嵌入式專業(yè)專本科銜接專業(yè)教學(xué)標準的研制與課程內(nèi)容開發(fā)

文/廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 李 力 宋 維

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嵌入式專業(yè)專本科銜接專業(yè)教學(xué)標準的研制與課程內(nèi)容開發(fā)

文/廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 李 力 宋 維

一、嵌入式行業(yè)發(fā)展與高校嵌入式專業(yè)概況

在嵌入式、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等熱門技術(shù)日益普及的今天，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品正不斷滲透進各個行業(yè)，作為包含在這些硬件產(chǎn)品中的特殊軟件形態(tài)，其產(chǎn)業(yè)增幅不斷加大，而且在整個軟件產(chǎn)業(yè)中所占的比重日趨提高。嵌入式產(chǎn)業(yè)不僅是一個技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，而且還是一個技術(shù)快速革新的產(chǎn)業(yè)。這決定了對人才的要求不僅需要扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而且需要根據(jù)技術(shù)的變革迅速進行知識更新和技能提升。當前，計算機應(yīng)用技術(shù)日新月異，通信設(shè)備、終端、軟件等產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，這就對從業(yè)人員提出了更高要求。嵌入式行業(yè)經(jīng)過近年來的快速發(fā)展，已經(jīng)進入一個穩(wěn)定的高速發(fā)展和成長期，企業(yè)人才需求現(xiàn)狀依然保持供不應(yīng)求的整體狀態(tài)，雖然已經(jīng)有越來越多的核心技術(shù)人員加入到嵌入式專業(yè)領(lǐng)域，但依然無法滿足企業(yè)高速發(fā)展對人才的旺盛需求。同嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展相比，我國教育機構(gòu)技術(shù)和培養(yǎng)則相對滯后，一方面有些學(xué)生畢業(yè)就面臨失業(yè)；另一方面一些嵌入式企業(yè)卻有項目需求找不到合適的人才來實現(xiàn)。造成這一現(xiàn)象的原因主要是，部分學(xué)校的高等教育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對脫節(jié)[1]，目前國內(nèi)的高校教育中不是偏向硬件，就是偏向軟件，硬件設(shè)計人員通常比較缺乏系統(tǒng)全面整合設(shè)計，而軟件開發(fā)人員則相對缺乏硬件觀念；企業(yè)真正需要的有動手能力的嵌入式軟件人才，還需要經(jīng)過一段時間的培訓(xùn)才能上崗。

嵌入式系統(tǒng)人才的匱乏還表現(xiàn)在軟件業(yè)呈現(xiàn)中低端人才過剩、高端人才缺乏的不合理布局。近年來，盡管隨著國家政策的重視、市場的整體推動及多渠道的嵌入式人才培養(yǎng)體系的不斷完善，嵌入式開發(fā)人才需求瓶頸的問題，在逐步得到緩解，但是整個嵌入式專業(yè)人才市場的供求關(guān)系還是不匹配，據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，我國目前嵌入式軟件人才缺口每年仍為50萬人左右，我省目前嵌入式軟件人才缺口也在2萬人左右[2]。因此編制高職和本科嵌入式專業(yè)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)標準，促進高職、本科嵌入式專業(yè)人才的培養(yǎng)顯得非常迫切。

二、嵌入式技術(shù)應(yīng)用專業(yè)專本科銜接專業(yè)教學(xué)標準研制的步驟

1.準備階段

（1）成立課題領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，組建課題組，聘請專家。

（2）收集資料與理論研修，加強國內(nèi)外嵌入式專業(yè)教學(xué)資料和學(xué)科建設(shè)資料收集，加強課程理論、教學(xué)設(shè)計理論、教學(xué)科學(xué)研究方面理論方面資料的收集。

（3）調(diào)研準備。召開由課題組負責(zé)人和課題組成員參加的開題會議，根據(jù)教研院的要求寫出調(diào)研方案，明確調(diào)研目的、調(diào)研對象以及調(diào)研主要內(nèi)容，落實調(diào)研工作任務(wù)分工。

2.實施階段

（1）制定方案。制定整體標準研制方案，設(shè)計調(diào)查問卷，制定具體調(diào)研工作計劃，具體到調(diào)研的企業(yè)、學(xué)校和行業(yè)協(xié)會以及人員安排。在廣泛聽取意見的基礎(chǔ)上，對工作計劃進行修改、完善、充實并最終完成調(diào)研工作計劃和問卷設(shè)計。

