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中图分类号:G64 文献标识码:B
文章编号:1672-5913(2007)09-0042-05
1 引言
“嵌入式操作系统”课程是深圳职业技术学院计算机应用技术专业在2002年教学计划中设置的新课程。众所周知,我国已经成为世界的电子制造业基地,嵌入式技术已经是大大小小的电子制造类企业技术开发的中心平台。深圳就有四分之一多的企业采用嵌入式技术。根据市场调查,很多企业需要高职层面的嵌入式应用技术人才。据此,我们率先开设了嵌入式技术方向相关课程。
选择什么样的教学内容?采用什么样的教学方法? 培养学生什么样的能力?实践教学采用什么样的平台?如何区别与本科的教学,从而更加体现高职教育的特色?这些问题一直是我们思考的内容。经过深入分析,在三年的教学实践中不断的修正,我们提出了一整套针对本课程的教学模式。通过多种方法的综合应用,培养出了受企业欢迎的毕业生,达到了我们培养的目标:使学生成为能工巧匠型的大学生和大学生型的能工巧匠。
2 课程设立基本情况
“嵌入式操作系统”课程是嵌入式技术方向的一门专业课程,是本专业方向的核心课程。
企业要求嵌入式专业方向的毕业生能够从事嵌入式应用产品的生产、工艺设计、质量管理、市场营销等工作。因此,经过论证和调研,我们确立的培养目标是:要求毕业生成为在嵌入式计算机系统等技术领域从事技术和管理工作的高等应用型专业技术人才,熟悉基于ARM的嵌入式硬件系统和掌握基于嵌入式操作系统的应用开发的基本能力。
“嵌入式操作系统”课程的定位是:以嵌入式操作系统为对象,使学生掌握基于嵌入式操作系统的应用系统的设计方法和基本能力,并能从事上述各种岗位的工作。
3 课程教学基本思想的确立
高职院校学生的培养目标不同与本科院校,培养目标更侧重于学生的实际动手能力。传统的计算机专业基础课程的教学中,大量篇幅讲授理论知识,这样的教学方法并不适应于高职学生。根据培养目标的要求,并依据当前技术市场主流的水平,在理论知识的教学中,只讲解最基本的概念和原理,并不把相关原理加深拓宽,从而将重点放在学生实践能力的培养上。能力的核心是应用开发技能,即毕业生有能力在面对某种以嵌入式CPU为核心的整体解决方案时,可以根据方案的要求,实现其具体的功能,并调试运行成功。在具体的工作岗位上,可以根据公司的要求,对方案进行裁剪、修改,在高级设计工程师的指导下,实现新产品的开发,同时完成模块的编程、集成及测试等工作。
在这门课上,体现为学生要掌握在Windows CE操作系统下裁剪、配置、定制操作系统的能力,掌握基于Windows CE的基本的驱动程序设计能力。
4 课程教学的新模式
在确立了本课程教学基本思想后,经过广泛论证、走访企业、调研其他院校的教学方式、学习最新嵌入式技术及了解国外院校开课情况的基础上,我们在教学内容、教学方法、教学实验平台、考核方式等方面提出了一套本课程的教学新模式,通过三年来的应用实践,并不断地调整深化,模式已经基本成熟。
多年以来,深圳职业技术学院推行以学生为主体、教师为主导的教学思想,着重培养学生的实际动手能力。在课堂教学中,广泛推广“教、学、做”相结合的项目驱动教学法,引导学生在实践动手中学习新知识。在本课程的教学模式中,很好地体现了这一教学思想。
4.1 教学内容“主流化”
选择什么样的教学内容是教学的首要问题。2004年本专业首次开设了“嵌入式操作系统”课程,选用北京科银京成技术公司研发的道系统(DeltaOS)为教学平台,并成立了“深职院-电子科大嵌入式系统技术开放实验室”。道系统是一个实时性非常强的嵌入式操作系统,产品在工业控制领域、军工装备中得到广泛应用。该实验室建成后,我们不仅开展嵌入式操作系统的教学,还开设了基于ARM的嵌入式系统技术、ARM应用技术实训等相关课程的教学工作。
在后续的市场研究和走访企业过程中,我们发现诸多中小相关企业使用的嵌入式操作系统是嵌入式Linux和Windows CE操作系统。而这些企业是我们高职学生就业的主要市场,这就要求我们尽力去满足这一市场。通过论证,Windows CE 5.0的市场占有率逐年上升,在手持设备等领域已经成为市场主流。据此我们在2005年将课程教学内容转为Windows CE嵌入式操作系统。同时还保留道系统的培训工作并利用其开展一些科研工作。
4.1.1 课程章节内容
结合企业的实际和学生的能力,我们在Windows CE嵌入式操作系统的教学过程中主要讲授以下内容:
第一部分嵌入式系统基本理论:讲授嵌入式系统的定义、特点及分类;常见的嵌入式操作系统;嵌入式系统的设计方法概述;Windows CE 5.0基础;实验平台的基本原理和使用。
第二部分Windows CE5.0内核定制:讲授操作系统镜像;在PB中添加自定义特性;Windows CE5.0的关键配置文件;PB的编译链接过程和远程调试工具。
第三部分Windows CE5.0的基本应用原理:讲授Windows CE5.0的进程;内存管理;文件系统;设备管理;图形用户界面和Windows CE5.0的通讯技术。
第四部分Windows CE5.0的驱动程序和动态链接库:讲授驱动程序的设计和动态链接库的基本原理。
第五部分整周实训一周,整周实训是一个集中实训阶段,通过整周实训的训练,最终完成整个教学目标。
4.1.2 教学时间安排
课堂教学共64学时,整周实训一周共28学时,合计92学时。在课堂教学的64学时中,其中用于理论教学的课时为32学时,主要讲解Windows CE操作系统的基本概念和基本原理,而用于实践教学的课时为32学时,再加上整周实训的28个学时,整个实践性环节的学时总量达到60个学时,足以让学生在实践过程中熟练掌握基于Windows CE操作系统的嵌入式系统开发技术和方法。
4.2 教学方式“企业化”
培养目标决定一切围绕工作岗位进行,在教学方式上,要求我们贴近企业,贴近实际。在学校环境下,我们采取以下几种教学方法。
4.2.1 “倒推式”教学法
第一次上课就让学生 “见识”一个实际的嵌入式产品。以这个典型的嵌入式产品为目标,将产品分解,倒推出一个产品的开发过程。从“产品”到“部件”的倒推,把归属于课程不同章节的内容,放到相关的教学单元去讲解完成。在每一教学单元中,以产品的“部件”为核心,设计出实际开发中要解决的课题。通过在具体的学习过程中解决问题,使学生学习和掌握基于嵌入式操作系统的应用开发能力。在最后一周的整周实训课中,让学生完成一个正推过程,完成一个产品从设计思想,到部件,最终到产品的演变过程,从而从整体上建立嵌入式产品的开发规律和方法,使学生踏出校门,就可以直接进入工作岗位,完成从学校到企业的零距离过渡。
4.2.2 “三段式”能力渐进培养
本课程实践教学的设计思想是:通过三个不同的教学阶段,提出不同的教学目标,逐渐提升对学生的能力要求,使学生熟练掌握整个教学内容,具备可以独立完成基于嵌入式操作系统的应用开发项目的能力。
本课程的实践教学的三个教学阶段为:
章节实验:按照项目单的要求,根据嵌入式产品分解的内容,针对相关章节的核心知识点进行实验,以完成对该章节知识的掌握。在课堂教学中,通过完成相关的实践项目,从中理解相应的知识点,进而掌握其中的核心理论知识,熟悉开发工具的使用、解决实训过程中的常见问题,熟悉基本的调试技巧和方法。
课程设计:按照课程设计任务书的要求,完成课程设计的工作。课程设计是学生根据任务要求,开始独立完成完整产品中的一个基本任务的过程,是平时课堂实训项目的延伸,但因为实训过程已经不像在章节实训中那样具体,学生所面临的内容也不再是具体的知识,也不会面临调试技巧和方法的问题,学生将更多的注意力放在了如何在一个具体的产品中去完成其中的一个环节!这个环节既是对前面课堂教学的检验,也是学生提升自己能力的关键环节。
整周实训:由于整周实训的时间集中,学生可以花整天的时间待在实验室,实训的开展也就更为有效,完成一个较复杂的项目也变为可能。这一环节的教学目标即在于全力提升学生的独立开发能力,前面的课堂教学和课程设计都是为了这一目标而做准备。
在这个环节中,要求学生开发一个典型的嵌入式产品雏形,可能从功能上、产品化方面还有待改善,但其过程包含了一个嵌入式产品基本的开发过程。所有的教学过程都指向了这样一个最终的目标,即通过一系列的训练,使学生熟悉嵌入式系统开发的各个环节,并最终实现一个典型产品的开发。这个过程将使学生更为直接的接触到嵌入式系统的原理、开发手段和调试技巧,效果将更为直接、明显。
4.2.3 任务单元“微观化”
在每一教学单元中,采取项目驱动,问题牵引的教学方法。对“嵌入式操作系统”课程的每一单元的微观设计进行了研究。在每个任务单元的微观设计上,以该项目为中心目标,精心设计过程。课程所涉及的基本问题,均通过所编制的实训项目单来反映。力求使实训项目反映课程的核心内容。通过解决问题,使学生学习和掌握嵌入式操作系统的相关知识,培养学生的学习能力、分析问题和解决问题的能力,如表1所示。
4.3 考核方法“综合化”
本课程的考核抛弃了传统的期末考核,采用形成性考核的考核方式。完整的考核方案包含了多个方面,总分中平时学习表现占20%(包括考勤、提问和平时作业),实践性作业占20%,课程设计占20%,整周实训占40%。平时作业的考核形式是书面作业,实践性作业和课程设计是程序设计与调试,整周实训是项目完成及答辩。在考核方法上课程设计和整周实训采用实操方法。这样的考核方法重视了平时成绩的考核和工程技术应用能力的考核,因而更切合工程应用的要求。
课程的考核方案改革无疑是本课程教学模式突出的一点。取消期末考试,把一次考试定成绩变为全方位考核定成绩,方法更为科学也更受学生欢迎;从考核试卷到考试作品,这样的跨越也反映了课程改革从纯粹的学术型走向了技术型,实用型,学生的适应能力也大大提高。这样做老师的工作强度会加大,平时考核的评定也要求更为科学、合理,但普遍受到学生的欢迎。
4.4 教学实训平台和师资问题
在“贴近企业;贴近实际”的原则下,我们建设了一个全新的嵌入式系统实训室。实训室要求必须满足嵌入式操作系统相关课程的实训和教学工作需要以及学生完成毕业设计使用。同时,Linux操作系统、嵌入式应用技术等课程的实训及相关技能证书的培训也可在该实训室完成。在考查多家供货商的实训平台技术水平、性价比、维护能力后,我们选用了深圳优龙科技有限公司的产品,建立了一个嵌入式系统应用实验室,设备有:Intel XScale270教学平台(40套);ARM MultiIce 仿真器(20套);S3C2410 教学平台(20套);Pentium4 2.8G双核CPU PC机(40台)。同时,我们还购置了一些嵌入式产品的全套方案及样机,应用于本课程教学。让学生完全接触到当前嵌入式系统应用的最新产品,掌握开发过程,实现真正的“生产性”实训。
为解决课程改革所面临的师资问题,学校使用专项的教师培训资金派出教师在暑假期间到北京博创公司参加了其“嵌入式系统高级培训班”,培训内容以IntelPXA270+Windows CE5.0的典型架构为核心,详细学习了Intel PXA270的结构和部件,Windows CE开发的基本过程及典型案例。在此基础上,几位教师又认真完成了微软2535和2540模块的自学,为开设课程做了足够的准备。在选择深圳优龙公司的产品后,又请其工程师开设了一周的嵌入式系统技术培训工作。同时,安排教师到优龙公司学习最新的嵌入式系统开发技术,了解最新的技术动态,提升教师的实践能力。
5 教学模式实施和教学质量监控
基于“嵌入式操作系统”课程教学的具体要求,我们修订了课程教学大纲。大纲的修订突出课程的实践性特点,首先,将一实际产品进行分解,将课时的重点放在实践性教学环节上,并突出“平时教学+整周实训”的教学模式,将课程内容与整周实训课程的内容统一规划,有侧重地安排,最终完成统一的教学目标。同时,课程设计环节的内容并没有因为增加了整周实训环节而有所削弱,而是进一步加强,从而在教学规划上实现课程的三阶段教学架构,真正解决学生在学习嵌入式操作系统过程中,因为集中学习时间短而难以完成复杂项目的问题。在对课程的宏观设计上,工作重点是探索以学生为主体的教学方法,精心提炼教学内容,突出Windows CE操作系统的最主要内容。
在教学实施过程中,为提高课程的教学水平,课程开设之初我们就确定课程负责人。统一和规范课程教学文件(教学大纲、进度表、教案、教材、实训项目),对教学大纲的修改和课程内容做了多次专题讨论,专业定期以多种形式组织教师进行教研活动,研究教法,相互听课,观摩、交流教学经验。规范课程设计任务书和课程设计报告的模板。在课程考核中注重以学生能力为中心,全部采用形成性考试方案,侧重对学生学习能力、实践能力和对嵌入式系统应用开发能力的考察。不以学生一次考试的成绩决定其课程的最终成绩,将考核贯穿到整个学习过程中去,大大调动了学生的学习热情,也取得了明显的学习效果。整周实训的考核在原有考核内容的基础上增加了答辩环节。采取制作汇报提纲PPT,现场演示程序运行结果,每个学生向全班同学进行汇报的考核方式,并将答辩环节的成绩记入总分。
