電視、視頻監(jiān)控等。智能機(jī)器人、醫(yī)療儀器、航空航天等領(lǐng)域同樣離不開嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的行業(yè)之一。

1、嵌入式系統(tǒng)人才需求狀況

嵌入式系統(tǒng)是指在產(chǎn)品或設(shè)備內(nèi)部以微控制器為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化功能的軟件系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的意義在于對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)其創(chuàng)新價(jià)值。嵌入式系統(tǒng)人才行業(yè)需求分布如表1所示。

目前，我國嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

1）人才儲(chǔ)備不足。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了社會(huì)工業(yè)化和信息化的快速發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長起到積極地促進(jìn)作用。生產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品和設(shè)備的企業(yè)也不斷增加，相關(guān)人才的需求量也隨之增加。但是學(xué)校和社會(huì)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)機(jī)制和規(guī)模還不夠完善，造成了人才奇缺的狀況。

2）專業(yè)基礎(chǔ)門檻高。從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的人員必須具備一定的系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)，要掌握軟件的底層開發(fā)技術(shù)和硬件工作原理。所以在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)之前，首先要熟悉軟硬件的基礎(chǔ)知識(shí)。

3）技術(shù)人員就業(yè)面廣。嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)分布較廣，不同的行業(yè)又有不同的軟硬件側(cè)重點(diǎn)。例如，通信工程、電子工程方向的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員主要從事硬件設(shè)計(jì)工作，嵌入式操作系統(tǒng)、內(nèi)核剪裁程序和驅(qū)動(dòng)開發(fā)相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員主要從事軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作。所以嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的就業(yè)面很廣，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定向培養(yǎng)。

2、嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式

培養(yǎng)合格的嵌入式系統(tǒng)人才，是一項(xiàng)科學(xué)的系統(tǒng)工程。經(jīng)過多年的理論研究和教學(xué)改革，我們探索出一套符合嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)要求的培養(yǎng)體系，具體內(nèi)容包括教學(xué)方法改革、課程體系改革、教學(xué)環(huán)境建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)、校企聯(lián)合辦學(xué)等。

1）教學(xué)方法改革。我們采用基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法作為嵌入式系統(tǒng)課程的基本教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的核心思想就是以學(xué)生為中心展開課程，把任務(wù)作為主線，教師作為向?qū)?，引?dǎo)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在課程展開過程中設(shè)置一系列能夠體現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)能力的教學(xué)任務(wù)，學(xué)生通過完成這些任務(wù)來掌握課內(nèi)外知識(shí)，同時(shí)養(yǎng)成獨(dú)立思考和實(shí)踐創(chuàng)新的良好習(xí)慣。

2）課程體系改革。嵌入式系統(tǒng)課程體系的最大特點(diǎn)就是突出實(shí)踐環(huán)節(jié)，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)人才的培養(yǎng)是面向工程的。學(xué)生只有在校內(nèi)外完成足夠的實(shí)踐內(nèi)容才能真正掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的能力。嵌入式系統(tǒng)專業(yè)中幾乎所有的專業(yè)課程都有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，重要的課程還專門設(shè)置了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由學(xué)生組成小型團(tuán)隊(duì)完成與課程相關(guān)的項(xiàng)目。

3）教學(xué)環(huán)境建設(shè)。為了更好地展開教學(xué)，學(xué)校投入專項(xiàng)資金建設(shè)了嵌入式實(shí)驗(yàn)室，購買了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。以此為契機(jī)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院設(shè)置了眾多大、中、小型實(shí)驗(yàn)室，并配以不同的等級(jí)。對(duì)于大型A級(jí)實(shí)驗(yàn)室，主要供全院學(xué)生進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)使用；對(duì)于中型B級(jí)實(shí)驗(yàn)室，主要功能為專業(yè)方向課的課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)場所；對(duì)于小型的C級(jí)實(shí)驗(yàn)室，主要供學(xué)生組建的小型項(xiàng)目研發(fā)小組使用。不同的實(shí)驗(yàn)室有不同的管理辦法，這一措施有力地保障了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同需求，對(duì)促進(jìn)教學(xué)起到了非常積極的作用。

4）師資隊(duì)伍建設(shè)。建立一支熟練掌握嵌入式專業(yè)技術(shù)的師資隊(duì)伍是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。學(xué)校采用“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)的方法，選派教師和研究人員到企業(yè)實(shí)地考察、學(xué)習(xí)和工作，參與企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)。經(jīng)過一段時(shí)間的鍛煉后，教師的專業(yè)技能得到了更新或提升，并且明確了企業(yè)用人的原則，真正實(shí)現(xiàn)“努力做到企業(yè)需要什么，我們的教師就精通什么，我們的學(xué)生就會(huì)什么?！?/p>

5）校企聯(lián)合辦學(xué)。為了讓教學(xué)更加貼近工程應(yīng)用實(shí)際，學(xué)校定期邀請(qǐng)企業(yè)精英來學(xué)校開展技術(shù)講座。通過介紹行業(yè)動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，讓學(xué)生了解就業(yè)形勢和技術(shù)學(xué)習(xí)的方向。另外學(xué)校還和國內(nèi)外知名嵌入式系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，企業(yè)派遣專業(yè)人員到校內(nèi)進(jìn)行課程輔導(dǎo)，學(xué)校派遣教師和學(xué)生到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)。

3、嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)實(shí)踐

3.1 教學(xué)體系改革

嵌入式系統(tǒng)專業(yè)在依托校內(nèi)辦學(xué)優(yōu)勢和當(dāng)?shù)厍度胧郊夹g(shù)產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，響應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革的號(hào)召，分階段地實(shí)施嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系改革。嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)體系改革示意圖如圖1所示。

