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物聯網工程嵌入式培養范文第1篇

關鍵詞：物聯網專業；知識體系；培養方案；高校教育

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

物聯網技術目前成為全球各行業各領域研究和應用的熱點，它能給我們的經濟、生活帶來巨大的變革。隨著物聯網的興起，對人才的需求必然會有一個飛躍性的增長。專家預測10年內就可能會大規模普及，產生一個上萬億元規模的高科技市場，因此社會對物聯網技術方面的人才需求巨大[1]。國家教育部從2010年3月，了《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》，隨后我國有數百所大學申報和準備申報物聯網或傳感網專業。

信息獲取、信息傳輸和信息處理，這三個部分構成了信息產業的三大支柱，他們也是物聯網產業的三個組成部分。電子、通信、計算機是物聯網三大支柱中的必備學科。其中每一個學科都有一套人才培養的知識體系，而每一個學科又有多個方向。而物聯網工程專業需要這三個學科知識的支撐，所以物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多，所涉及的應用更是無處不在，在教學上往往會希望面面俱到但是又無所適從[2]。如何根據具體情況做出取舍是一個值得探討的課題。

各院校物聯網工程專業的課程體系設計不盡相同，有的甚至差異很大[3-6]。絕大部分院校的物聯網工程專業課課程體系只是對物聯網工程涉及的多學科領域現有課程進修簡單的裁剪和疊加，再增加物聯網導論等專業核心課程，這類課程體系沒有體現出物聯網工程專業的特色。因此有必要從物聯網技術自身發展、物聯網相關企業人才需求和學生自身素質全面發展三個角度，對物聯網工程專業人才培養方案進行分析探討[7]。

許昌學院2013年通過國家教育部審批通過，開始招收物聯網工程專業的學生，在探索物聯網工程專業培養方案的過程中，我們也借鑒了許多高校的經驗和做法，也尋求了多家企業的合作，目前對該專業的課程設置也有了自己的看法和思考。我們可以從物聯網技術體系架構和人才就業方向入手，探究不同人才培養就業方向在體系架構中所需要的核心技術和課程，從而理清思路，為物聯網工程專業培養方案和課程體系的設置提供參考。

1 物聯網技術體系框架

圖1 物聯網技術體系框圖

物聯網的整體架構如圖1所示，從圖中可以看出，物聯網按照網絡架構可以分為應用層、網絡層和感知層。圍繞著這三層，可以探討其中所需要的核心知識，從而得出物聯網工程專業學生所需的知識體系。

2.1 感知層

感知層的主要作用是信息的感知和采集，主要由感知器件來實現各類信息的采集，如各種傳感器、RFID、各種二維碼、紅外和智能裝置等。

在這一層中，需要具備的知識主要包括：

各種傳感器的功能、性能、結構、特性和工作原理等內容；

RFID、條形碼等的相關知識；

各種智能終端的特點、結構、工作原理等。

根據物聯網工程專業的特點，不需要對傳感器的具體細節做過多的認識和學習，只需要簡單了解和使用即可，所以不需要開始相關的傳感器原理等課程。但是傳感器所采集到的信息需要有相應的硬件進行收集處理并上傳至網絡層進行發送，可以說嵌入式是整個物聯網的基礎部分，所以有必要開設嵌入式相關的課程。

與嵌入式相關的硬件主要包括：單片機、ARM和FPGA三種。

2.1.1 單片機

單片機的使用非常廣泛，而且在后續網絡層中所使用的CC2530 ZigBee模塊中也包括單片機模塊，因此，單片機課程應成為物聯網工程專業所必開的課程。與之相配套的課程包括：C語言程序設計、電路和電子學和數字電路。有些學校還開設有計算機組成原理和微機原理與接口技術，筆者認為，這兩門課程可以選擇一門進行開設。

計算機組成原理主要面向計算機專業的學生進行考取研究生需要，并且它可以讓學生從計算機整體的結構、功能和組成角度認識和理解整個處理器、存儲器和輸入輸出系統之間是如何協同工作的。微機原理與接口技術主要面向接口，但是其中接口的內容可以放到單片機課程中進行講解和實踐，而匯編語言的相關內容在計算機組成原理課程中也可以進行補充和加強，所以筆者建議只需選用計算機組成原理課程進行開設即可。

2.1.2 ARM

ARM是一個總稱，其中也包含系列產品，對于物聯網工程專業的學生來說，ARM也是其知識體系中必備的一項內容。單片機無法運行操作系統，因此在有些情況下需要用到更高級的處理器。物聯網網關和許多高級的電子產品都需要用到它。開設與嵌入式相關的課程還需要開設Linux操作系統，有必要對Linux的使用和主要組成有一個清晰的認識和掌握。另外還有嵌入式應用層開發的高級語言，如C++等。

2.1.3 FPGA

FPGA是一個提高性的內容，如果偏電子設計與開發的學校可以考慮開設，或者可以為學生開設相關的選修課程，增加學生的知識面和視野。但是由于這門課程的難度要高于前兩部分，所以筆者認為可以根據學校的特點和學生接受能力進行取舍，它可以不算作物聯網工程專業學生所必備的知識體系成員。

2.1.4 RFID技術和條形碼技術

對于RFID而言，是目前應用最為普遍的物聯網應用技術，所以它理所當然成為物聯網學生知識體系中不可或缺的部分，因此建議開設RFID技術與應用課程，除了講解RFID原理之外，還要針對RFID的應用進行相應的開發和實踐。

2.2 網絡層

網絡層主要負責將感知層采集到的信息進行傳輸。目前常用的網絡協議包括：ZigBee、藍牙、Wi-Fi和433等，所使用的通信網絡主要有2G/3G/4G電信網和傳統互聯網。所以在這一層次上，需要學習的內容主要包括ZigBee技術、無線傳感器網絡技術、通信原理、計算機網絡等內容。