教学质量提高是我们追求的目标。为此,我们建立了监控体系,请来了校外的专家。首先,为了紧跟市场,课程反映学科的最新发展,我们聘请了6位来自企业的校外专家成立专业指导小组,对课程的教学计划进行具体的指导。每年我们都会聘请专家到学校,请他们根据企业当前发展的需求,对专业课程设置、课程教学大纲提出他们的意见。其次,在本课程教学内容修订时,我们征求了很多校外专家的意见。分别与深圳优龙公司、深圳旋极公司、深圳亿道公司及深圳英蓓特公司等嵌入式产品研发公司建立长期、有效的合作,他们的工程师都给出了积极的建议,在广泛征求意见的基础上,我们对教学内容作了修改。同时,我们还在这些企业中建立校外实训基地。组织学生参观嵌入式产品的开发过程,派遣优秀学生进入企业参于产品开发过程。在课程教学过程中使用的实训项目单要求企业的工程师审核,部分实训项目移至企业,让工程师也参与教学,使企业也成为教学组织者之一,帮助我们严把教学质量关,使用教学内容能够反映企业彩的最新技术。每年我们都会推荐毕业生进入了这些公司,先在公司中实习,在公司考核合格后进入公司工作。这样,通过这些与我们合作的公司既检验了我们的“产品”,也解决了学生的就业问题。如果学生在适应企业的过程中有具体的问题,企业也会及时向我们反馈,我们也会仔细分析,检查课程的计划和教学中有何问题,从而及时纠正。
6 实践过程和取得的效果
大约用了一年的准备,我们从2002级学生开始开设此课程,在2004级学生中开始教授Windows CE嵌入式操作系统。目前,已完成三届学生的教学,每届学生在嵌入式操作系统课程的学习上,积极性非常高,整体取得了良好的效果。三届毕业生中,有几十位学生从事嵌入式相关工作。
在2006届的毕业设计中,毕业生完成的“基于Windows CE5.0的指纹识别系统”,在Windows CE平台上实现了人体指纹的识别、指纹数据的管理系统。由于人体指纹的不变性和唯一性,指纹识别成为最可靠的身份验证方法,基于指纹识别技术的身份验证系统可以替代传统的基于密码和证件的安全系统。这个毕业设计工作就是完成了指纹系统的开发研究,并在Windows CE平台上完成了一个身份认证系统。
由于课程开设的前沿性和实用性,在精心设计实施后,课程取得了良好的教学效果
7 结束语
几年的实践探索,我们摸索出一些方法,取得了良好效果。但许多方面仍需继续努力,如教材,如何编写一本适合高职学生的教材?就是我们下一步要工作重点。嵌入式系统的教学伴随着整个计算机工业的发展,有着其鲜明的发展特点,而嵌入式系统的教学也有着很广泛的空间需要我们去探索。
参考文献:
上世纪末,计算机技术在各应用领域飞速发展,计算机专业十分火爆,毕业生非常抢手,这大大地推动了我国计算机专业的教育事业。几乎所有的大中专、高职院校都开设了计算机专业,为社会培养了大批的计算机人才,为我国信息化社会的发展作出了一定的贡献。但近年来,毕业生就业压力相对较大,且就业率呈逐年下滑之势[1]。
由麦可思(MyCOS)――中国大学生就业研究课题组撰写《中国大学毕业生就业报告(2009)》显示,尽管2008年全国对信息类人才需求的绝对量还是很大,但全国失业最多的8个专业中就有“计算机科学与技术”。究其原因有二,一是部分高校为了吸引生源,社会上什么专业热就一窝蜂地开设什么专业,导致高校电子信息大类毕业生数量猛增。据统计,电子信息大类在校生已达110万人左右,总人数排在财经大类、文化教育大类之后,列第三位,热门专业很快就呈现出供过于求的态势。二是高校的专业设置与社会需求之间不尽合拍,近几年随着市场竞争加剧,市场分工日益细化,对人才需要也趋于专业和精细,而各高校专业趋同导致高校无特点、人才无特色、培养出的毕业生无明显优势,走向社会后所学知识与社会需求间存在较大差距,致使许多毕业生就业竞争力不强,根本无法运用本专业知识就业。
1嵌入式系统人才市场需求分析
在早期计算机专业的人才培养方案中,偏硬件的课程一般有数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、计算接口技术和单片机等,但学生在学完这些课程后,只是留下一点理论的记忆,动起手来还是什么都不会。这一方面与课程设置和教学模式有关,另一方面近几年市场发生了很大的变化,经过调查,我们发现,国内8位单片机设计工程师已经是供过于求,但是32位ARM工程师却存在严重的缺口,而且ARM工程师和8位单片机工程师之间的待遇也在逐渐拉大。根据智联招聘网2009年统计,嵌入式软件人才职位一直稳居职业需求前10名。根据ARM公司统计,嵌入式人才需求在以每年38%的速度增长,在这个增长里面,8位,16位的人才需求有所回落,32位高端嵌入式人才的需求增长非常突出。
尽管近几年一些高校根据人才市场需求变化,适当调整了教学计划,增加类似于“嵌入式系统”等课程,但仅仅是几门课程的改变难以扭转学生知识结构和操作技能与市场需求脱节现象,因为市场需求的是专业化和技能化人才,而不是以前“什么都会一点,什么都不精”的人才,所以必须从根本上对专业进行彻底改革,改变以前的教学模式。
通常认为掌握嵌入式技术“门槛” 较高,需要学生有着良好的基础和基本素质,但是高职院校可将嵌入式技术办成专业,通过对专业知识进行细分,重点突出操作技能,通过长达几年教学实践,完全可以做到把复杂的知识简单化,提高学生学习兴趣。目前国内有些高职院校已进行了探索,取得了一些成果。
2职业岗位和职业能力分析
一个专业设置存在必要性首先是依据市场上有无相对应的职业岗位,而不能走为招揽生源而闭门造车的路子。目前中国号称“世界工厂”,制造业发达,电子产品制造、玩具等工业全世界赫赫有名,客观上能为学生就业提供广阔的舞台。
设置“嵌入式系统”专业的职业主要是面向信息、电子电器类行业,如在计算机、通信、家电、汽车电子、玩具、医疗器械等行业从事嵌入式产品软硬件开发、系统调试、辅助设计等工作。同时可从事嵌入式产品应用软件升级工作;在电子产品厂家从事相关电子产品的生产、测试、辅助设计等工作;还可从事印制电路板(PCB)设计,微控制器应用开发、电子设备维护维修等工作。具体说就是[2]:
(1) 产品研发。智能化产品研发中嵌入式计算机设计工作。
(2) 与嵌入式产品相关的生产、制造部门从事生产管理、测试、检验工作。
(3) 嵌入式产品的销售、产品升级、维护、售后服务等工作。
(4) 可从事微控制器应用开发、电子设备维护维修、印制电路板(PCB)设计、通用计算机维修、计算机板卡维修等工作。
职业能力与职业岗位是相辅相成的,一定的职业岗位需要相应的职业能力,而具有一定职业能力的人才能胜任相应的职业岗位。作为未来的职业人,具有良好的专业技能是必不可少的,如嵌入式软件设计流程、PCB板制作、8位和32位系统基本原理等;还应具有良好的综合素质,如良好的沟通表达能力、职业道德、抗压能力和积极乐观的人生态度等。这些需要通过制定详细周全的人才培养方案及整个校园文化共同打造形成。
3课程设置分析
目前我国职业院校在进行学科建设、制定人才培养方案、设计课程体系时,往往不是从市场需求出发,而是先有结果再来拼凑过程,或者直接沿用普通高等教育的以“学科系统化”为设计思想的课程体系。这种操作模式很难适应高职教育发展和社会对人才需求的需要,北大青鸟推荐的一种专业建设思路,很有借鉴作用,如图1所示。
课程体系是制定人才培养方案中最重要、关键的一环,直接关系到学生培养质量,以及相关的师资队伍、实训室的建设等,根据目前市场上职业岗位和职业技能的需求,构建如下课程体系,如表1所示。
4实训基地建设[3]
高等职业教育主要是培养高素质应用技能型人才,在人才的培养过程中,技能的培养具有重要的地位。技术、技能的培养需要环境,需要系列实践教学环节来保障。在高职教育中,实践教学环节的设计与实施、实验实训基地的设计与建设,是高职教育教学改革的一项重要任务。我们一直坚持校内实训基地和校外实训基地同步建设,以校内实训基地为主的思想。校外实训基地主要结合公司具体产品综合训练,而校内实训基地侧重于各方面技能训练,具体说,建议设立如下校内实训基地。
(1) 计算机组装与外设维修实训室。
设立50个左右的工位,满足一个教学班(50人)的实训需要,设备配置:1/3采用市场销售的新型号计算机,用于学生识别最新的硬件系统和硬件安装演示、系统软件安装训练;1/3为市场在用的流行计算机,用于硬件系统的安装训练和软件系统安装与测试;1/3为市场接近淘汰的机型,用于拆装机训练和维修训练。
(2) 电工电子实训室。
用于进行电路基础、模拟电路、数字电路实训。
(3) 单片机及PCB板制作实训室。
用于辅助单片机课程和PCB课程学习,作为完成各种综合实训场所。在通用机房安装protel或其他电子设计软件,用于电路原理图绘制和PCB设计。该实训室配备电烙铁、万用板,以及“PCB雕刻机”、“PCB孔化设备”,既可完成手工制作PCB实训,又可了解设备制作PCB过程。
(4)ARM嵌入式技术实训室。
配置基于ARM9以上序列的嵌入式实验教学设备25台左右,满足一个教学班(50人)需要。主要是实训ARM基本应用。
(5) 嵌入式操作系统软件实训室。
该实训室可结合ARM嵌入式技术实训室共同组织实施,主要完成操作系统(Linux和Windows)裁剪、移植实训工作,以及应用软件开发实训工作。
5师资队伍建设
根据人才培养方案,我院组建以专业带头人为核心、骨干教师为依托,包括专任教师和企业兼职教师等专业教师队伍。专业带头人要能够站在专业领域发展前沿,熟悉行业企业最新技术和市场动态,把握专业技术改革方向;骨干教师能够精通本专业的相关技术,教学经验丰富,科研能力强,有较强的学习能力,年富力强。教师队伍应保持相应的稳定,在年龄结构、职称结构上保持恰到的比例,不要太集中于毕业于某一院校,避免产生近亲繁殖。
目前根据我们招聘教师的经验,从高校应届毕业生中很难找到合适的人选,因为按照现在中国研究生培养学科方向,软硬件皆精通且动手能力较强的人才实在不多。因此,师资队伍建设应立足于从企业引进高层次人才为主,培养本校在职教师及聘用兼职教师为辅的方法。
6结语
近几年许多高校都面临了这样一个事实:报读计算机类的学生越来越少了。这一方面与学生就业难有直接关系,另一方面也反映了整个社会在发生变化,市场对人才的需求也在发生变化,而高校对此缺乏足够的敏锐。笔者所在的学校正在进行大规模的专业调整,“以改革求生存,以创新求发展”已成为大家的共识,计算机类专业也不例外,唯有不断改革适应市场需求、挖掘新的专业方向,才能保持专业可持续发展。
参考文献:
[1] 郭琦. 高职院校计算机专业设置与就业形势分析[J]. 职业教育研究,2008(4):41-42.
[2] 中国高等职业院校计算机教育改革课题研究组. 中国高职院校计算机教育课程体系[M]. 北京:中国铁道出版社,2007.
[3] 全国高等院校计算机基础教育研究会. 高职院校计算机教育经验汇编(第一集)[M]. 北京:中国铁道出版社,2007.
Construct Vocational Specialty System of Embedded System Oriented to Employment
LIU Yi-jun1 , XIONG Jian-ling2
(1. Guangzhou Vocational College of Technology and Business, Guangzhou511442, China;
中图分类号:TP368.1-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 21-0000-02
1 无处不在的嵌入式系统
谈到嵌入式,可能还有很多人觉得是一个陌生的新名词,但实际上,嵌入式系统如今已经遍布人们工作生活的方方面面,人们很少会意识到他们往往随身携带了好几个嵌入式系统——MP3、手机或者智能卡等,而且人们在与汽车、电梯、厨房设备、电视、录像机以及娱乐设备的嵌入式系统交互时,也往往对此毫无觉察。可以说嵌入式技术无处不在,应有尽有,并时时刻刻影响着我们的生活。据权威部门预测,目前,全球嵌入式市场增长势头风起云涌,一系列数据在向人们揭示着嵌入式市场方兴未艾[1]:2011年,全球嵌入式设备市场将达到100亿美元;2015年,全球将有150 亿个嵌入式计算设备与互联网连接。
21世纪是嵌入式计算机系统时代,又称“后PC时代”,而中国具有世界最大的嵌入式技术市场。那么,究竟什么是嵌入式系统?
