嵌入式人才培養(yǎng)，難在哪里？

本刊編輯部

嵌入式人才培養(yǎng)，難在哪里？

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引 言

早些年，高等院校確確實實培養(yǎng)了一大批嵌入式系統(tǒng)師資隊伍，但其中不少教師長期脫離一線科研，而從事嵌入式科研工作的教師，常常忙于繁重的科研工作，難以深入到嵌入式系統(tǒng)基礎課程的教學改革之中。由此造成的局面是：一方面，畢業(yè)生苦于找不到合適的工作；另一方面，企業(yè)抱怨找不到急需的嵌入式人才。

作為高校的有益補充，十多年前就涌現(xiàn)出不少專業(yè)的機構(gòu)從事嵌入式培訓，孜孜不倦地用心打造“精英人才”。這類培訓針對性強，立竿見影，但嵌入式學習畢竟不是一蹴而就的，經(jīng)過魔鬼訓練速成的“人才”真的能夠勝任實際的工作么？

企業(yè)究竟需要什么樣的嵌入式人才，嵌入式人才培養(yǎng)存在哪些難點，有沒有行之有效的方法來應對呢？

業(yè)界聲音

嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會秘書長 何小慶

目前，嵌入式教學的難點是，以MCU和嵌入式處理器為代表的嵌入式技術(shù)發(fā)展很快，而教師、課件、實驗環(huán)境很難同步跟進。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的進入，ZigBee、Wi-Fi和藍牙等無線技術(shù)和MEMS傳感器技術(shù)，這些原本自成一體的嵌入式系統(tǒng)變成了智能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，因此傳統(tǒng)的8051單片機教學和“ARM+Linux”的嵌入式教學亟需改革。同時，隨著嵌入式教學內(nèi)容的不斷擴充，教學和實驗課時也顯得捉襟見肘。盡管口袋實驗室可以幫助學生利用課余時間完成作業(yè)，各類嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)大賽能夠提升部分學生的素質(zhì)，但是如何提高一批學生的整體能力依然是個難題。

嵌入式教學和人才培養(yǎng)是應用性很強的工作，不僅僅是高校和培訓機構(gòu)所為，嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、行業(yè)協(xié)會以及科技媒體應群策群力。嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會和中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會，自2000年以來舉辦過多次嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)教育的專題研討會，組織高校教師面對面進行經(jīng)驗交流，一起梳理思路、尋找對策，對嵌入式教學改革起到了積極推動作用。

大唐電信集成電路創(chuàng)新中心 孫加興博士

現(xiàn)在企業(yè)提到的嵌入式開發(fā)工作一般是指嵌入式軟件編程，著重點在驅(qū)動和系統(tǒng)軟件兩個層面，以ARM處理器的嵌入式軟件編程為主流。驅(qū)動層面需要與硬件電路進行交互，一般在廠商提供的外圍接口資料基礎上實現(xiàn)時序等功能；系統(tǒng)軟件層面需要運行和移植嵌入式操作系統(tǒng)，特別是多任務調(diào)度系統(tǒng)的實現(xiàn)更加復雜。

目前，高校中電子信息類的專業(yè)都會接觸到電路結(jié)構(gòu)和C語言，覆蓋了驅(qū)動層面的工作；計算機類的專業(yè)都會接觸到系統(tǒng)架構(gòu)的知識，覆蓋了系統(tǒng)軟件層面的工作。但是，這兩類專業(yè)的應屆畢業(yè)生在接觸實際工作時并非游刃有余，主要原因在于學校的實驗課程設置。其實，在實驗過程中學生哪怕只是驅(qū)動了簡單的A/D轉(zhuǎn)換器或D/A轉(zhuǎn)換器，都會對整個嵌入式開發(fā)工作形成方法學的概念，延展到多種應用領(lǐng)域后會很容易上手。但實際上，學校購買嵌入式開發(fā)板時廠商都會提供源代碼，學生僅僅是在開發(fā)板上運行了一遍源碼，而并沒有深入到開發(fā)層面，故而導致完全沒有方法學的概念。