針對無線網絡，除了ZigBee之外，還有Wi-Fi、藍牙和其他無線傳輸技術，如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術，對它們的特點和應用也應當給予適當的講解。尤其目前藍牙4.0技術已經得到了比較大的改進，蘋果新推廣的ibeacon技術有可能會對藍牙技術起到大力推廣的作用，所以對這幾種技術應當讓學生都有所接觸和認識。在課程中可以體現在物聯網導論、無線傳感器網絡中進行講解。另外在課程設計和實踐活動中，可以對這些技術予以應用加深學生的理解和掌握。

2.3 應用層

物聯網目前的應用非常廣泛，但是就應用層技術而言主要是應用層軟件的開發，所以物聯網工程學生應該掌握的主要技術應該包括Java技術和移動平臺應用程序開發技術，但是偏硬件和體系構成的學生可以淡化這兩個內容的學習，偏軟件的學生應該加強這兩項技術的訓練。

另外，目前提得比較多的云計算和大數據的內容，也應體現在物聯網工程專業學生的知識體系之中。云計算其實應該是云服務，它主要包括三個方面的內容，即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個內容中，PaaS是目前云服務所用到最多的技術，所以要讓物聯網工程專業的學生對這項技術有所了解，從而為后續物聯網應用服務開發開拓更寬廣的思路。

就目前物聯網的主要應用案例來看，每個案例往往是這三層的綜合，所以物聯網工程的學生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發，梳理出了大致的脈絡，有了比較清晰的思路，再根據所定位的學生的就業方向予以加入相關的專業知識或者根據學生的培養定位增刪一些相關的內容，即可確定相應的培養方案。

3 物聯網工程專業人才就業方向分析

在人才需求方面，各地政府紛紛上馬物聯網項目，急需大量的物聯網人才。由于物聯網專業的一些課程涵蓋了電子、通信和計算機三個學科領域，所以學生的就業范圍比較廣泛，但是也有有人提出質疑，認為物聯網三個學科都有所涉及但是哪一個學科都沒有學精，所以就給物聯網專業學生的就業規劃提出了問題。

目前許多高校往往會結合自身的原有學科特點，對某一方面有所側重，關鍵是看學生的培養目標，并且要和當地的經濟特點相結合，有所側重，也就是要瞄準行業應用而開展，這樣才能做到有的放矢。

也有專家提出來了相應的物聯網專業學生就業可從事的行業主要有[8]：

物聯網系統設計架構師、物聯網系統管理員、網絡應用系統管理員等核心職業崗位以及物聯網設備技術支持與營銷等相關職業崗位；

物聯網終端系統的設計與開發；

物聯網應用系統開發工程師，進行物聯網相關軟件系統的設計與開發；

無線傳感網絡系統的設計和管理；

物聯網在智能系統、普適計算、工業控制、信息處理、通訊和管理等領域的應用開發和工程實現；

高等院校和科研院所與物聯網相關的教學科研工作。

從以上專家所列出的就業方向來看，可以將就業方向也歸納為硬件、網絡和應用三個大類，這和以上根據物聯網基本架構所描述的知識體系基本吻合。

物聯網工程專業的人才有自身特有的素質構成，與計算機、通信和自動化專業的學生比較起來，主要有以下特點[9]：

計算機專業的學生要么側重于計算機軟硬件技術的研究與應用，要么側重于計算機網絡系統的組網、管理或者開發，但缺少物聯網工程應用中所必須的傳感、控制、通信等領域的知識。

通信專業側重于使學生掌握基本的通信原理，但對物聯網中所涉及的傳感、嵌入式和應用開發涉及較少。

自動化專業雖然對物聯網中必須的傳感和控制技術等有所側重，但是對于計算機應用開發領域涉及較少。

由此可見，對物聯網工程專業的人才而言，是適應物聯網行業的特點而具備更綜合的專業素質。

4 知識體系基本構成

通過以上的分析，綜合物聯網體系架構和人才就業方向的定位，另外與二本層次學生的特點相結合，可以歸納出物聯網工程專業學生的知識架構，歸納總結如下：

基礎知識相關課程：數學（高等數學、線性代數、概率論與數理統計）、英語、電工與電子學（在這門課中包含有電路分析和模擬電路）、數字電路、C語言、數據結構、計算機網絡、計算機組成原理。

專業必備知識：物聯網導論、Linux操作系統、Java語言程序設計、RFID技術與應用、傳感器原理與應用、單片機、嵌入式技術、通信原理、無線傳感網絡、云計算和移動互聯網開發。

專業實訓課程：安卓系統開發、ZigBee課程設計、RFID課程設計、無線傳感網課程設計。

另外可增加：印制電路板設計、數字信號處理、EDA等相關課程，以擴展學生的學習視野和基本技能。

5 實踐教學的開展

實踐教學模塊有基礎實踐教學部分和專業實踐教學部分。基礎實踐教學部分由“基礎實驗―綜合設計―應用創新”三個層次組成。第一層主要培養學生的基本技能，以電子技術學習為主。通過電子技術的學習使學生掌握元器件的辨別和使用，結合專業課程的教學，進行課程實驗，掌握基本知識和基本技能等；第二層主要包括各門課程的課程設計、電子綜合設計以及先進設計工具 EDA技術，旨在培養學生的綜合設計能力、團隊合作能力以及創新意識；第三層是應用創新層，引導學生參加大學生電子設計競賽、挑戰杯作品大賽和科研項目等。

專業實踐教學部分注重物聯網的核心技術――嵌入式系統技術。通過開設硬件設計一條線課程（單片機、嵌入式、RFID技術、傳感器網絡）和軟件設計一條線課程（C 語言、面向對象程序設計、嵌入式操作系統、移動互聯網開發），使學生系統掌握嵌入式系統的硬件和軟件設計技術，掌握物聯網網絡協議棧和實現物聯網通信。

6 結 語

物聯網工程專業由于涵蓋的學科范圍廣，在學生知識體系構建方面需要花費較大力氣進行研究，從物聯網自身的體系架構來探討物聯網工程專業人才所必須的知識體系，在滿足基礎知識體系的前提下，結合相應的就業方向，增加適當的特色課程，構建出適應各個學校特色的培養方案，從而培養出適應行業需求的物聯網工程專業人才。

參考文獻

[1]吳國民，徐秀芳.地方工科院校物聯網工程專業人才培養的研究[J].現代計算機，2011（7）：35-37.