嵌入式系统通常被叫做嵌入式计算机系统,是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统,根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义[2]:嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”(原文为devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants)。目前普遍被接受的对嵌入式系统的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。可见,嵌入式系统与通用计算机技术的最大差异是必须支持硬件裁减和软件裁剪,以适应应用系统对体积、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。
广义上讲,凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统,如各类单片机和DSP(数字信号处理器)系统。早期的以8位单片机为主的设备,能完成较为单一的专业功能,相对来说结构也比较简单,通常具有双向模拟I/O口的功能外,还有异步串行口、外部中断输入、定时器/计数器等功能,一般被用在空调、冰箱控制器和户外LED显示屏上,但由于没有操作系统,管理系统硬件和软件的能力有限,在实现复杂多任务功能时,往往困难重重,甚至无法实现。
这类简单的嵌入式系统课程在一般的高职高专和本科类院校都有开设,具体课程主要是单片机原理与应用技术及C51编程技术。
在狭义上,随着现代电子技术的发展,嵌入式系统的开发重点逐渐由8位机转向32位机,在功能上,32位机除了具有8位机所具有的特性外,还具有以太网接口、显示屏和触摸屏、USB主机和设备控制器、Irda红外控制器、SD/MMC卡控制器、IIC总线和电源控制等更多功能。这样的处理器可以运行嵌入式操作系统,功能更加强大。因此从狭义上定义的所谓的嵌入式系统,是指那些使用嵌入式微处理器构成独立系统,具有自己的操作系统,具有特定功能,用于特定场合的嵌入式系统。
2 高职高专开设嵌入式系统专业课程的必要性
嵌入式系统是计算机系统的一个分支,既“古老”又“年轻”。说它古老,那是因为广义上的嵌入式系统在计算机发明伊始就在某些实时控制或过程控制领域中得到应用,但狭义上的嵌入式系统则在近年才得到蓬勃发展,如日中天,成为IT行业的热门,由此说它还年轻。目前,嵌入式行业已经成为IT业界发展最快的行业,因而社会对嵌入式软硬件人才的需求在不断的增加,当前毕业的大学生还无法满足企业的这一需要。
然而,由于嵌入式系统产品千变万化,小到MP3播放器,大到飞机导弹,差异非常大,个性多于共性,而且嵌入式技术门槛高,需要掌握的知识多,因此也使很多人望而却步。目前高职类院校开设嵌入式系统相关课程的院校相对较少。那么,是否高职高专院校就可以不进行嵌入式系统课程的教学了?
答案是否定的。经过对一些专门开发嵌入式系统产品的公司的调查表明,通常技术研发部门除了技术总监和项目经理是具有博士和硕士学位的高端人才以外,从事ARM嵌入式硬件开发、系统设计、嵌入式相关软件设计、操作系统移植与应用软件开发、嵌入式系统总体调试和测试以及以技术为基础的工作,如嵌入式系统产品营销、检测、贸易的人员,基本都是来自高职高专院校的大专生,每个开发人员的分工都很明确。
据IT专业人才需求调查表明,一般软件开发人员在就业时门槛低,因此竞争激烈,工作比较辛苦,通常一般的软件蓝领薪水也不是很高。而作为嵌入式系统开发人员,虽然进入这个领域的门槛高,但竞争相对温和,工作相对比较轻松,薪水比较高,目前很多企业急需高职层面的嵌入式应用技术人才。
另一方面,职业技能大赛可以说是高职教育的一个风向标。在2010年的职业技能大赛上,把嵌入式系统设计做为一个比赛项目,也说明嵌入式系统教学已经偏向于高职高专,更能说明在高职开设嵌入式系统的课程并不是不可能的,而是大势所趋。
由此可见,在高职高专院校引入嵌入式系统教学是一个不容回避的任务,社会要求高职院校培养能够适应企业需要的各类相关人才,学生也企盼能够在三年的学习生活中学到一技之长,以增强融入激烈竞争的社会的能力,教师也应该积极探索先进的教学手段,使学生在学校求学期间逐渐培养出较强的应用能力,在毕业之后成为社会的栋梁之材。
3 高职类院校开展嵌入式系统工程教学的优势
嵌入式专业是一门新兴的专业,这一专业在国内还刚刚起步,各个学校都处于同一起跑线。在嵌入式技术应用人才培养方面,很多高校还没有设置嵌入式技术相关的专业,一些本科院校的做法是在现有计算机类或电子类专业的课程体系中增加了一、两门嵌入式技术相关的课程,没有形成嵌入式系统技术完整的课程体系结构。
相比之下,高职院校可以将嵌入式系统方向办成专业,通过长达3年教学,形成专业强项和特色。比如在大一的第二学期开始学习,将可以进行4~5个学期的持续学习,可以保证学生充分的学习时间。
另一方面,嵌入式系统课程是实践性很强的课程。高职学生学习理论知识的能力相对较弱,但是,他们的动手能力并不弱,而且由于高职院校在课程设置上一般规定实验实训课程占总课时的一半以上,比较而言,合格的高职毕业生应该比本科毕业生的动手能力更强。
因此,在嵌入式领域拥有高职学生的就业工作的一席之地,高职高专院校必须面对挑战,开拓创新,积极引入嵌入式系统课程的教学。
4 高职高专嵌入式系统课程设置
嵌入式技术教学目前还没有完整和现成的体系可供参考,由于高职学生特点和师资的原因不能直接应用本科类院校的课程体系和开课模式,高职类院校因为地域和条件的差异也很难直接互相参考。
高职嵌入式系统相关的专业主要人才培养目标定位在面向嵌入式技术应用及产业发展类人才,学生将掌握从事嵌入式系统开发必需的基本理论、基本技能及各种嵌入式系统设计的典型开发、调试和测试工具的使用。毕业后有能力适应市场需求,拥有一定的移动终端、数字家电、信息家电以及对传统产业信息化改造的开发及维护能力,成为企业急需的掌握嵌入式系统设计与开发并且掌握软件工程技术的人才。
嵌入式系统专业方向是面向应用的软硬件结合的专业,因为通常没有软件硬件兼顾的专业,所以,在高校开设嵌入式相关课程的专业有两类。
一类是学电子工程、通信工程等偏硬件的专业,他们主要从事硬件设计,广义上的单片机控制类嵌入式系统通常都是属于硬件设计。嵌入式硬件方向的最重要的课程应该包括:
(1)电路及电路板设计、模拟电子技术、EDA、硬件调试。(2)机电基础课程、单片机原理及应用。(3)嵌入式微处理器的体系结构及接口技术。(4)底层软件开发,包括bootloader及底层驱动开发。
另一类是软件、计算机相关的专业,主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。嵌入式硬件设计完后,各种功能就全靠软件来实现了,嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作,嵌入式产品的差异很大程度在软件上。对于嵌入式软件方向的最重要的课程应该是:
(1)主流嵌入式微处理器的结构与原理。(2)嵌入式操作系统类课程。(3)嵌入式开发的其它相关软件课程。(4)嵌入式开发的相关硬件基础课程。
嵌入式系统课程的难度较大,如果在高职院校中用传统的以课堂讲授为主的方法教学,学生将会对众多的软硬件知识点和概念难以理解,继而产生厌学情绪,从而使教学效果大大降低。嵌入式系统方向的课程教学应以实验和实训为主,讲授为辅。课程设置应突出行业特色和职业教育特色、体现如下特点:
(1)宽口径的基础课体系。(2)突出程序设计能力培养的软件应用类课程。(3)突出动手能力和专业知识能力培养的专业课程。
5 结论
据2009及2010年《安徽省高职高专教育专业情况分析报告》[3]中的统计,在校生数量较多的20个专业中,软件技术、计算机信息管理和计算机多媒体技术均位列其中;而毕业生就业率较低的20个专业中,计算机信息管理和软件技术也是位列其中。因此,高职院校计算机类的教学系,必须转变传统的软件专业设置观念。
正如教育部高等教育司高职与高专教育处范唯处长在全国高职高专校长联席会议2010年年会的发言中所说,在新的历史起点上,高等职业教育一定要以更新观念、解放思想为先导,牢固树立“就业导向”、“面向需求”和“人人皆可成才”观念,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性;坚持科学定位,以培养生产、建设、服务、管理第一线的高素质技能型专门人才为主要任务。随着嵌入式应用的快速发展,人才的缺乏已经成为制约嵌入式技术发展的瓶颈,市场对专业的嵌入式系统开发特别是嵌入式软件开发人才需求日趋上升。嵌入式专业,这个非常年轻的专业方向,必然是充满活力和具有光明的发展前途的专业方向。
参考文献:
[1]http:///,中国嵌入式市场大幕开启[Z],2010.6
[2]周鸣争,嵌入式系统与应用[M],中国铁道出版社,2011.3
[3]安徽省高等教育处,安徽省高职高专教育专业情况分析报告[R],2010.7、2009.7
[作者简介]
1.1科学价值观、人生观的嵌入树立科学的人生观和价值观,自觉抵制享乐主义、个人主义、拜金主义等错误的思想,这是在会计工作中做到廉洁自律的思想基础,这就要求会计专业学生必须树立积极向上的人生观和价值观,加强自身社会适应能力和心理承受能力的训练,这是奠定廉洁自律的基础。
1.2综合素质的嵌入会计人员综合素质的高低不仅影响其职业技能、工作效率和工作质量的高低,进而影响其自身职业生涯的发展。因此,综合素质的培养是高职会计教学的主要内容之一。在教学中,要注重培养学生的职业道德修养、法制意识和政治素质,确保实事求是、客观公正、准确规范、诚实守信地做好本职工作;要注重培养学生的口头与书面表达能力、良好的沟通协调能力以及团队合作能力,以提升学生的沟通交流能力,实现团队价值最大化;要注重培养学生的借助工具书阅读、翻译、撰写一般外文专业技术资料的能力,以适应涉外工作的需要;要注重培养学生的计算机应用及信息采集、分析和利用的能力,以满足会计工作对现代信息技术的需求;要注重培养学生的接受新知识、新事物以及自主学习、终身学习的能力,能够运用正确的思想、观点与方法分析和解决问题的能力,以提高学生的通用能力,满足企业对会计人才的综合素养的要求。
1.3职业技能的嵌入会计从业人员必须具备一定的会计专业知识和技能,才能胜任会计工作。职业技能,也可称为职业能力,是人们进行职业活动、承担职业责任的能力和手段。就会计而言,其职业技能包括会计理论水平、会计实务操作能力、提供会计信息的能力、职业判断能力以及职业经验等。为了提高学生的会计职业技能,要注重培养学生运用会计专业知识进行会计核算的账务处理能力、运用现代信息技术进行会计信息处理的能力、运用会计专业知识编制财务报表、进行报表分析的能力,以提高学生的会计理论水平和实务操作水平;要注重培养学生运用会计专业知识和工作经验对会计处理原则、会计处理方法等进行合理、合法的职业判断和选择的能力,以积累学生的职业判断经验。
1.4职业拓展能力会计人员要想获得更好的职业发展,就要不断地提升自己职业拓展能力。因此,在培养学生的普世价值观、综合素质、职业技能的同时,还要兼顾学生的职业拓展能力的培养。要注重培养学生运用连续几年的财务报表进行财务预测、财务分析以及财务决策的能力;要注重培养学生用相关税务法规对企业的税收进行整体规划的能力;要注重培养学生运用相关专业知识进行内部控制制度框架设计的能力,以拓宽学生的职业上升通道。
2、嵌入的时间
上述的科学价值观、人生观、综合素质、职业技能、职业拓展能力等四个方面的内容具体什么时间嵌入到哪些课程常规教学中是另一个值得探讨的深层次问题。不同的嵌入内容应该在不同的时间嵌入到会计常规教学之中。具体来说,人生观、价值观的树立以及会计法律法规、会计职业道德、会计岗位认知、会计职业规划、计算机的操作与应用、商务应用文的写作与训练、英语的听说读写能力训练等综合素质的培养应该贯穿第一至第六个学期所有课程常规教学之中;关于职业技能的具体嵌入时间,要视具体的岗位而定,一般而言,出纳员岗位,应于第一学期将盘点核对现金、编制资金日报表、编制银行存款余额调节表、填写各种结算单据以及收银识别假钞等基础技能嵌入《基础会计》《出纳实务》等课程的日常教学之中;成本核算岗位,应于第二学期将成本分配计算、撰写成本分析报告、制作成本分析报告PPT演讲稿等技能嵌入《成本会计》《财经应用文写作》《演讲与口才》等课程的常规教学中;会计核算岗位,应于第一至第三学期将填制审核原始凭证、填制记账凭证、登记账簿、编制会计报表及其附注说明等技能嵌入《基础会计》《财务会计》等课程的日常教学中;纳税申报岗位应于第三学期将填写纳税申报表、网上报税、书写税务清洁报告、编写税务筹划报告等技能嵌入《税法》《税务会计》《税务筹划》等课程的常规教学中;会计信息岗位,应于第四学期将会计凭证的录入、会计账簿、会计报表的输出与维护等技能嵌入《会计电算化》等课程的日常教学中;财务管理岗位,应于第五学期将书写项目筹资方案、撰写项目投资可行性分析报告、撰写收入、利润预测报告并制作成PPT演讲稿等技能嵌入《财务管理》《管理会计》《财务报表分析》等课程的常规教学中;内部审计岗位,应于第五学期将现金盘点、存货盘点、往来清算等技能嵌入《审计》课程的常规教学中。
3、嵌入的方式
将会计岗位的各项技能要求以什么方式嵌入到会计常规教学中,是事关嵌入式教学模式能否落到实处、能否在实践中经受得住检验的关键环节。
3.1以常规课堂教学为嵌入载体要打破传统的“满堂灌”式的理论教学模式,要防止现实中的理论教学与实践教学严重脱节的现象重演,就必须将会计的出纳岗位、会计核算岗位、成本核算岗位、税务申报岗位、会计信息化岗位、财务管理岗位、内部审计岗位的技能训练分别嵌入到相对应的《基础会计》、《财务会计》、《成本会计》、《税务会计》、《会计电算化》、《财务管理》、《审计》等理论课程的常规教学中,每堂课分不清是理论课教学还是实训课训练,理论课中有实际操练,实训课中有理论讲解,每一堂课的教学都是在边理论边实训的过程中完成,真正落实边教边学边做,在学中做、在做中学,全面提高学生自主学习的能动性,大幅度提升学生的实际动手能力。
3.2借助布置课后学习任务的方式通过布置课后学习任务的形式,让学生在学校图书馆、阅览室、计算机房、电教中心或是自己的电脑上学会查阅、分析、撰写各种财务分析报告、收入费用预测报告、投资筹资方案可行报告,在撰写报告的过程中,自觉掌握了计算机的操作技能、Excel的制作技能、PPT的制作技能、应用文的写作技巧等。
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)20-5554-03
The Construction of Computer Application Technology Specialty in Higher Vocational Education
TENG Hong-qiu
(Information Engineering Department, Guangdong Vocational College of Science and Trade, Guangzhou 510460, China)
Abstract: For the problems in the construction of Computer Application Technology, the embedded technology is put forward as the direction of the development in this paper based on the current situation analysis. Along with specialty orientation, training model, curriculum development, faculty development and training practice bases and other issues, the work of useful exploration and practice is carried out, and the initial results have been achieved.