（2）開展調(diào)研。在廣東省范圍內(nèi)對高校嵌入式教學(xué)活動的情況和嵌入式行業(yè)企業(yè)開展專題調(diào)研，摸清情況。通過調(diào)研相關(guān)企業(yè)、高職院校、應(yīng)用型本科院校及不同年限的畢業(yè)生等，了解嵌入式行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢；明確本專業(yè)典型的目標工作崗位及相應(yīng)知識、技能要求，分析不同層次畢業(yè)生就業(yè)崗位群和職業(yè)生涯路徑[3]；比較各院校的人才培養(yǎng)方案，分析構(gòu)建高本一體化人才培養(yǎng)方案在銜接中存在的問題，從而得出相應(yīng)的解決方案，為嵌入式專業(yè)的專業(yè)教學(xué)標準編制提供依據(jù)。

通過調(diào)研，查明了已存在的專業(yè)方案和課程設(shè)置是否合理，是否過時，了解可以改進的地方，并針對發(fā)展趨勢進行課程的合理增刪調(diào)整。通過調(diào)研，找出了課程設(shè)置重疊和不合理的地方。通過調(diào)研資料推論出課程設(shè)置的合理學(xué)期，解決專本教學(xué)方案中課程重疊和進階的問題，找到嵌入式專業(yè)高職教育和應(yīng)用型本科教育銜接的辦法。

（3）最后對調(diào)研資料進行匯總分析，調(diào)研資料包括訪談錄音記錄，回收的紙質(zhì)版、電子版問卷，通過QQ、微信等網(wǎng)絡(luò)訪談記錄等等，得出高本銜接計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（嵌入式技術(shù)應(yīng)用）相關(guān)行業(yè)現(xiàn)狀、企業(yè)發(fā)展狀況及專業(yè)職業(yè)教育發(fā)展情況，以及企業(yè)崗位群，崗位專業(yè)能力要求、從業(yè)人員職業(yè)生涯發(fā)展路徑等結(jié)論。

（4）開展企業(yè)崗位工作流程研討會。

3.總結(jié)階段

（1）在理論與實踐研究的基礎(chǔ)上，分析各類調(diào)研數(shù)據(jù)，收集、整理、匯總研討研究成果。

（2）撰寫研究報告和教學(xué)標準研制論文，結(jié)集出版研究成果。

（3）結(jié)題報告會。組織專題對課題進行評審，聘請有關(guān)專家、課題負責(zé)人及有關(guān)行政領(lǐng)導(dǎo)出席，對標準研制進行評審，鑒定和驗收。

三、嵌入式技術(shù)應(yīng)用專本銜接調(diào)研的結(jié)論和對課程標準建設(shè)的指導(dǎo)意義

通過嚴格設(shè)計調(diào)研問卷，對問卷主題進行篩選以及反復(fù)修正，分別從行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展、企業(yè)基本情況、企業(yè)對嵌入式人才的需求、嵌入式崗位能力要求、職業(yè)技術(shù)標準、畢業(yè)生就業(yè)情況等方面進行問卷主題分類設(shè)計[4]，并考慮到近年來嵌入式技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域更加深入的應(yīng)用和發(fā)展，專門在本次調(diào)研中增加了相關(guān)的題目，在此基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計和分析得出調(diào)研結(jié)論[5]。通過這些調(diào)研活動和結(jié)論對教學(xué)標準研制產(chǎn)生指導(dǎo)意義。

企業(yè)調(diào)研主要結(jié)論和高校對嵌入式專業(yè)建設(shè)的意義如下：

（1）通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)中，中小規(guī)模公司占多數(shù)，這體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系統(tǒng)的區(qū)別。一般而言，通用計算機行業(yè)的技術(shù)常常集中在大中型企業(yè)，技術(shù)密集，對人才和資金要求比較高，而嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域則分散在各個行業(yè)中，不同應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品需要結(jié)合不同的硬件平臺和技術(shù)，專業(yè)性較強，企業(yè)專注度更高，充滿了競爭、機遇與創(chuàng)新，因此，中小規(guī)模的公司能夠在某個領(lǐng)域完成特定的嵌入式產(chǎn)品創(chuàng)新，滿足市場需求，基于這個原因，催生出一批中小規(guī)模的嵌入式領(lǐng)域的企業(yè)。因此高校在嵌入式專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位時，可以定位在培養(yǎng)能滿足中小企業(yè)需求的嵌入式畢業(yè)生上。

