常晓明:高等学校嵌入式系统人才培养的思考

      太原理工大学计算机与软件学院常晓明教授作了《关于高等学校嵌入式系统人才培养的思考与实践》发言，谈到他在人才培养方面的尝试，严谨、认真、高效的管理方式给人留下深刻的印象。

      常晓明 太原理工大学教授、教务处处长

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      以下是演讲实录：

　　首先感谢何老师给予这样的一个机会，我等了一年了。（笑声）这次这个题目和我比较吻合。尽管想说的很多，但是我严格遵守时间，讲到10点43左右。借此机会首先感谢申功璋老师。我在04年提博导的时候是申老师为我把关、指导并给予提拔，我才成了博导，以后才有了活动机会。要不然我今天是否能坐在这里我不知道。申老师的很多观点和邵老师的一些经验跟我有很多共鸣之处。北工大的规模让我们叹为观止。我们太原理工大学，虽然也是一个211重点建设的大学，但是它是一个地方211。是一个位置处在东不东，西不西，简称不是东西的地方（掌声）。所以我们有很多难处。

　　我今天谈的题有三个主要内容，这儿主要讲第三个，因为时间关系。

　　第一个，高校嵌入式系统教学的发展过程和现状。我想大家都是走过来的人，我们很清楚。我只谈在我的记忆中，大概在84年左右时是苹果机、绿色显示器；85年那时我还不是搞单片机，我是搞测试仪器的，当时记得是z80、6800、68000，后来85年我去了日本之后，看到日本主要还是z80以及汇编，85年到89年这3年半时间我在日本读硕士、研修、在公司实习，那时我具备了一些工程经验；从90年我回国之后，感觉谭浩强的课盛行，C语言等搞得很厉害；91年我开始学习单片机开始搞汇编语言，那时启动东计算机厂的单片机仿真器3500块钱，我买不起，我是搞硬件的，我就想仿真器自己能不能做，后来我就真的做出来了，由于做得体积很小，只有手掌那么大，一下我就做了好多台，这为我进行开发奠定了很好的基础。两年后，我承担了一个100万的项目，一直干到96年。等我把这个项目都干完了，单片机中的仿真器的断点、陷阱我都不懂，但是项目我做出来了。那时我才反过来问他们什么是断点，什么是陷阱。由于这个东西是我自己搞出来的，它没有断点，也没有陷阱，但是不管怎么说我项目做出来了，当然具体技术细谈嘛，时间关系就不多说了。到94年的时候开始用上了模块语言PL/M，那时候C语言相当不成熟，我做项目的后一段用PL/M语言感觉到已经非常不错了，已经比汇编好多了，用汇编每块板子要编几千行，用PL/M语言模块化就好做多了；96年我又去日本读博士，一走4年半，这期间发现CPLD、FPGA在日本流行，回来之后逐步看到各种单片机、ARM这些高性能、低成本的东西出现，我感觉这个世界真是一个奇妙的世界，花很少钱就可以做很多的事情。我给大家举一个例子，前几天我做了一个实验，用儿童的遥控直升机（玩的这个），我居然搞出了航拍，拍的效果还很好，我跟我的学生谈，我说你们能想得到吗？就这样就实现了。我说过几天我去广州开会，还要再买一架直升机。待会儿我讲如何吸引学生去做课题的问题。

　　纵观这个发展，从单板机、单片机、CPLD、FPGA到嵌入式系统这样一个过程。就太原理工大学来说，它的学科基础和操作系统、计算机网络，我想这个和其他学校都不一样，专业课就是接口技术、嵌入式原理和系统，我感觉到这里面几个重要的因素。现在不是谈嵌入式教学如何组织如何建设吗？我认为几个重要的因素是：社会潮流。再一个教师需求。教师不需求，社会刮得很厉害，他不懂他不改，我们有的老师居然20年讲一门课。实践经验一点也没有，但这门课一直讲着，我很难想象这样培养出来的学生是什么样的学生。还有就是专业指导。比如说我们的杂志呀等等这些的影响，这决定了老师要不要搞这个东西，决定了学校要不要搞这个东西，学校要不要实际上是老师要不要搞，好多院系根据有没有这样的的老师，根据老师来定这个课程的，而老师又要看社会潮流，学生出去什么样的就业形式比较好，给老师反馈，再一个老师有没有做这个项目，他有没有结合实际。这个我认为都是几个比较重要的因素。

