高职高专嵌入式系统方向专业建设的探索

摘要：21世纪是嵌入式计算机系统时代，市场对专业的嵌入式系统开发特别是嵌入式软件开发人才需求日趋上升。从嵌入式系统的发展和定义出发，探讨高职院校开设嵌入式方向专业的可行性和必要性，提出高职院校计算机类的教学系必须转变传统的软件专业设置观念，引入嵌入式系统课程、设置嵌入式系统方向专业；最后根据嵌入式系统专业人才培养目标提出了软件方向和硬件方向的课程设置建议。

关键词：高职高专；嵌入式系统专业；课程设置

中图分类号：TP368.1-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 无处不在的嵌入式系统

谈到嵌入式，可能还有很多人觉得是一个陌生的新名词，但实际上，嵌入式系统如今已经遍布人们工作生活的方方面面，人们很少会意识到他们往往随身携带了好几个嵌入式系统——MP3、手机或者智能卡等，而且人们在与汽车、电梯、厨房设备、电视、录像机以及娱乐设备的嵌入式系统交互时，也往往对此毫无觉察。可以说嵌入式技术无处不在，应有尽有，并时时刻刻影响着我们的生活。据权威部门预测，目前，全球嵌入式市场增长势头风起云涌，一系列数据在向人们揭示着嵌入式市场方兴未艾[1]：2011年，全球嵌入式设备市场将达到100亿美元；2015年，全球将有150 亿个嵌入式计算设备与互联网连接。

21世纪是嵌入式计算机系统时代，又称“后PC时代”，而中国具有世界最大的嵌入式技术市场。那么，究竟什么是嵌入式系统？

嵌入式系统通常被叫做嵌入式计算机系统，是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义[2]：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control， monitor， or assist theoperation of equipment， machinery or plants）。目前普遍被接受的对嵌入式系统的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。可见，嵌入式系统与通用计算机技术的最大差异是必须支持硬件裁减和软件裁剪，以适应应用系统对体积、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。

广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统，如各类单片机和DSP（数字信号处理器）系统。早期的以8位单片机为主的设备，能完成较为单一的专业功能，相对来说结构也比较简单，通常具有双向模拟I/O口的功能外，还有异步串行口、外部中断输入、定时器/计数器等功能，一般被用在空调、冰箱控制器和户外LED显示屏上，但由于没有操作系统，管理系统硬件和软件的能力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。

这类简单的嵌入式系统课程在一般的高职高专和本科类院校都有开设，具体课程主要是单片机原理与应用技术及C51编程技术。

在狭义上，随着现代电子技术的发展，嵌入式系统的开发重点逐渐由8位机转向32位机，在功能上，32位机除了具有8位机所具有的特性外，还具有以太网接口、显示屏和触摸屏、USB主机和设备控制器、Irda红外控制器、SD/MMC卡控制器、IIC总线和电源控制等更多功能。这样的处理器可以运行嵌入式操作系统，功能更加强大。因此从狭义上定义的所谓的嵌入式系统，是指那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己的操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。

2 高职高专开设嵌入式系统专业课程的必要性

嵌入式系统是计算机系统的一个分支，既“古老”又“年轻”。说它古老，那是因为广义上的嵌入式系统在计算机发明伊始就在某些实时控制或过程控制领域中得到应用，但狭义上的嵌入式系统则在近年才得到蓬勃发展，如日中天，成为IT行业的热门，由此说它还年轻。目前，嵌入式行业已经成为IT业界发展最快的行业，因而社会对嵌入式软硬件人才的需求在不断的增加，当前毕业的大学生还无法满足企业的这一需要。

然而，由于嵌入式系统产品千变万化，小到MP3播放器，大到飞机导弹，差异非常大，个性多于共性，而且嵌入式技术门槛高，需要掌握的知识多，因此也使很多人望而却步。目前高职类院校开设嵌入式系统相关课程的院校相对较少。那么，是否高职高专院校就可以不进行嵌入式系统课程的教学了？

答案是否定的。经过对一些专门开发嵌入式系统产品的公司的调查表明，通常技术研发部门除了技术总监和项目经理是具有博士和硕士学位的高端人才以外，从事ARM嵌入式硬件开发、系统设计、嵌入式相关软件设计、操作系统移植与应用软件开发、嵌入式系统总体调试和测试以及以技术为基础的工作，如嵌入式系统产品营销、检测、贸易的人员，基本都是来自高职高专院校的大专生，每个开发人员的分工都很明确。

据IT专业人才需求调查表明，一般软件开发人员在就业时门槛低，因此竞争激烈，工作比较辛苦，通常一般的软件蓝领薪水也不是很高。而作为嵌入式系统开发人员，虽然进入这个领域的门槛高，但竞争相对温和，工作相对比较轻松，薪水比较高，目前很多企业急需高职层面的嵌入式应用技术人才。

另一方面，职业技能大赛可以说是高职教育的一个风向标。在2010年的职业技能大赛上，把嵌入式系统设计做为一个比赛项目，也说明嵌入式系统教学已经偏向于高职高专，更能说明在高职开设嵌入式系统的课程并不是不可能的，而是大势所趋。

由此可见，在高职高专院校引入嵌入式系统教学是一个不容回避的任务，社会要求高职院校培养能够适应企业需要的各类相关人才，学生也企盼能够在三年的学习生活中学到一技之长，以增强融入激烈竞争的社会的能力，教师也应该积极探索先进的教学手段，使学生在学校求学期间逐渐培养出较强的应用能力，在毕业之后成为社会的栋梁之材。

