物联网工程嵌入式培养范文

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篇1

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，在工业控制、交通管理、智能家居、环境监测、信息家电、网络通讯、安防等领域有着非常广泛的应用前景。近年来物联网的发展给嵌入式技术提供了新的应用领域，物联网所需设备将达1012数量级，其中绝大部分设备将由嵌入式系统实现。可见未来对于嵌入式系统开发人员的需求非常大，因此，改革嵌入式系统课程使之适应就业市场需要对于学生就业具有重要意义。文章针对计算机科学与技术专业，根据应用型本科嵌入式系统课程的特点，基于CDIO工程教育理念对嵌入式系统的实践教学进行改革，并开发相应的实践教学设备，以满足培养嵌入式应用、开发人才的需要。

1 嵌入式系统课程的特点与现状

1.1 嵌入式系统课程的特点

1）实践性。

嵌人式系统面向应用进行软硬件协同设计，这决定了嵌入式系统课程是理论与实践紧密结合、偏重动手能力与实践能力培养的特点。因此，实践教学是嵌入式系统课程的重要环节，是培养学生实践能力的关键，重理论而偏实验的教学将是纸上谈兵。

2）综合性。

嵌入式系统是一门多学科交叉的课程，涉及数字电路、模拟电路、c语言程序设计、单片机原理、传感器与检测技术、信号与系统等多门前导课程，并通过应用可关联到机电、控制、网络等专业相关的课程。因此嵌入式系统教学需与诸多课程相融合，以促进学生综合能力的培养。

3）发展性。

嵌入式技术的发展非常迅速，嵌入式系统的应用需求也不断变化，这要求嵌入式系统课程密切跟踪嵌入式技术与应用的新发展，及时更新教学内容，以适应就业市场的需求变化。

1.2 嵌入式系统课程的教学现状

目前嵌入式系统课程在教学内容上尚无统一规范，各高校的嵌入式系统课程或注重概念性、基础性的入门教学，或侧重ARM体系结构、指令系统，或偏重嵌入式操作系统，以Linux或uC/OS-Ⅱ的基本原理为主讲内容，这样的内容安排与嵌入式系统以应用为中心的特点难以相符。嵌入式系统应用开发人才不仅要具有扎实的学科与专业基础知识，更应具备很强的技术与工程实践能力，显然以理论教学为主、实验教学为辅的教学方式难以满足这类人才的培养需要。

温州大学是地方性本科院校，其人才培养目标是为本地经济发展服务，这就要求嵌入式系统课程需紧密结合地方特色，培养应用型人才。因此，我们将传统的强调理论化、知识化的教学思路，转变为面向应用，强调工程实践训练，重视培养动手能力与实践能力，为学生从事嵌入式系统应用开发工作打下坚实基础。

2 CDIO模式下的实践教学改革

CDIO代表构思、设计、实现、运行，以产品从构思、研发、运行到废弃和再利用的全生命过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有机联系的方式学习和获取工程能力，符合工程人才培养的规律。针对嵌入式系统课程实践性强的特点和应用型人才培养的需求，我们在CDIO工程教育模式下从以下几个方面出发，对嵌入式系统实践教学进行改革。

1）培养学生主动学习能力。

主动学习方法将重点放在让学生致力于对问题的思考和解决。在课堂上我们运用项目驱动教学法，先给学生演示工程实践案例的运行效果，然后组织学生讨论系统的功能需求与实现系统所需的技术，最后将相关内容分解进行教学。通过教学方法的转变，可以激发学生兴趣，将以教师为主的“听中学”消极学习模式转变为以学生为主的“做中学”主动学习模式。例如在讲解嵌入式操作系统时，以物联网嵌入式网关的开发为目标，通过对功能需求、系统组成的讨论，逐步引导学生主动深入学习Bootloader、内核与文件系统、驱动程序、Socket网络通讯、串口通讯、嵌入式Web服务器与CGI编程、QT图形界面的知识点，最终实现系统。实验分3个层次进行，第1个层次，与Bootloader、内核与文件系统、驱动程序相关的教学内容设计成验证性实验，在理论课堂上边授课边验证；第2个层次，与Socket网络通讯、串口通讯、嵌入式Web服务器与CGI编程、QT图形界面相关的教学内容设计成综合性实验，在实验课上由学生独立完成，每个实验都涉及验证性实验的内容；第3个层次，要求学生综合所有实验内容构建完整的物联网嵌人式网关。学生在验证性实验、综合实验与实验考核中逐步获得成就感并建立自信心，进一步激发学习兴趣。

2）实施课内外紧密结合的实践教学模式。

嵌入式应用开发人才应具备较强的工程实践能力，理论指导下分析与解决实际工程问题的能力以及运用工程技术参与工程项目开发与设计的能力。显然传统课堂“理论+实验”的教学方式已不能满足此类人才的培养要求，因此我们尝试实施由多个课内外环节构成的实践教学模式，以逐步培养学生的基本实践技能、综合实践技能及应用创新技能。其中理论与实验教学面向全体学生，由工程实践案例驱动，让学生“做中学、学中做、边学边做”，培养基本实践技能；课程设计以大型的综合实践项目巩固学生的基本实践技能，培养综合实践技能。如图1所示。学生课题和开放性实验项目面向对嵌入式系统感兴趣的学生，进一步培养学生的综合实践能力；学科竞赛主要参加全国电子专业人才设计与技能大赛和飞思卡尔智能车竞赛，巩固学生的综合实践能力，培养应用创新能力；企业实习和毕业设计注重培养学生的自主开发能力与应用创新能力。

3）建立工程实践案例库。

工程实践案例库是实施工程教育的基础，随着嵌入式技术的发展，工程实践案例库要不断地更新与完善。案例库建设以教师和学生为实施主体，一方面，教师通过自身的科研项目、对企业进行的行业调研、挂职锻炼及产学研过程。沟通跟踪技术动态，并从中提炼工程实践案例；另一方面，学生通过企业实习和就业后的反馈充实案例，不断地对工程实践案例库进行更新和完善，使教学能跟上嵌入式系统行业的最新技术动态。目前我们已建成韵工程实践案例主要有物联网嵌入式网关、温度控制系统、散热控制系统、环境监测系统、家庭气象站、三维固态电子罗盘、运动检测系统、四旋翼无人飞行器等。在物联网嵌入式网关案例中，我们以武汉创维特信息技术有限公司的JX2410 ARM9嵌入式实验箱为硬件平台，通过串口采集MicaZ无线传感器网络汇聚节点的信息，将网络各节点的信息显示在彩色液晶屏幕上，并构建嵌入式Wcbserver，通过CGI动态网页技术将采集的传感器信息在网络上。

4）加强与其他专业课程的结合。

在实际应用中，嵌入式系统要与上位机或其他设备相结合构成完整的产品，因此在工程实践案例建设中我们要注重与其他专业课程的结合。例如在温度控制系统案例中，强调与桌面应用程序开发及数据库相关课程的结合，要求学生实现上位机的监控软件与过程数据在数据库中存储及可视化查看；在家庭气象站中，则要求实现Android智能手机与嵌入式系统的网络通讯。

5）改进考核方式。

对于强调实践能力培养的课程，传统的以考试为主的考核方式已不适用，我们采用以综合设计作品为主的考核方式，以学生的课堂研讨表现、综合作品实物演示效果、作品设计报告、答辩表现为依据，通过综合评判给出课程成绩，使成绩能合理反映学生的工程实践能力、技术写作能力、口头表达及人际交流能力。

3 实践教学设备开发

实践教学设备主要采用、ARM技术的神州Ⅳ号STM32开发板，我们在此基础上开发了配套模块，以满足工程实践案例教学的需要。

1）加热与散热模块。

该模块由NTC热敏电阻、大功率加热电阻及带转速反馈的直流风扇组成，可实现温度测量、加热控制、风扇转速测量与控制，涉及AD、定时器、PWM、ICP等基本知识点，主要用于温度控制系统和散热控制系统的案例教学。

2）环境传感模块。

该模块由SHT11温湿度传感器、BMP085大气压力传感器、夏普GP2Y1010AUOF灰尘传感器、光敏电阻、雨量传感器组成，可实现相应环境参数的测量，涉及GPIO、12C、AD等基本知识点，主要用于环境监测系统和家庭气象站的案例教学。

3）运动检测模块。

该模块由L3G4200D三轴数字陀螺仪、LSM303DLHC三轴加速度/地磁传感器、uBloxNEO-6M GPS模块组成，可实现角速度、加速度、地磁场、速度、位置及时间的测量，涉及SPI、12C、UART等知识点，主要用于三维固态电子罗盘和运动检测系统的案例教学。

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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

物联网技术目前成为全球各行业各领域研究和应用的热点，它能给我们的经济、生活带来巨大的变革。随着物联网的兴起，对人才的需求必然会有一个飞跃性的增长。专家预测10年内就可能会大规模普及，产生一个上万亿元规模的高科技市场，因此社会对物联网技术方面的人才需求巨大[1]。国家教育部从2010年3月，了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》，随后我国有数百所大学申报和准备申报物联网或传感网专业。

信息获取、信息传输和信息处理，这三个部分构成了信息产业的三大支柱，他们也是物联网产业的三个组成部分。电子、通信、计算机是物联网三大支柱中的必备学科。其中每一个学科都有一套人才培养的知识体系，而每一个学科又有多个方向。而物联网工程专业需要这三个学科知识的支撑，所以物联网工程专业可选择的基础、专业课程众多，所涉及的应用更是无处不在，在教学上往往会希望面面俱到但是又无所适从[2]。如何根据具体情况做出取舍是一个值得探讨的课题。

各院校物联网工程专业的课程体系设计不尽相同，有的甚至差异很大[3-6]。绝大部分院校的物联网工程专业课课程体系只是对物联网工程涉及的多学科领域现有课程进修简单的裁剪和叠加，再增加物联网导论等专业核心课程，这类课程体系没有体现出物联网工程专业的特色。因此有必要从物联网技术自身发展、物联网相关企业人才需求和学生自身素质全面发展三个角度，对物联网工程专业人才培养方案进行分析探讨[7]。

许昌学院2013年通过国家教育部审批通过，开始招收物联网工程专业的学生，在探索物联网工程专业培养方案的过程中，我们也借鉴了许多高校的经验和做法，也寻求了多家企业的合作，目前对该专业的课程设置也有了自己的看法和思考。我们可以从物联网技术体系架构和人才就业方向入手，探究不同人才培养就业方向在体系架构中所需要的核心技术和课程，从而理清思路，为物联网工程专业培养方案和课程体系的设置提供参考。

1 物联网技术体系框架

图1 物联网技术体系框图

物联网的整体架构如图1所示，从图中可以看出，物联网按照网络架构可以分为应用层、网络层和感知层。围绕着这三层，可以探讨其中所需要的核心知识，从而得出物联网工程专业学生所需的知识体系。

