嵌入式专业专本科衔接专业教学标准的研制与课程内容开发

李力+宋维

一、嵌入式行业发展与高校嵌入式专业概况

在嵌入式、移动互联网、物联网等热门技术日益普及的今天，嵌入式系统产品正不断渗透进各个行业，作为包含在这些硬件产品中的特殊软件形态，其产业增幅不断加大，而且在整个软件产业中所占的比重日趋提高。嵌入式产业不仅是一个技术密集型产业，而且还是一个技术快速革新的产业。这决定了对人才的要求不仅需要扎实的专业基础知识，而且需要根据技术的变革迅速进行知识更新和技能提升。当前，计算机应用技术日新月异，通信设备、终端、软件等产品不断更新换代，这就对从业人员提出了更高要求。嵌入式行业经过近年来的快速发展，已经进入一个稳定的高速发展和成长期，企业人才需求现状依然保持供不应求的整体状态，虽然已经有越来越多的核心技术人员加入到嵌入式专业领域，但依然无法满足企业高速发展对人才的旺盛需求。同嵌入式技术的快速发展相比，我国教育机构技术和培养则相对滞后，一方面有些学生毕业就面临失业；另一方面一些嵌入式企业却有项目需求找不到合适的人才来实现。造成这一现象的原因主要是，部分学校的高等教育和产业发展相对脱节[1]，目前国内的高校教育中不是偏向硬件，就是偏向软件，硬件设计人员通常比较缺乏系统全面整合设计，而软件开发人员则相对缺乏硬件观念；企业真正需要的有动手能力的嵌入式软件人才，还需要经过一段时间的培训才能上岗。

嵌入式系统人才的匮乏还表现在软件业呈现中低端人才过剩、高端人才缺乏的不合理布局。近年来，尽管随着国家政策的重视、市场的整体推动及多渠道的嵌入式人才培养体系的不断完善，嵌入式开发人才需求瓶颈的问题，在逐步得到缓解，但是整个嵌入式专业人才市场的供求关系还是不匹配，据权威部门统计，我国目前嵌入式软件人才缺口每年仍为50万人左右，我省目前嵌入式软件人才缺口也在2万人左右[2]。因此编制高职和本科嵌入式专业人才培养方案和教学标准，促进高职、本科嵌入式专业人才的培养显得非常迫切。

二、嵌入式技术应用专业专本科衔接专业教学标准研制的步骤

1.准备阶段

（1）成立课题领导机构，组建课题组，聘请专家。

（2）收集资料与理论研修，加强国内外嵌入式专业教学资料和学科建设资料收集，加强课程理论、教学设计理论、教学科学研究方面理论方面资料的收集。

（3）调研准备。召开由课题组负责人和课题组成员参加的开题会议，根据教研院的要求写出调研方案，明确调研目的、调研对象以及调研主要内容，落实调研工作任务分工。

2.实施阶段

（1）制定方案。制定整体标准研制方案，设计调查问卷，制定具体调研工作计划，具体到调研的企业、学校和行业协会以及人员安排。在广泛听取意见的基础上，对工作计划进行修改、完善、充实并最终完成调研工作计划和问卷设计。

（2）开展调研。在广东省范围内对高校嵌入式教学活动的情况和嵌入式行业企业开展专题调研，摸清情况。通过调研相关企业、高职院校、应用型本科院校及不同年限的毕业生等，了解嵌入式行业企业的产业结构、现状及未来发展趋势；明确本专业典型的目标工作岗位及相应知识、技能要求，分析不同层次毕业生就业岗位群和职业生涯路径[3]；比较各院校的人才培养方案，分析构建高本一体化人才培养方案在衔接中存在的问题，从而得出相应的解决方案，为嵌入式专业的专业教学标准编制提供依据。

通过调研，查明了已存在的专业方案和课程设置是否合理，是否过时，了解可以改进的地方，并针对发展趋势进行课程的合理增删调整。通过调研，找出了课程设置重叠和不合理的地方。通过调研资料推论出课程设置的合理学期，解决专本教学方案中课程重叠和进阶的问题，找到嵌入式专业高职教育和应用型本科教育衔接的办法。