Key words: embedded Technology; specialty orientation; training model; curriculum system
以往的高职计算机应用技术专业设置方法,基本上都是面向综合。要求学生在毕业时要具有计算机的基本知识和基础理论,熟悉计算机软硬件操作,具有一定的硬件维护 、网络安装和管理、网页设计与多媒体处理、软件开发与维护的能力,并具有较强的适应计算机技术快速发展的能力。这种专业设置的方法基本上是以本科的专业设置为参照,经过适当的简化就变成了高职的计算机应用技术专业。这种设置专业的方法无疑是仍然没有放弃以学科体系为目标的专业设置方法,显然已经不适合国家现在按照专项职业能力来培养学生的高职教育目标。
《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》指出:“高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分,培养拥护党的基本路线,适应生产、建设、管理、服务第一线需要的,德、智、体、美等方面发展的高等技术应用性专门人才。”它为高等职业教育人才培养目标指明了方向。根据这一目标,我们必须对计算机应用技术专业建设进行改革。
1 专业定位和人才培养模式
1.1 专业定位
专业定位必须要考虑多种因素,比如学校实际办学条件,专业发展前景等,其别重要的一点就是专业必须要侧重于某一专业方向。也就是说,必须放弃以往计算机应用技术专业大而全的特点,应该专注于专业的某一领域。
从职业方向角度来讲,计算机应用技术专业相关的职业岗位是非常多的,几乎可以说是涉及了计算机行业的所有岗位。虽然说适应面宽是有好处的,但是必然也会带来专业能力不强的问题,也就是横向和纵向的矛盾问题。不应过分追求专业适应面的宽泛,而应考虑到每个职业岗位在知识水平和能力结构上各有侧重,计算机知识技能体系如此庞大 ,一个学生在三年时间内也不可能面面俱到、样样精通。这种情况就决定了学生在三年时间内应该选择某一方向,有所侧重的去学习,也就是专业要定位明确。
为了贯彻国家“高职教育要适应国家经济、社会发展的需要,要为地方经济服务”的指导方针,职业院校要以服务区域经济和社会发展为目标,针对区域经济发展的要求,灵活调整和设置专业,强化职业教育特色。职业院校的专业建设一定要加强与地方经济社会发展的需要相结合,及时调控与优化专业结构布局,根据自身条件适应地区、行业经济社会发展的需要,有针对性地调整和设置专业。
由此看来,高职教育能否为经济建设服务,关键在专业设置。专业是否同经济和社会发展相适应是衡量专业结构是否合理的根本标志,专业建设必须与地方经济发展紧密结合。我校地处广州市,以广州市为中心,辐射珠三角等经济发达地区。该地区有着非常发达的信息技术产业和电子产品制造业。在这些行业中,小到智能卡、手机、PDA,大到信息家电、汽车电子、交通管理,甚至是航空航天,嵌入式技术已得到了广泛的应用。大力发展嵌入式技术与应用已迫在眉睫,因为它已经成为我国信息技术产业实现跨越式发展的重要砝码。
基于以上考虑,结合我校办学条件,我们确定把嵌入式技术作为计算机应用专业的发展方向。
1.2 人才培养模式
教育部16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》第五条“大力推行工学结合,突出实践能力培养,改革人才培养模式”中指出,“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革。”在专业定位以后,下一步非常重要的工作就是人才培养模式的改革。改革当然是要采用工学结合的培养模式。但是,怎么样工学结合?怎样在工学结合中突出“能力提高”的主线?在改革和实践过程中,我们感到“工学结合”绝不是一种形式。要切实开展工学结合的培养模式,首先要求我们在思想上要充分理解工学结合内涵,不能片面地认为把学生安排到工厂企业去顶岗实习就是工学结合。工学结合应是在“做”中“学”,所以学习的场所不应只限于在企业、工厂,在学校教师的指导下完成工作任务同样是“工”,这样才会在把握工学结合的实质的情况下,使工学结合不会流于形式,变得灵活多样。
在探索工学结合实践过程中,我们把重点放在教学过程的实践性、开放性和职业性上,抓住实验、实训、实习这三个关键环节。建立完整的工作过程系统化任务,真正激发学生为做而积极主动思考,从而学到知识。把课堂搬到实训室,把实训室变成学生的工作单位,让学生自己管理设备,从“做”中“学”。以工作任务驱动,教师从“教”的角色转变为“指导”的角色。让学生在任务项目驱动下,进行一系列工作过程活动。在这种工学结合模式中,学生不但获得了完成工作任务的专业能力,同时也获得了遇到问题如何解决的方法能力,以及与人交往、合作的职业能力。
当然我们也不能忽略在企业、工厂一线接受锻炼的重要性,只是绝对不可以走形式。在企业、工厂,学生同样也要有老师的指导,当然也包括有实际经验的企业、工厂的工程师、技师等技术人员的指导。同样,在企业实习,也要突出“任务驱动”、“项目导向”的原则,使学生在一个个任务和项目中真正得到锻炼。广州地区是嵌入式行业发展比较快的地区,我们利用这一优势,与广东嵌入式公共技术中心等单位展开校企合作,派学生到企业去,接受企业的项目培训,参与企业的项目研发等工作,使学生得到真正的锻炼。
2 课程体系建设
课程体系从原来的以学科为体系的课程设置转变为以能力为主线的课程体系设置,即先按专业主要工作岗位,找出岗位相应的主要工作任务,在根据工作任务分析需要的职业能力与素质,最后在定位相对应的课程。这种对课程体系的设置方法,更加具有针对性,符合以能力、技能为目标的培养方针。具体过程如表1所示。
整个教学体系的设置体现模块化的特点,加大了实操、实训课的比例,并专门安排课时进行综合项目实训。对基础理论课以适用、够用为原则,加强课程设置的针对性和实用性,使整个教学体系结构合理,科学可行。具体说来,分为以下几个模块:
1)公共文化基础模块:计算机数学、计算机应用基础、计算机英语。主要针对职业能力和素质中的项目文档编写、项目报告、资料查阅及数学基础等能力要求。
2)硬件基础模块:计算机电路基础、计算机组成原理、Protel制图。需要强调的是,从事嵌入式行业,无论是做软件还是硬件,都要有硬件基础。
3)软件基础模块:C语言程序设计、C++语言程序设计、数据结构、数据库原理与应用、Java程序设计。嵌入式系统开发测试等岗位都要求有较好的编程能力,而且由于嵌入式系统编程建立在特定的硬件平台上,势必要求其编程语言具备较强的硬件操作能力。目前,毫无疑问的是在嵌入式编程中用的最多的是C语言,所以,在课程设置时,我们改革原来的各门课基本上平均安排课时的做法,对C语言,特地安排了一个C课程系列。首先,加大C语言基础部分课时量,针对很多学生的实际情况,安排了两个学期144个学时来完成C语言的基础部分,使重点核心课程的教学效果得到了保障;其次,新开了一门C语言高级编程,主要是提高学生的C语言综合项目编程能力;最后,在Linux编程基础等课程中继续加强学生C语言方面的编程能力。实践表明,我们这种核心关键课程系列化的做法明显地提高了教学计划中规定的学生核心能力。
4)专业技术知识:ARM体系结构、嵌入式操作系统、嵌入式应用开发、嵌入式综合项目实践。主要是针对ARM硬件体系,掌握嵌入式开发环境搭建、内核移植、内核裁剪、各种驱动开发、应用开发等,使学生掌握嵌入式系统设计与开发技能。
3 师资队伍建设
专业发展的好坏,与是否有一支“比例适当,素质优良,结构优化,敬业奉献”的教师队伍有很大关系。我们专业目前教师的学历层次、职称结构都不合理,没有达到教育部规定的高职高专师资队伍的学历要求和职称结构要求。师资引进渠道单一,主要的渠道是录用本科院校毕业的本科生和研究生。虽然他们有扎实的理论知识,但是缺乏实践经验,尤其是缺乏实际项目开发经验。“双师型”教师队伍建设还存在很大困难,缺少真正的既懂教学又有实践技能的“双师型”教师。
为解决上述问题,我们鼓励在职教师通过进修等形式提高学历,鼓励教师去参加专业技术培训、去一线企业进行锻炼,通过这种途径,专业教师可以获得工程技术技能人员任职资格,更重要的是还可以获得一线项目工作经验,成为真正的“双师”型人才。
另外一个解决的途径就是吸引社会上相关行业的优秀人才到学校来。根据不同情况,不能离开原来工作岗位的就聘请做兼职教师,可以全职的就做专任教师。选派有经验的教师做他们的指导老师,使他们很快能够获得教学方面的经验,胜任教师的岗位。还要注重从生产一线选聘有实践经验的技术骨干,经过教师培训做兼职教师,不断加大兼职教师的比例,作为向“双师型”方向发展的一项重要措施。
4 实训实践基地建设
要想培育出适应岗位需要的技能型人才,就必须抓好实训实践环节。尤其是嵌入式技术涉及诸多领域,比如计算机、通信、自动化、电子工程、机电一体化等专业领域,有很强的综合性,它强调两面性,既需要懂硬件,也需要通软件,同时嵌入式技术方面的课程都是实践性、应用性很强的课程,这就需要加强实践环节,以达到培养学生的动手实践能力、综合应用能力和创新能力的目的。
在校内实训基地建设方面,侧重于体现教学做一体化,着重培养学生的动手实践能力。我校经过近几年的不断建设,嵌入式技术专业也形成了从基础到应用的实训体系结构,先后成立了电子技术实验室、嵌入式技术实验室等。另外,由于实训条件建设需要较大的经费投入,而且如果利用率不高的话,也会造成资源的浪费。所以,我们利用现有条件,积极提高实验室的利用效率。电子技术实验室,除了可以做电路基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程实验外,增加电工学等方面的实验。嵌入式技术实验室既可以做嵌入式系统实验(包括Linux和Wince两个方面),又可以做单片机的实验,而且选用的是三合一单片机实验箱,包括89C51,196和8088三种核心芯片,也就是说,不但可以承担8位和16位单片机系统实验,而且可以做微机原理与接口实验。通过改革实践,我们把课堂搬到了实验室,教师直接在实训室上课,改变了以往在教室满堂灌的落后做法,在实训室边教边做,边做边指导,不断提高教学效果。
在校内成立学生工作室,配备一定的实验条件,使学生有一个良好的学习实验环境,而且更方便学生之间及学生和老师之间的交流。工作室由学生自己管理,学生可以长时间在工作室学习,自发成立兴趣小组,自己规定项目任务去做。同时,也指派指导老师,由老师根据各种技能比赛或一些课题,安排学生参加开发。这种成立工作室的做法,同时也对提高学生的主动性、创造性很有帮助。
在校外实训基地方面,结合就业岗位,使学生亲历工作环境,缩短学生与岗位需求的差距。与多家IT公司签订校企合作协议,并积极开展各种形式的校企合作。如与广东美的自控科技有限公司合作,并由广东省政府拨出项目扶持基金,开展电子类人才教育工程项目。与广州惠迈电脑有限公司合作,建立学生电脑实践中心,派学生到公司实训,并定期举办装机大赛。
5 教学方法与手段改革
5.1 教学方法
改进原来按照知识点进行教学的按部就班的教学方法,采用“任务驱动”“案例法”“互动式”“启发式”“项目导向”等教学方法,坚持以学生为主体的思想,教师主要起“启发”和“引导”的作用,培养学生自主学习能力。
把对应的知识设计成设计灵活的、可操作性的具体实训任务,要求学生在具体的完成任务的过程中培养实际动手与思维能力,增强创新意识。改变以往先讲理论基础的方法,比如在电子技术基础的教学中,就可以直接从安排分析和设计数字电路开始,分为:组合逻辑电路、时序逻辑电路和综合数字电路三个模块,又把各个模块设计成一个一个的学习情境和对应的任务,由任务开始,而不是由理论基础开始,在完成任务的过程中,使学生由被动接受改为主动学习,也使完成任务的过程变成了知识点的掌握过程。
尽可能把真实项目引进到教学过程中,这里的真实项目可以是企业已完成的开发项目。以一个具有代表性的工程项目的开发过程(如嵌入式智能手机开发)为主线贯穿整个教学过程,尤其是针对一些综合性的可以进行完整课程设计的课程,构建完整的教学设计,对教学内容进行了一定程度的解构与重构,以项目导向促进实现学生能力的提高。
改革考核的内容、方法,以检验学生的技能水平和各项能力为目标,采取综合考核方式,将学生自主学习情况、创新活动及表现、学习过程情况等纳入考核评价体系,学生成绩以技能考核为主,理论考核为辅,建立以能力考核为重点,以过程考核为中心的课程考核评价体系。
5.2 教学手段
灵活采用多种教学手段,运用电子课件教学,基于嵌入式技术课程体系特点,多采用计算机辅助教学手段,使抽象的理论教学变成“所见即所得”的感性教学。如电子技术基础、单片机原理与应用、嵌入式系统设计等课程,都可以很方便的利用仿真教学的手段,使学生较快的接受所学知识。
把教学引入到实训室中,真正体现“教、学、做一体化”的思想。在教学过程中采用“边学边练、边学边用、学用结合”的教学方法,及时将课程学习转换成真实的专业技能和职业能力的培养。
采用课内外结合的教学手段,利用课外活动小组、网络QQ群、网上答疑等形式促进教学。
6 结束语
据调查,目前在其它计算机专业中低端人才日趋饱和的情况下,嵌入式技术专业的人才需求仍处于紧缺状态。针对高职院校,嵌入式技术专业的毕业生可以从事嵌入式系统应用开发、产品管理、售后服务、技术支持等工作。本文从“就业为导向,能力为目标”的原则指导下,提出了计算机应用技术专业的改革思路,并进行了实践。首先是根据区域经济特点进行专业定位,再根据嵌入式技术方向的定位进行岗位调研和岗位能力分析,制定培养目标和人才培养规格,并根据工作任务和任务所需能力和素质,制定学习情境和对应课程体系。其他方面,师资力量建设、实训实践基地建设、教学方法和手段等工作也要在此技术上同步进行,以达到培养技能型人才的目标。
参考文献:
[1] 张凡.以就业为导向的高职高专计算机应用专业课程体系建设[J].电脑知识与技术,2008(8).