2.1 感知层

感知层的主要作用是信息的感知和采集，主要由感知器件来实现各类信息的采集，如各种传感器、RFID、各种二维码、红外和智能装置等。

在这一层中，需要具备的知识主要包括：

各种传感器的功能、性能、结构、特性和工作原理等内容；

RFID、条形码等的相关知识；

各种智能终端的特点、结构、工作原理等。

根据物联网工程专业的特点，不需要对传感器的具体细节做过多的认识和学习，只需要简单了解和使用即可，所以不需要开始相关的传感器原理等课程。但是传感器所采集到的信息需要有相应的硬件进行收集处理并上传至网络层进行发送，可以说嵌入式是整个物联网的基础部分，所以有必要开设嵌入式相关的课程。

与嵌入式相关的硬件主要包括：单片机、ARM和FPGA三种。

2.1.1 单片机

单片机的使用非常广泛，而且在后续网络层中所使用的CC2530 ZigBee模块中也包括单片机模块，因此，单片机课程应成为物联网工程专业所必开的课程。与之相配套的课程包括：C语言程序设计、电路和电子学和数字电路。有些学校还开设有计算机组成原理和微机原理与接口技术，笔者认为，这两门课程可以选择一门进行开设。

计算机组成原理主要面向计算机专业的学生进行考取研究生需要，并且它可以让学生从计算机整体的结构、功能和组成角度认识和理解整个处理器、存储器和输入输出系统之间是如何协同工作的。微机原理与接口技术主要面向接口，但是其中接口的内容可以放到单片机课程中进行讲解和实践，而汇编语言的相关内容在计算机组成原理课程中也可以进行补充和加强，所以笔者建议只需选用计算机组成原理课程进行开设即可。

2.1.2 ARM

ARM是一个总称，其中也包含系列产品，对于物联网工程专业的学生来说，ARM也是其知识体系中必备的一项内容。单片机无法运行操作系统，因此在有些情况下需要用到更高级的处理器。物联网网关和许多高级的电子产品都需要用到它。开设与嵌入式相关的课程还需要开设Linux操作系统，有必要对Linux的使用和主要组成有一个清晰的认识和掌握。另外还有嵌入式应用层开发的高级语言，如C++等。

2.1.3 FPGA

FPGA是一个提高性的内容，如果偏电子设计与开发的学校可以考虑开设，或者可以为学生开设相关的选修课程，增加学生的知识面和视野。但是由于这门课程的难度要高于前两部分，所以笔者认为可以根据学校的特点和学生接受能力进行取舍，它可以不算作物联网工程专业学生所必备的知识体系成员。

2.1.4 RFID技术和条形码技术

对于RFID而言，是目前应用最为普遍的物联网应用技术，所以它理所当然成为物联网学生知识体系中不可或缺的部分，因此建议开设RFID技术与应用课程，除了讲解RFID原理之外，还要针对RFID的应用进行相应的开发和实践。

2.2 网络层

网络层主要负责将感知层采集到的信息进行传输。目前常用的网络协议包括：ZigBee、蓝牙、Wi-Fi和433等，所使用的通信网络主要有2G/3G/4G电信网和传统互联网。所以在这一层次上，需要学习的内容主要包括ZigBee技术、无线传感器网络技术、通信原理、计算机网络等内容。

针对无线网络，除了ZigBee之外，还有Wi-Fi、蓝牙和其他无线传输技术，如300 MHz、433 MHz、915 MHz无线通信技术，对它们的特点和应用也应当给予适当的讲解。尤其目前蓝牙4.0技术已经得到了比较大的改进，苹果新推广的ibeacon技术有可能会对蓝牙技术起到大力推广的作用，所以对这几种技术应当让学生都有所接触和认识。在课程中可以体现在物联网导论、无线传感器网络中进行讲解。另外在课程设计和实践活动中，可以对这些技术予以应用加深学生的理解和掌握。

2.3 应用层

物联网目前的应用非常广泛，但是就应用层技术而言主要是应用层软件的开发，所以物联网工程学生应该掌握的主要技术应该包括Java技术和移动平台应用程序开发技术，但是偏硬件和体系构成的学生可以淡化这两个内容的学习，偏软件的学生应该加强这两项技术的训练。

另外，目前提得比较多的云计算和大数据的内容，也应体现在物联网工程专业学生的知识体系之中。云计算其实应该是云服务，它主要包括三个方面的内容，即IaaS、PaaS和SaaS。在这三个内容中，PaaS是目前云服务所用到最多的技术，所以要让物联网工程专业的学生对这项技术有所了解，从而为后续物联网应用服务开发开拓更宽广的思路。

就目前物联网的主要应用案例来看，每个案例往往是这三层的综合，所以物联网工程的学生的知识体系在这三层中离开了哪一层都不完整。我们从这三层出发，梳理出了大致的脉络，有了比较清晰的思路，再根据所定位的学生的就业方向予以加入相关的专业知识或者根据学生的培养定位增删一些相关的内容，即可确定相应的培养方案。

3 物联网工程专业人才就业方向分析

在人才需求方面，各地政府纷纷上马物联网项目，急需大量的物联网人才。由于物联网专业的一些课程涵盖了电子、通信和计算机三个学科领域，所以学生的就业范围比较广泛，但是也有有人提出质疑，认为物联网三个学科都有所涉及但是哪一个学科都没有学精，所以就给物联网专业学生的就业规划提出了问题。

目前许多高校往往会结合自身的原有学科特点，对某一方面有所侧重，关键是看学生的培养目标，并且要和当地的经济特点相结合，有所侧重，也就是要瞄准行业应用而开展，这样才能做到有的放矢。

也有专家提出来了相应的物联网专业学生就业可从事的行业主要有[8]：

物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位；

物联网终端系统的设计与开发；

物联网应用系统开发工程师，进行物联网相关软件系统的设计与开发；

无线传感网络系统的设计和管理；

物联网在智能系统、普适计算、工业控制、信息处理、通讯和管理等领域的应用开发和工程实现；

高等院校和科研院所与物联网相关的教学科研工作。

从以上专家所列出的就业方向来看，可以将就业方向也归纳为硬件、网络和应用三个大类，这和以上根据物联网基本架构所描述的知识体系基本吻合。

物联网工程专业的人才有自身特有的素质构成，与计算机、通信和自动化专业的学生比较起来，主要有以下特点[9]：

计算机专业的学生要么侧重于计算机软硬件技术的研究与应用，要么侧重于计算机网络系统的组网、管理或者开发，但缺少物联网工程应用中所必须的传感、控制、通信等领域的知识。

通信专业侧重于使学生掌握基本的通信原理，但对物联网中所涉及的传感、嵌入式和应用开发涉及较少。

自动化专业虽然对物联网中必须的传感和控制技术等有所侧重，但是对于计算机应用开发领域涉及较少。

由此可见，对物联网工程专业的人才而言，是适应物联网行业的特点而具备更综合的专业素质。

4 知识体系基本构成

通过以上的分析，综合物联网体系架构和人才就业方向的定位，另外与二本层次学生的特点相结合，可以归纳出物联网工程专业学生的知识架构，归纳总结如下：

基础知识相关课程：数学（高等数学、线性代数、概率论与数理统计）、英语、电工与电子学（在这门课中包含有电路分析和模拟电路）、数字电路、C语言、数据结构、计算机网络、计算机组成原理。

专业必备知识：物联网导论、Linux操作系统、Java语言程序设计、RFID技术与应用、传感器原理与应用、单片机、嵌入式技术、通信原理、无线传感网络、云计算和移动互联网开发。

专业实训课程：安卓系统开发、ZigBee课程设计、RFID课程设计、无线传感网课程设计。

另外可增加：印制电路板设计、数字信号处理、EDA等相关课程，以扩展学生的学习视野和基本技能。

5 实践教学的开展

实践教学模块有基础实践教学部分和专业实践教学部分。基础实践教学部分由“基础实验―综合设计―应用创新”三个层次组成。第一层主要培养学生的基本技能，以电子技术学习为主。通过电子技术的学习使学生掌握元器件的辨别和使用，结合专业课程的教学，进行课程实验，掌握基本知识和基本技能等；第二层主要包括各门课程的课程设计、电子综合设计以及先进设计工具 EDA技术，旨在培养学生的综合设计能力、团队合作能力以及创新意识；第三层是应用创新层，引导学生参加大学生电子设计竞赛、挑战杯作品大赛和科研项目等。

专业实践教学部分注重物联网的核心技术――嵌入式系统技术。通过开设硬件设计一条线课程（单片机、嵌入式、RFID技术、传感器网络）和软件设计一条线课程（C 语言、面向对象程序设计、嵌入式操作系统、移动互联网开发），使学生系统掌握嵌入式系统的硬件和软件设计技术，掌握物联网网络协议栈和实现物联网通信。

6 结 语

物联网工程专业由于涵盖的学科范围广，在学生知识体系构建方面需要花费较大力气进行研究，从物联网自身的体系架构来探讨物联网工程专业人才所必须的知识体系，在满足基础知识体系的前提下，结合相应的就业方向，增加适当的特色课程，构建出适应各个学校特色的培养方案，从而培养出适应行业需求的物联网工程专业人才。

参考文献

[1]吴国民，徐秀芳.地方工科院校物联网工程专业人才培养的研究[J].现代计算机，2011（7）：35-37.

[2]赵学健.物联网工程专业人才培养方案探讨[J].科技信息，2013（4）： 63-66.

[3]李仲生，唐杰，黄同成，等.地方本科院校物联网工程专业建设探讨[J].信息技术教育与研究，2013（3）：126-128.

[4]潘丹，甘宏.构建物联网工程专业课程体系的思考与分析[J].广东技术师范学院学报，2012（1）：68-70.

[5]彭力，谢林柏，吴治海，等.物联网工程新专业本科人才培养方案研讨[J].计算机教育，2013（15）：77-81.

[6]刘鹏.物联网工程专业创新人才培养探索[J].计算机教育，2012（21）：9-12.

