基于校企合作的嵌入式复合型人才培养

学习中，使得学生难以掌握理论和实践间的相互关联。现有的理论课程主要介绍嵌入式的发展脉络、原理、嵌入式编程等，学生在进入嵌入式实践项目过程中或进入企业工作后，常常感到力不从心。

3）与其他计算机课程体系无法融合。

高校计算机学科设置中，通常设立程序设计、电路原理、汇编语言、软件工程、人工智能等主干课程，但这些课程通常无法融合到嵌入式方向课程的体系中，学生在校学习中难以全面掌握课程体系和培养计划间的内在联系。

2 校企合作推动嵌入式教育发展

为解决上述问题，探索建立嵌入式课程的教学模式，福州大学计算机科学与技术专业作为全国首批实施的“卓越工程师教育培养计划”专业之一，开展与福建星网视易信息系统有限公司的校企合作，在本科生一年级阶段起即设立嵌入式课程体系，推动计算机主干课程在嵌入式系统上的融会贯通，建立嵌入式相关项目的培训师资团队，以国内外的嵌入式相关竞赛为载体平台，探索理论与实践相结合、工程技术与项目实训共锻炼、软件与硬件技术皆掌握的计算机科学与技术专业的卓越工程师之路。从新生入学开始，学校就会举办多场有针对性的宣讲，激发学生对于嵌入式系统的热情并帮助其了解嵌入式系统课程的内容，同时选拔对电路设计和智能算法感兴趣、具有一定电路基础和编程能力的学生，进行课程体系培训和实践锻炼，并在授课和设计实训过程中，实行竞争性的选拔淘汰制度，最后逐步组建优秀团队，形成以老带新、良性循环、互助学习、教学相长的可持续团队。

2.1 夯实基础，软硬融汇课程体系

除了嵌入式设计与编程以外，计算机专业的许多主干课程都与嵌入式系统的研发应用密切相关，因此，根据主干课程的学期阶段和先后修读的次序，将贯穿计算机科学与技术专业多门课程、系列脉络的学科知识形成体系，鼓励学生在电路设计、硬件原理、软件理论、智能算法等方面进行训练并得以提高，并具有“一专多能”的良好素质。嵌入式系统的课程体系如图1所示，可分为3个阶段。

（1）大一下学期开设嵌入式系统原理与制作课程，学生在学习高级语言程序设计和基础电路与电子学实验的基础上掌握基本元器件和基于电路、AVR单片机原理和应用以及基本控制模块。这个阶段主要侧重硬件基础与底层设计的学习。

（2）大二学年开设嵌入式编程与基本算法课程，学生结合算法与数据结构、面向对象程序设计、数字电路与逻辑设计等课程，学习嵌入式驱动编程与初步算法，主要偏向于软件程序与算法的掌握。

（3）大三学年在掌握人工智能、图形学和软件工程等课程的基础上，将前两个阶段的硬件和软件知识相结合，进行相应的嵌入式系统应用设计。学生可以在这个阶段充分发挥自己的创造力，可以参加相关的嵌入式竞赛，同时也研究和设计自己感兴趣的创新型应用产品模型。

上述3个阶段通过循序渐进的方式将计算机专业的主干课程和嵌入式系统的课程体系融合起来，根据学生在不同学年阶段掌握的相应知识，设立硬件或软件为主的嵌入式课程，能让学生在实际项目编程中将诸多计算机主干课程知识“用得上”“看得见”，激发学生的兴趣，增强实际动手的能力。

2.2 校企师资优势互补

在嵌入式课程的教学上，高校教师具有相应的理论经验，但缺乏一定的具体项目实践经验。单纯由高校教师承担的嵌入式课程，往往令教学内容和实际应用脱节，学生在进入企业后需要对知识点进行再培训。另一方面，企业工程师虽然具有丰富的嵌入式项目经验，但是在图像识别、智能算法等理论研究上经验较少。过往的校企合作，通常让企业导师直接单独开设相应课程，学生在实验课程的操作实践上得到相当的指导，并且在处理工程问题或难题时能从企业导师那获得许多经验借鉴，但在理论课程的指导上，常常缺乏关联，因此，为了改进校企合作的模式，在嵌入式系统课程体系上，我们让校企师资间充分协作，紧密互动。第一阶段的硬件实践课程，主要由企业导师负责；校内教师负责第二阶段的软件理论课程；在第三阶段中，以学生自主设计创新为主，校内教师和企业导师共同协助指导。在这3个阶段过程中，通过校企师资的优势互补与资源结合，让学生在嵌入式系统课程体系的教学和实践中得到充分扎实的学习和锻炼。

