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中圖分類號:G64 文獻標識碼:B
文章編號:1672-5913(2007)09-0042-05
1 引言
“嵌入式操作系統”課程是深圳職業技術學院計算機應用技術專業在2002年教學計劃中設置的新課程。眾所周知,我國已經成為世界的電子制造業基地,嵌入式技術已經是大大小小的電子制造類企業技術開發的中心平臺。深圳就有四分之一多的企業采用嵌入式技術。根據市場調查,很多企業需要高職層面的嵌入式應用技術人才。據此,我們率先開設了嵌入式技術方向相關課程。
選擇什么樣的教學內容?采用什么樣的教學方法? 培養學生什么樣的能力?實踐教學采用什么樣的平臺?如何區別與本科的教學,從而更加體現高職教育的特色?這些問題一直是我們思考的內容。經過深入分析,在三年的教學實踐中不斷的修正,我們提出了一整套針對本課程的教學模式。通過多種方法的綜合應用,培養出了受企業歡迎的畢業生,達到了我們培養的目標:使學生成為能工巧匠型的大學生和大學生型的能工巧匠。
2 課程設立基本情況
“嵌入式操作系統”課程是嵌入式技術方向的一門專業課程,是本專業方向的核心課程。
企業要求嵌入式專業方向的畢業生能夠從事嵌入式應用產品的生產、工藝設計、質量管理、市場營銷等工作。因此,經過論證和調研,我們確立的培養目標是:要求畢業生成為在嵌入式計算機系統等技術領域從事技術和管理工作的高等應用型專業技術人才,熟悉基于ARM的嵌入式硬件系統和掌握基于嵌入式操作系統的應用開發的基本能力。
“嵌入式操作系統”課程的定位是:以嵌入式操作系統為對象,使學生掌握基于嵌入式操作系統的應用系統的設計方法和基本能力,并能從事上述各種崗位的工作。
3 課程教學基本思想的確立
高職院校學生的培養目標不同與本科院校,培養目標更側重于學生的實際動手能力。傳統的計算機專業基礎課程的教學中,大量篇幅講授理論知識,這樣的教學方法并不適應于高職學生。根據培養目標的要求,并依據當前技術市場主流的水平,在理論知識的教學中,只講解最基本的概念和原理,并不把相關原理加深拓寬,從而將重點放在學生實踐能力的培養上。能力的核心是應用開發技能,即畢業生有能力在面對某種以嵌入式CPU為核心的整體解決方案時,可以根據方案的要求,實現其具體的功能,并調試運行成功。在具體的工作崗位上,可以根據公司的要求,對方案進行裁剪、修改,在高級設計工程師的指導下,實現新產品的開發,同時完成模塊的編程、集成及測試等工作。
在這門課上,體現為學生要掌握在Windows CE操作系統下裁剪、配置、定制操作系統的能力,掌握基于Windows CE的基本的驅動程序設計能力。
4 課程教學的新模式
在確立了本課程教學基本思想后,經過廣泛論證、走訪企業、調研其他院校的教學方式、學習最新嵌入式技術及了解國外院校開課情況的基礎上,我們在教學內容、教學方法、教學實驗平臺、考核方式等方面提出了一套本課程的教學新模式,通過三年來的應用實踐,并不斷地調整深化,模式已經基本成熟。
多年以來,深圳職業技術學院推行以學生為主體、教師為主導的教學思想,著重培養學生的實際動手能力。在課堂教學中,廣泛推廣“教、學、做”相結合的項目驅動教學法,引導學生在實踐動手中學習新知識。在本課程的教學模式中,很好地體現了這一教學思想。
4.1 教學內容“主流化”
選擇什么樣的教學內容是教學的首要問題。2004年本專業首次開設了“嵌入式操作系統”課程,選用北京科銀京成技術公司研發的道系統(DeltaOS)為教學平臺,并成立了“深職院-電子科大嵌入式系統技術開放實驗室”。道系統是一個實時性非常強的嵌入式操作系統,產品在工業控制領域、軍工裝備中得到廣泛應用。該實驗室建成后,我們不僅開展嵌入式操作系統的教學,還開設了基于ARM的嵌入式系統技術、ARM應用技術實訓等相關課程的教學工作。
在后續的市場研究和走訪企業過程中,我們發現諸多中小相關企業使用的嵌入式操作系統是嵌入式Linux和Windows CE操作系統。而這些企業是我們高職學生就業的主要市場,這就要求我們盡力去滿足這一市場。通過論證,Windows CE 5.0的市場占有率逐年上升,在手持設備等領域已經成為市場主流。據此我們在2005年將課程教學內容轉為Windows CE嵌入式操作系統。同時還保留道系統的培訓工作并利用其開展一些科研工作。
4.1.1 課程章節內容
結合企業的實際和學生的能力,我們在Windows CE嵌入式操作系統的教學過程中主要講授以下內容:
第一部分嵌入式系統基本理論:講授嵌入式系統的定義、特點及分類;常見的嵌入式操作系統;嵌入式系統的設計方法概述;Windows CE 5.0基礎;實驗平臺的基本原理和使用。
第二部分Windows CE5.0內核定制:講授操作系統鏡像;在PB中添加自定義特性;Windows CE5.0的關鍵配置文件;PB的編譯鏈接過程和遠程調試工具。
第三部分Windows CE5.0的基本應用原理:講授Windows CE5.0的進程;內存管理;文件系統;設備管理;圖形用戶界面和Windows CE5.0的通訊技術。
第四部分Windows CE5.0的驅動程序和動態鏈接庫:講授驅動程序的設計和動態鏈接庫的基本原理。
第五部分整周實訓一周,整周實訓是一個集中實訓階段,通過整周實訓的訓練,最終完成整個教學目標。
4.1.2 教學時間安排
課堂教學共64學時,整周實訓一周共28學時,合計92學時。在課堂教學的64學時中,其中用于理論教學的課時為32學時,主要講解Windows CE操作系統的基本概念和基本原理,而用于實踐教學的課時為32學時,再加上整周實訓的28個學時,整個實踐性環節的學時總量達到60個學時,足以讓學生在實踐過程中熟練掌握基于Windows CE操作系統的嵌入式系統開發技術和方法。
4.2 教學方式“企業化”
培養目標決定一切圍繞工作崗位進行,在教學方式上,要求我們貼近企業,貼近實際。在學校環境下,我們采取以下幾種教學方法。
4.2.1 “倒推式”教學法
第一次上課就讓學生 “見識”一個實際的嵌入式產品。以這個典型的嵌入式產品為目標,將產品分解,倒推出一個產品的開發過程。從“產品”到“部件”的倒推,把歸屬于課程不同章節的內容,放到相關的教學單元去講解完成。在每一教學單元中,以產品的“部件”為核心,設計出實際開發中要解決的課題。通過在具體的學習過程中解決問題,使學生學習和掌握基于嵌入式操作系統的應用開發能力。在最后一周的整周實訓課中,讓學生完成一個正推過程,完成一個產品從設計思想,到部件,最終到產品的演變過程,從而從整體上建立嵌入式產品的開發規律和方法,使學生踏出校門,就可以直接進入工作崗位,完成從學校到企業的零距離過渡。
4.2.2 “三段式”能力漸進培養
本課程實踐教學的設計思想是:通過三個不同的教學階段,提出不同的教學目標,逐漸提升對學生的能力要求,使學生熟練掌握整個教學內容,具備可以獨立完成基于嵌入式操作系統的應用開發項目的能力。
本課程的實踐教學的三個教學階段為:
章節實驗:按照項目單的要求,根據嵌入式產品分解的內容,針對相關章節的核心知識點進行實驗,以完成對該章節知識的掌握。在課堂教學中,通過完成相關的實踐項目,從中理解相應的知識點,進而掌握其中的核心理論知識,熟悉開發工具的使用、解決實訓過程中的常見問題,熟悉基本的調試技巧和方法。
課程設計:按照課程設計任務書的要求,完成課程設計的工作。課程設計是學生根據任務要求,開始獨立完成完整產品中的一個基本任務的過程,是平時課堂實訓項目的延伸,但因為實訓過程已經不像在章節實訓中那樣具體,學生所面臨的內容也不再是具體的知識,也不會面臨調試技巧和方法的問題,學生將更多的注意力放在了如何在一個具體的產品中去完成其中的一個環節!這個環節既是對前面課堂教學的檢驗,也是學生提升自己能力的關鍵環節。
整周實訓:由于整周實訓的時間集中,學生可以花整天的時間待在實驗室,實訓的開展也就更為有效,完成一個較復雜的項目也變為可能。這一環節的教學目標即在于全力提升學生的獨立開發能力,前面的課堂教學和課程設計都是為了這一目標而做準備。
在這個環節中,要求學生開發一個典型的嵌入式產品雛形,可能從功能上、產品化方面還有待改善,但其過程包含了一個嵌入式產品基本的開發過程。所有的教學過程都指向了這樣一個最終的目標,即通過一系列的訓練,使學生熟悉嵌入式系統開發的各個環節,并最終實現一個典型產品的開發。這個過程將使學生更為直接的接觸到嵌入式系統的原理、開發手段和調試技巧,效果將更為直接、明顯。
4.2.3 任務單元“微觀化”
在每一教學單元中,采取項目驅動,問題牽引的教學方法。對“嵌入式操作系統”課程的每一單元的微觀設計進行了研究。在每個任務單元的微觀設計上,以該項目為中心目標,精心設計過程。課程所涉及的基本問題,均通過所編制的實訓項目單來反映。力求使實訓項目反映課程的核心內容。通過解決問題,使學生學習和掌握嵌入式操作系統的相關知識,培養學生的學習能力、分析問題和解決問題的能力,如表1所示。
4.3 考核方法“綜合化”
本課程的考核拋棄了傳統的期末考核,采用形成性考核的考核方式。完整的考核方案包含了多個方面,總分中平時學習表現占20%(包括考勤、提問和平時作業),實踐性作業占20%,課程設計占20%,整周實訓占40%。平時作業的考核形式是書面作業,實踐性作業和課程設計是程序設計與調試,整周實訓是項目完成及答辯。在考核方法上課程設計和整周實訓采用實操方法。這樣的考核方法重視了平時成績的考核和工程技術應用能力的考核,因而更切合工程應用的要求。
課程的考核方案改革無疑是本課程教學模式突出的一點。取消期末考試,把一次考試定成績變為全方位考核定成績,方法更為科學也更受學生歡迎;從考核試卷到考試作品,這樣的跨越也反映了課程改革從純粹的學術型走向了技術型,實用型,學生的適應能力也大大提高。這樣做老師的工作強度會加大,平時考核的評定也要求更為科學、合理,但普遍受到學生的歡迎。
4.4 教學實訓平臺和師資問題
在“貼近企業;貼近實際”的原則下,我們建設了一個全新的嵌入式系統實訓室。實訓室要求必須滿足嵌入式操作系統相關課程的實訓和教學工作需要以及學生完成畢業設計使用。同時,Linux操作系統、嵌入式應用技術等課程的實訓及相關技能證書的培訓也可在該實訓室完成。在考查多家供貨商的實訓平臺技術水平、性價比、維護能力后,我們選用了深圳優龍科技有限公司的產品,建立了一個嵌入式系統應用實驗室,設備有:Intel XScale270教學平臺(40套);ARM MultiIce 仿真器(20套);S3C2410 教學平臺(20套);Pentium4 2.8G雙核CPU PC機(40臺)。同時,我們還購置了一些嵌入式產品的全套方案及樣機,應用于本課程教學。讓學生完全接觸到當前嵌入式系統應用的最新產品,掌握開發過程,實現真正的“生產性”實訓。
為解決課程改革所面臨的師資問題,學校使用專項的教師培訓資金派出教師在暑假期間到北京博創公司參加了其“嵌入式系統高級培訓班”,培訓內容以IntelPXA270+Windows CE5.0的典型架構為核心,詳細學習了Intel PXA270的結構和部件,Windows CE開發的基本過程及典型案例。在此基礎上,幾位教師又認真完成了微軟2535和2540模塊的自學,為開設課程做了足夠的準備。在選擇深圳優龍公司的產品后,又請其工程師開設了一周的嵌入式系統技術培訓工作。同時,安排教師到優龍公司學習最新的嵌入式系統開發技術,了解最新的技術動態,提升教師的實踐能力。
5 教學模式實施和教學質量監控
基于“嵌入式操作系統”課程教學的具體要求,我們修訂了課程教學大綱。大綱的修訂突出課程的實踐性特點,首先,將一實際產品進行分解,將課時的重點放在實踐性教學環節上,并突出“平時教學+整周實訓”的教學模式,將課程內容與整周實訓課程的內容統一規劃,有側重地安排,最終完成統一的教學目標。同時,課程設計環節的內容并沒有因為增加了整周實訓環節而有所削弱,而是進一步加強,從而在教學規劃上實現課程的三階段教學架構,真正解決學生在學習嵌入式操作系統過程中,因為集中學習時間短而難以完成復雜項目的問題。在對課程的宏觀設計上,工作重點是探索以學生為主體的教學方法,精心提煉教學內容,突出Windows CE操作系統的最主要內容。
