以市場需求為導(dǎo)向的嵌入式硬件人才培養(yǎng)模式探索與實踐

雷芳 余翔 李強(qiáng) 楊勝元

摘要：以用人單位對嵌入式人才要求的知識﹑能力為出發(fā)點，構(gòu)建了“知識﹑能力與課程”實現(xiàn)矩陣。在該基礎(chǔ)上，將學(xué)校電子信息工程專業(yè)的現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式與市場需求對比評價后，分析并找出了該校嵌入式硬件人才培養(yǎng)與市場需求差距的原因，結(jié)合電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)特色，從優(yōu)化課程體系﹑加強(qiáng)課程建設(shè)﹑完善實踐課程內(nèi)容﹑加強(qiáng)校企合作﹑改革畢業(yè)實習(xí)﹑嚴(yán)控畢業(yè)設(shè)計﹑加強(qiáng)師資隊伍等7個方面進(jìn)行了探索，取得了一定的成效。

關(guān)鍵詞：市場需求;嵌入式硬件人才;培養(yǎng)模式;探索與實踐

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）18-0116-03

目前嵌入式系統(tǒng)課程是我國高校計算機(jī)、電子以及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)主干課[1 ]。全球眾多知名的公司，都在把智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)等基于嵌入式技術(shù)的產(chǎn)品和理念作為今后的發(fā)展方向，嵌入式行業(yè)無論現(xiàn)在還是未來都是一個極具發(fā)展前景、代表未來技術(shù)發(fā)展方向的行業(yè)[2] 。但就我校電子信息工程專業(yè)這幾年的就業(yè)情況看并不理想。

1 市場對嵌入式硬件人才需求與課程對應(yīng)關(guān)系分析

通過對“前程無優(yōu)”“51job”“智聯(lián)招聘”等10多家大型網(wǎng)站中關(guān)于嵌入式人才的崗位需求和崗位能力描述的搜集，我們整理出企業(yè)對嵌入式硬件人才的知識﹑能力﹑素養(yǎng)需求，并對同質(zhì)描述進(jìn)行歸納，經(jīng)比對整理分析，得到市場對嵌入式硬件人才需求的知識﹑能力的基本要求，分別見表1和表2中的第1列。

依據(jù)我校2012級電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案，我們整理出該類人才需求的知識﹑能力和與之對應(yīng)的課程。對嵌入式硬件人才所具備的基本知識和課程的對應(yīng)關(guān)系，我們稱之“知識實現(xiàn)矩陣”，見表1;對嵌入式硬件人才所具備的技能和課程的對應(yīng)關(guān)系，我們稱之“能力實現(xiàn)矩陣”，見表2。

電子系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真 3

5 熟悉常用的測試工具：常用的萬用表，開關(guān)電源，示波器。復(fù)雜些的有網(wǎng)絡(luò)分析儀，頻譜分析儀，信號發(fā)生器等，掌握虛擬負(fù)載、多通道溫度計、功率計等 物理實驗，數(shù)字電路實驗，電子電路實驗 2，4 常用的測試軟件的使用：比如串口調(diào)試助手，或者網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具，一些分析電路的軟件，如MUILTISM等等 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（1）（2），電路分析實驗，電子電路實驗，電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實訓(xùn)1 3，4

熟練使用Keil、eclipse等開發(fā)環(huán)境 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（1）（2） 3，4 能夠使用c語言編寫的硬件驅(qū)動程序，如A/D轉(zhuǎn)換等;熟練掌握各種嵌入式總線驅(qū)動，如i2c，spi等 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（2）;電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實訓(xùn)2，3 4，6 熟悉各種通信接口的特性，及其實現(xiàn)方法（如SPI，UART等） 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（2） 4 ]

從表2中發(fā)現(xiàn)，除少部分學(xué)生在電子競賽中使用到頻譜儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀外，我們學(xué)生大多數(shù)沒有見過甚至沒有使用過，我們需要加強(qiáng)硬件人才在這兩個儀器上的使用;雖然嵌入式硬件人才所需的能力培養(yǎng)我們的課程都有所涉及，但從我院2017級“畢業(yè)生就業(yè)分析報告中”反映出：許多畢業(yè)生認(rèn)為學(xué)校教育應(yīng)在課程設(shè)置特別是提供實踐機(jī)會等方面加大努力以滿足就業(yè)形勢的需要。從我校對畢業(yè)生能力調(diào)查和企業(yè)反饋結(jié)果，企業(yè)反映我校培養(yǎng)的該方向?qū)W生滿足這些需求，這里對素質(zhì)需求與課程的對應(yīng)關(guān)系不做贅述。

2 我校嵌入式硬件人才培養(yǎng)與市場需求差距的原因

搜集與之相關(guān)課程的教學(xué)大綱﹑教案﹑課程問卷調(diào)查，以及咨詢相關(guān)課程負(fù)責(zé)人，仔細(xì)整理分析后，發(fā)現(xiàn)我校電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)的嵌入式硬件人才和市場需求之間存在很大差距，具體表現(xiàn)在：

