“流程再造”在嵌入式系統教學中的應用研究

[摘要]通過分析目前嵌入式系統課程教學中存在的問題，基于流程再造(BPR)思想對嵌入式系統教學進行了改革與創新，設計了嵌入式系統教學流程再造模型，根據該模型提出了流程再造方案，并在教學中進行了應用。實踐表明，該教學模型和再造的教學方案能提高學生的主體地位和學習的積極性，有利于培養學生的創新意識。

[關鍵詞]嵌入式系統；流程再造；開放實驗

[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [論文編號]1009－8097(2011)01－153－03

引言

嵌入式技術在國內發展迅速，企業對嵌入式人才的需求也與日俱增。根據華清遠見在“2009-2010年中國嵌入式開發從業人員調查報告”中的調查顯示：約有83％的企業目前緊缺嵌入式開發方面的人才。在嵌入式人才的巨大需求下，近年來國內許多理工科高等院校普遍開設了嵌入式系統相關課程，但由于嵌入式系統涉及計算機技術、電子技術、微電子技術等領域的多門課程，因此在課程內容、教學方法、實踐方式上很多院校的方案還不是很成熟。筆者結合多年的嵌入式系統教學經驗，借鑒“流程再造”思想，從用人單位的角度出發，以培養學生創新意識和培養嵌入式應用型人才為牽引，對嵌入式系統教學進行了改革與創新。實踐證明，本文提出的再造方案能提高學生的實踐能力，能培養學生的創新意識，具有一定的參考意義。

一 大學流程再造理論簡介

流程再造(Business Process Re-engineering，BPR)最早由哈佛大學邁克爾·哈默教授在《哈佛商業評論》一書中提出，他指出“再造：不是自動化，而是重新開始”閉。BPR的主要流程包括：(1)對原有流程進行全面的分析，發現其存在的問題；(2)設計新的流程改進方案，并進行評估；(3)制定與流程改進方案相配套的組織結構、資源配置和業務規范等方面的改進規劃，形成系統的企業再造方案；(4)組織實施與持續改善。

在國內，河海大學的杜棟教授于2001年首次提出將BPR移植到大學之中，探討了大學流程再造的基本理論，并將其運用到教學內容與課程體系改革中。隨后，2004年嚴明提出了大學外語教學流程再造：2009年黃淑敏、張文豐對教育信息化背景下大學流程再造理論進行了研究：2010年游鑫提出了流程再造在計算機基礎課程教學中的應用。流程再造思想被越來越多的引入到教學中來，優化教學過程和教學管理。

本文所提出的“流程再造”是以進一步優化教學內容和教學管理體系，以提高學生的應用能力和培養學生的創新思想為目的，對教學流程和教學體系進行根本性重新設計和改造，以實現課程體系的調整和教學效果優化。流程再造不同于教學改革中對細枝末節的修改。

二 目前嵌入式教學中存在的問題

作為新興的課程體系，嵌入式系統理論教學和實驗教學還不完善，仍在不斷探索，但就目前的教學情況來看，存在如下幾個問題：

1 重理論，輕實踐

嵌入式系統課程是實踐性很強的課程，需要大量的實踐環節進行支撐。而目前的實踐環節相對較少，不能給學生提供足夠的實踐機會。

2 教學內容一刀切，不符合不同專業學生的學習要求

嵌入式系統課程涉及的專業較多，包括計算機專業、電子專業、自動化專業、機械專業等，不同專業的學生學習的側重點是不同的。很多院校使用統一的培養模式，不利于不同專業學生和不同能力學生的差異化發展。

3 實踐環節形式單一

很多院校嵌入式系統的實踐環節主要是課內實驗，形式比較單一，而且以驗證性實驗為主，綜合性實驗和設計性實驗相對較少，不利于學生個性發揮和綜合能力培養。

4 教學手段落后

雖然大部分院校都使用多媒體教學，但是在教室中以教師為主體的授課模式對于實踐環節很強的嵌入式系統課程來說已不再適應。

三 嵌入式教學流程再造模型

嵌入式教學流程再造是指對教學流程重新設計，使其符合制定的目標，使教學效果更加優化。本文的嵌入式教學流程再造模型使用文獻提出的流程再造步驟進行設計，并進行了適當調整，如圖1所示。

1 流程再造目標體系

嵌入式系統教學流程再造的目標有兩個：

(1)從用人單位出發，培養學生的自學能力、動手能力和知識應用能力。

學生進入企業后用到的知識未必是在學校中學習過的知識，因此要求學生要有較強的自學能力。另外，學生的動手應用能力也是用人單位看重的，企業的操作模式實際上是任務模式，只注重結果和時間，只有較強的動手實踐能力才能在短時間內完成企業的任務。