作为信息技术应用发展的一个新方向,嵌入式系统是单片机系统更高级的应用,硬件资源非富,软件开发基于嵌入式操作系统基础之上,系统的功能和性能有了大大的提高。它可以应用于物联网的前端、车联网的移动端、移动应用等。嵌入式软件开发课程是我校计算机科学与技术和软件工程专业的一门专业课程,其实践教学是整个教学课程的一个重要环节,是提高学生积极性、主动性和创造性的重要教学过程。通过实验课程的学习和实践,学生提高了工程设计能力、系统分析能力、基础知识综合性整合能力等。在实际的嵌入式软件开发实践教学中,通过近几年的不断改革和探索,实践教学效果有了较大的提高。
一、嵌入式软件开发课程的现状
嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务,通常,这一任务是通过执行嵌入式软件来实现的。广义的嵌入式系统一般分为两种,一种是嵌入到其他设备或者机器中的模块,进行设备的控制,比如冰箱、空调等里面控制模块;另一种是独立的设备系统,比如:路由器、机顶盒、手机等。针对前一种嵌入式控制模块,一般采用的嵌入式操作系统为:uC/OS、uCLinux、Window CE、Linux、VxWorks等。而后一种嵌入式系统采用的操作系统,主要针对手机而言,操作系统平台:Microsoft公司的window phone、Google公司的Android、Apple公司的iOS以及嵌入式Linux等。进行嵌入式软件开发时,针对不同的嵌入式开发平台,需要的软硬件环境是不同的。尤其是iOS开发环境,需要使用Apple公司的硬件平台和MACOS操作系统环境。我们调研了周边的一些高校,各高校设置的嵌入式软件开发的课程教学内容不尽相同,有的是基于uC/OS操作系统的软件开发,有的是基于Linux操作系统的软件开发。软件平台主要是指嵌入式操作系统,如VxWork、WinCE、uC/OS、嵌入式Linux等。我们学校选择的该课程内容是基于Linux操作系统平台的嵌入软件开发。
二、嵌入式软件开发实践教学情况
嵌入式软件开发实践课程对学生的基础要求较高,学生的动手操作能力要强。一方面,嵌入式软件开发实践的基础要求,不仅要懂得底层系统软件和软件性能优化,而且必须懂得一部分硬件的工作原理。另一方面,是因为这一领域较新,技术发展较快,很多软硬件技术较新或正在出现(如无线通信协议等),掌握这些新技术需要有较强的学习能力。目前,高校的嵌入式实验室一般都配有专门的嵌入实验箱或者嵌入式开发模块,学生按照实验箱(或者开发板)进行Bootloader移植、操作系统移植、硬件模块的驱动程序开发、应用程序开发等。这些实验项目,一般都随着实验设备随机配备,有现成的实验步骤和源码。实验课堂上,学生一般按照实验指导书的操作进行。这样,学生在嵌入式系统的软件开发实践中,学习的内容和形式对学生积极性的提高没有多大作用,学生自主创新的机会较少。
三、嵌入式系统实践教学的改进
针对在嵌入式软件开发实践教学中出现的一些问题,我们进行了一系列的实践教学改革与探索。
1.软硬件兼顾,加强基于硬件应用的软件开发实践教学环节。嵌入式系统的硬件平台是多种多样的,还有丰富的外部设备。嵌入式系统软件是在这些特定的硬件基础之上运行的,嵌入式软件的运行依赖于特定的硬件。在实践教学环节,考虑到在特定的嵌入式硬件平台之上,完成嵌入式软件开发的实践课。最初,我们在嵌入式软件开发实践教学的对硬件的实验安排较少,甚至没有,学生没有掌握底层知识,对嵌入式软件开发访问硬件资源方面,就无从下手。加强用软件控制硬件的实践教学内容。嵌入式软件开发的软件实验,一方面通过软件去控制硬件,完成特定的功能。利用硬件平台的核心硬件电路和外设,通过丰富的传感器获取一系列的参数,通过网络和控制系统,控制一些机械设备。比如,利用无线技术进行工业控制、环境监测、机器人控制等。这样便提高了学生的兴趣性、积极性和创造性。
2.开放实践教学模式,与社会培训公司联合培养学生。充分利用社会培训机构资源,联合培养优质学生。嵌入式系统软件开发技术特点,是技术新颖、发展快、应用广泛等,高校教师需要有学习过程和项目实践过程。然而,许多培新公司有专门的技术教师专门从事这方面的教学培训工作。目前,有关嵌入式软件开发培训的公司很多,他们的教学体系、实验内容、项目实践等很有特色,他们一直关注着该方向的前沿技术,这些都是值得我们学习的。我校和北京博创兴业科技有限公司合作,利用他们优质的培训教师和实践的开发经验,参与学校的实践教学,是我们嵌入式软件开发实践教学改革的一个重要方向。
3.按照社会需求培养学生,与企业联合创建实践教学基地。让学生参与到科研和技术公司中,让他们接触到最近的理念和开发技术。创建校企合作的实践教学体系,就是以培养学生的全面素质和实际项目能力为重点,利用学校与企业两种不同的教育环境和教育资源,采用学校教育与企业实训、实习的有机结合,共同完成高技术人才培养任务。在培养方案中体现校企合作实践教学体系,与企业科研部门共同制定人才培养方案。这样,学生能够准确及时地根据市场变化和企业的需求,结合行业与社会经济的发展,遵循教育规律,共同制定人才培养方案。在培养方案中,实践教学过程处于突出位置,具有很强的岗位针对性和主动适应性,既能丰富学生的项目经历,又能够大大缩短学生就业后项目研究的适应期。
4.科研竞赛项目带动实践教学。嵌入式软件开发,作为软件开发的一种,按照软件工程的要求进行实践教学安排,起到良好的教学效果。依据实验教学课程与创新平台的资金支持,深入企业进行项目调研,获取企业在人才和技术上的各项需求。实验室专业教师提出科研和实践教学的需求方向和研究题目,嵌入式软件开发的学生根据自身的兴趣结合所学习的知识和技术,选择项目驱动式实践课程。项目来自老师的科研课题或企业技术研发。社会上,有关嵌入式系统开发的竞赛也比较多,我们有选择地让学生参与嵌入式软件开发的竞赛。学生参与竞赛,一方面给学生提供了学习新技术的机会,另一方面,学生积累项目了经验,提高了协同工作能力,这些活动的参与,属于嵌入式软件开发实践课程的一部分。这样,丰富了学生实践课程的形式,也提高了学生的学习兴趣。
5.实践成绩评价体系的改革。嵌入式软件开发实践课程是具有操作性很强的教学环节。如何给学生一个合理的评价方法,一直是我们的改革内容,包括学习态度、实施和创作能力、文档编制能力、组织协调能力以及团队协作能力等。项目考核一般以项目答辩的形式进行,同时采用实践考核和提交作品以及论文的形式,由指导老师评分。一方面,强调实践过程的评价。嵌入式系统软件开发的实验功能和性能的实现非常重要,考虑到整个实验过程的复杂性,我们更强调学生的实验过程和实验态度,实验过程环节成绩所占比重,由原来的30%提高到50%。另一方面,加强实验报告的撰写。撰写实验报告是大学生的一项重要的技能和素质,在实验完成后,必须在规定时间内完成自己的实验报告。嵌入式系统软件开发的实验报告内容主要包括:实验目的、硬件平台(具体外设)、软件平台(运行平台、开发平台及开发环境等)、实验过程、软件流程图及源码、实验过程遇到的主要问题及解决方案等。在学生成绩评价过程中,实验报告部分是评价体系的一个重要指标。
四、嵌入式软件开发实践教学改革的初见成效
通过嵌入式软件开发实践教学环节,学生进一步地巩固和加深了在课堂上学得的知识,锻炼了实践操作技能,增强了实际动手能力。通过近期的实践教学改革,通过我们对学生的调研,学生对实践教学评价越来越高,学生对该课程的兴趣也更大了,学生的积极性和主动性有了较大的提高,学生的实际动手操作能力有了较大的提高,选课的学生也越来越多。通过对近几年毕业学生的就业情况进行调研,从事嵌入式系统软件开发的学生就业情况非常好,学生发展的机会也比较多。
五、结语
中图分类号:G718 文献标识码: A 文章编号:1672-5727(2016)06-0017-04
一、京津冀一体化概述
京津冀位于环渤海心脏地带,是现阶段我国北方经济规模最大、最具活力的地区之一,包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、石家庄、邯郸、邢台、衡水、沧州、秦皇岛、廊坊、张家口、承德和安阳,涉及到京津和河北地区12个地级市,区域面积约为21.6万平方公里,人口总数约为1.1亿人。国务院总理在政府工作报告中指出,加强环渤海及京津冀地区经济协作。在听取京津冀协同发展工作汇报时强调实现京津冀协同发展,是面向未来打造新的首都经济圈、推进区域发展体制机制创新的需要,是探索完善城市群布局和形态、为优化开发区域发展提供示范和样板的需要,是探索生态文明建设有效路径、促进人口经济资源环境相协调的需要,是实现京津冀优势互补、促进环渤海经济区发展、带动北方腹地发展的需要,是一个重大国家战略,要坚持优势互补、互利共赢、扎实推进,加快走出一条科学持续的协同发展路子来。京津冀一体化的关键在于实现三地的科学协同发展,而推进京津冀协同发展,要立足各自优势、立足现代产业分工要求、立足区域优势互补原则,因此,应大力推进京津冀三地之间的产业协同,努力实现优势互补、良性互动、共赢发展。
二、京津冀一体化背景下高职动漫人才培养模式存在的问题
推进京津冀区域一体化,为京津冀三地人才交流创造契机,使动漫专业学生拥有更多更好的就业机会。动漫人才紧缺促使动漫及相关专业成为高职院校的热门专业,这繁荣景象的背后却呈现出部分高职院校开设动漫专业存在盲目性和功利性,由此引发许多弊端,在实际教学中己经愈发明显地暴露出问题的普遍性和严重性。
(一)人才培养目标不准确
