教师在嵌入式系统邀请赛中的作用和角色

蒋　磊

“英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛”（以下简称嵌入式系统邀请赛）自2002年开始举办，到今年已经是第三届了。比赛的规模也从一开始国内的15所高校28支参赛队拓展到今天的来自东亚地区67所高校149支参赛队。和全国大学生电子设计大赛、ACM竞赛所不同的是：嵌入式系统邀请赛是开放的比赛，没有对作品的命题，没有封闭的场所，只需三个参赛队员在三个月的时间内用发放的参赛系统平台做出一个具有完整功能的作品。

本人有幸于2002年参加了第一届嵌入式系统邀请赛，如今以指导教师的身份带领新一代年轻人感受这一令人激动的赛事。

作为曾经的参赛选手，自然对比赛过程的酸甜苦辣都有所品尝。今年是第二次组织学生参加该项赛事了。比赛之前选拔和培训时，我就经常给学生们吹风：经历过这次比赛，你会感觉人生从此不同了。

其实所谓的不同，是说：你打开了一扇知识大门，会让你顿时感到大学前三年学习的知识，只是很少的一部分，这样就有了学习的动力和冲动；有一个异想天开的想法，顿时感到自己有机会实现这样一个梦想，于是就有了创新的欲望和冲动；和原先不认识的同学一起工作奋斗，等到成功的时候，顿时发现自己又多了几个患难见真情的朋友。

比赛不设命题，主要是为了鼓励创新。然而光有创新思想是不够的，还需要专业的知识和工程能力来实现创新的想法。因而这样的比赛也为我们的教学工作带来了新的思维：学生的工程能力为何会有缺失？专业知识教学是否太孤立？

参赛的学生遇到的问题是前所未有的系统设计实现的问题。完成一个完整的比赛作品，涉及相当多的工程经验和专业知识。设计制作一个功能完整的作品与实验室里作实验是完全不同的概念。以往的实验，往往是老师在实验前就提供了实验方案，有时甚至提供参考测试结果，学生作实验只是去验证一个已知的结果；而自己设计一个系统存在太多的未知，需要设计者自己设计实验方案，并在没有参考数据的情况下自行分析实验成败与否。教学实验中，为了演示原理，常常使用较为理想的模型和元件；工程设计时必须考虑各种干扰因素，通过设计调试排除干扰，完成功能，得到实际的工作参数。因此，指导教师应当适时介绍实验设计方法，传授方案设计经验。

很多情况下，作品设计实现涉及的知识与课程教学的内容相差甚远，为了完成一个创新的设计，常常需要跨越专业知识体系，尤其是对于嵌入式系统这种实用背景非常强的学科。一个嵌入式系统装置通常会有专业应用背景，比如工业现场监控系统，其中可能涉及到信号处理、过程控制、计算机控制、通信、实时操作系统等知识范畴，如果将这个系统应用在化工厂，还要涉及化工的专业知识。要设计出一个完整的比赛作品，学生必须拓展他的知识面，去了解别的专业知识。因此，指导教师本身应该有相对宽广的专业知识视野，在比赛过程中引导学生正确运用不同的专业知识。

从指导比赛的角度而言，我感到要侧重以下几个方面的工作。

* 学生的培训

培训的重点在于教授方法，而不是公式。能够通过选拔参加比赛的学生通常自学能力很强。培训时不必拘泥于细节，而应重点介绍设计方法和工程经验，同时注意各种专业课程知识的融会贯通，使学生能够借鉴他山之石，或举一反三，学习从不同的角度思考问题。

* 参赛选手的组织

最早我们组织参加嵌入式系统邀请赛，学生是按照专业划分，一般都将一个专业的学生分在一组。很快我们就发现了这样做的弊端：同组学生的知识结构相近，整个团队的知识面狭窄，很难做出相对成熟的作品。让电子工程的学生完成软件设计任务，其完成的质量很难让人满意，而对于计算机的学生而言，让他在系统板上扩展硬件也是很困难的事情。将不同专业的学生混编，对于作品的设计进行垂直分工，硬件扩展、OS与驱动移植、应用程序分别由不同专业的学生完成，让他们能够各自发挥所长，从而能够设计出高质量的作品。同时通过这样的实践过程，学生也能够接触到自己专业以外的知识信息。

* 作品的选题

作品选题应当突出创新，贴近日常生活。如果一味强调作品性能而不考虑实用性，则比赛也失去意义了。突出创新，贴近生活也能让学生将专业知识运用到更加广阔的领域。创新的选题需要参赛队员细致观察生活，具有发散性思维，指导教师应避免越俎代庖，直接命题，抹煞学生的创新激情；与此同时，对于收集来的各种思路，指导教师可以指出大致的突破方向，帮助学生分析其研究意义，或提供类似研究的最新进展情况，避免学生自主命题的盲目性。

* 作品项目的管理

比赛进入实施阶段，最好能够引入项目管理的流程。在每组参赛学生中选出一人作为小组负责人，由指导教师帮助进行方案分析、任务分解和工作细化，整理项目进行所需的各种资源，建立进度表。对于项目实施中不可预知的风险，指导教师最好能够指导队员选取备用方案。作品实施过程中必须重视文档管理，让学生养成写工作文档的习惯，各人之间的接口协议和工作交接文档必须清晰明了。做好上述几项工作才能保证作品能够在规定时间内完成。

综上所述，嵌入式系统邀请赛指导教师这个角色不同于传统的教学实验指导教师，他在比赛中的作用类似项目经理，同时还要做好信息收集和后勤工作。

完成整个比赛，队员们很辛苦，但是能够体验到团队合作的乐趣和成功的喜悦。作为比赛的指导教师，这样的比赛也促使我去拓展知识视野，培养锻炼工程管理能力。同时类似这样的比赛也为我们改革教学实验提供了动力和契机。