嵌入式人才培养模式与实践

关键词：嵌入式系统；OBE工程教育理念；协同育人；校企融合；人才培养模式；实践教学体系

(资料图片仅供参考)

1前言

随着计算机技术、通讯技术和信息技术的发展，融合了3C技术的嵌入式系统技术日趋成熟，在先进制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等领域得到了广泛应用，嵌入式系统研发成为了当前最有应用发展前景的IT领域之一；随着“三网融合”的不断提速，5G技术的全面铺开，未来一段时间里我国嵌入式系统产业的人才需求量将持续增长，据权威部门预测，我国嵌入式人才近几年将有较大的缺口，从事嵌入式研发将是未来几年较为热门和受欢迎的一项工作。与巨大的市场潜力和产业需求相比，嵌入式教育相对滞后，一方面有些电子信息技术专业的毕业生无法就业，而另一方面一些嵌入式企业因缺成员导致项目无法开展，造成这一现象的原因主要是高校的嵌入式教育和产业发展相对脱节，目前国内高校教育中不是偏软件就是偏硬件，硬件设计人员通常比较缺乏系统全面整合设计，而软件开发人员则相对缺乏硬件概念，企业真正需要的是有动手能力且软硬件兼备的技术人才；高层次嵌入式人才的匮乏，严重制约我国未来嵌入式产业的发展；本校自动化专业一直关注着嵌入式行业的动态发展现状，在OBE工程教育理念的启迪下，与深圳信盈达科技有限公司展开了长达八年的深度合作，协同培养嵌入式系统人才，取得了较好的育人效果。

2OBE工程教育理念与嵌入式系统教学

2.1OBE工程教育理念

OBE（Outcomes-basedEducation）教育理念是基于学习产出的教育模式，最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革之中[1]；传统教育强调学科知识体系的系统性和完整性，而忽视了产业应用的需求；OBE教育理念遵循反向设计原则，强调从预期教学产出出发，进行教学设计、教学实施和教学评价，形成了教育质量持续改进的闭环[1]；工科毕业生是否达到了预期的学习产出目标，产业导向将有力地促进专业目标的达成，产业界和用人单位参与到专业培养计划、培养目标、课程以及毕业生能力评估等教学活动中，保持工程教育活动与产业行业发展的紧密结合，在OBE工程教育理念引导下，探索产学合作协同育人新模式，深化工程教育改革具有十分重要的现实意义[1]。

2.2嵌入式系统教学存在的问题

本校自动化专业早期主要培养化工和石油化工等行业的仪表自动化技术人才，随着粤港澳大湾区先进制造业的蓬勃发展，为适应区域经济发展的需要，专业培养目标定位进行了适当的调整，除培养仪表自动化技术人才以外，将复合型自动化人才纳入了专业培养目标定位，在课程体系架构中融入了嵌入式系统开发的相关课程；以往嵌入式系统课程教学存在以下三个方面的问题：一是学生对课程学习目标不够明确，没有充分认识到所学知识对培养职业能力的重要作用；二是课程内容偏向理论知识，教师对与实际应用紧密相关的设计重视不够或者有意回避；三是教学形式上偏重于课堂理论教学，传统的教学模式，使学生觉得学习内容枯燥乏味和抽象，仅有部分学生能主动参与到教学活动中，学习积极性没有得到充分调动。上述情况说明以往的教学内容没有与产业需求和实际应用充分融合，没有充分发挥企业在技术应用和生产实践方面的优势，教学设计和教学实施忽视了学生在教学过程中的中心地位[2]。

2.3校企融合协同育人

探索企业参与嵌入式系统人才培养是化解上述三个方面问题的有效途径，充分发挥产学合作平台优势，借助于企业在应用领域的技术实力和资源，以OBE工程教学理念为指导，构建嵌入式系统人才培养新模式，校企双方共同参与课程建设，改善实践教学条件，在双师型师资队伍建设、学科竞赛、科技创新项目和毕业设计等方面进行深入合作，通过校企融合协同培养行业急需和实践能力强的嵌入式系统人才[3]。

3嵌入式系统人才培养新模式

近年来珠三角地区先进制造和高新技术企业对嵌入式人才需求量逐年增加，已出现了较大的缺口，自动化专业教学团队通过深入企业实地调研，与从事嵌入式电子产品软硬件技术开发服务与销售的深圳信盈达科技有限公司达成了合作意向，建立了广油-深圳信盈达科技有限公司大学生校外实践基地，从2014年开始进行了广泛而又深入的合作。在合作过程中经过不断的尝试和探索，构建了“基础+综合+提高”的嵌入式系统开发方向新型人才培养模式，基础课程由学校教师承担教学，单片机和嵌入式系统综合实训、科技创新与实践和毕业设计的嵌入式选题由项目组中校企成员共同承担教学和指导工作，协同育人平台的成功实施为自动化类工科专业培养嵌入式系统开发人才提供有力的保障。嵌入式系统开发方向新型培养模式构建思路如图1所示。“基础”即指学生在校学习电路、数字电子技术、模拟电子技术、自动控制原理、单片机原理及应用、嵌入式系统技术等专业理论课程；“综合”即为在校专业教师与企业人员共同指完成的实训、实习等综合实践教学环节；“提高”即指学生利用寒暑假或四年级下学期实习期赴企业进行该方向就业前的提高型实战培训。