从高职院校动漫人才培养方案中不难发现动漫专业毕业生就业范围非常广,大部分高职院校都会提出学生毕业后适合在游戏公司、动画公司、广告公司、电影制作公司、电视台、杂志社、出版社以及培训学校、自主创业等方面工作,可以看出很多高职院校在动漫专业的培养目标上过于宽泛,而且完全没有针对性。这些空泛的培养目标实际上等于没有培养目标,造成高职院校对动漫专业整体理解模糊,教学体系混乱,专业定位不合理。因此,高职院校在人才培养模式的改革中应深入调研京津冀地区动漫人才状况,有针对性地构建适合京津冀区域发展的人才培养模式。
(二)人才培养特色不明晰
京津冀区域经济的快速发展,为众多院校开设动漫专业提供了契机,使得动漫专业遍地开花。经过调研不难发现,除北京电影学院动画学院、中国传媒大学动画学院等名牌高等院校外,其他多数院校动漫专业都是在近几年内匆匆开设的,在教学体系、师资水平、教学设施等方面存在不足。高职院校在专业特色人才培养中需要结合京津冀一体化中北京、天津与河北的功能定位,主动调整自己的培养方案,明确专业培养特色,为京津冀一体化建设提供有力支持。
(三)人才培养结构不合理
要实现高等教育效能的最大化,其根本是要保障区域优势产业的发展,结合地方产业的优势和特点来设置人才培养模式。若人才培养模式不合理,就会造成高职院校对专业整体理解模糊,教学体系混乱。有些高职院校在整体课程体系上学科本位思想严重,缺乏适合自身特点的改革和创新,课程之间内容交叉重复,缺乏有效整合,教学内容不明确,课程编排不合理;课程设置与企业需求联系不够紧密,课程开发很少参考企业意见。这种封闭式的课程开发方法制约学生创意性思维发展,不能为京津冀一体化建设提供助力。
三、京津冀区域一体化背景下高职院校动漫人才培养模式探索
随着京津冀区域一体化的快速发展,京津冀地区高素质技能型人才的需求量不断增加。高等职业教育作为服务地方经济的一种教育形式,需要根据京津冀地区一体化发展状况,培养依托区域发展的技能型人才,以适应企业发展需要。
(一)促进京津冀区域人才发展,构建“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式
1.“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式内涵
“1+1嵌入式”中的第一个“1”指学生所在学校,第二个“1”指企业。“嵌入式”概念最早运用于计算机领域中,指计算机软件与硬件相结合,即系统的应用软件与系统的硬件一体化。高职院校作为高素质技能型人才培养机构,具备理论知识和专业技术集聚的特性,企业则兼备专业人才与技术应用,二者存在着“交集”。高职院校与企业需要选取适当“集合点”,以“嵌入式”合作的形式把院校与企业各自功能需求嵌入到对方中去,实现学校与企业“相互依托,紧密结合”,打破原有学校和企业的界限,实现学校与企业间双向参与、资源共享、优势互补,以共同培养适合生产、建设、管理、服务一线需要的高级应用型人才。“1+1嵌入式”人才培养是将企业管理、企业技术和企业资源等嵌入到院校人才培养过程中,实现院校与企业合作育人、合作就业和合作发展的培养模式,其主要构成要素包括“一个平台、两个融合”。
“一个平台”是指企业真正参与到专业人才培养过程,学校与企业共用搭建平台,建立专业指导委员会,实现资源优化共享的一种新型人才培养模式。通过“嵌入式”校企合作理念,对现有人才培养目标、教学内容进行改革,构建符合京津冀一体化发展需要的人才培养模式。
“两个结合”是指企业需求与人才培养模式相结合,校企双方共同制定人才培养目标,建立以企业需求为依据,以真实工作项目为基础,以工作过程为导向的模块化课程体系;企业环境与校内教育环境相结合,努力构建校内模拟实训室,模拟真实企业工作环境,校外有企业作为实习基地。通过“两个结合”使学校和企业相互合作、互为补充,充分发挥各自优势,共同为专业建设贡献力量。
2.“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式的实施
“1+1嵌入式”校企合作人才培养模式打破了传统教学模式,以京津冀经济圈为基础,以企业人才需求为标准培养企业“用的上,留得住”的专门人才,企业全程参与教学,结合校内理论讲授改革教法,这种新型人才培养模式既面向就业市场又服务地方经济。依托京津冀区域优势,合理构建“1+1嵌入式”人才培养模式,无论是院校还是企业都能充分发挥自身资源的优势。同时,将理论知识和实践能力融为一体,能够对接企业人才需要,使学生与企业实现无缝对接,实现学校、企业、学生、家庭和社会多方受益,实现“多赢”局面。
河北旅游职业学院动漫设计与制作专业以校企合作为载体,以企业需要为依据,以学生就业为目标, 建立“1+1嵌入式”校企合作动漫人才培养模式,以“校企一体、双向合作”为平台,借助京津冀区域发展优势,实施校企深度合作,具体实施过程如下。
首先,动漫专业教学指导委员会每年围绕人才培养方案和专业建设至少召开一到两次会议,根据当前动漫行业现状对动漫人才培养方案进行讨论和修改,确定教学核心知识与动漫企业实际生产项目相符合;企业需要根据实际岗位需求制定相应的“人才订单”,专业指导委员会根据“人才订单”共同讨论确定人才培养目标、教学计划以及专业理论和实践教学工作。企业选派专业人员担任兼职教师,指导学生实训实习,为学院提供校外实习基地。
其次,安排本专业教师每学期至少两次到动漫企业进行走访,对企业一线人才需求进行系统翔实的调研,并在实践教学中不断完善现有教学项目,推进动漫专业教学改革,充分利用现有平台实现校企资源共享。
再次,在校内加大教学硬件设施的投入力度,组建动漫模拟实训实验室,将学院内部实训设备进行优化重组,构建“理论知识――虚拟实训――企业合作”三级实践教学体系。在教学中,严格按照专业指导委员会制定的人才培养计划统一要求,保证完成学生实习实训任务。
最后,利用假期选派教师到企业挂职锻炼,利用京津冀区域人才交流合作,将企业实际工作项目引入课堂教学,根据动漫企业项目制作生产流程,完善各岗位实习计划,从课堂理论教学、学生技能训练,到日常教学管理,最后到企业项目实践的完整教学过程,都与企业随时沟通、紧密结合。同时,企业内部人员也不定时到学校进行培训、讲座、项目指导等,这样形成学校与企业双向合作、互利共赢的局面。
(二)整合京津冀资源优势,优化专业课程体系改革
以京津冀一体化对人才的需求情况为背景,以校企合作为平台,整合京津冀企业教学资源优势,根据动漫专业岗位能力要求,构建基于工作过程导向的模块化课程体系。对传统教学方式进行改革,将高职院校与企业进行有机结合,实现深层次合作,并形成围绕技能型人才培养目标构建“五层双轨”适合动漫专业人才培养需求的“模块设置、层次衔接、能力递进”课程体系结构,如图1所示。通过五个课程模块的设计实现课程之间的“层次衔接”,与动漫作品制作流程基本保持一致。学生掌握专业知识与技能按照“能力递进”的次序,学习相应模块课程后,按照能力要求能够完成动漫作品相对应流程。
确定模块化课程体系后,由专业指导委员会对专业课程进行论证,以岗位能力为导向、以职业能力为核心,将传统学科理论知识进行分解,按照企业实际工作任务进行组合,确定课程教学内容,努力构建以项目为载体、基于工作过程的学习情境。
教学内容与项目相结合,通过京津冀三地合作和优势互补,与京津企业合作办学,将企业真实项目引入课堂营造工作氛围,进行知识与技能综合运用,提升学生实际操作能力。实训项目都是企业真实案例,项目内容不定期更换,实现项目与时俱进。将企业真实项目引入课堂,学生完成项目的同时也熟悉了企业生产流程,加强了学生的就业能力。
(三)改进实践教学,满足京津冀一体化需求
根据京津冀人才需求情况,结合动漫专业人才培养目标,改进实践教学方案,将实践教学项目具体化,合理配置实习、实训、毕业设计等实践教学环节,按“基本技能――专业技能――综合应用能力”逐层递进,将每门课程具体实践任务落实到企业真实项目中,使学生从理论到实践,从实践再到理论,直到掌握必备的理论知识与实践技能。
因此,以项目为导向,构建模块化实践教学体系,改变了传统结果导向的理论观念,是一种由知识传授向认识传授的教学变革。通过与企业领导、行业专家交流研讨,根据动漫产品设计制作流程,以工作项目为引导,划分实践课程模块,安排教学内容,构建实践教学体系,使学生提高了学习兴趣,培养了学生的创新思维,形成关键能力。
通过对高职“1+1嵌入式”校企合作动漫人才培养新模式的探索与实践,采用理论与实践结合的教学方法,营造真实的动漫创作工作情境。动漫企业参与人才培养方案制定和参与设计教学项目流程,整合原有教学过程,利用实际项目教学,有助于学生提前适应工作角色,同时也提高了学生创新意识和学习热情 。
几年来,河北旅游职业学院动漫设计与制作专业通过“1+1嵌入式”校企合作人才培养新模式和“模块设置、层次衔接、能力递进”课程体系的构建,在提高学生实践能力和就业层次等方面都取得了一些成绩。自2008年开设动漫设计与制作专业以来,许多毕业生经过几年的职场磨炼,现己成为企业的骨干,深受用人单位的好评。
要实现“1+1嵌入式”校企合作,必须做到全面了解、认真分析、详细评估、全面拓展。因此,需要掌握京津冀区域动漫产业发展趋势,详细调研动漫企业的产业结构和人才需求,准确评估京津冀区域动漫人才的能力标准,使学校动漫学科教学体系与动漫产业链体系做到彼此对接,培养出企业真正需要的具有地方特色的动漫人才。
参考文献:
[1]杜建书,慕欣茹.京津冀协同视阈下河北职业教育发展策略研究[J].石家庄职业技术学院学报,2015(3):18-20.