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网络、通信、多媒体、信息家电时代的到来，以及未来物联网（The Internet of things）和泛在计算（Ubiquitous Computing）的发展，为32位嵌入式系统的高端应用提供了空前巨大的发展空间，形成了巨大发展市场。据Forrester预计，2016年全球物联网产值可达6200亿美元的规模。2020年市场上将有500亿个联网装置。

目前，我国嵌入式系统的发展十分迅速，其发展正从嵌入式系统走向嵌入式产业，巨大的市场需求不断加速嵌入式系统的产业化进程。

一、嵌入式系统概述

现代计算机技术分为两大分支：通用计算机系统和嵌入式计算机技术。

通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算，技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。由国防科大研制的天河二号通用计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能，成为目前全球最快超级计算机。

超级通用计算机主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报、卫星照片整理、原子核物理的探索、制定国民经济的发展计划等。

而嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。

嵌入式计算机系统与通用计算机系统的本质区别在于系统应用不同。嵌入式系统是将一个计算机系统嵌入到对象系统中。这个对象可能是庞大的机器，也可能是小巧的手持设备，用户并不关心这个计算机系统的存在。嵌入式计算机系统的技术要求是对象的智能化控制能力，技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。

早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式计算机系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同。这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。

二、嵌入式系统发展现状

目前，我国嵌入式系统市场处于快速增长时期，我国政府充分认识到它的重要作用，在政策、资金等方面给予大力支持。2004年国家发改委、科技部、商务部联合颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》，把嵌入式产业作为国家发展的一个重要领域。

相关统计表明，2012年我国电子制造规模达5.45万亿元，位居世界第二；电视、程控交换机、笔记本电脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居全球首位。

我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、安全和消费类等行业。来自2010-2011年度的行业调查数据显示，目前嵌入式产品应用最多的三大领域是“消费电子、通信设备、工业控制”，所占比例分别是26% 、17%和13%，三大领域所占比例之和接近60%

1.信息家电

信息家电是融合了计算机技术、数字通信技术的消费电子产品，是3C （Computer，Communication and Consumer Electronic）融合的产物。

后PC时代，家用电器将向数字化和网络化发展，电视机、微波炉、数字电话等都将嵌入微处理器并通过家庭网关与Internet连接，构成家庭信息网络.届时，人们可以远程控制家里的电器设备，可以视频点播，实现交互式电视，还可以提供各种网上服务等。

信息家电是网络上的家电，而不是PC的外设。信息家电本身具有一定的智能，并支持某种统一的、标准的通信协议和控制协议，能够互相识别，而不必像计算机外设那样必须受PC控制。信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起，同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和深入应用。

2005年6月，微软、索尼等17家国际企业推出的数字家庭标准，进一步为信息家电的发展扫清了技术屏障。不到一个月，以联想为首的5家中国企业也迅速结成“闪联”，希望能在信息家电市场大展身手。

信息家电的不断发展打开了嵌入式系统最大的一个市场，信息家电也为家用电器的更新换代创造了契机。据预测，进入21世纪，信息家电的市场份额将高达数万亿美元。面对如此巨大的市场，电脑和家电企业无不为之动心。世界著名的电脑和家电企业如IBM、夏普、微软、英特尔、康柏、苹果、松下、NEC、东芝等都大力开发研制自己的信息家电产品。我国的许多公司如海尔、联想、长虹、海信、TCL等也投入信息家电的开发工作。

目前信息家电在产品取向上有两种：一是在传统的家用电器之上应用信息技术，使之能够与网络连接。二是在传统的家用电器之外应用信息技术开发新的产品。而这些数字融合产品，都离不开嵌入式系统的支持，可以说，嵌入式系统是家庭信息网络、IT融合的重要技术基础。

2.移动计算设备

移动计算设备也是嵌入式系统的重要应用领域。移动计算设备包括PDA、手机、平板电脑、笔记本电脑等。

目前，PDA与传统手机实现融合，出现一个新的产品：智能手机。智能手机就是一台嵌入式系统。借助移动互联网的发展和全球制造成本的降低，这两年智能手机需求有了极大的提升。

2011年，智能手机出货量只占到全部手机的35%，2012年这一数字为46%。随着智能手机的价格逐渐降低，尤其是2012年，中国已经出现了多款性价比极高的智能手机，这直接刺激了大量用户放弃传统手机选择智能手机。

据市场数据跟踪公司IDC预测， 2013年全球智能手机出货量预计将占54%，这意味着智能手机出货量首次超过非智能手机。

同时，2013年全球平板电脑出货量也将超过台式个人电脑，2014年将超过笔记本电脑。IDC还推测，2013年平板电脑的出货量将比上年增加48.7%，达到1.9亿台，创下史上最高记录，而台式个人电脑将减少4.3%。

3.自动化与测控仪器仪表

我国的工业生产需要完成智能化、数字化改造，智能控制设备、智能仪表、自动控制等为嵌入式系统提供了巨大的市场。在金融业、电力系统和服务业，嵌入式也在发挥着越来越重要的作用。

测控仪器仪表遍及大中小企业，测控仪器仪表种类繁多，新型的测控仪器仪表无一不是嵌入式系统。水、电、煤气表的智能化、远程自动抄表。安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。

在工控和仿真领域，几乎所有的计算机控制系统都采用嵌入式系统，象分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等大型复杂的控制系统，更离不开嵌入式系统的应用。目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式系统在应用中，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。

三、嵌入式系统发展趋势

可以预见，随着信息产业发展的第三次发展浪潮的到来，嵌入式系统会获得更为巨大的发展契机。所谓信息产业发展的第三次发展浪潮是指无处不在的泛在计算和物联网。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：一是物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；二是其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继通用计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

目前，物联网已经成为我国国家发展战略，其受重视的程度不言而喻，2012年2月14日，中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。同时，教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程，为学生传授物联网相关知识。部分大学开始增设“物联网工程”专业并实现招生，为未来物联网的发展培养储备人才。

新的发展给嵌入式系统带来新的理念，2011年4月，Intel、微软、通用汽车、高通、飞思卡尔、ARM. TI和三星等公司在旧金山联合成立了“Smart技术世界”。Smart system（智能系统或智慧系统）的特点是：1、处理器不是我们以前用的最简单的8位处理器了，而是32位处理器或SOC等。2、内含高层次的嵌入式操作系统。3、有联网功能，彻底解决原先嵌入式系统的孤岛现象。

新的发展对嵌入式系统带来新的技术革命。第一，嵌人式设计要从面相对象到面相角色转变，物联网的计算是跟时间有关的。第二，需要软硬件协同设计技术。第三，需要嵌人式软件建模、自动分析和验证技术。

总之，由于我国对物联网发展的大力扶植和产业推动，必将会更快速地推动智能化电子应用领域的扩张，越来越多的嵌入式设备将会走进我们的生活，改变我们的生活，为我们展现更精彩的世界。

基金项目：邵阳市科技局2012年科研资助项目（J1215）

参考文献：

[1]周立功.ARM嵌入式系统基础教程 [M].北京：北京航空航天大学出版社.2005

[2]王莹.泛在计算时代的嵌入式系统 [J].电子产品世界，2013（2）：1-2.

[3]江虹，吕杨.嵌入式系统的发展与挑战[J].云南大学学报，2007（29）.

[4]张春毛，戴青云.嵌入式系统及其发展前景[J].石家庄职业技术学院学报，2006（4）.

[5]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社.2003

篇4

近年来，嵌入式技术在工业控制、通信设备、医疗仪器及航空航天等领域中的应用越来越广泛，新兴的物联网技术、智能家居等都以嵌入式系统为基础，在这样的背景下，市场对嵌入式人才的需求越来越重视。但就目前来看，当前高校计算机专业关于嵌入式技术方面的教学还存在一定问题，往往过于注重软件方面的程序开发，忽略了硬件嵌入式技术的研究和教学。

在这样的背景下，本文以CDIO功课教学模式为基础，探讨了计算机硬件嵌入式技术的发展方向和人才培养内容与方法，旨在为相关研究与实践提供参考。

一、CDIO模式概述

CDIO模式属于一种工程教育模式，是国家工程教育改革的一项突破性成果，由麻省理工学院等四所大学组成的研究团队历时四年研究获得。CDIO模式代表构思、设计、实现及运作四个过程，以产品整个生命周期为载体，让学生对产品研发到产品运行各个阶段进行学习，实践性较强。

CDIO理念继承了欧美先进工程教育改革观念，创新性的提出了可操作性的教学标准，对于提升功课教学质量有着重要的意义，代表了当代工程教育的发展方向和趋势[1]。

就我国来看，工科教育体系需要积极培养出与世界接轨的工程师，但我国工科教育实践还存在着诸多问题，过于注重理论和轻视实践，过于注重学习而忽略创新，在这样的背景下，应当积极学习并应用CDIO工程教育模式。

二、基于CDIO理念分析计算机硬件课程存在的问题

CDIO的核心为构思、设计、实现及运作，强调实践性和创新性，基于这一理念，分析我国计算机课程中存在的主要问题。

2.1缺乏设计能力培养

近年来计算机技术发展较快，应用越来越广泛，使得计算机系统复杂度提升，传统软硬件相隔离的设计方式已经难以满足现代计算机系统要求。计算机系统平台搭建、软硬件协同设计等成为主流设计思想，但当前计算机硬件技术相关课程缺乏对学生这种先进设计能力的有效培养。

2.2缺乏可编程芯片设计能力培养

我国工科高校开设计算机硬件课程很少涉及到关于芯片编程的实验课程，仅有的实验安排在大肆，但受到教育体制的影响，许多学生毕业设计不涉及到芯片编程就不会认真学习，这就大大弱化了对学生可编程芯片设计能力的培养。

2.3缺乏创新能力培养

收到实验条件等因素的影响，现有计算机硬件实验大多针对的是纯硬件逻辑，缺乏横向功能拓展和纵向功能延伸，给予学生的创新空间较少，学生在现有条件下难以完成综合性和创新性的设计。

三、嵌入式技g发展现状

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，其以计算机技术为基础，以具体应用为核心，软硬件可进行裁剪来满足应用系统的相关要求，例如功能要求、稳定性要求、功耗要求、成本要求及体积大小要求等[2]。嵌入式系统的应用能够实现计算机技术、电子技术与各行各业应用的有效结合，其应用前景广泛。

嵌入式技术的快速发展和应用使得计算机分类模式发生了改变，从传统的按体积进行分来变化为通用型和嵌入型两类，涉及到的领域十分广泛，例如医疗领域、航天航空领域、军事领域、工业控制领域及金融领域中都能够看到嵌入式系统的身影。嵌入式系统中软硬件结合，要想从事此项工作，需要具备较高的计算机技能水平，具体来说如下：

一方面，是电子工程、通信工程等硬件专业方面的人才，这些人才以硬件设计和开发为主，开发硬件驱动程序，对硬件原理掌握较为清楚，但这些人才对复杂的软件系统往往能力较差，例如复杂应用软件、嵌入式操作系统的程序设计等。

另一方面，是偏软件专业的人才，这些人才在软件开发和嵌入式系统开发上造诣较高，且如果软件方面人才掌握了相关硬件原理，完全可以自主开发硬件驱动程序，硬件设计完成后则需要依赖于软件实现系统功能。但就目前来看，许多企业将硬件设计部分外包，硬件设计能力较弱，对硬件有所忽视，这就造成市场上对硬件嵌入式技术方面的人才短缺。

