邵贝贝:高校嵌入式系统教学的理想模式 (1)
2010-03-02 18:51:42   来源:嵌入式系统联谊会  
 
关键字：邵贝贝
      清华大学邵贝贝教授结合多年嵌入式系统教学实际经验，在《高校嵌入式系统教学的理想模式》发言中对于教学课程四要素进行了归纳。
     
      邵贝贝 清华大学教授
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      以下是演讲实录：
      不是我想谈谈理想模式，是何老师出的题目，这题目对我来说是大了点。只能说是我认为的我的理想模式，我只能从我这个角度谈谈我的想法。我介绍一下我的背景，我并不是计算机专业的，我是清华大学工程物理系核电子学专业的。我们实际上是电子学为核技术服务，因为现在核电子学前面有点跟核探测器相关的有一个特殊点的放大器，后面做AD呀等等就跟计算机实际上是没什么区别的，所以大量的时间花在计算机上。从我个人的经历来看，我在企业当过8年工人，在科学院的研究所呆过11年，在国外的研究机构呆过6年，最近这10多年在清华教书。清华有一点我还是比较满意的，就是你在清华当教授，学校不怎么管你，你可以按自己的想法想怎么教就怎么教，想讲什么就讲什么。为什么进入到嵌入式这个领域呢？我到清华是95年的时候，那时我们核这个专业非常非常困难，国家没有经费支持。这个行业门槛低一点，需要的经费比较少，做块板子，就可以进入了。这两年情况好一点，911事件以后，特别是轰炸南斯拉夫大使馆以后，经费呀各方面都比较足。
　　这个题目写在这儿，但这个题目确实太大了，我就按照我的体会来说说。首先这个理想应该是社会大环境理想，但实际上社会大环境并不理想。当然我们这些年社会经济发展很快，大家对这个发展还是非常满意的。在发展之中大家最不满意的，可能第一是医疗，第二就是教育。教育的大环境并不好，因为教育从计划经济向市场经济转型，但是教育又不能变成市场经济，要适应市场经济人才培养需要。再有就是应试教育问题，快速的扩招引起的一系列问题，特别是扩招把就业问题给了大学扩招了，还有就是宏观上各个专业的招生，大学和职业教育招生的宏观比例失调等等，这些问题都很大，这些问题不解决没办法理想。当然，这些情况也不是我们这些下属、老师，包括在座的每一个人能够解决的，但是呼吁一下也许有点好处，这是宏观的问题。首先避开这个，我不想谈这个，谈了也没用。
　　我们谈点具体的。先看嵌入式教学的特点。嵌入式教学从这几年看相对好就业一些，因为它进入的时候门槛是稍微低一点。懂嵌入式的学生要想能就业，它实际上需要至少一门专业知识加上他又懂点嵌入式。如果仅会嵌入式或者仅懂一门专业知识他的优势就会差一点。从这个意义上说嵌入式系统一定是一门选修课，不应该是一门必修课。是那些已掌握一门专业知识，学有余力，同时对嵌入式有兴趣的学生，增加这样一门课，增加这样一种知识。嵌入式系统实际上是一门工具类的课，它和英语几乎没什么区别，它是工具。如果不懂英语，就没法在科技界呆。但是毕竟有的人只懂英语，那你就得能翻译莎士比亚呀，能给温家宝总理当同声翻译呀，那就是高端人才了。他可以不懂其它专业只懂英语。这是一个特点，还有一个特点就是这个发展的非常快，几乎三两年就更新了。从教育来讲，教育的内容应该稳定，能稳定5年、10年，这个我们当教师的都有经验。开一门新课，第一年自己都不满意，讲不好；到了第二年，可能学生满意，自己还是不满意；到了第三年，几乎能做到学生教师基本满意。这时候（如果）又换一门，这是很费劲的。另外教学的投入也是很大的，老师要跟上新东西，要翻新。另外，嵌入式的学生因为从各个专业来，他们的背景很不一样，需要的基础知识很多，（老师）要照顾不同的层次。