1、基于市场需求的嵌入式系统方向课程体系构建打开文本图片集摘要：嵌入式系统技术业已成为计算机专业一个新的发展方向，在高校中得到了较快发展。通过对嵌入式系统方向人才需求情况的调查，结合地方性应用型本科高校实际，构建以计算机科学与技术通用课程为基础，以掌握一种主流嵌入式微处理器、一种嵌入式操作系统、一门开发语言、一类开发应用为目的的分层课程体系，为培养应用型嵌入式软件开发人才服务。关键词：嵌入式系统；课程体系；市场作者简介：陆克中（1976-），男，安徽枞阳人，池州学院数学计算机科学系，副教授。（安徽 池州 247000）基金项目：本文系安徽省教学研究项目（20101119、20101127）的研究成
2、果。中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）29-0077-02根据由麦可思研究院撰写出版的中国大学毕业生就业报告（2011）显示，1计算机科学与技术专业位列于红牌专业（失业量较大，就业率较低，且薪资较低的前 10 个专业）之中。与此形成鲜明对比的是，近几年来，计算机专业中嵌入式系统方向人才却备受市场欢迎，在不考虑重复发布信息的情况下，2012 年 6 月 10 日通过智联招聘网站使用“嵌入式”关键词获得 13340 条信息，2如果平均每条信息招聘 5 个人，将达到 66700人，市场对嵌入式专业人才的需求可见一斑。嵌入式系统方向已逐渐成为高校计算机专
3、业新的办学方向。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪（根据设计要求，删除不需要的），以实用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。3嵌入式系统既有硬件，又有软件，而且软硬结合紧密，专业应用性很强，使得开设嵌入式系统方向并不容易。4作为一所新兴的地方性应用型本科院校，如何开设好嵌入式系统方向，以适应市场的需要，成为计算机专业改革与发展的迫切问题。本文在对嵌入式系统人才市场需求情况进行调查研究的基础上，提出构建基于
4、市场需求分析的嵌入式系统方向课程体系，并对培养应用型嵌入式人才的必要措施进行了探讨。一、市场需求分析嵌入式系统主要有软件工程师和硬件工程师两大类别。不论是依据当前的计算机专业教学主要还是以软件为主，硬件为软件服务的现实，还是嵌入式系统软件工程师与嵌入式系统硬件工程师的市场需求比例（网络调查显示软硬比达 8：1），计算机专业一般开设嵌入式系统方向旨在培养嵌入式系统软件工程师人才。为此通过智联招聘网站仅对嵌入式系统软件工程师岗位进行了分析。1.对嵌入式处理器的要求嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，其体系结构经历了从 CISC 到 RISC 和 CompactRISC 的转变，位数则由 4 位、8 位
5、、16 位、32 位逐步发展到 64 位。现在常用的嵌入式处理器可分为低端的嵌入式微控制器（microcontroller unit，MCU）、中高端的嵌入式微处理器（embedded microprocessor unit，EMPU）、嵌入式 DSP 处理器（embeddeddigital signal processor，EDSP）和高度集成的嵌入式片上系统（system on a chip，SoC）。我们在智联招聘网站中利用关键词进行搜索，统计招聘单位对各类嵌入式处理器要求情况，见表 1。从表 1 中可以明显看出，当前公司对是否掌握单片机、ARM 或 DSP 等嵌入式处理器的要求比较看重
6、。2.对嵌入式操作系统的要求嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统极为重要的组成部分。嵌入式操作系统一般可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如 VxWorks、c/os-II、Nucleus、QNX、pSOS、ThreadX 等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，如 WinCE、Linux 等。通过智联招聘网站，利用关键词进行搜索，统计招聘单位对各类嵌入式操作系统要求情况，见表 2。其中，基于 Linux 平台的开源手机操作系统 Android 也单独列了出来。从表 2 中可以明显看出，Linux 系统得到了广泛的应用，基于 Linux
7、 平台的 Android 系统也得到了长足发展，而 Microsoft 公司的Win CE 并没有像其 PC 操作系统那样强势，其应用要求不足 Linux 的 1/8。另外，在诸多的实时操作系统中 VxWorks 的使用独占鳌头，其他系统的需求并不是很旺盛。3.对编程语言的要求在嵌入式系统开发过程中使用的语言种类很多，但仅有少数几种语言得到了比较广泛的应用。这里仅对常见的汇编、C/C+、Java 语言进行了统计，结果见表 3 所示。其中根据大多公司的要求，没有将 C 和 C+语言分开来考虑，而是合并考虑。可以看出，C/C+语言占到绝大部分应用，其次是汇编语言，Java 语言应用也比较广泛。4.