電子信息領(lǐng)域的工程技術(shù)人員需要不斷學習和更新知識，所以企業(yè)更看重的是工程師的學習能力。規(guī)模較大的企業(yè)，一般樂于接收學習能力強的應屆畢業(yè)生，從而培養(yǎng)專業(yè)能力和團隊情感；規(guī)模較小的企業(yè)，則更愿意付出較大代價來吸收經(jīng)驗豐富的工程師，以便快速推出產(chǎn)品。

在相對小眾的領(lǐng)域（比如航空航天系統(tǒng)）中，往往需要高標準的實時操作系統(tǒng)，這類開發(fā)費用較高，因此高校和培訓機構(gòu)在實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域的投入相對較少。

浙江大學計算機科學與技術(shù)學院副院長 陳文智教授

嵌入式系統(tǒng)具有與眾不同的特點，它至少匯集了電氣、電子、計算機、控制、機械、工業(yè)設計等多種學科技術(shù)，而且是與應用需求高度結(jié)合的。在嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的重點內(nèi)容選擇、知識結(jié)構(gòu)設計、教學或培訓的方法方式、實踐訓練的配套等方面，教育界和業(yè)界普遍認同的原則是以實際應用需求為導向，結(jié)合本學科優(yōu)勢，利用師資在嵌入式領(lǐng)域的科研或產(chǎn)品研發(fā)方面的經(jīng)驗和基礎，針對性地開展人才培養(yǎng)工作。

如果根據(jù)所依賴的實驗平臺來組織課程體系，嵌入式人才培養(yǎng)一般有兩種思路：一是以某種現(xiàn)成開發(fā)板為基礎，講授嵌入式開發(fā)相關(guān)技術(shù)，比如選定以ARM、Intel、TI等提供的開發(fā)板為實驗平臺，重點講授平臺及處理器特征特點、擴展接口板開發(fā)技術(shù)、操作系統(tǒng)內(nèi)核精簡優(yōu)化技術(shù)、其他系統(tǒng)軟件開發(fā)優(yōu)化技術(shù)，以及應用程序開發(fā)技術(shù)等；二是以SoC為指導思想，不基于現(xiàn)成的成熟平臺，而是深入更底層的硬件設計與實現(xiàn)技術(shù)，再向上伸展到操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、應用軟件等。兩種思路并無優(yōu)劣之分，相對來講，后者對教師的要求更高一些，學生也覺得難度更大一些。

如果根據(jù)教學方法來細分，那么嵌入式系統(tǒng)教學一般有兩種方式：一是“Bottom-Up”（即從局部到全局的教學方法），先教學生一些基礎的、共性的知識，然后一層層往上，教給學生嵌入式系統(tǒng)綜合開發(fā)技術(shù)；二是“Top-Down”（即從全局到局部的教學方法），往往采用案例驅(qū)動的模式，先從全局需求出發(fā)，逐一展開各項技術(shù)的講授。同樣，兩種方法也無優(yōu)劣之分，可根據(jù)具體情況選用一種或兩種結(jié)合。

雖然經(jīng)過多年的實踐，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)已經(jīng)積累了不少經(jīng)驗，漸入正軌。但是，隨著各種軟硬件技術(shù)和開發(fā)工具、教育教學手段不斷提高，人才需求更為復合化、適用化，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)又面臨著新一輪的挑戰(zhàn)。“物聯(lián)網(wǎng)”的興起，以及“工業(yè)4.0”、“互聯(lián)網(wǎng)+”，亦或是“新硬件時代”、“創(chuàng)客”等新概念、新技術(shù)、新架構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，無不使得嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)面臨更多難點。

