嵌入式系统开发人才培养的路径

解志坚，张红燕，曾炼成

（湖南农业大学信息科学技术学院，湖南长沙410128)

在当今飞速发展的信息时代，计算机领域所取得的成就正深刻地改变着人们的生活.计算机系统的发展明显地朝着巨型化、单片化、网络化三个方向发展.嵌入式系统已成为当前最有发展前途的IT应用领域之一.社会对嵌入式系统的研发工程师有着很大需求，据权威部门统计，我国目前嵌入式软件人才缺口每年为20万人左右，而且人才的需求量还在不断上升，许多单位出高薪却难以招聘到合适的开发人员.原因之一就在于学校现有的人才培养模式与实际应用严重脱节，学生有理论基础无实践动手能力，缺乏创新意识，不能胜任相关岗位的要求[1-4].因此，如何在本科院校开展嵌入式系统教学，培养出企业所需要的合格的嵌入式工程师，对于解决大学生就业，推动我国信息产业的发展就有着很重要的意义.

嵌入式系统通常定义为一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以裁剪，适用于对功能、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.总体上嵌入式系统可划分为硬件和软件两部分.硬件研发相关的职位有电路原理图设计工程师、PCB设计工程师、FPGA设计工程师、单片机开发程师、底层开驱动开发工程师.硬件研发工程师的需求量相对软件研发工程师较少，而且需要1到3年的开发经验，一般应届的电子信息类本科毕业生很难胜任.在硬件研发工程师里只有单片机开发工程师要求相对较低，只要学过或做过相关的单片机开发就可以胜任.

软件研发相关的职位分为系统构建工程师、上层驱动开发工程师、上层应用程序开发工程师.企业在招聘软件研发的三类工程师时，以对系统构建工程师的要求最高，此岗位的招聘对象一般针对研究生，而且最少要有3年以上的相关工作经验.上层驱动开发工程师也需要至少1年以上的相关工作经验或者是嵌入式专业毕业的本科生.相对而言，上层应用程序开发工程师是接受过嵌入式系统学习的电子信息类本科生的最佳职位.

对于一个实际的嵌入式系统开发项目，软硬件开发人员的比例一般是4：1.也就是说若有10人参与一个嵌入式项目的开发，其中从事硬件研发的只有2人，大部分人员要从事软件开发.另外嵌入式系统的硬件设计有参考设计原理图，成本比较透明；而软件则体现了技术含量和产品的附加值.

因此，根据嵌入式系统开发人员岗位需求分析，结合高校的自身条件以及学生的特点，普通高校在培养嵌入式系统相关的电子信息类本科学生时，应定位于培养高素质的嵌入式系统应用程序开发工程师为主.通过嵌入式系统课程的教学和实验，使学生掌握基本的嵌入式系统相关基础知识，掌握嵌入式系统开发的典型开发工具，具备嵌入式系统应用程序的开发能力.

1 突出嵌入式系统开发专业方向

虽然各种各样的新型嵌入式设备全面渗透到社会的各个领域，社会对掌握嵌入式技术的高级人才有着大量的需求.但是普通高校对于嵌入式系统开发人才的培养，尚末形成统一的教学体系和规范.由于在客观条件上存在诸多困难，国内的高校没有设立嵌入式系统专业.电子信息类专业虽然开设了相关课程，建立了嵌入式系统教学实验室，但在课程建设的重视程度上远远不够.为了适应社会的需求，更好地培养嵌入式技术人才，应当明确地将嵌入式系统开发作为专业的一个发展方向，从师资培养、硬件建设、经费投入等各个方面有意识地向嵌入式系统教学方向倾斜，突出嵌入式系统教学的中心地位.

2 明确嵌入式系统课程体系

嵌入式系统开发涉及的课程多，知识面广，学生学习时有一种无从下手的感觉.因此对于有意将嵌入式系统开发作为学生培养方向的院校，首先应当遴选出嵌入式系统开发的课程体系.

嵌入式系统开发的学习并不是单纯的一门课程,而是涉及到C语言程序设计、操作系统原理、Linux系统、单片机原理、微机原理与接口技术以及数字电路设计、模拟电路原理等多门课程，整个课程的综合性非常强.学生在学习嵌入式系统时,如果前述的课程基础掌握得不牢,甚至对前述课程感到比较陌生的话,势必增加学习嵌入式开放的难度,以致于无从入手.因此有意将嵌入式系统开发作为一个专业发展方向的院校，就应该对所开设的专业课程体系作一个明确的定位，在教学过程中有意识地向嵌入式系统开发引导.也就是说，这些基础课程的教学都是为以后开设嵌入式系统课程服务.既明确教师的教学方向，也明确学生的学习方向.

