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【走进实验室】 “嵌入式”人才培养辟新路——走进嵌入式系统国家级工程实践教育中心

作者:学生记者 吕嘉仪 来源:北工大报 时间:2016-04-19
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每个星期,软件学院本科生都会来到嵌入式系统国家级工程实践教育中心,参与SoC嵌入式操作系统设计与实践、基于FPGA的数字电路设计、创新项目工程实践、工作实习以及课外科技活动等系列工程实践。对于软件学院的数百名师生而言,这一中心算得上是他们最熟悉的实验室。师生们常说,提到软件学院,就没有人不知道嵌入式方向;提到嵌入式方向,就不能不说嵌入式系统国家级工程实践教育中心。在大家的心中,它不仅是创新技术、新方法的源头,更早已成为培育优秀创新人才的重要载体和核心基地。

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着眼小处 尽显锋芒

尽管对于一些人来说,嵌入式科技还是一个相对陌生的概念,但它早已充满我们的生活,萦绕你我的身边。到达设定温度的自动报警、军事演习中的行动检测、公共交通的安全监控……嵌入式软件广泛应用于国防、工控、家用、办公、医疗等诸多领域,无论是常见的移动电话、掌上电脑、数码相机、机顶盒、MP3,还是高大上的无人机或物联网,设计中都体现着嵌入式的智慧。

更多时候,嵌入式系统科技与人工智能技术如影随形,起到重要的支撑作用。随着AlphaGo和韩国职业九段棋手李世石对弈的落幕,人工智能这一概念被越来越多的人们所熟知并关注。它与基因工程和纳米科学一同被认为是二十一世纪三大尖端技术。嵌入式系统国家级工程教育中心早在十余年前便开始了对人工智能领域的研究和探索。

依托于嵌入式系统的技术,推车可以如无人驾驶一样自行躲避障碍,盲人能够在智能导航仪的帮助下独自上街,冰冷僵直的机械手臂可以灵活地夹起小小的硬币……这些看起来高不可攀的科技,却正是中心为期两周的创新实践课的教学内容。此外,智能家居、智能旅游、智能森林等科技产品的研究也在中心的涉猎范围之中。嵌入式系统着眼于小处,却有着不可替代的智慧和力量。

校企结合 实践先行

不同于陈设无章可循的实验室,嵌入式系统国家级工程教育中心一切井然有序。千万价值的电子设备排排整齐,板面被划分为四个区域,电路板、屏幕自成一体。

负责教师谌云莉介绍道,作为嵌入式系统方向最具特色的中心之一,嵌入式系统国家级工程教育中心是由北京工业大学和美国赛灵思公司合作建设的。中心自创立之日起,就被深深地烙上了校企合作的印记。长期以来,中心积极创新实践教学模式,融合学校和企业的各自优势,在先进技术及大量资源的环境下,通过多样化、多层次的实践教学方法,使学生在理论与实践的反复结合和巩固过程中,具备扎实的基础知识、实践动手能力及创新思维意识。

中心与美国赛灵思公司的合作不只停留在单纯的资金投入或是实验设备的共建,而是全方位的深度融合。赛灵思公司深度参与了嵌入式系统方向人才培养的方案制定、课程建设、教材编写、课程讲授以及教学管理等全过程。企业结合市场对行业人才的需求,为学校带来了更加贴合市场的主流技术和指导性意见,在实验内容、手段、工具等方面给出诸多建议。受益于此,嵌入式系统方向的学生在毕业之后备受包括IBM、微软、百度、阿里巴巴、腾讯等国内外知名公司的青睐。

秉持学院“产学结合、边学边做、项目驱动、勇于创新”的实践教学理念,中心还逐渐总结凝练出了更具“嵌入式”人才培养特色的育人模式——强调“做中学”的CDIO教育理念。CDIO理念是工程教育领域中一个很重要的方法,主要包括构思(C)—需求分析、设计(D)—系统设计、实现(I)—代码和测试、操作(O)—最后运行,为学生的学习提供了更为系统的流程,使之更具整体性与规范性。

