“三強型”嵌入式系統開發人才培養研究

摘要：針對近年來計算機相關專業學生找不到工作崗位，而企業卻招不到人的異常現象，文章提出以市場需求為導向，通過課程建設和教研教改、自制實驗平臺、大學生創新實驗以及校企合作等措施，培養具有動手能力強、創新意識強、合作精神強的“三強型”嵌入式系統開發人才的新理念。

關鍵詞：動手能力；創新意識；合作精神；創新實驗；校企合作

文章編號：1672-5913（2013）03-0010-04

中圖分類號：G642

近年來出現了計算機相關專業學生找不到工作崗位，而企業卻招不到人的異常現象；尤其是在嵌入式系統領域，由于涉及計算機硬件和軟件相結合的知識，門檻相對較高，其應用面又很廣，如手機、PDA、電子字典、電視機機頂盒、可視電話、游戲機等都是典型的嵌入式系統，因此，因此社會急需大量具有動手能力強、創新意識強、合作精神強的“三強型”嵌入式系統開發人才。據電子網等大型網站統計，每年的人才缺口大約在50萬人左右。為此，我們提出以市場需求為導向，通過課程建設和教研教改、自制實驗平臺、大學生創新實驗以及校企合作等措施，培養具有動手能力強、創新意識強、合作精神強的“三強型嵌入式系統開發人才”。其中動手能力強是基礎，沒有動手能力就意味著不能勝任本職工作；但只有動手能力沒有創新意識也不行，因為人類歷史本身就是一部創新的歷史，沒有創新就會被社會淘汰；同時還必須具備很強的合作精神，因為人類分工越來越細，知識增長的速度越來越快，只有合作才能主動適應社會的發展，主動尋找新的發展機遇。“三強型人才培養模式”的具體內涵如圖1所示。

1 積極開展課程建設和教學研究與改革，為學生打下扎實的理論基礎

針對三強型嵌入式系統開發人才的培養目標，課題組成員積極開展課程建設和教學研究，近6年來，共申報成功了“計算機組成原理”校級精品課程和“計算機電路”院級精品課程，出版了《計算機組成與系統結構》和《C++與面向對象程序設計》兩本教材，主持并完成了“軟件工程案例庫系統的研制與應用”、“建構主義理論在硬件類課程教學中的研究與應用”兩項教研教改項目，發表了5篇教研教改論文，在教學過程中靈活運用多種教學方法，為學生儲備扎實的計算機硬件與軟件理論基礎知識。

1.1優化課程體系和教學內容

按照嵌入式系統開發人才培養的要求，優化課程體系和教學內容，建設精品課程，編寫系列教材。

課程體系的優化主要體現在硬件類課程和軟件類課程兩方面：硬件類課程將電路理論、模擬電路、數字電路3門課程共11學分優化整合為計算機電路、數字邏輯與數字系統兩門課程共8.5學分；軟件類課程體現為“4年編程不斷線”，從第1學期開始學習C語言程序設計課程起，每個學期都開設程序設計類程序，讓每個學生在軟件編程方面都有一技之長；此外，增加3門軟件和硬件相結合的課程，分別是嵌入式系統基礎、嵌入式操作系統和嵌入式系統設計，還有相應的課程設計，這就形成了嵌入式系統開發人才培養的知識體系。

教學內容的優化主要體現在精品課程建設方面，2007年課題組申報成功了校級精品課程“計算機組成原理”。在建設過程中，提出并實施了“五四三”的教學模式，即“預習-精講-討論-設計-驗證”的五步教學法，“基礎理論層次、CPU層次、存儲層次、外圍設備層次”的四層次教學內容，教學過程堅持基礎與應用相結合、原理與設計相結合、部件與系統相結合的三結合教學原則；完善了課程教學網站；制定了課程過程管理規范與控制體系；并將IT發展的新知識、教師的科研成果固化到教材中，進入課堂，轉化成教學內容，編寫了教材《計算機組成與系統結構》。通過這一系列的措施，學生學習計算機硬件課程的積極性有較大提高，不再認為硬件課程是最難學的課程，為學生打下扎實的計算機硬件基礎。

2009年課題組成功申報了院級精品課程“計算機電路”，將電路理論和模擬電路兩門課程的知識進行優化整合，完善理論和實驗教學體系，進行教學方法與手段的改革，為學生學習嵌入式系統開發儲備了計算機硬件基礎知識。

