電子信息工程專業嵌入式教學改革路徑研究

陳亞妮

摘要：基于目前國內高校在信息產業發展的重要領域之一嵌入式的人才培養方面一直比較欠缺的情況，本文首先對嵌入式做了系統的概述，分析了嵌入式領域的人才需求和當前電子信息工程專業嵌入式教學中存在的問題，并結合實際情況探究了電子信息工程專業嵌入式教學改革的有效路徑，希望對高校電子信息工程專業的嵌入式教學工作有所幫助。

關鍵詞：電子信息工程；嵌入式；教學改革

電子信息工程主要是研究信息的獲取與處理和電子設備與信息系統的設計開發及應用集成，是一門運用現代化技術例如計算機等來進行電子信息控制與信息處理的學科。目前我國的互聯網公司為適應時代的發展與市場的需求而急需電子信息工程專業的人才。

一、嵌入式的概念

我們通常所說的嵌入式，指的是以嵌入式操作系統以及嵌入式處理器二者為核心的專用計算機系統，一般都具有低能耗、高性能、軟硬件可拆裝等特征[1]。比如我們常見的遙控飛機，無人機，遙控賽車等運用的都是嵌入式技術實現的。電子信息工程專業的嵌入式是一門綜合性很強的課程，是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物，這一特點就從本質上決定了嵌入式是一個技術密集的交叉應用型學科。電子信息工程專業涉及的各學科以嵌入式作為載體，實現了通信網絡技術、嵌入式技術、信號處理技術和微電子技術的相互滲透。因此，無論從計算機科學與技術的角度還是從信息與通信工程的角度看或者從電子科學與技術的角度來看，將嵌入式系統作為電子信息技術的綜合載體是信息技術發展的趨勢之一。

二、嵌入式領域的人才需求

嵌入式硬件工程師、嵌入式應用工程師和嵌入式系統工程師是目前我國互聯網公司對嵌入式人才的主要需求。嵌入式硬件工程師主要是設計電路、底層驅動程序和板級支持包。嵌入式應用工程師主要是開發嵌入式系統平臺軟件。嵌入式系統工程師則主要是移植嵌入式操作系統與對接硬件平臺和軟件程序。電子信息工程專業主要是培養學生電子設備與信息系統等方面的專業知識并培養學生對信號的獲取與處理能力。國內互聯網公司對人才需求的三個方向與高校電子信息工程專業的培養目標都有一定的相關度，但顯然電子信息工程專業更適合培養嵌入式硬件工程師與嵌入式系統工程師，而計算機科學與技術則更貼近于對嵌入式應用工程師的培養[2]。

三、電子信息工程專業嵌入式教學中存在的問題

當下高校電子信息工程專業培養的嵌入式人才不能很好的滿足我國互聯網公司的需求，這與電子信息工程專業教學中存在的以下幾個問題有關。

（一）嵌入式教學的目標定位不明確

目前我國各高校在學生整體素質和師資力量以及硬件設備等方面都存在著不少的差距，雖說大多數高校都開設了嵌入式課程和嵌入式的專業方向，但各高校開設嵌入式相關課程的專業與院系卻都不相同[3]。一般可開設嵌入式相關課程的專業為電子類專業和通訊類專業以及計算機類專業，但是由于各個專業的培養目標不一樣，所以設置的課程內容與側重點也不一樣。高校本應該結合自身的特點和優勢來開設目標定位明確的嵌入式課程與嵌入式專業，然而現實情況卻是大多數不同層次的高校都開設了相同學時、教材和實驗設備的嵌入式課程，這就導致了高校無法滿足學生系統學習嵌入式技術的需要。

（二）嵌入式教學系統安排不合理

高校將具有相關性和整合性的本專業或跨專業的培養方案中若干門在知識方法和問題等方面有著邏輯聯系的課程加以整合從而形成的課程體系被稱作課程群。只在原有的課程體系中加入嵌入式的一門或幾門課程是現在大多數高校的普遍做法。在這種情況下高效的嵌入式教學無法形成合理的課程群，因為嵌入式課程與已有的課程是相割裂開的。除此之外，有些高校并沒有開設與嵌入式課程相配套的有關課程，因此學生沒法學習額外的相關內容，教師也無法在有限的學時內更好的向學生傳授嵌入式開發所需要的知識。以上的情況就導致了學生在學校對嵌入式只是粗淺的學習所以無法在畢業后滿足互聯網公司對嵌入式人才的要求[4]。

（三）嵌入式教學的師資力量不足

由于嵌入式系統的教學研發綜合了多門學科，科技的迅速發展導致電子產品更新換代速度極快，所以高校的嵌入式課程對授課教師的研發設計能力與經驗有著較高的要求，通常也要求授課教師具有操作系統、匯編語言、處理器等各方面的知識。由于國內互聯網公司就業市場需求旺盛且待遇較為優厚，這就出現了嵌入式高技術人才很少有愿意到高校執教的[5]。只有部分重點高校開設的嵌入式課程整體師資力量較強，而大多數高校的嵌入式專業老師則都普遍缺乏企業項目的研發經驗，動手實踐能力較差，所以導致了嵌入式的課程建設不到位，而教學崗位上基本上多以理論型的年輕教師為主。與此同時，高校對嵌入式專業的老師也缺少定時定期的相關技術培訓。因此由于以上各種原因導致師資力量在建設上不能跟隨新技術的發展，導致教學內容既缺乏廣度，又沒有深度。