(2)培養學生的創新意識和創新能力。

只有創新才能發展，要給學生提供足夠的創新空間，通過多種途徑培養學生的創新能力。

2 流程再造工作內容

嵌入式教學流程再造主要涉及如下幾個方面的內容：

(1)課程結構再造

課程結構再造主要是在現有嵌入式系統課程體系中適當增加實踐環節。同時，針對不同專業的特點制定課程體系。

(2)教學組織形式再造

開展“多元化”的教學形式。教學不僅僅局限于課堂教學，實踐環節也不僅僅局限于課內實驗，通過教學組織形式再造，為學生提供靈活的學習形式。

(3)學生學習方式再造

避免目前“填鴨式”教學，從以教師為中心的興趣引導，逐漸過渡到以學生為中心的自主創新。加大學生自主學習能力的培養力度，培養學生團體合作能力。

(4)教學評價體系再造

靈活設置教學評價體系，以學分為突破口，評價重心向評價學生應用能力方向轉移，逐步建立有助于研究型學習和應用能力培養的考核體系和激勵機制。

3 流程方案設計

(1)課程結構再造方案

嵌入式系統課程實踐環節很強，因此在課程結構調整中適當增加了實踐環節的學時數，同時增加綜合性實驗和設計性實驗的比例。表1為針對計算機專業主要嵌入式課程實驗環節調整情況，表格中數字為調整前和調整后的實驗學時數。

從表1可以看出，課程結構再造后實驗環節明顯加強，綜合性、設計性實驗的比例也有所加大，這有利于提高學生動手能力，能提供給學生更多獨立設計、思考的空間，有利于創新思維的培養。同時對不同的專業課程結構也進行調整，例如，在電子專業和控制專業中，單片機和ARM體系結構等硬件課程適當進行加強，而操作系統和嵌入式軟件設計等軟件課程適當減弱，以適應本專業學生的特點。

(2)教學組織形式再造方案

針對目前教學組織形式單一的狀況，從如下幾個方面進行了再造：

1)多元化教學形式

傳統的教學方式以“教師中心，教材中心，課堂中心”的“三中心”為理論核心，強調教師的主導作用，這種教學模式不利于學生創新能力的培養。為此，需要重新構建教學形式：

A)任務式教學模式

任務式教學模式指教師布置學習任務，由學生自己去查資料，發揮自己的能動性和想象空間，最終完成任務。這種教學模式可以提高學生獨立解決問題的能力，學生有很大的發揮空間。

B)實驗室教學，邊學邊練模式

在實驗室進行授課，學生可以邊學習邊操作，這樣有助于學生對知識的理解。

2)進行分層立體培養

以課內實驗作為實踐環節的主體相對單一和薄弱，根據不同學生層次和實踐環節多樣性要求，對嵌入式系統實踐環節實行分層立體培養。實踐能力再造培養體系如圖2所示。其中，必修部分繼承了原培養體系，作為基本要求，體現了教學的系統性與知識的完整性。新增選修部分，作為學生基本實踐能力基礎上的進一步提高，根據學生的不同需求、不同能力自行選擇參與。從“開放實驗”到“項目立項”、“學科競賽”，難度逐漸加大，指導及經費投入也逐步增大。難度梯度設計使得不同能力同學的創新潛能都能得到激發施展，有利于優秀人才的選拔。經費投入梯度設計使得有限的經費投入能產生更高水平的成果。

新設計的流程既考慮到創新實踐能力培養的廣泛性，以難度較低的開放性實驗吸引更多的同學參與，也考慮到讓少部分創新能力強的同學有充分的能力施展空間。

(3)學生學習方式再造方案

在任務式教學模式驅動下，培養學生獨立學習的能力，真正以學生為主體，教師起指導作用。在學生獨立學習中不斷引導學生相互學習，形成合作學習。

(4)教學評價體系再造方案

根據嵌入式系統注重實踐的特性，考查方式可以綜合筆試、平時作業、實驗測試、大作業或論文的成績。這些方面按比例綜合評價學生的學習效果。另外，對于參加開放實驗、企業實習、項目立項和學科競賽的同學根據其最終完成情況，適當進行加分或學分獎勵。例如，對于在企業實習或項目中表現突出的同學給予優秀成績；在學科競賽中獲得省級或國家級獎的同學給予一定學分獎勵。

4 方案評估

方案評估流程主要是對再造流程進行評估，看是否產生了良好的效果。通過對以上教學組織、培養體系等再造方案的實施，取得了很好的效果。自2009年起，嵌入式系統實驗室空閑時間累計開放900學時，有35名同學獲得省級以上學科競賽獎項，有15名同學獲得校級或者省級科技立項，約有85％的同學參加了開放實驗。新的嵌入式教學組織、培養體系方案給學生帶來了更多實踐機會，為學生提供了更多獨立學習、獨立思考的空間，培養了學生的創新精神。

四 結束語

本文以培養學生應用能力和創新精神為出發點，基于BPR思想對嵌入式系統教學流程進行了再造，再造內容包括教學組織模式、培養體系結構、教學評價機制等。通過對新的再造流程方案的實施，證明了方案的有效性。作為新興的課程，嵌入式系統的教學需要更長時間的研究和探索，各個院校應根據本校學生特點制定相應的教學方式和教學培養體系，以培養更多符合社會需求的嵌入式人才。

參考文獻

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編輯：小禾