以市场需求为导向的嵌入式硬件人才培养模式探索与实践

雷芳 余翔 李强 杨胜元

摘要：以用人单位对嵌入式人才要求的知识﹑能力为出发点，构建了“知识﹑能力与课程”实现矩阵。在该基础上，将学校电子信息工程专业的现有人才培养模式与市场需求对比评价后，分析并找出了该校嵌入式硬件人才培养与市场需求差距的原因，结合电子信息工程专业人才培养特色，从优化课程体系﹑加强课程建设﹑完善实践课程内容﹑加强校企合作﹑改革毕业实习﹑严控毕业设计﹑加强师资队伍等7个方面进行了探索，取得了一定的成效。

关键词：市场需求;嵌入式硬件人才;培养模式;探索与实践

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）18-0116-03

目前嵌入式系统课程是我国高校计算机、电子以及相关专业的一门重要的专业主干课[1 ]。全球众多知名的公司，都在把智能硬件、物联网等基于嵌入式技术的产品和理念作为今后的发展方向，嵌入式行业无论现在还是未来都是一个极具发展前景、代表未来技术发展方向的行业[2] 。但就我校电子信息工程专业这几年的就业情况看并不理想。

1 市场对嵌入式硬件人才需求与课程对应关系分析

通过对“前程无优”“51job”“智联招聘”等10多家大型网站中关于嵌入式人才的岗位需求和岗位能力描述的搜集，我们整理出企业对嵌入式硬件人才的知识﹑能力﹑素养需求，并对同质描述进行归纳，经比对整理分析，得到市场对嵌入式硬件人才需求的知识﹑能力的基本要求，分别见表1和表2中的第1列。

依据我校2012级电子信息工程专业培养方案，我们整理出该类人才需求的知识﹑能力和与之对应的课程。对嵌入式硬件人才所具备的基本知识和课程的对应关系，我们称之“知识实现矩阵”，见表1;对嵌入式硬件人才所具备的技能和课程的对应关系，我们称之“能力实现矩阵”，见表2。

电子系统综合设计与仿真 3

5 熟悉常用的测试工具：常用的万用表，开关电源，示波器。复杂些的有网络分析仪，频谱分析仪，信号发生器等，掌握虛拟负载、多通道温度计、功率计等 物理实验，数字电路实验，电子电路实验 2，4 常用的测试软件的使用：比如串口调试助手，或者网络调试工具，一些分析电路的软件，如MUILTISM等等 微处理器系统结构与嵌入式系统设计（1）（2），电路分析实验，电子电路实验，电子系统综合设计实训1 3，4

熟练使用Keil、eclipse等开发环境 微处理器系统结构与嵌入式系统设计（1）（2） 3，4 能够使用c语言编写的硬件驱动程序，如A/D转换等;熟练掌握各种嵌入式总线驱动，如i2c，spi等 微处理器系统结构与嵌入式系统设计（2）;电子系统综合设计实训2，3 4，6 熟悉各种通信接口的特性，及其实现方法（如SPI，UART等） 微处理器系统结构与嵌入式系统设计（2） 4 ]

从表2中发现，除少部分学生在电子竞赛中使用到频谱仪和网络分析仪外，我们学生大多数没有见过甚至没有使用过，我们需要加强硬件人才在这两个仪器上的使用;虽然嵌入式硬件人才所需的能力培养我们的课程都有所涉及，但从我院2017级“毕业生就业分析报告中”反映出：许多毕业生认为学校教育应在课程设置特别是提供实践机会等方面加大努力以满足就业形势的需要。从我校对毕业生能力调查和企业反馈结果，企业反映我校培养的该方向学生满足这些需求，这里对素质需求与课程的对应关系不做赘述。

2 我校嵌入式硬件人才培养与市场需求差距的原因

搜集与之相关课程的教学大纲﹑教案﹑课程问卷调查，以及咨询相关课程负责人，仔细整理分析后，发现我校电子信息工程专业培养的嵌入式硬件人才和市场需求之间存在很大差距，具体表现在：

（1）反映在培养方案的课程体系设置中：相关课程的前后续课程设置尚存在问题，该方向某些前修课程知识和技能不具备，后续课程对其没有应用延展;没有规范性的工程实际训练课程;已开设的相关课程教学内容陈旧，无法满足日新月异的新技术变革的需要，而且广度有限，深度不够。

（2）反映在教学的实施中：大多数教师只注重知识的传授而忽视能力的培养;学校的学评教也只注重教师知识传递的方法和学生掌握知识的多少，而没有鼓励教师在学生能力方面传授﹑付出和探索，缺乏对学生能力培养的衡量标准。

（3）反映在实践教学过程中：就是没有一流的、与实际工程应用密切结合的实验教学设施以及相关实践性课程内容设计;虽有个别实践课程能涉及需求，但因课时过少无法完全达成需求，使得培养的人才创新意识薄弱，实践能力不强，与实际工程应用需求严重脱节，学生发展后劲不足。

（4）反映在师资队伍中：相关课程教师普遍缺乏感性认识，过多侧重理论性学术研究，而忽视工程应用训练。尤其部分嵌入式教师缺乏嵌入式工作的实战经验，缺少对整个嵌入式行业的把握，不能与时俱进;大多数课程教师能清楚地知道自己所授课程的教学目标，但很少能清楚课程对市场各类人才的需求的能力培养重点在哪里;班导师及就业指导老师也不清楚岗位和课程体系的联系。