四、基于CDIO模式计算机硬件嵌入式技术发展方向

4.1无线网络技术

近年来，移动设备发展快速，无线网络也随之发展起来，人们对无线网的需求也越来越大，而软件系统是否能够支持无线网络也成为了嵌入式系统发展的关键所在[3]。因此，在今后的一段时期内，无线网络应用将成为嵌入式技术的重要发展方向，就目前来看，WIFI、蓝牙技术及无线传输技术等的应用越来越成熟，但需要注意的是，这些技术有着一定的局限性，其传输距离大多较近，这就需要在未来研发的过程中着重解决远距离传输的问题，例如3G协议栈的开发等。

4.2网络互连技术

在嵌入式系统不断发展和应用的背景下，各种互联网接口受到关注，传统的单片机难以满足对互联网接口的要求，从而催生了各种新型的嵌入式系统，例如微型处理器，从互联网接口方面来看，嵌入式处理器能够支持TCP/IP、USB、CAN、IEE1394等多种通信接口，一些先进的嵌入式处理器甚至能够同时支持几种接口，但同时也需要一些硬件驱动程序，只有这样才能够实现轻松上网，打破众多用户上网的时空限制。

4.3人工智能技术

归根结底，嵌入式技术的应用就是满足人类相关的应用服务，人工智能化的发展和使用则能够提升嵌入式技术的服务水平，将人工智能技术与嵌入式系统或产品相结合，实现人机交互，扩展嵌入式系统的服务应用范围。就目前来看，人工智能技术与嵌入式系统的结合在医疗卫生领域应用较为成熟，能够降低手术病人受到的伤害[4]。

而随着技术的发展和社会的进步，人工智能技术的应用范围将会得到进一步拓展，例如自动控压装置、自动控温装置等智能化仪表的应用越来越多，这都会促进人工智能技术的进一步发展。

五、基于CDIO模式的计算机硬件嵌入式技术人才培养

计算机硬件嵌入式技术课程的学习是一个系统性、长期性的过程，需要循序渐进，不仅涉及到原油的硬件课程，还涉及到后续嵌入式技术理论知识和嵌入式设计开发等。本文结合CDIO工程教育模式和理念，探讨计算机硬件嵌入式技术的人才培养方向和方法，具体来说如下。

5.1学习嵌入式系统基本知识

CDIO工程教育模式强调对构思、设计、实现及运作等产品整个生命周期的研究和学习，而对于嵌入式系统来说，其构思、设计、实现及运作都离不开嵌入式系统的基本知识，因此，在计算机硬件嵌入式技术人才培养过程中，嵌入式基本知识的学校至关重要。

嵌入式系统大体可以分为三类，其一为传统的实时多任务系统，即RTOS系统，主要包括Vxworks操作系统、Tornado开发平台等；其二为嵌入式Linux操作系统，其不仅可以作为服务器的操作系统，在嵌入式领域也有着良好的应用前景，系统免费，支持的软件众多，这会大大降低嵌入式产品的开发成本；其三为Windows CE嵌入式操作系统，如Microsoft等，其进入嵌入式市场前景良好，Windows CE嵌入式操作系统虽然于近几年才被研发出来，但却能够迅速抢占市场，尤其对于智能手机、显示仪表等对界面要求较高，Windows CE嵌入式操作系统的应用有着良好的效果。通过对嵌入式系统这些基础知识的学习，能够让学生全面掌握嵌入式软件整体开发环境情况和开发平台，形成对系统开发理性、直观的认识[5]。

5.2 ARM技术及嵌入式微处理器

当前嵌入式处理器种类较多，例如ARM处理器、MIPS处理器及PowerPC处理器等，其中应用最为广泛的处理器当属ARM，ARM有着四个通用处理器系列，不同系列能够提供的性能有所差异，但基本覆盖了大多应用领域，有效满足了不同应用领域的应用需求。以SecurCore系列为例，其专门应用于对安全等级要求较高的场合。因此，应当让学生积极学习ARM技术及相关嵌入式微处理器结构，为后续产品设计研发实践奠定基础。

5.3指令系统与硬件电路设计

一般来说，ARM微处理器有两种工作状态，且其能够在两种工作状态之间随时切换，第一种工作状态为ARM状态，在这种工作状态下，处理器执行的ARM指令为32位字对齐指令[6]；第二种工作状态为Thumb状态，在这种工作状态下，处理器执行的是Thumb指令，属于16位半字对齐指令。两种状态下指令有着一定的关系，即Thumb指令集合为ARM指令集合的功能子集，但相较于等价ARM代码来说，其能够有效节省存储空间，节省比例能够达到30%-40%之间。

对于嵌入式技术来说，其软硬件可以裁剪，因此应当做好硬件电路设计工作，通过有效的硬件电路设计来获取最优硬件组合，提升嵌入式系统的硬件性能。

除了上述提到的说那个方面之外，数字电路、数据结构算法及汇编语言和编程语言等也较为重要，需要在计算机硬件嵌入式技术人才培养中有所侧重。

六、结论

综上所述，在计算机领域，嵌入式系统的应用越来越广泛，计算机硬件嵌入式技术越来越受到关注，计算机嵌入式技术人才的培养应当以CDIO模式为指导，以市场需求为导向，以嵌入式技术发展趋势为依据，合理选择教学内容，培养先进的计算机硬件嵌入式技术人才。

参 考 文 献

[1]苏英.基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究[J].中国管理信息化，2016（10）：218-219.

[2]杨伟力 李伟民 杨盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系统课程改革实践[J].科教导刊（上旬刊），2016（06）：56-57.

[3]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系统仿真实验室建设研究[J].中国电力教育，2012（19）：98-99.

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嵌入式系统设计飞速的发展，渗透到社会生活的各个方面，例如掌上PDA、电视机顶盒、手机、汽车、空调、微波炉，等等，由于其硬件体积小、价格低廉、集成度高，而且软硬件可以“按需定制”，嵌入式系统的发展前景越来越广阔，物联网概念的提出以及嵌入式系统技术发展的日益成熟，将嵌入式系统的应用推向了，与此同时，国家及企业对嵌入式人才的需求越来越旺盛，作为输出社会人才输出的摇篮，学校应努力提升嵌入式系统教学的质量，培养出高质量的人才。

一、教与学的现状

嵌入式系统开发技术是我院物联网工程专业的一门专业必修课程，其综合性较强，涉及的知识面十分广泛，既有硬件设计又有软件代码的编写，学生在学习本门课程过程中需要具备较多的专业基础知识，涉及的课程有程序设计基础、模拟电路和数字电路等课程。同时嵌入式系统开发技术又是一门实践重于理论的课程，因此学生还需要进行实践操作。嵌入式系统开发技术课程的教学目标是培养学生的科学思想和研究方法，使学生较全面提升软硬件开发能力，着重提高学生就业竞争能力。目前某学校嵌入式系统开发技术的教学主要分为两部分，一部分是理论课堂教学，另一部分是实验教学。理论课堂教学普遍利用多媒体设备，通过幻灯片讲解系统结构、处理器结构、时钟树、存储地址映射、GPIO、中断、定时器等知识点。实验教学过程中所完成的多为验证型实验，教师仔细讲解硬件的连接方法，学生进行接线验证，观察实验现象。通过观察发现，在教与学的过程中，这种传统的教学方式使得学生的实践能力不足，需经过相关培训才能够从事嵌入式相关工作，结合学校培养应用型人才的目标，需对当前的教学方式做出改革。

二、课程的教学改革与实践

1.教材的选取近年来，嵌入式系统的教材多种多样，大部分是以知识点来组织相关章节，缺乏案例，内容略显生硬死板，使得学生很难将抽象的知识具体的应用到工程实践中去，因此教学改革的第一步首先是选择一本适合某学校学生能力的教材。在教学过程中，学校使用的是卢有亮编著的《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》，这本书属于普通高等教育“十二五”电子信息类规划教材，基于STM32对嵌入式系统的原理、设计、编程进行讲解，并给出一个工程实例，可使读者通过该实例找到做工程的方法并巩固所学的知识，提高工程开发的能力，另外作者还搭建了交流论坛，给读者构造了一个比较完善的学习平台。同时，学校指导学生阅读芯片的数据手册和固件库等文档，使学生能够快速获得器件的特性，获得全面的固件库函数。2.授课地点的变更传统的教学方式中，授课地点均为普通教室，教学设备只有黑板和多媒体，导致任课教师只能按照幻灯片或者课本进行讲解，学生被动接受，效率较低。例如在讲授利用固件库搭建工程环境时，第一步详细地演示了如何获得固件库，并对固件库中文件的用途做出一一介绍；第二步为在电脑任意位置建立工作目录和子目录，将库文件中的内核文件、驱动支持文件、启动文件等复制到相应的工作目录中；第三步建立和配置工程文件；第四步编写代码；第五步编译代码；第六步下载到开发板运行；第七步使用JLINK调试。完成本次课程的教授用时2学时，但学生进行上机实验时，对于搭建工程环境仍比较困难，28名学生中只有4名学生完成。鉴于此，将授课地点均调整为实验室，带领着学生一步一步进行环境的搭建，均可以完成实验任务，这种授课方法不但提升了学生学习嵌入式系统开发技术的信心，也为后期的实验打下了良好的基础。3.课堂在传统授课过程中，多为教师讲、学生听的教学方式，学生不能完全参与到课堂中，因此，学校尽量避免这种教学方式，采用案例教学等方法，吸引学生的注意力，培养学生的学习兴趣，使学生积极主动参与到课堂中。例如在讲授GPIO的知识点时，设计了一个流水灯案例，吸引学生的目光，引导学生思考如何进行设置，包括GPIO模式的设置、速度的选择、引脚的设置，等等，在这一过程中把理论知识点汇聚到具体的实验中，做到理论与实践的结合，使学生利用相关知识看到具体的实验现象，深化了对知识点的理解，教学效果明显提升。

三、结语

本学期对某学校嵌入式系统开发技术课程进行了教学改革，与学期初相比，学生学习的积极性明显提高，课堂互动明显增多，同时教师的教学能力与课堂组织能力也明显得到提升。为了进一步增强学生的实践能力，学校开放了实验室，创建了兴趣小组，为学生后期能够参加相应的比赛做铺垫。

参考文献：

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中图分类号：TP368.1

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-63-03

0.引言

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，是软件和硬件的综合体。近年来，嵌入式产品市场获得了蓬勃发展，嵌入式系统已经渗入到工业生产、军事国防、日常生活各方面，应用领域非常广泛。随着物联网时代的到来，社会对嵌入式相关技术人才有迫切需求，嵌入式技术的应用前景十分广阔。

从2011年开始，运城学院计算机科学与技术系面向本科生开设了“嵌入式系统开发”专业选修课程。课题组多次获得多个省级、院级教改项目的支持，对嵌入式系统系列课程进行了一系列具体深入的教学改革，获得了一些有益经验。