（1）反映在培養(yǎng)方案的課程體系設(shè)置中：相關(guān)課程的前后續(xù)課程設(shè)置尚存在問題，該方向某些前修課程知識和技能不具備，后續(xù)課程對其沒有應(yīng)用延展;沒有規(guī)范性的工程實際訓(xùn)練課程;已開設(shè)的相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法滿足日新月異的新技術(shù)變革的需要，而且廣度有限，深度不夠。

（2）反映在教學(xué)的實施中：大多數(shù)教師只注重知識的傳授而忽視能力的培養(yǎng);學(xué)校的學(xué)評教也只注重教師知識傳遞的方法和學(xué)生掌握知識的多少，而沒有鼓勵教師在學(xué)生能力方面?zhèn)魇讴p付出和探索，缺乏對學(xué)生能力培養(yǎng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

（3）反映在實踐教學(xué)過程中：就是沒有一流的、與實際工程應(yīng)用密切結(jié)合的實驗教學(xué)設(shè)施以及相關(guān)實踐性課程內(nèi)容設(shè)計;雖有個別實踐課程能涉及需求，但因課時過少無法完全達(dá)成需求，使得培養(yǎng)的人才創(chuàng)新意識薄弱，實踐能力不強(qiáng)，與實際工程應(yīng)用需求嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生發(fā)展后勁不足。

（4）反映在師資隊伍中：相關(guān)課程教師普遍缺乏感性認(rèn)識，過多側(cè)重理論性學(xué)術(shù)研究，而忽視工程應(yīng)用訓(xùn)練。尤其部分嵌入式教師缺乏嵌入式工作的實戰(zhàn)經(jīng)驗，缺少對整個嵌入式行業(yè)的把握，不能與時俱進(jìn);大多數(shù)課程教師能清楚地知道自己所授課程的教學(xué)目標(biāo)，但很少能清楚課程對市場各類人才的需求的能力培養(yǎng)重點在哪里;班導(dǎo)師及就業(yè)指導(dǎo)老師也不清楚崗位和課程體系的聯(lián)系。

3 我校嵌入式硬件人才培養(yǎng)模式改革舉措

3.1 改革的具體措施

（1）修訂培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系。將微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（2）由原來的第4學(xué)期調(diào)整至第5學(xué)期，使之在學(xué)習(xí)該課程之前具有C語言﹑單片機(jī)﹑數(shù)字電路﹑電子電路﹑電路圖制作的基礎(chǔ)知識;考慮到嵌入式開發(fā)大多與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，將網(wǎng)絡(luò)課程由原來的限選改為必修;將射頻通信電路與天線實訓(xùn)40學(xué)時的方向課程改為射頻通信電路實驗專業(yè)必修課程和射頻電路設(shè)計與天線的方向選修課程，前者16學(xué)時，后者24學(xué)時，讓大多數(shù)學(xué)生會網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀的使用;在第4學(xué)期之前增加軟件類選修課程，如Linux操作系統(tǒng)。修訂后，既兼顧了電子信息類專業(yè)大類培養(yǎng)的要求，又滿足了專業(yè)FPGA人才和嵌入式人才方向的需求。

（2）改革教學(xué)方法，加強(qiáng)課程建設(shè)。目前微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（2）的理論和實驗各20學(xué)時?？紤]到授課效果，已將課程全部移到實驗室教學(xué)，并且將課程分為兩個方向?qū)嵤?/3的學(xué)生學(xué)習(xí)Cortex-m3，stm32處理器的內(nèi)容，側(cè)重學(xué)習(xí)接口技術(shù)和驅(qū)動程序設(shè)計;1/3的學(xué)生學(xué)習(xí)Cortex-A8，Linux操作系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)的移植等。老師積極改進(jìn)教學(xué)方法;在課堂上注重學(xué)生能力的培養(yǎng);改變以往給學(xué)生源代碼的方式，讓學(xué)生自己完成代碼形成方法學(xué);課程組任課老師在第一次課將崗位需求與課程間的聯(lián)系告知學(xué)生，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的就業(yè)方向;在教學(xué)中根據(jù)學(xué)生興趣在分組中合理搭配學(xué)生，按學(xué)生就業(yè)方向：硬件﹑軟件﹑技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生按方向完成自己所擔(dān)任職責(zé)，并要求學(xué)生完成相關(guān)規(guī)范的工程技術(shù)文檔，測試代碼等;課程結(jié)束之后教師設(shè)置了1-2個合理的調(diào)查問卷并及時將結(jié)果反饋給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在后續(xù)課程﹑畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計中加強(qiáng)，并在研究生階段進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

