崗位需求驅(qū)動下嵌入式開發(fā)技術課程群的構建

蔣夢云 劉萍

摘要：隨著嵌入式技術的廣泛應用，對嵌入式開發(fā)人才的需求也越來越迫切。該課程群將以企業(yè)實際需求為導向，緊密結(jié)合市場需求和最新技術趨勢，提供全面系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)技術培訓。課程群通過理論與實踐相結(jié)合的教學方法，學生將能夠全面掌握嵌入式開發(fā)所需的核心技術和工具，并具備良好的溝通與協(xié)作能力，滿足企業(yè)的人才需求。

關鍵詞：嵌入式；崗位需求；課程群；軟件開發(fā)

中圖分類號：TP391? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0139-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

在科技日新月異的今天，嵌入式技術已經(jīng)逐漸成為支撐各行業(yè)發(fā)展的中堅力量。然而，市場上對于嵌入式開發(fā)人才的需求與實際供給之間存在一定的不平衡[1]。為了積極響應企業(yè)對于優(yōu)秀嵌入式開發(fā)人才的迫切需求，建立一個以崗位需求為驅(qū)動的嵌入式開發(fā)技術課程群顯得尤為重要。

這一課程群將企業(yè)實際需求作為教學導向，緊密結(jié)合市場需求和最新的技術趨勢，提供全面、系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)技術培訓。通過理論與實踐相結(jié)合的教學方法，幫助學生全面掌握嵌入式開發(fā)所需的核心技術和工具，提升他們的問題解決能力和團隊合作能力。

1 崗位需求調(diào)研

根據(jù)2022年世界經(jīng)濟論壇發(fā)布的《未來生產(chǎn)力報告》預測，到2025年，全球?qū)⒂薪?30億個物聯(lián)網(wǎng)設備[2]。這些設備將廣泛運用于智能家居、智慧城市、智能家電等領域，帶來極大的便利。因此，嵌入式開發(fā)人才的需求量呈現(xiàn)出較大的增長趨勢，這些人才將負責確保物聯(lián)網(wǎng)設備的安全性，防止?jié)撛诘陌踩L險[3]。

嵌入式開發(fā)是一個與硬件、軟件緊密結(jié)合的領域，它涉及對系統(tǒng)的深入理解、編程技能、硬件知識等多方面的能力。在智能家居、智慧城市、智能家電等相關行業(yè)中，嵌入式技術扮演著至關重要的角色[4]。隨著這些行業(yè)的快速發(fā)展，嵌入式開發(fā)崗位的需求量也在持續(xù)增長。預計在未來幾年內(nèi)，這一趨勢仍將保持下去。

根據(jù)智聯(lián)招聘網(wǎng)站對全國數(shù)據(jù)分析顯示，截至2022年4月，全國嵌入式開發(fā)職位數(shù)量已超過22 000個[5]。這些職位主要分布在電子、通信、制造等行業(yè)中。其中，廣東、北京、上海等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的招聘數(shù)量較多。具體崗位能力要求與素質(zhì)如表1。

由表1 可以看出，嵌入式開發(fā)程序員崗位需要掌握的重要技術是熟練掌握 C/C++ 語言及數(shù)據(jù)結(jié)構；操作系統(tǒng)原理和體系結(jié)構，包括中斷、進程、線程、內(nèi)存管理等；具備一定的硬件知識，了解 CPU、內(nèi)存、外設等硬件的基本原理及如何與之交互；理解嵌入式軟件開發(fā)的生命周期，如需求分析、設計、編碼、測試、集成、部署等；掌握常用的編譯器、調(diào)試工具和版本控制工具，如GCC/G++、GDB、SVN/GIT等；在嵌入式開發(fā)中還需要了解一些通信協(xié)議，例如 I2C、SPI、UART 等；對嵌入式系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性、可靠性等方面有相關的認識和經(jīng)驗。

2 課程群建設現(xiàn)狀

為了適應軟件行業(yè)對嵌入式開發(fā)人才的需要，計算機科學與工程學院以崗位需求為導向， 經(jīng)過專家科學論證， 在培養(yǎng)方案中設置了嵌入式開發(fā)方向系列課程， 如表2所示。

