應(yīng)用型本科電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程教改探究

覃光鋒 藍海江 何小蓮

廣西科技師范學(xué)院 廣西來賓 546199

隨著國家實施“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能”“5G技術(shù)”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟技術(shù)快速發(fā)展，對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)提出了更高的要求[1]。應(yīng)用型本科院校只有根據(jù)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級、人才需求高質(zhì)量要求，不斷探索和完善人才培養(yǎng)模式和要求，才能支撐起高質(zhì)量的經(jīng)濟發(fā)展要求。

特別是在電子產(chǎn)品的普及化和社會對人工智能技術(shù)的迫切需求下，從我們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮釉O(shè)備到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的加工制造裝備，都有著嵌入式系統(tǒng)的身影，企業(yè)對“嵌入式系統(tǒng)”開發(fā)人才的數(shù)量和質(zhì)量都有著很高的迫切需求。目前從事嵌入式底層系統(tǒng)開發(fā)的工程師比較多，而企業(yè)更加青睞于能夠勝任嵌入式系統(tǒng)電路設(shè)計、程序開發(fā)、產(chǎn)品上線部署、升級維護等嵌入式系統(tǒng)全生命周期研發(fā)的高水平專業(yè)人才[2]，導(dǎo)致“嵌入式系統(tǒng)”的人才培養(yǎng)面臨著如何更好地適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展經(jīng)濟的迫切需要和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的挑戰(zhàn)。

因此，應(yīng)用型本科在學(xué)生實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)上，應(yīng)圍繞應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，展開分析，對教學(xué)模式進行改進，抓住教學(xué)改革要點，促進整體教學(xué)效果的提升。

一、電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程特點

“嵌入式系統(tǒng)”是一門系統(tǒng)性、綜合性學(xué)科[3]。“嵌入式系統(tǒng)”課程所涉及的專業(yè)知識內(nèi)涵與外延不斷擴展，包含數(shù)電、模電、單片機應(yīng)用技術(shù)、C語言程序設(shè)計、微機原理與接口技術(shù)，還涉及通信技術(shù)領(lǐng)域等其他方面的知識，是軟件和硬件需要緊密結(jié)合講解的課程。而且嵌入式應(yīng)用技術(shù)更新?lián)Q代速度很快，課程知識更新也很快，學(xué)習(xí)難度較大，課程培養(yǎng)目標(biāo)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力。

二、電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀

(1)雖然課程涉及的知識面廣、難度大、培養(yǎng)的要求高，但是很多應(yīng)用型本科高校安排該課程的課時量一般是在48～56節(jié)。開設(shè)的課時量不多，教學(xué)設(shè)備投入相對于經(jīng)濟社會發(fā)展速度和對高質(zhì)量人才培養(yǎng)的要求從某種條件上來說，制約了“嵌入式系統(tǒng)”人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

(2)當(dāng)前由于教學(xué)使用的嵌入式設(shè)備供應(yīng)商較多，教學(xué)中使用的教材質(zhì)量也參差不齊；各學(xué)校在人才培養(yǎng)的過程中，由于不是自編教材，導(dǎo)致采用的教材和設(shè)備之間的匹配度不高，影響了通過實驗培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的成效。同時設(shè)備更新?lián)Q代跟不上社會快速發(fā)展的需要和教師自身無法使用最新的嵌入式技術(shù)，也影響了在授課過程中最新知識的講授和引導(dǎo)。

(3)當(dāng)前該門課程對學(xué)生的考核評價方式較單一，期末考試主要以卷面試題考核為主，且成績占的比例較大。這種課程考核方式，無法對學(xué)生是否真正掌握了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和創(chuàng)新能力進行有效檢驗，也無法激發(fā)學(xué)生通過過程學(xué)習(xí)提高工程能力的興趣。

三、“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的重要性

鑒于嵌入式技術(shù)對經(jīng)濟社會的發(fā)展有著很大的推動作用，特別是人工智能技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展需要以掌握嵌入式技術(shù)為代表的人才作為支撐。各應(yīng)用型本科如何圍繞“以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為中心，以社會需求為導(dǎo)向”的課程改革方向，就顯得尤為重要了。只有培養(yǎng)的學(xué)生專業(yè)技術(shù)強，方能發(fā)揮應(yīng)用型本科高校服務(wù)社會發(fā)展、培養(yǎng)高質(zhì)量工程型人才、助推國家經(jīng)濟快速發(fā)展的社會功能。