（3）最后对调研资料进行汇总分析，调研资料包括访谈录音记录，回收的纸质版、电子版问卷，通过QQ、微信等网络访谈记录等等，得出高本衔接计算机应用技术专业（嵌入式技术应用）相关行业现状、企业发展状况及专业职业教育发展情况，以及企业岗位群，岗位专业能力要求、从业人员职业生涯发展路径等结论。

（4）开展企业岗位工作流程研讨会。

3.总结阶段

（1）在理论与实践研究的基础上，分析各类调研数据，收集、整理、汇总研讨研究成果。

（2）撰写研究报告和教学标准研制论文，结集出版研究成果。

（3）结题报告会。组织专题对课题进行评审，聘请有关专家、课题负责人及有关行政领导出席，对标准研制进行评审，鉴定和验收。

三、嵌入式技术应用专本衔接调研的结论和对课程标准建设的指导意义

通过严格设计调研问卷，对问卷主题进行筛选以及反复修正，分别从行业现状与发展、企业基本情况、企业对嵌入式人才的需求、嵌入式岗位能力要求、职业技术标准、毕业生就业情况等方面进行问卷主题分类设计[4]，并考虑到近年来嵌入式技术在物联网、云计算、移动互联网等领域更加深入的应用和发展，专门在本次调研中增加了相关的题目，在此基础上进行数据的汇总、统计和分析得出调研结论[5]。通过这些调研活动和结论对教学标准研制产生指导意义。

企业调研主要结论和高校对嵌入式专业建设的意义如下：

（1）通过调研发现，嵌入式系统应用领域和行业中，中小规模公司占多数，这体现了嵌入式系统和通用计算机系统的区别。一般而言，通用计算机行业的技术常常集中在大中型企业，技术密集，对人才和资金要求比较高，而嵌入式系统的应用领域则分散在各个行业中，不同应用领域的产品需要结合不同的硬件平台和技术，专业性较强，企业专注度更高，充满了竞争、机遇与创新，因此，中小规模的公司能够在某个领域完成特定的嵌入式产品创新，满足市场需求，基于这个原因，催生出一批中小规模的嵌入式领域的企业。因此高校在嵌入式专业人才培养目标定位时，可以定位在培养能满足中小企业需求的嵌入式毕业生上。

调研还发现，企业对嵌入式产品研发人才需求量较大，这表明对企业而言，企业急需的是嵌入式开发和嵌入式设计人才。这一调查为高职和应用型本科一体化专业培养方案的研制提供了目标，要求在人才培养方案制定时应考虑更高标准，以嵌入式研发人才的培养为目标，而不是满足于培养能在嵌入式行业就业的技术支持人才和相关行业销售人才。

（2）企业比较看重毕业生的创新能力、协同能力和所学专业的学习能力。其中协同能力主要指的是：要求培养的学生，应对计算机技术有较为全面的了解，以便在企业从事嵌入式研发时，能够具备对项目的全局把握能力，能够在团队开发的过程中有效的协调和沟通。尤其在嵌入式项目的研发过程中，技术层面较多，分工和专业化程度高，如果从事软件开发的对硬件完全不了解，或者从事底层开发的人员对上层应用不明情况，这样在协同开发时会产生很多低效的现象。因此在开展课程教学时，高职/本科阶段都应以这些能力的培养为目标开展有针对性的培养。这方面能力的培养主要应在项目综合实训课程中完成。另外，学科竞赛对创新能力的培养具有重要作用。因此，高校应多为专业大赛提供相应条件，专业技能大赛应在校内、校外、行业、教育主管部门、企业等多级别多层次范围上开展竞赛，以便为更多学生提供训练和培养综合创新能力的机会。

（3）企业对高校计算机类嵌入式技术专业毕业生的要求较高，这需要高校紧密结合行业需求和技术进步的方向，不断改进课程体系，增加最新最能体现社会热点需求与人才培养要求的课程，以使学生毕业就能上岗，充分满足企业对创新型人才的要求。这也要求学校在嵌入式专业上增加投入不断提高师资水平，培养人才，并采用多种形式深化开展校企合作，以使得高职教育能够与社会需求同步，始终站在满足社会需要的嵌入式专业最新技能人才培养的前沿。