在教學實施過程中,為提高課程的教學水平,課程開設之初我們就確定課程負責人。統一和規范課程教學文件(教學大綱、進度表、教案、教材、實訓項目),對教學大綱的修改和課程內容做了多次專題討論,專業定期以多種形式組織教師進行教研活動,研究教法,相互聽課,觀摩、交流教學經驗。規范課程設計任務書和課程設計報告的模板。在課程考核中注重以學生能力為中心,全部采用形成性考試方案,側重對學生學習能力、實踐能力和對嵌入式系統應用開發能力的考察。不以學生一次考試的成績決定其課程的最終成績,將考核貫穿到整個學習過程中去,大大調動了學生的學習熱情,也取得了明顯的學習效果。整周實訓的考核在原有考核內容的基礎上增加了答辯環節。采取制作匯報提綱PPT,現場演示程序運行結果,每個學生向全班同學進行匯報的考核方式,并將答辯環節的成績記入總分。
教學質量提高是我們追求的目標。為此,我們建立了監控體系,請來了校外的專家。首先,為了緊跟市場,課程反映學科的最新發展,我們聘請了6位來自企業的校外專家成立專業指導小組,對課程的教學計劃進行具體的指導。每年我們都會聘請專家到學校,請他們根據企業當前發展的需求,對專業課程設置、課程教學大綱提出他們的意見。其次,在本課程教學內容修訂時,我們征求了很多校外專家的意見。分別與深圳優龍公司、深圳旋極公司、深圳億道公司及深圳英蓓特公司等嵌入式產品研發公司建立長期、有效的合作,他們的工程師都給出了積極的建議,在廣泛征求意見的基礎上,我們對教學內容作了修改。同時,我們還在這些企業中建立校外實訓基地。組織學生參觀嵌入式產品的開發過程,派遣優秀學生進入企業參于產品開發過程。在課程教學過程中使用的實訓項目單要求企業的工程師審核,部分實訓項目移至企業,讓工程師也參與教學,使企業也成為教學組織者之一,幫助我們嚴把教學質量關,使用教學內容能夠反映企業彩的最新技術。每年我們都會推薦畢業生進入了這些公司,先在公司中實習,在公司考核合格后進入公司工作。這樣,通過這些與我們合作的公司既檢驗了我們的“產品”,也解決了學生的就業問題。如果學生在適應企業的過程中有具體的問題,企業也會及時向我們反饋,我們也會仔細分析,檢查課程的計劃和教學中有何問題,從而及時糾正。
6 實踐過程和取得的效果
大約用了一年的準備,我們從2002級學生開始開設此課程,在2004級學生中開始教授Windows CE嵌入式操作系統。目前,已完成三屆學生的教學,每屆學生在嵌入式操作系統課程的學習上,積極性非常高,整體取得了良好的效果。三屆畢業生中,有幾十位學生從事嵌入式相關工作。
在2006屆的畢業設計中,畢業生完成的“基于Windows CE5.0的指紋識別系統”,在Windows CE平臺上實現了人體指紋的識別、指紋數據的管理系統。由于人體指紋的不變性和唯一性,指紋識別成為最可靠的身份驗證方法,基于指紋識別技術的身份驗證系統可以替代傳統的基于密碼和證件的安全系統。這個畢業設計工作就是完成了指紋系統的開發研究,并在Windows CE平臺上完成了一個身份認證系統。
由于課程開設的前沿性和實用性,在精心設計實施后,課程取得了良好的教學效果
7 結束語
幾年的實踐探索,我們摸索出一些方法,取得了良好效果。但許多方面仍需繼續努力,如教材,如何編寫一本適合高職學生的教材?就是我們下一步要工作重點。嵌入式系統的教學伴隨著整個計算機工業的發展,有著其鮮明的發展特點,而嵌入式系統的教學也有著很廣泛的空間需要我們去探索。
參考文獻:
上世紀末,計算機技術在各應用領域飛速發展,計算機專業十分火爆,畢業生非常搶手,這大大地推動了我國計算機專業的教育事業。幾乎所有的大中專、高職院校都開設了計算機專業,為社會培養了大批的計算機人才,為我國信息化社會的發展作出了一定的貢獻。但近年來,畢業生就業壓力相對較大,且就業率呈逐年下滑之勢[1]。
由麥可思(MyCOS)――中國大學生就業研究課題組撰寫《中國大學畢業生就業報告(2009)》顯示,盡管2008年全國對信息類人才需求的絕對量還是很大,但全國失業最多的8個專業中就有“計算機科學與技術”。究其原因有二,一是部分高校為了吸引生源,社會上什么專業熱就一窩蜂地開設什么專業,導致高校電子信息大類畢業生數量猛增。據統計,電子信息大類在校生已達110萬人左右,總人數排在財經大類、文化教育大類之后,列第三位,熱門專業很快就呈現出供過于求的態勢。二是高校的專業設置與社會需求之間不盡合拍,近幾年隨著市場競爭加劇,市場分工日益細化,對人才需要也趨于專業和精細,而各高校專業趨同導致高校無特點、人才無特色、培養出的畢業生無明顯優勢,走向社會后所學知識與社會需求間存在較大差距,致使許多畢業生就業競爭力不強,根本無法運用本專業知識就業。
1嵌入式系統人才市場需求分析
在早期計算機專業的人才培養方案中,偏硬件的課程一般有數字邏輯、計算機組成原理、匯編語言、計算接口技術和單片機等,但學生在學完這些課程后,只是留下一點理論的記憶,動起手來還是什么都不會。這一方面與課程設置和教學模式有關,另一方面近幾年市場發生了很大的變化,經過調查,我們發現,國內8位單片機設計工程師已經是供過于求,但是32位ARM工程師卻存在嚴重的缺口,而且ARM工程師和8位單片機工程師之間的待遇也在逐漸拉大。根據智聯招聘網2009年統計,嵌入式軟件人才職位一直穩居職業需求前10名。根據ARM公司統計,嵌入式人才需求在以每年38%的速度增長,在這個增長里面,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長非常突出。
盡管近幾年一些高校根據人才市場需求變化,適當調整了教學計劃,增加類似于“嵌入式系統”等課程,但僅僅是幾門課程的改變難以扭轉學生知識結構和操作技能與市場需求脫節現象,因為市場需求的是專業化和技能化人才,而不是以前“什么都會一點,什么都不精”的人才,所以必須從根本上對專業進行徹底改革,改變以前的教學模式。
通常認為掌握嵌入式技術“門檻” 較高,需要學生有著良好的基礎和基本素質,但是高職院??蓪⑶度胧郊夹g辦成專業,通過對專業知識進行細分,重點突出操作技能,通過長達幾年教學實踐,完全可以做到把復雜的知識簡單化,提高學生學習興趣。目前國內有些高職院校已進行了探索,取得了一些成果。
2職業崗位和職業能力分析
一個專業設置存在必要性首先是依據市場上有無相對應的職業崗位,而不能走為招攬生源而閉門造車的路子。目前中國號稱“世界工廠”,制造業發達,電子產品制造、玩具等工業全世界赫赫有名,客觀上能為學生就業提供廣闊的舞臺。
設置“嵌入式系統”專業的職業主要是面向信息、電子電器類行業,如在計算機、通信、家電、汽車電子、玩具、醫療器械等行業從事嵌入式產品軟硬件開發、系統調試、輔助設計等工作。同時可從事嵌入式產品應用軟件升級工作;在電子產品廠家從事相關電子產品的生產、測試、輔助設計等工作;還可從事印制電路板(PCB)設計,微控制器應用開發、電子設備維護維修等工作。具體說就是[2]:
(1) 產品研發。智能化產品研發中嵌入式計算機設計工作。
(2) 與嵌入式產品相關的生產、制造部門從事生產管理、測試、檢驗工作。
(3) 嵌入式產品的銷售、產品升級、維護、售后服務等工作。
(4) 可從事微控制器應用開發、電子設備維護維修、印制電路板(PCB)設計、通用計算機維修、計算機板卡維修等工作。
職業能力與職業崗位是相輔相成的,一定的職業崗位需要相應的職業能力,而具有一定職業能力的人才能勝任相應的職業崗位。作為未來的職業人,具有良好的專業技能是必不可少的,如嵌入式軟件設計流程、PCB板制作、8位和32位系統基本原理等;還應具有良好的綜合素質,如良好的溝通表達能力、職業道德、抗壓能力和積極樂觀的人生態度等。這些需要通過制定詳細周全的人才培養方案及整個校園文化共同打造形成。
3課程設置分析
目前我國職業院校在進行學科建設、制定人才培養方案、設計課程體系時,往往不是從市場需求出發,而是先有結果再來拼湊過程,或者直接沿用普通高等教育的以“學科系統化”為設計思想的課程體系。這種操作模式很難適應高職教育發展和社會對人才需求的需要,北大青鳥推薦的一種專業建設思路,很有借鑒作用,如圖1所示。
課程體系是制定人才培養方案中最重要、關鍵的一環,直接關系到學生培養質量,以及相關的師資隊伍、實訓室的建設等,根據目前市場上職業崗位和職業技能的需求,構建如下課程體系,如表1所示。
4實訓基地建設[3]
高等職業教育主要是培養高素質應用技能型人才,在人才的培養過程中,技能的培養具有重要的地位。技術、技能的培養需要環境,需要系列實踐教學環節來保障。在高職教育中,實踐教學環節的設計與實施、實驗實訓基地的設計與建設,是高職教育教學改革的一項重要任務。我們一直堅持校內實訓基地和校外實訓基地同步建設,以校內實訓基地為主的思想。校外實訓基地主要結合公司具體產品綜合訓練,而校內實訓基地側重于各方面技能訓練,具體說,建議設立如下校內實訓基地。
(1) 計算機組裝與外設維修實訓室。
設立50個左右的工位,滿足一個教學班(50人)的實訓需要,設備配置:1/3采用市場銷售的新型號計算機,用于學生識別最新的硬件系統和硬件安裝演示、系統軟件安裝訓練;1/3為市場在用的流行計算機,用于硬件系統的安裝訓練和軟件系統安裝與測試;1/3為市場接近淘汰的機型,用于拆裝機訓練和維修訓練。
(2) 電工電子實訓室。
用于進行電路基礎、模擬電路、數字電路實訓。
(3) 單片機及PCB板制作實訓室。
用于輔助單片機課程和PCB課程學習,作為完成各種綜合實訓場所。在通用機房安裝protel或其他電子設計軟件,用于電路原理圖繪制和PCB設計。該實訓室配備電烙鐵、萬用板,以及“PCB雕刻機”、“PCB孔化設備”,既可完成手工制作PCB實訓,又可了解設備制作PCB過程。
(4)ARM嵌入式技術實訓室。
配置基于ARM9以上序列的嵌入式實驗教學設備25臺左右,滿足一個教學班(50人)需要。主要是實訓ARM基本應用。
(5) 嵌入式操作系統軟件實訓室。
該實訓室可結合ARM嵌入式技術實訓室共同組織實施,主要完成操作系統(Linux和Windows)裁剪、移植實訓工作,以及應用軟件開發實訓工作。
5師資隊伍建設
根據人才培養方案,我院組建以專業帶頭人為核心、骨干教師為依托,包括專任教師和企業兼職教師等專業教師隊伍。專業帶頭人要能夠站在專業領域發展前沿,熟悉行業企業最新技術和市場動態,把握專業技術改革方向;骨干教師能夠精通本專業的相關技術,教學經驗豐富,科研能力強,有較強的學習能力,年富力強。教師隊伍應保持相應的穩定,在年齡結構、職稱結構上保持恰到的比例,不要太集中于畢業于某一院校,避免產生近親繁殖。
目前根據我們招聘教師的經驗,從高校應屆畢業生中很難找到合適的人選,因為按照現在中國研究生培養學科方向,軟硬件皆精通且動手能力較強的人才實在不多。因此,師資隊伍建設應立足于從企業引進高層次人才為主,培養本校在職教師及聘用兼職教師為輔的方法。
6結語
近幾年許多高校都面臨了這樣一個事實:報讀計算機類的學生越來越少了。這一方面與學生就業難有直接關系,另一方面也反映了整個社會在發生變化,市場對人才的需求也在發生變化,而高校對此缺乏足夠的敏銳。筆者所在的學校正在進行大規模的專業調整,“以改革求生存,以創新求發展”已成為大家的共識,計算機類專業也不例外,唯有不斷改革適應市場需求、挖掘新的專業方向,才能保持專業可持續發展。
參考文獻:
[1] 郭琦. 高職院校計算機專業設置與就業形勢分析[J]. 職業教育研究,2008(4):41-42.
[2] 中國高等職業院校計算機教育改革課題研究組. 中國高職院校計算機教育課程體系[M]. 北京:中國鐵道出版社,2007.
[3] 全國高等院校計算機基礎教育研究會. 高職院校計算機教育經驗匯編(第一集)[M]. 北京:中國鐵道出版社,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;
中圖分類號:TP368.1-4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 21-0000-02
1 無處不在的嵌入式系統
談到嵌入式,可能還有很多人覺得是一個陌生的新名詞,但實際上,嵌入式系統如今已經遍布人們工作生活的方方面面,人們很少會意識到他們往往隨身攜帶了好幾個嵌入式系統——MP3、手機或者智能卡等,而且人們在與汽車、電梯、廚房設備、電視、錄像機以及娛樂設備的嵌入式系統交互時,也往往對此毫無覺察。可以說嵌入式技術無處不在,應有盡有,并時時刻刻影響著我們的生活。據權威部門預測,目前,全球嵌入式市場增長勢頭風起云涌,一系列數據在向人們揭示著嵌入式市場方興未艾[1]:2011年,全球嵌入式設備市場將達到100億美元;2015年,全球將有150 億個嵌入式計算設備與互聯網連接。
21世紀是嵌入式計算機系統時代,又稱“后PC時代”,而中國具有世界最大的嵌入式技術市場。那么,究竟什么是嵌入式系統?