8、其他要求工作经验：11201 条；团队合作：6017 条，要求具有良好的团队合作/协作精神；沟通能力：5501 条，要求具有良好的沟通/交流能力；英语能力：4558 条，有的要求具有CET-4/6 证书，有的要求具有较好的英文交流及书写能力；学习能力：3252 条。此外还有不少公司要求应聘者具有一定的解决问题与分析问题的能力、文档书写能力等。二、课程体系构建作为地方性应用型本科高校，开设嵌入式系统方向是适应社会需求以及计算机专业自身发展的需要，也是地方性院校向应用型转型的需要。嵌入式系统方向课程体系的建设应在适应公司对嵌入式人才需求的背景下，结合地方院校自身的办学实际，选择偏硬还是偏软的某个方
9、面发展。根据上面的需求情况调查，嵌入式软件工程师的需求远远大于嵌入式硬件工程师的需求，另外，嵌入式系统方向是对计算机专业的延伸与发展，很多基本理论、知识与技能仍然需要计算机科学与技术专业的支撑。所以结合我们的自身实际，构建以计算机科学与技术通用课程为基础，以掌握一种主流嵌入式微处理器、一种嵌入式操作系统、一门开发语言，一类开发应用为目的的分层课程体系，培养应用型嵌入式软件开发人才。1.通用基础课程嵌入式系统方向是在计算机科学与技术专业课程体系下建立的一个新的发展方向，所以计算机科学与技术专业中的很多通用基础课程对嵌入式人才培养依然非常重要。主要有：大学英语、大学数学、大学物理、计算机导论、模拟
10、电路、数字电路、C/C+程序设计、汇编语言、数据结构、数据库原理、操作系统、计算机网络、计算机组成原理、微机原理与接口技术、离散数学等。2.嵌入式方向课程（1）程序设计方面课程。程序设计是嵌入式系统开发的必需过程，根据上文的调查，尤其以 C/C+程序设计应用尤为广泛，为此在通用基础课程的基础之上，需要进一步强化程序设计能力，开设程序设计技能训练项目，并增开“Java 程序设计”课程，以满足当前嵌入式系统开发发展需要。（2）嵌入式硬件系统课程。当前嵌入式硬件系统主要使用的处理器为单片机、ARM 和DSP，所以围绕这些主流处理器必开“单片机原理与应用”、“嵌入式系统体系结构与编程”、“嵌入式系统接
11、口原理与应用”等课程，选开“DSP 原理与应用技术”课程，以增强学生对硬件的进一步理解与应用。（3）嵌入式操作系统课程。Linux 是目前广泛使用的嵌入式操作系统，为此开设基于Linux 的“嵌入式操作系统原理与应用”课程，同时学生可以选修“Android 开发”类课程，适应未来发展需要。（4）嵌入式系统应用开发课程。以上课程主要侧重于原理与基本应用，为此还需要适当选开一些综合应用的课程来进一步凝练与提高，如“嵌入式系统设计与应用开发”、“嵌入式系统软件测试”、“嵌入式网络技术”、“嵌入式数据库技术”等课程。总之，通过对以上课程的学习，使得学生至少能够重点掌握一种主流嵌入式微处理器、一种嵌入式