以工作过程为导向的高职课程体系,要求课程设计要基于工作过程,充分体现工学结合的特点,以真实的工作任务或产品为载体来实施课程整体设计。课程标准设计的思路首先应依据专业人才培养方案中关于人才培养目标的阐述,明确课程目标;其次应结合职业教育课程观、教学观、能力观,基于软件工程的开发过程,以项目化教学来组织课程内容,在课程内容的选择与排序中,以软件工程实施的不同阶段、典型任务为载体,将课程内容划分为互相联系的学习情景;第三应通过对各学习情景中学习目标、主要内容、授课方式、师生要求等各项内容的描述,来规范课程所要求的内容;第四应通过对课程内容的选取和组合,以一个完整的项目为载体,完成课程的实施;最后,通过对项目实施过程中各个环节的考察和评价,来完成对课程的评鉴与考核。嵌入式应用与开发课程标准制订的设计思路可以用图1来表示。
1.1 课程标准制订依据
由于嵌入式系统应用技术是一门新兴的技术,发展历史较短,发展速度很快,所以课程的设置与开发,既要以国家职业标准为基础,又要依据市场变化和企业对人才的需求进行调整。根据市场调研和企业人才分析,我院计算机应用技术专业嵌入式应用与开发课程所面向的工作岗位主要是J2ME程序员、手机软件测试员、手机多媒体程序员、手机游戏工程师以及相关的3G网络环境下的无线应用型人才嵌入式应用与开发课程的开设,紧密结合市场对人才的需求,具有一定的前瞻性。结合目前3G市场对手机软件开发人才的需求,课程的内容设计将以此为依据进行动态更新。课程内容将随着市场的变化、企业对人才的需求和嵌入式系统应用技术的发展及时更新和补充;基于目前的教学环境,本课程主要以J2ME应用软件开发为主。
1.2 课程标准框架结构
嵌入式应用与开发课程标准共有七个部分组成:前言部分、课程目标、课程内容、课程实施、课程评鉴、教材编写与使用建议、附录。其中,前言部分包括目的、设计思路、课程性质与任务、课程职业面向、课程能力培养分解、参考文档;课程目标包括总体目标和具体目标;课程内容包括学习情景、课程单元、情感态度、学习策略;课程实施包括教学模式、教学建议、项目参考实例说明等;课程评鉴包括课程考核和课程评价;教材编写与使用建议包括教材编写原则和教材使用建议;附录部分包括国家职业标准、参考数目、网络资源、精品课程等。
2 嵌入式应用与开发课程标准内容
2.1 课程目标
课程目标是课程学习的预期结果:即完成某个专业或某门课程之后,学生将要达到某一确定的知识、能力、素质的人才规格要求,其总目标与专业培养目标一致。专业培养目标是由社会需求分析、个体需求分析、教学现状分析的综合结果来确定的,因此也是课程目标确定的依据。
2.1.1 总体目标
嵌入式应用与开发课程的总体目标是加强学生的嵌入式软件应用与开发意识,培养学生基于J2ME开发和应用嵌入式手机软件的综合能力。该能力的形成建立在学生基础知识、基本技能、情感态度、学习策略和文化意识等素养整体发展的基础上。
2.1.2 具体目标
依据总体目标,嵌入式应用与开发课程的具体能力目标如下:
(1) 熟悉嵌入式软件开发的一般流程;
(2) 能够安装并配置J2ME开发环境;
(3) 能够根据需求分析设计并完成UI设计;
(4) 能够根据详细设计文档完成事件处理;
(5) 能够应用MIDP通用框架实现网络互联;
(6) 能够在移动设备中保存数据;
(7) 能够完成多媒体编程(使用MMA);
(8) 能够完成短信息编程;
(9) 能够完成简单的手机游戏开发。
加的为课程的扩展目标,对于个别学有余力的同学通过组建兴趣小组的形式进行指导。
2.2 课程内容
同一课程目标可以用不同的内容来实现,包括不同的课程、学程与方法途径。课程作为人才培养方案的基本实施单元,其科学性与合理性直接影响人才质量。课程内容的确定以前面的课程目标分析为依据,以职业综合能力的细化分析为基础,按照定向配置、动态优化的原则来选择课程内容。
依据课程的具体目标以及上述课程选择的原则,确定嵌入式应用与开发课程内容如表1所示。
2.2.1 学习情景
根据课程目标,确定“嵌入式应用与开发”课程共包括八个学习情景,每个学习情景包括:学习目标、课时、主要内容、教学方法与建议、考核与评价、教学材料、学生知识与
能力要求、教师能力及知识要求。以“根据需求分析设计并实现UI”学习情景为例,如表2所示。
2.2.2 课程单元
以完整的项目为载体,按照软件工程的实施过程,将上述典型工作任务融入其中,以每四个学时为一个课
程单元,将整个课程内容组织起来。各课程单元包括学习目标、主要内容(重难点)、教学设计与组织、教学地点、教学仪器设备、教材及参考资料、练习与习题等。以“认识J2ME软件开发项目”为例,如表3所示。
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2.3 课程实施
2.3.1 教学模式
不同课程模式是不同课程观念的具体体现,所以对课程模式的选择首先是对课程观念的选择。课程观是教育观在课程领域中的体现,是人们对课程本质、属性、功能、目的、规律、原理和法则等问题所持的基本态度,是人们对课程的价值取向。模式的本质特性有三个:典型性、可分类性、可复制性。它反映了教学规律的主要矛盾和主要特征。
为了在教学中潜移默化地提高学生的软件工程素养,拟在整个场景教学的过程中,全程贯穿软件工程思想,并提供软件工程管理工具。提供Step By Step的实训指导手册,来指导学生一步步完成开发环境搭建、需求分析、详细设计、编码调试、测试、源代码管理、进度管理等一系列软件项目管理相关的工作。
同时还会提供涉及到的软件工程管理工具,例如源代码管理工具、Bug管理工具、进度管理工具等等,并提供相应的说明书。此论文由流星毕业论文免费提供 网址2008w.com
2.3.2 项目教学参考实例
课程标准中给出课程实施过程中可以应用的参考实例,并明确项目内容、形式和具体要求。实例如下:
项目名称:手机版列车时刻表的设计与实现(J2ME平台;单机版)。
项目内容:根据课程学习的内容,在充分理解并掌握J2ME相关知识的基础上,以项目小组(3~5人)的形式,在J2ME平台上设计并实现列车时刻表软件(单机版)的开发,主要功能包括软件界面设计、车次查询、站站查询和列车详细信息查询。主要内容包括:
(1) 项目小组组建与成员分工;
(2) 项目需求分析与总体设计;
(3) 项目详细设计与模块划分;
(4) 代码编写与单元测试;
(5) 在PC模拟机上试运行;
(6) 在支持J2ME的手机上真机运行并投入使用。
具体要求:
(1) 项目小组各个成员明确自己的分工和定位,积极主动完成各项任务;
(2) 在小组讨论会议上积极发言,阐述自己对项目开发的建设性意见,记入成绩考核;
(3) 集体讨论并确定总体设计方案和详细模块设计;
(4) 认真完成个人的模块任务;
(5) 撰写需求分析报告、项目总体设计(小组全部成员);
(6) 撰写模块详细设计文档(对应模块的责任人);
(7) 撰写测试报告与试运行报告(该项工作的完成人);
(8) 撰写实训报告,并提交作品。(项目小组)。
3 结束语
“嵌入式应用与开发”课程标准已经初步形成,并用于指导任课教师进行教学实践,取得了较好的效果。但是课程标准的制订是一项系统而复杂的工程,需要经历调研、分析、设计、实施、评鉴、反馈、修订的完整过程才能够更好地指导教学。在以工作过程为导向的课程体系架构下,开发适合高职计算机应用专业人才培养需求的课程标准,还面临企业在标准制订过程中参与的方式、课程实施相关的考核与评鉴、学生对于新的教学模式变革的接受程度等新的问题,需要经过实践的检验和不断的反馈来趋于完善,希望本文的研究对于推动高职教育教学改革的发展具有一定的意义。
参考文献
[1] 石伟平, 徐国庆. 职业教育课程开发技术[M]. 上海: 上海教育出版社, 2006.
[2] 邓泽民, 王宽. 现代四大职教模式[M]. 北京: 中国铁道出版社,2006.
二、改革思路
以提高学生的实践动手能力为导向,增大实践环节比重,将实验内容与课程设计内容相结合,采用课题驱动方式进行实验教学。采用多种改革形式,包括合理优化好教学内容,采用“课内+课外”、“线上+线下”、“课堂+现场”、“主讲+聘请”的教学手段和教学方法以及“平时+期末”的考核方式。1.合理优化好教学内容。“嵌入式系统及应用”是武汉工程大学智能科学与技术专业特色专业课程,针对以往课程教学内容陈旧的问题,利用好学生在处理器方面的开发经验逐步引导其了解嵌入式系统开发的方式方法、建立嵌入式系统设计的思维模式,便成为教学的首要任务。其工作重心是系统讲述32位嵌入式处理器ARM7的功能特点及与其他处理器的区别比较,介绍ARM7与嵌入式操作系统结合后的突出优点,注意与前期学习的开发知识相联系,适当介绍各类相关ARM处理器的特点以扩大学生的知识面,把培养学生的设计思维能力和动手能力贯穿于整个教学过程之中,最终达到学生能够熟练掌握嵌入式系统的共性技术并能针对ARM处理器做一些简单设计开发工作的目的。2.在教学手段和教学方法上,以“课内+课外”、“线上+线下”的形式,培养学生的学习兴趣,鼓励学生自学,让学生积极主动地进行有目的的学习,采用“产品任务驱动”教学法,在嵌入式人才的培养目标、职业规划、教学设备、教材、教学模式等方面彻底改变“重理论轻实践”的传统教学模式,不仅仅将理论教学与实践教学融为一体,更是将技能传授、行业规范与岗位素质培养融为一体。了解嵌入式系统的应用场景和方法,通过“主讲+聘请”的形式,让学生掌握基础理论和算法,扩展学生的知识面和眼界。3.改善现有的考核评价体系。通过“平时+期末”考核方式改革,增大平时分比重,强调平时学习的重要性,并且以实验考核为主,要求学生综合运用知识,独立完成以项目为导向的嵌入式系统。在评价学生学习的环节中,设计采用堂内学习、堂外实验、平时作业、上机实验、半期考试和期末考试相结合的学生全过程学习效果综合评价体系。学生课程最终成绩的构成为:平时成绩占10%、实验成绩占25%、期中考试占10%、期末考试占55%。该综合评价体系的设计,以“考试只是方法,知识学习和能力培养才是目的”的思想,督促学生重视知识获取和能力培养,有助于调动学生在实践训练、课堂讨论、师生互动、协作交流等方面的学习自主性,在课程学习的全过程中促进学生建立积极思考、努力进取的良好学习氛围。
三、综合改革设计
综合改革设计:实行“课内+课外”、“线上+线下”、“课堂+现场”、“主讲+聘请”教学模式改革和“平时+期末”考核方式改革,多种形式并行。1“.课内+课外”一体化教学改革做法为精简课内讲授学时,增加课外学时数,将原有的32课堂学时缩减为现有的24学时,将原有的8课外学时增加为40学时。课堂教学贯彻“少而精”原则,理论知识要讲透,还要与实践相结合,结合具体实例讲解嵌入式系统的应用场合。重视基础,以嵌入式系统基础以及软件的核心嵌入式实时操作系统为重点,全面介绍嵌入式系统概况、硬件和软件、嵌入式操作系统内核设计和应用、嵌入式系统的设计和开发。强调实践的重要性,注重基本训练与创新能力的培养。培养和训练学生掌握基本的嵌入式软件开发能力,实现教学方式的几个转变:从纯软件到硬/软件结合、从“纸”上谈兵(编程序)到“板”上谈兵、从“懂”怎么做到“会”做、从讲/听到讲/听/做。注重课程内容的时效性,处理好经典与现代的关系,不断跟进嵌入式系统、基础软件等相关领域的最新发展状况,把科研成果和教研成果引入教学。2“.线上+线下”教学改革做法是将教学内容和过程“网络化”,请讲课经验丰富的老师录制课堂教学视频,开发具有特色的线上课程,利用网络平台组织教学,指导和管理学生进行自主学习。使用现有网络教学资源辅助课程教学,督导学生在课外观看学习,教师在课堂内组织辅导、讨论、答疑及专题讲座。3“.主讲+聘请”联合教学改革做法是聘请企事业单位相关专业人士、校外专家或工程师共同讲授这门课,将专家们的工程、社会实践经验与学生分享,扩展学生的知识面和眼界。每年拟聘请4位专家讲授8学时,每一位专家2学时,给学生作一次专题讲座。4“.课堂+现场”教学改革做法是在课堂讲授相关理论部分之后,在实际生产、工作现场或校内外实习实训基地进行现场教学,通过现场示范,让学生身临其境。重视与相关企业的联系,善于利用各种资源,为学生建立若干实习基地与创新基地。武汉立科特智能科技有限公司嵌入式软件工程中心、武汉软帝科技有限公司等均已成为学生的实习基地和创新基地,学生可以在那里开展一些实训项目,通常采用将毕业设计内容与具体的研发项目相结合的方式。近年的尝试表明,这样的方式可以大大增强学生的实际开发能力,所完成的毕业设计内容具有一定的实用价值,学生普遍反映能够学到更多的知识和掌握更实际的技能。5“.平时+期末”考核方式改革做法是增大平时分比重,将平时考核所占的分数比重由30%提高至50%,强调平时学习的重要性,并且以实验考核为主,要求学生综合运用基本理论知识,独立完成一个有意义的实例项目嵌入式系统(如工业控制、数据采集、数据通信、智能仪表、DCS控制系统等)。平时成绩组成:课堂讨论表现及课外作业完成情况;实验成绩组成:上机实验及实验报告完成情况和上机考试成绩;半期考试成绩:测试学生对前半期授课内容的掌握情况;期末考试成绩:测试学生基础知识及综合应用能力,进而从思想深处改变学生在其他课程中重理论轻实践的现象。
四、改革效果
“嵌入式系统与应用”课程从武汉工程大学计算机学院智能科学与技术专业2010级开始开设,已经开设三届。根据每届学生的考试成绩统计分析,其开课及格率平均为96%。通过本课程的理论知识学习及综合实验设计,学生的动手能力有了很大提高,很多感兴趣的学生在课外自己购买相应的嵌入式开发板,做出了很多小课题实验,部分学生更是应用学到的课程知识参与各项课外科技比赛,获得了较好的成绩。
关键词:嵌入式系统开发;嵌入式软件;教学形式;研究;实践
中图分类号:G642
文献标识码:B
1课程开设的背景及目的
从软件市场需求上来看,嵌入式软件人才需求的缺口很大。现在从事嵌入式应用软件开发的人员,以自动控制、通信专业和计算机硬件的偏多,基本是通过工作实践逐渐转型而来。因此,在高校中专门设置嵌入式软件相关专业能在很大程度上解决相关人才匮乏的问题。
