电子信息工程导论精品(七篇)

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2 目前电子信息工程专业中的C语言分布情况

目前，电子信息工程专业的C语言分布主要体现在《信号与系统》、《单片机原理与应用》等专业必修课，以及《DSP技术与应用》、《嵌入式系统及应用》等专业选修课中的实验以及课程设计中，毕业设计中也广泛体现。这些专业课涉及到的处理器，如单片机、DSP处理芯片等，内部都有核心MCU，因此对MCU编程选用C语言进行编程，如《信号与系统》采用的是Borland C，《〈单片机原理与应用〉课程设计》要求的是C51，《DSP技术与应用》采用的是CCS2.0软件，《嵌入式系统及应用》采用的是标准C。以《嵌入式系统及应用》课程为例，共开设6个实验，其中1个演示性实验、1个验证性实验（软件）、3个设计性实验（分别为2个硬件实验，1个软件实验），以及1个综合性实验（硬软结合），C语言程序设计占实验总数的50%。《信号与系统》课程开设了三次实验，要求进行信号的合成与分解，采用C语言实现。《DSP技术与应用》开设四次实验，全都用C语言实现。将这些课程的实验或课程设计做了一个统计，C语言程序设计占实验总数（含课程设计）的64.7%。可以看出C语言在电子信息工程专业课程的实验和课程设计中所占的比例是非常高的。

3 C语言对于电子信息工程专业的课程的支撑作用

4 C语言对于电子信息工程专业的不足分析

C语言最大的优点是用户不需要了解控制系统的指令系统，以单片机为例，用户仅要求对单片机的存储器系统结构有初步了解。同时C51编译器对寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型处理等细节自动管理；程序可读性好，移植容易。用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。例如：对于目前普遍使用的RISC架构的8bitMCU来说，其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限，如果使用C语言编写，一条C语言指令编译后，会变成很多条机器码，很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。

而汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。

因此，使用C语言开发单片机系统或者其他控制系统，则有助于提高程序的执行效率，实现结构化的程序设计，有利于学生编程思想的培养，而汇编语言的学习有利于学生更好地理解并掌握控制器的内部结构及工作原理。例如在学习单片机内部结构及工作原理的一章时，运用汇编语言就比较好，特别是CPU内部专用寄存器的讲解。而在定时器与中断系统这一部分的介绍时，利用C语言比较好，程序简单明了。

5 结语

本文首先分析了C语言的特点、发展及分类，并结合电子信息工程专业的特点，对单片机、DSP、嵌入式等课程的C语言程序设计实验进行了统计，并举例说明了C语言对于电子信息工程专业的专业课程的影响及支撑作用，表明C语言教学对于电子信息工程专业的人才培养是非常有意义的。然后，分析了C语言目前存在的不足，并提出将C语言与汇编语言进行融合教学的思想，以期作为参考。

【参考文献】

[1]龚丽.浅谈高职学院的C语言教学[J].广西轻工业，2010，12：99-100.

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关键词：嵌入式系统；实践教学；ARMCortex―M3

中图分类号：TP368.1-4

嵌入式系统的最主要目的是满足生产过程中的部分特定用途。嵌入式系统的核心在于硬软件设计协同性的体现。因此，在有关“嵌入式系统”的教学过程当中，对学生所掌握的硬软件知识均有着严格的要求。本文在对目前我国电子信息工程专业的教学模式进行深入分析后，从“嵌入式系统”的内涵、需求与体系上着手，对电子信息工程“嵌入式系统”实践教学课程内容的相关信息进行进一步的整合，在ARMCortex―M3的基础下，全面探讨“嵌入式系统”实践教学体系的可行性。

1 “嵌入式系统"教学的相关理论

1.1 “嵌入式系统”教学的人才需求

就现阶段电子行业的发展状况看，嵌入式的硬件工程师、系统工程师与应用工程师三种工程师是电子市场所急需的。按照市场需求的相关因素来进一步分析表明：对嵌入式硬件工程师主要技能要求偏向于在电路、驱动程序和板级支持包；嵌入式应用工程师考核重点是在嵌入式系统下，能对平台软件进行可利用式的开发；而嵌入式系统工程师则要求工程师能在操作技能与移植技能上有所建树并完成硬件平台与软件程序的高效对接。就一般电子信息工程专业来说，学生对信号与电子设备的掌控程度、对整体知识的运用已属于最高的要求。就专业的特性因素来说，三种类型的工程师有内在相关度，都属于嵌入式人才需求类型的方向。经过对以往电力型人才的运用经验发现，在嵌入式中的硬件工程师与系统工程师更为契合，而嵌入式应用工程师则更偏向于计算机科学体系。

1.2 “嵌入式系统”教学改革的主要方向

首先，“嵌入式系统”教学改革需要兼顾理论，关注实践：“嵌入式系统”教学具有很强的实践性特征，为了能够针对不同的嵌入式应用，做出不同的变化与创新，就需要学生掌握坚实的理论基础。同时，“嵌入式系统”教学也需要以实践为重点，突出教学过程的实验性。特别是针对验证性的实验教学而言，实验的结果并不能作为评价学生的唯一标准，而需要对学生获取实验结果的过程加以突出的关注，使学生能够在反复进行程序调试的过程当中，对实验方法进行合理的改进与调整，逐步提高学生分析并解决问题的能力。

其次，“嵌入式系统”教学改革需要确保所选取实验项目的合理性。在“嵌入式系统”的教学过程当中，良好的实验项目要求体现其综合性、以及创新性特征，将学生既有的知识点充分调动起来，解决问题，将被动的应付学习状态改变成为主动思考，并积极应对的学习状态。同时，所选取的教学试验项目还应当具有一定的柔韧性，使学生能够具备弹性化的思维空间，将学生个性充分激发出来，以达到提高学生思维活跃度、以及创新能力的目的。

