“三强型”嵌入式系统开发人才培养研究

摘要：针对近年来计算机相关专业学生找不到工作岗位，而企业却招不到人的异常现象，文章提出以市场需求为导向，通过课程建设和教研教改、自制实验平台、大学生创新实验以及校企合作等措施，培养具有动手能力强、创新意识强、合作精神强的“三强型”嵌入式系统开发人才的新理念。

关键词：动手能力；创新意识；合作精神；创新实验；校企合作

文章编号：1672-5913（2013）03-0010-04

中图分类号：G642

近年来出现了计算机相关专业学生找不到工作岗位，而企业却招不到人的异常现象；尤其是在嵌入式系统领域，由于涉及计算机硬件和软件相结合的知识，门槛相对较高，其应用面又很广，如手机、PDA、电子字典、电视机机顶盒、可视电话、游戏机等都是典型的嵌入式系统，因此，因此社会急需大量具有动手能力强、创新意识强、合作精神强的“三强型”嵌入式系统开发人才。据电子网等大型网站统计，每年的人才缺口大约在50万人左右。为此，我们提出以市场需求为导向，通过课程建设和教研教改、自制实验平台、大学生创新实验以及校企合作等措施，培养具有动手能力强、创新意识强、合作精神强的“三强型嵌入式系统开发人才”。其中动手能力强是基础，没有动手能力就意味着不能胜任本职工作；但只有动手能力没有创新意识也不行，因为人类历史本身就是一部创新的历史，没有创新就会被社会淘汰；同时还必须具备很强的合作精神，因为人类分工越来越细，知识增长的速度越来越快，只有合作才能主动适应社会的发展，主动寻找新的发展机遇。“三强型人才培养模式”的具体内涵如图1所示。

1 积极开展课程建设和教学研究与改革，为学生打下扎实的理论基础

针对三强型嵌入式系统开发人才的培养目标，课题组成员积极开展课程建设和教学研究，近6年来，共申报成功了“计算机组成原理”校级精品课程和“计算机电路”院级精品课程，出版了《计算机组成与系统结构》和《C++与面向对象程序设计》两本教材，主持并完成了“软件工程案例库系统的研制与应用”、“建构主义理论在硬件类课程教学中的研究与应用”两项教研教改项目，发表了5篇教研教改论文，在教学过程中灵活运用多种教学方法，为学生储备扎实的计算机硬件与软件理论基础知识。

1.1优化课程体系和教学内容

按照嵌入式系统开发人才培养的要求，优化课程体系和教学内容，建设精品课程，编写系列教材。

课程体系的优化主要体现在硬件类课程和软件类课程两方面：硬件类课程将电路理论、模拟电路、数字电路3门课程共11学分优化整合为计算机电路、数字逻辑与数字系统两门课程共8.5学分；软件类课程体现为“4年编程不断线”，从第1学期开始学习C语言程序设计课程起，每个学期都开设程序设计类程序，让每个学生在软件编程方面都有一技之长；此外，增加3门软件和硬件相结合的课程，分别是嵌入式系统基础、嵌入式操作系统和嵌入式系统设计，还有相应的课程设计，这就形成了嵌入式系统开发人才培养的知识体系。

教学内容的优化主要体现在精品课程建设方面，2007年课题组申报成功了校级精品课程“计算机组成原理”。在建设过程中，提出并实施了“五四三”的教学模式，即“预习-精讲-讨论-设计-验证”的五步教学法，“基础理论层次、CPU层次、存储层次、设备层次”的四层次教学内容，教学过程坚持基础与应用相结合、原理与设计相结合、部件与系统相结合的三结合教学原则；完善了课程教学网站；制定了课程过程管理规范与控制体系；并将IT发展的新知识、教师的科研成果固化到教材中，进入课堂，转化成教学内容，编写了教材《计算机组成与系统结构》。通过这一系列的措施，学生学习计算机硬件课程的积极性有较大提高，不再认为硬件课程是最难学的课程，为学生打下扎实的计算机硬件基础。

2009年课题组成功申报了院级精品课程“计算机电路”，将电路理论和模拟电路两门课程的知识进行优化整合，完善理论和实验教学体系，进行教学方法与手段的改革，为学生学习嵌入式系统开发储备了计算机硬件基础知识。