　　第二个大题，当前学校嵌入式系统教学中存在的有利条件和几个问题点。我谈一谈我的一些认识。元器件成本大幅度降低，降低到不可置信的程度；开发工具越来越方便，什么样的都有，免费得到都可以；网络的高速发展，信息的快速捕获；各种实验装置的标准化、模块化、低成本。这些都为嵌入式系统的学习和教学带来了极为方便的条件，但是大学是进入了大众化教育时代，刚才申老师也讲过了。我们要把嵌入式系统教学搞好，教学资源、教师经验、课程压力，这都是几个很大的问题。刚才邵老师也讲过了，教师是最为关键的，我们很难想象一个没有实际经验的教师，我们很难想象一个学校近亲繁殖的教师，能把不用说嵌入式系统，能把教学搞好。但是事实上现在学校里面相当多的老师没有正儿八经的工程经验，甚至也不先去做工程。或者说，现在学校的教学压力、社会的一些因素使得他们只能搞教学，久而久之，他们越来越浮，水平越来越低，学生比他们的水平都要高。这样就使得课堂教学枯燥无味，教学没有工程背景，灌输式的知识，考核体系产生很大的问题，老师把知识教给学生，看你能不能倒出来，能倒出来就是好学生。所以我们的第一名学生经常出问题。学生这边创新意识不足。教学模式化、呆板化；考试形式单一化；实验箱模式化，只要学生孔不插错，这个实验就做对了，那就OK了，把源代码放进去，只要运行了，这就OK了。我给他们讲，我说你买了一个电视机，把电视天线插上，电源一打开，电视机就演开了，能说你懂电视吗?所以我是有很多看法的。上次张尧学司长去我们学校、去山西也讲过说“什么是大学？大学是人力资源、有形资产，精神与文化。”所以我非常注意在培养人才方面的精神文化，当然环境也是很重要的，应该全方位考虑这个问题。所以归纳一下，我感觉到，现在资源丰富、形式多样，资源我们可以说是非常多的，形式也多样化，后面我这儿写的软件不足，实际上我是想写资源不足，而这个资源不足是什么不足，是我们作为高校的教师，一个是知识面的不足、工程面的不足，另一个是育人理念不足，这个我觉得是一个很大的问题。就是你懂这个知识，你的任务不是把知识教给学生，而是通过教给学生这个知识让他学到什么，让他领悟什么。这个我认为是很重要的，但这一点非常遗憾，至少在我们学校我感受到还有相当（多）的工作要做。我在前一段给我的研究生布置了一个题，就是做一个很小的事情，一个单脉冲发生器，用FPGA做，她很快做出来了。我说不对，你没有说法，你是什么样的想法走到这里来的。你直接编代码这是不行的。让你做大工程你可能（直接编出代码）吗?一定要有思想，把你的思想划分为模块，大模块化为小模块，小模块化为逻辑，逻辑化为具体电路图，这时才应该做代码，我说对不对，一下让她弄了两月，就一个单脉冲。主要解决的是什么问题，是思路问题，而不是说你会不会编几行代码的问题。当然这种例子很多，我就不多说了。[page]

　　嵌入式系统人才培养方面的思考与实践。我之前给会议提供的PPT（内容）比较少，我这里面嵌入了大量的照片，我想浏览一下照片大家应该能够感受到。周立功先生今天不在，我还是想说一下，周先生的“3+1”教育就形式而言，我觉得还是应该加这个“1”的。学校我们经常考虑把知识教给学生，而企业考虑的是把有用的知识教给学生。我在给学生讲第一堂课时，我就告诉他们，首先我要告诉大家，这本书有40%是垃圾，既然是垃圾为什么还要放进去呢？因为编书的人要提职称，所以要把书编厚。至于是哪些垃圾我们怎么知道呢？你们是不知道的，所以我给大家讲肯定是讲有用的东西，我不给你们讲的时候，你们不要认为老师为什么不讲了，我可以告诉你因为这些是垃圾。比如说有一本计算机接口的书，里面有一个时钟发生芯片，全国都是错误的。它的上跳沿画的是跟另一个引发它上跳的沿在一起，这我就要问是前跳沿还是后跳沿?我做了个实验，前跳沿和后跳沿不一样，我把这个发给了我所用书的郑州大学的钱晓婕老师，他把这个登在网上，说本片由太原理工大学常晓明教授提供，谁还能提出这样的问题，可见我们都是从书上到书上，一做实验，不是那么回事儿。问题是你怎么去做，怎么产生这个信号，来得到这样一个实验结果。我就给同学们讲，这就是垃圾，还有垃圾。所以我们现在在大量的信息社会里，东西很多，垃圾也很多，问题是你如何获取有用的知识。周立功的这个我就不多说了，我赞成他这里面许多观点，问题是实现这个不容易。他能够实现这个，要投入很多资源，比如说财力资源、物力资源，还有他的教学思想。