嵌入式系統通常被叫做嵌入式計算機系統,是嵌入到對象體系內部的專用計算機系統,根據IEEE(國際電氣和電子工程師協會)的定義[2]:嵌入式系統是“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置”(原文為devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants)。目前普遍被接受的對嵌入式系統的定義是:以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。可見,嵌入式系統與通用計算機技術的最大差異是必須支持硬件裁減和軟件裁剪,以適應應用系統對體積、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。
廣義上講,凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統都可稱為嵌入式系統,如各類單片機和DSP(數字信號處理器)系統。早期的以8位單片機為主的設備,能完成較為單一的專業功能,相對來說結構也比較簡單,通常具有雙向模擬I/O口的功能外,還有異步串行口、外部中斷輸入、定時器/計數器等功能,一般被用在空調、冰箱控制器和戶外LED顯示屏上,但由于沒有操作系統,管理系統硬件和軟件的能力有限,在實現復雜多任務功能時,往往困難重重,甚至無法實現。
這類簡單的嵌入式系統課程在一般的高職高專和本科類院校都有開設,具體課程主要是單片機原理與應用技術及C51編程技術。
在狹義上,隨著現代電子技術的發展,嵌入式系統的開發重點逐漸由8位機轉向32位機,在功能上,32位機除了具有8位機所具有的特性外,還具有以太網接口、顯示屏和觸摸屏、USB主機和設備控制器、Irda紅外控制器、SD/MMC卡控制器、IIC總線和電源控制等更多功能。這樣的處理器可以運行嵌入式操作系統,功能更加強大。因此從狹義上定義的所謂的嵌入式系統,是指那些使用嵌入式微處理器構成獨立系統,具有自己的操作系統,具有特定功能,用于特定場合的嵌入式系統。
2 高職高專開設嵌入式系統專業課程的必要性
嵌入式系統是計算機系統的一個分支,既“古老”又“年輕”。說它古老,那是因為廣義上的嵌入式系統在計算機發明伊始就在某些實時控制或過程控制領域中得到應用,但狹義上的嵌入式系統則在近年才得到蓬勃發展,如日中天,成為IT行業的熱門,由此說它還年輕。目前,嵌入式行業已經成為IT業界發展最快的行業,因而社會對嵌入式軟硬件人才的需求在不斷的增加,當前畢業的大學生還無法滿足企業的這一需要。
然而,由于嵌入式系統產品千變萬化,小到MP3播放器,大到飛機導彈,差異非常大,個性多于共性,而且嵌入式技術門檻高,需要掌握的知識多,因此也使很多人望而卻步。目前高職類院校開設嵌入式系統相關課程的院校相對較少。那么,是否高職高專院校就可以不進行嵌入式系統課程的教學了?
答案是否定的。經過對一些專門開發嵌入式系統產品的公司的調查表明,通常技術研發部門除了技術總監和項目經理是具有博士和碩士學位的高端人才以外,從事ARM嵌入式硬件開發、系統設計、嵌入式相關軟件設計、操作系統移植與應用軟件開發、嵌入式系統總體調試和測試以及以技術為基礎的工作,如嵌入式系統產品營銷、檢測、貿易的人員,基本都是來自高職高專院校的大專生,每個開發人員的分工都很明確。
據IT專業人才需求調查表明,一般軟件開發人員在就業時門檻低,因此競爭激烈,工作比較辛苦,通常一般的軟件藍領薪水也不是很高。而作為嵌入式系統開發人員,雖然進入這個領域的門檻高,但競爭相對溫和,工作相對比較輕松,薪水比較高,目前很多企業急需高職層面的嵌入式應用技術人才。
另一方面,職業技能大賽可以說是高職教育的一個風向標。在2010年的職業技能大賽上,把嵌入式系統設計做為一個比賽項目,也說明嵌入式系統教學已經偏向于高職高專,更能說明在高職開設嵌入式系統的課程并不是不可能的,而是大勢所趨。
由此可見,在高職高專院校引入嵌入式系統教學是一個不容回避的任務,社會要求高職院校培養能夠適應企業需要的各類相關人才,學生也企盼能夠在三年的學習生活中學到一技之長,以增強融入激烈競爭的社會的能力,教師也應該積極探索先進的教學手段,使學生在學校求學期間逐漸培養出較強的應用能力,在畢業之后成為社會的棟梁之材。
3 高職類院校開展嵌入式系統工程教學的優勢
嵌入式專業是一門新興的專業,這一專業在國內還剛剛起步,各個學校都處于同一起跑線。在嵌入式技術應用人才培養方面,很多高校還沒有設置嵌入式技術相關的專業,一些本科院校的做法是在現有計算機類或電子類專業的課程體系中增加了一、兩門嵌入式技術相關的課程,沒有形成嵌入式系統技術完整的課程體系結構。
相比之下,高職院??梢詫⑶度胧较到y方向辦成專業,通過長達3年教學,形成專業強項和特色。比如在大一的第二學期開始學習,將可以進行4~5個學期的持續學習,可以保證學生充分的學習時間。
另一方面,嵌入式系統課程是實踐性很強的課程。高職學生學習理論知識的能力相對較弱,但是,他們的動手能力并不弱,而且由于高職院校在課程設置上一般規定實驗實訓課程占總課時的一半以上,比較而言,合格的高職畢業生應該比本科畢業生的動手能力更強。
因此,在嵌入式領域擁有高職學生的就業工作的一席之地,高職高專院校必須面對挑戰,開拓創新,積極引入嵌入式系統課程的教學。
4 高職高專嵌入式系統課程設置
嵌入式技術教學目前還沒有完整和現成的體系可供參考,由于高職學生特點和師資的原因不能直接應用本科類院校的課程體系和開課模式,高職類院校因為地域和條件的差異也很難直接互相參考。
高職嵌入式系統相關的專業主要人才培養目標定位在面向嵌入式技術應用及產業發展類人才,學生將掌握從事嵌入式系統開發必需的基本理論、基本技能及各種嵌入式系統設計的典型開發、調試和測試工具的使用。畢業后有能力適應市場需求,擁有一定的移動終端、數字家電、信息家電以及對傳統產業信息化改造的開發及維護能力,成為企業急需的掌握嵌入式系統設計與開發并且掌握軟件工程技術的人才。
嵌入式系統專業方向是面向應用的軟硬件結合的專業,因為通常沒有軟件硬件兼顧的專業,所以,在高校開設嵌入式相關課程的專業有兩類。
一類是學電子工程、通信工程等偏硬件的專業,他們主要從事硬件設計,廣義上的單片機控制類嵌入式系統通常都是屬于硬件設計。嵌入式硬件方向的最重要的課程應該包括:
(1)電路及電路板設計、模擬電子技術、EDA、硬件調試。(2)機電基礎課程、單片機原理及應用。(3)嵌入式微處理器的體系結構及接口技術。(4)底層軟件開發,包括bootloader及底層驅動開發。
另一類是軟件、計算機相關的專業,主要從事嵌入式操作系統和應用軟件的開發。嵌入式硬件設計完后,各種功能就全靠軟件來實現了,嵌入式設備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件,這占了嵌入式系統的最主要工作,嵌入式產品的差異很大程度在軟件上。對于嵌入式軟件方向的最重要的課程應該是:
(1)主流嵌入式微處理器的結構與原理。(2)嵌入式操作系統類課程。(3)嵌入式開發的其它相關軟件課程。(4)嵌入式開發的相關硬件基礎課程。
嵌入式系統課程的難度較大,如果在高職院校中用傳統的以課堂講授為主的方法教學,學生將會對眾多的軟硬件知識點和概念難以理解,繼而產生厭學情緒,從而使教學效果大大降低。嵌入式系統方向的課程教學應以實驗和實訓為主,講授為輔。課程設置應突出行業特色和職業教育特色、體現如下特點:
(1)寬口徑的基礎課體系。(2)突出程序設計能力培養的軟件應用類課程。(3)突出動手能力和專業知識能力培養的專業課程。
5 結論
據2009及2010年《安徽省高職高專教育專業情況分析報告》[3]中的統計,在校生數量較多的20個專業中,軟件技術、計算機信息管理和計算機多媒體技術均位列其中;而畢業生就業率較低的20個專業中,計算機信息管理和軟件技術也是位列其中。因此,高職院校計算機類的教學系,必須轉變傳統的軟件專業設置觀念。
正如教育部高等教育司高職與高專教育處范唯處長在全國高職高專校長聯席會議2010年年會的發言中所說,在新的歷史起點上,高等職業教育一定要以更新觀念、解放思想為先導,牢固樹立“就業導向”、“面向需求”和“人人皆可成才”觀念,突出人才培養的針對性、靈活性和開放性;堅持科學定位,以培養生產、建設、服務、管理第一線的高素質技能型專門人才為主要任務。隨著嵌入式應用的快速發展,人才的缺乏已經成為制約嵌入式技術發展的瓶頸,市場對專業的嵌入式系統開發特別是嵌入式軟件開發人才需求日趨上升。嵌入式專業,這個非常年輕的專業方向,必然是充滿活力和具有光明的發展前途的專業方向。
參考文獻:
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[2]周鳴爭,嵌入式系統與應用[M],中國鐵道出版社,2011.3
[3]安徽省高等教育處,安徽省高職高專教育專業情況分析報告[R],2010.7、2009.7
[作者簡介]
1.1科學價值觀、人生觀的嵌入樹立科學的人生觀和價值觀,自覺抵制享樂主義、個人主義、拜金主義等錯誤的思想,這是在會計工作中做到廉潔自律的思想基礎,這就要求會計專業學生必須樹立積極向上的人生觀和價值觀,加強自身社會適應能力和心理承受能力的訓練,這是奠定廉潔自律的基礎。
1.2綜合素質的嵌入會計人員綜合素質的高低不僅影響其職業技能、工作效率和工作質量的高低,進而影響其自身職業生涯的發展。因此,綜合素質的培養是高職會計教學的主要內容之一。在教學中,要注重培養學生的職業道德修養、法制意識和政治素質,確保實事求是、客觀公正、準確規范、誠實守信地做好本職工作;要注重培養學生的口頭與書面表達能力、良好的溝通協調能力以及團隊合作能力,以提升學生的溝通交流能力,實現團隊價值最大化;要注重培養學生的借助工具書閱讀、翻譯、撰寫一般外文專業技術資料的能力,以適應涉外工作的需要;要注重培養學生的計算機應用及信息采集、分析和利用的能力,以滿足會計工作對現代信息技術的需求;要注重培養學生的接受新知識、新事物以及自主學習、終身學習的能力,能夠運用正確的思想、觀點與方法分析和解決問題的能力,以提高學生的通用能力,滿足企業對會計人才的綜合素養的要求。
1.3職業技能的嵌入會計從業人員必須具備一定的會計專業知識和技能,才能勝任會計工作。職業技能,也可稱為職業能力,是人們進行職業活動、承擔職業責任的能力和手段。就會計而言,其職業技能包括會計理論水平、會計實務操作能力、提供會計信息的能力、職業判斷能力以及職業經驗等。為了提高學生的會計職業技能,要注重培養學生運用會計專業知識進行會計核算的賬務處理能力、運用現代信息技術進行會計信息處理的能力、運用會計專業知識編制財務報表、進行報表分析的能力,以提高學生的會計理論水平和實務操作水平;要注重培養學生運用會計專業知識和工作經驗對會計處理原則、會計處理方法等進行合理、合法的職業判斷和選擇的能力,以積累學生的職業判斷經驗。
1.4職業拓展能力會計人員要想獲得更好的職業發展,就要不斷地提升自己職業拓展能力。因此,在培養學生的普世價值觀、綜合素質、職業技能的同時,還要兼顧學生的職業拓展能力的培養。要注重培養學生運用連續幾年的財務報表進行財務預測、財務分析以及財務決策的能力;要注重培養學生用相關稅務法規對企業的稅收進行整體規劃的能力;要注重培養學生運用相關專業知識進行內部控制制度框架設計的能力,以拓寬學生的職業上升通道。
2、嵌入的時間
上述的科學價值觀、人生觀、綜合素質、職業技能、職業拓展能力等四個方面的內容具體什么時間嵌入到哪些課程常規教學中是另一個值得探討的深層次問題。不同的嵌入內容應該在不同的時間嵌入到會計常規教學之中。具體來說,人生觀、價值觀的樹立以及會計法律法規、會計職業道德、會計崗位認知、會計職業規劃、計算機的操作與應用、商務應用文的寫作與訓練、英語的聽說讀寫能力訓練等綜合素質的培養應該貫穿第一至第六個學期所有課程常規教學之中;關于職業技能的具體嵌入時間,要視具體的崗位而定,一般而言,出納員崗位,應于第一學期將盤點核對現金、編制資金日報表、編制銀行存款余額調節表、填寫各種結算單據以及收銀識別假鈔等基礎技能嵌入《基礎會計》《出納實務》等課程的日常教學之中;成本核算崗位,應于第二學期將成本分配計算、撰寫成本分析報告、制作成本分析報告PPT演講稿等技能嵌入《成本會計》《財經應用文寫作》《演講與口才》等課程的常規教學中;會計核算崗位,應于第一至第三學期將填制審核原始憑證、填制記賬憑證、登記賬簿、編制會計報表及其附注說明等技能嵌入《基礎會計》《財務會計》等課程的日常教學中;納稅申報崗位應于第三學期將填寫納稅申報表、網上報稅、書寫稅務清潔報告、編寫稅務籌劃報告等技能嵌入《稅法》《稅務會計》《稅務籌劃》等課程的常規教學中;會計信息崗位,應于第四學期將會計憑證的錄入、會計賬簿、會計報表的輸出與維護等技能嵌入《會計電算化》等課程的日常教學中;財務管理崗位,應于第五學期將書寫項目籌資方案、撰寫項目投資可行性分析報告、撰寫收入、利潤預測報告并制作成PPT演講稿等技能嵌入《財務管理》《管理會計》《財務報表分析》等課程的常規教學中;內部審計崗位,應于第五學期將現金盤點、存貨盤點、往來清算等技能嵌入《審計》課程的常規教學中。
3、嵌入的方式
將會計崗位的各項技能要求以什么方式嵌入到會計常規教學中,是事關嵌入式教學模式能否落到實處、能否在實踐中經受得住檢驗的關鍵環節。
3.1以常規課堂教學為嵌入載體要打破傳統的“滿堂灌”式的理論教學模式,要防止現實中的理論教學與實踐教學嚴重脫節的現象重演,就必須將會計的出納崗位、會計核算崗位、成本核算崗位、稅務申報崗位、會計信息化崗位、財務管理崗位、內部審計崗位的技能訓練分別嵌入到相對應的《基礎會計》、《財務會計》、《成本會計》、《稅務會計》、《會計電算化》、《財務管理》、《審計》等理論課程的常規教學中,每堂課分不清是理論課教學還是實訓課訓練,理論課中有實際操練,實訓課中有理論講解,每一堂課的教學都是在邊理論邊實訓的過程中完成,真正落實邊教邊學邊做,在學中做、在做中學,全面提高學生自主學習的能動性,大幅度提升學生的實際動手能力。