再一个教学要符合客观规律，一定要记住由易到难。这是嵌入式系统教学的特点和别的学科不大一样的地方。飞速发展的微电子技术按照摩尔定律发展，从60年代到现在，基本上市符合摩尔定律的，往前看，可能还有10-15年。如果10-15年没有新突破的话，摩尔定律就到头。如果真是摩尔定律快到头了，那么我们这儿是不是也快到头了。我们看嵌入式系统人才需求的情况，毕竟是一个金字塔式的结构。塔尖上应该是少数计算机专家。典型的能力是他们会写操作系统会写编译器，这是代表性的能力。这部分人一定是很少的，这部分一定是IT的精英，计算机系博士毕业的比如说，要应该能做到这一点。我教课的学生的层次是属于第二类的，就是嵌入式应用系统的设计人才。我这儿随便列了一些专业，可能不止。这个意思就是说这些人才在哪儿呢？在各行各业中。就是对各行各业中的某一门学科相当熟悉，有这方面的知识，同时又会做点嵌入式。这是中间这一大块儿，我在教学培养我的学生的目标是在这一块儿。我们实际上还需要一大批只会写软件的，典型的有叫软件蓝领的，有叫程序员的。这批显然应该是所谓软件学院培养的。

　　所以我这儿就中间这一块儿说什么是理想的模式。这有4个要素。第一，当然是有好的生源，把这些生源培养成什么样的人；（第二，）教师是关键，因为他们要教学；第三，是教材；第四，有别于其它的课程，必须有实践环节。下面我就这4点讲一下。
　　生源：三个层次的生源是不一样的。第一个层次是少数研究类大学计算机专业的精英，最后要把他们培养成博士的。他们是研究的computer science 、computer engineering这两类，就是研究计算机的；第二类是嵌入式应用的设计人才。是来自各行各业的，他们必须有一门他们相应的专业的知识，同时学有余力，对嵌入式有兴趣，愿意花时间来做点嵌入式的设计；还有一批实际上甚至没有上过专门的课程，就是各行各业嵌入式应用中的“发烧友”，他们其实也是这个行业的骨干。这些人有很多，每年都由到我这儿来蹭课听的，我发现我跟他们还很谈得来，上完课他们不愿走一直要跟我到办公室，聊上半个小时到一个小时，这批人实际上是很能干的。第三种类型是软件蓝领。这些人其实大专教育就可以。教师除了具备教师基本素质以外，还应该具备一些计算机的理论知识，要熟悉至少一个应用领域，一半以上的时间从事嵌入式系统应用产品开发的相关科研。为什么？因为这个发展太快了，老教一样东西，教着教着就教死了，跟不上新的东西了。只有不停止科研，注意学习和更新自己的知识，这门课才能不断地更新内容。再有就是希望教嵌入式的老师有参与嵌入式应用研究课题的经费和研究生。研究生是很重要的，研究生可以帮助老师带实验，可以高班辅导低班，是老师非常重要的助手。在文革以前，研究生实际上是参加工作的，是拿工资的，社会舆论也认为研究生是工作的。现在不知怎么有个舆论觉得研究生还在上学，这是很错误的。这就是造成一种舆论，工作不好找，把失业推给了教育。研究生是应该给发工资的。发多少呢？按文革前的标准，不低于二级工，比研究生毕业的学生略低一点，应该是这样的一个水平。因为他们确实在参加工作，因为他们这个年龄段是非常有创造力的，非常出活儿的。谈到教材，不应该没有教材，要向学生介绍经典教材。我们有个老师提了一个意见。给学生讲什么，讲Linux还是将 C/OS，搞不清了。谈到Linux，我这儿要提到Minix。Linux绝对不是一个好的教材，Linux是一个很好用的东西，它功能很强，所以他一定很复杂。这是塔能鲍姆 (Prof. Andrew S. Tanenbaum)写的一个Minix的教材。塔能鲍姆这人从70年代初期参与Linux设计，并且在美国著名大学讲操作系统，到1986年就不准他讲了。因为他参与的Linux版本5已经变得非常有商业价值。