岗位需求驱动下嵌入式开发技术课程群的构建

蒋梦云 刘萍

摘要：随着嵌入式技术的广泛应用，对嵌入式开发人才的需求也越来越迫切。该课程群将以企业实际需求为导向，紧密结合市场需求和最新技术趋势，提供全面系统的嵌入式开发技术培训。课程群通过理论与实践相结合的教学方法，学生将能够全面掌握嵌入式开发所需的核心技术和工具，并具备良好的沟通与协作能力，满足企业的人才需求。

关键词：嵌入式；岗位需求；课程群；软件开发

中图分类号：TP391     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）36-0139-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

在科技日新月异的今天，嵌入式技术已经逐渐成为支撑各行业发展的中坚力量。然而，市场上对于嵌入式开发人才的需求与实际供给之间存在一定的不平衡[1]。为了积极响应企业对于优秀嵌入式开发人才的迫切需求，建立一个以岗位需求为驱动的嵌入式开发技术课程群显得尤为重要。

这一课程群将企业实际需求作为教学导向，紧密结合市场需求和最新的技术趋势，提供全面、系统的嵌入式开发技术培训。通过理论与实践相结合的教学方法，帮助学生全面掌握嵌入式开发所需的核心技术和工具，提升他们的问题解决能力和团队合作能力。

1 岗位需求调研

根据2022年世界经济论坛发布的《未来生产力报告》预测，到2025年，全球将有近130亿个物联网设备[2]。这些设备将广泛运用于智能家居、智慧城市、智能家电等领域，带来极大的便利。因此，嵌入式开发人才的需求量呈现出较大的增长趋势，这些人才将负责确保物联网设备的安全性，防止潜在的安全风险[3]。

嵌入式开发是一个与硬件、软件紧密结合的领域，它涉及对系统的深入理解、编程技能、硬件知识等多方面的能力。在智能家居、智慧城市、智能家电等相关行业中，嵌入式技术扮演着至关重要的角色[4]。随着这些行业的快速发展，嵌入式开发岗位的需求量也在持续增长。预计在未来几年内，这一趋势仍将保持下去。

根据智联招聘网站对全国数据分析显示，截至2022年4月，全国嵌入式开发职位数量已超过22 000个[5]。这些职位主要分布在电子、通信、制造等行业中。其中，广东、北京、上海等经济发达地区的招聘数量较多。具体岗位能力要求与素质如表1。

由表1 可以看出，嵌入式开发程序员岗位需要掌握的重要技术是熟练掌握 C/C++ 语言及数据结构；操作系统原理和体系结构，包括中断、进程、线程、内存管理等；具备一定的硬件知识，了解 CPU、内存、外设等硬件的基本原理及如何与之交互；理解嵌入式软件开发的生命周期，如需求分析、设计、编码、测试、集成、部署等；掌握常用的编译器、调试工具和版本控制工具，如GCC/G++、GDB、SVN/GIT等；在嵌入式开发中还需要了解一些通信协议，例如 I2C、SPI、UART 等；对嵌入式系统的性能、稳定性、可靠性等方面有相关的认识和经验。

2 课程群建设现状

为了适应软件行业对嵌入式开发人才的需要，计算机科学与工程学院以岗位需求为导向， 经过专家科学论证， 在培养方案中设置了嵌入式开发方向系列课程， 如表2所示。

单片机原理与接口课程经过多年的教学实践，已经形成了一支稳定的师资队伍。这支队伍中，老师们不断积累教学经验，不断丰富和优化教学方法和教学模式，使得课程质量得到了持续提高。同时，在蓝桥杯大赛中，本课程的学员也取得了优异的成绩，充分展示了课程的教学成果。

此外，本课程的教学竞赛也得到了很好的推广和实施。通过参加竞赛，学员们可以更好地掌握课程知识，提高实际操作能力，同时也可以促进学员之间的交流和合作。教学竞赛的开展也为课程质量的提高提供了有力的支持。