[2]趙學健.物聯網工程專業人才培養方案探討[J].科技信息，2013（4）： 63-66.

[3]李仲生，唐杰，黃同成，等.地方本科院校物聯網工程專業建設探討[J].信息技術教育與研究，2013（3）：126-128.

[4]潘丹，甘宏.構建物聯網工程專業課程體系的思考與分析[J].廣東技術師范學院學報，2012（1）：68-70.

[5]彭力，謝林柏，吳治海，等.物聯網工程新專業本科人才培養方案研討[J].計算機教育，2013（15）：77-81.

[6]劉鵬.物聯網工程專業創新人才培養探索[J].計算機教育，2012（21）：9-12.

[7]教育部高等學校計算機科學與技術專業指導委員會.高等學校物聯網工程專業發展戰略研究報告暨專業規范[M]. 北京：機械工業出版社，2012.

物聯網工程嵌入式培養范文第2篇

關鍵詞：嵌入式系統；開發技術；教學研究與實踐

嵌入式系統設計飛速的發展，滲透到社會生活的各個方面，例如掌上PDA、電視機頂盒、手機、汽車、空調、微波爐，等等，由于其硬件體積小、價格低廉、集成度高，而且軟硬件可以“按需定制”，嵌入式系統的發展前景越來越廣闊，物聯網概念的提出以及嵌入式系統技術發展的日益成熟，將嵌入式系統的應用推向了，與此同時，國家及企業對嵌入式人才的需求越來越旺盛，作為輸出社會人才輸出的搖籃，學校應努力提升嵌入式系統教學的質量，培養出高質量的人才。

一、教與學的現狀

嵌入式系統開發技術是我院物聯網工程專業的一門專業必修課程，其綜合性較強，涉及的知識面十分廣泛，既有硬件設計又有軟件代碼的編寫，學生在學習本門課程過程中需要具備較多的專業基礎知識，涉及的課程有程序設計基礎、模擬電路和數字電路等課程。同時嵌入式系統開發技術又是一門實踐重于理論的課程，因此學生還需要進行實踐操作。嵌入式系統開發技術課程的教學目標是培養學生的科學思想和研究方法，使學生較全面提升軟硬件開發能力，著重提高學生就業競爭能力。目前某學校嵌入式系統開發技術的教學主要分為兩部分，一部分是理論課堂教學，另一部分是實驗教學。理論課堂教學普遍利用多媒體設備，通過幻燈片講解系統結構、處理器結構、時鐘樹、存儲地址映射、GPIO、中斷、定時器等知識點。實驗教學過程中所完成的多為驗證型實驗，教師仔細講解硬件的連接方法，學生進行接線驗證，觀察實驗現象。通過觀察發現，在教與學的過程中，這種傳統的教學方式使得學生的實踐能力不足，需經過相關培訓才能夠從事嵌入式相關工作，結合學校培養應用型人才的目標，需對當前的教學方式做出改革。

二、課程的教學改革與實踐

1.教材的選取近年來，嵌入式系統的教材多種多樣，大部分是以知識點來組織相關章節，缺乏案例，內容略顯生硬死板，使得學生很難將抽象的知識具體的應用到工程實踐中去，因此教學改革的第一步首先是選擇一本適合某學校學生能力的教材。在教學過程中，學校使用的是盧有亮編著的《基于STM32的嵌入式系統原理與設計》，這本書屬于普通高等教育“十二五”電子信息類規劃教材，基于STM32對嵌入式系統的原理、設計、編程進行講解，并給出一個工程實例，可使讀者通過該實例找到做工程的方法并鞏固所學的知識，提高工程開發的能力，另外作者還搭建了交流論壇，給讀者構造了一個比較完善的學習平臺。同時，學校指導學生閱讀芯片的數據手冊和固件庫等文檔，使學生能夠快速獲得器件的特性，獲得全面的固件庫函數。2.授課地點的變更傳統的教學方式中，授課地點均為普通教室，教學設備只有黑板和多媒體，導致任課教師只能按照幻燈片或者課本進行講解，學生被動接受，效率較低。例如在講授利用固件庫搭建工程環境時，第一步詳細地演示了如何獲得固件庫，并對固件庫中文件的用途做出一一介紹；第二步為在電腦任意位置建立工作目錄和子目錄，將庫文件中的內核文件、驅動支持文件、啟動文件等復制到相應的工作目錄中；第三步建立和配置工程文件；第四步編寫代碼；第五步編譯代碼；第六步下載到開發板運行；第七步使用JLINK調試。完成本次課程的教授用時2學時，但學生進行上機實驗時，對于搭建工程環境仍比較困難，28名學生中只有4名學生完成。鑒于此，將授課地點均調整為實驗室，帶領著學生一步一步進行環境的搭建，均可以完成實驗任務，這種授課方法不但提升了學生學習嵌入式系統開發技術的信心，也為后期的實驗打下了良好的基礎。3.課堂在傳統授課過程中，多為教師講、學生聽的教學方式，學生不能完全參與到課堂中，因此，學校盡量避免這種教學方式，采用案例教學等方法，吸引學生的注意力，培養學生的學習興趣，使學生積極主動參與到課堂中。例如在講授GPIO的知識點時，設計了一個流水燈案例，吸引學生的目光，引導學生思考如何進行設置，包括GPIO模式的設置、速度的選擇、引腳的設置，等等，在這一過程中把理論知識點匯聚到具體的實驗中，做到理論與實踐的結合，使學生利用相關知識看到具體的實驗現象，深化了對知識點的理解，教學效果明顯提升。

三、結語

本學期對某學校嵌入式系統開發技術課程進行了教學改革，與學期初相比，學生學習的積極性明顯提高，課堂互動明顯增多，同時教師的教學能力與課堂組織能力也明顯得到提升。為了進一步增強學生的實踐能力，學校開放了實驗室，創建了興趣小組，為學生后期能夠參加相應的比賽做鋪墊。

參考文獻：

[1]韓潔,徐琴.嵌入式系統設計課程教學的研究與實踐[J].電腦知識與技術,2016(12).

