獨立學院《嵌入式系統與開發》課程實踐教學改革研究

魯蔚鋒+李超+鄭鑫

（南京郵電大學計算機學院、軟件學院，江蘇 南京 210023）

摘要：嵌入式系統與開發是目前應用非常廣泛、發展非常迅速的一個技術領域，做好該課程的教學工作是人才培養的重中之重。針對目前獨立學院《嵌入式系統與開發》課程實踐教學中存在的問題，本文分析了《嵌入式系統與開發》的課程教學特點，并結合近年來獨立學院開設《嵌入式系統與開發》課程，探索了適合獨立學院的實踐教學改革方案。

關鍵詞：嵌入式系統與開發；獨立學院；實踐教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0154-02

一、引言

當前，數字信息技術和網絡技術正處于高速發展的階段，后PC時代的到來已經讓嵌入式系統技術廣泛地應用在各個領域當中，如工業管控系統、智能家電、通信設備、醫療器械等等。嵌入式的時代已經到來。為了順應時代發展、與時俱進，獨立學院同普通高校一樣也開設了嵌入式相關的專業。而獨立學院作為民營應用型本科學校擁有其所特有的特點──學生理論基礎薄弱、學習起點不高，但又不缺乏思維活躍、動手操作能力強的潛質。這決定了獨立學院不能簡單地照葫蘆畫瓢直接沿用“一本”院校的課程設置。生搬硬套不僅不能凸顯獨立學院人才的培養特色，反而會產生更多問題。因此獨立學院的學科專業設置應充分結合市場需求；教學內容應側重于實踐型；教學過程中將實踐環節擺在突出位置?！肚度胧较到y與開發》是學習嵌入式軟件方向的主干課程。通過學習本課程，學生能熟悉嵌入式軟件開發的系統流程；掌握嵌入式軟件的交叉編譯及調試方法；進行嵌入式操作系統的應用；掌握典型接口及設備驅動；熟悉嵌入式圖形用戶界面的設計方法，讓學生能夠從整體上把握對嵌入式系統的構建，理解軟硬件之間的銜接點。《嵌入式系統與開發》與其他專業課程相比，涉及的內容龐雜，而培養的是軟硬件結合的復合型人才，這就對學生的專業知識提出了較高的要求。但是目前的課程群內容單一化，缺乏相關配套課程的引導和支持。《嵌入式系統與開發》課程內容知識涵蓋面較廣，造成學生在較短的時間內很難真正掌握嵌入式開發的精髓，使得學生畏難情緒較嚴重，制約了課程教學品質的進一步提升。因此如何針對獨立學院學生的現狀和未來需求相結合，有針對性地進行課程教學改革就顯得迫切和必要。

二、實踐教學現狀分析

傳統高等教育模式側重于理論教授，而獨立學院《嵌入式系統與開發》課程在實踐環節有較高的比重，如果學生只是一味的學習理論知識而缺乏實踐應用上的鍛煉，就無法較快較好的從事嵌入式工程師的工作。本課程的教學應與實際工程應用密切結合，這樣才能讓學生充分理解嵌入式系統結構的概念，形成對嵌入式系統結構的整體把握，做到對軟硬件開發之間的銜接能夠充分理解和良好掌握，從而具備設計綜合性嵌入式系統的能力。南京郵電大學通達學院通過前期對課程教學內容和方法的研究，已取得一定的教學改革成績和相關研究成果。但是仍然存在以下一些不足之處：

1.實踐教學課時的分配不合理。過少的實踐教學課時不能讓學生將書本的理論知識與實際問題良好的結合，讓知識始終停留在書本，從而失去了嵌入式系統實踐教學的目的與初衷；

2.實踐教學目標不明確。本課程過寬的知識面容易導致實踐教學環節部分內容上的安排缺乏針對性，從而偏離教學目的；

3.實踐教學形式單一。在課程的實踐教學環節，目前許多高校的做法通常是使用固定的實驗指導書，采用照本宣科式的教學方式。這限制了學生對實驗認知的途徑，也不能調動學生學習的積極性，不能達到實踐教學的意義；

4.實踐教學體系過于偏重基礎性實驗和驗證性實驗，缺乏設計性實驗、綜合性實驗、創造性實驗。導致這個問題的原因在于《嵌入式系統與開發》實踐教學方面的師資力量缺乏，水平參差不齊，難以開展對實踐教學要求更高的創新性綜合性實驗。

