以市場需求為導向的嵌入式硬件人才培養模式探索與實踐

雷芳 余翔 李強 楊勝元

摘要：以用人單位對嵌入式人才要求的知識﹑能力為出發點，構建了“知識﹑能力與課程”實現矩陣。在該基礎上，將學校電子信息工程專業的現有人才培養模式與市場需求對比評價后，分析并找出了該校嵌入式硬件人才培養與市場需求差距的原因，結合電子信息工程專業人才培養特色，從優化課程體系﹑加強課程建設﹑完善實踐課程內容﹑加強校企合作﹑改革畢業實習﹑嚴控畢業設計﹑加強師資隊伍等7個方面進行了探索，取得了一定的成效。

關鍵詞：市場需求;嵌入式硬件人才;培養模式;探索與實踐

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）18-0116-03

目前嵌入式系統課程是我國高校計算機、電子以及相關專業的一門重要的專業主干課[1 ]。全球眾多知名的公司，都在把智能硬件、物聯網等基于嵌入式技術的產品和理念作為今后的發展方向，嵌入式行業無論現在還是未來都是一個極具發展前景、代表未來技術發展方向的行業[2] 。但就我校電子信息工程專業這幾年的就業情況看并不理想。

1 市場對嵌入式硬件人才需求與課程對應關系分析

通過對“前程無優”“51job”“智聯招聘”等10多家大型網站中關于嵌入式人才的崗位需求和崗位能力描述的搜集，我們整理出企業對嵌入式硬件人才的知識﹑能力﹑素養需求，并對同質描述進行歸納，經比對整理分析，得到市場對嵌入式硬件人才需求的知識﹑能力的基本要求，分別見表1和表2中的第1列。

依據我校2012級電子信息工程專業培養方案，我們整理出該類人才需求的知識﹑能力和與之對應的課程。對嵌入式硬件人才所具備的基本知識和課程的對應關系，我們稱之“知識實現矩陣”，見表1;對嵌入式硬件人才所具備的技能和課程的對應關系，我們稱之“能力實現矩陣”，見表2。

電子系統綜合設計與仿真 3

5 熟悉常用的測試工具：常用的萬用表，開關電源，示波器。復雜些的有網絡分析儀，頻譜分析儀，信號發生器等，掌握虛擬負載、多通道溫度計、功率計等 物理實驗，數字電路實驗，電子電路實驗 2，4 常用的測試軟件的使用：比如串口調試助手，或者網絡調試工具，一些分析電路的軟件，如MUILTISM等等 微處理器系統結構與嵌入式系統設計（1）（2），電路分析實驗，電子電路實驗，電子系統綜合設計實訓1 3，4

熟練使用Keil、eclipse等開發環境 微處理器系統結構與嵌入式系統設計（1）（2） 3，4 能夠使用c語言編寫的硬件驅動程序，如A/D轉換等;熟練掌握各種嵌入式總線驅動，如i2c，spi等 微處理器系統結構與嵌入式系統設計（2）;電子系統綜合設計實訓2，3 4，6 熟悉各種通信接口的特性，及其實現方法（如SPI，UART等） 微處理器系統結構與嵌入式系統設計（2） 4 ]

從表2中發現，除少部分學生在電子競賽中使用到頻譜儀和網絡分析儀外，我們學生大多數沒有見過甚至沒有使用過，我們需要加強硬件人才在這兩個儀器上的使用;雖然嵌入式硬件人才所需的能力培養我們的課程都有所涉及，但從我院2017級“畢業生就業分析報告中”反映出：許多畢業生認為學校教育應在課程設置特別是提供實踐機會等方面加大努力以滿足就業形勢的需要。從我校對畢業生能力調查和企業反饋結果，企業反映我校培養的該方向學生滿足這些需求，這里對素質需求與課程的對應關系不做贅述。