物聯網工程嵌入式培養范文第3篇

關鍵詞：產學研；項目驅動；實踐教學；教學模式改革

引言

人類創造力發展主要依靠創新精神，而創新需要在實踐中進行推動。教育工作者應該結合理論教學，通過各個方面的技術實踐，讓學生具備獨立的創新能力，進行跨學科知識融合，滿足技術的不斷創新，解決社會對多樣性人才的需求。物聯網工程專業作為我校新開辦的新工科專業，具有學科交叉、軟硬件集成、綜合分析性強的特點，對學生的綜合實踐能力提出更高的挑戰。通過物聯網工程專業教學實踐和探索，根據學生畢業能力支撐的要求，從教學內容、教學手段、考核機制等進行設計和改革嘗試，培養具有鮮明地區特色的物聯網工程人才。2020年北京工業大學王秀娟等針對新工科建設圍繞專業育人目標，課程目標等，提出了課程的改革思路，以適應新工科建設的需求。2020年南華大學屈愛平等結合物聯網技術的行業發展趨勢以及物聯網工程專業人才培養現狀，針對當前新工科和創新等熱點問題，結合南華大學的辦學定位，探索具有地方和行業特色的物聯網專業人才培養模式，以提高物聯網工程專業的人才培養質量。2018年西安科技大學黨琪等分析了目前高校實踐教學環節存在的問題，并提出了以培養學生創新能力為目標的實踐教學環節改革舉措，2017年福建師范大學陳曦碧等主要從畢業論文（設計）、實習、實驗教學、大學生創新創業訓練計劃四個主要實踐教學環節的管理著手，采取有效措施提高各環節質量，并重視管理人員培養；2017年北京信息科技大學吳韶波針對物聯網工程專業的特點以及工程教育認證的要求，分析了物聯網工程專業實踐教學體系的課程設置，設計了物聯網工程專業實驗教學內容，并對實驗教學模式進行了探究。2016年沈陽工程學院戴憲濱提出實踐教學體系始終堅持以學生為主體，教師為主導，突出學生在實踐環節中的“主動性、獨立性和創造性”。2016年余文森對應用創新型物聯網人才培養實踐教學體系進行研究，提出基于應用創新型人才內涵、地域特色以及學校專業優勢，給出物聯網工程專業應用創新型人才培養的目標定位。針對我校物聯網工程專業的實際情況，以培養目標和定位為指導，優化課程內容，改革評價方法，探索更有效的教學模式，以培養學生創新能力為目標的實踐教學改革研究就顯得尤為重要。

1目前存在的教學問題

我校通過“卓越工程師”計劃加強校企合作，針對物聯網工程專業實踐教學進行改革，提高學生工程實踐能力和創新能力，但是仍然存在如下問題：（1）專業實踐教學環節缺乏整體性、系統性的規劃，培養方案修訂工作與專業實踐需求不能及時匹配。（2）西部地區物聯網企業相對較少，學生在實習過程中存在一定安全和技術保密隱患，企業接受學生實習的積極性不高，只允許學生對生產過程進行了解和觀摩，學生不能直接參與實際操作過程，生產實習效果無法得到保證。（3）物聯網工程專業屬于新型專業，具有工程實踐背景專任教師較少，實習指導教師在企業的工作經歷和實踐經驗比較欠缺，導致在項目驅動式實踐教學的過程中存在一些問題。

2具體改革目標、方法及內容

2．1改革目標

（1）根據人才培養定位和創新教育目標要求，結合工程教育專業認證需求，及時修訂物聯網工程專業的人才培養方案，同時在實踐教學中進行檢驗和修正。（2）利用企業的相關資源，加強實踐實訓平臺和設施的聯合建設，有效解決學生實習場地問題，讓學生能夠主動參與到企業的生產過程，結合所學理論知識，在實踐中探索、驗證和創新。（3）提高教師實踐教學和創新能力，讓教師積極參與到理論和實踐結合的教學過程，必要的時候可以選配實習指導教師去企業進行培訓，與企業工程師共同探討實踐教學方案。

2．2改革方法及內容

2．2．1改革方法將創新教育與理論教學、實踐教學各環節進行有機融合，結合工程教育專業認證需求，及時修訂物聯網工程專業的人才培養方案，增加實踐教學環節在培養方案中所占比重。在教學過程中，采用項目驅動的方式對各知識點進行綜合設計學習，充分利用學校已有的實驗教學示范中心和重點實驗室的實驗平臺外，加強與企業進行“產學研”合作，建設校外專業實踐教育基地，熟悉企業軟件開發模式及流程，提高學生軟件編程技術的實戰能力，制訂校企聯合專業實踐課程方案。

2．2．2實踐課程內容智能家居是利用先進的計算機技術、嵌入式技術和網絡通信技術，將家中的照明系統和報警系統通過家庭網絡連接到一起。該系統具有安全、方便、快捷、高效、智能化和個性化的特點，同時在節能方面的效果優勢非常明顯，具有廣闊的市場前景。本實踐課題將針對人們在現實生活中的真實需求量身打造，讓人與家居之間有效互動，感受更加舒適，更加人性化的現代生活。該實踐課程內容為企業自主研發的嵌入式智能家居項目，學生利用傳感器結合嵌入式開發板，通過驅動編程框架編寫硬件相關驅動代碼，使用Python語言編程制作界面程序，分析案例數據，為以后進行嵌入式開發打下良好基礎。（1）總體流程。（2）硬件模塊：LED模塊、蜂鳴器模塊、視頻監控模塊、溫度傳感器模塊。（3）工作內容。首先根據電路圖以及說明書查看各引腳地址從而實現LED開關燈功能、蜂鳴器報警功能，將視頻監控模塊、溫度傳感器模塊與相對應的開發板進行連接實現實時監控和溫度監控功能。獲取LED驅動程序和應用測試程序，編譯uboot和linux內核源碼，拷貝驅動和測試程序到上位機linux系統，在下位機上進行測試，修改linux內核源碼，去掉led閃爍的問題，上位機執行計算。編寫動態庫django服務器然后基于Python進行頁面布局設計及功能實現。

