崗位需求驅動下嵌入式開發技術課程群的構建

蔣夢云 劉萍

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

關鍵詞：嵌入式；崗位需求；課程群；軟件開發

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，嵌入式技術已經逐漸成為支撐各行業發展的中堅力量。然而，市場上對于嵌入式開發人才的需求與實際供給之間存在一定的不平衡[1]。為了積極響應企業對于優秀嵌入式開發人才的迫切需求，建立一個以崗位需求為驅動的嵌入式開發技術課程群顯得尤為重要。

這一課程群將企業實際需求作為教學導向，緊密結合市場需求和最新的技術趨勢，提供全面、系統的嵌入式開發技術培訓。通過理論與實踐相結合的教學方法，幫助學生全面掌握嵌入式開發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 崗位需求調研

根據2022年世界經濟論壇發布的《未來生產力報告》預測，到2025年，全球將有近130億個物聯網設備[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，嵌入式開發人才的需求量呈現出較大的增長趨勢，這些人才將負責確保物聯網設備的安全性，防止潛在的安全風險[3]。

嵌入式開發是一個與硬件、軟件緊密結合的領域，它涉及對系統的深入理解、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中，嵌入式技術扮演著至關重要的角色[4]。隨著這些行業的快速發展，嵌入式開發崗位的需求量也在持續增長。預計在未來幾年內，這一趨勢仍將保持下去。

根據智聯招聘網站對全國數據分析顯示，截至2022年4月，全國嵌入式開發職位數量已超過22 000個[5]。這些職位主要分布在電子、通信、制造等行業中。其中，廣東、北京、上海等經濟發達地區的招聘數量較多。具體崗位能力要求與素質如表1。

由表1 可以看出，嵌入式開發程序員崗位需要掌握的重要技術是熟練掌握 C/C++ 語言及數據結構；操作系統原理和體系結構，包括中斷、進程、線程、內存管理等；具備一定的硬件知識，了解 CPU、內存、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、調試工具和版本控制工具，如GCC/G++、GDB、SVN/GIT等；在嵌入式開發中還需要了解一些通信協議，例如 I2C、SPI、UART 等；對嵌入式系統的性能、穩定性、可靠性等方面有相關的認識和經驗。

2 課程群建設現狀

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

單片機原理與接口課程經過多年的教學實踐，已經形成了一支穩定的師資隊伍。這支隊伍中，老師們不斷積累教學經驗，不斷豐富和優化教學方法和教學模式，使得課程質量得到了持續提高。同時，在藍橋杯大賽中，本課程的學員也取得了優異的成績，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系統設計與嵌入式Linux系統編程將在后續時間陸續開設。

總之，單片機原理與接口課程在多年的教學實踐過程中，已經形成了一支穩定的師資隊伍，教學教輔資源不斷豐富，教學方法和教學模式不斷優化，在藍橋杯大賽中取得了優異的成績，教學競賽相輔相成。這些成果的取得為課程質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 課程群優化措施

課程群建設的目的是降低課程的獨立性，增強培養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系統設計、嵌入式ARM系統設計單門課程的概念，突出了課程內容之間的融合、交叉和關聯。這種做法有利于提高教學效率和教學質量，教師可以通過對課程內容的取舍，更好地圍繞課程群的培養目標進行教學。

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

在課程群的教學過程中，教師需要靈活地調整教學內容和方法，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系和融合，以及它們對于整個課程群培養目標的影響。通過這種方式，教師可以更好地提高教學效率和教學質量，幫助學生更好地掌握知識和技能，實現全面發展。

3.1 課程群內課程間的關系

單片機原理與接口這門課程作為嵌入式系統開發的基礎，其重要性不言而喻。在單片機技術的發展和應用中，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部結構、周邊設備的應用以及嵌入式系統的開發框架。

嵌入式ARM系統設計這門課程，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、體系結構、編程方法及調試技巧等知識。ARM架構，廣泛應用于嵌入式系統中，包括但不限于智能手表、物聯網終端設備、汽車電子、醫療設備等。

通過學習嵌入式ARM系統設計，可以更深入地了解ARM Cortex-M系列處理器的原理和體系結構，掌握其編程方法和調試技巧。同時，還可以了解ARM架構在各個領域中的應用，為自己的職業發展打下堅實的基礎。嵌入式Linux系統編程則是在嵌入式ARM 系統設計的基礎上，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，以及使用Linux提供的各種工具和庫來實現嵌入式應用程序開發。涉及更高層次的應用開發，需要掌握C語言、數據結構、操作系統原理等知識，特別是對Linux內核有一定的了解。

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設計的基本原理和技能；嵌入式ARM 系統設計則是進階課程，幫助人們深入了解嵌入式系統設計的細節和技巧；而嵌入式Linux系統編程則是高級課程，讓人們掌握了嵌入式系統的高級編程技能和系統設計。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設計的領域。同時，這三門課程之間也存在著緊密的聯系和交叉，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的設計、開發和編程，提高學生的綜合能力，為將來從事嵌入式系統開發打下堅實的基礎。

3.2 加強實踐教學內容改革

要加強實踐教學內容改革，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，并培養解決問題的能力。

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

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支持，能夠激發學生的創造力和獨立思考能力。

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

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。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果等。這樣可以培養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項目并提交成果。這可以評估學生的獨立思考能力、創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作能力、項目管理能力以及解決團隊沖突的能力。

行業實習評估：與企業合作，安排學生進行實習，并由企業進行實習評估。通過實習評估，可以評估學生在真實工作環境中的表現，包括工作態度、專業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、解決問題能力和創新能力，提高他們的綜合能力和就業競爭力，能夠更好地適應工作環境和需求。

4 總結

嵌入式開發課程群由單片機原理與接口、嵌入式ARM系統設計、嵌入式Linux系統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，共同構建了整個嵌入式人才培養體系。課程涵蓋了嵌入式開發的主要應用領域，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課程群建設將能夠切實提高教學效果，培養更多的嵌入式開發人才。

參考文獻：

[1] 李佳，胡輝，李萬軍，等.基于創新創業教育的本科嵌入式課程教學改革研究[J].北華航天工業學院學報，2023，33（4）：36-38.

[2] 王娜，彭劍，周月鵬.應用創新型人才培養為導向的嵌入式課程改革[J].韶關學院學報，2023，44（2）：28-32.

[3] 浦靈敏，施紀紅.AIoT背景下高職物聯網專業嵌入式課程體系建設研究[J].物聯網技術，2022，12（12）：130-131，135.

[4] 何國鋒，胡合武，楊濼冰，等.應用型本科院校嵌入式課程創新能力培養研究與探索[J].電腦知識與技術，2022，18（26）：104-106.

[5] 李佳，吳同金，龐志華.應用型本科電子信息工程專業嵌入式課程教改研究[J].北華航天工業學院學報，2021，31（4）：54-56.

【通聯編輯：梁書】