2 Cortex-M3 “嵌入式系统原理及应用"教学实践

2.1 通过对课程内容的整合并从信息工程的发展实际出发，电子信息工程专业在经过认真思考后选取了以Codex-M3为教学内容的内核、以STM32处理器为教学实验对象的教学体系。其主要的教学实践流程为：在学生充分了解cortex―M3的体系、掌握其结构的基础上，在最近研发的cortex-M3内核处理器STM32的有效引导下，对嵌入式操作系统的任务进行合理调度，在ARM公司“嵌入式系统”的有效经验下，完成51单片机的转化。此实验的体系有四个组成部分，即： ARM codex―M3体系，STM32系列处理器、内核处理器和嵌入式操作系统C/OS―lI。校方以精选的4本教材和特质的参考书作为学生学习的模本并全方位扩宽学生查阅资料的渠道。依据模块的选择教科书选用了以下知识模块：《嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与～C/OS―II实时操作系统》、《ARM Codex―M3权威指南》、《STM32系列ARM Coaex―M3微控制器原理与实践》与《嵌入式实时操作系统》

2.2 实验平台的选择

通过对实施嵌人式实验进行全面的规划，并对此硬件载体深入了解后表明，传统的实验箱模式中存在有限制性因素，STM32仿真学习套件STM3210B更符合试验的要求。该套件采用在核心与性能上都进行了优化并支持USB下载程序和供电，因此极具便捷性。另外，此平台将仿真器与目标有效结合而极具效益。

2.3 实践流程的设计

在对有效信息进行整合后发现，实践的环节分为三个部分即实验、课程设计和毕业设计。实验部分按课时计算有18个，课程设计按天数计算为两周。在试验中，要求学生学习要点中必须具备：计算机的组成、系统的结构、单片机原理的运用、微机原理与汇编语言程序，并将重点定为对指定ARM系统的编绘，克服嵌入式系统中的各种操作难点。在对老师选择上，采取试验课老师与教学课老师交替担任的模式，最大限度地实现教学与实践的同步性；在课程设计上，要求学生有效将理论应用于实际，在实验平台的要求下，促使具体任务的完成。通过对以往开发板例程中经验的整合，结合当今的开发环境，分6个部分进行实验。如下表（表1）所示：

通过实验发现，嵌入式系统的程序的庞大性，增加了学生在特定的课时内进行透彻掌握的难度。据此，在试验时，应对工程模板进行合理的调整，提醒学生修改编写关键代码并保持设置的合理性，有序进行试验并设计分值，根据实际情况对操作分进行定量选择。另外，增加学生对Source Insight和BeyondCompare两个程序的认识并能有效将其运用到文本与软件中，进一步促使编程效率的提高。整个试验由两个部分组成即实际操作、实验报告，其中，操作占60% ，报告占40%。具体的课程设计内容，要求学生在实验平台上完成操作系统的移植，有效管理多个系统任务并进行任务调用。“嵌入式系统”实践教学根据医生试验流程运行了两届，学生的接受程度有了明显的提高。但是由于其处于发展的初步阶段，在教学的实践与结构上仍需进行持续的改进。

3 总结

综上所述，通过对“嵌入式系统”教学进行相关的试验后表明，“嵌入式系统”课程是电子信息工程专业课程经过不断改革后的最具可行性的课程体系，其教学的需求适应时代的发展、知识的体系利于学生对专业知识的吸收、内容模板更具组合的高效性，因此，“嵌入式系统”教学在电子信息工程专业中有巨大的研究价值。另外，“嵌入式系统”教学在形成中所存在的弊端，有望于教育者在实践中进行不断总结与改进以促使其动态体系的形成，争取让电子信息工程专业的学生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深层的、最全面的专业知识。

参考文献：

[1]施文娟.电子信息工程专业嵌入式系统教学改革的探索[J].林区教学，2011（06）.

[2]王维博，王海滨，叶凯.电子信息工程专业嵌入式系统教学的改革探讨[J].中国电力教育：上，2010（04）.

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[关键词]电磁场；电磁波；教学改革；仿真教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0026-03

电子信息类专业是理工高等院校的传统专业，其中包括电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程等专业。[1] [2] [3]电子信息专业为国家输送了大量专门人才，在社会各领域和部门发挥了越来越重要的作用。2015年国家提出“大众创业、万众创新”的国家战略，带动了一批新的创新型、交叉型、科技型的新兴产业和企业，创造了人才需求，为电子信息类专业的发展提供了新的机遇和广阔的空间。[4] [5]为了适应电子信息产业的迅猛发展，契合企业与社会对创新人才的渴求，创新型人才的培养必须有所革新。[6] [7] [8]

本文阐述了创新型人才培养的意义，并针对现有人才培养体系中的不足，对人才培养模式、理论课程体系、实践教学体系、教师队伍、多类别毕业导向等方面的建设提出了一些措施。

一、电子信息类专业创新型人才培养的意义

创新型人才，是指掌握一定复合型和综合性特征的技术（包括理论技术、经验技术），能将专业知识和技能应用于其所从事专业的一种专门的人才类型。创新型人才是社会需求量最大、类型最多的人才，其与理论研究型人才不同的基本特征为：具有突出的创新能力、创业能力、知识综合应用能力和实践能力，并具有较强的语言表达能力、与人合作能力和终身学习的能力。21世纪是知识经济时代，面对人才市场的激烈竞争，培养具有创新开发能力，符合市场需要的创新型人才成为高等教育的紧迫任务。

创新型人才是 “大众创业、万众创新”的国家战略的主力军，而创新型人才的培养是支持这一国家战略的重要保障。在创新和创业尤为活跃的今天，电子信息产业是创新和创业的主战场，是振兴经济的重要增长极。该领域的产业发展急需大量的电子信息类创新型专业人才。

从当前理工高等院校的人才培养来看，尽管国家推出了一些质量工程项目，高校采取了一些措施，收到了良好的成效，但是创新型人才培养体系还未建立，培养模式还在摸索之中，整体培养质量有待进一步提高。创新型人才培养的诸多问题还有待研究和实践，建立创新型人才培养模式有助于革新传统人才培养模式和体系，有助于推动高等教育事业的发展。