　　就在前不久9月17号，教育部高教司理工处分别在清华大学、北京交通大学召开了会议。拟启动卓越工程师培养计划。刚才申老师讲了，过去讲红色工程师，现在又开始回归了，讲卓越工程师。全国有30所学校参加，我们学校也参加了。第二次会议马上就要开始，我们已经制定了计划了，但是实际上这里面问题还是很大，因为它不光是学校的原因，还有一个社会教育基础的问题，那么这里面我就要谈到这个工程技术人才（这里面讲到了），大学教师缺乏工程实践经验，提倡“3+1”模式等等。回顾我在日本学习的时候他们是一个什么样子的情况。他们的实验室和学生学习的地方是在一起的，融为一体的，时时刻刻学生能够接触实验。他们的特点是4年级进入实验室，研究生指导研究室的会议。老师有有深厚的公司经历和工程背景，我们有多少有这个背景的。实验室是导师制，一个人带一个团队，这个我就不多说了。最近去美国考察，随着教育部软件代表团首先去卡内基梅隆大学，这个我就不细说了（时间关系），他们的学习氛围这些都非常不错。这是麻省理工学院，他是提倡CDIO，这次卓越工程师计划也提倡CDIO，我想大家都知道这个，我就不细说了，这是在那儿拍的照片。这是和北京大学软件学院院长陈钟教授在一起，这是在麻省理工学院，他们特别讲，CDIO简单地讲就是构思、设计、实施、运行，刚才邵老师也讲了这个观点。后面我将以实际的例子来说，剩下时间不多。这是哈弗大学看见的，我发现所有（美国）的大学都不如我们一个一般的大学的门好，中国的大学的门是非常的气派，但是在那里我们想照个相，（在门口）找个标志性的东西，找不到门，没门，都是这个样子，早稻田大学我也去过，也是这样的没有门。那么我就要看这样的一种环境下，如何培养人才？

　　我自己有一个网站，我在培养人才方面追求的是少数量、高质量。比如说，去年我就没招学生；今年招了两个；明年的研究生推荐上来两个。由于一个素质不行，请她出去了，另一个由于压力太大，自己出去了，哭着鼻子出去了，想呆但是压力受不了，不到40天。一个进来9天，一个进来不到40天，都出去了。我讲不要紧，我们可以培养的少一些，但是质量一定要高。因此她们两个研究生是今年刚刚进来的，要顶两年时间。我的观点就是这样研究生4年制、跨学科培养、竞争中成长。4年制，在大学推荐上来这是第一年，进门那年是第二年，后面还有两年，始终要在研究室呆着，这就是始终接触工程实践。我强调我的文化是严谨、认真、高质、高效。简单说以下，组成了这样一个梯队——导师、博士生、硕士生、课外研发生。这个快一点走。选拔本科生从一年级开始，紧紧的吸入他们，在这里我说出吸入他们的原动力在哪里，就是兴趣。学生们喜欢什么，喜欢机器人，喜欢汽车模型。我参加飞思卡尔赛，参加教育部的MCU车模赛，参加周立功的电脑鼠赛，总共有7个队，全部都是本科生，研究生不参与，研究生没有时间参与，全部都是本科生。我只给出方法，具体编代码全是他们自己做，今年取得的成绩也不错。这是我们学校的国家级创新实验生参观我们的实验室。最近几年来我们实验室实习的有北京科技大学，天津大学，西南大学，这是我们的学生。时间关系，我不展开了。我只举一个例子，比如说这个学生，他投入时间多少，9月份投入254个小时，10月份204个小时，平均每天7个小时，班内排名第4名第5名，始终不落后，课程一门不挂。那我就想你逃课了肯定，我一查有两次没有上课，我一问他，他说那两次调课了。这个人公司定购了，在座的各位公司愿不愿意要这样的人，他已经被日本公司定购了。我觉得驱动他们的就是兴趣。所以我买了飞机（买了若干架）、油动机、电直机、儿童机，买了车模，让他们玩，玩的当中他们自己就要去考虑，什么是系统，什么是驱动，什么是传感器，以一个工程把他们带出来。所以这样做，他们就能在我研究室里做饭不离开，就能在研究室里睡觉，没日没夜的干。邵老师去过。后面我就不多讲，我只讲一个体会——“棍棒”下面出人才。这是我的一个深刻的体会。但是这个“棍棒”是带引号的棍棒，不是实实在在的棒子。比如说，我就一个例子。今年最出色的一个研究生，这个小女孩王宗侠，她业绩非常的好，非常的全面。她这时是开儿童车，但是由于业绩突出，我给她一个奖励，让她去学开真的车，她今年取得了本。这个我就不多说了。这是我今年最突出的一个研究生，我今年有两名，这个是极为突出的。时间关系，我不再说怎么突出了。