1.2改革教學方法與手段

1.2.1建立軟件工程案例庫

圍繞培養學生“三強”的教學要求，我們設計了軟件工程案例庫系統軟件，其中包含軟件工程知識點、5個系統案例和21個相對獨立的案例。對系統案例，選擇了與學生日常生活密切相關的在線考試系統、學籍管理系統、醫院門診管理系統、新聞發布系統和網上購物系統5個系統，學生首先根據自己的生活經驗來進行分析和設計，然后與案例進行比較，評價各自的優缺點，以提高學生的分析和設計軟件的能力。同時，將理論知識點與實際案例融合到一起，即在案例執行過程中，通過超鏈接可以查看相關的分析、設計過程和理論知識，讓學生明白其中的分析、設計過程，以及這一步為什么要這樣做，看完之后可以繼續了解系統的實現情況，為學生自己分析和設計軟件提供思路和方法。對相對獨立的案例，只提供分析和設計思路，由學生完成編碼和測試步驟。該案例庫系統已經發布到計算機中心的網站上，不僅用于軟件工程課程的教學，而且用于嵌入式系統設計課程、畢業設計等，為嵌入式系統開發打下了堅實的軟件理論基礎。

1.2.2推行“任務驅動”教學法

該課題是2008年立項的校級教研課題，使用“建構主義”理論指導下的“任務驅動”教學方法來培養學生的“三強”能力。“任務驅動”教學方法轉變以往在教學過程中以教師為中心，學生被動接受知識的情況。該教學方法強調以項目為載體，學生組成研究小組，就具體項目進行研究和開發，在實施過程中培養學生的動手能力、創新能力、合作精神。

具體做法是在任務規劃階段，教師結合學生的學習水平，提出具有實際動手能力培養和可自由發揮的課題；在任務實施階段，首先由教師分析任務，然后由學生自主探索、培養創新思想，在此過程中，教師的工作是進行適當啟發，給出合理建議，提供所需資料，也可以參與其中討論；在任務總結階段，學生對任務完成情況進行總結性評價，對存在的問題進一步討論。

自實施“任務驅動”教學法以來，計算機硬件類課程的教學效果有較大提高，主要體現在畢業設計的選題和學生的就業單位方面，以往學生不敢選硬件類題目，近4年有10%左右的學生選擇了硬件類題目，并且有多位學生獲得了校級“優秀”。

2 指導學生開展創新活動，培養“三強”能力

2.1以大學生創新實驗為載體，引導學生開展創新活動

自2008年以來，課題組共指導學生申請成功了3項國家級和2項省級大學生創新實驗項目，如表1所示。

2.2自制實驗平臺，指導學生進行課外科技創新

課題組的鄭斌老師自行研制成功了ARM9嵌入式實驗教學系統硬件平臺，并在其上成功移植WINDOSCE和LINUX等嵌入式操作系統及底層驅動，開發了12個實驗項目，如表2所示。與市面上一般的教學儀器相比，該平臺的最大優點在于將所有的底層硬件和端口都開放給學生，讓學生真正理解嵌入式系統的內部結構和工作原理，從而進行設計性和創新性實驗；目前用于嵌入式操作系統和嵌入式系統課程設計兩門課程的實驗教學。

3 開展校企合作，讓學生提前感受企業氛圍

3.1通過互利合作，密切校企關系

1）學生校外實習。與企業簽訂學生校外實習協議，企業接受學校一定數量、專業對口的學生實習，學生實習結束畢業時，企業可優先選擇錄用學生，補充企業的生產一線人員。

2）企業在職職工培訓。合作企業需培訓在職職工時，學校克服困難，創造條件，為企業培訓在職職工，幫助企業提高職工素質。培訓專業、培訓目標由企業確定，培訓計劃和內容由企業與學校共同商定，培訓師資由學校安排或企業委派，教材由學校提供。

3）教師實踐。學校每年安排一定數量的專業課教師到合作企業實踐。實踐時間一般為兩個月，利用假期進行。實踐教師填寫企業實踐登記表，登記內容包含實踐內容、實踐期限、實踐企業評價、學校意見等，并納入對教師的考核、培養、提高。

4）聘請企業技術骨干到學校授課。為彌補學校教師對技術最前沿掌握的不足，學校聘請企業的技術骨干或專家為客座教授，定期到學校授課，指導和充實最新技術的教學。

3.2校企合作的實施

在“三強型”嵌入式系統開發人才培養理念的指導下，自2007年起先后與長沙比楊醫療器械有限公司、湖南華寬通電子科技有限公司、深圳市龍天脈電子有限公司等多家優秀企業建立了良好的合作關系，這些企業的行業分布較廣，其產品在通信、醫療、消費等領域極具代表性，且在行業中具有較好的影響力。在與這些企業的合作過程中，進行了多個項目的合作開發，學生的動手能力、創新意識和合作精神得到了很好的培養。

4 結語

經過課程建設和教研教改、自制實驗平臺、大學生創新實驗以及校企合作等措施的實踐，嵌入式系統開發人才的就業率達100%，90%以上都從事IT行業工作，就業質量高，工資水平高。近3年我院畢業生的平均工資是3000元/月左右，而經過嵌入式系統開發培訓的學生的平均工資達4000元/月以上，其中多名剛畢業學生的年薪超過10萬元人民幣。另外，學院在各類競賽中也獲得較好成績，為同類院校嵌入式開發人才培養提供借鑒和參考。

（編輯：白杰）