二、电子信息类专业创新型人才培养模式与体系

（一）探索“按大类招生、分段式培养”的人才培养模式

打破专业界线，满足共性需求，首先进行两年的大类培养，第三年根据学生志愿分专业进行一年的培养，使学生在某一技术领域形成特长，实施专才教育，体现个性需求；最后一年根据社会需求和就业情况，分流培养一年，使人才培养与行业需求相结合。该改革方式打破了传统专业间的界限，拓宽了学生的专业面。

采取的“分段培养”模式，以“工程认知D工程实验D工程设计D工程实施”能力培养为主线，以“基础平台+专业模块”的理论教学体系和“立体式”的实践教学体系的构建为载体，为配合“分段培养”改革试点，开展了多元化、多层面的校企合作，加强教师工程背景和企业实践，制订相应人才培养管理运行机制，实施“综合性全程考试模式”等几个方面的建设，初步探索构建出了“通才与专才相结合、共性和个性相结合、个人发展与行业需求相结合”的电子信息类创新型人才培养新体系。“大类招生、分段式培养”的人才培养模式如图1所示。

（二）构建“基础平台+专业模块+方向特色”的综合化“多层次”课程体系

在人才培养方案中，实施“基础平台+专业模块+方向特色”的理论教学体系，梳理出电子信息类专业的共性基础，构建“基础平台”，打通基础，整合课程内容，拓宽专业口径，突出特色。

基础平台是通才教育平台，按电子信息类专业设置公共基础课程和学科基础课程，注重教学内容的基础性。专业模块是专才教育平台，以核心课程为重点，进行课程重组与整合，设置总揽电子信息类全貌的学科概论课、专业导论课等综合化课程，增设创业课程、订单课程，拓宽学生的学科视野和专业面，增强工程实践能力。方向特色是指差异性教育平台，突出本专业特长的差异性，突出与产业发展需求相契合的前瞻性，安排多门核心课程和专业选修课，突出光电传感和光纤通信相关课程，讲授科技前沿、产业发展等理论和实践相关知识和技能。

该体系优化了现行的理论课程教学体系，解决教学中对不同类型学生的单一培养模式问题，适应了教育个性化的趋势，增强了学生的适应能力。

（三）建立“基础实验+专业实验+创新实验”的“立体式”实践教学体系

建立课内外相结合，包含实践技能层、学科基础层、综合应用层、创新实践层的实验教学体系，为全面提升学生的工程实践和创新能力提供了良好的平台基础。可以在这个系统中循序渐进地提升学生工程认知能力、工程实验能力、工程设计能力和工程实施能力。“基础实验+专业实验+创新实验”的“立体式”实践教学的体系构建如图2所示。

学院的实验中心将完成相应的实验教学课程体系改革，共分为“基础实验层”、“综合应用层”、“设计开发层”、“研究创新层”四个模块。形成了“以培养方案为根本，辅以实践能力培养补充方案”的培养模式，实现了“注重学生的动手能力、创新精神的培养”的目标，解决了教学中理论课程与实践课程的结合不紧密的问题。

（四）打造“校内教师+学科专家+企业工程师”的“多主体”教育的教师团队

通过校内外相结合、课内外相结合、理论与实践相结合的培养方式，打造“校内教师+学科专家+企业工程师”的“多主体”授课教师队伍。

校内教师主要承担人才培养方案中的主体课程；学科专家主要承担专业核心课程、导论课和方向特色课程，并指导拔尖学生的学科竞赛、科研立项和科学研究；企业工程师主要承担资格认证相对应的课程和实践性课程。其结构如图3所示。

（五）以“就业、考研、留学和创业”为导向的“多类别”毕业生培养

“多类别”就业群体指毕业后参加工作、攻读硕士学位、海外留学、自主创业等类别的毕业生。宽口径的毕业途径有利于提高学校就业率和知名度。在人才培养方案中，应调整和增设相关的课程。大一通过专业导论课，引导学生根据自身特点和志愿定好毕业去向，并鼓励学生选择创新和创业通识课程；大二鼓励学生加强对英语的学习，考托福和雅思，申请国外全额奖学金或申请留学基金委基金等；大三开设本专业重点考研课程，并安排教授或名师讲课，增加考研的砝码；大四聘请企业高级工程师讲授本科生课程，宣讲企业文化、产业发展、技术前沿、产品特点、生产流水线等，并安排学生进行生产实习，走出校园学习企业管理、生产加工等实践能力和知识，为参加工作或创业做好准备。课外，要鼓励并组织学生参加各类学科竞赛、科研立项、创新创业项目等活动。

三、结束语

本文通过针对电子信息类专业人才培养的不足之处，结合重庆理工大学电子信息类专业创新型人才培养的实际，提出了符合“大众创业、万众创新”国家战略的本科院校电子信息类创新型人才培养模式、课程和实践体系、教师团队等方面的建设意见。结合重庆理工大学电子信息类专业建设的实际，总结出一套满足重庆地区或西南区域电子产业发展和人才需求、有效提高大学生综合素质的电子信息类创新能力培养的方法和措施。当然，创新人才培养模式的改革与探索是一个长期的过程，只有将学生核心竞争力作为衡量标准，才能正确把握改革的方向。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 徐志国，田锦.电子信息类专业“创新型”人才培养研究与实践[J].中国电力教育，2014（29）：31-32.

[2] 王玮.电子信息类专业拔尖创新型人才培养模式的探索[J].中国电力教育，2014（29）：28-30.

[3] 方杰，徐宇宝，张晓东等.电子信息科学与技术专业核心课程体系改革与研究[J].大学教育，2015（3）：28-29.

[4] 张家明.电子信息类专业应用型创新人才培养模式研究[J].中国成人教育，2014：187-188.

[5] 王冠凌，武峰.基于区域经济发展的电子信息类创新人才培养模式研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2014（20）：190-192.

[6] 张颖.深化教学方法改革构建创新型电子信息类人才培养模式[J].武汉大学学报（理学版）（S2），2012（10）：51-54.