12、操作系统、一门开发语言，一套开发流程，培养嵌入式应用型人才，缩短毕业生与用人单位的差距，提高学生的就业率与就业质量。三、配套措施1.师资队伍建设嵌入式系统包括软件和硬件，知识面广、实践性强，当前高校嵌入式系统方面的师资队伍相对薄弱，尤其是地方性院校。而嵌入式系统方向开设的好坏，合格的师资队伍是关键。为了组建、培养嵌入式系统方向的师资队伍，主要从以下 3 个方面着手：一是打破过去专业方向课程只依赖本教学部门的传统，积极吸收校内兄弟部门的教师进入嵌入式系统方向，组成以计算机类、电子类与自动化控制类为主的师资队伍；二是积极培养嵌入式系统方向师资队伍，主要以企业培训和企业实习为主，增强教师的知识与技能
13、；三是大力引进嵌入式系统方向人才，主要是通过新教师招聘和聘请企业工程技术人员担任兼职教师来进行。通过以上三种措施，结合教师本人的自主学习，师资队伍得到了明显改善，逐渐形成了一支硬软件结合、专业技能强的综合教学团队。2.实验室建设嵌入式系统知识面广，对软硬件的要求比较高，应用性非常强，实践教学是极其重要一环。要搞好实践教学，培养应用型人才，作为地方性院校必须加大对实验室的投入，克服实验设备陈旧落后、相对短缺的状态。主要是更新微机以适应嵌入式系统开发需要，更新扩充单片机实验箱和微机接口实验箱，购买 ARM 实验箱以及与嵌入式系统应用相关的组件建立嵌入式系统实验室，购买 DSP 实验箱建立 DSP
14、实验室等。为了激发学生进行嵌入式系统开发的兴趣，增强他们的团队协作与实践创新能力，还建立了嵌入式创新实验室，面向参加创新课题训练以及与嵌入式相关的竞赛学生。3.教学方式改革嵌入式系统方向课程具有操作性强、涉及面广等特点，传统的老师教、学生学的教学方式难以适应应用型人才培养需要，为此需要革新传统教学方法，教学以学生为主体，以应用为向导，学做结合，真正将能力提高放在第一位。主要措施有：压缩理论课时，增加实践课时；压缩验证性实验项目，增加综合性设计性项目；减少灌输式教学，增强引导式教学方法，提倡自主学习；倡导项目式模块化分层教学，逐步引入，循序渐进，且环环相扣，避免课程间各自为政，造成内容重复、难易
15、不适中、效率低下的矛盾。总之在教学上，不必过分强调教学内容的理论性、完整性和系统性，而是把是否能够独立完成一定教学项目作为考核标准，把强调培养学生的动手能力放在第一位。四、结束语当前嵌入式技术得到了迅猛发展，社会对嵌入式人才的需求越来越多，在此背景下，如何在传统的计算机专业中开设嵌入式系统方向，培养合格的、适应社会需求的嵌入式应用型人才是大家竞相研究的一个课题。我们正是从市场对嵌入式人才需求情况的调查分析入手，提出构建基于市场需求的嵌入式系统方向课程体系，并从师资队伍培养、实验室建设与教学方法改革等方面阐述了培养应用型嵌入式人才的必要措施。希望这些能对高校计算机专业嵌入式系统方向的教学起一些推动作用，为嵌入式技术人才的培养作一些有益的贡献。参考文献：1麦可思研究院.2011 年中国大学生就业报告M.北京:社会科学文献出版社,2011.2智联招聘.2012-06-10.3雷航,崔金钟,杨霞,等.嵌入式系统原理及应用开发技术M.北京:高等教育出版社,2008.4党元一.嵌入式课程中项目教学法的应用研究与实践J.中国电力教育,2011,(2):86-87.（责任编辑：刘辉）