3.2借助布置課后學習任務的方式通過布置課后學習任務的形式,讓學生在學校圖書館、閱覽室、計算機房、電教中心或是自己的電腦上學會查閱、分析、撰寫各種財務分析報告、收入費用預測報告、投資籌資方案可行報告,在撰寫報告的過程中,自覺掌握了計算機的操作技能、Excel的制作技能、PPT的制作技能、應用文的寫作技巧等。
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號: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
以往的高職計算機應用技術專業設置方法,基本上都是面向綜合。要求學生在畢業時要具有計算機的基本知識和基礎理論,熟悉計算機軟硬件操作,具有一定的硬件維護 、網絡安裝和管理、網頁設計與多媒體處理、軟件開發與維護的能力,并具有較強的適應計算機技術快速發展的能力。這種專業設置的方法基本上是以本科的專業設置為參照,經過適當的簡化就變成了高職的計算機應用技術專業。這種設置專業的方法無疑是仍然沒有放棄以學科體系為目標的專業設置方法,顯然已經不適合國家現在按照專項職業能力來培養學生的高職教育目標。
《教育部關于加強高職高專教育人才培養工作的意見》指出:“高職高專教育是我國高等教育的重要組成部分,培養擁護黨的基本路線,適應生產、建設、管理、服務第一線需要的,德、智、體、美等方面發展的高等技術應用性專門人才。”它為高等職業教育人才培養目標指明了方向。根據這一目標,我們必須對計算機應用技術專業建設進行改革。
1 專業定位和人才培養模式
1.1 專業定位
專業定位必須要考慮多種因素,比如學校實際辦學條件,專業發展前景等,其別重要的一點就是專業必須要側重于某一專業方向。也就是說,必須放棄以往計算機應用技術專業大而全的特點,應該專注于專業的某一領域。
從職業方向角度來講,計算機應用技術專業相關的職業崗位是非常多的,幾乎可以說是涉及了計算機行業的所有崗位。雖然說適應面寬是有好處的,但是必然也會帶來專業能力不強的問題,也就是橫向和縱向的矛盾問題。不應過分追求專業適應面的寬泛,而應考慮到每個職業崗位在知識水平和能力結構上各有側重,計算機知識技能體系如此龐大 ,一個學生在三年時間內也不可能面面俱到、樣樣精通。這種情況就決定了學生在三年時間內應該選擇某一方向,有所側重的去學習,也就是專業要定位明確。
為了貫徹國家“高職教育要適應國家經濟、社會發展的需要,要為地方經濟服務”的指導方針,職業院校要以服務區域經濟和社會發展為目標,針對區域經濟發展的要求,靈活調整和設置專業,強化職業教育特色。職業院校的專業建設一定要加強與地方經濟社會發展的需要相結合,及時調控與優化專業結構布局,根據自身條件適應地區、行業經濟社會發展的需要,有針對性地調整和設置專業。
由此看來,高職教育能否為經濟建設服務,關鍵在專業設置。專業是否同經濟和社會發展相適應是衡量專業結構是否合理的根本標志,專業建設必須與地方經濟發展緊密結合。我校地處廣州市,以廣州市為中心,輻射珠三角等經濟發達地區。該地區有著非常發達的信息技術產業和電子產品制造業。在這些行業中,小到智能卡、手機、PDA,大到信息家電、汽車電子、交通管理,甚至是航空航天,嵌入式技術已得到了廣泛的應用。大力發展嵌入式技術與應用已迫在眉睫,因為它已經成為我國信息技術產業實現跨越式發展的重要砝碼。
基于以上考慮,結合我校辦學條件,我們確定把嵌入式技術作為計算機應用專業的發展方向。
1.2 人才培養模式
教育部16號文件《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》第五條“大力推行工學結合,突出實踐能力培養,改革人才培養模式”中指出,“要積極推行與生產勞動和社會實踐相結合的學習模式,把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點,帶動專業調整與建設,引導課程設置、教學內容和教學方法改革?!痹趯I定位以后,下一步非常重要的工作就是人才培養模式的改革。改革當然是要采用工學結合的培養模式。但是,怎么樣工學結合?怎樣在工學結合中突出“能力提高”的主線?在改革和實踐過程中,我們感到“工學結合”絕不是一種形式。要切實開展工學結合的培養模式,首先要求我們在思想上要充分理解工學結合內涵,不能片面地認為把學生安排到工廠企業去頂崗實習就是工學結合。工學結合應是在“做”中“學”,所以學習的場所不應只限于在企業、工廠,在學校教師的指導下完成工作任務同樣是“工”,這樣才會在把握工學結合的實質的情況下,使工學結合不會流于形式,變得靈活多樣。
在探索工學結合實踐過程中,我們把重點放在教學過程的實踐性、開放性和職業性上,抓住實驗、實訓、實習這三個關鍵環節。建立完整的工作過程系統化任務,真正激發學生為做而積極主動思考,從而學到知識。把課堂搬到實訓室,把實訓室變成學生的工作單位,讓學生自己管理設備,從“做”中“學”。以工作任務驅動,教師從“教”的角色轉變為“指導”的角色。讓學生在任務項目驅動下,進行一系列工作過程活動。在這種工學結合模式中,學生不但獲得了完成工作任務的專業能力,同時也獲得了遇到問題如何解決的方法能力,以及與人交往、合作的職業能力。
當然我們也不能忽略在企業、工廠一線接受鍛煉的重要性,只是絕對不可以走形式。在企業、工廠,學生同樣也要有老師的指導,當然也包括有實際經驗的企業、工廠的工程師、技師等技術人員的指導。同樣,在企業實習,也要突出“任務驅動”、“項目導向”的原則,使學生在一個個任務和項目中真正得到鍛煉。廣州地區是嵌入式行業發展比較快的地區,我們利用這一優勢,與廣東嵌入式公共技術中心等單位展開校企合作,派學生到企業去,接受企業的項目培訓,參與企業的項目研發等工作,使學生得到真正的鍛煉。
2 課程體系建設
課程體系從原來的以學科為體系的課程設置轉變為以能力為主線的課程體系設置,即先按專業主要工作崗位,找出崗位相應的主要工作任務,在根據工作任務分析需要的職業能力與素質,最后在定位相對應的課程。這種對課程體系的設置方法,更加具有針對性,符合以能力、技能為目標的培養方針。具體過程如表1所示。
整個教學體系的設置體現模塊化的特點,加大了實操、實訓課的比例,并專門安排課時進行綜合項目實訓。對基礎理論課以適用、夠用為原則,加強課程設置的針對性和實用性,使整個教學體系結構合理,科學可行。具體說來,分為以下幾個模塊:
1)公共文化基礎模塊:計算機數學、計算機應用基礎、計算機英語。主要針對職業能力和素質中的項目文檔編寫、項目報告、資料查閱及數學基礎等能力要求。
2)硬件基礎模塊:計算機電路基礎、計算機組成原理、Protel制圖。需要強調的是,從事嵌入式行業,無論是做軟件還是硬件,都要有硬件基礎。
3)軟件基礎模塊:C語言程序設計、C++語言程序設計、數據結構、數據庫原理與應用、Java程序設計。嵌入式系統開發測試等崗位都要求有較好的編程能力,而且由于嵌入式系統編程建立在特定的硬件平臺上,勢必要求其編程語言具備較強的硬件操作能力。目前,毫無疑問的是在嵌入式編程中用的最多的是C語言,所以,在課程設置時,我們改革原來的各門課基本上平均安排課時的做法,對C語言,特地安排了一個C課程系列。首先,加大C語言基礎部分課時量,針對很多學生的實際情況,安排了兩個學期144個學時來完成C語言的基礎部分,使重點核心課程的教學效果得到了保障;其次,新開了一門C語言高級編程,主要是提高學生的C語言綜合項目編程能力;最后,在Linux編程基礎等課程中繼續加強學生C語言方面的編程能力。實踐表明,我們這種核心關鍵課程系列化的做法明顯地提高了教學計劃中規定的學生核心能力。
4)專業技術知識:ARM體系結構、嵌入式操作系統、嵌入式應用開發、嵌入式綜合項目實踐。主要是針對ARM硬件體系,掌握嵌入式開發環境搭建、內核移植、內核裁剪、各種驅動開發、應用開發等,使學生掌握嵌入式系統設計與開發技能。
3 師資隊伍建設
專業發展的好壞,與是否有一支“比例適當,素質優良,結構優化,敬業奉獻”的教師隊伍有很大關系。我們專業目前教師的學歷層次、職稱結構都不合理,沒有達到教育部規定的高職高專師資隊伍的學歷要求和職稱結構要求。師資引進渠道單一,主要的渠道是錄用本科院校畢業的本科生和研究生。雖然他們有扎實的理論知識,但是缺乏實踐經驗,尤其是缺乏實際項目開發經驗?!半p師型”教師隊伍建設還存在很大困難,缺少真正的既懂教學又有實踐技能的“雙師型”教師。
為解決上述問題,我們鼓勵在職教師通過進修等形式提高學歷,鼓勵教師去參加專業技術培訓、去一線企業進行鍛煉,通過這種途徑,專業教師可以獲得工程技術技能人員任職資格,更重要的是還可以獲得一線項目工作經驗,成為真正的“雙師”型人才。
另外一個解決的途徑就是吸引社會上相關行業的優秀人才到學校來。根據不同情況,不能離開原來工作崗位的就聘請做兼職教師,可以全職的就做專任教師。選派有經驗的教師做他們的指導老師,使他們很快能夠獲得教學方面的經驗,勝任教師的崗位。還要注重從生產一線選聘有實踐經驗的技術骨干,經過教師培訓做兼職教師,不斷加大兼職教師的比例,作為向“雙師型”方向發展的一項重要措施。
4 實訓實踐基地建設
要想培育出適應崗位需要的技能型人才,就必須抓好實訓實踐環節。尤其是嵌入式技術涉及諸多領域,比如計算機、通信、自動化、電子工程、機電一體化等專業領域,有很強的綜合性,它強調兩面性,既需要懂硬件,也需要通軟件,同時嵌入式技術方面的課程都是實踐性、應用性很強的課程,這就需要加強實踐環節,以達到培養學生的動手實踐能力、綜合應用能力和創新能力的目的。
在校內實訓基地建設方面,側重于體現教學做一體化,著重培養學生的動手實踐能力。我校經過近幾年的不斷建設,嵌入式技術專業也形成了從基礎到應用的實訓體系結構,先后成立了電子技術實驗室、嵌入式技術實驗室等。另外,由于實訓條件建設需要較大的經費投入,而且如果利用率不高的話,也會造成資源的浪費。所以,我們利用現有條件,積極提高實驗室的利用效率。電子技術實驗室,除了可以做電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術等課程實驗外,增加電工學等方面的實驗。嵌入式技術實驗室既可以做嵌入式系統實驗(包括Linux和Wince兩個方面),又可以做單片機的實驗,而且選用的是三合一單片機實驗箱,包括89C51,196和8088三種核心芯片,也就是說,不但可以承擔8位和16位單片機系統實驗,而且可以做微機原理與接口實驗。通過改革實踐,我們把課堂搬到了實驗室,教師直接在實訓室上課,改變了以往在教室滿堂灌的落后做法,在實訓室邊教邊做,邊做邊指導,不斷提高教學效果。
在校內成立學生工作室,配備一定的實驗條件,使學生有一個良好的學習實驗環境,而且更方便學生之間及學生和老師之間的交流。工作室由學生自己管理,學生可以長時間在工作室學習,自發成立興趣小組,自己規定項目任務去做。同時,也指派指導老師,由老師根據各種技能比賽或一些課題,安排學生參加開發。這種成立工作室的做法,同時也對提高學生的主動性、創造性很有幫助。
在校外實訓基地方面,結合就業崗位,使學生親歷工作環境,縮短學生與崗位需求的差距。與多家IT公司簽訂校企合作協議,并積極開展各種形式的校企合作。如與廣東美的自控科技有限公司合作,并由廣東省政府撥出項目扶持基金,開展電子類人才教育工程項目。與廣州惠邁電腦有限公司合作,建立學生電腦實踐中心,派學生到公司實訓,并定期舉辦裝機大賽。
5 教學方法與手段改革
5.1 教學方法
改進原來按照知識點進行教學的按部就班的教學方法,采用“任務驅動”“案例法”“互動式”“啟發式”“項目導向”等教學方法,堅持以學生為主體的思想,教師主要起“啟發”和“引導”的作用,培養學生自主學習能力。
把對應的知識設計成設計靈活的、可操作性的具體實訓任務,要求學生在具體的完成任務的過程中培養實際動手與思維能力,增強創新意識。改變以往先講理論基礎的方法,比如在電子技術基礎的教學中,就可以直接從安排分析和設計數字電路開始,分為:組合邏輯電路、時序邏輯電路和綜合數字電路三個模塊,又把各個模塊設計成一個一個的學習情境和對應的任務,由任務開始,而不是由理論基礎開始,在完成任務的過程中,使學生由被動接受改為主動學習,也使完成任務的過程變成了知識點的掌握過程。
盡可能把真實項目引進到教學過程中,這里的真實項目可以是企業已完成的開發項目。以一個具有代表性的工程項目的開發過程(如嵌入式智能手機開發)為主線貫穿整個教學過程,尤其是針對一些綜合性的可以進行完整課程設計的課程,構建完整的教學設計,對教學內容進行了一定程度的解構與重構,以項目導向促進實現學生能力的提高。
改革考核的內容、方法,以檢驗學生的技能水平和各項能力為目標,采取綜合考核方式,將學生自主學習情況、創新活動及表現、學習過程情況等納入考核評價體系,學生成績以技能考核為主,理論考核為輔,建立以能力考核為重點,以過程考核為中心的課程考核評價體系。
5.2 教學手段
靈活采用多種教學手段,運用電子課件教學,基于嵌入式技術課程體系特點,多采用計算機輔助教學手段,使抽象的理論教學變成“所見即所得”的感性教學。如電子技術基礎、單片機原理與應用、嵌入式系統設計等課程,都可以很方便的利用仿真教學的手段,使學生較快的接受所學知識。
把教學引入到實訓室中,真正體現“教、學、做一體化”的思想。在教學過程中采用“邊學邊練、邊學邊用、學用結合”的教學方法,及時將課程學習轉換成真實的專業技能和職業能力的培養。
采用課內外結合的教學手段,利用課外活動小組、網絡QQ群、網上答疑等形式促進教學。
6 結束語
據調查,目前在其它計算機專業中低端人才日趨飽和的情況下,嵌入式技術專業的人才需求仍處于緊缺狀態。針對高職院校,嵌入式技術專業的畢業生可以從事嵌入式系統應用開發、產品管理、售后服務、技術支持等工作。本文從“就業為導向,能力為目標”的原則指導下,提出了計算機應用技術專業的改革思路,并進行了實踐。首先是根據區域經濟特點進行專業定位,再根據嵌入式技術方向的定位進行崗位調研和崗位能力分析,制定培養目標和人才培養規格,并根據工作任務和任務所需能力和素質,制定學習情境和對應課程體系。其他方面,師資力量建設、實訓實踐基地建設、教學方法和手段等工作也要在此技術上同步進行,以達到培養技能型人才的目標。
參考文獻:
[1] 張凡.以就業為導向的高職高專計算機應用專業課程體系建設[J].電腦知識與技術,2008(8).