CDIO教育理念被根植于每一名学生的学习实践之中,自入学伊始贯穿至毕业离校。每名嵌入式系统方向的新生都会在刚入学的时候收到中心送上的一份特别的礼物——一块ARM开发板和一块神奇的可擦写、可编程的FPGA开发板。同学们正是借助这样两块板完成所有的专业实验。开发板还有一个非常可爱又形象的名字——“口袋实验室”,因为它就像是一个迷你的实验室一样,承载着每个学生本科四年间积累下来的灵感与创意。“口袋实验室”的小举措成就了不小的变革,让“4×365×24”不间断的实践学习不再是梦,照进现实。

多样课程 碰撞思维

通俗的理解,嵌入式系统就是硬件和软件的接口,而嵌入式系统国家级工程教育中心则好比是高校和行业的接口,肩负着为行业输送满足市场需求的合格人才的重任。对于嵌入式系统这一领域的人才而言,与扎实的专业知识同等重要,甚至更为重要的则是创新思维和意识。为此,中心在实践教学中始终秉持规范化统一标准兼顾因材施教的理念。

统一的实验教材、统一的操作规范、多样的实验内容和授课方式,为的就是在达到预期教学目标的基础上,针对不同学生的需求和能力提供相应的教育和锻炼,使每一个学生都能够在课堂之上有所收获。中心教师的授课各具特色,他们之中有的喜欢边讲授,边鼓励学生独立开展实验;有的则偏好让同学们分组进行实验,强化团队合作意识。与传统的模式相比,这样更能够让学生对知识的理解更为透彻,更加熟练地掌握相关技能和软件开发流程。无论课程内容如何、教学形式如何,最终追求始终不离思维的传授。教师们希望通过多样的课堂教学引导同学们自主学习,提升独立思考和解决问题的能力。

在教师的心中,每一名学生都有可能成为下一个乔布斯。日常教学中,老师们总是鼓励大家尽情想象、大胆尝试,有了任何想法都要努力地付之于实践。多样的课堂教学中,同学们的每一个idea都是一次智慧的碰撞。嵌入式系统方向学生陈晓晓、辛蔚和戴维斯的学习体会分享也极好地印证了这一点。

有趣和期待是他们最乐于分享的感受。尽管每一次实验课程从宏观上来看是有类似之处的,然而其中的诸多细节设置却截然不同。毫不夸张的形容,每完成一个新的实验项目或是程序编写,都能从中学习到一门新的技术,也能从中收获到特别大的成就感。科研亦是如此,过程中遇到的困难反而成为激励他们不断突破和挑战的最大动力,枯燥乏味早已被满腔斗志击退得杳无踪影。

在团队中的收获对他们而言也是弥足珍贵的。正如微软总裁所说,“没有伟大的团队就没有伟大的软件”,成功的开发从来不应该是单打独斗的产物,而应该是团队合作的结晶。“在实验课堂中,团队给了我们很大的启发和鼓舞。”戴维斯用责任和协助来形容他所在的团队,他分享道:“每名成员都会被分配到一定的任务量,大家会自觉按时、按质地完成自身工作以配合团队的整体进度;如果某个个体遇到难度极高的,或是之前并未接触过的任务时,组里就会主动有‘大神’站出来分享、指导。”辛蔚也有类似的感触,团队实践让他更加深刻地感触到了思维碰撞的效果,不仅收获到更多的专业知识,更有机会深入地了解身边的同学。“真正在一个团队里一起做过一些事情之后,彼此之间的思维影响逐渐深刻,内心也会更加信任了。”辛蔚如是说。

嵌入式系统国家级工程教育中心,这个并不很大的一方实验天地,却是嵌入式系统方向师生的多彩世界,在这片广阔的思维空间中,他们不断探索,努力为行业输送着最契合市场需求的专业人才,将每一个“嵌入式”的发现和创意投入到实际生活的应用之中。

 

 

编辑:卜晓明

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