李月華?郭瑋?楊斌?陳忠澤?朱衛(wèi)華

【摘 要】 嵌入式系統(tǒng)是實現(xiàn)“中國制造2025”的主要載體，而培養(yǎng)優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)卓越工程師是關鍵。本文分析了嵌入式系統(tǒng)工程技術人才的特點、市場需求與目前高校嵌入式系統(tǒng)課程體系存在的不足，探討了打破高校在嵌入式系統(tǒng)技術人才培養(yǎng)瓶頸的改革路徑，以期扎實推進嵌入式系統(tǒng)卓越工程師培養(yǎng)的各項建設工作。

【關鍵詞】 嵌入式系統(tǒng)；卓越工程師；人才培養(yǎng)；特點；不足；改革路徑

2015年5月，國務院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，而智能制造是該戰(zhàn)略的核心。[1]要實現(xiàn)“智能制造”的宏偉藍圖，嵌入式系統(tǒng)工程是實現(xiàn)“智能化”的主要載體，而培養(yǎng)能從事設計、研制與生產(chǎn)日趨復雜的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化產(chǎn)品的嵌入式系統(tǒng)技術人才是關鍵。所以，培養(yǎng)合格的嵌入式系統(tǒng)卓越工程師已迫在眉睫。

一、嵌入式系統(tǒng)工程技術人才的特點及市場需求分析

1、嵌入式系統(tǒng)技術人才的特點

嵌入式系統(tǒng)技術的主要特點是軟硬件結合、面向特定功能的應用，該領域入門門檻較高，不僅要懂較底層軟件（例如操作系統(tǒng)、驅動程序等），對軟件專業(yè)水平要求較高（例如對軟件設計的時間和空間效率要求較高），而且必須懂得硬件的工作原理（例如對低成本、實時性等要求很高）；另一方面，嵌入式系統(tǒng)技術發(fā)展太快，很多軟硬件技術更新?lián)Q代很快（例如：ARM處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、MPEG技術、無線通信協(xié)議等）。[2]所以，嵌入式系統(tǒng)技術人才實際上是復合型人才，既需要具備應用型技術人才的核心能力（如下圖1所示），也要擁有很強的專業(yè)技術能力。

2、嵌入式系統(tǒng)工程技術的市場需求分析[3]

隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能醫(yī)療、智能家居、智能城市等相關產(chǎn)業(yè)需求不斷涌現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優(yōu)點，對各類工控類、電子信息類等產(chǎn)品的技術改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、自動化進程的加速、生產(chǎn)效率的提高等方面起到了極其重要的推動作用。因此，企業(yè)需要大批動手能力強，真正了解產(chǎn)品開發(fā)過程的嵌入式系統(tǒng)應用技術人才。

目前社會上對嵌入式系統(tǒng)工程技術人才的招聘一般分為兩個方向，一.硬件方向：硬件設計、硬件驅動工程師等；二.軟件方向：消費電子、安全安防、汽車電子、醫(yī)療電子、電信擔任嵌入式技術的應用項目設計開發(fā)，產(chǎn)品維護與技術服務等。對嵌入式系統(tǒng)相關技術人才的基本要求為：至少掌握一款主流32位嵌入式微處理器的結構與原理；必須至少掌握一種嵌入式操作系統(tǒng)；必須熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的全部流程；至少有過一個嵌入式產(chǎn)品或項目開發(fā)經(jīng)驗等。

二、目前高校嵌入式系統(tǒng)課程體系存在的不足[4]

嵌入式系統(tǒng)設計相關課程是理論性和實踐性較強的課程，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實踐問題的能力，這也是“卓越工程師”培養(yǎng)計劃所要求的。嵌入式系統(tǒng)工程技術人才還遠遠不能滿足社會的需求，但現(xiàn)有的教學存在一些問題亟待解決：

1、課程開設不能及時跟進市場需求，目的不明確

目前，我國高校嵌入式系統(tǒng)相關課程普遍以16位的X86微型計算機的架構為主，學生更多接觸的是PC 架構上應用層面的知識，而與嵌入式系統(tǒng)工程開發(fā)相關的軟硬件課程開設比例很小。高校對嵌入式系統(tǒng)相關課程是在既沒有深入調查和分析企業(yè)對嵌入式系統(tǒng)相關技術人才的需求，也沒有邀請企業(yè)相關管理人員、資深工程師、行業(yè)專家等參與的前提下開設的，沒有明確人才培養(yǎng)的目的。所以，也就培養(yǎng)不出具有嵌入式系統(tǒng)技術的核心能力和專業(yè)技術能力的應用型技術人才[5]。