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关键词：信号与系统；教学手段；教学方法

《信号与系统》是一门理论性极强、概念抽象、应用广泛的课程，是高等工科院校中电子信息工程、自动化工程、通信传输技术等专业的重要的专业基础课程。该课程的学习质量直接影响到后续课程《自动控制原理》、《数字信号处理》等课程的学习信心和效果。多年的教学实践表明，学生学习《信号与系统》最大的困难之一，在于变换域的概念抽象难理解，性质多，尤其学到课程的最后一部分，面对满页的Z变换性质表，相当一部分学生都缺乏信心，难以坚持。此时，课堂教学的方法就变得异常重要。一部分教师注重理论严谨，课堂会详细讲解性质的数学推导原理，一部分教师省略原理推导，课堂教学侧重利用性质的典型例题解算的讲解。然而上述方法，更适用于数学基础好，理解力足够的优秀学生，数学基础不过硬、综合能力比较差的学生在这样的教学过程中越发会对《信号与系统》缺乏信心，而这样的学生不在少数。笔者在多年的教学实践中探索出了一种较好的教学方法。结合有限长序列为案例，图解移位性质的产生过程，再总结严格的公式。学生在教学过程中即能理解公式的内涵，掌握起来又毫无压力。需要说明的是，Z变换存在双边Z变换及单边Z变换，由于单边Z变换在分析具有初始条件（即在起始时，不是静止的）的线性常系数差分方程的响应方面非常有用，本文的Z变换性质均以单边Z变换为前提，不讨论收敛域。

一、Z变换的移位性质的知识点

1.离散时间信号

二、因果序列的移位性质1的图解教案

利用因果序列实例及其右移序列，进行图解演示，如图3。可以看出，当因果序列右移一个单位时，其非零序列位对应相乘的Z的负幂次均比原Z变换高一个幂次。当因果序列右移两个单位时，其非零序列位对应相乘的Z的负幂次均比原Z变换高两个幂次。于此类推，右移n个单位，非零序列位对应相乘的Z的负幂次必然比原Z变换高n个幂次。图解过程清晰简洁的验证了移位性质1，。这样的解释过程，简单易懂，概念清晰。

三、非因果有限长序列的移位性质2的图解教案

四、结语

信号系统是一门理论性强、抽象概念多、公式多、运算复杂的课程，仅仅利用传统的教学手段进行教学必然使得学生感到巨大的压力，结果总会不尽人意。本文为信号与系统课程教学提供了一个新的方向。利用简单易懂的实例、生动形象的图解教学帮助学生顺利掌握和理解抽象的公式，将会起到事半功倍的教学效果。学生提高了兴趣，激发的热情，教与学的过程能够良性互动，教学质量自然就提高了。

参考文献：

[1]郑君里等，信号与系统导论[M]，北京：高等教育出版社，2010.

[2范世贵，令前华等，《信号与系统》[M]，西北工业大学出版社，2010.

[3]魏昕，信号与系统课程教学的几点体会[J]，中国科教创新导刊，2012 NO.26，131.

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关键词：电磁场和电磁波；大学物理；类比教学；创新能力

作者简介：姚文俊（1970-），男，湖北天门人，中南民族大学电子信息工程学院，副教授；程衍富（1956-），男，湖北天门人，中南民族大学电子信息工程学院，教授。（湖北?武汉?430074）

基金项目：本文系湖北省高等学校省级教学项目（项目编号：2010148）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）23-0050-02

类比教学是通过重复学习（Learning Through Repetition，LTR）策略的一种教学实现。通过类比教学，学习成为了一种重复和对比的过程，这种教学方法有益提高教学质量与教学效果。[1]“电磁场与电磁波”和“大学物理”是高等院校理工科通信和电气等专业必不可少的专业基础课，由于在教学中所学习电磁场和电磁波知识有相似性，所以在“大学物理”的后续课程“电磁场与电磁波”的教学中如果能引人类比的教学方法，是提高该课程教学质量的重要手段。[2]

一、两门课程的相似性

“电磁场与电磁波”和“大学物理”都以高等数学中的微积分知识为基础，通过数学知识的应用来研究电磁场的基本规律。但在具体的教学中是有区别的，首先，两门课的开课时间是不一样，“大学物理”课程一般在大学一年级下学期，而“电磁场与电磁波”课程一般在大学三年级上学期，它们之间存在先后且有衔接问题；第二，两门课的性质和定位不一样，“大学物理”课程是公共基础课，是每个理工科学生必修的课程，而“电磁场与电磁波”课程是专业课，只是针对通信和电气等专业必修的专业基础课；第三，两门课都用到高等数学知识，但侧重点不一样，“大学物理”课程只是运用简单的微积分和矢量运算知识，公式和定律的表述是以积分为主，而“电磁场与电磁波”课程运用二重和三重积分和矢量的梯度、散度和旋度知识，公式和定律的表述是以微分为主，并强调边界条件；第四，学生的感受不一样，“大学物理”课程学习起来感觉难，但有中学的物理基础，还可以应付，“电磁场与电磁波”课程是“大学物理”课程的后续课程，由于大学物理学生学得不好，学习起来感觉“电磁场与电磁波”简直是天书，是学生最怕的并且不及格人数最多的一门课。

二、教学中的类比研究

类比教学是一种比较教学，对象是几种不同的课程，它们必须有先后，是用已学的课程知识来导入新课知识，使学生学习起来有参照，易于接受。但教师在教学中处理教学内容需要简繁有度，重点突出，使学生快速掌握新知识。下面结合“电磁场与电磁波”课程平时的教学，谈谈“电磁场与电磁波”与“大学物理”的类比教学。

1.矢量知识的教学类比

这两门课都是以矢量的运算为基础来展开知识讲述的，即课程与适量知识密切相连，适量运算作为两门课程的第一章的教学内容。“大学物理”的矢量知识只是简单的加减、点乘和叉乘运算，是矢量的入门知识，而“电磁场与电磁波”是梯度、散度和旋度这些比价难的矢量知识，并在整个教学内容中反复用到。在运用类比教学时，要强调矢量知识的重要性。如“大学物理”中是强调课程中的物理量都是矢量，不是中学物理的标量，所有适量有方向，运算中必须考虑方向，不是数学中的简单加减乘除。“电磁场与电磁波”的矢量知识以“大学物理”的为类比，强调学好矢量的梯度、散度和旋度对课程的重要性，并指出在矢量的学习中不仅有“大学物理”常用直角坐标系，还有新的柱坐标系和球坐标系，引入这两个新坐标应与直角坐标系进行类比教学，找出共同点和差异。如直角坐标系（x，y，z）和球坐标系（r，θ，φ）的关系为：

