教師在嵌入式系統邀請賽中的作用和角色

蔣　磊

“英特爾杯大學生電子設計競賽嵌入式系統專題邀請賽”（以下簡稱嵌入式系統邀請賽）自2002年開始舉辦，到今年已經是第三屆了。比賽的規模也從一開始國內的15所高校28支參賽隊拓展到今天的來自東亞地區67所高校149支參賽隊。和全國大學生電子設計大賽、ACM競賽所不同的是：嵌入式系統邀請賽是開放的比賽，沒有對作品的命題，沒有封閉的場所，只需三個參賽隊員在三個月的時間內用發放的參賽系統平臺做出一個具有完整功能的作品。

本人有幸于2002年參加了第一屆嵌入式系統邀請賽，如今以指導教師的身份帶領新一代年輕人感受這一令人激動的賽事。

作為曾經的參賽選手，自然對比賽過程的酸甜苦辣都有所品嘗。今年是第二次組織學生參加該項賽事了。比賽之前選拔和培訓時，我就經常給學生們吹風：經歷過這次比賽，你會感覺人生從此不同了。

其實所謂的不同，是說：你打開了一扇知識大門，會讓你頓時感到大學前三年學習的知識，只是很少的一部分，這樣就有了學習的動力和沖動；有一個異想天開的想法，頓時感到自己有機會實現這樣一個夢想，于是就有了創新的欲望和沖動；和原先不認識的同學一起工作奮斗，等到成功的時候，頓時發現自己又多了幾個患難見真情的朋友。

比賽不設命題，主要是為了鼓勵創新。然而光有創新思想是不夠的，還需要專業的知識和工程能力來實現創新的想法。因而這樣的比賽也為我們的教學工作帶來了新的思維：學生的工程能力為何會有缺失？專業知識教學是否太孤立？

參賽的學生遇到的問題是前所未有的系統設計實現的問題。完成一個完整的比賽作品，涉及相當多的工程經驗和專業知識。設計制作一個功能完整的作品與實驗室里作實驗是完全不同的概念。以往的實驗，往往是老師在實驗前就提供了實驗方案，有時甚至提供參考測試結果，學生作實驗只是去驗證一個已知的結果；而自己設計一個系統存在太多的未知，需要設計者自己設計實驗方案，并在沒有參考數據的情況下自行分析實驗成敗與否。教學實驗中，為了演示原理，常常使用較為理想的模型和元件；工程設計時必須考慮各種干擾因素，通過設計調試排除干擾，完成功能，得到實際的工作參數。因此，指導教師應當適時介紹實驗設計方法，傳授方案設計經驗。

很多情況下，作品設計實現涉及的知識與課程教學的內容相差甚遠，為了完成一個創新的設計，常常需要跨越專業知識體系，尤其是對于嵌入式系統這種實用背景非常強的學科。一個嵌入式系統裝置通常會有專業應用背景，比如工業現場監控系統，其中可能涉及到信號處理、過程控制、計算機控制、通信、實時操作系統等知識范疇，如果將這個系統應用在化工廠，還要涉及化工的專業知識。要設計出一個完整的比賽作品，學生必須拓展他的知識面，去了解別的專業知識。因此，指導教師本身應該有相對寬廣的專業知識視野，在比賽過程中引導學生正確運用不同的專業知識。

從指導比賽的角度而言，我感到要側重以下幾個方面的工作。

* 學生的培訓

培訓的重點在于教授方法，而不是公式。能夠通過選拔參加比賽的學生通常自學能力很強。培訓時不必拘泥于細節，而應重點介紹設計方法和工程經驗，同時注意各種專業課程知識的融會貫通，使學生能夠借鑒他山之石，或舉一反三，學習從不同的角度思考問題。

* 參賽選手的組織

最早我們組織參加嵌入式系統邀請賽，學生是按照專業劃分，一般都將一個專業的學生分在一組。很快我們就發現了這樣做的弊端：同組學生的知識結構相近，整個團隊的知識面狹窄，很難做出相對成熟的作品。讓電子工程的學生完成軟件設計任務，其完成的質量很難讓人滿意，而對于計算機的學生而言，讓他在系統板上擴展硬件也是很困難的事情。將不同專業的學生混編，對于作品的設計進行垂直分工，硬件擴展、OS與驅動移植、應用程序分別由不同專業的學生完成，讓他們能夠各自發揮所長，從而能夠設計出高質量的作品。同時通過這樣的實踐過程，學生也能夠接觸到自己專業以外的知識信息。

* 作品的選題

作品選題應當突出創新，貼近日常生活。如果一味強調作品性能而不考慮實用性，則比賽也失去意義了。突出創新，貼近生活也能讓學生將專業知識運用到更加廣闊的領域。創新的選題需要參賽隊員細致觀察生活，具有發散性思維，指導教師應避免越俎代庖，直接命題，抹煞學生的創新激情；與此同時，對于收集來的各種思路，指導教師可以指出大致的突破方向，幫助學生分析其研究意義，或提供類似研究的最新進展情況，避免學生自主命題的盲目性。

* 作品項目的管理

比賽進入實施階段，最好能夠引入項目管理的流程。在每組參賽學生中選出一人作為小組負責人，由指導教師幫助進行方案分析、任務分解和工作細化，整理項目進行所需的各種資源，建立進度表。對于項目實施中不可預知的風險，指導教師最好能夠指導隊員選取備用方案。作品實施過程中必須重視文檔管理，讓學生養成寫工作文檔的習慣，各人之間的接口協議和工作交接文檔必須清晰明了。做好上述幾項工作才能保證作品能夠在規定時間內完成。

綜上所述，嵌入式系統邀請賽指導教師這個角色不同于傳統的教學實驗指導教師，他在比賽中的作用類似項目經理，同時還要做好信息收集和后勤工作。

完成整個比賽，隊員們很辛苦，但是能夠體驗到團隊合作的樂趣和成功的喜悅。作為比賽的指導教師，這樣的比賽也促使我去拓展知識視野，培養鍛煉工程管理能力。同時類似這樣的比賽也為我們改革教學實驗提供了動力和契機。