首先，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品形態(tài)進一步演化，涉及的技術(shù)越來越復雜、交叉和深入，給嵌入式系統(tǒng)培養(yǎng)體系中知識結(jié)構(gòu)的重組和更新帶來新困難。因此，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)要比以前更講究學科交叉，要比以前更注重新技術(shù)的融合，以及軟硬件知識的垂直整合。

其次，嵌入式系統(tǒng)在當今創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境形成的過程中占據(jù)較高地位，給人才培養(yǎng)目標定位帶來新困難。因此，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)要比以前更注重創(chuàng)新應用開發(fā)，更注重挖掘?qū)W生創(chuàng)新思想，激發(fā)學生創(chuàng)新靈感?；贏rduino、Intel Edison或PCduino的創(chuàng)客空間值得重視。

再次，師資隊伍學緣結(jié)構(gòu)更新、師資個體綜合能力提升，也面臨新困難。在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)日新月異的新常態(tài)下，以前身懷絕技的老師由于長期在教學一線，來不及緊跟業(yè)界動態(tài)，逐漸脫離新技術(shù)的發(fā)展?？蒲泻徒虒W互動的良性閉環(huán)尚未成熟，因此，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)要比以前更注重與業(yè)界的結(jié)合，只有這樣才能培養(yǎng)出符合業(yè)界需要的嵌入式人才。

最后，嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)涵和外延要重新定位。教育界和業(yè)界應共同深入探討，如何更好地培養(yǎng)業(yè)界所需要的嵌入式系統(tǒng)人才。

華東師范大學軟件學院嵌入式軟件與系統(tǒng)系主任陳儀香教授

物聯(lián)網(wǎng)，特別工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，需要大量熟悉嵌入式軟件與系統(tǒng)開發(fā)的人才。目前，嵌入式軟件與系統(tǒng)的人才培養(yǎng)依然分散在大學里的不同學科，通常嵌入式軟件人才由計算機學科、軟件工程學科培養(yǎng)，而嵌入式硬件人才由電子科學與技術(shù)學科、微電子學科培養(yǎng)。這種分離式培養(yǎng)模式使得人才很難具有綜合性，自然也就很難適應物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的綜合性人才需求。因此，需要將嵌入式軟件與硬件融合在一起，進行人才培養(yǎng)。

近十年的軟件工程?？迫瞬排囵B(yǎng)模式為嵌入式軟件與系統(tǒng)的人才培養(yǎng)提供了合適的參考。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計可以借鑒軟件的模型驅(qū)動開發(fā)模式，硬件的實現(xiàn)可以借鑒基于語言的軟件編程方法。譬如，硬件描述語言Verilog可以像寫程序那樣寫硬件系統(tǒng)，方便地實現(xiàn)系統(tǒng)電路，使用工具可以輕松地嵌入到FPGA，同時還能實現(xiàn)LUT的優(yōu)化。

嵌入式系統(tǒng)的設計應該從系統(tǒng)級開始。首先，對嵌入式系統(tǒng)以功能和性能為基礎進行規(guī)范建模，通過軟硬件劃分原理、方法與技術(shù)對嵌入式系統(tǒng)軟硬件合理進行劃分，形成嵌入式系統(tǒng)的軟件部分和硬件部分，在此基礎上進行軟件和硬件仿真，最后基于通用的嵌入式系統(tǒng)仿真平臺進行軟件和硬件的融合仿真，在仿真正確的基礎上進行嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)。這種建模、設計、仿真、實現(xiàn)的開發(fā)方法是典型的軟件開發(fā)模式，用在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)上，不僅可以加快嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，而且能夠提高開發(fā)成功率。

華清遠見教育集團創(chuàng)始人季久峰

提到培訓機構(gòu)，很多人或多或少會有些偏見，今天借這個機會談一談十幾年來身處培訓行業(yè)的感受。

眾所周知，培訓機構(gòu)，特別是我所從事的職業(yè)教育，相對于傳統(tǒng)學歷教育，其優(yōu)勢主要在于快速實用的課程體系研發(fā)，以及具備實戰(zhàn)研發(fā)經(jīng)驗的專業(yè)師資。毋庸置疑，從最初高深莫測的專業(yè)嵌入式設備，到現(xiàn)在充滿想象力、層出不求的智能硬件，嵌入式技術(shù)的發(fā)展早已超乎我們當年的想像。面對諸多挑戰(zhàn)，只有掌握了最新、最實用的技術(shù)，才能從容地勝任嵌入式研發(fā)崗位。