2.3 竞教结合充分激励

嵌入式系统课程体系的学习是周期性较长的持续性过程，学生要在持续的过程中充满热情、富有积极性和主动性地去学习，需要不断适当地加以激励，确定嵌入式学习的阶段性目标和长远性目标。因此，在嵌入式发展如火如荼的现状下，我们选取了一些嵌入式相关的大学生竞赛项目作为目标指导。不同的嵌入式竞赛，既有相通之处，又有各自特色，学生积极参与其中，能力得到充分的锻炼。例如，IEEE Micromouse电脑鼠走迷宫竞赛软件主要侧重于智能搜索算法和红外感应识别，在符合竞赛标准条件的情况下可以自制电脑鼠硬件。飞思卡尔智能小车的摄像头组在标准车模的基础上进行设计和整合，同时软件上侧重于图像识别和车道车位的处理。不同的嵌入式竞赛项目，基本原理相通，学生可以根据自己的特长和兴趣，选择相应的竞赛项目作为嵌入式设计的目标，各自组队参赛，不同项目参赛队伍间可以共同交流，彼此相互促进。

以IEEE Micromouse电脑鼠走迷宫竞赛培训为例，课程开设了电路设计基础的电子元器件和常用工具介绍，以及嵌入式基础的研发概述和开发环境介绍等普及性内容。在底层设计和制作中，教师着重介绍电脑鼠硬件、电路设计与制作、传感设备、电机设备、驱动实现和安装调试等内容；在智能搜索算法上，教师讲述基本搜索算法、迷宫存储、路径记录和最短路查找和高级人工智能算法等，通过明确的竞赛目标驱动方式，将嵌入式系统课程体系化地介绍给学生，从而让学生更积极主动地掌握知识和运用所学。

2.4 产学研合作推动人才与产品创新

校企合作的嵌入式系统教学模式，能够推动学生更好地掌握嵌入式知识，同时，校企合作不应该仅仅停留在学生教育上，还可以将校企合作的形式和内涵推向深入。企业对于嵌入式产品的研发创新，需要新思路、新创意和夯实的理论指导。因此，课程组和福建星网视易信息系统有限公司针对嵌入式产品创新的研发，展开了前期预研，如基于语音识别的嵌入式门禁系统、图像识别和智能处理的安防监控系统等。学生在产品预研和原型实现中，能够提出自己的想法，同时也能参与到实际产品需求和软件工程的流程中，学以致用，得到实践项目锻炼。同时，企业也从嵌入式教学的参与中获得实质的收益和帮助，有利于推动校企合作的嵌入式教学长远可持续发展。

校企合作的嵌入式教育体系模式中培养的学生，深受企业和用人单位的欢迎。通过培养，学生成为综合掌握嵌入式应用、电路设计、硬件原理、软件理论、智能算法、编程实践、动手能力等知识的全面人才。该模式大力推动和增强了本科生动手实践、科研思维的素质，使学生在进一步的学业研究深造和企业应聘中打下坚实的基础，受到科研院校和用人单位的好评。

3 结语

校企合作在计算机专业嵌入式教学中的全面推动和发展，不仅解决了高校在嵌入式教学中理论实践联系不够紧密、实验项目缺乏实际项目指导的问题，并且培养了学生在嵌入式系统中注重项目实践、贯通课程理论的能力，使他们学以致用，增强了创造力；使企业在创新产品预研中开拓思路、研发原型、降低成本，达到了一举三赢的良好效果。下一步，我们还将进一步推动嵌入式课程体系的改进和总结，在竞赛指导中加强学生团队协作能力等，实现校企合作的嵌入式教学模式可持续良性发展。

参考文献：

[1]潘伟，杨剑锋.校企合作推动新型嵌入式人才的培养[J]计算机教育，2012（23）：104-106.

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[4]殷建军，张明武，万军洲.竞教结合的嵌入式系统实践教学改革[J].计算机教育，2011（6）：1-4.

[5]徐远超，张聪霞，关永.嵌入式系统专业课程教学存在的问题和思考[J].计算机教育，2009（18）：85-86.

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（编辑：孙怡铭）

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