摘要：針對嵌入式產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的機遇，簡要分析了目前國內(nèi)高校在嵌入式系統(tǒng)教學中存在的問題和不足。基于我院嵌入式系統(tǒng)應用型人才培養(yǎng)基地的建設，介紹了在實施嵌入式人才培養(yǎng)中，從指導思想、培養(yǎng)目標、課程設置、實訓內(nèi)容、教學模式等方面的做法。實踐證明，學生在嵌入式開發(fā)及應用能力方面有了明顯的提升，同時又推動了學科發(fā)展及師資隊伍建設。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；開發(fā)；應用型；人才培養(yǎng)；基地建設

嵌入式系統(tǒng)(Embedded System)被定義為以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積、功耗都有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡通訊等多個技術(shù)領(lǐng)域，其核心包括：嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)及用戶程序，主要用于實現(xiàn)對設備的信息處理、控制、管理等功能。嵌入式系統(tǒng)的應用覆蓋網(wǎng)絡、通訊、智能信息產(chǎn)品、工業(yè)控制、航空、航天等各種領(lǐng)域，其產(chǎn)品以高性能、低功耗、應用方案靈活、成本低廉等諸多優(yōu)點，在工業(yè)控制、軍事國防、航空航天、網(wǎng)絡通信、消費電子等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。嵌入式系統(tǒng)應用已經(jīng)滲透到各個科技領(lǐng)域和日常生活的每個角落，可以說嵌入式技術(shù)無處不在，是后PC時代最人們的研究領(lǐng)域之一。
嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用及其良好的發(fā)展?jié)摿Υ呱似髽I(yè)和社會對嵌入式系統(tǒng)人才的需求，越來越多的在校大學生、企業(yè)工程師和相關(guān)技術(shù)人員也都加入了嵌入式系統(tǒng)的學習大軍。國內(nèi)高校紛紛開設了嵌入式體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)課程，但嵌入式系統(tǒng)教育還處于初期階段，沒有形成統(tǒng)一的教學體系和人才培養(yǎng)模式，課程缺乏系統(tǒng)性和層次性；諸多高校只是為了適應技術(shù)的發(fā)展趨勢改變或者增設一兩門嵌入式系統(tǒng)方面課程，同時又存在著缺設備、缺師資、缺系統(tǒng)的教學現(xiàn)狀。而嵌入式系統(tǒng)本身涉及知識面廣、綜合性和應用性強，加上學科發(fā)展之快，因而學習和講授難度較大，難以形成一個簡單明晰的知識體系，大部分學生根本無法在很短的時間內(nèi)掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和設計方法。
如何開展嵌入式的“教”與“學”，如何在有限的學時里安排教學內(nèi)容，以及通過什么樣的平臺進行知識的學習和應用是很多高校在嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)中面臨的問題。作者作為負責人申報了嵌入式應用型人才培養(yǎng)基地建設項目，該項目得到了省教育廳的資助，旨在通過基地建設，從課程體系搭建、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新、教學方式改革、師資隊伍建設等方面構(gòu)建一種學習與工作相結(jié)合的教學模式和課程設計理念，從而能夠有效地對嵌入式系統(tǒng)方向高技術(shù)應用型人才的培養(yǎng)。
嵌入式系統(tǒng)應用型人才培養(yǎng)基地建設，通過市場調(diào)研及企業(yè)訪談，提取存在的問題，并于企業(yè)共同制定培養(yǎng)方案及基地建設，最后通過實施調(diào)整及完善方案，重點突出以下5個方面：1)加強實踐環(huán)節(jié)。由于嵌入式系統(tǒng)設計是一個實踐性很強的技術(shù)，如果缺乏相應的實驗環(huán)節(jié)或系統(tǒng)性實驗作支撐，只是簡單的驗證性實驗，學生很難從系統(tǒng)性上進行全面把握，同時教學過程簡單枯燥，不易激發(fā)學生學習興趣；2)形成社會急需嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用相對接的課程群，構(gòu)建課程體系結(jié)構(gòu)，分層次、分項目漸進性的學習與實踐，逐步提高學生嵌入式系統(tǒng)的理論水平和應用能力，使學習過程上升到系統(tǒng)級和專業(yè)級。3)配備具有開發(fā)經(jīng)驗的工程師與高校教師1：1共同承擔授課任務，提高嵌入式體系相關(guān)課程的教學效果。4)研發(fā)適合學生使用的開發(fā)平臺，為學生課下學習提供有力保障。5)采取任務驅(qū)動的教學方法，邊干邊學，以干促學。