作為信息技術應用發展的一個新方向,嵌入式系統是單片機系統更高級的應用,硬件資源非富,軟件開發基于嵌入式操作系統基礎之上,系統的功能和性能有了大大的提高。它可以應用于物聯網的前端、車聯網的移動端、移動應用等。嵌入式軟件開發課程是我校計算機科學與技術和軟件工程專業的一門專業課程,其實踐教學是整個教學課程的一個重要環節,是提高學生積極性、主動性和創造性的重要教學過程。通過實驗課程的學習和實踐,學生提高了工程設計能力、系統分析能力、基礎知識綜合性整合能力等。在實際的嵌入式軟件開發實踐教學中,通過近幾年的不斷改革和探索,實踐教學效果有了較大的提高。
一、嵌入式軟件開發課程的現狀
嵌入式系統是控制、監視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。嵌入式系統通常執行的是帶有特定要求的預先定義的任務,通常,這一任務是通過執行嵌入式軟件來實現的。廣義的嵌入式系統一般分為兩種,一種是嵌入到其他設備或者機器中的模塊,進行設備的控制,比如冰箱、空調等里面控制模塊;另一種是獨立的設備系統,比如:路由器、機頂盒、手機等。針對前一種嵌入式控制模塊,一般采用的嵌入式操作系統為:uC/OS、uCLinux、Window CE、Linux、VxWorks等。而后一種嵌入式系統采用的操作系統,主要針對手機而言,操作系統平臺:Microsoft公司的window phone、Google公司的Android、Apple公司的iOS以及嵌入式Linux等。進行嵌入式軟件開發時,針對不同的嵌入式開發平臺,需要的軟硬件環境是不同的。尤其是iOS開發環境,需要使用Apple公司的硬件平臺和MACOS操作系統環境。我們調研了周邊的一些高校,各高校設置的嵌入式軟件開發的課程教學內容不盡相同,有的是基于uC/OS操作系統的軟件開發,有的是基于Linux操作系統的軟件開發。軟件平臺主要是指嵌入式操作系統,如VxWork、WinCE、uC/OS、嵌入式Linux等。我們學校選擇的該課程內容是基于Linux操作系統平臺的嵌入軟件開發。
二、嵌入式軟件開發實踐教學情況
嵌入式軟件開發實踐課程對學生的基礎要求較高,學生的動手操作能力要強。一方面,嵌入式軟件開發實踐的基礎要求,不僅要懂得底層系統軟件和軟件性能優化,而且必須懂得一部分硬件的工作原理。另一方面,是因為這一領域較新,技術發展較快,很多軟硬件技術較新或正在出現(如無線通信協議等),掌握這些新技術需要有較強的學習能力。目前,高校的嵌入式實驗室一般都配有專門的嵌入實驗箱或者嵌入式開發模塊,學生按照實驗箱(或者開發板)進行Bootloader移植、操作系統移植、硬件模塊的驅動程序開發、應用程序開發等。這些實驗項目,一般都隨著實驗設備隨機配備,有現成的實驗步驟和源碼。實驗課堂上,學生一般按照實驗指導書的操作進行。這樣,學生在嵌入式系統的軟件開發實踐中,學習的內容和形式對學生積極性的提高沒有多大作用,學生自主創新的機會較少。
三、嵌入式系統實踐教學的改進
針對在嵌入式軟件開發實踐教學中出現的一些問題,我們進行了一系列的實踐教學改革與探索。
1.軟硬件兼顧,加強基于硬件應用的軟件開發實踐教學環節。嵌入式系統的硬件平臺是多種多樣的,還有豐富的外部設備。嵌入式系統軟件是在這些特定的硬件基礎之上運行的,嵌入式軟件的運行依賴于特定的硬件。在實踐教學環節,考慮到在特定的嵌入式硬件平臺之上,完成嵌入式軟件開發的實踐課。最初,我們在嵌入式軟件開發實踐教學的對硬件的實驗安排較少,甚至沒有,學生沒有掌握底層知識,對嵌入式軟件開發訪問硬件資源方面,就無從下手。加強用軟件控制硬件的實踐教學內容。嵌入式軟件開發的軟件實驗,一方面通過軟件去控制硬件,完成特定的功能。利用硬件平臺的核心硬件電路和外設,通過豐富的傳感器獲取一系列的參數,通過網絡和控制系統,控制一些機械設備。比如,利用無線技術進行工業控制、環境監測、機器人控制等。這樣便提高了學生的興趣性、積極性和創造性。
2.開放實踐教學模式,與社會培訓公司聯合培養學生。充分利用社會培訓機構資源,聯合培養優質學生。嵌入式系統軟件開發技術特點,是技術新穎、發展快、應用廣泛等,高校教師需要有學習過程和項目實踐過程。然而,許多培新公司有專門的技術教師專門從事這方面的教學培訓工作。目前,有關嵌入式軟件開發培訓的公司很多,他們的教學體系、實驗內容、項目實踐等很有特色,他們一直關注著該方向的前沿技術,這些都是值得我們學習的。我校和北京博創興業科技有限公司合作,利用他們優質的培訓教師和實踐的開發經驗,參與學校的實踐教學,是我們嵌入式軟件開發實踐教學改革的一個重要方向。
3.按照社會需求培養學生,與企業聯合創建實踐教學基地。讓學生參與到科研和技術公司中,讓他們接觸到最近的理念和開發技術。創建校企合作的實踐教學體系,就是以培養學生的全面素質和實際項目能力為重點,利用學校與企業兩種不同的教育環境和教育資源,采用學校教育與企業實訓、實習的有機結合,共同完成高技術人才培養任務。在培養方案中體現校企合作實踐教學體系,與企業科研部門共同制定人才培養方案。這樣,學生能夠準確及時地根據市場變化和企業的需求,結合行業與社會經濟的發展,遵循教育規律,共同制定人才培養方案。在培養方案中,實踐教學過程處于突出位置,具有很強的崗位針對性和主動適應性,既能豐富學生的項目經歷,又能夠大大縮短學生就業后項目研究的適應期。
4.科研競賽項目帶動實踐教學。嵌入式軟件開發,作為軟件開發的一種,按照軟件工程的要求進行實踐教學安排,起到良好的教學效果。依據實驗教學課程與創新平臺的資金支持,深入企業進行項目調研,獲取企業在人才和技術上的各項需求。實驗室專業教師提出科研和實踐教學的需求方向和研究題目,嵌入式軟件開發的學生根據自身的興趣結合所學習的知識和技術,選擇項目驅動式實踐課程。項目來自老師的科研課題或企業技術研發。社會上,有關嵌入式系統開發的競賽也比較多,我們有選擇地讓學生參與嵌入式軟件開發的競賽。學生參與競賽,一方面給學生提供了學習新技術的機會,另一方面,學生積累項目了經驗,提高了協同工作能力,這些活動的參與,屬于嵌入式軟件開發實踐課程的一部分。這樣,豐富了學生實踐課程的形式,也提高了學生的學習興趣。
5.實踐成績評價體系的改革。嵌入式軟件開發實踐課程是具有操作性很強的教學環節。如何給學生一個合理的評價方法,一直是我們的改革內容,包括學習態度、實施和創作能力、文檔編制能力、組織協調能力以及團隊協作能力等。項目考核一般以項目答辯的形式進行,同時采用實踐考核和提交作品以及論文的形式,由指導老師評分。一方面,強調實踐過程的評價。嵌入式系統軟件開發的實驗功能和性能的實現非常重要,考慮到整個實驗過程的復雜性,我們更強調學生的實驗過程和實驗態度,實驗過程環節成績所占比重,由原來的30%提高到50%。另一方面,加強實驗報告的撰寫。撰寫實驗報告是大學生的一項重要的技能和素質,在實驗完成后,必須在規定時間內完成自己的實驗報告。嵌入式系統軟件開發的實驗報告內容主要包括:實驗目的、硬件平臺(具體外設)、軟件平臺(運行平臺、開發平臺及開發環境等)、實驗過程、軟件流程圖及源碼、實驗過程遇到的主要問題及解決方案等。在學生成績評價過程中,實驗報告部分是評價體系的一個重要指標。
四、嵌入式軟件開發實踐教學改革的初見成效
通過嵌入式軟件開發實踐教學環節,學生進一步地鞏固和加深了在課堂上學得的知識,鍛煉了實踐操作技能,增強了實際動手能力。通過近期的實踐教學改革,通過我們對學生的調研,學生對實踐教學評價越來越高,學生對該課程的興趣也更大了,學生的積極性和主動性有了較大的提高,學生的實際動手操作能力有了較大的提高,選課的學生也越來越多。通過對近幾年畢業學生的就業情況進行調研,從事嵌入式系統軟件開發的學生就業情況非常好,學生發展的機會也比較多。
五、結語
中圖分類號:G718 文獻標識碼: A 文章編號:1672-5727(2016)06-0017-04
一、京津冀一體化概述
京津冀位于環渤海心臟地帶,是現階段我國北方經濟規模最大、最具活力的地區之一,包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、石家莊、邯鄲、邢臺、衡水、滄州、秦皇島、廊坊、張家口、承德和安陽,涉及到京津和河北地區12個地級市,區域面積約為21.6萬平方公里,人口總數約為1.1億人。國務院總理在政府工作報告中指出,加強環渤海及京津冀地區經濟協作。在聽取京津冀協同發展工作匯報時強調實現京津冀協同發展,是面向未來打造新的首都經濟圈、推進區域發展體制機制創新的需要,是探索完善城市群布局和形態、為優化開發區域發展提供示范和樣板的需要,是探索生態文明建設有效路徑、促進人口經濟資源環境相協調的需要,是實現京津冀優勢互補、促進環渤海經濟區發展、帶動北方腹地發展的需要,是一個重大國家戰略,要堅持優勢互補、互利共贏、扎實推進,加快走出一條科學持續的協同發展路子來。京津冀一體化的關鍵在于實現三地的科學協同發展,而推進京津冀協同發展,要立足各自優勢、立足現代產業分工要求、立足區域優勢互補原則,因此,應大力推進京津冀三地之間的產業協同,努力實現優勢互補、良性互動、共贏發展。
二、京津冀一體化背景下高職動漫人才培養模式存在的問題
推進京津冀區域一體化,為京津冀三地人才交流創造契機,使動漫專業學生擁有更多更好的就業機會。動漫人才緊缺促使動漫及相關專業成為高職院校的熱門專業,這繁榮景象的背后卻呈現出部分高職院校開設動漫專業存在盲目性和功利性,由此引發許多弊端,在實際教學中己經愈發明顯地暴露出問題的普遍性和嚴重性。
(一)人才培養目標不準確