三、實踐教學改革內容

針對以上《嵌入式系統與開發》課程實踐教學環節中存在的一些不足，我們在以下幾個方面對南京郵電大學通達學院《嵌入式系統與開發》課程的實踐教學進行了改革。

1.研究并科學制定實驗教學大綱。通過研究制定了更加科學、完善的《嵌入式系統與開發》實驗教學大綱，以便和國內外同類課程的現行教學大綱接軌，力求反映本學科的最新技術成果以及本校教師的科研成果，使教學大綱內容具有獨立學院自己的特色。同時，采用所講章節教學內容同步驗證實驗與貫穿課程全部內容的綜合實驗設計相結合的模式，改變了以往實驗內容上只是對理論驗證的初級實驗模式。

2.研究和探索新的實踐教學方式。采用與國際相似的實踐教學方法，建立突出理論知識、培養邏輯思維能力的教學體系。在實踐教學過程中聯系生產生活實際，培養學生興趣，使學生在課下多參考相關書籍來擴充自己的專業知識。為激發學生學習積極性和主動性，改變傳統實踐教學模式，嘗試分組負責制，即按實驗將學生分組，每個組負責準備、講授和輔導一次實驗（主實驗），參與其他幾次實驗（從實驗）。

3.采用和編寫特色鮮明的實驗教材。我們在實踐教學內容中增加國內外嵌入式理論、技術和開發工具的最新研究成果，不斷修訂、更新實驗教材，使撰寫的內容始終能跟蹤國內外主流技術的步伐。同時結合課題組之前的教改和科研項目，將網絡信息安全、物聯網等最新技術充實到嵌入式實驗內容中去。我們撰寫的《嵌入式系統與開發》實驗教材內容主要從基礎性實驗、綜合性實驗、自主研究性實驗三個方面展開。其中，基礎性實驗包含兩個方面；系統驗證性實驗和簡單設計性實驗，其目的在于幫助學生掌握嵌入式系統開發中遇到的開發語言調試工具和嵌入式的相關編程技術；綜合性實驗主要設置了一些相對綜合的實驗題目進行課程設計；自主研究性實驗往往與教師的科研工作項目相關，由教師安排具有一定設計性、探索性或綜合應用性且與實際工程應用相接軌的實驗任務，把學生組成一個科研或工程團隊，來完成一個比較完整的綜合性實驗項目。這樣就能使學生在短時間內達到嵌入式系統項目開發的基本要求，并能讓所學知識不停留在書面上，而是真正應用于實際的開發中。

4.加強學生創新精神和實踐能力培養。獨立學院的目標是培養應用型本科人才，并以此為辦學理念，而高校的學科競賽注重考查學生對實際問題的分析能力和解決能力，這二者有著相同的目標。競賽以營造校園學術氛圍，創建大學生創新實踐平臺，從各個方面培養大學生的創造性思維和解決實際問題的能力，培養大學生的團隊合作精神，加快相關學科的課程教學改革以及提升就業率為目標。通過競賽選拔有特長的學生參加國家及省部級的項目，誘發出學生的學習興趣，讓學生能主動學習。出于這種考慮，我們組織學生參加江蘇省和全國性的比賽，從而達到培養創新型人才的教育目標。根據南京郵電大學通達學院的實際情況，我們將有關嵌入式系統與開發的學科競賽分成兩個部分：一是校內組織的STITP項目，其目標是選拔優秀人才，推動教學發展，激發學生主動學習的積極性；二是省級和國家級的競賽，目標是熟練綜合知識的應用。

四、結語

《嵌入式系統與開發》課程是一門理論性、實踐性均很強的學科課程。既要形成理論概念的架構以及教導基礎知識，又要幫助學生養成良好的工程素養，建立起面向工程的思維方式，符合實際情況的設計需求，熟練使用應對實際工程問題的科學方法。獨立學院與一本院校學生之間特點的不同決定了教師在進行嵌入式教學的過程中不能過多地將關注點放在理論教學上，而是更多的注重實踐教學，讓學生學習的理論知識能與實際的動手操作相結合，相輔相成，從而達到應用型人才培養的目標。

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收稿日期：2016-11-14

基金項目：南京郵電大學通達學院教改項目（JG30615005，JG0041404）

作者簡介：魯蔚鋒，男，副教授，研究方向為嵌入式系統、網絡與信息安全。