物聯網工程嵌入式培養范文第4篇

在嵌入式、移動互聯網、物聯網等熱門技術日益普及的今天，嵌入式系統產品正不斷滲透進各個行業，作為包含在這些硬件產品中的特殊軟件形態，其產業增幅不斷加大，而且在整個軟件產業中所占的比重日趨提高。嵌入式產業不僅是一個技術密集型產業，而且還是一個技術快速革新的產業。這決定了對人才的要求不僅需要扎實的專業基礎知識，而且需要根據技術的變革迅速進行知識更新和技能提升。當前，計算機應用技術日新月異，通信設備、終端、軟件等產品不斷更新換代，這就對從業人員提出了更高要求。嵌入式行業經過近年來的快速發展，已經進入一個穩定的高速發展和成長期，企業人才需求現狀依然保持供不應求的整體狀態，雖然已經有越來越多的核心技術人員加入到嵌入式專業領域，但依然無法滿足企業高速發展對人才的旺盛需求。同嵌入式技術的快速發展相比，我國教育機構技術和培養則相對滯后，一方面有些學生畢業就面臨失業；另一方面一些嵌入式企業卻有項目需求找不到合適的人才來實現。造成這一現象的原因主要是，部分學校的高等教育和產業發展相對脫節[1]，目前國內的高校教育中不是偏向硬件，就是偏向軟件，硬件設計人員通常比較缺乏系統全面整合設計，而軟件開發人員則相對缺乏硬件觀念；企業真正需要的有動手能力的嵌入式軟件人才，還需要經過一段時間的培訓才能上崗。

嵌入式系統人才的匱乏還表現在軟件業呈現中低端人才過剩、高端人才缺乏的不合理布局。近年來，盡管隨著國家政策的重視、市場的整體推動及多渠道的嵌入式人才培養體系的不斷完善，嵌入式開發人才需求瓶頸的問題，在逐步得到緩解，但是整個嵌入式專業人才市場的供求關系還是不匹配，據權威部門統計，我國目前嵌入式軟件人才缺口每年仍為50萬人左右，我省目前嵌入式軟件人才缺口也在2萬人左右[2]。因此編制高職和本科嵌入式專業人才培養方案和教學標準，促進高職、本科嵌入式專業人才的培養顯得非常迫切。

二、嵌入式技術應用專業專本科銜接專業教學標準研制的步驟

1.準備階段

（1）成立課題領導機構，組建課題組，聘請專家。

（2）收集資料與理論研修，加強國內外嵌入式專業教學資料和學科建設資料收集，加強課程理論、教學設計理論、教學科學研究方面理論方面資料的收集。

（3）調研準備。召開由課題組負責人和課題組成員參加的開題會議，根據教研院的要求寫出調研方案，明確調研目的、調研對象以及調研主要內容，落實調研工作任務分工。

2.實施階段

（1）制定方案。制定整體標準研制方案，設計調查問卷，制定具體調研工作計劃，具體到調研的企業、學校和行業協會以及人員安排。在廣泛聽取意見的基礎上，對工作計劃進行修改、完善、充實并最終完成調研工作計劃和問卷設計。

（2）開展調研。在廣東省范圍內對高校嵌入式教學活動的情況和嵌入式行業企業開展專題調研，摸清情況。通過調研相關企業、高職院校、應用型本科院校及不同年限的畢業生等，了解嵌入式行業企業的產業結構、現狀及未來發展趨勢；明確本專業典型的目標工作崗位及相應知識、技能要求，分析不同層次畢業生就業崗位群和職業生涯路徑[3]；比較各院校的人才培養方案，分析構建高本一體化人才培養方案在銜接中存在的問題，從而得出相應的解決方案，為嵌入式專業的專業教學標準編制提供依據。

通過調研，查明了已存在的專業方案和課程設置是否合理，是否過時，了解可以改進的地方，并針對發展趨勢進行課程的合理增刪調整。通過調研，找出了課程設置重疊和不合理的地方。通過調研資料推論出課程設置的合理學期，解決專本教學方案中課程重疊和進階的問題，找到嵌入式專業高職教育和應用型本科教育銜接的辦法。

（3）最后對調研資料進行匯總分析，調研資料包括訪談錄音記錄，回收的紙質版、電子版問卷，通過QQ、微信等網絡訪談記錄等等，得出高本銜接計算機應用技術專業（嵌入式技術應用）相關行業現狀、企業發展狀況及專業職業教育發展情況，以及企業崗位群，崗位專業能力要求、從業人員職業生涯發展路徑等結論。

（4）開展企業崗位工作流程研討會。

3.總結階段

（1）在理論與實踐研究的基礎上，分析各類調研數據，收集、整理、匯總研討研究成果。

（2）撰寫研究報告和教學標準研制論文，結集出版研究成果。

（3）結題報告會。組織專題對課題進行評審，聘請有關專家、課題負責人及有關行政領導出席，對標準研制進行評審，鑒定和驗收。

三、嵌入式技術應用專本銜接調研的結論和對課程標準建設的指導意義

通過嚴格設計調研問卷，對問卷主題進行篩選以及反復修正，分別從行業現狀與發展、企業基本情況、企業對嵌入式人才的需求、嵌入式崗位能力要求、職業技術標準、畢業生就業情況等方面進行問卷主題分類設計[4]，并考慮到近年來嵌入式技術在物聯網、云計算、移動互聯網等領域更加深入的應用和發展，專門在本次調研中增加了相關的題目，在此基礎上進行數據的匯總、統計和分析得出調研結論[5]。通過這些調研活動和結論對教學標準研制產生指導意義。