1.嵌入式系统开发课程特点

1.1内容广泛

嵌入式系统技术作为一门综合交叉性技术，涉及计算机、电子技术、通信等多门学科。嵌入式系统开发课程教学内容较多，硬件包括ARM处理器体系结构、硬件电路、接口技术、硬件开发平台；软件包括指令系统、汇编语言程序设计、c编程、嵌入式操作系统及开发。在课程体系的组织上，要求学生熟悉嵌入式系统的硬件体系结构、支持ARM处理器的硬件开发平台的组成及使用方法；掌握嵌入式Linux应用程序开发与调试过程；能够构建嵌入式开发环境，进行嵌入式Linux系统的编译、移植；使学生具备独立开发一个较为完整的嵌入式系统的初步能力。

1.2实践性强

嵌入式系统开发面向控制应用领域，课程实践性很强。实验环节在课程中处于非常重要的地位，通过实验，可以加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，培养学生动手能力；使学生熟悉嵌入式系统开发和设计流程，进而全面掌握嵌入式系统的设计、开发、调试方法。

2.嵌入式系统开发课程教学改革思路

2.1教学内容的改革突出软件的基础上保证软硬件学习相结合

由于嵌7、式系统课程的教学知识点比较多，涉及的软硬件资源也比较多。在教材的选择上，尽量选择理论知识体系系统、连续，实验内容直观新颖，能够密切联系实际的教材。我系采用的教材是周立功主编的《Arm嵌入式系统基础教程》和华清远见教育集团编写的《嵌入式系统技术与设计》。结合当前嵌入式技术的发展现状，为适应市场对嵌入式人才的需求，选择将ARM硬件平台、嵌入式Linux操作系统作为教学内容的两大方面，以Realview MDK为主要开发环境进行讲解。教师在教学过程中，将嵌入式科研项目中的一些简单实用的知识融入教学中，使教学内容更加丰富。

2.2计算机专业教学侧重点

嵌入式系统开发课程是一门系统性强、软硬件结合的综合性课程，分为硬件开发方向和软件开发方向。两方向均要求学生具备嵌入式系统开发、设计、调试和维护的基本能力。而我们计算机科学与技术专业的学生软件编程是特长，因此更偏向于嵌入式软件开发，重点学习汇编语言程序设计、数据结构、嵌入式系统原理、计算机网络、Linux操作系统等相关知识，侧重于编程应用。

2.3联合采用多种教学方式，提高课堂教学效果

（1）课堂上采用讲授法与讨论法相结合的方式

在教学中，充分发挥教与学的积极性。教师提出问题，通过启发引导，由学生分组讨论、对问题的理解、看法，寻找解决问题的方法与途径。这种开放式、探索式教学方法不仅调动学生的学习积极性，而且可以锻炼学生思维，提高分析解决问题的能力。不仅有利于启发和培养学生开拓创新能力，而且有助于培养学生的团队合作精神。

（2）项目驱动式教学方法

运城学院是应用型本科院校，教学中充分考虑了以应用型人才培养为目标，注重培养学生的创新精神和创新能力。讲授重点章节内容时，以项目为驱动，学生在逐步完成项目的同时，掌握相应的教学内容，项目驱动法使教学与实际紧密结合，有益于培养学生的工程实践能力。各任课教师积极鼓励、指导学生开展相关方向的大学生创新项目及各类竞赛培训活动，对教学改革起到了很好的推进作用。

（3）应用现代教学技术，搭建自i学习平台

当今互联网已经渗入到日常工作、生活的各个方面，充分利用网络环境组织教学，可以更加方便灵活地进行有针对性的教学活动。与传统的课堂教学相比较，网络平台教学具有自主性、交互性、针对性特点。建立课程网站、构建师生交流平台，将答疑、质疑、讨论等经典的教学环节融入网络。学生利于网络平台向老师提问、质疑，教师可以科学方便地对学生进行网络答疑解惑。同时还可以建立讨论区，方便师生进行专业问题探讨。充分利用网上教学资源，将教与学的过程延伸到课堂外，不仅激发了学生的学习兴趣，而且使课堂教学得到了深化、扩展。

3.实验教学改革

嵌入式系统开发是一门实践性很强的课程，实验教学是课程教学的一个重要环节。通过实验，可以帮助学生加深对理论知识的理解，加强学生动手能力，全面掌握嵌入式系统的开发、设计、调试技术。

3.1嵌入式系统开发实践课教学环节

目前嵌入式系统开发的实践课教学环节包括：验证性实验、综合设计性实验、课程设计、大学生创新实验、科研立项等几部分。

验证性实验是实验教学的基础，实验内容与理论课授课内容紧密结合，是基础知识的最基本应用，是实践教学环节的重要组成部分。综合设计性实验，是验证性实验的深化，进一步培养学生综合运用所学知识，进行嵌入式系统的设计。嵌入式课程设计是对所学课程内容的综合应用，通过该实践环节使学生全面掌握嵌入式应用系统的开发、设计方法。大学生创新实验是学生由自发成立的团队在教师指导下利用课余时间进行的创新性实验。通过创新实验，使学生积累了项目开发经验，培养了自身创新能力，为进一步进行嵌入式项目研发打下坚实的基础。科研立项是结合嵌入式系统前沿科技应用而设立的适合实践教学的应用项目，能够开阔学生的视野，拓展学生的思维，对教学起到了很好的辅助作用。

3.2实验课程的内容安排

实验课内容由一个简单的端口控制LED显示的例程开始，完成新建工程、编写程序、下载程序调试、观看实验结果的实验过程。通过这个简单的实验，让学生初步掌握uVision3 IDE for ARM开发环境及ARM软件模拟器的使用方法、以及程序下载的一般步骤。以后逐步增加实验难度，目前开设的实验项目包括中断实验、串口通讯实验、A/D转换实验等。实验过程中，注意激发学生的学习热情和动手实验的兴趣。积极鼓励学生采用多种不同的软件算法完成同一个实验，提高学生的编程能力，开阔学生思路。

3.3充分重视设计性实验

对实验教学环节设计进行改革，从以往的“验证性为主”逐步变为“验证性为辅，自己动手创新为主”的实验课程教学设计模式。

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摘要：随着物联网产业的兴起，对物联网工程的人才培养逐渐提上高校人才培养的日程。本文结合产业需求的实际，论述了物联网专业人才培养的课程设置、工程实践、就业引导等，全方位阐述了当前物联网工程专业人才培养亟待解决的问题，可以为物联网工程专业人才培养提供借鉴。

关键词 ：物联网；IT产业；需求导向；人才培养；专业课程设置

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1671-1580(2014)10-0058-02

物联网工程专业是随着物联网技术的兴起而开设与逐步发展的新专业，从其专业覆盖的范围来看，物联网工程专业是目前机、电、控制、通信等专业的融合，其专业特点即是对现有的专业技术和领域的整合，涵盖了电子信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术、数据库技术等专业领域的最新成果，并与行业应用密切联系，与社会需求紧密结合。物联网专业的人才培养应立足社会需求的实际，重点培养学生实践与理论相结合的综合运用能力。

一、以需求为导向的专业课程规划

物联网工程专业课程设置应以市场为依托，以需求为导向，以培养产业急需的物联网应用技术人才、推动产业发展为目标，在这一培养目标引导下，学生应能够了解物联网的发展历史，掌握物联网专业基本理论知识，具备基本的专业技能和科学素养。物联网工程是一个系统工程，因此，在人才培养上，要注重多专业知识的融合渗透，更要注重提高学生对国外最新文献、新技术应用的获取技能，培养学生对外文文献的阅读能力，从多领域、宽口径提高培养质量。

在物联网专业的课程体系设置上，可以按照分块设置思路，依据学生四年学习时间内的自身特点，按照通识课程、公共课程、专业课程、实践课程的脉络进行课程规划。通识类课程以宽、广、新、全为设置依据，在课时内使学生对物联网的整体产业获得较为全面的了解。公共课程以培养学生的科学思维方法和掌握基本的理论知识为目标，引入日后工作必需的数学、物理、英语、工程类的基本理论知识。专业类课程应着眼于专、精、深，以点带面，在课程规划上，应密切联系物联网的专业应用，以实际案例为依托，深入掌握物联网在行业中的应用。实践类课程在物联网专业人才培养中占有重要的地位，实践类课程设置应面对具体应用，培养学生的动手能力、综合分析问题能力、团队沟通能力、写作能力和总体规划实施能力。

在课程规划上，应注意突出物联网工程专业的新、全、专的特点，在课程设置中，既要反映出物联网工程专业的多学科综合特点，又要突出物联网专业的深入、综合的特点，将传统的相关专业课程进行整合。在课程设置过程中，鼓励自编教材，以弥补已有课程的宽泛、繁杂、陈旧等不足，突出针对性、实用性、操作性、易理解等要求，从实际需求的角度，加强学生的应用技能培养。

二、需求导向的理论课堂教学

物联网工程是一门新兴学科，在物联网工程的专业课程教学中应坚持以需求为导向，在教学实施过程中根据市场应用和行业背景的实际需求进行适当取舍、与时俱进，才能使教学与实际密切联系，做到所学即所需、所需即所学，提高教学内容的实用性。

需求导向的理论课堂教学要求教师必须做到密切联系产业需求的实际，在教学中结合实际工程项目，并通过具体深入的分析，使学生就某一知识点深入掌握其在市场中的实际应用，以做到与市场同步，与需求对接，更好地掌握相关的知识点和技能。因此，在教师队伍配备上，要突出对业务知识的深入把握，适当增加在一线工作的业务精、目光新的具有前瞻性的技术人员担任教学工作，将需求与教学直接对接，提高教学的针对性和实践性。

理论课程的教学难点之一是知识点众多，并且相互之间的衔接性不强，学生难以把握重点和难点，因此，教学的效果难以凸显。以需求为导向的教学模式旨在打破固有的教学模式，将知识点进行归纳分类，将与社会需求联系紧密、可以直接对接的章节知识列为着重讲解的部分，结合案例进行深入分析，在较短的课时内使学生获得实用性强的理论和技能，同时对其他知识点进行梳理，以需求为主线，将课堂教学进行组织和串接，使学生始终能够把握教学的重点，始终能够将所学知识与社会需求实际密切联系和结合，并能够通过消化吸收所学的知识，达到举一反三、提升理论课程教学效果的目的。

三、需求导向的实践技能培训

物联网技术是一门实践性和应用性极强的学科，因此，在人才培养方案上，要密切结合需求的实际，着力加强实践类课程的教学。具体来讲，就是在实践技能课程的设置上将实习、课程设计、毕业论文等实践环节与需求结合，以实际需求为导向，以实际的项目案例为依托，强化实践技能培养，提高学生的实践能力。