在这种情况下，他把Linux操作系统做了大量的简化，简化成一个叫Minix的操作系统。当时我们用的最老的8088的IBM PC，7张360K的软盘，把操作系统和范例统统放到里头叫Minix，这是他的第一版。到90年代中期，他出了他的第二版，就是这本书，有翻译成中文的，也有原版书。为什么说这是一本经典教材？就是因为有一个学生学了这本书，写出了Linux，所以这是一本非常经典的教材。国内包括C（语言），大家都在念谭浩强的C，其实最经典的世界上公认的C是佩尔纳尔（音译）的C，里面有很多很有哲理的东西。谭浩强的C确实是一本很好的手册，但它不是一个很好的教材。包括 C/OS和 C/OSⅡ，其实 C/OS最早的版本还简单，我把它压缩到15页纸的代码，是非常好的教材。但是我们失去了商业的机会，到我们认识到的时候 C/OSⅡ已经出来了。 C/OSⅡ并不是一个很好的教材，太长太大，150页这个代码，学生没法学。国内编写的教材也一样，本科入门8位单片机其实挺好。我们86年出了单片机认识与实践，面向本科生。结果社会上说大学生车模竞赛非得用16位机。社会一冲击，就没有办法按自己理想化的思想去进行了。这是想说明理想在一些社会冲击下往往不能实现。8位单片机其实是非常好的，它非常简单，一个8位的累加器，一个16位的地址寄存器，一个PC，一个堆栈，不能再简单了这个单片机。讲这个完全可以代替微机原理，微机原理实在是没用，讲这个比讲微机原理轻松的多。我认为这个甚至不用到大学来讲，中学小学就来讲这个东西。这是教材。32位的ARM对一个刚刚入门的学生这个讲的清楚吗？我看了所有的翻译的ARM指令的书，没有一本把它讲清楚的。就是老师都没有讲清楚，你怎么让学生学这个，把这个学懂。这是我们的研究生教材，现在更像双核多核的技术。实践环节很重要，时间关系，我讲快一点。实践环节我们上课毕竟非常少，在学校会有些其他的课程，教育部也比较重视。比如说，课程设计、毕业设计、课外科技活动、SRT、挑战杯、大学生智能车竞赛、机器人竞赛等等。我这里还有一个理想的模式，是我们最近做得很成功的，就是校企合作——最理想的研究生培养模式。我们的硕士生培养，我举个例子，最近四五年来，铁道部的信号研究院每年会给我们一个20万-30万的课题。我们帮他做方案，做到课题基本做完。那么我们课题里面的研究生就会被他双向选择，开个价就过去了。他们大概花上20万，除了拿到一个项目成果以外还拿到了一个人。我们今年春天毕业的一个硕士生，到现在（工作了）6个多月，已经提了副总工程师。所以这种模式，如果企业眼光长远一点，想两年以后要一个领军似的设计人才，课题组长似的的设计人才，到学院去挖，给他一个20万-30万的项目，这是来得最快的。我们已经四五个学生过去了，就是你开个价，看我能不能满足你，能满足你咱们就签合同。
　　最后总结一下。邓小平说计算机要从娃娃抓起，但是现在娃娃从小就会打游戏。娃娃如果能玩玩8位单片机，放在中学或是小学，其实是非常理想的。回忆我自己。我小学4年纪就在北海景山少年宫，当时来的就是清华大学4年纪的辅导员。教我们拿个纸盒用漆包线绕一下就可以听到声音了，后来变成发声管，再变成半导体管。到大学一听，还有电子学这一大堆课，从小抓起，就非常理解邓小平这些话。包括我们现在大学采用的计算机课、微机原理，现在我们这个微机，买了PC谁去研究原理呀，都是在用，明白原理有什么用呀。最后在过度市场经济的情况下，经济的高速增长，整个社会的情绪很浮躁。像应试教育，浮躁的教育体系，不是几个教师可以解决的。虽然一些教育界的人士已经认识到这个问题，已经在质疑，但不是短期内能解决的。好了，我就讲到这儿。（掌声）
      (感谢嵌入式系统联谊会提供录音资料整理)