教師在嵌入式系統(tǒng)邀請賽中的作用和角色

蔣　磊

“英特爾杯大學(xué)生電子設(shè)計競賽嵌入式系統(tǒng)專題邀請賽”（以下簡稱嵌入式系統(tǒng)邀請賽）自2002年開始舉辦，到今年已經(jīng)是第三屆了。比賽的規(guī)模也從一開始國內(nèi)的15所高校28支參賽隊拓展到今天的來自東亞地區(qū)67所高校149支參賽隊。和全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、ACM競賽所不同的是：嵌入式系統(tǒng)邀請賽是開放的比賽，沒有對作品的命題，沒有封閉的場所，只需三個參賽隊員在三個月的時間內(nèi)用發(fā)放的參賽系統(tǒng)平臺做出一個具有完整功能的作品。

本人有幸于2002年參加了第一屆嵌入式系統(tǒng)邀請賽，如今以指導(dǎo)教師的身份帶領(lǐng)新一代年輕人感受這一令人激動的賽事。

作為曾經(jīng)的參賽選手，自然對比賽過程的酸甜苦辣都有所品嘗。今年是第二次組織學(xué)生參加該項賽事了。比賽之前選拔和培訓(xùn)時，我就經(jīng)常給學(xué)生們吹風(fēng)：經(jīng)歷過這次比賽，你會感覺人生從此不同了。

其實所謂的不同，是說：你打開了一扇知識大門，會讓你頓時感到大學(xué)前三年學(xué)習(xí)的知識，只是很少的一部分，這樣就有了學(xué)習(xí)的動力和沖動；有一個異想天開的想法，頓時感到自己有機會實現(xiàn)這樣一個夢想，于是就有了創(chuàng)新的欲望和沖動；和原先不認識的同學(xué)一起工作奮斗，等到成功的時候，頓時發(fā)現(xiàn)自己又多了幾個患難見真情的朋友。

比賽不設(shè)命題，主要是為了鼓勵創(chuàng)新。然而光有創(chuàng)新思想是不夠的，還需要專業(yè)的知識和工程能力來實現(xiàn)創(chuàng)新的想法。因而這樣的比賽也為我們的教學(xué)工作帶來了新的思維：學(xué)生的工程能力為何會有缺失？專業(yè)知識教學(xué)是否太孤立？

參賽的學(xué)生遇到的問題是前所未有的系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的問題。完成一個完整的比賽作品，涉及相當(dāng)多的工程經(jīng)驗和專業(yè)知識。設(shè)計制作一個功能完整的作品與實驗室里作實驗是完全不同的概念。以往的實驗，往往是老師在實驗前就提供了實驗方案，有時甚至提供參考測試結(jié)果，學(xué)生作實驗只是去驗證一個已知的結(jié)果；而自己設(shè)計一個系統(tǒng)存在太多的未知，需要設(shè)計者自己設(shè)計實驗方案，并在沒有參考數(shù)據(jù)的情況下自行分析實驗成敗與否。教學(xué)實驗中，為了演示原理，常常使用較為理想的模型和元件；工程設(shè)計時必須考慮各種干擾因素，通過設(shè)計調(diào)試排除干擾，完成功能，得到實際的工作參數(shù)。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)適時介紹實驗設(shè)計方法，傳授方案設(shè)計經(jīng)驗。

很多情況下，作品設(shè)計實現(xiàn)涉及的知識與課程教學(xué)的內(nèi)容相差甚遠，為了完成一個創(chuàng)新的設(shè)計，常常需要跨越專業(yè)知識體系，尤其是對于嵌入式系統(tǒng)這種實用背景非常強的學(xué)科。一個嵌入式系統(tǒng)裝置通常會有專業(yè)應(yīng)用背景，比如工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，其中可能涉及到信號處理、過程控制、計算機控制、通信、實時操作系統(tǒng)等知識范疇，如果將這個系統(tǒng)應(yīng)用在化工廠，還要涉及化工的專業(yè)知識。要設(shè)計出一個完整的比賽作品，學(xué)生必須拓展他的知識面，去了解別的專業(yè)知識。因此，指導(dǎo)教師本身應(yīng)該有相對寬廣的專業(yè)知識視野，在比賽過程中引導(dǎo)學(xué)生正確運用不同的專業(yè)知識。