物联网技术也是一门专业性极强的学科，其专业涵盖宽广，对学生的知识面要求较高，可以在相关的专业课程中增加课程设计学时，在课程设计中引入需求目标，引导学生将所学的知识理论转化为实践技能。在编程能力培养上，通过程序设计，引入工程需求实际项目，对学生进行规范化的编程训练，掌握面向对象进行开发的思想。在掌握网络指令和协议设置上，通过路由交换课程设计，熟悉路由器的基本配置命令，熟悉路由协议。在传感器应用设计中，结合具体的行业需求目标，引入各种物理传感器的应用设计，掌握常用传感器应用设计、信息处理、显示和传送等。

结合嵌入式系统设计实践，对目前嵌入式设计的市场需求有一个直观全面的了解。深入学习单片机技术、嵌入式系统，结合实际应用案例，掌握嵌入式系统的规划设计、实施方案要求、软件硬件设计、综合测试等多环节应用。结合网络技术，深入学习以物联网实际需求为主的网络架构知识，重点掌握Zigl)ee协议的基本原理和组网规范，通过实际操作搭建有效的无线物联网络。在毕业实习和设计环节，以小组为单位，结合实际需求，在教师指导下独立完成分析、设计、编程任务。

四、结束语

物联网工程专业人才培养是一项系统工程，需要综合产业需求的实际，开展立体化教学。既注重理论课程的教学，又强化应用实践，使学生具备良好的专业知识素养、扎实的理论基础和丰富的实践经验。物联网工程的人才培养需要学校、社会、企业多方面共同参与，这样才能培养出物联网产业的可用之才。

[

参考文献]

[1]于翔，基于物联网的大学信息化教学辅助实验平台应用[J]物联网技术，2013(5)

[2]孙冠男，高校物联网创新实验平台建设探索[J]软件导刊，2013f 9)

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引言

人类创造力发展主要依靠创新精神，而创新需要在实践中进行推动。教育工作者应该结合理论教学，通过各个方面的技术实践，让学生具备独立的创新能力，进行跨学科知识融合，满足技术的不断创新，解决社会对多样性人才的需求。物联网工程专业作为我校新开办的新工科专业，具有学科交叉、软硬件集成、综合分析性强的特点，对学生的综合实践能力提出更高的挑战。通过物联网工程专业教学实践和探索，根据学生毕业能力支撑的要求，从教学内容、教学手段、考核机制等进行设计和改革尝试，培养具有鲜明地区特色的物联网工程人才。2020年北京工业大学王秀娟等针对新工科建设围绕专业育人目标，课程目标等，提出了课程的改革思路，以适应新工科建设的需求。2020年南华大学屈爱平等结合物联网技术的行业发展趋势以及物联网工程专业人才培养现状，针对当前新工科和创新等热点问题，结合南华大学的办学定位，探索具有地方和行业特色的物联网专业人才培养模式，以提高物联网工程专业的人才培养质量。2018年西安科技大学党琪等分析了目前高校实践教学环节存在的问题，并提出了以培养学生创新能力为目标的实践教学环节改革举措，2017年福建师范大学陈曦碧等主要从毕业论文（设计）、实习、实验教学、大学生创新创业训练计划四个主要实践教学环节的管理着手，采取有效措施提高各环节质量，并重视管理人员培养；2017年北京信息科技大学吴韶波针对物联网工程专业的特点以及工程教育认证的要求，分析了物联网工程专业实践教学体系的课程设置，设计了物联网工程专业实验教学内容，并对实验教学模式进行了探究。2016年沈阳工程学院戴宪滨提出实践教学体系始终坚持以学生为主体，教师为主导，突出学生在实践环节中的“主动性、独立性和创造性”。2016年余文森对应用创新型物联网人才培养实践教学体系进行研究，提出基于应用创新型人才内涵、地域特色以及学校专业优势，给出物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位。针对我校物联网工程专业的实际情况，以培养目标和定位为指导，优化课程内容，改革评价方法，探索更有效的教学模式，以培养学生创新能力为目标的实践教学改革研究就显得尤为重要。

1目前存在的教学问题

我校通过“卓越工程师”计划加强校企合作，针对物联网工程专业实践教学进行改革，提高学生工程实践能力和创新能力，但是仍然存在如下问题：（1）专业实践教学环节缺乏整体性、系统性的规划，培养方案修订工作与专业实践需求不能及时匹配。（2）西部地区物联网企业相对较少，学生在实习过程中存在一定安全和技术保密隐患，企业接受学生实习的积极性不高，只允许学生对生产过程进行了解和观摩，学生不能直接参与实际操作过程，生产实习效果无法得到保证。（3）物联网工程专业属于新型专业，具有工程实践背景专任教师较少，实习指导教师在企业的工作经历和实践经验比较欠缺，导致在项目驱动式实践教学的过程中存在一些问题。

2具体改革目标、方法及内容

2．1改革目标

（1）根据人才培养定位和创新教育目标要求，结合工程教育专业认证需求，及时修订物联网工程专业的人才培养方案，同时在实践教学中进行检验和修正。（2）利用企业的相关资源，加强实践实训平台和设施的联合建设，有效解决学生实习场地问题，让学生能够主动参与到企业的生产过程，结合所学理论知识，在实践中探索、验证和创新。（3）提高教师实践教学和创新能力，让教师积极参与到理论和实践结合的教学过程，必要的时候可以选配实习指导教师去企业进行培训，与企业工程师共同探讨实践教学方案。

2．2改革方法及内容

2．2．1改革方法将创新教育与理论教学、实践教学各环节进行有机融合，结合工程教育专业认证需求，及时修订物联网工程专业的人才培养方案，增加实践教学环节在培养方案中所占比重。在教学过程中，采用项目驱动的方式对各知识点进行综合设计学习，充分利用学校已有的实验教学示范中心和重点实验室的实验平台外，加强与企业进行“产学研”合作，建设校外专业实践教育基地，熟悉企业软件开发模式及流程，提高学生软件编程技术的实战能力，制订校企联合专业实践课程方案。

篇9

The research of the professionals’ training to the Internet of things

Yu Jinrong,Huang Gang

(College of the Internet of things, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing, Jiangsu 210003, China)

【Abstract】The progress of the Internet of things’technology will become the driving force for economics development of the next round world.And the professionals’ demands to the Internet of things’ technology certainly increase year by year.But currently in our country the special subject for the Internet of things’technology have not establishmented,and the professionals are very deficient.This article elaborated the present situation of the demand for the professionals to the Internet of things, the comprehensiveness of the professionals’ training to the Internet of things,and the some measures for how to train the high quality professionals to the Internet of things.

【Key words】the professionals of the Internet of things;the professionals’ training to the Internet of things

【中图分类号】 C96 【文献标识码】B 【文章编号】 1001-4128（2011） 09-0260-02

1 引言

“物联网”是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。国际电信联盟指出，物联网通信时代即将来临。未来几年，伴随国内物联网技术的迅猛发展和逐渐成熟，必将推动经济社会的全面进步，对未来经济社会发展将发挥至关重要的作用，物联网技术的进步将成为下一轮世界经济发展的驱动力。[1]

2 物联网人才的需求现状

为了顺应国际形势以及我国中长期科学和技术的发展需要，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》在“亟待科技提供支撑”的国民经济和社会发展重点领域中选择了68项任务明确、有可能在近期获得技术突破的优先主题，其中明确提出要重点发展传感器网络及智能信息处理。由于“感知中国中心”在江苏无锡的建设，带动了江苏省及“长三角”地区对物联网与传感网技术的人才需求。同时随着国家战略性新兴产业的推进，全国各地对物联网与传感网技术的人才需求将呈指数性增长。

产业的需求无疑带动了人才的需求，国内支柱产业及高技术产业发展对物联网与传感网技术人才需求不断扩大导致此类人才成为企业的注目焦点。物联网与传感网技术专业培养的学生主要从事物联网与传感网技术及相关领域内的科研、教学、应用、开发、生产、管理工作。同时，物联网与传感网技术专业涉及国民经济发展的多个领域，随着国内战略型新兴产业发展对信息网络技术需求的不断扩大，人才市场对此类人才的需求是持续增加的。[2]

根据美国权威咨询机构Forrester预测，到2020年，世界上物-物互联的业务和人-人通信的业务相比，将达到30比1，意味着物联网产业要比互联网大30倍。因此，物联网被称为是“下一个万亿级的通信业务”。根据江苏省人才市场招聘需求信息，2007年计算机/互联网/通信专门人才的需求总数为319168，其中研究生需求数22960，本科生需求数143765；2008年计算机/互联网/通信专门人才的需求总数为401127，其中研究生需求数13122，本科生需求数200493；连续两年列第二位，且不断增加。随着全国物联网技术应用和产业的大规模发展，以及政府对物联网产业的大力支持与推动，相关专门技术人才的需求将会有进一步的提高。由此可见，物联网与传感网专业技术人才的需求量是巨大的。相关的物联网专业技术人才即将走俏。南京邮电大学于2009年9月率先成立了物联网与传感网研究院和物联网学院，开展人才队伍的培养。本文就高素质物联网专业人才的培养提出几点想法。

3 物联网人才培养的综合性

物联网广泛涉及RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等应用领域。物联网的应用技术主要包括：物体的标识与识别技术、物体感知的传感网络技术、物体“思考”的智能技术等，涵盖了计算机、现代通讯、新材料、智能控制等前沿尖端技术。因此在人才培养方面，需要培养具有以下三大类综合性专业基础技术的物联网人才：[3]

计算机软硬件、网络及通信类:计算机与通信技术应用涉及物联网的各个领域，主要从事物联网通信系统与网络的理论、技术及应用研究。具体包括：数据挖掘与采集、软件开发、系统设计、嵌入式软硬件设计、模拟硬件研发等。其中，嵌入式软硬件的应用最为广泛。具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统等各种物体中，然后将物联网与互联网整合。因此嵌入式软硬件设计技术是物联网人才培养的关键。

应用物理/应用数学类:应用物理的测控技术、光学精密测量、遥感遥测、纳米技术及光学工程，应用数学的计算数学、组合数学等专业在物联网领域中都有重要应用。这些相关技术成为物联网人才培养的基础。

电子/电气/自动化类：电子(尤其是微电子)、电气、自动化类的微纳机电系统、微传感器与微执行器、微机器人与微装配系统等技术成为物联网科学研究、设计制造、产品研发需求的重点。

有机地整合上述相关专业知识，以形成一个有效的知识体系，用以支撑物联网与传感网的技术与应用需求是物联网与传感网技术专业的核心问题。

4 物联网人才培养的措施

物联网在国内尚属于新兴专业，人才培养结合社会需求也是近年来提出、尚未真正解决的难题。作为为社会输送人才的主要来源地的高校，应将物联网人才培养的教学体系、教学实践、社会需求结合起来研究，充分利用各项资源，将课程与实践相结合，把高校自身教学优势和企业用户整合起来，开创出实用的物联网专业建设和人才培养措施。