1 基地建設指導思想
1)前期積累
我院2005年開始籌建嵌入式系統(tǒng)實驗室，自主研制、開發(fā)用于教學的51系列(8位)，430系列(16位)，ARM系列(32位)嵌入式多功能用戶板各20套；2007年開始投入使用到實驗教學、課程設計、畢業(yè)設計、課外科技活動等，效果良好。
2)基地建設指導思想
目前，國內(nèi)各高校嵌入式實驗教學設備一般采用市售專用教學實驗箱。實驗箱在嵌入式教學中存在諸多問題，主要體現(xiàn)在：缺乏系統(tǒng)性，學生很難從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進行全面把握；器件配置低、功能單一，不適宜工程開發(fā)應用；體積龐大，不便于攜帶；產(chǎn)品價位高，不易普及推廣。鑒于此原因，我院于2008年3月開始研發(fā)具有高配置、小體積、低價位的多功能系列用戶板，并進行軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)應用于教學中，構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)綜合實訓平臺。其意義在于①為學生進行綜合知識應用、發(fā)揮主觀能動性及創(chuàng)造能力提供軟硬件環(huán)境；②有利于學生從體系結(jié)構(gòu)上全面了解嵌入式系統(tǒng)的基本開發(fā)應用；③提升實驗室的綜合科技水平，培養(yǎng)鍛煉教學團隊，為實驗室發(fā)展注入自我造血機能：④改善實驗教學條件，不斷提高教學水平；⑤節(jié)省對實驗室設備的投資。

2 基地建設規(guī)模及定位
1)基地建設規(guī)模
我院已建成面積350 m2 4個嵌入式系統(tǒng)研發(fā)培訓實訓室。其中2個以嵌入式單片機開發(fā)應用為主，主要以模塊化為主進行教學，教學目的重在掌握嵌入式系統(tǒng)各部分功能及應用開發(fā)。另外2個依托相關(guān)企業(yè)合作聯(lián)建、聯(lián)合辦學，教學目的重在掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應用?；乇ＷC能夠同時容納100名學員接受學習與培訓，滿足社會對計算機相關(guān)專業(yè)、電子信息與通信工程和自動控制等專業(yè)在嵌入式方面的人才培養(yǎng)需求。
2)基地定位與培養(yǎng)目標
定位：培養(yǎng)面向嵌入式技術(shù)應用及產(chǎn)品研發(fā)的中、高級技術(shù)人才。
培養(yǎng)目標：①高端人才培養(yǎng)目標：圍繞ARM+Linux系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，全面深入地理解嵌入式系統(tǒng)的硬件組成和軟件開發(fā)技術(shù)、Linux的裁剪、移植、底層驅(qū)動的開發(fā)與編程。通過系統(tǒng)的學習，使學生能夠獨立承擔在嵌入式領(lǐng)域從事產(chǎn)品設計與開發(fā)應用的復合型應用人才。②中低端人才培養(yǎng)目標：通過嵌入式單片機系統(tǒng)分析、硬件電路設計、焊接技術(shù)、系統(tǒng)軟件編程、代碼優(yōu)化、文檔整理、工程素質(zhì)培養(yǎng)等方面的學習，使學生具有工業(yè)控制核心電路板的軟／硬件系統(tǒng)應用開發(fā)能力，成為自動控制領(lǐng)域工程技術(shù)開發(fā)應用中級人才。

3 教學效果
1)教學模式創(chuàng)新
在教學模式上，采用多種教學模式，理論教學與實驗教學相結(jié)合、教師指導與自主學習相結(jié)合、應用與創(chuàng)新相結(jié)合、課堂教學與課外創(chuàng)新實踐教學活動相結(jié)合。構(gòu)建了“演示驗證型-模塊開發(fā)應用型-系統(tǒng)綜合設計型-研究開發(fā)型”4層次嵌入式實驗教學體系。授課模式以“案例”與“項目驅(qū)動”相互融合的教學方法創(chuàng)新，通過師生共同實施一個完整的“項目案例”工作，使學生達到理論聯(lián)系實際、融會貫通，并把CDIO工程教育理念貫穿于整個教學過程。
2)師資隊伍建設
為保證基地建設持續(xù)良性的運行，不斷滿足社會對嵌入式方面人才的技術(shù)需求，引進企業(yè)工程師若干名。企業(yè)工程師和高校教師1：1共同承擔核心課程的授課任務。我們高度重視在職教師的培養(yǎng)，有目的、有計劃地安排教師到嵌入式方面進行培訓，每年派出教師到企業(yè)崗位掛職鍛煉；積極參加各類研討會，定期開展嵌入式新技術(shù)發(fā)展知識講座，及時掌握嵌入式系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)；長期與企業(yè)合作聯(lián)合研發(fā)嵌入式相關(guān)產(chǎn)品。通過近幾年的教學實踐，逐步形成了嵌入式培訓基地教學研發(fā)團隊在知識能力、學歷層次、職稱及年齡結(jié)構(gòu)較為合理的教師梯伍。
3)教材建設
近年來，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于嵌入式系統(tǒng)理論方面的教材和專著如雨后春筍般涌現(xiàn)。但突出應用實踐性教學的教材屈指可數(shù)。這也反映了國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)教學過程中存在重理論輕實踐的現(xiàn)象。教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，教材建設是基地在實施應用型人才培養(yǎng)的基礎和核心。因此，它是實施培養(yǎng)目標的重要保證。依據(jù)嵌入式不同層次人才培養(yǎng)目標要求，編寫了基于51系列、430系列和ARM系列的實驗教材。教材內(nèi)容主要包括：開發(fā)板電路說明、功能特點和使用方法，軟件開發(fā)環(huán)境，實驗項目的軟硬件開發(fā)應用。該系列教材以學生能力培養(yǎng)為目標，體現(xiàn)先進性，突出系統(tǒng)性，注重實用性。