企業調研主要結論和高校對嵌入式專業建設的意義如下：

（1）通過調研發現，嵌入式系統應用領域和行業中，中小規模公司占多數，這體現了嵌入式系統和通用計算機系統的區別。一般而言，通用計算機行業的技術常常集中在大中型企業，技術密集，對人才和資金要求比較高，而嵌入式系統的應用領域則分散在各個行業中，不同應用領域的產品需要結合不同的硬件平臺和技術，專業性較強，企業專注度更高，充滿了競爭、機遇與創新，因此，中小規模的公司能夠在某個領域完成特定的嵌入式產品創新，滿足市場需求，基于這個原因，催生出一批中小規模的嵌入式領域的企業。因此高校在嵌入式專業人才培養目標定位時，可以定位在培養能滿足中小企業需求的嵌入式畢業生上。

調研還發現，企業對嵌入式產品研發人才需求量較大，這表明對企業而言，企業急需的是嵌入式開發和嵌入式設計人才。這一調查為高職和應用型本科一體化專業培養方案的研制提供了目標，要求在人才培養方案制定時應考慮更高標準，以嵌入式研發人才的培養為目標，而不是滿足于培養能在嵌入式行業就業的技術支持人才和相關行業銷售人才。

（2）企業比較看重畢業生的創新能力、協同能力和所學專業的學習能力。其中協同能力主要指的是：要求培養的學生，應對計算機技術有較為全面的了解，以便在企業從事嵌入式研發時，能夠具備對項目的全局把握能力，能夠在團隊開發的過程中有效的協調和溝通。尤其在嵌入式項目的研發過程中，技術層面較多，分工和專業化程度高，如果從事軟件開發的對硬件完全不了解，或者從事底層開發的人員對上層應用不明情況，這樣在協同開發時會產生很多低效的現象。因此在開展課程教學時，高職/本科階段都應以這些能力的培養為目標開展有針對性的培養。這方面能力的培養主要應在項目綜合實訓課程中完成。另外，學科競賽對創新能力的培養具有重要作用。因此，高校應多為專業大賽提供相應條件，專業技能大賽應在校內、校外、行業、教育主管部門、企業等多級別多層次范圍上開展競賽，以便為更多學生提供訓練和培養綜合創新能力的機會。

（3）企業對高校計算機類嵌入式技術專業畢業生的要求較高，這需要高校緊密結合行業需求和技術進步的方向，不斷改進課程體系，增加最新最能體現社會熱點需求與人才培養要求的課程，以使學生畢業就能上崗，充分滿足企業對創新型人才的要求。這也要求學校在嵌入式專業上增加投入不斷提高師資水平，培養人才，并采用多種形式深化開展校企合作，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業最新技能人才培養的前沿。

企業對畢業生動手能力的要求較高。企業對動手能力的要求主要理解為實踐能力，包括焊接、測試，對軟硬件設備的使用能力以及實際的開發經驗等。

企業對人才處理人際關系的能力也有要求。處理人際關系的能力主要是指：（1）對嵌入式系統的全局理解，以便研發團隊內不同技術背景的人員協同從事產品開發工作時能夠互相協助。（2）溝通能力，主要是與人交往和默契配合能力，能夠提高工作效率和工作熱情度。

企業對學生嵌入式專業知識要求較高，專業知識的能力培養主要集中在以下幾個方面：編程能力，對嵌入式體系結構和嵌入式接口知識的掌握，電路分析能力，代碼調試能力，文檔撰寫與閱讀能力等。

因此，高校在教學培養方案和課程設置時應該以能滿足以上企業需求的知識和能力培養為目標，各項知識技能的培養應在課程中得到體現。

建議在課程設置時注意：在專/本階段主要課程設置中以某項編程語言（對嵌入式專業一般而言是c語言）的掌握和編程能力培養為綱，并在某些具體課程中應有針對性的傳授嵌入式硬件知識和技能，如焊接調試技巧，識圖畫圖能力和軟硬件編程調試方法。在項目實訓課程中培養綜合運用知識的能力和團隊協同、溝通能力。

為了彌補現有教學方案的不足，根據調研的數據，按照企業對人才能力的要求，我們對原有課程設置進行了調整，調整后的專業教學方案在多門課程中著重按照企業對學生能力的要求非常有針對性地進行人才培養：

在嵌入式接口技術中采用ARM Cortex M3芯片講述接口技術課程，培養學生掌握接口知識，相對于51單片機而言，這樣調整后課程難度加大很多，但對學生學習能力的提高大有裨益，而且能滿足當前企業對畢業生的要求，縮短了學生畢業后到企業就業后再培訓和重新學習的時間。

在嵌入式項目設計綜合實訓等多門實訓課程中培養項目實踐經驗和協同能力。

在數據結構等語言相關的多門課程中重點培養c語言編程技巧和能力。

在電子電路課程中培養焊接技能、使用儀器技能和電路分析調試能力。

在接口技術等多門課程中都要有針對性的培養專業英語文檔閱讀能力和技術文檔撰寫能力。英語水平的要求主要體現在以下幾個方面：對嵌入式研發和設計而言，芯片手冊（Datasheet&Reference Manual）是最權威的文檔，對技術問題的理解常常要落實到英文手冊上；提高英語專業閱讀能力有助于借助于網絡查找疑難問題，找出答案；高職和應用型本科一體化人才培養過程中，學生在升入本科以后有繼續深造的可能，英語能力的培養使得學生能夠選擇更好的職業發展通道。因此，在高職階段應該打好英語基礎，適應專本一體化人才培養的要求。建議在某些課程中開展閱讀英文芯片手冊的教學過程，逐步使得學生技術文檔閱讀能力得到提高。