從高職院校動漫人才培養方案中不難發現動漫專業畢業生就業范圍非常廣,大部分高職院校都會提出學生畢業后適合在游戲公司、動畫公司、廣告公司、電影制作公司、電視臺、雜志社、出版社以及培訓學校、自主創業等方面工作,可以看出很多高職院校在動漫專業的培養目標上過于寬泛,而且完全沒有針對性。這些空泛的培養目標實際上等于沒有培養目標,造成高職院校對動漫專業整體理解模糊,教學體系混亂,專業定位不合理。因此,高職院校在人才培養模式的改革中應深入調研京津冀地區動漫人才狀況,有針對性地構建適合京津冀區域發展的人才培養模式。
(二)人才培養特色不明晰
京津冀區域經濟的快速發展,為眾多院校開設動漫專業提供了契機,使得動漫專業遍地開花。經過調研不難發現,除北京電影學院動畫學院、中國傳媒大學動畫學院等名牌高等院校外,其他多數院校動漫專業都是在近幾年內匆匆開設的,在教學體系、師資水平、教學設施等方面存在不足。高職院校在專業特色人才培養中需要結合京津冀一體化中北京、天津與河北的功能定位,主動調整自己的培養方案,明確專業培養特色,為京津冀一體化建設提供有力支持。
(三)人才培養結構不合理
要實現高等教育效能的最大化,其根本是要保障區域優勢產業的發展,結合地方產業的優勢和特點來設置人才培養模式。若人才培養模式不合理,就會造成高職院校對專業整體理解模糊,教學體系混亂。有些高職院校在整體課程體系上學科本位思想嚴重,缺乏適合自身特點的改革和創新,課程之間內容交叉重復,缺乏有效整合,教學內容不明確,課程編排不合理;課程設置與企業需求聯系不夠緊密,課程開發很少參考企業意見。這種封閉式的課程開發方法制約學生創意性思維發展,不能為京津冀一體化建設提供助力。
三、京津冀區域一體化背景下高職院校動漫人才培養模式探索
隨著京津冀區域一體化的快速發展,京津冀地區高素質技能型人才的需求量不斷增加。高等職業教育作為服務地方經濟的一種教育形式,需要根據京津冀地區一體化發展狀況,培養依托區域發展的技能型人才,以適應企業發展需要。
(一)促進京津冀區域人才發展,構建“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式
1.“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式內涵
“1+1嵌入式”中的第一個“1”指學生所在學校,第二個“1”指企業?!扒度胧健备拍钭钤邕\用于計算機領域中,指計算機軟件與硬件相結合,即系統的應用軟件與系統的硬件一體化。高職院校作為高素質技能型人才培養機構,具備理論知識和專業技術集聚的特性,企業則兼備專業人才與技術應用,二者存在著“交集”。高職院校與企業需要選取適當“集合點”,以“嵌入式”合作的形式把院校與企業各自功能需求嵌入到對方中去,實現學校與企業“相互依托,緊密結合”,打破原有學校和企業的界限,實現學校與企業間雙向參與、資源共享、優勢互補,以共同培養適合生產、建設、管理、服務一線需要的高級應用型人才?!?+1嵌入式”人才培養是將企業管理、企業技術和企業資源等嵌入到院校人才培養過程中,實現院校與企業合作育人、合作就業和合作發展的培養模式,其主要構成要素包括“一個平臺、兩個融合”。
“一個平臺”是指企業真正參與到專業人才培養過程,學校與企業共用搭建平臺,建立專業指導委員會,實現資源優化共享的一種新型人才培養模式。通過“嵌入式”校企合作理念,對現有人才培養目標、教學內容進行改革,構建符合京津冀一體化發展需要的人才培養模式。
“兩個結合”是指企業需求與人才培養模式相結合,校企雙方共同制定人才培養目標,建立以企業需求為依據,以真實工作項目為基礎,以工作過程為導向的模塊化課程體系;企業環境與校內教育環境相結合,努力構建校內模擬實訓室,模擬真實企業工作環境,校外有企業作為實習基地。通過“兩個結合”使學校和企業相互合作、互為補充,充分發揮各自優勢,共同為專業建設貢獻力量。
2.“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式的實施
“1+1嵌入式”校企合作人才培養模式打破了傳統教學模式,以京津冀經濟圈為基礎,以企業人才需求為標準培養企業“用的上,留得住”的專門人才,企業全程參與教學,結合校內理論講授改革教法,這種新型人才培養模式既面向就業市場又服務地方經濟。依托京津冀區域優勢,合理構建“1+1嵌入式”人才培養模式,無論是院校還是企業都能充分發揮自身資源的優勢。同時,將理論知識和實踐能力融為一體,能夠對接企業人才需要,使學生與企業實現無縫對接,實現學校、企業、學生、家庭和社會多方受益,實現“多贏”局面。
河北旅游職業學院動漫設計與制作專業以校企合作為載體,以企業需要為依據,以學生就業為目標, 建立“1+1嵌入式”校企合作動漫人才培養模式,以“校企一體、雙向合作”為平臺,借助京津冀區域發展優勢,實施校企深度合作,具體實施過程如下。
首先,動漫專業教學指導委員會每年圍繞人才培養方案和專業建設至少召開一到兩次會議,根據當前動漫行業現狀對動漫人才培養方案進行討論和修改,確定教學核心知識與動漫企業實際生產項目相符合;企業需要根據實際崗位需求制定相應的“人才訂單”,專業指導委員會根據“人才訂單”共同討論確定人才培養目標、教學計劃以及專業理論和實踐教學工作。企業選派專業人員擔任兼職教師,指導學生實訓實習,為學院提供校外實習基地。
其次,安排本專業教師每學期至少兩次到動漫企業進行走訪,對企業一線人才需求進行系統翔實的調研,并在實踐教學中不斷完善現有教學項目,推進動漫專業教學改革,充分利用現有平臺實現校企資源共享。
再次,在校內加大教學硬件設施的投入力度,組建動漫模擬實訓實驗室,將學院內部實訓設備進行優化重組,構建“理論知識――虛擬實訓――企業合作”三級實踐教學體系。在教學中,嚴格按照專業指導委員會制定的人才培養計劃統一要求,保證完成學生實習實訓任務。
最后,利用假期選派教師到企業掛職鍛煉,利用京津冀區域人才交流合作,將企業實際工作項目引入課堂教學,根據動漫企業項目制作生產流程,完善各崗位實習計劃,從課堂理論教學、學生技能訓練,到日常教學管理,最后到企業項目實踐的完整教學過程,都與企業隨時溝通、緊密結合。同時,企業內部人員也不定時到學校進行培訓、講座、項目指導等,這樣形成學校與企業雙向合作、互利共贏的局面。
(二)整合京津冀資源優勢,優化專業課程體系改革
以京津冀一體化對人才的需求情況為背景,以校企合作為平臺,整合京津冀企業教學資源優勢,根據動漫專業崗位能力要求,構建基于工作過程導向的模塊化課程體系。對傳統教學方式進行改革,將高職院校與企業進行有機結合,實現深層次合作,并形成圍繞技能型人才培養目標構建“五層雙軌”適合動漫專業人才培養需求的“模塊設置、層次銜接、能力遞進”課程體系結構,如圖1所示。通過五個課程模塊的設計實現課程之間的“層次銜接”,與動漫作品制作流程基本保持一致。學生掌握專業知識與技能按照“能力遞進”的次序,學習相應模塊課程后,按照能力要求能夠完成動漫作品相對應流程。
確定模塊化課程體系后,由專業指導委員會對專業課程進行論證,以崗位能力為導向、以職業能力為核心,將傳統學科理論知識進行分解,按照企業實際工作任務進行組合,確定課程教學內容,努力構建以項目為載體、基于工作過程的學習情境。
教學內容與項目相結合,通過京津冀三地合作和優勢互補,與京津企業合作辦學,將企業真實項目引入課堂營造工作氛圍,進行知識與技能綜合運用,提升學生實際操作能力。實訓項目都是企業真實案例,項目內容不定期更換,實現項目與時俱進。將企業真實項目引入課堂,學生完成項目的同時也熟悉了企業生產流程,加強了學生的就業能力。
(三)改進實踐教學,滿足京津冀一體化需求
根據京津冀人才需求情況,結合動漫專業人才培養目標,改進實踐教學方案,將實踐教學項目具體化,合理配置實習、實訓、畢業設計等實踐教學環節,按“基本技能――專業技能――綜合應用能力”逐層遞進,將每門課程具體實踐任務落實到企業真實項目中,使學生從理論到實踐,從實踐再到理論,直到掌握必備的理論知識與實踐技能。
因此,以項目為導向,構建模塊化實踐教學體系,改變了傳統結果導向的理論觀念,是一種由知識傳授向認識傳授的教學變革。通過與企業領導、行業專家交流研討,根據動漫產品設計制作流程,以工作項目為引導,劃分實踐課程模塊,安排教學內容,構建實踐教學體系,使學生提高了學習興趣,培養了學生的創新思維,形成關鍵能力。
通過對高職“1+1嵌入式”校企合作動漫人才培養新模式的探索與實踐,采用理論與實踐結合的教學方法,營造真實的動漫創作工作情境。動漫企業參與人才培養方案制定和參與設計教學項目流程,整合原有教學過程,利用實際項目教學,有助于學生提前適應工作角色,同時也提高了學生創新意識和學習熱情 。
幾年來,河北旅游職業學院動漫設計與制作專業通過“1+1嵌入式”校企合作人才培養新模式和“模塊設置、層次銜接、能力遞進”課程體系的構建,在提高學生實踐能力和就業層次等方面都取得了一些成績。自2008年開設動漫設計與制作專業以來,許多畢業生經過幾年的職場磨煉,現己成為企業的骨干,深受用人單位的好評。
要實現“1+1嵌入式”校企合作,必須做到全面了解、認真分析、詳細評估、全面拓展。因此,需要掌握京津冀區域動漫產業發展趨勢,詳細調研動漫企業的產業結構和人才需求,準確評估京津冀區域動漫人才的能力標準,使學校動漫學科教學體系與動漫產業鏈體系做到彼此對接,培養出企業真正需要的具有地方特色的動漫人才。
參考文獻:
[1]杜建書,慕欣茹.京津冀協同視閾下河北職業教育發展策略研究[J].石家莊職業技術學院學報,2015(3):18-20.