從指導(dǎo)比賽的角度而言，我感到要側(cè)重以下幾個方面的工作。

* 學(xué)生的培訓(xùn)

培訓(xùn)的重點在于教授方法，而不是公式。能夠通過選拔參加比賽的學(xué)生通常自學(xué)能力很強。培訓(xùn)時不必拘泥于細節(jié)，而應(yīng)重點介紹設(shè)計方法和工程經(jīng)驗，同時注意各種專業(yè)課程知識的融會貫通，使學(xué)生能夠借鑒他山之石，或舉一反三，學(xué)習(xí)從不同的角度思考問題。

* 參賽選手的組織

最早我們組織參加嵌入式系統(tǒng)邀請賽，學(xué)生是按照專業(yè)劃分，一般都將一個專業(yè)的學(xué)生分在一組。很快我們就發(fā)現(xiàn)了這樣做的弊端：同組學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)相近，整個團隊的知識面狹窄，很難做出相對成熟的作品。讓電子工程的學(xué)生完成軟件設(shè)計任務(wù)，其完成的質(zhì)量很難讓人滿意，而對于計算機的學(xué)生而言，讓他在系統(tǒng)板上擴展硬件也是很困難的事情。將不同專業(yè)的學(xué)生混編，對于作品的設(shè)計進行垂直分工，硬件擴展、OS與驅(qū)動移植、應(yīng)用程序分別由不同專業(yè)的學(xué)生完成，讓他們能夠各自發(fā)揮所長，從而能夠設(shè)計出高質(zhì)量的作品。同時通過這樣的實踐過程，學(xué)生也能夠接觸到自己專業(yè)以外的知識信息。

* 作品的選題

作品選題應(yīng)當(dāng)突出創(chuàng)新，貼近日常生活。如果一味強調(diào)作品性能而不考慮實用性，則比賽也失去意義了。突出創(chuàng)新，貼近生活也能讓學(xué)生將專業(yè)知識運用到更加廣闊的領(lǐng)域。創(chuàng)新的選題需要參賽隊員細致觀察生活，具有發(fā)散性思維，指導(dǎo)教師應(yīng)避免越俎代庖，直接命題，抹煞學(xué)生的創(chuàng)新激情；與此同時，對于收集來的各種思路，指導(dǎo)教師可以指出大致的突破方向，幫助學(xué)生分析其研究意義，或提供類似研究的最新進展情況，避免學(xué)生自主命題的盲目性。

* 作品項目的管理

比賽進入實施階段，最好能夠引入項目管理的流程。在每組參賽學(xué)生中選出一人作為小組負責(zé)人，由指導(dǎo)教師幫助進行方案分析、任務(wù)分解和工作細化，整理項目進行所需的各種資源，建立進度表。對于項目實施中不可預(yù)知的風(fēng)險，指導(dǎo)教師最好能夠指導(dǎo)隊員選取備用方案。作品實施過程中必須重視文檔管理，讓學(xué)生養(yǎng)成寫工作文檔的習(xí)慣，各人之間的接口協(xié)議和工作交接文檔必須清晰明了。做好上述幾項工作才能保證作品能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成。

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)邀請賽指導(dǎo)教師這個角色不同于傳統(tǒng)的教學(xué)實驗指導(dǎo)教師，他在比賽中的作用類似項目經(jīng)理，同時還要做好信息收集和后勤工作。

完成整個比賽，隊員們很辛苦，但是能夠體驗到團隊合作的樂趣和成功的喜悅。作為比賽的指導(dǎo)教師，這樣的比賽也促使我去拓展知識視野，培養(yǎng)鍛煉工程管理能力。同時類似這樣的比賽也為我們改革教學(xué)實驗提供了動力和契機。