2、沒有根據(jù)嵌入式系統(tǒng)工程實際需求，形成完整的環(huán)環(huán)相扣的課程體系

高校嵌入式系統(tǒng)專業(yè)課程與傳統(tǒng)的前期基礎課程（例如：程序設計、數(shù)據(jù)結構、微機原理等）是割裂開來的，沒有形成完整的課程體系。學時又相對有限，教師無法在規(guī)定的課時內貫徹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所需的知識，學生無法在很短的時間內掌握嵌入式系統(tǒng)的基本知識和設計方法，更談不上深入的技術研究，結果導致對嵌入式系統(tǒng)的學習淺嘗輒止，畢業(yè)后無法勝任嵌入式系統(tǒng)工程的研發(fā)與實施工作。

3、課程內容陳舊，創(chuàng)新性、實踐性和靈活性不足

嵌入式系統(tǒng)相關課程是近幾年新開設的課程，在行業(yè)的應用發(fā)展較快，但技術的更新?lián)Q代也很快，許多高校對市場的敏感性不強，培養(yǎng)計劃和教學大綱多年不更新。

嵌入式系統(tǒng)前期基礎課程（例如計算機導論、程序設計基礎、數(shù)據(jù)結構、微機原理等課程）中的知識點理論性太強、過時陳舊，沒有把相關的工程應用結合起來，讓學生感到枯燥難懂，有些基本問題沒有理解透徹，有的學生甚至連最基本的概念都不清楚，認為學來無用，導致學生對嵌入式系統(tǒng)工程很陌生，產(chǎn)生畏難心理，導致很多學生難以深入學習，更加不可能涉及到工程設計層面。

課程內容體系沒有建立在知識的系統(tǒng)性和完整性之上，在知識點的選擇和安排上沒有體現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)計劃中所要求的“能力”主線，在微處理器、微傳感器和微型執(zhí)行元件不斷推出新產(chǎn)品的形勢下，嵌入式系統(tǒng)的課程內容或知識點的編排應該具有創(chuàng)新性、實踐性和靈活性。

三、嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式改革路徑

乘著政府正在努力打造智能工業(yè)、農業(yè)、智慧城市、及“互聯(lián)網(wǎng)+”的春風，嵌入式系統(tǒng)技術正在不斷融合通信與網(wǎng)絡、信號處理、計算機、微電子等科學與技術，是后PC時代計算機技術發(fā)展的一個重要方向。嵌入式系統(tǒng)作為重要的計算機軟硬件平臺，再結合具體的工程應用，將會給我們的生產(chǎn)和生活帶來顛覆性的革命。從信息與通信工程的角度看，利用嵌入式系統(tǒng)平臺來實現(xiàn)信號處理、網(wǎng)絡通信、移動計算等，會促進物聯(lián)網(wǎng)等技術飛速發(fā)展；從電子科學與技術的角度看，嵌入式系統(tǒng)綜合運用了電子硬件設計技術和計算機軟件設計技術，再結合具體應用，將逐漸向片上系統(tǒng)的“中國芯”制造方向發(fā)展。將相關學科在嵌入式體系設計過程中有效結合，能滿足國家對社會緊缺的復合型嵌入式系統(tǒng)工程設計技術拔尖創(chuàng)新人才和應用人才的需要。[5]

1、打通各學科在嵌入式系統(tǒng)設計中相互融合的經(jīng)脈，構建一套學科交叉與融合、以平臺模式進行學科定位與分工的課程教學體系

嵌入式系統(tǒng)工程是一個綜合系統(tǒng)工程，從嵌入式系統(tǒng)平臺的構建到嵌入式系統(tǒng)平臺的應用，都涉及到其它各類學科的發(fā)展，關鍵是把握好自己的“定位”與“分工”，了解學科的“交叉”與“融合”。[6]

教學改革后，針對嵌入式系統(tǒng)課程體系具有知識面寬、綜合性強和理論與實踐高度融合等特點，通過請進來、走出去，按照行業(yè)最新的發(fā)展和要求，重新制定教學計劃，結合行業(yè)發(fā)展和企業(yè)用人的最新的信息，校企共同參與教材編寫、雙師型教師培養(yǎng)，共同開展教學工作，學生走上工作崗位后，企業(yè)和學生共同反饋信息，構建一套與時俱進的完善的課程教學體系。