通過對嵌入式教學標準的布局和課程的設計，將企業對人才能力需求分布到各門課程中去，以便培養的畢業生適應用人單位的需要。

（4）企業對嵌入式專業人才知識面“寬”和“精”的要求。雖然企業對編程語言有多種要求，但對于某一個人才的要求常常是專而不是多。因此，作為計算機科學與技術專業大類中的一個非常有針對性的分支，嵌入式技術專業教學標準的設置中應該將某一門語言的“專”作為人才培養的考慮因素。所以在高職嵌入式技術專業教學標準的編制和課程設置中，我們考慮以c語言能力培養為主線，課程中對和c語言相關聯的課程安排的多一些，略有兼顧其它語言，以便學生在每個學期都能夠以c語言為工具進行嵌入式知識和技能的訓練，使得高職階段有5個學期能夠使用c語言進行編程和能力培養，使得學生具備扎實的c語言基礎，培養較強的嵌入式編程和實踐能力，以便更好的接軌企業和更高一級院校對編程語言熟練程度的要求。

如何把一門編程語言嵌入到5個學期當中？既滿足大部分學生對課堂教學內容新鮮感的渴求，不會有太多重復，又能漸進式的推進學生在編程語言的使用上能力的提高和發展？這對教師水平和教學內容提出了要求。建議高校尤其是高職院校在嵌入式專業上增加投入不斷提高師資水平，培養教師人才，并采用多種形式深化開展校企合作，將企業的實際項目引入課程作為教學內容，完成課程共建，以使得高職教育能夠與社會需求同步，始終站在滿足社會需要的嵌入式專業最新技能人才培養的前沿。通過調研，產生如下建議：

一是多讓企業在學校開辦講座進行交流。二是需要校企深度合作。目前有些學校校企合作仍處于摸索階段，對課程教學內容沒有深度開發，也沒有形成長效機制。有必要在淺層合作的基礎上開展進一步的校企共建，在課程共同開發，校企互聘等方面開展深入合作。

四、嵌入式專業教學標準研制和推廣的一些建議

嵌入式系統是信息產業走向二十一世紀知識經濟時代最重要的經濟增長點之一，由于高校剛剛開始專門針對嵌入式工程人才培養的學科設置，從事該行業的師資來自不同專業背景，比如電子工程、軟件工程、通信工程、自動控制等，不同學科背景缺乏有機整合，嵌入式知識體系系統性和針對性較差，知識較為陳舊，畢業生缺乏工程實踐能力，無法適應企業的實際需要。因此嵌入式方向應重點培養學生嵌入式系統工程實踐能力，包括軟硬件工程及各種嵌入式系統開發技術，調試和測試工具使用能力。目前廣東省高校的軟件教育普遍以應用軟件為主，學生接觸比較多的是.net，java，安卓開發之類應用層面的東西，作為嵌入式開發需要的幾個技術支柱：計算機組成原理和體系結構，計算機操作系統，計算機網絡的教學內容比較老化，不能跟上最新技術的發展。師資力量的理論基礎扎實但實踐經驗不夠，這需要經常性的對師資進行重點專題技術培訓（比如網絡驅動技術），以便更新教師知識體系，跟隨最新技術的發展步伐。

在標準研制過程中我們發現，嵌入式系統專業發展迅速，知識復雜，跨學科。由于各高校嵌入式專業培養目標的廣泛性，研制廣東省高職嵌入式教學標準，既要有參考意義又不能限定各高校該專業的培養目標在一個單一的范圍內。因此，各學校可根據自己學校的生源，師資力量和實驗實踐條件來開設嵌入式課程，由于嵌入式技術具有起點高、復雜性的特點，對高職起點學科建設而言，建議設定好學科建設和人才培養主要方向，以使學生在有限的求學生涯中能夠在主要方向上得到扎實的訓練，建立堅實的基礎，對主要方向所包含的技術更加深入和精通，技能能夠更加熟練掌握，以便更容易滿足嵌入式研發企業用人需求和升入本科繼續發展。考慮不同師資和實驗條件，可以選擇較為主流的STM32+UCOSIII平臺，或者ARM Cortex-A11+Linux平臺中的一種作為學科建設的主要方向，各門課程都圍繞人才培養主要方向來開設和進行課程內容設計。不同專業也可以結合自己的傳統特色，如電子專業可以在電子電路和嵌入式EDA（FPGA、CPLD）技術等方向上發揮各自優勢，不同高校的嵌入式專業培養從事嵌入式領域內不同崗位的學生，提高專業就業率。

五、結語

本文討論了嵌入式專業專本銜接專業教學標準研制的過程。重點討論了嵌入式技術專業教學標準調研過程得到的行業現狀和結論，以及這些結論對高校嵌入式專業課程標準建設的指導意義。并給出了高職院校嵌入式專業學科建設、課程設置與規劃、課程內容教學，專本銜接以及校企合作的一些建議。

參考文獻：

[1] 杜怡萍.“二維四步五解”職業能力分析法的實踐探索[J].職教論壇，2015（9）：8.

[2] 吳冰.嵌入式軟件人才培養新模式[J].軟件世界，2008（2）： 46-47.

[3] 羅保山.高職計算機應用專業嵌入式系統方向課程的設置[J].職業技術教育，2008（8）：20.

物聯網工程嵌入式培養范文第5篇

關鍵詞：嵌入式系統 課程體系 課程設置

20世紀末，隨著計算機技術、集成電路技術和智能控制技術的發展，單片級嵌入式系統迅速發展，企業對嵌入式開發人員的需求量極大，因此嵌入式系統課程在高校設置勢在必行。同時，由于近年來物聯網產業的發展，嵌入式系統更是備受關注。而嵌入式系統良好的發展潛力和發展機遇也預示著對相關技術人才的巨大需求。但由于嵌入式系統涉及的相關知識多、硬件和軟件結合緊密等特點，嵌入式系統的開發難度很大，培養這樣的人才對高校也是個挑戰。

嵌入式系統以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。本文針對學校的教學現狀，總結目前通信工程專業的嵌入式系統課程教學的變化特點，依據課程培養方案，從課程的預備課程體系、教學內容規劃和設置等方面入手，討論課程的整體系統建設的內容。