調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，企業(yè)對嵌入式產(chǎn)品研發(fā)人才需求量較大，這表明對企業(yè)而言，企業(yè)急需的是嵌入式開發(fā)和嵌入式設(shè)計人才。這一調(diào)查為高職和應(yīng)用型本科一體化專業(yè)培養(yǎng)方案的研制提供了目標，要求在人才培養(yǎng)方案制定時應(yīng)考慮更高標準，以嵌入式研發(fā)人才的培養(yǎng)為目標，而不是滿足于培養(yǎng)能在嵌入式行業(yè)就業(yè)的技術(shù)支持人才和相關(guān)行業(yè)銷售人才。

（2）企業(yè)比較看重畢業(yè)生的創(chuàng)新能力、協(xié)同能力和所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)能力。其中協(xié)同能力主要指的是：要求培養(yǎng)的學(xué)生，應(yīng)對計算機技術(shù)有較為全面的了解，以便在企業(yè)從事嵌入式研發(fā)時，能夠具備對項目的全局把握能力，能夠在團隊開發(fā)的過程中有效的協(xié)調(diào)和溝通。尤其在嵌入式項目的研發(fā)過程中，技術(shù)層面較多，分工和專業(yè)化程度高，如果從事軟件開發(fā)的對硬件完全不了解，或者從事底層開發(fā)的人員對上層應(yīng)用不明情況，這樣在協(xié)同開發(fā)時會產(chǎn)生很多低效的現(xiàn)象。因此在開展課程教學(xué)時，高職/本科階段都應(yīng)以這些能力的培養(yǎng)為目標開展有針對性的培養(yǎng)。這方面能力的培養(yǎng)主要應(yīng)在項目綜合實訓(xùn)課程中完成。另外，學(xué)科競賽對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。因此，高校應(yīng)多為專業(yè)大賽提供相應(yīng)條件，專業(yè)技能大賽應(yīng)在校內(nèi)、校外、行業(yè)、教育主管部門、企業(yè)等多級別多層次范圍上開展競賽，以便為更多學(xué)生提供訓(xùn)練和培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力的機會。

（3）企業(yè)對高校計算機類嵌入式技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的要求較高，這需要高校緊密結(jié)合行業(yè)需求和技術(shù)進步的方向，不斷改進課程體系，增加最新最能體現(xiàn)社會熱點需求與人才培養(yǎng)要求的課程，以使學(xué)生畢業(yè)就能上崗，充分滿足企業(yè)對創(chuàng)新型人才的要求。這也要求學(xué)校在嵌入式專業(yè)上增加投入不斷提高師資水平，培養(yǎng)人才，并采用多種形式深化開展校企合作，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業(yè)最新技能人才培養(yǎng)的前沿。

企業(yè)對畢業(yè)生動手能力的要求較高。企業(yè)對動手能力的要求主要理解為實踐能力，包括焊接、測試，對軟硬件設(shè)備的使用能力以及實際的開發(fā)經(jīng)驗等。

企業(yè)對人才處理人際關(guān)系的能力也有要求。處理人際關(guān)系的能力主要是指：（1）對嵌入式系統(tǒng)的全局理解，以便研發(fā)團隊內(nèi)不同技術(shù)背景的人員協(xié)同從事產(chǎn)品開發(fā)工作時能夠互相協(xié)助。（2）溝通能力，主要是與人交往和默契配合能力，能夠提高工作效率和工作熱情度。

企業(yè)對學(xué)生嵌入式專業(yè)知識要求較高，專業(yè)知識的能力培養(yǎng)主要集中在以下幾個方面：編程能力，對嵌入式體系結(jié)構(gòu)和嵌入式接口知識的掌握，電路分析能力，代碼調(diào)試能力，文檔撰寫與閱讀能力等。

因此，高校在教學(xué)培養(yǎng)方案和課程設(shè)置時應(yīng)該以能滿足以上企業(yè)需求的知識和能力培養(yǎng)為目標，各項知識技能的培養(yǎng)應(yīng)在課程中得到體現(xiàn)。

建議在課程設(shè)置時注意：在專/本階段主要課程設(shè)置中以某項編程語言（對嵌入式專業(yè)一般而言是c語言）的掌握和編程能力培養(yǎng)為綱，并在某些具體課程中應(yīng)有針對性的傳授嵌入式硬件知識和技能，如焊接調(diào)試技巧，識圖畫圖能力和軟硬件編程調(diào)試方法。在項目實訓(xùn)課程中培養(yǎng)綜合運用知識的能力和團隊協(xié)同、溝通能力。