企业对毕业生动手能力的要求较高。企业对动手能力的要求主要理解为实践能力，包括焊接、测试，对软硬件设备的使用能力以及实际的开发经验等。

企业对人才处理人际关系的能力也有要求。处理人际关系的能力主要是指：（1）对嵌入式系统的全局理解，以便研发团队内不同技术背景的人员协同从事产品开发工作时能够互相协助。（2）沟通能力，主要是与人交往和默契配合能力，能够提高工作效率和工作热情度。

企业对学生嵌入式专业知识要求较高，专业知识的能力培养主要集中在以下几个方面：编程能力，对嵌入式体系结构和嵌入式接口知识的掌握，电路分析能力，代码调试能力，文档撰写与阅读能力等。

因此，高校在教学培养方案和课程设置时应该以能满足以上企业需求的知识和能力培养为目标，各项知识技能的培养应在课程中得到体现。

建议在课程设置时注意：在专/本阶段主要课程设置中以某项编程语言（对嵌入式专业一般而言是c语言）的掌握和编程能力培养为纲，并在某些具体课程中应有针对性的传授嵌入式硬件知识和技能，如焊接调试技巧，识图画图能力和软硬件编程调试方法。在项目实训课程中培养综合运用知识的能力和团队协同、沟通能力。

为了弥补现有教学方案的不足，根据调研的数据，按照企业对人才能力的要求，我们对原有课程设置进行了调整，调整后的专业教学方案在多门课程中着重按照企业对学生能力的要求非常有针对性地进行人才培养：

在嵌入式接口技术中采用ARM Cortex M3芯片讲述接口技术课程，培养学生掌握接口知识，相对于51单片机而言，这样调整后课程难度加大很多，但对学生学习能力的提高大有裨益，而且能满足当前企业对毕业生的要求，缩短了学生毕业后到企业就业后再培训和重新学习的时间。

在嵌入式项目设计综合实训等多门实训课程中培养项目实践经验和协同能力。

在数据结构等语言相关的多门课程中重点培养c语言编程技巧和能力。

在电子电路课程中培养焊接技能、使用仪器技能和电路分析调试能力。

在接口技术等多门课程中都要有针对性的培养专业英语文档阅读能力和技术文档撰写能力。英语水平的要求主要体现在以下几个方面：对嵌入式研发和设计而言，芯片手册（Datasheet&Reference Manual）是最权威的文档，对技术问题的理解常常要落实到英文手册上；提高英语专业阅读能力有助于借助于网络查找疑难问题，找出答案；高职和应用型本科一体化人才培养过程中，学生在升入本科以后有继续深造的可能，英语能力的培养使得学生能够选择更好的职业发展通道。因此，在高职阶段应该打好英语基础，适应专本一体化人才培养的要求。建议在某些课程中开展阅读英文芯片手册的教学过程，逐步使得学生技术文档阅读能力得到提高。

通过对嵌入式教学标准的布局和课程的设计，将企业对人才能力需求分布到各门课程中去，以便培养的毕业生适应用人单位的需要。

（4）企业对嵌入式专业人才知识面“宽”和“精”的要求。虽然企业对编程语言有多种要求，但对于某一个人才的要求常常是专而不是多。因此，作为计算机科学与技术专业大类中的一个非常有针对性的分支，嵌入式技术专业教学标准的设置中应该将某一门语言的“专”作为人才培养的考虑因素。所以在高职嵌入式技术专业教学标准的编制和课程设置中，我们考虑以c语言能力培养为主线，课程中对和c语言相关联的课程安排的多一些，略有兼顾其它语言，以便学生在每个学期都能够以c语言为工具进行嵌入式知识和技能的训练，使得高职阶段有5个学期能够使用c语言进行编程和能力培养，使得学生具备扎实的c语言基础，培养较强的嵌入式编程和实践能力，以便更好的接轨企业和更高一级院校对编程语言熟练程度的要求。

