獨(dú)立學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程實(shí)踐教學(xué)改革研究

魯蔚鋒+李超+鄭鑫

（南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院、軟件學(xué)院，江蘇 南京 210023）

摘要：嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)是目前應(yīng)用非常廣泛、發(fā)展非常迅速的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，做好該課程的教學(xué)工作是人才培養(yǎng)的重中之重。針對(duì)目前獨(dú)立學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文分析了《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》的課程教學(xué)特點(diǎn)，并結(jié)合近年來(lái)獨(dú)立學(xué)院開(kāi)設(shè)《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程，探索了適合獨(dú)立學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)改革方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)；獨(dú)立學(xué)院；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）21-0154-02

一、引言

當(dāng)前，數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正處于高速發(fā)展的階段，后PC時(shí)代的到來(lái)已經(jīng)讓嵌入式系統(tǒng)技術(shù)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，如工業(yè)管控系統(tǒng)、智能家電、通信設(shè)備、醫(yī)療器械等等。嵌入式的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)，獨(dú)立學(xué)院同普通高校一樣也開(kāi)設(shè)了嵌入式相關(guān)的專業(yè)。而獨(dú)立學(xué)院作為民營(yíng)應(yīng)用型本科學(xué)校擁有其所特有的特點(diǎn)──學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)起點(diǎn)不高，但又不缺乏思維活躍、動(dòng)手操作能力強(qiáng)的潛質(zhì)。這決定了獨(dú)立學(xué)院不能簡(jiǎn)單地照葫蘆畫(huà)瓢直接沿用“一本”院校的課程設(shè)置。生搬硬套不僅不能凸顯獨(dú)立學(xué)院人才的培養(yǎng)特色，反而會(huì)產(chǎn)生更多問(wèn)題。因此獨(dú)立學(xué)院的學(xué)科專業(yè)設(shè)置應(yīng)充分結(jié)合市場(chǎng)需求；教學(xué)內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于實(shí)踐型；教學(xué)過(guò)程中將實(shí)踐環(huán)節(jié)擺在突出位置?！肚度胧较到y(tǒng)與開(kāi)發(fā)》是學(xué)習(xí)嵌入式軟件方向的主干課程。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生能熟悉嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)流程；掌握嵌入式軟件的交叉編譯及調(diào)試方法；進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用；掌握典型接口及設(shè)備驅(qū)動(dòng)；熟悉嵌入式圖形用戶界面的設(shè)計(jì)方法，讓學(xué)生能夠從整體上把握對(duì)嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建，理解軟硬件之間的銜接點(diǎn)?！肚度胧较到y(tǒng)與開(kāi)發(fā)》與其他專業(yè)課程相比，涉及的內(nèi)容龐雜，而培養(yǎng)的是軟硬件結(jié)合的復(fù)合型人才，這就對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)提出了較高的要求。但是目前的課程群內(nèi)容單一化，缺乏相關(guān)配套課程的引導(dǎo)和支持?！肚度胧较到y(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程內(nèi)容知識(shí)涵蓋面較廣，造成學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)很難真正掌握嵌入式開(kāi)發(fā)的精髓，使得學(xué)生畏難情緒較嚴(yán)重，制約了課程教學(xué)品質(zhì)的進(jìn)一步提升。因此如何針對(duì)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的現(xiàn)狀和未來(lái)需求相結(jié)合，有針對(duì)性地進(jìn)行課程教學(xué)改革就顯得迫切和必要。

二、實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)高等教育模式側(cè)重于理論教授，而獨(dú)立學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程在實(shí)踐環(huán)節(jié)有較高的比重，如果學(xué)生只是一味的學(xué)習(xí)理論知識(shí)而缺乏實(shí)踐應(yīng)用上的鍛煉，就無(wú)法較快較好的從事嵌入式工程師的工作。本課程的教學(xué)應(yīng)與實(shí)際工程應(yīng)用密切結(jié)合，這樣才能讓學(xué)生充分理解嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念，形成對(duì)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的整體把握，做到對(duì)軟硬件開(kāi)發(fā)之間的銜接能夠充分理解和良好掌握，從而具備設(shè)計(jì)綜合性嵌入式系統(tǒng)的能力。南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院通過(guò)前期對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容和方法的研究，已取得一定的教學(xué)改革成績(jī)和相關(guān)研究成果。但是仍然存在以下一些不足之處：

1.實(shí)踐教學(xué)課時(shí)的分配不合理。過(guò)少的實(shí)踐教學(xué)課時(shí)不能讓學(xué)生將書(shū)本的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題良好的結(jié)合，讓知識(shí)始終停留在書(shū)本，從而失去了嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的目的與初衷；

2.實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)不明確。本課程過(guò)寬的知識(shí)面容易導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)部分內(nèi)容上的安排缺乏針對(duì)性，從而偏離教學(xué)目的；

3.實(shí)踐教學(xué)形式單一。在課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目前許多高校的做法通常是使用固定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，采用照本宣科式的教學(xué)方式。這限制了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知的途徑，也不能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不能達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的意義；

4.實(shí)踐教學(xué)體系過(guò)于偏重基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因在于《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》實(shí)踐教學(xué)方面的師資力量缺乏，水平參差不齊，難以開(kāi)展對(duì)實(shí)踐教學(xué)要求更高的創(chuàng)新性綜合性實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)踐教學(xué)改革內(nèi)容