為了彌補現(xiàn)有教學(xué)方案的不足，根據(jù)調(diào)研的數(shù)據(jù)，按照企業(yè)對人才能力的要求，我們對原有課程設(shè)置進行了調(diào)整，調(diào)整后的專業(yè)教學(xué)方案在多門課程中著重按照企業(yè)對學(xué)生能力的要求非常有針對性地進行人才培養(yǎng)：

在嵌入式接口技術(shù)中采用ARM Cortex M3芯片講述接口技術(shù)課程，培養(yǎng)學(xué)生掌握接口知識，相對于51單片機而言，這樣調(diào)整后課程難度加大很多，但對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高大有裨益，而且能滿足當前企業(yè)對畢業(yè)生的要求，縮短了學(xué)生畢業(yè)后到企業(yè)就業(yè)后再培訓(xùn)和重新學(xué)習(xí)的時間。

在嵌入式項目設(shè)計綜合實訓(xùn)等多門實訓(xùn)課程中培養(yǎng)項目實踐經(jīng)驗和協(xié)同能力。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等語言相關(guān)的多門課程中重點培養(yǎng)c語言編程技巧和能力。

在電子電路課程中培養(yǎng)焊接技能、使用儀器技能和電路分析調(diào)試能力。

在接口技術(shù)等多門課程中都要有針對性的培養(yǎng)專業(yè)英語文檔閱讀能力和技術(shù)文檔撰寫能力。英語水平的要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：對嵌入式研發(fā)和設(shè)計而言，芯片手冊（Datasheet&Reference Manual）是最權(quán)威的文檔，對技術(shù)問題的理解常常要落實到英文手冊上；提高英語專業(yè)閱讀能力有助于借助于網(wǎng)絡(luò)查找疑難問題，找出答案；高職和應(yīng)用型本科一體化人才培養(yǎng)過程中，學(xué)生在升入本科以后有繼續(xù)深造的可能，英語能力的培養(yǎng)使得學(xué)生能夠選擇更好的職業(yè)發(fā)展通道。因此，在高職階段應(yīng)該打好英語基礎(chǔ)，適應(yīng)專本一體化人才培養(yǎng)的要求。建議在某些課程中開展閱讀英文芯片手冊的教學(xué)過程，逐步使得學(xué)生技術(shù)文檔閱讀能力得到提高。

通過對嵌入式教學(xué)標準的布局和課程的設(shè)計，將企業(yè)對人才能力需求分布到各門課程中去，以便培養(yǎng)的畢業(yè)生適應(yīng)用人單位的需要。

（4）企業(yè)對嵌入式專業(yè)人才知識面“寬”和“精”的要求。雖然企業(yè)對編程語言有多種要求，但對于某一個人才的要求常常是專而不是多。因此，作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大類中的一個非常有針對性的分支，嵌入式技術(shù)專業(yè)教學(xué)標準的設(shè)置中應(yīng)該將某一門語言的“?！弊鳛槿瞬排囵B(yǎng)的考慮因素。所以在高職嵌入式技術(shù)專業(yè)教學(xué)標準的編制和課程設(shè)置中，我們考慮以c語言能力培養(yǎng)為主線，課程中對和c語言相關(guān)聯(lián)的課程安排的多一些，略有兼顧其它語言，以便學(xué)生在每個學(xué)期都能夠以c語言為工具進行嵌入式知識和技能的訓(xùn)練，使得高職階段有5個學(xué)期能夠使用c語言進行編程和能力培養(yǎng)，使得學(xué)生具備扎實的c語言基礎(chǔ)，培養(yǎng)較強的嵌入式編程和實踐能力，以便更好的接軌企業(yè)和更高一級院校對編程語言熟練程度的要求。

如何把一門編程語言嵌入到5個學(xué)期當中？既滿足大部分學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容新鮮感的渴求，不會有太多重復(fù)，又能漸進式的推進學(xué)生在編程語言的使用上能力的提高和發(fā)展？這對教師水平和教學(xué)內(nèi)容提出了要求。建議高校尤其是高職院校在嵌入式專業(yè)上增加投入不斷提高師資水平，培養(yǎng)教師人才，并采用多種形式深化開展校企合作，將企業(yè)的實際項目引入課程作為教學(xué)內(nèi)容，完成課程共建，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業(yè)最新技能人才培養(yǎng)的前沿。通過調(diào)研，產(chǎn)生如下建議：