“嵌入式系統(tǒng)”課程的改革，有助于提高同學(xué)們學(xué)習(xí)過程的成效?！扒度胧较到y(tǒng)”課程內(nèi)容涵蓋范圍廣泛，課程學(xué)時比較緊張，在課堂教學(xué)中學(xué)生對硬件、軟件不能面面精通的情況下，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的進度情況、接受知識的規(guī)律和培養(yǎng)工程實踐能力的要求，梳理出有層次的授課知識內(nèi)容，引入現(xiàn)代技術(shù)手段，充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源等，構(gòu)建科學(xué)合理的人才培養(yǎng)模式，將會提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生克服畏難情緒，提高教學(xué)的培養(yǎng)成效。

“嵌入式系統(tǒng)”課程的改革，為檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)前置課程教學(xué)成效提供參考，有利于促進其他課程知識的完善，形成更高水平的整體人才培養(yǎng)體系?！扒度胧较到y(tǒng)”課程涉及的知識面較廣，一般是大三才開設(shè)此課程，學(xué)生前期知識學(xué)習(xí)的掌握程度，極大影響到該課程的學(xué)習(xí)效果。通過該課程的知識梳理及專業(yè)能力的要求，有利于為前期專業(yè)課的教學(xué)要求提供參考，為專業(yè)人才的整體性、銜接性培養(yǎng)提供指導(dǎo)和反饋，進而倒逼前期基礎(chǔ)課程的改革完善，助推人才培養(yǎng)的整體性成效。

四、應(yīng)用型本科電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程改革措施探析

為提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，針對“嵌入式系統(tǒng)”課程的特點、現(xiàn)狀和重要性，結(jié)合新工科教育轉(zhuǎn)型改革的有關(guān)精神、人才培養(yǎng)的有關(guān)特點和規(guī)律、社會的發(fā)展要求，筆者主要從以下幾方面進行教學(xué)改革。

(一)根據(jù)專業(yè)特點和社會需求，科學(xué)合理定位課程性質(zhì)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)對理論和實踐知識要求都較高，所以“嵌入式系統(tǒng)”課程是軟、硬件結(jié)合性很強的綜合性應(yīng)用型課程，涉及的知識應(yīng)用范圍很廣，知識內(nèi)容和應(yīng)用技術(shù)更新很快，社會對具備勝任嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和研究的人才需要較大，要求也較高。目前企業(yè)特別青睞于能夠勝任嵌入式系統(tǒng)電路設(shè)計、程序開發(fā)、產(chǎn)品上線部署、升級維護等嵌入式系統(tǒng)全生命周期研發(fā)的高水平專業(yè)人才。因此，應(yīng)把該門課程定為電子信息工程專業(yè)的核心課程，并從整個專業(yè)課時的整體上合理分配，確保有足夠的授課時長培養(yǎng)出勝任社會需求此技術(shù)領(lǐng)域的人才。

(二)根據(jù)技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要，合理適時更新設(shè)備以提高適應(yīng)社會需求的人才應(yīng)用能力培養(yǎng)

為提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，縮短學(xué)生達到勝任工作崗位的時間，需合理投入嵌入式系統(tǒng)教學(xué)設(shè)備的經(jīng)費。按照充分利用原有的、無法及時更新設(shè)備培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)能力，以及時更新設(shè)備作為擴展學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)。通過新舊設(shè)備的合理利用，既培養(yǎng)了學(xué)生較扎實的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)能力，也從某種程度上達到了利用新設(shè)備培養(yǎng)知識遷移的能力，從而使我們在人才培養(yǎng)過程中使學(xué)生的技術(shù)知識能夠及時跟上社會的發(fā)展需求。

(三)科學(xué)制定和完善教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)針對性和有效性

根據(jù)“嵌入式系統(tǒng)”課程的特點和學(xué)生學(xué)習(xí)知識的規(guī)律，將該門課程授課內(nèi)容按照知識難易程度和課程學(xué)習(xí)的規(guī)律劃分為：先從課程基本概念和原理的知識理解，進階到設(shè)備硬件資源的教學(xué)，再進階到操作系統(tǒng)內(nèi)容教學(xué)，最后進階到采用案例化教學(xué)、典型工作項目化的教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)學(xué)生實踐認知的規(guī)律，實踐課程內(nèi)容采用知識驗證層、應(yīng)用層、創(chuàng)新層的分層次教學(xué)方式。在教學(xué)過程中注重軟件和硬件有機結(jié)合，根據(jù)學(xué)生的學(xué)生能力，合理安排和認真講解每次課的重難點。同時在授課過程中把涉及學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過的數(shù)電知識、模電知識等前置課程知識融入具體的教學(xué)過程中講解，提高學(xué)生的電路分析和設(shè)計的能力，讓其深入學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的有關(guān)知識原理。