1.2改革教学方法与手段

1.2.1建立软件工程案例库

围绕培养学生“三强”的教学要求，我们设计了软件工程案例库系统软件，其中包含软件工程知识点、5个系统案例和21个相对独立的案例。对系统案例，选择了与学生日常生活密切相关的在线考试系统、学籍管理系统、医院门诊管理系统、新闻系统和网上购物系统5个系统，学生首先根据自己的生活经验来进行分析和设计，然后与案例进行比较，评价各自的优缺点，以提高学生的分析和设计软件的能力。同时，将理论知识点与实际案例融合到一起，即在案例执行过程中，通过超链接可以查看相关的分析、设计过程和理论知识，让学生明白其中的分析、设计过程，以及这一步为什么要这样做，看完之后可以继续了解系统的实现情况，为学生自己分析和设计软件提供思路和方法。对相对独立的案例，只提供分析和设计思路，由学生完成编码和测试步骤。该案例库系统已经到计算机中心的网站上，不仅用于软件工程课程的教学，而且用于嵌入式系统设计课程、毕业设计等，为嵌入式系统开发打下了坚实的软件理论基础。

1.2.2推行“任务驱动”教学法

该课题是2008年立项的校级教研课题，使用“建构主义”理论指导下的“任务驱动”教学方法来培养学生的“三强”能力。“任务驱动”教学方法转变以往在教学过程中以教师为中心，学生被动接受知识的情况。该教学方法强调以项目为载体，学生组成研究小组，就具体项目进行研究和开发，在实施过程中培养学生的动手能力、创新能力、合作精神。

具体做法是在任务规划阶段，教师结合学生的学习水平，提出具有实际动手能力培养和可自由发挥的课题；在任务实施阶段，首先由教师分析任务，然后由学生自主探索、培养创新思想，在此过程中，教师的工作是进行适当启发，给出合理建议，提供所需资料，也可以参与其中讨论；在任务总结阶段，学生对任务完成情况进行总结性评价，对存在的问题进一步讨论。

自实施“任务驱动”教学法以来，计算机硬件类课程的教学效果有较大提高，主要体现在毕业设计的选题和学生的就业单位方面，以往学生不敢选硬件类题目，近4年有10%左右的学生选择了硬件类题目，并且有多位学生获得了校级“优秀”。

2 指导学生开展创新活动，培养“三强”能力

2.1以大学生创新实验为载体，引导学生开展创新活动

自2008年以来，课题组共指导学生申请成功了3项部级和2项省级大学生创新实验项目，如表1所示。

2.2自制实验平台，指导学生进行课外科技创新

课题组的郑斌老师自行研制成功了ARM9嵌入式实验教学系统硬件平台，并在其上成功移植WINDOSCE和LINUX等嵌入式操作系统及底层驱动，开发了12个实验项目，如表2所示。与市面上一般的教学仪器相比，该平台的最大优点在于将所有的底层硬件和端口都开放给学生，让学生真正理解嵌入式系统的内部结构和工作原理，从而进行设计性和创新性实验；目前用于嵌入式操作系统和嵌入式系统课程设计两门课程的实验教学。

3 开展校企合作，让学生提前感受企业氛围

3.1通过互利合作，密切校企关系

1）学生校外实习。与企业签订学生校外实习协议，企业接受学校一定数量、专业对口的学生实习，学生实习结束毕业时，企业可优先选择录用学生，补充企业的生产一线人员。

2）企业在职职工培训。合作企业需培训在职职工时，学校克服困难，创造条件，为企业培训在职职工，帮助企业提高职工素质。培训专业、培训目标由企业确定，培训计划和内容由企业与学校共同商定，培训师资由学校安排或企业委派，教材由学校提供。

3）教师实践。学校每年安排一定数量的专业课教师到合作企业实践。实践时间一般为两个月，利用假期进行。实践教师填写企业实践登记表，登记内容包含实践内容、实践期限、实践企业评价、学校意见等，并纳入对教师的考核、培养、提高。

4）聘请企业技术骨干到学校授课。为弥补学校教师对技术最前沿掌握的不足，学校聘请企业的技术骨干或专家为客座教授，定期到学校授课，指导和充实最新技术的教学。

3.2校企合作的实施

在“三强型”嵌入式系统开发人才培养理念的指导下，自2007年起先后与长杨医疗器械有限公司、湖南华宽通电子科技有限公司、深圳市龙天脉电子有限公司等多家优秀企业建立了良好的合作关系，这些企业的行业分布较广，其产品在通信、医疗、消费等领域极具代表性，且在行业中具有较好的影响力。在与这些企业的合作过程中，进行了多个项目的合作开发，学生的动手能力、创新意识和合作精神得到了很好的培养。

4 结语

经过课程建设和教研教改、自制实验平台、大学生创新实验以及校企合作等措施的实践，嵌入式系统开发人才的就业率达100%，90%以上都从事IT行业工作，就业质量高，工资水平高。近3年我院毕业生的平均工资是3000元/月左右，而经过嵌入式系统开发培训的学生的平均工资达4000元/月以上，其中多名刚毕业学生的年薪超过10万元人民币。另外，学院在各类竞赛中也获得较好成绩，为同类院校嵌入式开发人才培养提供借鉴和参考。