蔣夢云 劉萍

摘要：隨著嵌入式技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對嵌入式開發(fā)人才的需求也越來越迫切。該課程群將以企業(yè)實際需求為導(dǎo)向，緊密結(jié)合市場需求和最新技術(shù)趨勢，提供全面系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)技術(shù)培訓(xùn)。課程群通過理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，學(xué)生將能夠全面掌握嵌入式開發(fā)所需的核心技術(shù)和工具，并具備良好的溝通與協(xié)作能力，滿足企業(yè)的人才需求。

關(guān)鍵詞：嵌入式；崗位需求；課程群；軟件開發(fā)

中圖分類號：TP391? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0139-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

在科技日新月異的今天，嵌入式技術(shù)已經(jīng)逐漸成為支撐各行業(yè)發(fā)展的中堅力量。然而，市場上對于嵌入式開發(fā)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(yīng)企業(yè)對于優(yōu)秀嵌入式開發(fā)人才的迫切需求，建立一個以崗位需求為驅(qū)動的嵌入式開發(fā)技術(shù)課程群顯得尤為重要。

這一課程群將企業(yè)實際需求作為教學(xué)導(dǎo)向，緊密結(jié)合市場需求和最新的技術(shù)趨勢，提供全面、系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)技術(shù)培訓(xùn)。通過理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，幫助學(xué)生全面掌握嵌入式開發(fā)所需的核心技術(shù)和工具，提升他們的問題解決能力和團(tuán)隊合作能力。

1 崗位需求調(diào)研

根據(jù)2022年世界經(jīng)濟論壇發(fā)布的《未來生產(chǎn)力報告》預(yù)測，到2025年，全球?qū)⒂薪?30億個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備[2]。這些設(shè)備將廣泛運用于智能家居、智慧城市、智能家電等領(lǐng)域，帶來極大的便利。因此，嵌入式開發(fā)人才的需求量呈現(xiàn)出較大的增長趨勢，這些人才將負(fù)責(zé)確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性，防止?jié)撛诘陌踩L(fēng)險[3]。

嵌入式開發(fā)是一個與硬件、軟件緊密結(jié)合的領(lǐng)域，它涉及對系統(tǒng)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(guān)行業(yè)中，嵌入式技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色[4]。隨著這些行業(yè)的快速發(fā)展，嵌入式開發(fā)崗位的需求量也在持續(xù)增長。預(yù)計在未來幾年內(nèi)，這一趨勢仍將保持下去。

根據(jù)智聯(lián)招聘網(wǎng)站對全國數(shù)據(jù)分析顯示，截至2022年4月，全國嵌入式開發(fā)職位數(shù)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(yè)中。其中，廣東、北京、上海等經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)的招聘數(shù)量較多。具體崗位能力要求與素質(zhì)如表1。

由表1 可以看出，嵌入式開發(fā)程序員崗位需要掌握的重要技術(shù)是熟練掌握 C/C++ 語言及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；操作系統(tǒng)原理和體系結(jié)構(gòu)，包括中斷、進(jìn)程、線程、內(nèi)存管理等；具備一定的硬件知識，了解 CPU、內(nèi)存、外設(shè)等硬件的基本原理及如何與之交互；理解嵌入式軟件開發(fā)的生命周期，如需求分析、設(shè)計、編碼、測試、集成、部署等；掌握常用的編譯器、調(diào)試工具和版本控制工具，如GCC/G++、GDB、SVN/GIT等；在嵌入式開發(fā)中還需要了解一些通信協(xié)議，例如 I2C、SPI、UART 等；對嵌入式系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性、可靠性等方面有相關(guān)的認(rèn)識和經(jīng)驗。

2 課程群建設(shè)現(xiàn)狀

為了適應(yīng)軟件行業(yè)對嵌入式開發(fā)人才的需要，計算機科學(xué)與工程學(xué)院以崗位需求為導(dǎo)向， 經(jīng)過專家科學(xué)論證， 在培養(yǎng)方案中設(shè)置了嵌入式開發(fā)方向系列課程， 如表2所示。

