摘要：針對嵌入式產業發展所面臨的機遇，簡要分析了目前國內高校在嵌入式系統教學中存在的問題和不足。基于我院嵌入式系統應用型人才培養基地的建設，介紹了在實施嵌入式人才培養中，從指導思想、培養目標、課程設置、實訓內容、教學模式等方面的做法。實踐證明，學生在嵌入式開發及應用能力方面有了明顯的提升，同時又推動了學科發展及師資隊伍建設。
關鍵詞：嵌入式系統；開發；應用型；人才培養；基地建設

嵌入式系統(Embedded System)被定義為以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積、功耗都有嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式涵蓋了微電子技術、電子信息技術、多媒體技術、網絡通訊等多個技術領域，其核心包括：嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統及用戶程序，主要用于實現對設備的信息處理、控制、管理等功能。嵌入式系統的應用覆蓋網絡、通訊、智能信息產品、工業控制、航空、航天等各種領域，其產品以高性能、低功耗、應用方案靈活、成本低廉等諸多優點，在工業控制、軍事國防、航空航天、網絡通信、消費電子等行業發揮著重要作用。嵌入式系統應用已經滲透到各個科技領域和日常生活的每個角落，可以說嵌入式技術無處不在，是后PC時代最人們的研究領域之一。
嵌入式系統的廣泛應用及其良好的發展潛力催生了企業和社會對嵌入式系統人才的需求，越來越多的在校大學生、企業工程師和相關技術人員也都加入了嵌入式系統的學習大軍。國內高校紛紛開設了嵌入式體系結構的相關課程，但嵌入式系統教育還處于初期階段，沒有形成統一的教學體系和人才培養模式，課程缺乏系統性和層次性；諸多高校只是為了適應技術的發展趨勢改變或者增設一兩門嵌入式系統方面課程，同時又存在著缺設備、缺師資、缺系統的教學現狀。而嵌入式系統本身涉及知識面廣、綜合性和應用性強，加上學科發展之快，因而學習和講授難度較大，難以形成一個簡單明晰的知識體系，大部分學生根本無法在很短的時間內掌握嵌入式系統的開發和設計方法。
如何開展嵌入式的“教”與“學”，如何在有限的學時里安排教學內容，以及通過什么樣的平臺進行知識的學習和應用是很多高校在嵌入式系統人才培養中面臨的問題。作者作為負責人申報了嵌入式應用型人才培養基地建設項目，該項目得到了省教育廳的資助，旨在通過基地建設，從課程體系搭建、人才培養模式創新、教學方式改革、師資隊伍建設等方面構建一種學習與工作相結合的教學模式和課程設計理念，從而能夠有效地對嵌入式系統方向高技術應用型人才的培養。
嵌入式系統應用型人才培養基地建設，通過市場調研及企業訪談，提取存在的問題，并于企業共同制定培養方案及基地建設，最后通過實施調整及完善方案，重點突出以下5個方面：1)加強實踐環節。由于嵌入式系統設計是一個實踐性很強的技術，如果缺乏相應的實驗環節或系統性實驗作支撐，只是簡單的驗證性實驗，學生很難從系統性上進行全面把握，同時教學過程簡單枯燥，不易激發學生學習興趣；2)形成社會急需嵌入式系統開發與應用相對接的課程群，構建課程體系結構，分層次、分項目漸進性的學習與實踐，逐步提高學生嵌入式系統的理論水平和應用能力，使學習過程上升到系統級和專業級。3)配備具有開發經驗的工程師與高校教師1：1共同承擔授課任務，提高嵌入式體系相關課程的教學效果。4)研發適合學生使用的開發平臺，為學生課下學習提供有力保障。5)采取任務驅動的教學方法，邊干邊學，以干促學。