如何把一门编程语言嵌入到5个学期当中？既满足大部分学生对课堂教学内容新鲜感的渴求，不会有太多重复，又能渐进式的推进学生在编程语言的使用上能力的提高和发展？这对教师水平和教学内容提出了要求。建议高校尤其是高职院校在嵌入式专业上增加投入不断提高师资水平，培养教师人才，并采用多种形式深化开展校企合作，将企业的实际项目引入课程作为教学内容，完成课程共建，以使得高职教育能够与社会需求同步，始终站在满足社会需要的嵌入式专业最新技能人才培养的前沿。通过调研，产生如下建议：

一是多让企业在学校开办讲座进行交流。二是需要校企深度合作。目前有些学校校企合作仍处于摸索阶段，对课程教学内容没有深度开发，也没有形成长效机制。有必要在浅层合作的基础上开展进一步的校企共建，在课程共同开发，校企互聘等方面开展深入合作。

四、嵌入式专业教学标准研制和推广的一些建议

嵌入式系统是信息产业走向二十一世纪知识经济时代最重要的经济增长点之一，由于高校刚刚开始专门针对嵌入式工程人才培养的学科设置，从事该行业的师资来自不同专业背景，比如电子工程、软件工程、通信工程、自动控制等，不同学科背景缺乏有机整合，嵌入式知识体系系统性和针对性较差，知识较为陈旧，毕业生缺乏工程实践能力，无法适应企业的实际需要。因此嵌入式方向应重点培养学生嵌入式系统工程实践能力，包括软硬件工程及各种嵌入式系统开发技术，调试和测试工具使用能力。目前广东省高校的软件教育普遍以应用软件为主，学生接触比较多的是.net，java，安卓开发之类应用层面的东西，作为嵌入式开发需要的几个技术支柱：计算机组成原理和体系结构，计算机操作系统，计算机网络的教学内容比较老化，不能跟上最新技术的发展。师资力量的理论基础扎实但实践经验不够，这需要经常性的对师资进行重点专题技术培训（比如网络驱动技术），以便更新教师知识体系，跟随最新技术的发展步伐。

在标准研制过程中我们发现，嵌入式系统专业发展迅速，知识复杂，跨学科。由于各高校嵌入式专业培养目标的广泛性，研制广东省高职嵌入式教学标准，既要有参考意义又不能限定各高校该专业的培养目标在一个单一的范围内。因此，各学校可根据自己学校的生源，师资力量和实验实践条件来开设嵌入式课程，由于嵌入式技术具有起点高、复杂性的特点，对高职起点学科建设而言，建议设定好学科建设和人才培养主要方向，以使学生在有限的求学生涯中能够在主要方向上得到扎实的训练，建立坚实的基础，对主要方向所包含的技术更加深入和精通，技能能够更加熟练掌握，以便更容易满足嵌入式研发企业用人需求和升入本科继续发展。考虑不同师资和实验条件，可以选择较为主流的STM32+UCOSIII平台，或者ARM Cortex-A11+Linux平台中的一种作为学科建设的主要方向，各门课程都围绕人才培养主要方向来开设和进行课程内容设计。不同专业也可以结合自己的传统特色，如电子专业可以在电子电路和嵌入式EDA（FPGA、CPLD）技术等方向上发挥各自优势，不同高校的嵌入式专业培养从事嵌入式领域内不同岗位的学生，提高专业就业率。

五、结语

本文讨论了嵌入式专业专本衔接专业教学标准研制的过程。重点讨论了嵌入式技术专业教学标准调研过程得到的行业现状和结论，以及这些结论对高校嵌入式专业课程标准建设的指导意义。并给出了高职院校嵌入式专业学科建设、课程设置与规划、课程内容教学，专本衔接以及校企合作的一些建议。

参考文献：

[1] 杜怡萍.“二维四步五解”职业能力分析法的实践探索[J].职教论坛，2015（9）：8.

[2] 吴冰.嵌入式软件人才培养新模式[J].软件世界，2008（2）： 46-47.

[3] 罗保山.高职计算机应用专业嵌入式系统方向课程的设置[J].职业技术教育，2008（8）：20.

[4] 梁冀东，蒋志年.以培养实践能力为切入点的嵌入式课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2014（3）：119.

[5] 广东省教育厅，广东省教育研究院.广东中高职衔接专业教学标准研制：调查与分析[M].广州：广东高等教育出版社，2014（5）：24，88.

责任编辑朱守锂