(四)改進和完善教學(xué)方法和方式，豐富課堂的組織形式

“嵌入式系統(tǒng)”課程知識難度大，若采用老師講解、學(xué)生被提問和被回答的授課方式，學(xué)生很容易陷入枯燥和被動的學(xué)習(xí)之中。為此，在授課過程中，對于抽象和難理解的知識，多采用多媒體視頻、信息化技術(shù)等微課堂方式，提高信息化背景下的教學(xué)互動度，讓更多的學(xué)生參與課堂教學(xué)中；建立由教師和學(xué)生共同參與的教學(xué)問題“人人提”、學(xué)習(xí)經(jīng)驗“人人享”的互動微博論壇，激發(fā)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的興趣。同時，努力打破當(dāng)前理論課和實驗課在授課過程中的分割模式。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容實際，采用“理實一體化”的教學(xué)模式，按照“工作中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中工作”的理念，實現(xiàn)理論和實踐的深度結(jié)合，讓知識學(xué)習(xí)更加直觀和具體，避免了學(xué)生對抽象知識的恐懼心理，從而更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(五)構(gòu)建科學(xué)合理的課程考核評價模式

目前，學(xué)生的課程考核成績的評價方式基本是按平時成績的30%+期末考試成績的70%。這種成績單一的考核評價方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實際能力。因此，在對學(xué)生進行課程考核評價過程中，應(yīng)完善傳統(tǒng)課程考核評價方案，合理縮小對理論考試成績在整個課程考核中的比例，應(yīng)以課堂表現(xiàn)、實驗報告等綜合考核作為基礎(chǔ)，提高實踐成績在整個課程考核成績中的比例，使得學(xué)生更加重視實踐能力的培養(yǎng)鍛煉。同時通過項目教學(xué)法，考核分析學(xué)生的團隊合作情況，培養(yǎng)學(xué)生其他的職業(yè)綜合能力，激發(fā)學(xué)生的競爭意識，培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和合作能力。此外，也把本學(xué)期參與各種嵌入式系統(tǒng)比賽作為學(xué)生課程總成績考核評價的一部分，實現(xiàn)以賽促教、以賽促學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促使學(xué)生綜合能力的提升。

(六)注重師資隊伍培養(yǎng)，提高教師專業(yè)綜合能力

教師隊伍作為高校發(fā)展的重要組成部分之一，高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵是建設(shè)一支專業(yè)理論知識豐富、應(yīng)用實踐能力強的師資隊伍。為此，通過鼓勵教師申報技術(shù)課題和選派教師外出進行專業(yè)學(xué)習(xí)，提高專業(yè)教師的綜合專業(yè)知識能力；聘請企業(yè)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人員到校進行授課，強化課程理論、實踐、創(chuàng)新方面的培養(yǎng)效果，特別是在提升學(xué)生實踐能力培養(yǎng)方面，學(xué)校可以選派教師到企業(yè)進行掛職鍛煉，參與企業(yè)實際項目生產(chǎn)研究，了解更加前沿的技術(shù)應(yīng)用，擴展專業(yè)知識，提升授課教師的實踐能力。通過選派教師外出培訓(xùn)、技術(shù)課題申報、企業(yè)掛職鍛煉，聘請企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任專業(yè)教師等方式，不斷提升該課程教師隊伍的整體實力，打造一支知識豐富、專業(yè)過硬、實踐能力強的教師隊伍，更好適應(yīng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要[4]。

結(jié)語

總而言之，在人工智能化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，經(jīng)濟社會對嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)的質(zhì)量也在不斷提高，數(shù)量需求也在不斷增多。為能夠切實改進嵌入式系統(tǒng)傳統(tǒng)教學(xué)過程中所面臨的問題，必須要加強該課程教學(xué)深入總結(jié)和反思，根據(jù)本學(xué)校的人才培養(yǎng)定位和現(xiàn)有條件進行改革，優(yōu)化有關(guān)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，努力解決傳統(tǒng)課程教學(xué)面臨的問題。只有這樣，才有助于真正提升教學(xué)效果，促進學(xué)生專業(yè)能力的提升，實現(xiàn)應(yīng)用型本科電子信息工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)改革工作取得實實在在的成效。