（四）嵌入式教學缺乏實踐

嵌入式教學中最重要的一環是實驗實踐，由于內容涉及指令編程、應用程序編寫和內核移植設計等等，這些都是需要學生通過大量的實驗印證，加深理解。而現實情況是，絕大部分高校的實踐教學環節都是驗證性實驗，缺乏主動參與，無法進行更深層次的探索同時，實驗課的學時不足，有限的學時根本不足以滿足實踐教學，更是無法滿足市場新技術日新月異發展的需求[6]。嵌入式教學若是可以和社會實踐相結合，可以有效的在教學的基礎上讓學生接觸到更多的新知識新技術，從而提前適應社會崗位，也可以進一步促進實驗實踐水平的提升。

（五）嵌入式教學未足夠重視校企合作與科技競賽

由于嵌入式技術的發展十分迅速，因此高校應當為教師和學生提供更多接觸新技術和知識的機會，為了避免嵌入式教學內容的陳舊應該多重視與國內知名互聯網公司進行合作，例如百度、網易、騰訊等。而嵌入式相關的科技比賽技則能激發學生的創新精神充分調動學生的積極性。嵌入式的科技競賽能給師生們提供一個走出去的平臺，科技競賽不僅能檢驗教師的教學效果，還可以讓不同高校之間的師生互相交流溝通嵌入式方面的應該及最新嵌入式最新技術的發展，進而提高高校嵌入式教學的水平。

四、電子信息工程專業嵌入式教學改革的有效途徑

（一）明確嵌入式教學的目標定位

一般國內電子信息工程專業，開設的主要課程是以硬件知識為主，包括單片機應用、現代測試技術、編譯原理、驅動程序開發等[7]。根據學院的相關專業特點特色，首先學院應當明確嵌入式課程的目標定位，深入發掘市場需求，并根據市場需求開設對應的課程。嵌入式處理器以及操作系統是構建嵌入式系統的核心。

（二）合理安排嵌入式教學系統

對于課程的規劃安排，則需要根據學院的具體情況，并結合市場的最新技術，針對嵌入式技術橫跨多個學科的特點，同時為滿足市場需求，筆者任務應當以網絡通信安全，移動通信以及數字圖像處理等為切人點，逐步構建發展其以培養實際應用人才為基本的課程系統。在核心的教學內容上，應以ARM+嵌入式Linux為主。強調軟硬件之間，以及課程間的協調配合，加強軟件和專業綜合知識的而相關教學，教學的過程中始終要以只是線索為主。

（三）加強嵌入式教學的師資力量

高校相關人才的缺失，一方面是薪資待遇不及自由市場，另一方面是高等院校對高新技術的迅猛發展并不敏感，教研工作者不能接觸到更多優秀的同行，長此以往，會逐漸喪失競爭力。在這點上，筆者建議高等院校應向英美國家的高校學習，教授教師以企業帶動教學教研，投入到社會生產中去，優勝劣汰的環境下保持最新的科研能力，同時反哺學院的教育教研工作[8]。

（四）不斷更新嵌入式教學的教材內容

隨著教育教學內容的不斷改進，根據教學的不斷反饋，由目標和內容編著一套與時俱進的理論課程的教材。筆者認為，該教材應以實際應用的項目任務為教學單元，以ARM處理器和Linux操作系統為主體，以嵌入式開發過程為主線，對其他體系結構和操作系統做詳細介紹。不僅可以幫助學生節省實踐，同時可以更全面的掌握嵌入式系統的基本知識。

（五）重視校企合作與科技競賽

在教學過程中，我們需要重視并參加國內的各種嵌入式的相關競賽，如英特爾國際杯大學生邀請賽，國家機器人大賽等等。競賽中，不僅可以讓學生在實踐動手能力上，得到極大的提升，同時可以和多個高校的師生在競爭中交流學習。形成一個傳、幫、帶的梯隊，達到“以點帶面”的良性循環。

綜上所述，由于目前國內很多高校的嵌入式教學處于起步階段，教學工作中會出現各種各樣的問題。處于摸著石頭過河的階段，這要求教師團隊需要緊跟嵌入式技術的最新發展，不斷學習同時提高教學科研的能力，結合自身特色，靈活調整教學內容，包括軟硬件教學，應用方式方法，發揮各自獨特的優勢，以科研帶動教學，促進嵌入式教學的教、學、研的全面健康發展，培養出更多高、精、尖的人才。

參考文獻：

[1]陳章寶，王艷春.電子信息工程專業嵌入式人才培養實踐探析[J].白城師范學院學報，2018，32（06）：47-53.

[2]宋洪軍，胡軍國，童孟軍.基于案例驅動的嵌入式系統教學改革與研究[J].教育教學論壇，2017（09）：112-113.

[3]鄧寬，陳正宇.以軟件為中心的嵌入式系統的教學改革的探索和實踐[J].教育現代化，2016，3（36）：56-57.

[4]曲強，楊永輝，陳雪波，王立東.以行業需求為導向的電子信息工程專業創新創業實踐教學體系構建[J].中國冶金教育，2016（05）：51-53.

[5]張平華，譚立新，肖成.中高職銜接課程體系建設模式研究與實踐——以電子信息工程技術專業為例[J].工業和信息化教育，2016（10）：62-66.

[6]童強，周大鵬，何光普.轉型發展期電子信息工程應用型人才培養方案的改革與探索[J].樂山師范學院學報，2016， 31（08）：98-103.

[7]武永華，左瑞娟.應用型本科院校電子信息工程專業《嵌入式系統》課程架構設計[J].現代計算機（專業版），2016（13）：29-32.

[8]林承超，胡均萬.嵌入式系統教學改革探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2016（01）：57-58.

（中南林業科技大學涉外學院 湖南長沙 410211）