以工作過程為導向的高職課程體系,要求課程設計要基于工作過程,充分體現工學結合的特點,以真實的工作任務或產品為載體來實施課程整體設計。課程標準設計的思路首先應依據專業人才培養方案中關于人才培養目標的闡述,明確課程目標;其次應結合職業教育課程觀、教學觀、能力觀,基于軟件工程的開發過程,以項目化教學來組織課程內容,在課程內容的選擇與排序中,以軟件工程實施的不同階段、典型任務為載體,將課程內容劃分為互相聯系的學習情景;第三應通過對各學習情景中學習目標、主要內容、授課方式、師生要求等各項內容的描述,來規范課程所要求的內容;第四應通過對課程內容的選取和組合,以一個完整的項目為載體,完成課程的實施;最后,通過對項目實施過程中各個環節的考察和評價,來完成對課程的評鑒與考核。嵌入式應用與開發課程標準制訂的設計思路可以用圖1來表示。
1.1 課程標準制訂依據
由于嵌入式系統應用技術是一門新興的技術,發展歷史較短,發展速度很快,所以課程的設置與開發,既要以國家職業標準為基礎,又要依據市場變化和企業對人才的需求進行調整。根據市場調研和企業人才分析,我院計算機應用技術專業嵌入式應用與開發課程所面向的工作崗位主要是J2ME程序員、手機軟件測試員、手機多媒體程序員、手機游戲工程師以及相關的3G網絡環境下的無線應用型人才嵌入式應用與開發課程的開設,緊密結合市場對人才的需求,具有一定的前瞻性。結合目前3G市場對手機軟件開發人才的需求,課程的內容設計將以此為依據進行動態更新。課程內容將隨著市場的變化、企業對人才的需求和嵌入式系統應用技術的發展及時更新和補充;基于目前的教學環境,本課程主要以J2ME應用軟件開發為主。
1.2 課程標準框架結構
嵌入式應用與開發課程標準共有七個部分組成:前言部分、課程目標、課程內容、課程實施、課程評鑒、教材編寫與使用建議、附錄。其中,前言部分包括目的、設計思路、課程性質與任務、課程職業面向、課程能力培養分解、參考文檔;課程目標包括總體目標和具體目標;課程內容包括學習情景、課程單元、情感態度、學習策略;課程實施包括教學模式、教學建議、項目參考實例說明等;課程評鑒包括課程考核和課程評價;教材編寫與使用建議包括教材編寫原則和教材使用建議;附錄部分包括國家職業標準、參考數目、網絡資源、精品課程等。
2 嵌入式應用與開發課程標準內容
2.1 課程目標
課程目標是課程學習的預期結果:即完成某個專業或某門課程之后,學生將要達到某一確定的知識、能力、素質的人才規格要求,其總目標與專業培養目標一致。專業培養目標是由社會需求分析、個體需求分析、教學現狀分析的綜合結果來確定的,因此也是課程目標確定的依據。
2.1.1 總體目標
嵌入式應用與開發課程的總體目標是加強學生的嵌入式軟件應用與開發意識,培養學生基于J2ME開發和應用嵌入式手機軟件的綜合能力。該能力的形成建立在學生基礎知識、基本技能、情感態度、學習策略和文化意識等素養整體發展的基礎上。
2.1.2 具體目標
依據總體目標,嵌入式應用與開發課程的具體能力目標如下:
(1) 熟悉嵌入式軟件開發的一般流程;
(2) 能夠安裝并配置J2ME開發環境;
(3) 能夠根據需求分析設計并完成UI設計;
(4) 能夠根據詳細設計文檔完成事件處理;
(5) 能夠應用MIDP通用框架實現網絡互聯;
(6) 能夠在移動設備中保存數據;
(7) 能夠完成多媒體編程(使用MMA);
(8) 能夠完成短信息編程;
(9) 能夠完成簡單的手機游戲開發。
加的為課程的擴展目標,對于個別學有余力的同學通過組建興趣小組的形式進行指導。
2.2 課程內容
同一課程目標可以用不同的內容來實現,包括不同的課程、學程與方法途徑。課程作為人才培養方案的基本實施單元,其科學性與合理性直接影響人才質量。課程內容的確定以前面的課程目標分析為依據,以職業綜合能力的細化分析為基礎,按照定向配置、動態優化的原則來選擇課程內容。
依據課程的具體目標以及上述課程選擇的原則,確定嵌入式應用與開發課程內容如表1所示。
2.2.1 學習情景
根據課程目標,確定“嵌入式應用與開發”課程共包括八個學習情景,每個學習情景包括:學習目標、課時、主要內容、教學方法與建議、考核與評價、教學材料、學生知識與
能力要求、教師能力及知識要求。以“根據需求分析設計并實現UI”學習情景為例,如表2所示。
2.2.2 課程單元
以完整的項目為載體,按照軟件工程的實施過程,將上述典型工作任務融入其中,以每四個學時為一個課
程單元,將整個課程內容組織起來。各課程單元包括學習目標、主要內容(重難點)、教學設計與組織、教學地點、教學儀器設備、教材及參考資料、練習與習題等。以“認識J2ME軟件開發項目”為例,如表3所示。
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2.3 課程實施
2.3.1 教學模式
不同課程模式是不同課程觀念的具體體現,所以對課程模式的選擇首先是對課程觀念的選擇。課程觀是教育觀在課程領域中的體現,是人們對課程本質、屬性、功能、目的、規律、原理和法則等問題所持的基本態度,是人們對課程的價值取向。模式的本質特性有三個:典型性、可分類性、可復制性。它反映了教學規律的主要矛盾和主要特征。
為了在教學中潛移默化地提高學生的軟件工程素養,擬在整個場景教學的過程中,全程貫穿軟件工程思想,并提供軟件工程管理工具。提供Step By Step的實訓指導手冊,來指導學生一步步完成開發環境搭建、需求分析、詳細設計、編碼調試、測試、源代碼管理、進度管理等一系列軟件項目管理相關的工作。
同時還會提供涉及到的軟件工程管理工具,例如源代碼管理工具、Bug管理工具、進度管理工具等等,并提供相應的說明書。此論文由流星畢業論文免費提供 網址2008w.com
2.3.2 項目教學參考實例
課程標準中給出課程實施過程中可以應用的參考實例,并明確項目內容、形式和具體要求。實例如下:
項目名稱:手機版列車時刻表的設計與實現(J2ME平臺;單機版)。
項目內容:根據課程學習的內容,在充分理解并掌握J2ME相關知識的基礎上,以項目小組(3~5人)的形式,在J2ME平臺上設計并實現列車時刻表軟件(單機版)的開發,主要功能包括軟件界面設計、車次查詢、站站查詢和列車詳細信息查詢。主要內容包括:
(1) 項目小組組建與成員分工;
(2) 項目需求分析與總體設計;
(3) 項目詳細設計與模塊劃分;
(4) 代碼編寫與單元測試;
(5) 在PC模擬機上試運行;
(6) 在支持J2ME的手機上真機運行并投入使用。
具體要求:
(1) 項目小組各個成員明確自己的分工和定位,積極主動完成各項任務;
(2) 在小組討論會議上積極發言,闡述自己對項目開發的建設性意見,記入成績考核;
(3) 集體討論并確定總體設計方案和詳細模塊設計;
(4) 認真完成個人的模塊任務;
(5) 撰寫需求分析報告、項目總體設計(小組全部成員);
(6) 撰寫模塊詳細設計文檔(對應模塊的責任人);
(7) 撰寫測試報告與試運行報告(該項工作的完成人);
(8) 撰寫實訓報告,并提交作品。(項目小組)。
3 結束語
“嵌入式應用與開發”課程標準已經初步形成,并用于指導任課教師進行教學實踐,取得了較好的效果。但是課程標準的制訂是一項系統而復雜的工程,需要經歷調研、分析、設計、實施、評鑒、反饋、修訂的完整過程才能夠更好地指導教學。在以工作過程為導向的課程體系架構下,開發適合高職計算機應用專業人才培養需求的課程標準,還面臨企業在標準制訂過程中參與的方式、課程實施相關的考核與評鑒、學生對于新的教學模式變革的接受程度等新的問題,需要經過實踐的檢驗和不斷的反饋來趨于完善,希望本文的研究對于推動高職教育教學改革的發展具有一定的意義。
參考文獻
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[2] 鄧澤民, 王寬. 現代四大職教模式[M]. 北京: 中國鐵道出版社,2006.
二、改革思路
以提高學生的實踐動手能力為導向,增大實踐環節比重,將實驗內容與課程設計內容相結合,采用課題驅動方式進行實驗教學。采用多種改革形式,包括合理優化好教學內容,采用“課內+課外”、“線上+線下”、“課堂+現場”、“主講+聘請”的教學手段和教學方法以及“平時+期末”的考核方式。1.合理優化好教學內容?!扒度胧较到y及應用”是武漢工程大學智能科學與技術專業特色專業課程,針對以往課程教學內容陳舊的問題,利用好學生在處理器方面的開發經驗逐步引導其了解嵌入式系統開發的方式方法、建立嵌入式系統設計的思維模式,便成為教學的首要任務。其工作重心是系統講述32位嵌入式處理器ARM7的功能特點及與其他處理器的區別比較,介紹ARM7與嵌入式操作系統結合后的突出優點,注意與前期學習的開發知識相聯系,適當介紹各類相關ARM處理器的特點以擴大學生的知識面,把培養學生的設計思維能力和動手能力貫穿于整個教學過程之中,最終達到學生能夠熟練掌握嵌入式系統的共性技術并能針對ARM處理器做一些簡單設計開發工作的目的。2.在教學手段和教學方法上,以“課內+課外”、“線上+線下”的形式,培養學生的學習興趣,鼓勵學生自學,讓學生積極主動地進行有目的的學習,采用“產品任務驅動”教學法,在嵌入式人才的培養目標、職業規劃、教學設備、教材、教學模式等方面徹底改變“重理論輕實踐”的傳統教學模式,不僅僅將理論教學與實踐教學融為一體,更是將技能傳授、行業規范與崗位素質培養融為一體。了解嵌入式系統的應用場景和方法,通過“主講+聘請”的形式,讓學生掌握基礎理論和算法,擴展學生的知識面和眼界。3.改善現有的考核評價體系。通過“平時+期末”考核方式改革,增大平時分比重,強調平時學習的重要性,并且以實驗考核為主,要求學生綜合運用知識,獨立完成以項目為導向的嵌入式系統。在評價學生學習的環節中,設計采用堂內學習、堂外實驗、平時作業、上機實驗、半期考試和期末考試相結合的學生全過程學習效果綜合評價體系。學生課程最終成績的構成為:平時成績占10%、實驗成績占25%、期中考試占10%、期末考試占55%。該綜合評價體系的設計,以“考試只是方法,知識學習和能力培養才是目的”的思想,督促學生重視知識獲取和能力培養,有助于調動學生在實踐訓練、課堂討論、師生互動、協作交流等方面的學習自主性,在課程學習的全過程中促進學生建立積極思考、努力進取的良好學習氛圍。
三、綜合改革設計
綜合改革設計:實行“課內+課外”、“線上+線下”、“課堂+現場”、“主講+聘請”教學模式改革和“平時+期末”考核方式改革,多種形式并行。1“.課內+課外”一體化教學改革做法為精簡課內講授學時,增加課外學時數,將原有的32課堂學時縮減為現有的24學時,將原有的8課外學時增加為40學時。課堂教學貫徹“少而精”原則,理論知識要講透,還要與實踐相結合,結合具體實例講解嵌入式系統的應用場合。重視基礎,以嵌入式系統基礎以及軟件的核心嵌入式實時操作系統為重點,全面介紹嵌入式系統概況、硬件和軟件、嵌入式操作系統內核設計和應用、嵌入式系統的設計和開發。強調實踐的重要性,注重基本訓練與創新能力的培養。培養和訓練學生掌握基本的嵌入式軟件開發能力,實現教學方式的幾個轉變:從純軟件到硬/軟件結合、從“紙”上談兵(編程序)到“板”上談兵、從“懂”怎么做到“會”做、從講/聽到講/聽/做。注重課程內容的時效性,處理好經典與現代的關系,不斷跟進嵌入式系統、基礎軟件等相關領域的最新發展狀況,把科研成果和教研成果引入教學。2“.線上+線下”教學改革做法是將教學內容和過程“網絡化”,請講課經驗豐富的老師錄制課堂教學視頻,開發具有特色的線上課程,利用網絡平臺組織教學,指導和管理學生進行自主學習。使用現有網絡教學資源輔助課程教學,督導學生在課外觀看學習,教師在課堂內組織輔導、討論、答疑及專題講座。3“.主講+聘請”聯合教學改革做法是聘請企事業單位相關專業人士、校外專家或工程師共同講授這門課,將專家們的工程、社會實踐經驗與學生分享,擴展學生的知識面和眼界。每年擬聘請4位專家講授8學時,每一位專家2學時,給學生作一次專題講座。4“.課堂+現場”教學改革做法是在課堂講授相關理論部分之后,在實際生產、工作現場或校內外實習實訓基地進行現場教學,通過現場示范,讓學生身臨其境。重視與相關企業的聯系,善于利用各種資源,為學生建立若干實習基地與創新基地。武漢立科特智能科技有限公司嵌入式軟件工程中心、武漢軟帝科技有限公司等均已成為學生的實習基地和創新基地,學生可以在那里開展一些實訓項目,通常采用將畢業設計內容與具體的研發項目相結合的方式。近年的嘗試表明,這樣的方式可以大大增強學生的實際開發能力,所完成的畢業設計內容具有一定的實用價值,學生普遍反映能夠學到更多的知識和掌握更實際的技能。5“.平時+期末”考核方式改革做法是增大平時分比重,將平時考核所占的分數比重由30%提高至50%,強調平時學習的重要性,并且以實驗考核為主,要求學生綜合運用基本理論知識,獨立完成一個有意義的實例項目嵌入式系統(如工業控制、數據采集、數據通信、智能儀表、DCS控制系統等)。平時成績組成:課堂討論表現及課外作業完成情況;實驗成績組成:上機實驗及實驗報告完成情況和上機考試成績;半期考試成績:測試學生對前半期授課內容的掌握情況;期末考試成績:測試學生基礎知識及綜合應用能力,進而從思想深處改變學生在其他課程中重理論輕實踐的現象。
四、改革效果
“嵌入式系統與應用”課程從武漢工程大學計算機學院智能科學與技術專業2010級開始開設,已經開設三屆。根據每屆學生的考試成績統計分析,其開課及格率平均為96%。通過本課程的理論知識學習及綜合實驗設計,學生的動手能力有了很大提高,很多感興趣的學生在課外自己購買相應的嵌入式開發板,做出了很多小課題實驗,部分學生更是應用學到的課程知識參與各項課外科技比賽,獲得了較好的成績。
關鍵詞:嵌入式系統開發;嵌入式軟件;教學形式;研究;實踐
中圖分類號:G642