同一个矢量的散度在直角坐标系和柱坐标系的表达就不一样：

2.麦克斯韦方程组的教学类比

“大学物理”中麦克斯韦方程组是以积分形式给出的，而“电磁场与电磁波”中以微分形式给出，在理解时微分形式比积分要难，所以讲述微分形式以类比方法是最好的方式。如讲解传导电流和变化的电场均产生磁场的麦克斯韦方程第一方程时，先写出已学“大学物理”中的积分形式：[3]

让学生推导微分形式，要提醒学生推导中要用到斯托克斯公式：

实际教学中大部分学生最后都能推出微分形式：

类比教学激发了学生学习兴趣，活跃了课堂气氛，也使学生转被动学习为主动学习，踊跃去推导剩下的3个方程，迅速掌握麦克斯韦方程组的微积分形式。

3.解题方法的教学类比

为了使学生掌握所学知识，一定量的例题的讲解和大量的作业训练是必须的，但解题中使用积分的方法还是微分的方法就需要考虑了，一般使用简单的方法，但学生总是用自己很熟悉的积分方法，不愿采用新学的微分方法。教学中采用同一个题目，通过类比教学，让学生自己去领悟，决定求解方法。如求一个电荷体密度为ρ半径为R的球体的电场和电位，用“大学物理”的方法是电场分布有球对称，先由高斯定理，求出不同区域的电场，然后由电场与电位的积分关系，求出电位，这种方法计算量大、容易出错、较为复杂；“电磁场与电磁波”则通过泊松方程来求解，先写出在球坐标系下的泊松方程：

解微分方程，利用边界条件决定积分常数，得到电位，后利用电位与电场梯度关系，得出电场，此法目标明确、易想到、求解简单。实际教学中这两种结题方法都在黑板上给出，不给出好坏建议，学生自己决定。这就是类比教学，通过直观形象的对比让学生领悟新知识。

4.计算机辅助教学类比

“大学物理”课程是学生在刚进入大学所学的一门基础课，有关软件课程均没学过，无法应用编程方法来实现可视化教学，但“电磁场与电磁波”课程的开课时间在高年级，此时学生各方面的知识已具备，可以采用软件实现可视化教学，不断丰富和创新教学手段，提高学生学习“电磁场与电磁波”课程的兴趣，实现教学的终极目标。Matlab软件提供各种工具箱、各类函数以及开放的编程环境，可以给出直观形象的两维或三维的仿真图形，比较适合“电磁场与电磁波”多媒体辅助教学。[4，5]例如解决这样一个题目：有一均匀细圆环，半径为a，环上带有单位的电荷，求其空间的电势和电场分布。“大学物理”中只能求解通过圆环中心垂直环面的中垂线上的电势和电场，无法求解整个空间。这就存在类比教学，但具体实现类比教学时，如果还是用数学知识来解题，学生会觉得枯燥无味，提不起精神，换上Matlab软件的界面，用编程来解题，学生立刻来了兴趣，能积极参与新的教学活动。课堂上用了两种编程方法解题，一种是用偏微分方程工具箱求解，另一种直接用数值积分求解，图1是用偏微分方程工具箱求解画出的细环空间的电势，图2是用数值积分法求解画出的细环空间的电势和电场线。

三、结语

针对“电磁场与电磁波”课程公式多和推导烦琐，学生难学和教师难教的特点，结合前续课程“大学物理”已学的电磁场和电磁波的知识，采用类比教学方法，使学生在已有的知识基础上较快接收新知识，激发了学生的学习兴趣，促动了教师和学生的互动交流，促进授课质量和教学效率的提高，最终达到培养学生的动手和创新能力的终极目标。

参考文献：

[1]孙明轩,汤丽平.信号处理课程中时移性质的类比教学[J].电气电子教学学报,2010,(6):70-71.

[2]吕文俊,徐立勤.“电磁场数学方法”课程中的类比教学法[J].电气电子教学学报,2010,(5):76-78.

[3]冯慈璋,马西奎.工程电磁场导论[M].北京:高等教育出版社,2000.

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摘 要：目前《底中藕糯理》课程教学面临的困难主要表现为：概念抽象、公式繁多、公式推导繁琐、数学要求高等，在教学过程中增加应用背景，并通过MATLAB语言将抽象理论及处理方法图示化。实践表明，该方法不仅能更好地激发学生的学习兴趣，学生对理论知识的掌握也更加透彻，且学生的动手能力也有明显提高，总的教学质量有很大提高。

关键词：数字信号处理 教学方法改革 MATLAB

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0070-02

《数字信号处理》是电子信息工程及通信工程专业的专业基础课。它的基本概念、基本分析方法已经渗透到了信息与通信工程、生物医学工程、语音、雷达、导航、电磁场与微波技术、水声工程、电气工程、航空工程、环境工程等众多领域。随着计算机科学和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术得到越来越广泛的应用，尤其在高新技术产业中，数字信号处理的作用越来越突出。

《数字信号处理》课程涉及的主要内容为：离散时间信号与系统、z变换、离散傅里叶变换及其快速算法、经典数字滤波器的设计等[1，2]。从早期的教学中发现，由于该课程概念比较抽象，数学公式繁多，学生在学习过程中的畏难情绪比较明显，学习效果欠佳。因此在教学过程中首先严抓数学基础，增加课程应用背景，能提高学生学习兴趣，并引入MATLAB仿真，用简单的函数将抽象的概念和复杂的公式用图形的方式演示出来，使抽象问题直观化，加深对理论知识的理解[3]。

1 严抓数学基础、增加应用背景

由于《数字信号处理》课程对学生的数学要求较高，而大部分同学的数学基础并不是很理想，因此在课堂教学中首先对重要的数学步骤和数学方法进行强化训练，要求学生一定掌握必要的数学方法，直至达到运用自如的熟练程度。