*设置合理的教学体系：

根据物联网所需高素质人才的综合性，在设立高等教育课程体系时应分别侧重于上述三个方向。以信息网络为主干学科，涉及计算机科学与技术、信息与通信工程、电子科学与技术、控制科学与技术、应用数学与物理技术等交叉学科；设立电子识别技术与应用、传感器与测控技术、通信系统原理、通信与计算机网络、无线传感器网络技术、物联网技术与应用、传感器件与编程技术、ZigBee协议与应用、物联网中间件技术、网络协议及网络互连、嵌入式系统原理与应用、智能信息处理、CPS原理与应用、数据库原理与技术、无线通信与网络技术和软件工程等主干课程。根据物联网技术的发展，以及市场需求不断变化的特点，保证教学内容紧紧跟随国际主流物联网技术的发展。[4]

*理论与实践相结合的教学模式：

教学的方式方法是多种多样的，在众多的教学方法中，寻找能让学生尽快掌握教学内容和形成技能的有效的教学方式方法成为了人们追求的目标。将学科基础理论和专业方向理论贯穿于课程实验、课程设计实践中，构成日趋完善的实践教学模式。根据物联网技术的应用特殊性，可考虑通过校企合作，研究和建设开放的物联网平台，建立物联网技术及应用实验室，进行物联网相关平台的构建及关键技术的研究，南邮物联网学院将主要着重以下5个方面的研究重点：

1、物联网组网技术与协议的研究：开展物联网组网相关理论与协议的研究，为中国通信业的物联网建设提供技术支撑。

2、接入C网的无线传感器网络多功能网关设备研制：研制无线传感器网络接入移动通信网络、无线局域网和Internet等网络的多功能网关设备。

3、服务构件化的嵌入式空间智能感知系统的研制：构建面向目标人的嵌入式智能服务节点（包括摄像头、激光及声源节点），使这些空间分布的服务节点形成网络化智能环境系统，实现该系统下有效的目标活动、行为及声音等方面的检测及识别，为人提供多方位的智能服务。

4、物联网隐私保护与信息安全技术研究：开展物联网安全技术的研究，为物联网的大规模应用提供安全、可信的环境。

5、物联网示范应用系统的开发：开展物联网应用系统的研发并力争实现产业化，为中国通信业的物联网建设提供应用示范，并推动江苏物联网产业发展；

通过实验与实践保证学生在动手能力得到锻炼的基础之上，又有所拔高，经过这一遍遍的专业培养或专门训练，可以成为具备物联网专业知识的应用型人才。同时校企之间通过整合人才和设备资源，突破关键技术和核心技术，加强创新能力、先进制造能力、市场服务能力建设，形成具有自主知识产权的成果和可持续竞争力，最终完成从互联网时代到物联网时代的产业升级。

5 总结

目前，中国物联网的研究和应用与国际同步，具有同发优势，处于同等水平，并做到了部分领先。有关专家表示，物联网将很大程度上改变人们的生活方式，而中国也将率先感受到物联的世界和智慧的地球。随着物联网的发展，对物联网与传感网技术专业人才的需求必将逐年增加，预计这种需求将保持持续增长的趋势。然而，当前我国还没有专门的物联网与传感网技术专业设置，专业人才匮乏。因此，设置物联网与传感网技术专业，培养具有创新意识和实践能力，系统掌握物联网与传感网基础理论和专业知识，能在信息网络等领域从事科学研究、教学、技术开发、生产及经营管理等方面工作的高级专业技术人才是非常必要也是非常迫切的。

参考文献

[1] 李江.物联网的瓶颈以及未来分析[J].射频世界,2010,(02):48-50.

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信息技术相关专业课程的实验内容相对基础，各门课程的综合型实验数量不多，单门课程的实验相对独立，学生的实践教学环节的专业知识面相对狭窄。通常包括硬件设计、软件设计、系统开发等几个方面。目前，高校中“软件的学生不懂硬件，硬件的学生对软件不屑”这一现象特别突出。打破常规的实践教学理念，将相关专业的实践课程进行协同教学改革，多方共同参与同一个综合实践项目。为了进行信息技术相关专业实践教学综合改革，我们对信息技术专业各实践教学进行了相关性分析，这种综合教学改革是非常可行的。如表1。

二、多专业协同实践教学改革的内容

多专业协同实践教学改革以信息技术最新发展方向为切入点。目前，嵌入式系统、物联网、3D打印技术、机器人等相关课程，都涉及硬件、软件及系统，相关项目也是非常多，这些课程实践教学内容也非常丰富，适合引入到实践教学中。如图1，嵌入式系统设计的项目中，硬件层中包含主板电路板设计，嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、Flash等）选择，接口芯片的选择，CPLD/FPGA设计等，就构成了一个嵌入式核心控制模块。在这部分的设计中，与电子信息工程和自动化控制专业的一些课程相关，比如：电路设计与仿真、单片机与接口技术、传感器技术、嵌入式系统开发、CPLD/FPGA设计、硬件测试技术等。硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层，它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。系统软件层由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组成。这部分内容主要包括：BootLoader的移植、操作系统的选择与裁剪等，这部分与自动控制底层设计有很大的关系，对于硬件知识需要一定的了解。同时，也与计算机科学与技术和软件专业的课程相关，比如：操作系统、数据结构、编程语言等。应用软件层设计部分，主要是基于嵌入式硬件系统和嵌入式操作系统之上开发的应用程序。相关的应用软件一般包括管理系统、控制系统、监控系统、图形界面、游戏、网络程序等。这部分项目设计与计算机科学与技术、软件工程、自动控制等专业相关，相关的课程有：软件工程、算法分析与设计、软件测试技术、语言开发、数据库技术、计算机网络等。

三、结束语

高校是培养创新创业型人才的综合平台，结合课程体系改革、实践基地创建等工作促进信息技术创新型人才的培养。加强实践教学有利于创新人才的培养，实践教学改革是高校教学改革的一个重要组成部分。通过信息技术相关专业协同实践教学，有利于培养学生的对信息技术软件、硬件及系统的项目整体意识，有利于培养学生的协助精神，有利于培养学生的系统级项目研发能力。

作者:王振华 洪泓 张玉清 单位:中国地质大学

参考文献：

[1]何红旗,常瑞,张有为,等.计算机硬件类课程实践教学的困境与思考[J].计算机教育,2016,(2).

[2]王志英,周兴社,袁春风,等.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育,2013,(09).

[3]温柳英,冯丹,王世元.计算机硬件类实验教学改革探索[J].实验科学与技术,2011,(01).

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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.

篇12

 

随着移动互联网的快速发展，对移动互联网软件应用开发人才的需求也不断增长。尽快培养和信息产业所需要的高素质移动互联网相关岗位的人才，已经成为高职人才培养工作中的重中之重。

 

2 就业方向能力与素质要求

 

通过到多个移动互联就业单位调研，一起与企业负责人、人力资源部门经理、技术部经理和高级工程师等确定了移动互联应用方向可以从事的主要的就业方向和能力素质要求。

 

2.1 移动互联网应用与开发方向

 

主要工作任务是能完成移动开发/嵌入式平台的选型、移动应用程序UI设计、开发、程序测试部署和工程文档书写。要求熟悉掌握相关移动开发语言和及工具、掌握移动应用系统开发的一般方法、流程、掌握故障诊断、分析、隔离、排除的一般方法、流程;有良好的文档书写能力，有较强的英文阅读能力;具有良好的职业道德素质。

 

2.2 移动web开发方向

 

主要任务是根据系统功能需求，完成数据库的设计;使用相应的开发环境进行Web应用程序开发;能进行Web界面交互设计;Web系统的测试、部署;熟练工程文档的撰写;要求熟练掌握Web开发语言以及开发环境的使用;熟练掌握相关数据库技术;熟练掌握至少一种开发框架及第三方开发工具;熟练进行Web交互界面设计;有较清晰的程序业务逻辑分析思路，能合理的编写程序流程;具有良好的沟通能力和写作能力[2]。

 

3 人才培养目标

 

移动互联网应用与开发方向主要面向电子信息和商业服务等企事业单位的Web和移动互联网应用开发岗位，具有良好职业素质，掌握软硬件开发基本知识，具有较强的专业、方法和社会能力，能从事移动及嵌入式设备的软件设计开发、移动网站的搭建、移动Web应用、移动智能设备的运营与维护以及网络信息系统的开发、测试、维护、管理等工作的，德、智、体、美、劳全面发展，具有较强可持续发展能力的技术技能人才。

 

4 人才培养模式

 

专业结合CDIO理念以培养具备良好团队协作精神和较强实践创新能力作为移动互联网应用开发人才的培养目标，构建一种适合高职学生的移动互联网专业人才培养模式，该模式以CDIO理念为基础，构建面向就业的一体化课程体系，以项目为载体，在“做”项目过程中开展技能训练，培养学生单项、综合和专业应用技能，通过校内工作室)，校外(公司)实训基地工学结合方式实施学生创新实践能力培养[3]，从专业知识能、实践能力、创新能力和团队协作能力四个方面进行教学效果评价。

 

5核心课程

 

构建面向职业岗位的课程体系，按照“核心+岗位”课程体系设置方法，以工学结合为平台，实施四阶段IT应用型人才培养方案，提出了面向就业岗位、培养IT高技能应用型人才，形成了“基本技能+技术技能”，有“课程—技能—证书”相互依存的技能体系。

 

课程以Android移动开发为主要技术路线，这方向的课程主要包括：Java程序设计规范、Java 面向对象程序设计，Java web程序设计，android移动应用开发技术、移动嵌入式应用开发、移动跨平台开发实践、移动应用开发综合实践。课程以Java为主要技术路线，从移动开发基础，到服务器端编程，然后进入移动开发实战、还涉及跨平台开发技术、此外还开设移动终端操纵硬件的移动嵌入式应用开发，为学生今后从事物联网应用领域打下基础。

 

此外还开设专业所需要的数据库技术与应用，计算机网络与系统维护、软件UI设计，Web交互式设计开发等课程，学生将来毕业也可从事移动或Web的前端设计，技术支持与维护等工作。

 

6 项目与考证

 

学生在大学三年，需要完成一定的项目设计开发，要求从简单到复杂，并考取一项职业资格证书才可以毕业，项目与考证要求如下：

 

(1)Web应用开发(初级、简单);考核时间：第3学期;支撑课程：Web应用程序设计。

 

(2)移动应用开发(中级、综合);考核时间：第4学期;支撑课程：移动应用开发技术。

 

(3)移动互联网开发(高级、产品);考核时间：第6学期;支撑课程：移动应用开发实战毕业设计。

 

(4)职业资格证书：计算机软件技术应用工程师;考核时间：1-6学期。

 

计算机技术与软件专业技术资格证书(初级);考核时间：2-6学期。

 

移动互联网开发工程师;考核时间：3-6学期。

 