为了更好地满足学员的学习需求，本课程的教辅资料也在不断丰富和更新。这些资料包括课程PPT、实验指导书、教学视频等，为学员提供了更加全面和细致的学习支持。

嵌入式ARM系统设计与嵌入式Linux系统编程将在后续时间陆续开设。

总之，单片机原理与接口课程在多年的教学实践过程中，已经形成了一支稳定的师资队伍，教学教辅资源不断丰富，教学方法和教学模式不断优化，在蓝桥杯大赛中取得了优异的成绩，教学竞赛相辅相成。这些成果的取得为课程质量的提高提供了有力的保障，也为学员的学习提供了更好的支持。

3 课程群优化措施

课程群建设的目的是降低课程的独立性，增强培养嵌入式课程体系为目标的服务特征。在总体设计上，课程群弱化了单片机原理与接口、嵌入式ARM系统设计、嵌入式ARM系统设计单门课程的概念，突出了课程内容之间的融合、交叉和关联。这种做法有利于提高教学效率和教学质量，教师可以通过对课程内容的取舍，更好地围绕课程群的培养目标进行教學。

在课程群中，每门课程都有其特定的教学重点和难点，但它们之间的联系和互补性也是不可忽视的。通过强化课程之间的联系，可以让学生更加全面地掌握知识，提高他们的综合素质和能力。此外，课程群还可以通过强调课程内容之间的融合、交叉和关联，帮助学生更好地理解不同学科之间的联系和差异，激发他们的创新思维和解决问题的能力。

在课程群的教学过程中，教师需要灵活地调整教学内容和方法，以适应不同学生的需求和特点。同时，教师还需要关注每门课程之间的联系和融合，以及它们对于整个课程群培养目标的影响。通过这种方式，教师可以更好地提高教学效率和教学质量，帮助学生更好地掌握知识和技能，实现全面发展。

3.1 课程群内课程间的关系

单片机原理与接口这门课程作为嵌入式系统开发的基础，其重要性不言而喻。在单片机技术的发展和应用中，它扮演着至关重要的角色。通过学习这门课程，学生可以深入了解单片机的内部结构、周边设备的应用以及嵌入式系统的开发框架。

嵌入式ARM系统设计这门课程，是在掌握了单片机原理与接口的基础上，进一步深入学习ARM Cortex-M系列处理器的原理、体系结构、编程方法及调试技巧等知识。ARM架构，广泛应用于嵌入式系统中，包括但不限于智能手表、物联网终端设备、汽车电子、医疗设备等。

通过学习嵌入式ARM系统设计，可以更深入地了解ARM Cortex-M系列处理器的原理和体系结构，掌握其编程方法和调试技巧。同时，还可以了解ARM架构在各个领域中的应用，为自己的职业发展打下坚实的基础。嵌入式Linux系统编程则是在嵌入式ARM 系统设计的基础上，进一步学习如何在ARM Cortex-A系列处理器上以及其他嵌入式平台上运行Linux操作系统，以及使用Linux提供的各种工具和库来实现嵌入式应用程序开发。涉及更高层次的应用开发，需要掌握C语言、数据结构、操作系统原理等知识，特别是对Linux内核有一定的了解。

综上所述，单片机原理與接口是入门基础，让人们掌握了嵌入式系统设计的基本原理和技能；嵌入式ARM 系统设计则是进阶课程，帮助人们深入了解嵌入式系统设计的细节和技巧；而嵌入式Linux系统编程则是高级课程，让人们掌握了嵌入式系统的高级编程技能和系统设计。这三门课程具有顺序性和渐进性，帮助人们逐步深入嵌入式系统设计的领域。同时，这三门课程之间也存在着紧密的联系和交叉，它们相互补充，相辅相成。通过学习这三门课程，可以全面了解嵌入式系统的设计、开发和编程，提高学生的综合能力，为将来从事嵌入式系统开发打下坚实的基础。