單片機原理與接口課程經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，已經(jīng)形成了一支穩(wěn)定的師資隊伍。這支隊伍中，老師們不斷積累教學(xué)經(jīng)驗，不斷豐富和優(yōu)化教學(xué)方法和教學(xué)模式，使得課程質(zhì)量得到了持續(xù)提高。同時，在藍(lán)橋杯大賽中，本課程的學(xué)員也取得了優(yōu)異的成績，充分展示了課程的教學(xué)成果。

此外，本課程的教學(xué)競賽也得到了很好的推廣和實施。通過參加競賽，學(xué)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(jìn)學(xué)員之間的交流和合作。教學(xué)競賽的開展也為課程質(zhì)量的提高提供了有力的支持。

為了更好地滿足學(xué)員的學(xué)習(xí)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(dǎo)書、教學(xué)視頻等，為學(xué)員提供了更加全面和細(xì)致的學(xué)習(xí)支持。

嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計與嵌入式Linux系統(tǒng)編程將在后續(xù)時間陸續(xù)開設(shè)。

總之，單片機原理與接口課程在多年的教學(xué)實踐過程中，已經(jīng)形成了一支穩(wěn)定的師資隊伍，教學(xué)教輔資源不斷豐富，教學(xué)方法和教學(xué)模式不斷優(yōu)化，在藍(lán)橋杯大賽中取得了優(yōu)異的成績，教學(xué)競賽相輔相成。這些成果的取得為課程質(zhì)量的提高提供了有力的保障，也為學(xué)員的學(xué)習(xí)提供了更好的支持。

3 課程群優(yōu)化措施

課程群建設(shè)的目的是降低課程的獨立性，增強培養(yǎng)嵌入式課程體系為目標(biāo)的服務(wù)特征。在總體設(shè)計上，課程群弱化了單片機原理與接口、嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計單門課程的概念，突出了課程內(nèi)容之間的融合、交叉和關(guān)聯(lián)。這種做法有利于提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，教師可以通過對課程內(nèi)容的取舍，更好地圍繞課程群的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)。

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

在課程群的教學(xué)過程中，教師需要靈活地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，以適應(yīng)不同學(xué)生的需求和特點。同時，教師還需要關(guān)注每門課程之間的聯(lián)系和融合，以及它們對于整個課程群培養(yǎng)目標(biāo)的影響。通過這種方式，教師可以更好地提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生更好地掌握知識和技能，實現(xiàn)全面發(fā)展。

3.1 課程群內(nèi)課程間的關(guān)系

單片機原理與接口這門課程作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。在單片機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中，它扮演著至關(guān)重要的角色。通過學(xué)習(xí)這門課程，學(xué)生可以深入了解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、周邊設(shè)備的應(yīng)用以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)框架。

嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計這門課程，是在掌握了單片機原理與接口的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)ARM Cortex-M系列處理器的原理、體系結(jié)構(gòu)、編程方法及調(diào)試技巧等知識。ARM架構(gòu)，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，包括但不限于智能手表、物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備等。

通過學(xué)習(xí)嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計，可以更深入地了解ARM Cortex-M系列處理器的原理和體系結(jié)構(gòu)，掌握其編程方法和調(diào)試技巧。同時，還可以了解ARM架構(gòu)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，為自己的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。嵌入式Linux系統(tǒng)編程則是在嵌入式ARM 系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)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(tǒng)，以及使用Linux提供的各種工具和庫來實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)。涉及更高層次的應(yīng)用開發(fā)，需要掌握C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)原理等知識，特別是對Linux內(nèi)核有一定的了解。

綜上所述，單片機原理與接口是入門基礎(chǔ)，讓人們掌握了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和技能；嵌入式ARM 系統(tǒng)設(shè)計則是進(jìn)階課程，幫助人們深入了解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的細(xì)節(jié)和技巧；而嵌入式Linux系統(tǒng)編程則是高級課程，讓人們掌握了嵌入式系統(tǒng)的高級編程技能和系統(tǒng)設(shè)計。這三門課程具有順序性和漸進(jìn)性，幫助人們逐步深入嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的領(lǐng)域。同時，這三門課程之間也存在著緊密的聯(lián)系和交叉，它們相互補充，相輔相成。通過學(xué)習(xí)這三門課程，可以全面了解嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和編程，提高學(xué)生的綜合能力，為將來從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 加強實踐教學(xué)內(nèi)容改革