2 我校嵌入式硬件人才培養與市場需求差距的原因

搜集與之相關課程的教學大綱﹑教案﹑課程問卷調查，以及咨詢相關課程負責人，仔細整理分析后，發現我校電子信息工程專業培養的嵌入式硬件人才和市場需求之間存在很大差距，具體表現在：

（1）反映在培養方案的課程體系設置中：相關課程的前后續課程設置尚存在問題，該方向某些前修課程知識和技能不具備，后續課程對其沒有應用延展;沒有規范性的工程實際訓練課程;已開設的相關課程教學內容陳舊，無法滿足日新月異的新技術變革的需要，而且廣度有限，深度不夠。

（2）反映在教學的實施中：大多數教師只注重知識的傳授而忽視能力的培養;學校的學評教也只注重教師知識傳遞的方法和學生掌握知識的多少，而沒有鼓勵教師在學生能力方面傳授﹑付出和探索，缺乏對學生能力培養的衡量標準。

（3）反映在實踐教學過程中：就是沒有一流的、與實際工程應用密切結合的實驗教學設施以及相關實踐性課程內容設計;雖有個別實踐課程能涉及需求，但因課時過少無法完全達成需求，使得培養的人才創新意識薄弱，實踐能力不強，與實際工程應用需求嚴重脫節，學生發展后勁不足。

（4）反映在師資隊伍中：相關課程教師普遍缺乏感性認識，過多側重理論性學術研究，而忽視工程應用訓練。尤其部分嵌入式教師缺乏嵌入式工作的實戰經驗，缺少對整個嵌入式行業的把握，不能與時俱進;大多數課程教師能清楚地知道自己所授課程的教學目標，但很少能清楚課程對市場各類人才的需求的能力培養重點在哪里;班導師及就業指導老師也不清楚崗位和課程體系的聯系。

3 我校嵌入式硬件人才培養模式改革舉措

3.1 改革的具體措施

（1）修訂培養方案，優化課程體系。將微處理器系統結構與嵌入式系統設計（2）由原來的第4學期調整至第5學期，使之在學習該課程之前具有C語言﹑單片機﹑數字電路﹑電子電路﹑電路圖制作的基礎知識;考慮到嵌入式開發大多與網絡有關，將網絡課程由原來的限選改為必修;將射頻通信電路與天線實訓40學時的方向課程改為射頻通信電路實驗專業必修課程和射頻電路設計與天線的方向選修課程，前者16學時，后者24學時，讓大多數學生會網絡分析儀、頻譜分析儀的使用;在第4學期之前增加軟件類選修課程，如Linux操作系統。修訂后，既兼顧了電子信息類專業大類培養的要求，又滿足了專業FPGA人才和嵌入式人才方向的需求。

（2）改革教學方法，加強課程建設。目前微處理器系統結構與嵌入式系統設計（2）的理論和實驗各20學時。考慮到授課效果，已將課程全部移到實驗室教學，并且將課程分為兩個方向實施，2/3的學生學習Cortex-m3，stm32處理器的內容，側重學習接口技術和驅動程序設計;1/3的學生學習Cortex-A8，Linux操作系統以及操作系統的移植等。老師積極改進教學方法;在課堂上注重學生能力的培養;改變以往給學生源代碼的方式，讓學生自己完成代碼形成方法學;課程組任課老師在第一次課將崗位需求與課程間的聯系告知學生，并引導學生發現自己的就業方向;在教學中根據學生興趣在分組中合理搭配學生，按學生就業方向：硬件﹑軟件﹑技術，引導學生按方向完成自己所擔任職責，并要求學生完成相關規范的工程技術文檔，測試代碼等;課程結束之后教師設置了1-2個合理的調查問卷并及時將結果反饋給學生，引導學生在后續課程﹑畢業實習和畢業設計中加強，并在研究生階段進一步學習。