其次，通过增加应用背景来激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，因此，如果能够让学生清晰地了解到所学习的数字信号处理的有关知识和人们日常生活的很多方面都是息息相关的，也是今后走上工作岗位的需要，就会激发起学生学习这门课程的兴趣和动力。另外，《数字信号处理》理论具有广泛的应用背景，如在通信方面可应用于数据加密、可视电话和扩频通信等，在图形图像方面可应用于二维三维图像处理、图像压缩与传输、动画与机器人视觉等，在自动控制方面可应用于声控、自动驾驶等，以及其他诸多先进技术方面。如何让学生既感受到最新发展的脉搏，又能饶有兴趣地学习相对乏味的基础理论，成为教学成败的关键。这就要求教师尽最大努力将新技术、新工艺、新材料等注入课程中，让学生领略数字信号处理的强大生命力，了解其在诸多领域中的重要作用和意义，这样也会激发学生的学习热情、主动性和创造性。

2 《数字信号处理》与MATLAB的结合

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB功能强大、简单易学，且编程效率高。

《数字信号处理》的教学与MATLAB的结合主要体现在教师在讲解公式推导和基本理论知识的同时，用MATLAB将运算步骤和结果以图示的形式直观地展现出来。如要设计一个巴特沃斯型数字低通滤波器，设采样率为8 000 Hz，fp=2100 Hz，fs=2500 Hz，Rp=3 dB，Rs=25 dB。MATLAB程序如下[4]：

f_N=8000；

f_p=2100； f_s=2500； R_p=3； R_s=25；

Ws=f_s/（f_N/2）； Wp=f_p/（f_N/2）；

[n， Wn]=buttord（Wp，Ws，R_p，R_s）；

[b，a]=butter（n， Wn）；

freqz（b，a， 1000， 8000）

subplot（2，1，1）； axis（[0 4000 -30 3]）

其中用freqz实现了幅频、相频特性作图。程序运行后所设计出的巴特沃斯低通数字滤波器的频率响应如图1所示。从图中看出，频率响应满足设计要求。

通过用MATLAB语言对数字信号处理知识进行仿真能更直观地让学生了解到知识的特点，能使学生对理论知识的掌握更加牢固。

3 结语

《数字信号处理课程》理论性强，数学公式多，在教学过程中首先严抓数学基础，并多加入理论知识的应用背景尤其是在先进技术方面的应用，这样能有效地提高学生的学习兴趣，将被动学习转化为主动学习。其次将MATLAB语言与数字信号处理很好地结合，能将抽象的理论概念和知识用生动的图形或动画展现出来，能让学生更直观地理解理论知识，同时能培养学生的动手能力和创新精神。

参考文献

[1] 程佩青.数字信号处理教程[M].4版.北京：清华大学出版社，2013.

[2] 胡广书.数字信号处理导论[M].3版.北京：清华大学出版社，2005.

篇(7)

关键词： 云计算； 信息技术； IT人才； 人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2012）03-59-03

Innovation in training mode of IT talents in colleges at cloud computing era

Huang Wulan

（School of Economics & Management Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164， China）

Abstract： In this paper, the advantage of cloud computing is described. According to the characteristics of cloud computing technology, and based on the analysis of IT job description information from the well-known recruitment website, the authors summarize in the paper new requests for IT talents in enterprises. Finally, in order to meet the demands for IT talents in the future and to improve the employment rate, the reform strategy for IT training mode in universities is proposed.

Key words： cloud computing； information technology； IT talent； training

0 引言

信息技术在推动国民经济增长、提升整体创新能力以及国际竞争力方面发挥举足轻重的作用。但是从我国IT人才供需的实际情况看，大学生毕业即失业的情况却大量存在。其原因并不是IT人才需求疲软，（数据显示，信息技术人才的缺口就高达数十万），而是目前很多高等院校人才培养模式的短视，教学内容滞后无法适应产业的发展，人才供给与需求不对称。

云计算是IT发展的最新技术，正逐渐融进IT日常管理和开发模式中。它的出现给相关工作人员提出了新的挑战，同时对即将走上工作岗位的在校大学生产生了巨大影响和挑战，也给高校相关专业的教育带来了巨大的冲击，将引发一场新革命。

基于此，本文分析了云计算时代对IT人才新的需求和要求，并对高校相关专业的培养模式、教学内容、培养目标提出相应的改革措施，以顺应时代对IT人才的需求。

1 云计算是未来IT发展趋势

云计算是IT产业发展到一定阶段的必然产物。早在20世纪60年代麦卡锡（John McCarthy）就提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公共事业提供给用户[1]。继个人计算机变革、互联网变革之后，云计算被看作是第三次IT浪潮，作为一种全新的商业模式和应用计算方式，它应是中国战略性新兴产业的重要组成部分。

⑴ 降低IT运营成本，提高企业核心竞争力

云计算意味着没有硬件购置的成本，没有软件许可证或软件升级管理所产生的成本，也不用租用设施，避免了隐性成本的支出，只需按照使用率采用计量收费或者固定收费的方式，按需使用，按需付费，这样可以降低IT运营成本。相关研究[3]证明，使用即买即用方式购买资源的成本低于企业自行购置资源的成本。云模式使得企业可集中时间、精力和投资在利润较大的核心业务中去，提高企业核心竞争力，获取更大的经济效益。

⑵ 为企业提供便捷的信息化服务

云计算基于分布式计算，它以用户为中心，将数据存于云端，用户可以在任何时间、任何地点以某种便捷的方式安全地获得数据，满足办公移动性要求。

⑶ IT人员分工专业化，降低IT部门工作量

云计算将业务交由服务提供商（更专业）负责，使IT工作人员分工更专业化，这将降低企业IT部门工作量，提高IT效率。

当前，云计算正成为各服务提供商的关注热点、受到各个领域的关注，Google、IBM、Amazon和Microsoft等大型的IT公司纷纷建立自己云计算平台，提供相关的云计算服务。据赛迪顾问《中国云计算产业发展白皮书》[2]预测，未来几年，云计算和相关服务市场将保持高速增长态势，市场规模将从2009年的92.23亿元增长到2012年的606.78亿元，年均复合增长率达87.4%。全国各地政府正结合产业规划，积极建立云计算产业发展与创新基地，通过资金支持大力培育云计算技术服务厂商，建立面向城市管理、产业发展、电子政务、中小企业服务等领域的云计算示范平台。北京的“祥云计划”、上海的“云海计划”、重庆的“云端计划”、广州的“天云计划”等等无不说明中国的云计算时代即将来临。据报道，北京将建成亚洲最大的超云服务器生产基地，在“十二五”末期，北京的云计算相关产业收入将达到2000亿元。