準(zhǔn)備階段，我們建立了嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教研室和相關(guān)教師隊(duì)伍，組織教師進(jìn)行理論研究和培訓(xùn)，同時(shí)結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求制定嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)方案；合作階段，利用校企合作平臺(tái)的優(yōu)勢，建設(shè)一批校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地，同時(shí)為嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)配備軟硬件教學(xué)環(huán)境；實(shí)踐階段，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法展開面向?qū)嵺`與創(chuàng)新的職業(yè)技能培養(yǎng)課程，同時(shí)利用校內(nèi)外的企業(yè)合作資源進(jìn)行定向培養(yǎng)；拓展階段，在完成教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，要敏銳捕捉企事業(yè)單位的人才需求信息，以組織就業(yè)指導(dǎo)和企業(yè)見面會(huì)的形式來拓展教學(xué)理念。最后還要不斷完善人才培養(yǎng)體系，把建設(shè)過程中的寶貴經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到其他專業(yè)的教學(xué)中去。

3.2 課程體系改革

在明確教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，哈爾濱師范大學(xué)對(duì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的課程體系也作了較大修改，如表2所示。

課程體系中主要包括以下5類課程。

1）公共基礎(chǔ)課：是本科生必修的基礎(chǔ)課程，如高等數(shù)學(xué)、外語、體育、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等。

2）專業(yè)基礎(chǔ)課程：計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程，包括c語言程序設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子線路CAD、單片機(jī)原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、軟件工程導(dǎo)論、JAVA程序設(shè)計(jì)等。

3）專業(yè)方向課程：該類課程主要培養(yǎng)學(xué)生成為合格的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)人才，主要課程有嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)體系與結(jié)構(gòu)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)、WinCE操作系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)等。

4）課程設(shè)計(jì)：為培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)專業(yè)相關(guān)課程而開設(shè)的課程設(shè)計(jì)，包括c語言課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、CAD課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、JAVA課程設(shè)計(jì)、嵌入式程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、WinCE操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等。

5）企業(yè)實(shí)踐：主要包括專家講座、工程實(shí)踐、企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。這些課程不同于校內(nèi)課程，需要依托校企合作平臺(tái)完成。這類課程直接面向就業(yè)，對(duì)學(xué)生的職業(yè)技能和就業(yè)去向有較大影響。

3.3 校企合作建設(shè)

學(xué)校根據(jù)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)模式的要求，結(jié)合學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐探索，積極建設(shè)資源共享、技術(shù)交流、就業(yè)定向培養(yǎng)等聯(lián)合培養(yǎng)體系。學(xué)校聘請(qǐng)企業(yè)精英到校內(nèi)任教或輔導(dǎo)，同時(shí)還派學(xué)生到企業(yè)參加技術(shù)培訓(xùn)和產(chǎn)品開發(fā)工作。哈爾濱師范大學(xué)的“數(shù)字電路”課程就是和當(dāng)?shù)仉娮涌萍计髽I(yè)合作開設(shè)的，任課教師是對(duì)方資深開發(fā)工程師，完成該門課程學(xué)習(xí)的學(xué)生可以簽署專業(yè)人才就業(yè)協(xié)議，優(yōu)先被企業(yè)錄用。這種合作形式充分利用了學(xué)校和企業(yè)的資源優(yōu)勢。學(xué)生通過努力學(xué)習(xí)可以獲得就業(yè)機(jī)會(huì)，這也激發(fā)了其主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，可謂一舉兩得。學(xué)校嵌入式軟件系統(tǒng)培養(yǎng)模式具體內(nèi)容還包括：

1）建立校企合作培養(yǎng)聯(lián)盟。學(xué)校和當(dāng)?shù)厍度胧叫袠I(yè)協(xié)會(huì)、知名企業(yè)共建“嵌入式技術(shù)人才培養(yǎng)校企聯(lián)盟”，學(xué)校和企業(yè)按照行業(yè)規(guī)定和相關(guān)政策的要求，提供必要的教學(xué)資源，建立嵌入式系統(tǒng)技術(shù)人才儲(chǔ)備基地。校企聯(lián)盟的任務(wù)就是完善教育培訓(xùn)機(jī)制，建立“嵌入式應(yīng)用技術(shù)”、“嵌入式產(chǎn)品運(yùn)維服務(wù)”等專業(yè)領(lǐng)域的課程群和培訓(xùn)體系，把企業(yè)的理念引入學(xué)校，用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范教學(xué)體系。

2）在校內(nèi)組建以學(xué)生為主體的嵌入式技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，成立“學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“學(xué)生工作室”等團(tuán)體，定期舉辦技能大賽和技術(shù)交流論壇。這些團(tuán)體的骨干人員可以優(yōu)先和企業(yè)簽訂就業(yè)意向協(xié)議，為學(xué)生提前就業(yè)和企業(yè)人才儲(chǔ)備做準(zhǔn)備。

3）嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的課程除了包含基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)等內(nèi)容外，還設(shè)置了與職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)相關(guān)的課程，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、交流技巧以及職業(yè)精神，提高學(xué)生的綜合就業(yè)能力。

4、結(jié)語

哈爾濱師范大學(xué)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式從學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)出發(fā)，課程體系涵蓋了基礎(chǔ)教學(xué)、硬件、軟件和技術(shù)平臺(tái)建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力、工程能力進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了大批的可用人才。但是，由于我國教學(xué)體制和學(xué)校教學(xué)資源的限制，還無法真正系統(tǒng)化、科學(xué)化地完成嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式建設(shè)。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方興未艾，嵌入式系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)工作更是需要廣大教育工作者長期共同努力才能完成。