3.2 加强实践教学内容改革

要加强实践教学内容改革，可以采取以下措施：

强化项目实践：将项目实践作为课程的核心组成部分，通过实际项目的设计与实施，让学生亲身参与并解决真实问题。这有助于学生将所学的理论知识应用到实际中，并培养解决问题的能力。

建立实验室环境：提供具备嵌入式开发所需的实验室设施和硬件平台，供学生进行实际操作和调试。这样可以让学生在真实环境中进行实验和测试，加深对嵌入式开发技术的理解和掌握。

推广开源工具和平台：引入开源嵌入式开发工具和平台，如Arduino、Raspberry Pi等，让学生能够快速上手并进行实践。开源工具和平台具有丰富的资源和社区支持，能够激发学生的创造力和独立思考能力。

通过加强实践教学内容改革，可以提高学生的实际操作能力和问题解决能力，更好地满足企业对嵌入式开发人才的需求。

3.3 加强实践考核，提高学生综合能力

为了加强实践考核，提高学生的综合能力，可以采取以下措施：

实践项目评估：将实践项目作为重要的考核方式，评估学生在实际项目中的表现。这可以通过项目报告、演示、代码评审等方式进行，以全面评估学生的实际操作能力、解决问题能力和创新能力。

实验报告和文档撰写：要求学生撰写详细的实验报告和技术文档，描述他们在实验过程中所遇到的问题、解决方案以及实验结果等。这样可以培养学生的文字表达能力和技术文档编写能力，同时也能够评估他们对实验内容的理解和应用能力。

独立实践考核：设置独立实践考核项目，要求学生独立完成一个嵌入式开发项目并提交成果。这可以评估学生的独立思考能力、创造力和解决问题能力，同时也鼓励学生主动学习和探索。

团队合作评估：开展团队项目，评估学生在团队合作中的角色扮演和贡献。通过团队合作项目的评估，可以了解学生的沟通与协作能力、项目管理能力以及解决团队冲突的能力。

行业实习评估：与企业合作，安排学生进行实习，并由企业进行实习评估。通过实习评估，可以评估学生在真实工作环境中的表现，包括工作态度、专业知识应用和解决问题能力等。

通过加强实践考核，可以更全面地评估学生的实际操作能力、解决问题能力和创新能力，提高他们的综合能力和就业竞争力，能够更好地适应工作环境和需求。

4 总结

嵌入式开发课程群由单片机原理与接口、嵌入式ARM系统设计、嵌入式Linux系统编程三门教学相关的课程组成。三门课程教学目标独立，但知识体系逐步关联，共同构建了整个嵌入式人才培养体系。课程涵盖了嵌入式开发的主要应用领域，从而确保学生能够充分理解和应用相关技术。尽管嵌入式开发课程群建设才刚刚起步，体系还不完备，但我们坚信嵌入式开发课程群建设将能够切实提高教学效果，培养更多的嵌入式开发人才。

参考文献：

[1] 李佳，胡辉，李万军，等.基于创新创业教育的本科嵌入式课程教学改革研究[J].北华航天工业学院学报，2023，33（4）：36-38.

[2] 王娜，彭剑，周月鹏.应用创新型人才培养为导向的嵌入式课程改革[J].韶关学院学报，2023，44（2）：28-32.

[3] 浦灵敏，施纪红.AIoT背景下高职物联网专业嵌入式课程体系建设研究[J].物联网技术，2022，12（12）：130-131，135.

[4] 何国锋，胡合武，杨泺冰，等.应用型本科院校嵌入式课程创新能力培养研究与探索[J].电脑知识与技术，2022，18（26）：104-106.

[5] 李佳，吴同金，庞志华.应用型本科电子信息工程专业嵌入式课程教改研究[J].北华航天工业学院学报，2021，31（4）：54-56.

【通联编辑：梁书】