3 精选择嵌入式系统教学平台

嵌入式系统是一门软硬件相结合的课程，嵌入式系统教学平台的构建既涉及到硬件平台的选择，也涉及到嵌入式操作系统的选择.硬件平台一般建议选择采用RISC架构的ARM微处理器，其中以Samsung公司推出的32位RISC处理器ARM7 S3C2410为代表.嵌入式操作系统比较著名的主要有Linux、微软公司出品的Windows CE、WindRiver公司的VxWork以及美国人Jean J.Labrosse开发的实时嵌入式操作系统内核uC/OSII.其中Linux由于其诸多内在优点，非常适合于嵌入式操作系统.Linux与ARM处理器的紧密结合，使得Linux在嵌式领域得到了越来越广泛的应用.一般只需选择一种操作系统平台来学习、精通直至能开发项目.在精通一个嵌入式操作系统的基础上，再学习其他的操作系统就不困难了[5-6].

4 组建嵌入式系统开放实验室

与其他课程相比，嵌入式系统是理论与实践结合密切的课程，非常强调学生的动手实践能力.实验是嵌入式系统课程一个重要组成部分.学生在学习课程的理论知识以后，必须通过大量的实验和动手操作来验证，加深对嵌入式系统理论知识的理解.学习嵌入式系统开发所需的实验设备通常价格比较昂贵，学生相对来说无法承受.因此针对该课程的特点，学校应当组建嵌入式系统实验室，除了满足正常的实验教学以外，其他时间也对学生开放，尽可能满足学生学习嵌入式系统开发的实验需求.

5 加强嵌入式系统师资队伍建设

要培养出嵌入式人才，除了有先进的实验设备之外，还应当具备一支教学经验丰富，专业水平高的师资队伍.一是从公司引入具有多年嵌入式系统开发经验的工程师；二是选派骨干教师定期地到专业的嵌入式开发公司进行嵌入式培训，使教师在掌握最前沿的技术的同时，了解社会对嵌入式系统人才的具体需求.嵌入式师资队伍确定之后，还应当定期开展教研活动，加强教师间科研成果和教学经验的交流，以提高师资队伍的整体水平.

6 积极申报嵌入式系统开发科研项目

由于嵌入式系统学科具有很强的实践性的特点，对于嵌入式系统的教学不应当仅停留在理论层次上，更应当加强动手能力、创新能力的培养.一个仅仅只有书本知识而没有实际项目开发经验的教师，必然会缺乏对嵌入式系统开发的理解，也就很难将这门课上好.教师应当具有相关的项目开发经验，才能够在教学过程中，结合自己的开发经验，将课上好上活，培养学生的动手能力和创新能力.另一方面，老师进行嵌入式系统课程的教学，需要购置大量相关的实验器材，这些器材的价格大多比较昂贵，需要有实验经费的支持.因此，学校应当鼓励教师多申报嵌入式系统开发的课题，投入到嵌入式系统开发的项目之中，从而起到以科研促进教学的作用[7].

7 组织嵌入式系统开发创新团队

除了进行正常的嵌入式系统教学，还可以通过考核吸收对嵌入式系统开发感兴趣的同学加入嵌入式系统开发创新团队.该团队的成员以嵌入式技术为主要研究对象，努力保持技术上的先进性和前瞻性.同时也为教师与学生，学生与学生之间提供了一个相互交流学习的平台.在创新团队中表现优异，学习能力较强的同学，可在老师的引导之下，参加嵌入式系统设计大赛，培养他们的竞争意识，团队合作精神和创新能力，这无论是对于学生今后的就业还是对嵌入式系统人才的培养都有着非常重要的意义.

总之，嵌入式系统开发在当今IT领域已经占有很重要的地位.嵌入式系统开发工程师已经成为继系统工程师、软件工程师、数据库管理专家以及网络工程师之后另一新兴职位.社会对嵌入式系统开发工程师的需求还在不断增长，而且薪资待遇和增长前景都非常理想.如何把握住这一机会，有意识地从多个方面进行教学改革，培养符合社会需求的嵌入式系统开发人才，对于高校电子信息类人才的培养，以及推动我国后PC时代单片信息化的发展具有非常重要的意义.

[1]李岩.嵌入式系统教学研究[J].电气电子教学学报,2006,28(3):45-47.

[2]刘国梅.浅谈普通院校的嵌入式系统教学[J].中国科技信息,2008,(20):257-259.

[3]徐敏.嵌入式系统教学改革与实践[J].电气电子教学学报,2009,31(3):13-14,20.

[4]刘珊.关于普通高校嵌入式系统教学的探索[J].电脑知识与技术,2008,3(8):1755,1760.

[5]魏启明.地方本科院校嵌入式课程教学改革研究与实践[J].福建电脑,2009(3):29-30.

[6]刘映杰.嵌入式计算机技术的发展与教学应对策略探讨[J].高等理科教育,2002(3):76-78.

[7]华清远见嵌入式培训中心.嵌入式Linux系统开发标准教程[M].北京:人民邮电出版社,2009.