華清遠見教育集團一直與各大芯片廠商保持很好的合作關(guān)系，因此可以提前獲得大量最新的技術(shù)資料。從幾年前的一年一次大升級到現(xiàn)在一年兩次大升級，課程升級已經(jīng)成為例行的日常工作。研發(fā)中心幾十人的團隊，其主要工作就是跟蹤最新技術(shù)熱點，并快速體現(xiàn)在課程內(nèi)容和實驗平臺中。

“興趣學習”是我們課程設計的重要原則。嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)不是從前“冷冰冰”的專業(yè)設備，實戰(zhàn)訓練中充滿活力的“酷炫”產(chǎn)品對我們的學員有足夠的吸引力，例如學員可以自己動手做智能電視、平板電腦、智能手環(huán)、智能手表，甚至是四軸飛行器和智能小車，這些可以直接激發(fā)學員強大的學習興趣和動力。

我們的師資來源主要是一線的資深研發(fā)工程師，經(jīng)過系統(tǒng)的授課技能培訓而成為專業(yè)講師，他們有很好的一線研發(fā)經(jīng)驗，這對學員來說非常重要；同時，他們對公司用人需求也非常了解，知道如何把學員培養(yǎng)成為公司需要的技術(shù)人才。當然，我們對學員也是有一定要求的，報名前會進行嚴格的專業(yè)基礎測試，只有通過了測試，才可以參加專業(yè)的課程學習。

資深技術(shù)人員何此昂

隨著嵌入式半導體廠家的不斷推廣，ARM處理器越來越普及，對于嵌入式芯片的使用和開發(fā)也越來越容易。但目前存在的問題是，學生實戰(zhàn)的機會比較少，參與的更多的是學校的演示和功能性的測試，不能稱為真正的產(chǎn)品，而對于產(chǎn)品本身的設計選型、功能定義、需求定義、軟硬件開發(fā)，以及功能樣機測試、認證等缺乏足夠的認識。因此，需要鼓勵學生走出去，到公司進行實習；同時，希望更多的企業(yè)能夠開發(fā)一些項目的窗口給畢業(yè)生實踐。在大學期間，多從事一些項目開發(fā)工作，既利于畢業(yè)生找到更為理想的工作，又便于企業(yè)實際項目用人，有效地減少雙方磨合的時間。

對于缺乏實際工作經(jīng)驗的大學生而言，哪些工作較為適合呢？比如功能需求分析、軟硬件功能樣機測試、文檔整理等。剛開始如果能力不足，可以做一些基礎性的測試工作（比如芯片的基本功能驗證等），從熟悉數(shù)據(jù)手冊、設計文檔，測試半導體廠家官方開發(fā)板和用例程序開始，慢慢積累開發(fā)經(jīng)驗。

粉絲觀點

陜西師范大學計算機科學學院研究生 賴新明

我是一名在讀研究生，本科是通信工程專業(yè)，研究生的方向是嵌入式系統(tǒng)。一年的學習下來，發(fā)現(xiàn)嵌入式涵蓋的內(nèi)容實在太廣泛了，包括硬件設計、用戶軟件，以及網(wǎng)絡通信等等。一個人獨立完成一個項目，難度很大。

首先，從學校的角度來看，學校能夠提供的硬件設施畢竟十分有限，大多是有限幾家廠商提供的開發(fā)板等。此外，課程設計通常較為傳統(tǒng)，很難有條件自由發(fā)揮。比如說做一個無人機項目，最少也得花費上千，還不一定能出結(jié)果。