一、我院嵌入式課程教學的特點

2007年電子、通信工程專業在全院率先開設了嵌入式系統課程，并將其定為電子信息類專業的一門重要的專業技術課程，同年引進了適合教學使用的英蓓特 Embest EDUKIT-III多核嵌入式實驗開發平臺（基于ARM7架構的Samsung 3C44B0x和ARM9架構Samsung3C2410x嵌入式芯片，實時、開放源碼的多操作系統μC/OS-II、μCLinux和Linux）。經過幾年的教學實踐，課程的培養計劃也隨著課程的教學要求和學校“技術立校，應用為本”的辦學指導方針做了一定的調整，以培養21世紀電子信息類高水平技術人才為目的，將嵌入式開發與應用課程建設成為我院具有特色的專業課程。在教學實踐中發現存在一定的問題。

（1）課程的體系規劃不斷變化

自嵌入式系統課程開課以來，課程的培養計劃也在不斷的變化中，以適應專業的培養目標和學校人才培養的需求。幾經調整之后，課程的設置基本穩定。因為典型的軟硬件結合的特點，課程的設置主要從理論和實踐兩方面考慮，理論內容安排48課時3學分的內容，實踐內容安排了32課時1學分的實驗，這些是必修的嵌入式教學內容。此外，還可以在學生科創項目和畢業設計中加入相應的選修實踐內容。課程具體內容規劃如圖1所示。

圖1 課程體系規劃

教學課時調整的同時，教學內容和教學方法也在不斷的變化和改進，以適應教學目標的實現。

（2）課程實踐內容設置不合理

開發與應用課程典型的特點就是實踐性強，如何讓學生在掌握理論的基礎上形成實踐能力，是該類課程的教學難點，并且要做到和專業培養結合。主要考慮的就是實驗教學內容如何設置，才能和理論有機結合，達到培養目標。

二、課程系統的建設內容

1.建立合理的預備課程體系

嵌入式系統課程內容涉及廣泛，系統性和綜合性強，嵌入式系統本身就是一個包含軟件和硬件的完整微型計算機系統。因此，嵌入式系統的原理和應用技術不是一兩門課程就能講授的，首先需要建立一個合理的嵌入式系統課程預備知識體系的教學來支撐嵌入式系統教學。

結合嵌入式系統的教學要求，需要有兩部分的預備知識儲備。一是硬件部分需要模擬電路、數字電路、計算機系統結構和微機原理課程的支持；二是軟件部分需要C語言、匯編語言、數據結構和操作系統的課程支持。這些課程不是為了嵌入式系統而重復開設的，而是結合嵌入式系統重新調整和優化，以便于嵌入式系統的課程學習。

2.根據專業培養目標設置課程教學內容

嵌入式系統課程目前已經是各大工科高校必不可少的課程。課程教學的培養目標有兩方面：一是學生通過課程的學習能夠了解嵌入式系統的基本原理，熟悉嵌入式系統開發的整體概貌，掌握某種嵌入式系統開發環境的搭建方法，熟悉嵌入式系統開發的完整流程。這一部分是嵌入式教學的基本要求目標。二是在專業知識背景下能夠完成一個相對完整的小型應用系統的開發，為畢業后求職或創業提供一定的基礎。

針對專業培養目標與課程的性質，教學內容的設置主要分為兩部分：理論和實踐，這兩部分應該相輔相成，實踐內容幫助理論內容的理解，并且理論可在實踐中得到驗證和發展。如何設置兩者的內容就成了教學過程中的關鍵問題。

（1）理論教學環節

嵌入式系統內容多而泛，需要理論教學內容與實踐環境一致，才能使教學達到目標要求。依據實驗環境的配備以及與嵌入式主流技術一致的原則，確定理論教學環節一是掌握ARM嵌入式處理器的體系結構，匯編指令集以及在ARM體系下的嵌入式編程，使學生掌握基于ARM7和ARM9典型嵌入式處理器的硬件開發平臺，硬件接口開發；二是Linux嵌入式操作系統，嵌入式軟件設計，以及Linux嵌入式系統開發舉例；三、系統設計過程中電磁兼容特性的影響和改善的措施。

（2）實踐教學環節

實踐教學的內容設置不僅要做到對理論教學的支持，還需要能夠調動學生的主動意識，更好的幫助教學目標的實現，同時兼顧學生的特點和專業方向，達到“由淺入深，由簡單到復雜”的多層次實踐教學內容。

首先是實驗課程教學，內容依照對比驗證、設計擴展和綜合應用三個層次來設置，這是實踐課程的必修環節。對比驗證實踐內容主要根據實驗室的標準配置，掌握嵌入式系統的基本結構、編程方法和開發環境的使用等內容。設計擴展實踐內容和項目指實驗環境有擴展的空間，給學生發揮的空間。鍛煉學生獨立思考，獨立解決問題的能力。綜合應用實踐內容隨著理論知識的積累和基礎實踐的鍛煉，實踐內容應該以綜合性、系統級的為主，目的是鍛煉學生綜合運用知識的能力。

其次是可以通過科創、競賽或畢業設計等實踐環節，此為選修環節，針對基礎好的同學可以在通信專業方向上設置實踐內容，在這個階段，應該在工程和企業層面來要求學生，要引入設計說明書、設計流程圖、開發進度表、軟件工程控制文檔和測試報告等概念。

嵌入式系統課程體系的建立要從專業的培養目標出發，結合學校資源，建立符合相關專業培養方向的課程體系，以及適當的應用環境，體現課程的綜合性，經過幾屆學生的教學活動，該課程體系可以基本達到培養目標的要求。但由于師資和實驗設備等的局限，我們的課程體系還存在很多的不足，今后需要在師資培養和實驗環境上加大重視，將課程體系不斷完善，培養出有開發能力的嵌入式人才。

基金項目：嵌入式開發與應用課程建設（2012KCJS-11）；上海電機學院校級重點課程建設項目。

參考文獻：