（3）完善相關實驗和實踐課程內容。在程序設計訓練中為提高學生編程應用能力，采用項目式分組形式以任務驅動學生完成;在電子系統綜合設計實訓1中，改變以往只是讓學生學習Altium Designer、Protel的使用，增加制電路板的任務，要求學生設計并制作單片機最小系統電路板，外加一些傳感器模塊;學生做出板子后，要測試是否連同，是否該系統能正常工作;老師會給一段測試代碼和串口通信程序，幫助學生熟悉串口小軟件，以及萬用表﹑示波器﹑信號源儀器的使用;電子電路實驗有8學時是仿真軟件multism的使用;數字電路實驗將原來16學時增加為32學時，增加QuartusII軟件的使用。

（4）加強校企緊密合作，提升學生嵌入式項目應用能力。電子系統綜合設計實訓3從2012級開始連續3屆引入企業工程師授課，完成基于嵌入式的智能農業系統﹑基于STM32的無人機實訓項目﹑基于STM32的智能車和番茄鬧鐘等實訓項目。通過引入企業工程師授課，學生盡早接觸到了前沿技術。

（5）改革畢業實習，提升學生嵌入式方向就業能力。從 2016年開始，要求大四學生全部在企業進行畢業實習;由校企合作基地承擔這方面的實習培訓;企業引入行業動態發展與就業分析﹑職場禮儀﹑企業文化等內容;再加以技能方面的訓練，強化學生在產品開發方面的功能需求分析、軟硬件功能樣機測試、文檔整理方面的能力。如2018年寒假，我們送往重慶仙桃數據谷的同學除學習了上述職場方面的知識外，還接受了VR和無人機兩方面的訓練，最后企業在產業園區邀請到了園區經理給大家講解了園區用人需求，帶領學生參觀了產業園區.

（6）加強師資隊伍建設，組建專業高素質教學團隊。嵌入式人才培養，對教師隊伍有著特殊的要求;教學模式的改革，各種新型教學方式的應用都對教師提出了較高的要求[5]。為培養和儲備既具備教學理論功底又具備實踐能力的師資隊伍，我們一方面投入資金，創造條件幫助教師，如建立院級和校級課程建設項目，讓老師在課程上改革，鼓勵老師翻轉課程教學;另一方面派老師參加課程和專業交流﹑行業技術培訓，學習先進教學經驗;經過近2年的建設，通過以老帶新，引進具有豐富開發經驗的博士生﹑教師企業掛職鍛煉﹑海外訪學﹑不定期參加行業交流和培訓;已形成高素質教學團隊的雛形。

3.2 改革效果

實施兩屆后，電子信息工程專業部分學生具有了嵌入式硬件設計與開發方面的能力，課程調查問卷分析表明，比前2屆學生反映好;我校2017年就業報告中，數據分析表明2017屆學生呈現最好的就業率和簽約率，有約9%的學生在嵌入式領域就業，約21%的學生在電子技術/領域找到滿意的工作。目前，2018屆學生有20人通過廣州嵌入式培訓并獲得證書，有90人獲得ARM公司的培訓證書。連續兩屆的全國智能互聯創新大賽電子信息工程專業學生獲得3項國家一等獎，西南片區一等獎1項，二等獎4項，三等獎7項;全國電子設計競賽二等獎2項。

4 結論

雖然我們在人才培養模式上進行了探索，但嵌入式硬件人才培養是應用性很強的工作，需要前后續課程﹑校內校外通力協作，尤其是嵌入式課程本身以及與之相關的課程以及實踐環節都需要進行教學模式﹑教學方法﹑考核方式的改革。在嵌入式系統技術日新月異的新常態下，嵌入式老師們要緊跟業界動態，緊跟技術的發展;建立成熟的科研和教學互動的良性閉環系統，注重與業界的結合，只有這樣才能培養出符合業界需要的嵌入式人才。

參考文獻：

[1] 梁貴芹.探討以就業能力為導向的嵌入式系統教學模式[J].教育教學論壇，2016 （3）：26-27.

[2] 馬忠梅.淺談嵌入式人才培養[J].單片機與嵌入式系統應用，2015（7）：7-8.

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