單片機原理與接口課程經(jīng)過多年的教學實踐，已經(jīng)形成了一支穩(wěn)定的師資隊伍。這支隊伍中，老師們不斷積累教學經(jīng)驗，不斷豐富和優(yōu)化教學方法和教學模式，使得課程質(zhì)量得到了持續(xù)提高。同時，在藍橋杯大賽中，本課程的學員也取得了優(yōu)異的成績，充分展示了課程的教學成果。

此外，本課程的教學競賽也得到了很好的推廣和實施。通過參加競賽，學員們可以更好地掌握課程知識，提高實際操作能力，同時也可以促進學員之間的交流和合作。教學競賽的開展也為課程質(zhì)量的提高提供了有力的支持。

為了更好地滿足學員的學習需求，本課程的教輔資料也在不斷豐富和更新。這些資料包括課程PPT、實驗指導書、教學視頻等，為學員提供了更加全面和細致的學習支持。

嵌入式ARM系統(tǒng)設計與嵌入式Linux系統(tǒng)編程將在后續(xù)時間陸續(xù)開設。

總之，單片機原理與接口課程在多年的教學實踐過程中，已經(jīng)形成了一支穩(wěn)定的師資隊伍，教學教輔資源不斷豐富，教學方法和教學模式不斷優(yōu)化，在藍橋杯大賽中取得了優(yōu)異的成績，教學競賽相輔相成。這些成果的取得為課程質(zhì)量的提高提供了有力的保障，也為學員的學習提供了更好的支持。

3 課程群優(yōu)化措施

課程群建設的目的是降低課程的獨立性，增強培養(yǎng)嵌入式課程體系為目標的服務特征。在總體設計上，課程群弱化了單片機原理與接口、嵌入式ARM系統(tǒng)設計、嵌入式ARM系統(tǒng)設計單門課程的概念，突出了課程內(nèi)容之間的融合、交叉和關聯(lián)。這種做法有利于提高教學效率和教學質(zhì)量，教師可以通過對課程內(nèi)容的取舍，更好地圍繞課程群的培養(yǎng)目標進行教學。

在課程群中，每門課程都有其特定的教學重點和難點，但它們之間的聯(lián)系和互補性也是不可忽視的。通過強化課程之間的聯(lián)系，可以讓學生更加全面地掌握知識，提高他們的綜合素質(zhì)和能力。此外，課程群還可以通過強調(diào)課程內(nèi)容之間的融合、交叉和關聯(lián)，幫助學生更好地理解不同學科之間的聯(lián)系和差異，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

在課程群的教學過程中，教師需要靈活地調(diào)整教學內(nèi)容和方法，以適應不同學生的需求和特點。同時，教師還需要關注每門課程之間的聯(lián)系和融合，以及它們對于整個課程群培養(yǎng)目標的影響。通過這種方式，教師可以更好地提高教學效率和教學質(zhì)量，幫助學生更好地掌握知識和技能，實現(xiàn)全面發(fā)展。

3.1 課程群內(nèi)課程間的關系

單片機原理與接口這門課程作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎，其重要性不言而喻。在單片機技術的發(fā)展和應用中，它扮演著至關重要的角色。通過學習這門課程，學生可以深入了解單片機的內(nèi)部結(jié)構、周邊設備的應用以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)框架。

嵌入式ARM系統(tǒng)設計這門課程，是在掌握了單片機原理與接口的基礎上，進一步深入學習ARM Cortex-M系列處理器的原理、體系結(jié)構、編程方法及調(diào)試技巧等知識。ARM架構，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)中，包括但不限于智能手表、物聯(lián)網(wǎng)終端設備、汽車電子、醫(yī)療設備等。

通過學習嵌入式ARM系統(tǒng)設計，可以更深入地了解ARM Cortex-M系列處理器的原理和體系結(jié)構，掌握其編程方法和調(diào)試技巧。同時，還可以了解ARM架構在各個領域中的應用，為自己的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎。嵌入式Linux系統(tǒng)編程則是在嵌入式ARM 系統(tǒng)設計的基礎上，進一步學習如何在ARM Cortex-A系列處理器上以及其他嵌入式平臺上運行Linux操作系統(tǒng)，以及使用Linux提供的各種工具和庫來實現(xiàn)嵌入式應用程序開發(fā)。涉及更高層次的應用開發(fā)，需要掌握C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構、操作系統(tǒng)原理等知識，特別是對Linux內(nèi)核有一定的了解。