　　看我们毕业后的研究生。有到天津工业大学的，现在在读李刚教授的博士；有大连交通大学的博士毕业生，现在已经（工作）第三年了吧，可能就要提升副教授了；有到了国家知识产权局的；有到了中国科协的，这个已经是后备干部了。在北京的我们都一块儿聚会。本科生有推荐到同济大学的、华中科技大学的，考校外研究生的，多数在公司搞研发。

　　研究室成立至今，03年以来吸引了众多的学者和专家。最开始我们的房间很空，日本人给捐了几张桌子，这是我的一个日本朋友。后来像李刚教授来（参观），还有北京大学的吴宏鑫院士、王龙教授也来参观过，他非常赞赏我们这样的做法。魏洪兴博士也来过我们这里，那之后日本公司要面试我的学生，面试之前，我说我先给你谈谈我们研究室的概况，谈完之后他说我不面试了，只要你日语合格我就要。为什么?他觉得我们培养人的过程是非常的优秀的。之后，我们省学位办的主任也来这儿参观，因为他听说过。还有国家软件办副主任卢苇教授也来我们研究室参观过。在前不久，这是9月25号，邵老师和卓晴老师来我们这儿看过。卓晴老师看到我们有一个传感器，测磁的传感器，因此改变了他飞思卡尔大赛的规则，我说卓老师这次来还是有收获的。之后，他到我家里参观，我家里有最原始的一个机械式的计算机，有最高精尖的一套设备，所以我大部分时间是投入实验的，因此我符合邵老师讲的那个起码有1/3（的时间）投入研究，我不止1/3，我是2/3。我虽然是理工大学的教务处长，但是我始终宣布我是理工大学的教授兼教务处长。我的行政职务教务处长，但是我是兼。但我要做好要对学校负责。

      最后，我总结一点。我虽然不能改变学校（也不是说我想变就能变的，很难，推动非常难），但是我能以我的晓明研究室的成就来影响学校。那么影响了之后可能就到了要变的时候了。因为学生都冲着我这里来，为什么，那就引起周边关注了，引起学校关注，进而改变社会。我认为联谊会也指挥不了学校的让人才培养，但是你能引导社会，进而引导学校。最后，提一个建议，就是我们的嵌入式杂志不要都搞高精尖的东西，增加一些实践性强的系列基础的内容。日本所有的杂志，再高级的杂志，他有入门讲座。比如说，像邵老师刚才讲的，最简单的计算机是啥？最简单的电动机是啥?最简单的电动机是一条线加一个圈加一节电池让它转起来。我让我的学生把这个实验重复地做了，他就明白了。我们不是要让他做高精尖的东西，我们是要让他做一个比较简单的东西，把复杂的问题简单化，引发他的思维。我最后再举一个例子。我的学生在做车模时跟我讲说“常老师，有一个传感器非常好，180块钱，大家都试过了，很好。”我说那好呀，可以买呀，问题是你把它装上后你得到了什么。你什么都没得到，但是我告诉你，我用罐头筒皮皮同样能做出这样的传感器，我给你举几个具体的说法，我说了一半，没往下说，我说剩下那半你能不能挑战性的完成，你完不成找我，我立刻完成，但是我同意你买两个传感器，一个180的，一个自己做的，最后他一个不买，这个传感器他做成了。我说以后比要比什么，比你的车的速度和投入的金钱的比，来锻炼学生的能力。

　　超过5分钟。对不起。（掌声）

      感谢嵌入式系统联谊会提供录音资料整理工作。