综上所述，云计算的广泛普及和深入应用将成为大势所趋，是IT未来发展的趋势。广大IT人员需认清信息化发展趋势，更新观念，迎头赶上。

2 云计算时代对IT人才需求的挑战

云计算时代将对IT人才提出新的要求和挑战。根据企业采用公共云或是企业自身搭建云平台这两种情况，其人才需求各有不同，具体体现如下。

⑴ 采用公共云的企业对IT人才的需求。

一般而言，对于广大中小企业用户来说，资金是发展最大的障碍，他们将选择公共云服务。公共云是由第三方（供应商）提供的云服务，服务在第三方运行。企业通过与云服务提供商签订服务协议，以按需付费的方式使用相关服务。

在这种情况下，对企业IT部门来讲，传统的系统维护IT人员、软件研发人员、硬件部署人员面临着工作机会减少的危机。因为所有的后台管理和维护工作都交给了云供应商。从这种意义上来讲，企业IT部门工作量太大减少，但是IT部门工作人员职责发生了相应的变化。

首先，IT工作人员需要懂管理，IT部门需要运用云计算经济模式去评估是否应将业务移到云端。相关负责人要根据企业自身的情况做出公共云是否适用企业发展需求以及投资回报率分析。同时，企业IT部门需要明确业务需求、并负责与服务提供商进行沟通和协商以获得为自己量身定制的服务。从这种意义上讲，IT工作人员需要既懂管理又懂技术的，还要熟悉企业业务流程具有阐明企业业务需求以及和服务提供商沟通、协商的能力，并需要熟悉相关立法以保障企业权益。另外，IT人员需要负责处理数据安全性问题，决定哪些数据能移到云端，哪些数据不能，对移到云端的数据进行加密，信息安全是IT部门需要考虑的因素。

Gartner于2010年10月了一份预测报告[3]指明，企业用户应该对10项新技术的应用加以密切关注，其中包括云计算(Cloud Computing)、数据中心、虚拟化软件和绿色IT。据业界人士表示：“云计算对IT职位的总体影响，可能类似于外包、自动化和可用计算等这些趋势带来的影响―IT专业人员的岗位，正逐步从技术性的具体岗位向企业业务终端岗位转变。”来自Forrester公司的Schadler表示，供应商合同管理、云计算、分析学、网络应用技术、移动应用技术等，都是未来10年需要掌握的知识和技术。”

总的来说，IT部门人员将从关注具体的技术细节转移到关注企业的业务，与以前相比，懂得企业流程方面的人将越来越重要。IT人员需要成为有一定的管理、沟通、专业技术（需求分析、信息安全处理）能力和法律知识（要求熟悉交付服务的流程与制度、SLA服务等级管理、云计算相关立法等内容）等的复合型人才。同时，IT人员需要关注云计算标准的制定、成熟和演进。

⑵ 有实力的大企业或是云平台搭建方对IT人才的需求.

虚拟化和自动化是云计算区别于传统计算的两大特点，它们对IT人才提出了新的要求：员工必须培养和扩大跨平台和应用的技能，以建立、管理和支持私有云计算。这不仅意味着IT人才要更深入地了解传统核心技术，而且还要掌握囊括从虚拟化、存储、大型数据到安全等关键技术的更全面、融合的技能。

根据云计算技术特点，我们对通过互联网上全国知名招聘网站如51Job[4]、智联招聘[5]等的相关职位的招聘信息进行了综合分析，总结出未来IT人才需求的新趋势。

①移动云终端开发人才需求旺盛

云计算在移动终端上应用率极高，现阶段移动云计算人才短缺。移动云计算将移动互联网和云计算的概念融合到一起，据业内人士统计国内3G研发人员缺口有300-400万，其中Android研发人才缺口至少30万。手机嵌入式开发和J2EE技术人员市场需求旺盛。

②开发人员主流技术发生极大改变

在云计算时代，程序设计需要注重分布式、并行计算模式，开发人员要熟悉云计算模式编程框架，熟悉Hadoop等相关原理及技术有相关基础；要采纳敏捷开发思想,更擅长负载均衡、并行数据处理、网格计算、云体系结构、资源调度和MapReduce并行运算编程模型。程序设计偏向更多的数据访问和调用；利用云计算的高性能，要对数据进行深入分析和挖掘，使应用更加智能。

③开发平台发生转移

在云计算时代，开发人员编程环境发生改变，如转向基于Hadoop框架的开发环境、GoogleAppEngine开发环境。操作系统环境则从Windows平台向Linux,VMware虚拟机发生转移。

④信息安全技术

云计算安全性问题是阻碍云计算发展的首要因素之一，它不仅仅只包括数据安全、是一个涉及到公信力、制度、技术、法律甚至监管等多个层面的复杂问题。对于服务提供商而言，需要建立更具公信力、更安全的云服务。对于IT人员来讲，则需要掌握更多的信息安全技术，如反病毒、木马技术。

⑤数据存储和开发

云计算环境下数据爆炸式增长，传统的关系型数据库面临数据能力的挑战；另外，许多应用存储设备对于数据存储的要求大多体现在非结构化数据或者是半结化的存储，大多数云计算平台都会提供针对非结构化和半结构化的数据存储方式，如google公司采用Bigtable数据库。云计算一个显著的特点是使用资源池，通过构筑虚拟的数据中心最大程度地实现网络资源的共享。因此，对于开发者来说在数据存储和开发方面发生了巨大的转变，要求开发者/维护者熟悉新的数据库管理系统、网络存储技术如SAN/NAS/iSCSI等、熟悉资源池的构建方法。