要加強實踐教學(xué)內(nèi)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(shè)計與實施，讓學(xué)生親身參與并解決真實問題。這有助于學(xué)生將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實際中，并培養(yǎng)解決問題的能力。

建立實驗室環(huán)境：提供具備嵌入式開發(fā)所需的實驗室設(shè)施和硬件平臺，供學(xué)生進(jìn)行實際操作和調(diào)試。這樣可以讓學(xué)生在真實環(huán)境中進(jìn)行實驗和測試，加深對嵌入式開發(fā)技術(shù)的理解和掌握。

推廣開源工具和平臺：引入開源嵌入式開發(fā)工具和平臺，如Arduino、Raspberry Pi等，讓學(xué)生能夠快速上手并進(jìn)行實踐。開源工具和平臺具有豐富的資源和社區(qū)支持，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和獨立思考能力。

通過加強實踐教學(xué)內(nèi)容改革，可以提高學(xué)生的實際操作能力和問題解決能力，更好地滿足企業(yè)對嵌入式開發(fā)人才的需求。

3.3 加強實踐考核，提高學(xué)生綜合能力

為了加強實踐考核，提高學(xué)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(xué)生在實際項目中的表現(xiàn)。這可以通過項目報告、演示、代碼評審等方式進(jìn)行，以全面評估學(xué)生的實際操作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。

實驗報告和文檔撰寫：要求學(xué)生撰寫詳細(xì)的實驗報告和技術(shù)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(jié)果等。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的文字表達(dá)能力和技術(shù)文檔編寫能力，同時也能夠評估他們對實驗內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。

獨立實踐考核：設(shè)置獨立實踐考核項目，要求學(xué)生獨立完成一個嵌入式開發(fā)項目并提交成果。這可以評估學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)造力和解決問題能力，同時也鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索。

團(tuán)隊合作評估：開展團(tuán)隊項目，評估學(xué)生在團(tuán)隊合作中的角色扮演和貢獻(xiàn)。通過團(tuán)隊合作項目的評估，可以了解學(xué)生的溝通與協(xié)作能力、項目管理能力以及解決團(tuán)隊沖突的能力。

行業(yè)實習(xí)評估：與企業(yè)合作，安排學(xué)生進(jìn)行實習(xí)，并由企業(yè)進(jìn)行實習(xí)評估。通過實習(xí)評估，可以評估學(xué)生在真實工作環(huán)境中的表現(xiàn)，包括工作態(tài)度、專業(yè)知識應(yīng)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(xué)生的實際操作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力，提高他們的綜合能力和就業(yè)競爭力，能夠更好地適應(yīng)工作環(huán)境和需求。

4 總結(jié)

嵌入式開發(fā)課程群由單片機原理與接口、嵌入式ARM系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式Linux系統(tǒng)編程三門教學(xué)相關(guān)的課程組成。三門課程教學(xué)目標(biāo)獨立，但知識體系逐步關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)建了整個嵌入式人才培養(yǎng)體系。課程涵蓋了嵌入式開發(fā)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，從而確保學(xué)生能夠充分理解和應(yīng)用相關(guān)技術(shù)。盡管嵌入式開發(fā)課程群建設(shè)才剛剛起步，體系還不完備，但我們堅信嵌入式開發(fā)課程群建設(shè)將能夠切實提高教學(xué)效果，培養(yǎng)更多的嵌入式開發(fā)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李佳，胡輝，李萬軍，等.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的本科嵌入式課程教學(xué)改革研究[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2023，33（4）：36-38.

[2] 王娜，彭劍，周月鵬.應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的嵌入式課程改革[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報，2023，44（2）：28-32.

[3] 浦靈敏，施紀(jì)紅.AIoT背景下高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)嵌入式課程體系建設(shè)研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2022，12（12）：130-131，135.

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

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

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