一是多讓企業(yè)在學(xué)校開辦講座進行交流。二是需要校企深度合作。目前有些學(xué)校校企合作仍處于摸索階段，對課程教學(xué)內(nèi)容沒有深度開發(fā)，也沒有形成長效機制。有必要在淺層合作的基礎(chǔ)上開展進一步的校企共建，在課程共同開發(fā)，校企互聘等方面開展深入合作。

四、嵌入式專業(yè)教學(xué)標準研制和推廣的一些建議

嵌入式系統(tǒng)是信息產(chǎn)業(yè)走向二十一世紀知識經(jīng)濟時代最重要的經(jīng)濟增長點之一，由于高校剛剛開始專門針對嵌入式工程人才培養(yǎng)的學(xué)科設(shè)置，從事該行業(yè)的師資來自不同專業(yè)背景，比如電子工程、軟件工程、通信工程、自動控制等，不同學(xué)科背景缺乏有機整合，嵌入式知識體系系統(tǒng)性和針對性較差，知識較為陳舊，畢業(yè)生缺乏工程實踐能力，無法適應(yīng)企業(yè)的實際需要。因此嵌入式方向應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)工程實踐能力，包括軟硬件工程及各種嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，調(diào)試和測試工具使用能力。目前廣東省高校的軟件教育普遍以應(yīng)用軟件為主，學(xué)生接觸比較多的是.net，java，安卓開發(fā)之類應(yīng)用層面的東西，作為嵌入式開發(fā)需要的幾個技術(shù)支柱：計算機組成原理和體系結(jié)構(gòu)，計算機操作系統(tǒng)，計算機網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)內(nèi)容比較老化，不能跟上最新技術(shù)的發(fā)展。師資力量的理論基礎(chǔ)扎實但實踐經(jīng)驗不夠，這需要經(jīng)常性的對師資進行重點專題技術(shù)培訓(xùn)（比如網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動技術(shù)），以便更新教師知識體系，跟隨最新技術(shù)的發(fā)展步伐。

在標準研制過程中我們發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)專業(yè)發(fā)展迅速，知識復(fù)雜，跨學(xué)科。由于各高校嵌入式專業(yè)培養(yǎng)目標的廣泛性，研制廣東省高職嵌入式教學(xué)標準，既要有參考意義又不能限定各高校該專業(yè)的培養(yǎng)目標在一個單一的范圍內(nèi)。因此，各學(xué)校可根據(jù)自己學(xué)校的生源，師資力量和實驗實踐條件來開設(shè)嵌入式課程，由于嵌入式技術(shù)具有起點高、復(fù)雜性的特點，對高職起點學(xué)科建設(shè)而言，建議設(shè)定好學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)主要方向，以使學(xué)生在有限的求學(xué)生涯中能夠在主要方向上得到扎實的訓(xùn)練，建立堅實的基礎(chǔ)，對主要方向所包含的技術(shù)更加深入和精通，技能能夠更加熟練掌握，以便更容易滿足嵌入式研發(fā)企業(yè)用人需求和升入本科繼續(xù)發(fā)展?？紤]不同師資和實驗條件，可以選擇較為主流的STM32+UCOSIII平臺，或者ARM Cortex-A11+Linux平臺中的一種作為學(xué)科建設(shè)的主要方向，各門課程都圍繞人才培養(yǎng)主要方向來開設(shè)和進行課程內(nèi)容設(shè)計。不同專業(yè)也可以結(jié)合自己的傳統(tǒng)特色，如電子專業(yè)可以在電子電路和嵌入式EDA（FPGA、CPLD）技術(shù)等方向上發(fā)揮各自優(yōu)勢，不同高校的嵌入式專業(yè)培養(yǎng)從事嵌入式領(lǐng)域內(nèi)不同崗位的學(xué)生，提高專業(yè)就業(yè)率。

五、結(jié)語

本文討論了嵌入式專業(yè)專本銜接專業(yè)教學(xué)標準研制的過程。重點討論了嵌入式技術(shù)專業(yè)教學(xué)標準調(diào)研過程得到的行業(yè)現(xiàn)狀和結(jié)論，以及這些結(jié)論對高校嵌入式專業(yè)課程標準建設(shè)的指導(dǎo)意義。并給出了高職院校嵌入式專業(yè)學(xué)科建設(shè)、課程設(shè)置與規(guī)劃、課程內(nèi)容教學(xué)，專本銜接以及校企合作的一些建議。

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責(zé)任編輯朱守鋰