4嵌入式人才培养实践教学体系

4.1构建思路

以校企协同育人为基础，以OBE工程教育理念和“基础+综合+提高”的嵌入式系统开发方向新型培养模式为指导，自动化专业嵌入式方向定位于培养软硬件兼备和实践能力突出的嵌入式开发人才，构建了嵌入式人才培养实践教学体系，校企双方共同制定嵌入式人才培养的实践教学目标、教学大纲、教学内容和考核评价方式，以项目推动组织教学，嵌入式人才培养实践教学体系的构建思路如图2所示，所有的教学计划和教学内容都遵循OBE工程教育理念的“回溯式设计”原则，清晰地制定出各个实践环节的知识、能力和职业素养要求，实现完整的匹配矩阵[4][5].

4.2实践教学体系

为了达成嵌入式系统开发人才的培养目标，需要构建如图3所示的实践教学体系：基础部分旨在丰富学生的知识储备，嵌入式系统实训和生产实习重点培养学生综合应用知识的能力和水平，设计以项目开发为基础的科技创新与实践，毕业设计和企业培训的提高阶段，以其达成培养学生解决复杂工程问题能力的教学目标。

5实施效果及分析

5.1校企协同共建创新实验室

为实施OBE工程教育理念下的嵌入式系统人才培养新模式，满足企业嵌入式系统研发人才需求，更好地培养嵌入式方向应用型人才，校企共同探讨新型技术人才培养改革模式，本着整合资源，优势互补，促进发展的原则，通过校企合作，将行业企业的研发、技术、市场等优势与高校的人力资源、教学、科研等进行整合，将行业需求与人才培养相结合，促进人才培养与成果转化，形成学科、产业相互促进和共同发展，实现“校企合作、产学研共赢”的格局，本校自动化专业与深圳信盈达科技有限公司共建了嵌入式系统开发创新实验室，为校企协同育人提供了一个全新的载体，企业全程参与实验室的管理和辅导，有别于企业只捐献不管理的模式，育人效果更显突出；经过多年的努力，目前嵌入式系统开发创新实验室已投入运行了4年，确定了实验室“基础培训+技术引导+创新比赛+就业及创业”一体化的运营方案；利用创新实验室的校企协同机制，学生有机会从专业知识认知过渡到对产业行业的认知，使学生了解嵌入式专业学习的重点和方向，激发了学习兴趣；结合行业现状开展定向式教育，学生有了一个自由、开放的创新空间，创新项目开展采用双导师制，校方教师和企业工程师共同指导学生完成自主选题项目，在实践中提高了学生的技术应用、创新、团队协作和解决复杂工程问题等能力。

5.2培养模式实施成效与推广应用

校企融合协同育人平台已在自动化专业组织实施了4年，教学效果良好，学生解决工程复杂问题的能力和水平有了较大提升，参加学科竞赛的人数和获奖项目数都有了较为明显的增加；平台已推广应用到电子信息类其它专业，通过毕业生的经验交流平台已推广辐射到珠三角的先进制造企业、人工智能和物联网企业。自协同育人平台项目实施以来，自动化专业学生将所学知识融入到了科技创新与实践之中，融入到了毕业选题之中，加强了创新能力和工程技术开发能力的培养，使他们在学科竞赛上表现较为突出，取得了较好的成绩，近三年来学生获奖30多项，10多篇；近三届毕业生从事与嵌入式相关的工作达50多人，在工作单位表现良好，上手较快，其工程应用与研发能力受到了用人单位的好评，这既肯定平台的育人效果，也间接地推广了育人模式。

6结语

基于OBE工程教育理念和“基础+综合+提高”的嵌入式系统开发方向新型培养模式，较好地解决了目前高校嵌入式系统人才培养上重理论轻实践和行业脱钩的问题，充分利用了企业的资源和技术优势，学生解决复杂工程问题能力得到了较好的培养，达成了自动化专业培养应用型嵌入式系统技术人才目标，对同类高校专业在培养嵌入式系统开发人才上有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]顾佩华，胡文龙，林鹏等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-29.

[2]郭福洲.嵌入式技术应用专业建设与人才培养探析[J].黄冈职业技术学院学报，2013（5）：39-42.

[3]龙浩，李嫒.基于OBE的产学合作协同育人教学改革探索与实践[J].物联网技术，2022（3）：120-121.

[4]袁越阳.从企业角度来思考嵌入式单片机应用技术人才培养——以企业研发部门对新进嵌入式单片机工程师培养模式为参考[J].四川职业技术学院学报，2020（3）：161-163.

[5]王禹.校企深度融合背景下嵌入式人才培养模式探究[J].鄂州大学学报，2019（6）：88-91.

作者：禹柳飞 刘美 卢均治 司徒莹 伍林 单位：广东石油化工学院自动化学院 广东石油化工学院教务处