文獻標識碼:B
1課程開設的背景及目的
從軟件市場需求上來看,嵌入式軟件人才需求的缺口很大?,F在從事嵌入式應用軟件開發的人員,以自動控制、通信專業和計算機硬件的偏多,基本是通過工作實踐逐漸轉型而來。因此,在高校中專門設置嵌入式軟件相關專業能在很大程度上解決相關人才匱乏的問題。
“嵌入式系統開發”是嵌入式軟件方向學生的主干課程之一。通過對本課程的學習,學生能夠掌握嵌入式軟件開發的系統流程;掌握嵌入式軟件的交叉編譯方法及調試方法;熟悉嵌入式操作系統的應用;掌握一些典型接口及設備的驅動;熟悉嵌入式圖形用戶界面的設計,使學生能夠對嵌入式系統的構建有個整體的概念,理解硬件和軟件之間銜接點,而這個恰恰是以前計算機專業傳統課程中的缺口。另外使學生能夠掌握常用的嵌入式應用程序圖形界面的設計方法,最后能夠達到設計綜合的嵌入式應用程序的能力。
2課程教學的組織與實施
2.1創新教學內容
從市場的調研得知,企業對嵌入式軟件人才的需求有幾個方向:嵌入式引導程序(BootLoader)設計,嵌入式操作系統內核的設計,基于嵌入式操作系統的驅動程序的開發,嵌入式圖形化用戶界面的設計,嵌入式數據庫的開發等。
嵌入式軟件方向的學生,畢業后如果想迅速從事嵌入式軟件的開發及設計,就應該掌握嵌入式系統開發的整個流程及其相應的調試方法。于是課程內容設置為:嵌入式系統開發環境的構建,引導程序的應用,嵌入式操作系統內核的裁剪,驅動程序的開發基礎,嵌入式應用軟件的設計方法。
嵌入式軟件的開發離不開一定的硬件環境及其系統環境,目前主流的嵌入式微處理器有ARM,MIPS等,成熟的嵌入式操作系統有Linux,WinCE,μCOS等。我們的教學平臺是基于ARM微處理器與Linux操作系統。選擇該處理器及操作系統的的原則是,ARM的應用廣泛性及Linux的開源性。我們實驗設備采用北京博創公司生產的UP-TECH2410。
市場對幾個嵌入式軟件方向人才的需求量及薪酬可以通過金字塔模型體現,如圖1所示。從圖中可見,在市場中,嵌入式應用軟件開發人員的需求是最大的,也就是嵌入式圖形化界面的設計及嵌入式數據庫的設計,而我院培養學生的目標恰恰是應用型的IT人才。于是我們在課程的設置上加大了嵌入式圖形界面的設計及嵌入式數據庫設計的學時比例。嵌入式GUI的教學我們選擇了嵌入式產品中應用的比較多的MiniGUI和Qt,同時課程內容上設有嵌入式數據庫SQLite的應用。課程后期,組織學生分組進行嵌入式應用軟件程序的項目實訓,結合前面的教學內容,把各個教學點串起來。
2.2充實教學形式
(1) 采用多媒體教學,為保證教學效果,我們還在所有PC上安裝了最新的同步顯示軟件,使每臺學生PC的顯示自動與講臺PC屏幕同步顯示。課程內容都已做成電子講稿,習題、實驗指導、參考資料等內容全部上網,向學生開放。引導學生充分利用學校ftp等豐富的網絡學習資源,在網上與授課教師建立了非?;钴S的課程討論與答疑活動。
(2) 改革考核方式,采用平時實驗+期末成績考核方式。重點放在平時實驗上,該項成績由平時小項目和各章節實驗報告組成,占總成績的50%。平時成績中的小項目必須采用項目演講、演示和答辯方式進行評分。
(3) 強調探究性學習方法,鼓勵學生勤動腦筋,提出創新性項目,在做課程項目的過程中培養自學能力、解決問題的能力和創新能力。
(4) 課堂和實驗室中和學生建立互動,采用啟發式、答疑式教學,提高學生學習的積極性。
3課程的輔助教學手段
3.1開放式實驗室
本課程中涉及到硬件環境的內容都需要在物理實驗室進行操作驗證,學院在嵌入式軟件人才的培養上給予了相當大的經濟投入和管理政策支持,學院從北京博創公司購買了多套昂貴的基于ARM微處理器的嵌入式教學實驗設備,組建了嵌入式系統實驗室。性能優良的實驗設備及PC,給嵌入式系統開發課程的實驗教學內容能夠順利及良好的實施提供了有力的保證。目前我院的嵌入式教學實驗條件比較好,能夠滿足本專業學生學習該門課程的需要??墒褂玫腖inux教學實驗環境如下:
(1) 嵌入式系統實驗室2個,配有80多臺P4 PC,博創ARM9嵌入式教學硬件實驗平臺30多套;
(2) 所有的PC機上均安裝Linux企業版操作系統,并裝有配套的嵌入式系統開發環境;
(3) 實驗室的所有PC全部連網并接入校園網,能迅速接入Internet教育與科研主干網。
嵌入式系統實驗室除了在規定的上課時間供師生使用之外,在平時時間也對師生開放。這樣一方面對教師來說,可以讓教師有硬件環境進行教學準備及科研,另一方面,對學生而言,可以在課后來完成課上沒有完成的實驗內容。
3.2學研互動,以研促課
在嵌入式系統開發課程的教學中,我們實施案例教學。課程老師申請院級青年基金項目,項目為嵌入式系統案例庫的開發。課堂教學中我們準備項目的一部分作為案例供學生練習,后期給學生安排的應用程序設計或課后布置的作業題目與嵌入式系統案例庫開發項目相關,抽取提交后的優秀作業再填充到嵌入式系統開發案例庫中,進而完善案例庫,再循環作為案例放到教學中。如此,在具體的教學過程中,課程采取了多種形式,讓學生不但能夠進行理論學習與動手實踐,還讓他們能夠參與到學校的嵌入式科研當中去。學研互動,以研促課,使得教學及科研以螺旋式上升。
3.3鼓勵競賽,以賽促學
嵌入式系統開發課程組積極鼓勵學生們參與各級嵌入式方面的競賽,課程組為學生提供相應的技術指導和實驗設備。學生可以根據自己的興趣組隊、選題。2006年和2007年我們連續兩年指導學生組隊參加北京博創杯的嵌入式大賽,參賽作品都獲得了較好的成績。課程組規定凡是參加各種競賽獲獎的學生,在本門課程的結課考核上都會有相應的加分,以此來激發學生學習本門課程的積極性,鼓勵競賽,以賽促學。與此同時,我們也注重對參賽及獲獎作品的收集和參賽經驗的積累,并有選擇地填充到嵌入式系統開發的案例庫中。
3.4有效利用畢業設計
我院開設嵌入式系統開發課程的對象為嵌入式軟件方向的高年級的學生,這些學生即將進行畢業設計題目的選定,教師在授課的過程中,可以給學生分析或擬定和本門課程有關的嵌入式題目,有側重地選擇對該課程感興趣及成績較好的學生在畢業設計階段來完成這些課題,以達到課程建設及輔助教學的目的。
4課程的后期展望
4.1教學內容的拓展
目前本課程的教學平臺為基于ARM的微處理器與Linux操作系統??紤]在未來的課程內容上,增加有關嵌入式操作系統μCOS、WinCE的應用,豐富課程內容,以擴大學生的就業面及適應市場的需求。
4.2考核方式的改革
中圖分類號:G 文獻標識碼:B
文章編號:1672-5913 (2007) 07-0035-03
嵌入式系統已被廣泛地應用于工業控制系統、信息家電、通信設備、醫療儀器、智能儀器等眾多領域,“嵌入式無處不在”已成為現實。而社會對掌握嵌入式技術人才的大量需求,使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業之一。2004年6月,美國電氣及電子工程師學會計算機協會(IEEE-CS)和美國計算機學會(ACM)公布了“計算教程2004”(Computing Curriculum 2004,簡稱CC2004)。CC2004對原“計算教程CC2001”四個專業方向進行了修改和擴充,并給出了新的評述,其中在計算機工程專業課程中將嵌入式系統作為一門核心課程,分兩個學期進行學習。可見,國內外將嵌入式技術人才的培養已經作為一個重點方向。本文根據江蘇技術師范學院以培養應用型本科人才的教學體系,對在計算機科學與技術專業中增設嵌入式軟件專業方向進行探討。
1 增設嵌入式軟件專業方向的可行性
20世紀70年代,隨著微處理器的出現,計算機的發展出現了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計算機以其小型、價廉、高可靠性特點,迅速應用在智能化控制領域中,這使計算機失去了原來的形態與通用計算機功能。為了區別于原有的通用計算機系統,把嵌入到對象體系中,實現對象體系智能化控制的計算機,稱為嵌入式計算機系統,簡稱嵌入式系統。
嵌入式系統所涉及到的知識有電子工程、通信工程和計算機技術等多種學科。在嵌入式系統應用領域中,人才可分為兩類,一類主要是搞硬件設計,他們大多數在本科階段學習電子類或通信類專業;另一類主要從事嵌入式操作系統和應用軟件的開發,他們大多數在本科階段學習計算機專業。嵌入式產品硬件設計完成后,后期工作主要靠軟件技術人員進行開發與設計,不同的軟件體現不同的功能,在嵌入式系統設計中軟件開發與設計占總工作量的80%左右,所以在嵌入式系統設計和開發中需要更多的嵌入式軟件開發人才。
目前,我校從事嵌入式應用方向研究的教師有16人,其中副高以上5人,講師5人,助教6人,獲得碩士以上學位的教師有8人,在讀研究生4人。與嵌入式相關的實驗室有計算機組成、接口實驗室,以51序列為主的嵌入式實驗室,以ARM7為主的嵌入式實驗室,正在籌備的以ARM9為核心的嵌入式實驗室。
從社會需求、師資力量、實驗室建設等多方面可得出,在我校計算機科學與技術專業中增設嵌入式軟件專業方向是可行的。
2 嵌入式軟件人才培養目標與規格
2.1 培養目標
嵌入式軟件專業方向是以應用為主的專業,其培養目標是:德、智、體、美全面發展,掌握計算機基礎理論和軟件開發的過程,掌握必需的嵌入式軟件理論、主流嵌入式系統硬件架構,和嵌入式軟件編程的技術、方法和工具,基本具備本領域分析問題解決問題的能力,具備一定的工程實踐能力,并具備良好外語運用能力,從事嵌入式軟件設計與開發的應用型人才。
2.2 培養規格
計算機科學與技術專業(嵌入式軟件方向)的學制一般為4年,授予工學學士學位。學生在專業知識的學習、實踐能力以及職業素質的培養過程中,逐步提高自身的獲取知識的能力、應用知識能力、創新能力以及團隊合作的能力。
(1)職業素質
現代企業需要的人才是職業化的專業人才,企業選拔、考核人才主要從德、能、勤、績四個方面考核,德排在首位,因此,職業素質是培養嵌入式軟件人才的基礎。在計算教程CC2004報告中,各專業方向的知識領域中都包含社會和職業生涯方面的知識,涉及與計算相關的哲學、歷史、社會、職業和道德責任、知識產權、隱私和公民自由、計算機犯罪等內容。通過這些知識體培養學生的思想品德、職業道德和社會責任。一個合格的人才首先要具備良好的職業素質。
(2)專業能力
嵌入式系統專業方向知識結構比較龐大,為了在本科階段培養出合格的嵌入式軟件專業人才,需要將計算機知識、嵌入式系統知識、相關交叉學科(電子、通信)基礎知識結合起來,形成嵌入式軟件專業方向領域知識。
(3)實踐能力
培養嵌入式軟件人才,工程實踐能力非常重要,因為嵌入式系統是以應用為中心,要求學生能借助于硬件開發平臺進行實際的研究與開發,并且要求學生具有獨立設計產品的能力,同時也要求學生具有團隊合作的能力,這就需要在實踐技能訓練過程中,加強學生的動手能力、團隊合作能力的培養。
3 課程體系結構
從企業實際用人需求出發,分析現階段嵌入式相關產業領域、行業人才需求特點及發展趨勢,合理地安排課程,是培養優秀人才的關鍵。根據培養嵌入式人才的能力構成將所學課程歸納為如下五個模塊:
人文社科模塊(A模塊):在于強化學生的思想道德素質、文化素質和職業素質,讓學生對社會環境有所認識和了解。可安排政治思想、形勢與政策、法律等人文社科方面的課程,大學語文、英語、體育、心理學、經營管理等方面的課程,以及培養學生團隊合作精神和溝通能力相關的課程也放在該模塊中。
基礎學科模塊(B模塊):在于為學生打下扎實的基礎知識,主要安排高等數學、大學物理、計算機基礎等方面的基礎課程。
專業知識模塊(C模塊):是體現本專業業務能力和素質的核心、涉及專業基礎課程、專業核心課程。
專業基礎課程主要有離散數學、電路與電子學、邏輯設計、計算機組成原理、匯編語言程序設計、高級語言程序設計、數據結構、嵌入式系統概論和學科前沿講座。
專業核心課程主要有操作系統、數據庫系統原理、嵌入式微處理器原理與接口技術、計算機網絡、算法設計與分析、軟件工程方法學、Java 語言程序設計。
實踐教學模塊(D模塊):培養學生實際工作能力和操作技能,主要安排為實驗、實習、課程設計、實訓、畢業設計、職前培訓或案例分析等環節。
專業擴展模塊(E模塊):是培養學生專業知識和職業適應能力,該模塊課程設置為選修課程,可分為專業必修課程和專業任選課程。必修課程主要有嵌入式實時操作系統、嵌入式網絡技術、嵌入式系統設計方法、嵌入式系統體系結構、DSP軟件開發技術、單片機原理與應用。專業任選課程可安排多種不同要求的選修課,任選課有 Windows 環境與編程、面向對象技術、無線局域網、計算機控制系統、計算機安全技術、J2ME、移動通信、家庭網關技術、計算機系統結構、WinCE 操作系統、嵌入式Linux操作系統、傳感器概論等。
4 實驗室建設
為了讓學生能夠深入地理解和掌握嵌入式軟件開發與設計技術,必須建立嵌入式軟件實驗室,在建立嵌入式軟件實驗實之前,首先要對嵌入式實驗課程內容、實驗體系、實驗室師資隊伍等諸多方面進行詳細設計和規劃,以保證嵌入式軟件實驗室能夠滿足學生掌握嵌入式軟件開發與設計的要求。根據培養目標,實驗室要配備相應的硬件開發環境和軟件。硬件包括開發板、仿真器等必須的硬件設備,最好采用以ARM9為核心的實驗開發平臺,軟件包括常用的Linux、μC/OS、VxWorks、WinCE等常用操作系統,以及相應的軟件開發工具。實驗室要有經驗豐富的、具有項目開發經驗的教師進行實驗指導。
5 結束語
在計算機科學與技術專業中設置嵌入式軟件專業方向是可行的,它符合社會發展的需要。由于嵌入式系統將多種學科交織在一起,所以在制訂教學計劃,專業知識結構和課程體系時要充分考慮各學科的知識點,形成嵌入式軟件專業方向人才培養的獨特體系。
參考文獻:
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