綜上所述，單片機原理與接口是入門基礎，讓人們掌握了嵌入式系統(tǒng)設計的基本原理和技能；嵌入式ARM 系統(tǒng)設計則是進階課程，幫助人們深入了解嵌入式系統(tǒng)設計的細節(jié)和技巧；而嵌入式Linux系統(tǒng)編程則是高級課程，讓人們掌握了嵌入式系統(tǒng)的高級編程技能和系統(tǒng)設計。這三門課程具有順序性和漸進性，幫助人們逐步深入嵌入式系統(tǒng)設計的領域。同時，這三門課程之間也存在著緊密的聯(lián)系和交叉，它們相互補充，相輔相成。通過學習這三門課程，可以全面了解嵌入式系統(tǒng)的設計、開發(fā)和編程，提高學生的綜合能力，為將來從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)打下堅實的基礎。

3.2 加強實踐教學內(nèi)容改革

要加強實踐教學內(nèi)容改革，可以采取以下措施：

強化項目實踐：將項目實踐作為課程的核心組成部分，通過實際項目的設計與實施，讓學生親身參與并解決真實問題。這有助于學生將所學的理論知識應用到實際中，并培養(yǎng)解決問題的能力。

建立實驗室環(huán)境：提供具備嵌入式開發(fā)所需的實驗室設施和硬件平臺，供學生進行實際操作和調(diào)試。這樣可以讓學生在真實環(huán)境中進行實驗和測試，加深對嵌入式開發(fā)技術的理解和掌握。

推廣開源工具和平臺：引入開源嵌入式開發(fā)工具和平臺，如Arduino、Raspberry Pi等，讓學生能夠快速上手并進行實踐。開源工具和平臺具有豐富的資源和社區(qū)支持，能夠激發(fā)學生的創(chuàng)造力和獨立思考能力。

通過加強實踐教學內(nèi)容改革，可以提高學生的實際操作能力和問題解決能力，更好地滿足企業(yè)對嵌入式開發(fā)人才的需求。

3.3 加強實踐考核，提高學生綜合能力

為了加強實踐考核，提高學生的綜合能力，可以采取以下措施：

實踐項目評估：將實踐項目作為重要的考核方式，評估學生在實際項目中的表現(xiàn)。這可以通過項目報告、演示、代碼評審等方式進行，以全面評估學生的實際操作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。

實驗報告和文檔撰寫：要求學生撰寫詳細的實驗報告和技術文檔，描述他們在實驗過程中所遇到的問題、解決方案以及實驗結(jié)果等。這樣可以培養(yǎng)學生的文字表達能力和技術文檔編寫能力，同時也能夠評估他們對實驗內(nèi)容的理解和應用能力。

獨立實踐考核：設置獨立實踐考核項目，要求學生獨立完成一個嵌入式開發(fā)項目并提交成果。這可以評估學生的獨立思考能力、創(chuàng)造力和解決問題能力，同時也鼓勵學生主動學習和探索。

團隊合作評估：開展團隊項目，評估學生在團隊合作中的角色扮演和貢獻。通過團隊合作項目的評估，可以了解學生的溝通與協(xié)作能力、項目管理能力以及解決團隊沖突的能力。

行業(yè)實習評估：與企業(yè)合作，安排學生進行實習，并由企業(yè)進行實習評估。通過實習評估，可以評估學生在真實工作環(huán)境中的表現(xiàn)，包括工作態(tài)度、專業(yè)知識應用和解決問題能力等。

通過加強實踐考核，可以更全面地評估學生的實際操作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力，提高他們的綜合能力和就業(yè)競爭力，能夠更好地適應工作環(huán)境和需求。

4 總結(jié)

嵌入式開發(fā)課程群由單片機原理與接口、嵌入式ARM系統(tǒng)設計、嵌入式Linux系統(tǒng)編程三門教學相關的課程組成。三門課程教學目標獨立，但知識體系逐步關聯(lián)，共同構建了整個嵌入式人才培養(yǎng)體系。課程涵蓋了嵌入式開發(fā)的主要應用領域，從而確保學生能夠充分理解和應用相關技術。盡管嵌入式開發(fā)課程群建設才剛剛起步，體系還不完備，但我們堅信嵌入式開發(fā)課程群建設將能夠切實提高教學效果，培養(yǎng)更多的嵌入式開發(fā)人才。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：梁書】