7 结论

 

篇13

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0153-02

嵌入式系统以应用为中心，计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统，涵盖嵌入式硬件和软件两大部分。随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统应用将获得广阔的发展空间，其应用领域包括：工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理、POS网络、环境工程、国防与航天等。尤其是物联网时代的到来，更加推动嵌入式技术的发展和应用。

嵌入式行业的快速稳步发展，对嵌入式系统工程师的人数要求和能力要求不断提高。华清远见2013-2014年度的行业调查数据的结果显示，目前从事嵌入式开发“不到1年”和“1-2年”的工程师所占的比例依然是最大的，分别是38%和20%，占总参与调研人数的58%，对比去年增加了4个百分点，而具备相对丰富开发经验的嵌入式工程师（2年以上工作经验）则占总调研人数的42%[1]。分析得出，嵌入式企业的发展速度和专业人才的成长速度依然有一定的差距，行业内嵌入式工程师供不应求的状态扔将持续。

我国通常情况下是在工作中培养工程师，在校园里主要教授理论知识。而世界上好多大学，其中著名的麻省理工学院，瑞典皇家工学院等大学培养模式对工程师非常重视。我国经济的发展对工程师的需求越来越多，本文研究引入我国的CIDO工程教育理念，探索在校园里以CDIO工程教育模式对嵌入式系统原理和应用课程的改革和实践。

1 CDIO教育理念

CDIO是麻省理工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式，表示构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运行（Operate），包括三个核心文件：1个愿景、1个教学大纲、12条标准[3]。CDIO的愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的CDIO过程的背景环境基础上的工程教育。CDIO的教学大纲对学生提出了4个层面的能力要求：基础知识、个人能力、团队协作和工作系统能力。CDIO 理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。

我国的高等教育缺少培育高级工程师的理念和实践，CDIO理念对我国工程教育课程改革具有重要的借鉴意义。2005 年起，汕头大学执行校长顾佩华教授在汕头大学工学院引入CDIO理念，开始研讨并实施，提出了 EIP-CDIO 培养模式，即职业道德（Ethics）、诚信（Integrity）和职业素质（Professionalism）与CDIO 有机结合以培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式[2]。2008年4月，教育部高等教育司发文成立“CDIO工程教育模式研究与实践课题组”。2010年4月，全国共有39所高校开展CDIO试点工作，这种规模还在继续扩大[3]。

2 CDIO理念在嵌入式系统原理和应用课程教学中的应用

2.1 嵌入式系统原理及应用课程特点、教学现状、培养目标

我院的《嵌入式系统原理及应用》基于ARM处理器，嵌入式Linux操作系统的嵌入式开发平台。课程具有综合性强，实践性强等特点。理解并掌握嵌入式系统的开发需要具备的知识有：嵌入式C语言，嵌入式Linux操作系统，嵌入式Linux应用开发，ARM处理器平台及其接口硬件开发，嵌入式Linux下常用接口的驱动开发和应用程序开发。每项知识点的掌握都需要通过在开发平台上实践、理解、消化、吸收。

以往，由于教学大纲规定了理论课和实验课各自的学时数，排课时理论课安排在教室上课，实验课学时较少。教学目的是让学生掌握抽象的理论知识，培养目标是追求知识的面面俱到，在课堂上“满堂灌”地“传授知识”，考核以期末试卷的分数决定成绩的高低，造成了学生不理解理论知识的内涵，不会把理论知识应用在实践中，考试前死记硬背知识点。许多理论知识在结合实验平台的动手编程中可以轻松理解，有些通过查资料了解的知识点也要背诵，给学生增加了额外负担，降低了学生的学习兴趣。实验教学由于学时少，学生对实验环境的调试不熟练，对开发平台理解不够透彻，即使做了几个验证性实验，对嵌入式系统的原理和应用在认识上不清楚，会打击学生学习嵌入式系统的热情，造成对嵌入式技术开发的兴趣不浓，以至于毕业后有人拒绝做嵌入式系统的开发工作。

2.2 CDIO理念的嵌入式系统原理及应用教学改革与实践

2.2.1 教学理念的改革

当今社会处于知识大爆炸的时代，想通过一学期的嵌入式原理及应用一门课程把嵌入式系统的理论知识和技术应用熟练掌握难度比较大，为使学生在有限的教学时数内灵活掌握和运用嵌入式系统的知识和技术，毕业后成为合格的嵌入式系统开发或应用工程师，需要改变传统的以“教”为主的教学理念，现在以“用”来组织教学逐渐成为高校教学的共识，向实行工程教学方向的改革。国际工程教育改革的新成果：麻省理工学院等经过四年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念，目前国内外很多高校实施CDIO教育模式，如美国的麻省理工学院、宾夕法尼亚州立大学，英国的利物浦大学，贝尔法斯特女王大学，澳大利亚的悉尼大学，昆士兰理工大学等；国内的汕头大学、北京石油化工学院、燕山大学、合肥工业大学、北京科技大学、长春工业大学、昆明理工大学等高校。

结合计算机科学与技术专业的专业特色，嵌入式系统原理及应用课程的特点，在这门课上实施CDIO工程教育理念。每年安排学生到公司实习，教师到公司了解学生的实习情况，定期和公司探讨技术的发展和需求，合理调整每一轮的教学。现在课程设置上重实验环节，教学场地设在实验室，实验结合理论，以动手为主，遵照标准6、7。

2.2.2 教W内容的设计

教学内容应紧密围绕教学大纲展开，CDIO强调教学大纲的设计与培养目标的确定应与产业对学生素质和能力的要求逐项挂钩。这就要求教学内容的设计和培养目标上要紧紧围绕CDIO大纲的四个层面开展：基础知识、个体素质、团队合作能力、工作系统能力。

1）以项目为导向的教学内容

按照CDIO的培养目标，把嵌入式系统及原理的教学内容进行调整，以项目为导向的培养模式进行教学。总结理论知识，实验平台的构成，学生的学习能力，把嵌入式系统及原理的教学分成若干个项目模块，每个模块提出明确的要求，需要达到的目标，如表2所示。

表2 以项目为导向的教学内容及培养目标

[标号 项目题目 培养目标 知识 个体素质 团队合作能力 工作系统能力 1 Linux驱动程序的编写 相关的数据结构，驱动程序编写过程，加载、卸载方法 组织知识，动手实现。 互相交流，取长补短。 Linux系统的驱动程序，Linux系统的驱动工作方式。综合运用系统知识能力。 2 基于Linux的跑马灯驱动程序、应用程序的编写 GPIO口的驱动方式。 组织驱动程序的数据结构，动手实现。 互相交流，取长补短。 Linux系统驱动程序、应用程序系统调试能力。综合运用系统知识能力。 3 基于Linux的键盘驱动程序、应用程序的编写 Hd7279，数码管，GPIO口等相关知识。 组织知识，实现键盘驱动和简单的应用程序。阅读文档的能力。 互相交流，取长补短。 中断服务程序运用，代码调试，操作演示。综合运用系统知识能力。 4 简易计算器的设计 Hd7279，数码管 阅读文档，实现计算器功能 互相交流，取长补短。 中断服务程序运用，代码调试，操作演示。综合运用系统知识能力。 5 基于Linux的LCD驱动程序、应用程序的编写 S3C410控制器，OMAP3530 MCU 组织知识，实现LCD驱动和简单的应用程序。阅读文档的能力。 互相交流，取长补短。 代码调试，操作演示。综合运用系统知识能力。 6 LCD应用程序设计 Lcd画线，画弧，画圆，汉字，图片，

研究算法，阅读文档 互相交流，取长补短。 LCD屏的系统应用设计、代码调试、操作演示。综合运用系统知识能力。 7 综合设计 贪吃蛇，飞机，太空大战，五子棋，俄罗斯方块等小游戏 研究算法，阅读文档，综合能力提高 互相交流，取长补短。 系统设计、代码调试、完善设计系统、操作演示。综合运用系统知识能力。 ]

2）鼓励学生自主创新、以赛促学

经过课堂上按照CDIO的培养目标执行，学生的动手能力明显提高。掌握了项目开发的基本思路，结合实际应用鼓励学生自主创新、以赛促学。嵌入式系统课程依托各类大学生科技创新竞赛活动，建立了内容丰富的开放式第二课堂，拓展和延伸了教学空间。如通过组织、培训学生参加大学生机器人大赛、物联网设计竞赛、电子设计竞赛、嵌入式设计竞赛等科技创新活动，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及勤于动手、团队协作和勇于创新的精神。学校还邀请企业技术骨干作为指导专家，从工程的角度向学生传授企业开发习惯、项目分析管理经验、企业开发规范等知识，并定期组织学生参加生产实训，使学生在真实的工程情境中开展学习和实践，为他们将来从事嵌入式相关领域的工作打下坚实基础。

2.2.3 “做中学”的教学方法

“做中学”是约翰・杜威提出的学习方法，认为“做中学”也就是“从活动中学”、“从经验中学”，指出：“从做中学是比从听中学更好的学习方法。” 它把学校里知识的获得与生活过程中的活动联系起来，充分体现了学与做的结合，知与行的统一。[4，5]总理曾强调“在做中学才是真学，在做中教才是真教。”嵌入式系统原理与应用的教学，改变传统的以课堂教授为主，以考试成绩评定学生成绩的考核模式。提前告知学生预习每个模块涉及的基础知识，文献资料，技术资料文档，课上提示这些基础知识在模块上的应用方法，概要讲述文献资料阅读方法。学生思考、设计模块功能，调试代码，在硬件系统上观察结果。通过调试，遇到问题反过来继续研究基础知识，精读研发用到的技术资料。这样几个模块调试下来，学生的进步很大，内心成就感满满，对系统的调试技巧熟悉得很快，接下来的模块学习主动性提高，提出问题、分析问题、解决问题的能力明显提高。嵌入式系统应用是一门综合性很强的学科，经过“做中学”的培训，学生很容易把几门相关课程联系起来，主动查找资料、主动实践，享受学习带来的乐趣。

2.2.4 考核方法的改革

CDIO的评价方法重在能力培养。[6，7]嵌入式系统原理及应用基于CDIO教育理念教学后，在考核方式上做了重要调整。考核贯穿整个教学过程，每个模块的设计思路、代码编写、调试技巧、调试能力、操作演示、设计改进、阅读技术资料能力，结合学生的实际动手能力给出全方位的评价。

3 结论

基于CDIO理念的嵌入式系统原理及应用教学，实践下来发现学生的反馈效果较好，充分调动了学生的学习主动性，动手实践能力明显提高，加强了同学间的团结合作能力，体现了以学生为主体的教学理念。

参考文献：

[1] 2013-2014（第六届）中国嵌入式开发从业人员调查报告.

[2] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO――汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J]. 高等工程教育研究，2008（1）.

[3] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）.

[4] 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3） .