1 基地建設指導思想
1)前期積累
我院2005年開始籌建嵌入式系統實驗室，自主研制、開發用于教學的51系列(8位)，430系列(16位)，ARM系列(32位)嵌入式多功能用戶板各20套；2007年開始投入使用到實驗教學、課程設計、畢業設計、課外科技活動等，效果良好。
2)基地建設指導思想
目前，國內各高校嵌入式實驗教學設備一般采用市售專用教學實驗箱。實驗箱在嵌入式教學中存在諸多問題，主要體現在：缺乏系統性，學生很難從系統結構上進行全面把握；器件配置低、功能單一，不適宜工程開發應用；體積龐大，不便于攜帶；產品價位高，不易普及推廣。鑒于此原因，我院于2008年3月開始研發具有高配置、小體積、低價位的多功能系列用戶板，并進行軟硬件系統的開發應用于教學中，構建嵌入式系統綜合實訓平臺。其意義在于①為學生進行綜合知識應用、發揮主觀能動性及創造能力提供軟硬件環境；②有利于學生從體系結構上全面了解嵌入式系統的基本開發應用；③提升實驗室的綜合科技水平，培養鍛煉教學團隊，為實驗室發展注入自我造血機能：④改善實驗教學條件，不斷提高教學水平；⑤節省對實驗室設備的投資。

2 基地建設規模及定位
1)基地建設規模
我院已建成面積350 m2 4個嵌入式系統研發培訓實訓室。其中2個以嵌入式單片機開發應用為主，主要以模塊化為主進行教學，教學目的重在掌握嵌入式系統各部分功能及應用開發。另外2個依托相關企業合作聯建、聯合辦學，教學目的重在掌握嵌入式系統開發應用。基地保證能夠同時容納100名學員接受學習與培訓，滿足社會對計算機相關專業、電子信息與通信工程和自動控制等專業在嵌入式方面的人才培養需求。
2)基地定位與培養目標
定位：培養面向嵌入式技術應用及產品研發的中、高級技術人才。
培養目標：①高端人才培養目標：圍繞ARM+Linux系統的軟硬件開發，全面深入地理解嵌入式系統的硬件組成和軟件開發技術、Linux的裁剪、移植、底層驅動的開發與編程。通過系統的學習，使學生能夠獨立承擔在嵌入式領域從事產品設計與開發應用的復合型應用人才。②中低端人才培養目標：通過嵌入式單片機系統分析、硬件電路設計、焊接技術、系統軟件編程、代碼優化、文檔整理、工程素質培養等方面的學習，使學生具有工業控制核心電路板的軟／硬件系統應用開發能力，成為自動控制領域工程技術開發應用中級人才。

3 教學效果
1)教學模式創新
在教學模式上，采用多種教學模式，理論教學與實驗教學相結合、教師指導與自主學習相結合、應用與創新相結合、課堂教學與課外創新實踐教學活動相結合。構建了“演示驗證型-模塊開發應用型-系統綜合設計型-研究開發型”4層次嵌入式實驗教學體系。授課模式以“案例”與“項目驅動”相互融合的教學方法創新，通過師生共同實施一個完整的“項目案例”工作，使學生達到理論聯系實際、融會貫通，并把CDIO工程教育理念貫穿于整個教學過程。
2)師資隊伍建設
為保證基地建設持續良性的運行，不斷滿足社會對嵌入式方面人才的技術需求，引進企業工程師若干名。企業工程師和高校教師1：1共同承擔核心課程的授課任務。我們高度重視在職教師的培養，有目的、有計劃地安排教師到嵌入式方面進行培訓，每年派出教師到企業崗位掛職鍛煉；積極參加各類研討會，定期開展嵌入式新技術發展知識講座，及時掌握嵌入式系統發展動態；長期與企業合作聯合研發嵌入式相關產品。通過近幾年的教學實踐，逐步形成了嵌入式培訓基地教學研發團隊在知識能力、學歷層次、職稱及年齡結構較為合理的教師梯伍。
3)教材建設
近年來，隨著嵌入式技術的發展，關于嵌入式系統理論方面的教材和專著如雨后春筍般涌現。但突出應用實踐性教學的教材屈指可數。這也反映了國內嵌入式系統教學過程中存在重理論輕實踐的現象。教材是體現教學內容和教學方法的知識載體，教材建設是基地在實施應用型人才培養的基礎和核心。因此，它是實施培養目標的重要保證。依據嵌入式不同層次人才培養目標要求，編寫了基于51系列、430系列和ARM系列的實驗教材。教材內容主要包括：開發板電路說明、功能特點和使用方法，軟件開發環境，實驗項目的軟硬件開發應用。該系列教材以學生能力培養為目標，體現先進性，突出系統性，注重實用性。