3 我校嵌入式硬件人才培养模式改革举措

3.1 改革的具体措施

（1）修订培养方案，优化课程体系。将微处理器系统结构与嵌入式系统设计（2）由原来的第4学期调整至第5学期，使之在学习该课程之前具有C语言﹑单片机﹑数字电路﹑电子电路﹑电路图制作的基础知识;考虑到嵌入式开发大多与网络有关，将网络课程由原来的限选改为必修;将射频通信电路与天线实训40学时的方向课程改为射频通信电路实验专业必修课程和射频电路设计与天线的方向选修课程，前者16学时，后者24学时，让大多数学生会网络分析仪、频谱分析仪的使用;在第4学期之前增加软件类选修课程，如Linux操作系统。修订后，既兼顾了电子信息类专业大类培养的要求，又满足了专业FPGA人才和嵌入式人才方向的需求。

（2）改革教学方法，加强课程建设。目前微处理器系统结构与嵌入式系统设计（2）的理论和实验各20学时。考虑到授课效果，已将课程全部移到实验室教学，并且将课程分为两个方向实施，2/3的学生学习Cortex-m3，stm32处理器的内容，侧重学习接口技术和驱动程序设计;1/3的学生学习Cortex-A8，Linux操作系统以及操作系统的移植等。老师积极改进教学方法;在课堂上注重学生能力的培养;改变以往给学生源代码的方式，让学生自己完成代码形成方法学;课程组任课老师在第一次课将岗位需求与课程间的联系告知学生，并引导学生发现自己的就业方向;在教学中根据学生兴趣在分组中合理搭配学生，按学生就业方向：硬件﹑软件﹑技术，引导学生按方向完成自己所担任职责，并要求学生完成相关规范的工程技术文档，测试代码等;课程结束之后教师设置了1-2个合理的调查问卷并及时将结果反馈给学生，引导学生在后续课程﹑毕业实习和毕业设计中加强，并在研究生阶段进一步学习。

（3）完善相关实验和实践课程内容。在程序设计训练中为提高学生编程应用能力，采用项目式分组形式以任务驱动学生完成;在电子系统综合设计实训1中，改变以往只是让学生学习Altium Designer、Protel的使用，增加制电路板的任务，要求学生设计并制作单片机最小系统电路板，外加一些传感器模块;学生做出板子后，要测试是否连同，是否该系统能正常工作;老师会给一段测试代码和串口通信程序，帮助学生熟悉串口小软件，以及万用表﹑示波器﹑信号源仪器的使用;电子电路实验有8学时是仿真软件multism的使用;数字电路实验将原来16学时增加为32学时，增加QuartusII软件的使用。

（4）加强校企紧密合作，提升学生嵌入式项目应用能力。电子系统综合设计实训3从2012级开始连续3届引入企业工程师授课，完成基于嵌入式的智能农业系统﹑基于STM32的无人机实训项目﹑基于STM32的智能车和番茄闹钟等实训项目。通过引入企业工程师授课，学生尽早接触到了前沿技术。

（5）改革毕业实习，提升学生嵌入式方向就业能力。从 2016年开始，要求大四学生全部在企业进行毕业实习;由校企合作基地承担这方面的实习培训;企业引入行业动态发展与就业分析﹑职场礼仪﹑企业文化等内容;再加以技能方面的训练，强化学生在产品开发方面的功能需求分析、软硬件功能样机测试、文档整理方面的能力。如2018年寒假，我们送往重庆仙桃数据谷的同学除学习了上述职场方面的知识外，还接受了VR和无人机两方面的训练，最后企业在产业园区邀请到了园区经理给大家讲解了园区用人需求，带领学生参观了产业园区.

（6）加强师资队伍建设，组建专业高素质教学团队。嵌入式人才培养，对教师队伍有着特殊的要求;教学模式的改革，各种新型教学方式的应用都对教师提出了较高的要求[5]。为培养和储备既具备教学理论功底又具备实践能力的师资队伍，我们一方面投入资金，创造条件帮助教师，如建立院级和校级课程建设项目，让老师在课程上改革，鼓励老师翻转课程教学;另一方面派老师参加课程和专业交流﹑行业技术培训，学习先进教学经验;经过近2年的建设，通过以老带新，引进具有丰富开发经验的博士生﹑教师企业挂职锻炼﹑海外访学﹑不定期参加行业交流和培训;已形成高素质教学团队的雏形。

3.2 改革效果

实施两届后，电子信息工程专业部分学生具有了嵌入式硬件设计与开发方面的能力，课程调查問卷分析表明，比前2届学生反映好;我校2017年就业报告中，数据分析表明2017届学生呈现最好的就业率和签约率，有约9%的学生在嵌入式领域就业，约21%的学生在电子技术/领域找到满意的工作。目前，2018届学生有20人通过广州嵌入式培训并获得证书，有90人获得ARM公司的培训证书。连续两届的全国智能互联创新大赛电子信息工程专业学生获得3项国家一等奖，西南片区一等奖1项，二等奖4项，三等奖7项;全国电子设计竞赛二等奖2项。

4 结论

虽然我们在人才培养模式上进行了探索，但嵌入式硬件人才培养是应用性很强的工作，需要前后续课程﹑校内校外通力协作，尤其是嵌入式课程本身以及与之相关的课程以及实践环节都需要进行教学模式﹑教学方法﹑考核方式的改革。在嵌入式系统技术日新月异的新常态下，嵌入式老师们要紧跟业界动态，紧跟技术的发展;建立成熟的科研和教学互动的良性闭环系统，注重与业界的结合，只有这样才能培养出符合业界需要的嵌入式人才。

参考文献：

[1] 梁贵芹.探讨以就业能力为导向的嵌入式系统教学模式[J].教育教学论坛，2016 （3）：26-27.

[2] 马忠梅.浅谈嵌入式人才培养[J].单片机与嵌入式系统应用，2015（7）：7-8.

【通联编辑：代影】