3 高职类院校开展嵌入式系统工程教学的优势

嵌入式专业是一门新兴的专业，这一专业在国内还刚刚起步，各个学校都处于同一起跑线。在嵌入式技术应用人才培养方面，很多高校还没有设置嵌入式技术相关的专业，一些本科院校的做法是在现有计算机类或电子类专业的课程体系中增加了一、两门嵌入式技术相关的课程，没有形成嵌入式系统技术完整的课程体系结构。

相比之下，高职院校可以将嵌入式系统方向办成专业，通过长达3年教学，形成专业强项和特色。比如在大一的第二学期开始学习，将可以进行4～5个学期的持续学习，可以保证学生充分的学习时间。

另一方面，嵌入式系统课程是实践性很强的课程。高职学生学习理论知识的能力相对较弱，但是，他们的动手能力并不弱，而且由于高职院校在课程设置上一般规定实验实训课程占总课时的一半以上，比较而言，合格的高职毕业生应该比本科毕业生的动手能力更强。

因此，在嵌入式领域拥有高职学生的就业工作的一席之地，高职高专院校必须面对挑战，开拓创新，积极引入嵌入式系统课程的教学。

4 高职高专嵌入式系统课程设置

嵌入式技术教学目前还没有完整和现成的体系可供参考，由于高职学生特点和师资的原因不能直接应用本科类院校的课程体系和开课模式，高职类院校因为地域和条件的差异也很难直接互相参考。

高职嵌入式系统相关的专业主要人才培养目标定位在面向嵌入式技术应用及产业发展类人才，学生将掌握从事嵌入式系统开发必需的基本理论、基本技能及各种嵌入式系统设计的典型开发、调试和测试工具的使用。毕业后有能力适应市场需求，拥有一定的移动终端、数字家电、信息家电以及对传统产业信息化改造的开发及维护能力，成为企业急需的掌握嵌入式系统设计与开发并且掌握软件工程技术的人才。

嵌入式系统专业方向是面向应用的软硬件结合的专业，因为通常没有软件硬件兼顾的专业，所以，在高校开设嵌入式相关课程的专业有两类。

一类是学电子工程、通信工程等偏硬件的专业，他们主要从事硬件设计，广义上的单片机控制类嵌入式系统通常都是属于硬件设计。嵌入式硬件方向的最重要的课程应该包括：

（1）电路及电路板设计、模拟电子技术、EDA、硬件调试。（2）机电基础课程、单片机原理及应用。（3）嵌入式微处理器的体系结构及接口技术。（4）底层软件开发，包括bootloader及底层驱动开发。

另一类是软件、计算机相关的专业，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作，嵌入式产品的差异很大程度在软件上。对于嵌入式软件方向的最重要的课程应该是：

（1）主流嵌入式微处理器的结构与原理。（2）嵌入式操作系统类课程。（3）嵌入式开发的其它相关软件课程。（4）嵌入式开发的相关硬件基础课程。

嵌入式系统课程的难度较大，如果在高职院校中用传统的以课堂讲授为主的方法教学，学生将会对众多的软硬件知识点和概念难以理解，继而产生厌学情绪，从而使教学效果大大降低。嵌入式系统方向的课程教学应以实验和实训为主，讲授为辅。课程设置应突出行业特色和职业教育特色、体现如下特点：

（1）宽口径的基础课体系。（2）突出程序设计能力培养的软件应用类课程。（3）突出动手能力和专业知识能力培养的专业课程。

5 结论

据2009及2010年《安徽省高职高专教育专业情况分析报告》[3]中的统计，在校生数量较多的20个专业中，软件技术、计算机信息管理和计算机多媒体技术均位列其中；而毕业生就业率较低的20个专业中，计算机信息管理和软件技术也是位列其中。因此，高职院校计算机类的教学系，必须转变传统的软件专业设置观念。

正如教育部高等教育司高职与高专教育处范唯处长在全国高职高专校长联席会议2010年年会的发言中所说，在新的历史起点上，高等职业教育一定要以更新观念、解放思想为先导，牢固树立“就业导向”、“面向需求”和“人人皆可成才”观念，突出人才培养的针对性、灵活性和开放性；坚持科学定位，以培养生产、建设、服务、管理第一线的高素质技能型专门人才为主要任务。随着嵌入式应用的快速发展，人才的缺乏已经成为制约嵌入式技术发展的瓶颈，市场对专业的嵌入式系统开发特别是嵌入式软件开发人才需求日趋上升。嵌入式专业，这个非常年轻的专业方向，必然是充满活力和具有光明的发展前途的专业方向。

参考文献：

[1]http：///，中国嵌入式市场大幕开启[Z]，2010.6

[2]周鸣争，嵌入式系统与应用[M]，中国铁道出版社，2011.3

[3]安徽省高等教育处，安徽省高职高专教育专业情况分析报告[R]，2010.7、2009.7

[作者简介]

郎璐红（1968-），女，辽宁省辽阳市人，芜湖职业技术学院软件工程系教师，高级工程师，硕士，嵌入式系统方向。

基金项目：安徽省教育规划课题（JG11373）；安徽省高校优秀青年人才基金（2012SQRL260）；

安徽省2011年高等学校省级教学质量与教学改革工程项目（皖教高[2011]5号）：序号96，省级示范实习实训中心（嵌入式技术实习实训中心）。