（3）完善相關(guān)實驗和實踐課程內(nèi)容。在程序設(shè)計訓(xùn)練中為提高學(xué)生編程應(yīng)用能力，采用項目式分組形式以任務(wù)驅(qū)動學(xué)生完成;在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實訓(xùn)1中，改變以往只是讓學(xué)生學(xué)習(xí)Altium Designer、Protel的使用，增加制電路板的任務(wù)，要求學(xué)生設(shè)計并制作單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板，外加一些傳感器模塊;學(xué)生做出板子后，要測試是否連同，是否該系統(tǒng)能正常工作;老師會給一段測試代碼和串口通信程序，幫助學(xué)生熟悉串口小軟件，以及萬用表﹑示波器﹑信號源儀器的使用;電子電路實驗有8學(xué)時是仿真軟件multism的使用;數(shù)字電路實驗將原來16學(xué)時增加為32學(xué)時，增加QuartusII軟件的使用。

（4）加強(qiáng)校企緊密合作，提升學(xué)生嵌入式項目應(yīng)用能力。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實訓(xùn)3從2012級開始連續(xù)3屆引入企業(yè)工程師授課，完成基于嵌入式的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)﹑基于STM32的無人機(jī)實訓(xùn)項目﹑基于STM32的智能車和番茄鬧鐘等實訓(xùn)項目。通過引入企業(yè)工程師授課，學(xué)生盡早接觸到了前沿技術(shù)。

（5）改革畢業(yè)實習(xí)，提升學(xué)生嵌入式方向就業(yè)能力。從 2016年開始，要求大四學(xué)生全部在企業(yè)進(jìn)行畢業(yè)實習(xí);由校企合作基地承擔(dān)這方面的實習(xí)培訓(xùn);企業(yè)引入行業(yè)動態(tài)發(fā)展與就業(yè)分析﹑職場禮儀﹑企業(yè)文化等內(nèi)容;再加以技能方面的訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生在產(chǎn)品開發(fā)方面的功能需求分析、軟硬件功能樣機(jī)測試、文檔整理方面的能力。如2018年寒假，我們送往重慶仙桃數(shù)據(jù)谷的同學(xué)除學(xué)習(xí)了上述職場方面的知識外，還接受了VR和無人機(jī)兩方面的訓(xùn)練，最后企業(yè)在產(chǎn)業(yè)園區(qū)邀請到了園區(qū)經(jīng)理給大家講解了園區(qū)用人需求，帶領(lǐng)學(xué)生參觀了產(chǎn)業(yè)園區(qū).

（6）加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，組建專業(yè)高素質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊。嵌入式人才培養(yǎng)，對教師隊伍有著特殊的要求;教學(xué)模式的改革，各種新型教學(xué)方式的應(yīng)用都對教師提出了較高的要求[5]。為培養(yǎng)和儲備既具備教學(xué)理論功底又具備實踐能力的師資隊伍，我們一方面投入資金，創(chuàng)造條件幫助教師，如建立院級和校級課程建設(shè)項目，讓老師在課程上改革，鼓勵老師翻轉(zhuǎn)課程教學(xué);另一方面派老師參加課程和專業(yè)交流﹑行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗;經(jīng)過近2年的建設(shè)，通過以老帶新，引進(jìn)具有豐富開發(fā)經(jīng)驗的博士生﹑教師企業(yè)掛職鍛煉﹑海外訪學(xué)﹑不定期參加行業(yè)交流和培訓(xùn);已形成高素質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊的雛形。

3.2 改革效果

實施兩屆后，電子信息工程專業(yè)部分學(xué)生具有了嵌入式硬件設(shè)計與開發(fā)方面的能力，課程調(diào)查問卷分析表明，比前2屆學(xué)生反映好;我校2017年就業(yè)報告中，數(shù)據(jù)分析表明2017屆學(xué)生呈現(xiàn)最好的就業(yè)率和簽約率，有約9%的學(xué)生在嵌入式領(lǐng)域就業(yè)，約21%的學(xué)生在電子技術(shù)/領(lǐng)域找到滿意的工作。目前，2018屆學(xué)生有20人通過廣州嵌入式培訓(xùn)并獲得證書，有90人獲得ARM公司的培訓(xùn)證書。連續(xù)兩屆的全國智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽電子信息工程專業(yè)學(xué)生獲得3項國家一等獎，西南片區(qū)一等獎1項，二等獎4項，三等獎7項;全國電子設(shè)計競賽二等獎2項。

4 結(jié)論

雖然我們在人才培養(yǎng)模式上進(jìn)行了探索，但嵌入式硬件人才培養(yǎng)是應(yīng)用性很強(qiáng)的工作，需要前后續(xù)課程﹑校內(nèi)校外通力協(xié)作，尤其是嵌入式課程本身以及與之相關(guān)的課程以及實踐環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行教學(xué)模式﹑教學(xué)方法﹑考核方式的改革。在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)日新月異的新常態(tài)下，嵌入式老師們要緊跟業(yè)界動態(tài)，緊跟技術(shù)的發(fā)展;建立成熟的科研和教學(xué)互動的良性閉環(huán)系統(tǒng)，注重與業(yè)界的結(jié)合，只有這樣才能培養(yǎng)出符合業(yè)界需要的嵌入式人才。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 馬忠梅.淺談嵌入式人才培養(yǎng)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2015（7）：7-8.

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