2、變“驗證式”為“創(chuàng)新式”的項目引導式實踐教學模式

傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)大多是驗證式的實驗，或者是預先知道結果的表演式的演練，學生是被動的完成相關實驗。引入新的實踐體系后，是按照學生的設想進行各種項目嘗試和創(chuàng)新，答案不是千篇一律的，激發(fā)學生的興趣和愛好，通過企業(yè)常用的各種仿真軟件，低成本、重創(chuàng)新，通過軟硬結合，把仿真的電路和程序制作成有實用價值的實物，提高學生的動手能力，為學生參加各類競賽和進入工作崗位奠定基礎。

3、通過“訂單式教育”、“校企共同投資”、“雙師型教師隊伍建設”，實現(xiàn)校企合作培養(yǎng) “零試用期”嵌入式系統(tǒng)工程技術人才

嵌入式系統(tǒng)人才是復合型專業(yè)技術人才，專業(yè)跨度大，對于在校大學本科生很難切入這一領域，需要與企業(yè)深度合作才能完成。校企合作不能簡單演變成就業(yè)的去向，而真正要通過企業(yè)對嵌入式系統(tǒng)人才的需求訂單，共同研究，共同投入，共同培養(yǎng)。一方面讓教師不斷的刷新知識，培養(yǎng)“雙師型”教師；另一方面讓企業(yè)的工程師與學?；?，對理論進行完善和提高，直接參與學生的授課。讓企業(yè)的訂單式教育不僅僅是招收“人手”，而是招收需要的“人才”。[7]

4、編寫行業(yè)最新理念和技術的實用教材，滿足學生參加全國大學生創(chuàng)新設計制作大賽和進入企業(yè)的開發(fā)應用

教材的更新很難及時跟進技術的要求，源于教師知識的更新和培養(yǎng)難以適應日新月異技術發(fā)展。可通過每年組織學生參加各類創(chuàng)新性設計大賽、創(chuàng)新型項目申報及校企合作等，不斷的完善教材的知識體系，將最新的理論和技術應用編入教材，讓教科書常換常新。比如，在《ARM微控制器應用設計與實踐》教材中，可增加設計產(chǎn)品時如何實現(xiàn)低功耗的內容；最新的實驗仿真軟件及用法；最新嵌入式系統(tǒng)及設計方法的介紹等，讓教材能與實踐教學配套，能滿足企業(yè)的需求。

四、結語

嵌入式系統(tǒng)設計技術的快速發(fā)展要求我們必須始終緊跟時代的步伐，把握住時代的脈搏，與時俱進?？梢試壹?、省級、校級特色精品課程建設標準為工作指導，認真找差距，研究切實可行的嵌入式體系設計人才培養(yǎng)模式建設思路和方法，扎實推進電子信息工程卓越工程師培養(yǎng)的各項建設工作，不斷將課程體系的改革和建設推向深入，力爭為國家、社會培養(yǎng)更多的具有創(chuàng)新精神的高素質人才。

【注 釋】

[1] 張偉賢.解碼中國制造2025十大主線 智能制造是主風口[N].21世紀經(jīng)濟報道，2015-5-21（18）.

[2] 杜欽生，唐伎玲.應用型大學嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式研究[J].長春大學學報，2012（22）214-220.

[3] 于延，王建華，王明華.嵌入式系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)模式的實踐與探索[J].計算機教育，2013（6）42-45.

[4] 許童羽，陳春玲.孫國凱面向卓越工程師培養(yǎng)目標的嵌入式系統(tǒng)課程實踐教學改革[J].高等農業(yè)教育，2013（4）74-76.

[5] 閔華松，魏洪興，王田苗.嵌入式系統(tǒng)在電子信息類專業(yè)教學中的推廣[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2010（3）5-8.

[6] 丁佳博.論述嵌入式系統(tǒng)的學科交叉與融合[J].知識經(jīng)濟，2013（1）92.

[7] 唐勇奇，黃紹平，劉國繁等.校企合作培養(yǎng)“卓越工程師”—以湖南工程學院實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”為例[J].教育探索，2010（12）71-74.

【作者簡介】

李月華，女，講師，研究方向：信號與信息處理.

郭 瑋，女，副教授，研究方向：高頻信號處理，本文通訊作者.