針對(duì)以上《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的一些不足，我們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面對(duì)南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革。

1.研究并科學(xué)制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。通過(guò)研究制定了更加科學(xué)、完善的《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，以便和國(guó)內(nèi)外同類課程的現(xiàn)行教學(xué)大綱接軌，力求反映本學(xué)科的最新技術(shù)成果以及本校教師的科研成果，使教學(xué)大綱內(nèi)容具有獨(dú)立學(xué)院自己的特色。同時(shí)，采用所講章節(jié)教學(xué)內(nèi)容同步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與貫穿課程全部?jī)?nèi)容的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的模式，改變了以往實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上只是對(duì)理論驗(yàn)證的初級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

2.研究和探索新的實(shí)踐教學(xué)方式。采用與國(guó)際相似的實(shí)踐教學(xué)方法，建立突出理論知識(shí)、培養(yǎng)邏輯思維能力的教學(xué)體系。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生興趣，使學(xué)生在課下多參考相關(guān)書(shū)籍來(lái)擴(kuò)充自己的專業(yè)知識(shí)。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，改變傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式，嘗試分組負(fù)責(zé)制，即按實(shí)驗(yàn)將學(xué)生分組，每個(gè)組負(fù)責(zé)準(zhǔn)備、講授和輔導(dǎo)一次實(shí)驗(yàn)（主實(shí)驗(yàn)），參與其他幾次實(shí)驗(yàn)（從實(shí)驗(yàn)）。

3.采用和編寫(xiě)特色鮮明的實(shí)驗(yàn)教材。我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)內(nèi)容中增加國(guó)內(nèi)外嵌入式理論、技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具的最新研究成果，不斷修訂、更新實(shí)驗(yàn)教材，使撰寫(xiě)的內(nèi)容始終能跟蹤國(guó)內(nèi)外主流技術(shù)的步伐。同時(shí)結(jié)合課題組之前的教改和科研項(xiàng)目，將網(wǎng)絡(luò)信息安全、物聯(lián)網(wǎng)等最新技術(shù)充實(shí)到嵌入式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中去。我們撰寫(xiě)的《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容主要從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、自主研究性實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面展開(kāi)。其中，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包含兩個(gè)方面；系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其目的在于幫助學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中遇到的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言調(diào)試工具和嵌入式的相關(guān)編程技術(shù)；綜合性實(shí)驗(yàn)主要設(shè)置了一些相對(duì)綜合的實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行課程設(shè)計(jì)；自主研究性實(shí)驗(yàn)往往與教師的科研工作項(xiàng)目相關(guān)，由教師安排具有一定設(shè)計(jì)性、探索性或綜合應(yīng)用性且與實(shí)際工程應(yīng)用相接軌的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，把學(xué)生組成一個(gè)科研或工程團(tuán)隊(duì)，來(lái)完成一個(gè)比較完整的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣就能使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的基本要求，并能讓所學(xué)知識(shí)不停留在書(shū)面上，而是真正應(yīng)用于實(shí)際的開(kāi)發(fā)中。

4.加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)。獨(dú)立學(xué)院的目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，并以此為辦學(xué)理念，而高校的學(xué)科競(jìng)賽注重考查學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析能力和解決能力，這二者有著相同的目標(biāo)。競(jìng)賽以營(yíng)造校園學(xué)術(shù)氛圍，創(chuàng)建大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，從各個(gè)方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，加快相關(guān)學(xué)科的課程教學(xué)改革以及提升就業(yè)率為目標(biāo)。通過(guò)競(jìng)賽選拔有特長(zhǎng)的學(xué)生參加國(guó)家及省部級(jí)的項(xiàng)目，誘發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)。出于這種考慮，我們組織學(xué)生參加江蘇省和全國(guó)性的比賽，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育目標(biāo)。根據(jù)南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院的實(shí)際情況，我們將有關(guān)嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)的學(xué)科競(jìng)賽分成兩個(gè)部分：一是校內(nèi)組織的STITP項(xiàng)目，其目標(biāo)是選拔優(yōu)秀人才，推動(dòng)教學(xué)發(fā)展，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性；二是省級(jí)和國(guó)家級(jí)的競(jìng)賽，目標(biāo)是熟練綜合知識(shí)的應(yīng)用。

四、結(jié)語(yǔ)

《嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)》課程是一門理論性、實(shí)踐性均很強(qiáng)的學(xué)科課程。既要形成理論概念的架構(gòu)以及教導(dǎo)基礎(chǔ)知識(shí)，又要幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的工程素養(yǎng)，建立起面向工程的思維方式，符合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)需求，熟練使用應(yīng)對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的科學(xué)方法。獨(dú)立學(xué)院與一本院校學(xué)生之間特點(diǎn)的不同決定了教師在進(jìn)行嵌入式教學(xué)的過(guò)程中不能過(guò)多地將關(guān)注點(diǎn)放在理論教學(xué)上，而是更多的注重實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識(shí)能與實(shí)際的動(dòng)手操作相結(jié)合，相輔相成，從而達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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收稿日期：2016-11-14

基金項(xiàng)目：南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院教改項(xiàng)目（JG30615005，JG0041404）

作者簡(jiǎn)介：魯蔚鋒，男，副教授，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。