3 高校IT人才培养模式的创新

云计算不仅影响着计算机技术的发展，对IT专业人士就业也将产生重大影响，即将走上工作岗位的大学生面临着巨大的挑战。高校大学生应该认清当前信息技术发展趋势，未雨绸缪抓住发展机遇；对于培养大学生的高等院校来说，其责任重大，高校必须关注相关专业领域发展趋势和热点，及时调整课程体系、更新人才培养模式。

3.1 涉及专业和要求

云计算在诸多领域影响着人们的生活，但是影响最大、最直接的群体莫过于和相关技术和应用直接联系的人们。我们根据本科生专业目录，提取和云计算密切相关的专业，并根据云计算技术特点和人才市场需求，列出了对这些专业的新要求，如表1所示.

表1 高校涉及专业和新要求

[[门类\&专业名称\&专业新要求\&管理科学与工程\&信息管理与信息系统、管理科学\&业务需求分析能力、沟通能力、熟知立法、信息安全、\&工商管理类\&电子商务\&商业智能、云计算新标准和立法、商务网站开发环境、运营规范、云计算经济\&数学类\&信息与计算科学\&并行、分布式计算、大型数据存储技术\&电气信息类\&计算机科学与技术\&并行、分布式、云模式编程框架、大型数据存储技术、\&电子信息工程\&Linux编程，手机嵌入式开发\&通信工程\&移动，3G，手机嵌入式开发\&电子信息科学类\&电子信息科学与技术\&信息安全、网络安全、\&微电子学\&关注硬件设施的新趋势和要求\&]]

3.2 人才培养模式创新

3.2.1 调整培养目标及专业定位

表中所列的相关专业应根据IT发展新趋势，适时调整专业培养目标及专业定位。如信管专业、管理科学专业则可向“重业务轻技术”方向发展，专业人员只需了解企业内部运作流程和相关立法，底层IT技术则交给服务提供商去处理。对于计算机类或通信类专业则将更重技术，学生毕业后主要从事云计算平台搭建等相关工作。

3.2.2 调整专业培养方案、调整相关课程教学大纲

增加支持云计算相关的课程、如云计算导论等，让学生深入了解云计算概念、应和新技术。对相关课程内容作一些调整，如操作系统、数据库系统、计算机网络、程序设计类课程，在课程中加入云计算相关内容，如GFS(Google File System)、Hadoop 云计算架构、Bigtable、MapReduce、VMware虚拟化技术等内容。

3.2.3 大力引进或培训教师，加强师资队伍建设

云计算是一项新兴的技术，现有教师队伍在这方面知识缺乏，无法满足云计算教学需要。高校必须适应人才培养模式改革需要，通过各种途径打造一批高素质的师资队伍。高校可采用引进云计算领域专家或是把老师送出去培训学习云计算技术的方式，加强师资队伍建设。

3.2.4 强化实践教学环节，培养学生的实践能力和创新能力

实践教学是高等学校实现人才培养目标的重要教学环节，尤其对IT人才的培养更具有举足轻重的地位。IT人才需要具备很强的实践动手能力、团队合作精神和创新精神。高校应注重实践教学环节，加强实验室建设和实践教学，鼓励学生参加各类竞赛，培养学生创新意识和动手能力。

3.2.5 开拓云计算校外实习基地

目前，中央、各地政府都非常重视和关注云计算，采取了各种举措促进云计算产业的发展，全国各地相继开展云计算项目、构筑云计算平台，高等院校可联系学生云计算校外实习基地，让学生实地考察云计算平台的运作模式，对云计算架构更时进一步理解和深入。

3.3 根据高校自身情况增设云计算硕士专业

高校可根据自己的自身情况，开设云计算硕士专业(对于本科生来讲课程接受难度较大)，系统讲授云计算领域知识。由于云计算是一项新兴技术，对高校开设云计算专业来讲，目前在师资、云硬件设施和教材等方面都存在一定的难度，高校要综合考虑，打通渠道，创造条件才能开设这样一个新专业。目前，北航软件学院在工业和信息化部软件与集成电路促进中心（CSIP）、北京市政府、联想集团、Adobe、中国云计算联盟、中关村科技园区管委会、望京科技创业园、宏达电HTC和多普达Dopod（拥有全球Google Android和Microsoft Windows Mobile最大的市场份额）等机构的大力支持下，开设了全国第一个“移动云计算”软件工程硕士专业。该专业在师资和实验室建设方面受到国内外大型领头羊企业的支持，相信其办学质量和人才培养质量会符合市场需求。

4 结束语

云计算是一种新兴的计算模式，是IT发展的趋势，正逐渐融进IT日常管理和开发模式中。它的出现给相关工作人员提出了新的挑战，同时对即将走上工作岗位的在校大学生也产生了巨大影响。本文根据云计算技术特点和目前IT岗位用人新需求，分析了云计算时代对IT人才新的需求和要求，并对高校相关涉及专业培养模式、师资队伍建设、教学内容、培养目标提出了相应的改革措施，以顺应时代对IT人才的需求。

参考文献：

[1] R. Buyya, C.S. Yeo, S. Venugopal, Market-oriented cloud

computing: vision, hype, and reality for delivering computing as the 5th utility[A]. Cluster Computing and the Grid, 2009. CCGRID '09. 9th IEEE/ACM International Symposium on[C]. ShangHai, IEEE Xplore, May 2009,page 1-1

[2] 赛迪顾问有限公司.2011年中国云计算发展白皮书[R].省略/zt/cwb/images/cloudbook.pdf,2010

[3] eNet硅谷动力. 2010年全球十大IT趋势：云计算走红[OL].，February 10, 2009

[8] D.Zissis, D.Lekkas. Addressing cloud computing security issues [J].

Future Generation Computer Systems, (2011),doi:10.1016/j.future.2010.12.006

[9] 曾静.云计算时代高职院校面临的机遇和挑战[J].中国现代教育装

备，2010.22：34~35