其次，從師資來講，部分教師缺乏嵌入式工作的實戰(zhàn)經(jīng)驗，并且缺少對整個嵌入式行業(yè)的把握，不能與時俱進。授課更多是以理論知識為主，如果沒有進行更深入的學習，僅憑所接收到的知識去應對實際工作，其結(jié)果可想而知。

最后，從自身來看，我本科是學通信的，軟件編程能力不是很強，這可能也是學電子的學生的通病。要想在嵌入式學習上取得理想的效果，勢必要下一番功夫。但問題是，常常不知道從哪里學起……是從開發(fā)商提供的開發(fā)板及其資料學起，還是對照課上講授的內(nèi)容學起？兩者之間似乎很難聯(lián)系在一起進行。

福建農(nóng)林大學機電院蘇智高

全面的嵌入式人才，不僅要有一定的編程語言基礎，而且還要具備電子學知識以及操作系統(tǒng)知識，涉及面廣，難度較大。高校中，嵌入式學習的重視程度參差不齊，很多教師仍以講授采用匯編語言的單片機為主，常常與工作中的實際需求脫節(jié)。這也導致很多公司不輕易招收缺乏工作經(jīng)驗的應屆畢業(yè)生，從而使得部分嵌入式方向的畢業(yè)生，走向了單方面的C/C++語言、或Linux運維崗位，未能成為理想中的綜合型的嵌入式人才。

編輯視角

無論時代如何變遷，嵌入式系統(tǒng)始終是不可或缺的基石，只是身處應用開發(fā)不同階段的人往往無法深入了解。近幾年，嵌入式尤為火熱，各大半導體廠商紛紛強化了嵌入式的概念，推出各類嵌入式產(chǎn)品。嵌入式市場風光無限，自然也就引起了更多人的關(guān)注和興趣。

嵌入式系統(tǒng)有無限大的領(lǐng)域，要求有多層次，全面的，初、中、高級人才培養(yǎng)體系。高職、高專、大專、高等工科院，應有不同的培養(yǎng)目標與課程體系。起初，嵌入式系統(tǒng)采用的是單一的單片機相關(guān)的培養(yǎng)機制。后來，計算機、微電子集成技術(shù)的介入，情況有了較大變化。在高等院校中設立了軟件學院、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、嵌入式系統(tǒng)專業(yè)等人才培養(yǎng)機制，使嵌入式系統(tǒng)高端人才培養(yǎng)有了落腳之地。

早期單片機的迅速擴張，的確促使高校培養(yǎng)了一大批嵌入式系統(tǒng)師資隊伍，但這些師資隊伍中，不少教師長期脫離科研，課程更新的速度很難跟得上嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的速度。而從事嵌入式系統(tǒng)科研工作的教師，由于繁重的科研工作與研究生的培養(yǎng)，難以介入到嵌入式系統(tǒng)基礎課的教學改革之中。嵌入式系統(tǒng)基礎教學改革本身就非一朝一夕之事，而科研與嵌入式系統(tǒng)基礎教學改革的矛盾，無疑使這種局面更加難以改善。

嵌入式系統(tǒng)是IT產(chǎn)業(yè)中變化最迅速的前沿科技領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的難點正是，如何培養(yǎng)能迅速適應各種變化的嵌入式系統(tǒng)人才。事實上，將嵌入式系統(tǒng)課程分割成基礎類（相對不變的基礎知識）和應用類（跟蹤前沿科技應用知識）兩大部分，或許是解決問題的一種出路。高等院校以通用的基礎理論學習為主，高職、高專兩類課程兼顧，培訓結(jié)構(gòu)則著重應用類課程的培訓。高等院校的職責應著重于培養(yǎng)有大局觀、后勁兒十足的嵌入式人才，而非嵌入式工匠。為了長遠的發(fā)展，企業(yè)也應盡可能地給畢業(yè)生一個較為充足的發(fā)展空間。