“嵌入式系统开发”是嵌入式软件方向学生的主干课程之一。通过对本课程的学习,学生能够掌握嵌入式软件开发的系统流程;掌握嵌入式软件的交叉编译方法及调试方法;熟悉嵌入式操作系统的应用;掌握一些典型接口及设备的驱动;熟悉嵌入式图形用户界面的设计,使学生能够对嵌入式系统的构建有个整体的概念,理解硬件和软件之间衔接点,而这个恰恰是以前计算机专业传统课程中的缺口。另外使学生能够掌握常用的嵌入式应用程序图形界面的设计方法,最后能够达到设计综合的嵌入式应用程序的能力。
2课程教学的组织与实施
2.1创新教学内容
从市场的调研得知,企业对嵌入式软件人才的需求有几个方向:嵌入式引导程序(BootLoader)设计,嵌入式操作系统内核的设计,基于嵌入式操作系统的驱动程序的开发,嵌入式图形化用户界面的设计,嵌入式数据库的开发等。
嵌入式软件方向的学生,毕业后如果想迅速从事嵌入式软件的开发及设计,就应该掌握嵌入式系统开发的整个流程及其相应的调试方法。于是课程内容设置为:嵌入式系统开发环境的构建,引导程序的应用,嵌入式操作系统内核的裁剪,驱动程序的开发基础,嵌入式应用软件的设计方法。
嵌入式软件的开发离不开一定的硬件环境及其系统环境,目前主流的嵌入式微处理器有ARM,MIPS等,成熟的嵌入式操作系统有Linux,WinCE,μCOS等。我们的教学平台是基于ARM微处理器与Linux操作系统。选择该处理器及操作系统的的原则是,ARM的应用广泛性及Linux的开源性。我们实验设备采用北京博创公司生产的UP-TECH2410。
市场对几个嵌入式软件方向人才的需求量及薪酬可以通过金字塔模型体现,如图1所示。从图中可见,在市场中,嵌入式应用软件开发人员的需求是最大的,也就是嵌入式图形化界面的设计及嵌入式数据库的设计,而我院培养学生的目标恰恰是应用型的IT人才。于是我们在课程的设置上加大了嵌入式图形界面的设计及嵌入式数据库设计的学时比例。嵌入式GUI的教学我们选择了嵌入式产品中应用的比较多的MiniGUI和Qt,同时课程内容上设有嵌入式数据库SQLite的应用。课程后期,组织学生分组进行嵌入式应用软件程序的项目实训,结合前面的教学内容,把各个教学点串起来。
2.2充实教学形式
(1) 采用多媒体教学,为保证教学效果,我们还在所有PC上安装了最新的同步显示软件,使每台学生PC的显示自动与讲台PC屏幕同步显示。课程内容都已做成电子讲稿,习题、实验指导、参考资料等内容全部上网,向学生开放。引导学生充分利用学校ftp等丰富的网络学习资源,在网上与授课教师建立了非常活跃的课程讨论与答疑活动。
(2) 改革考核方式,采用平时实验+期末成绩考核方式。重点放在平时实验上,该项成绩由平时小项目和各章节实验报告组成,占总成绩的50%。平时成绩中的小项目必须采用项目演讲、演示和答辩方式进行评分。
(3) 强调探究性学习方法,鼓励学生勤动脑筋,提出创新性项目,在做课程项目的过程中培养自学能力、解决问题的能力和创新能力。
(4) 课堂和实验室中和学生建立互动,采用启发式、答疑式教学,提高学生学习的积极性。
3课程的辅助教学手段
3.1开放式实验室
本课程中涉及到硬件环境的内容都需要在物理实验室进行操作验证,学院在嵌入式软件人才的培养上给予了相当大的经济投入和管理政策支持,学院从北京博创公司购买了多套昂贵的基于ARM微处理器的嵌入式教学实验设备,组建了嵌入式系统实验室。性能优良的实验设备及PC,给嵌入式系统开发课程的实验教学内容能够顺利及良好的实施提供了有力的保证。目前我院的嵌入式教学实验条件比较好,能够满足本专业学生学习该门课程的需要。可使用的Linux教学实验环境如下:
(1) 嵌入式系统实验室2个,配有80多台P4 PC,博创ARM9嵌入式教学硬件实验平台30多套;
(2) 所有的PC机上均安装Linux企业版操作系统,并装有配套的嵌入式系统开发环境;
(3) 实验室的所有PC全部连网并接入校园网,能迅速接入Internet教育与科研主干网。
嵌入式系统实验室除了在规定的上课时间供师生使用之外,在平时时间也对师生开放。这样一方面对教师来说,可以让教师有硬件环境进行教学准备及科研,另一方面,对学生而言,可以在课后来完成课上没有完成的实验内容。
3.2学研互动,以研促课
在嵌入式系统开发课程的教学中,我们实施案例教学。课程老师申请院级青年基金项目,项目为嵌入式系统案例库的开发。课堂教学中我们准备项目的一部分作为案例供学生练习,后期给学生安排的应用程序设计或课后布置的作业题目与嵌入式系统案例库开发项目相关,抽取提交后的优秀作业再填充到嵌入式系统开发案例库中,进而完善案例库,再循环作为案例放到教学中。如此,在具体的教学过程中,课程采取了多种形式,让学生不但能够进行理论学习与动手实践,还让他们能够参与到学校的嵌入式科研当中去。学研互动,以研促课,使得教学及科研以螺旋式上升。
3.3鼓励竞赛,以赛促学
嵌入式系统开发课程组积极鼓励学生们参与各级嵌入式方面的竞赛,课程组为学生提供相应的技术指导和实验设备。学生可以根据自己的兴趣组队、选题。2006年和2007年我们连续两年指导学生组队参加北京博创杯的嵌入式大赛,参赛作品都获得了较好的成绩。课程组规定凡是参加各种竞赛获奖的学生,在本门课程的结课考核上都会有相应的加分,以此来激发学生学习本门课程的积极性,鼓励竞赛,以赛促学。与此同时,我们也注重对参赛及获奖作品的收集和参赛经验的积累,并有选择地填充到嵌入式系统开发的案例库中。
3.4有效利用毕业设计
我院开设嵌入式系统开发课程的对象为嵌入式软件方向的高年级的学生,这些学生即将进行毕业设计题目的选定,教师在授课的过程中,可以给学生分析或拟定和本门课程有关的嵌入式题目,有侧重地选择对该课程感兴趣及成绩较好的学生在毕业设计阶段来完成这些课题,以达到课程建设及辅助教学的目的。
4课程的后期展望
4.1教学内容的拓展
目前本课程的教学平台为基于ARM的微处理器与Linux操作系统。考虑在未来的课程内容上,增加有关嵌入式操作系统μCOS、WinCE的应用,丰富课程内容,以扩大学生的就业面及适应市场的需求。
4.2考核方式的改革
中图分类号:G 文献标识码:B
文章编号:1672-5913 (2007) 07-0035-03
嵌入式系统已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器等众多领域,“嵌入式无处不在”已成为现实。而社会对掌握嵌入式技术人才的大量需求,使嵌入式软硬件工程师成为未来几年最为热门的职业之一。2004年6月,美国电气及电子工程师学会计算机协会(IEEE-CS)和美国计算机学会(ACM)公布了“计算教程2004”(Computing Curriculum 2004,简称CC2004)。CC2004对原“计算教程CC2001”四个专业方向进行了修改和扩充,并给出了新的评述,其中在计算机工程专业课程中将嵌入式系统作为一门核心课程,分两个学期进行学习。可见,国内外将嵌入式技术人才的培养已经作为一个重点方向。本文根据江苏技术师范学院以培养应用型本科人才的教学体系,对在计算机科学与技术专业中增设嵌入式软件专业方向进行探讨。
1 增设嵌入式软件专业方向的可行性
20世纪70年代,随着微处理器的出现,计算机的发展出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点,迅速应用在智能化控制领域中,这使计算机失去了原来的形态与通用计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统,把嵌入到对象体系中,实现对象体系智能化控制的计算机,称为嵌入式计算机系统,简称嵌入式系统。
嵌入式系统所涉及到的知识有电子工程、通信工程和计算机技术等多种学科。在嵌入式系统应用领域中,人才可分为两类,一类主要是搞硬件设计,他们大多数在本科阶段学习电子类或通信类专业;另一类主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发,他们大多数在本科阶段学习计算机专业。嵌入式产品硬件设计完成后,后期工作主要靠软件技术人员进行开发与设计,不同的软件体现不同的功能,在嵌入式系统设计中软件开发与设计占总工作量的80%左右,所以在嵌入式系统设计和开发中需要更多的嵌入式软件开发人才。
目前,我校从事嵌入式应用方向研究的教师有16人,其中副高以上5人,讲师5人,助教6人,获得硕士以上学位的教师有8人,在读研究生4人。与嵌入式相关的实验室有计算机组成、接口实验室,以51序列为主的嵌入式实验室,以ARM7为主的嵌入式实验室,正在筹备的以ARM9为核心的嵌入式实验室。
从社会需求、师资力量、实验室建设等多方面可得出,在我校计算机科学与技术专业中增设嵌入式软件专业方向是可行的。
2 嵌入式软件人才培养目标与规格
2.1 培养目标
嵌入式软件专业方向是以应用为主的专业,其培养目标是:德、智、体、美全面发展,掌握计算机基础理论和软件开发的过程,掌握必需的嵌入式软件理论、主流嵌入式系统硬件架构,和嵌入式软件编程的技术、方法和工具,基本具备本领域分析问题解决问题的能力,具备一定的工程实践能力,并具备良好外语运用能力,从事嵌入式软件设计与开发的应用型人才。
2.2 培养规格
计算机科学与技术专业(嵌入式软件方向)的学制一般为4年,授予工学学士学位。学生在专业知识的学习、实践能力以及职业素质的培养过程中,逐步提高自身的获取知识的能力、应用知识能力、创新能力以及团队合作的能力。
(1)职业素质
现代企业需要的人才是职业化的专业人才,企业选拔、考核人才主要从德、能、勤、绩四个方面考核,德排在首位,因此,职业素质是培养嵌入式软件人才的基础。在计算教程CC2004报告中,各专业方向的知识领域中都包含社会和职业生涯方面的知识,涉及与计算相关的哲学、历史、社会、职业和道德责任、知识产权、隐私和公民自由、计算机犯罪等内容。通过这些知识体培养学生的思想品德、职业道德和社会责任。一个合格的人才首先要具备良好的职业素质。
(2)专业能力
嵌入式系统专业方向知识结构比较庞大,为了在本科阶段培养出合格的嵌入式软件专业人才,需要将计算机知识、嵌入式系统知识、相关交叉学科(电子、通信)基础知识结合起来,形成嵌入式软件专业方向领域知识。
(3)实践能力
培养嵌入式软件人才,工程实践能力非常重要,因为嵌入式系统是以应用为中心,要求学生能借助于硬件开发平台进行实际的研究与开发,并且要求学生具有独立设计产品的能力,同时也要求学生具有团队合作的能力,这就需要在实践技能训练过程中,加强学生的动手能力、团队合作能力的培养。
3 课程体系结构
从企业实际用人需求出发,分析现阶段嵌入式相关产业领域、行业人才需求特点及发展趋势,合理地安排课程,是培养优秀人才的关键。根据培养嵌入式人才的能力构成将所学课程归纳为如下五个模块:
人文社科模块(A模块):在于强化学生的思想道德素质、文化素质和职业素质,让学生对社会环境有所认识和了解。可安排政治思想、形势与政策、法律等人文社科方面的课程,大学语文、英语、体育、心理学、经营管理等方面的课程,以及培养学生团队合作精神和沟通能力相关的课程也放在该模块中。
基础学科模块(B模块):在于为学生打下扎实的基础知识,主要安排高等数学、大学物理、计算机基础等方面的基础课程。
专业知识模块(C模块):是体现本专业业务能力和素质的核心、涉及专业基础课程、专业核心课程。
专业基础课程主要有离散数学、电路与电子学、逻辑设计、计算机组成原理、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、数据结构、嵌入式系统概论和学科前沿讲座。
专业核心课程主要有操作系统、数据库系统原理、嵌入式微处理器原理与接口技术、计算机网络、算法设计与分析、软件工程方法学、Java 语言程序设计。
实践教学模块(D模块):培养学生实际工作能力和操作技能,主要安排为实验、实习、课程设计、实训、毕业设计、职前培训或案例分析等环节。
专业扩展模块(E模块):是培养学生专业知识和职业适应能力,该模块课程设置为选修课程,可分为专业必修课程和专业任选课程。必修课程主要有嵌入式实时操作系统、嵌入式网络技术、嵌入式系统设计方法、嵌入式系统体系结构、DSP软件开发技术、单片机原理与应用。专业任选课程可安排多种不同要求的选修课,任选课有 Windows 环境与编程、面向对象技术、无线局域网、计算机控制系统、计算机安全技术、J2ME、移动通信、家庭网关技术、计算机系统结构、WinCE 操作系统、嵌入式Linux操作系统、传感器概论等。
4 实验室建设
为了让学生能够深入地理解和掌握嵌入式软件开发与设计技术,必须建立嵌入式软件实验室,在建立嵌入式软件实验实之前,首先要对嵌入式实验课程内容、实验体系、实验室师资队伍等诸多方面进行详细设计和规划,以保证嵌入式软件实验室能够满足学生掌握嵌入式软件开发与设计的要求。根据培养目标,实验室要配备相应的硬件开发环境和软件。硬件包括开发板、仿真器等必须的硬件设备,最好采用以ARM9为核心的实验开发平台,软件包括常用的Linux、μC/OS、VxWorks、WinCE等常用操作系统,以及相应的软件开发工具。实验室要有经验丰富的、具有项目开发经验的教师进行实验指导。
5 结束语
在计算机科学与技术专业中设置嵌入式软件专业方向是可行的,它符合社会发展的需要。由于嵌入式系统将多种学科交织在一起,所以在制订教学计划,专业知识结构和课程体系时要充分考虑各学科的知识点,形成嵌入式软件专业方向人才培养的独特体系。
参考文献:
[1] 魏洪兴,王田苗. 软件专业嵌入式系统课程体系研究[C].第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会论文集,北京:清华大学出版社,2005.
[2] IEEE Computer Society/ACM Task Force on Computing Curriculum. Computing Curricula-Computer Enginnering “Iron-Man Draft”. June 8,2004 (/ece/CCCE/).
[3] 康一梅. 嵌入式软件工程人才系统化教育探索[C].第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨会论文集.北京:清华大学出版社,2005.