淺談應用型人才培養背景下的《嵌入式系統開發與應用》課程建設

李敏

摘 要：文中介紹了電子信息工程專業中《嵌入式系統開發與應用》課程的建設思路。引入課程建設線上線下結合的建設主線，并分別論述線上課程建設中的課程改革措施，線下課程資源建設的方法途徑，調整了課程考核評價體系，并分析了課程建設的初步成效，肯定了基于工作過程的項目設計方法。

關鍵詞：嵌入式;工作過程;教學改革;競賽

中圖分類號：TP393;TN915.41文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）02-0-02

0 引 言

嵌入式技術廣泛應用在國民生計的各行各業，市場對嵌入式人才需求量大，很多專業都開設了嵌入式課程。是否具備嵌入式開發能力是許多企業招聘電子類、測控、通信等工科專業人才的重要衡量標準之一[1]。《嵌入式系統開發與應用》是一門系統性、綜合性非常強的課程，涉及知識面廣，其前驅課程包括C語言、電子技術、單片機、微機原理，還涉及操作系統、網絡、通信等相關知識，并且嵌入式技術發展快，學習難度大，導致該課程難以形成一個簡單明確的知識體系[2]。

傳統授課模式存在如下問題：

（1）課程內容設置按照知識存儲的方式進行，不利于學生理解項目實施過程;

（2）授課重視匯編語言學習，該語言在實際工程項目開發中應用較少，且學習難度大，不利于學生學習興趣的培養;

（3）缺乏項目整體架構設計的意識培養。

針對以上問題，在應用型人才培養的背景下，以市場為導向，基于人才市場調研，在課程改革中對該課程內容進行臻選，去掉匯編語言部分，增加課堂教學中真實項目案例的引入，構建工作過程系統化的教學模式過程;課程教學課內課外相結合，以課堂教學為主，課外第二課堂活動為輔，兩線同時開展，通過多種方式、多種途徑提高學生的嵌入式應用能力。

1 引入項目案例的課程教學改革

經過專業團隊的市場調研，梳理行業中基于嵌入式技術應用的技術知識點，根據電子信息工程專業基于嵌入式技術崗位的能力需求，結合專業人才培養目標，引入真實項目案例，進行基于工作過程的課程大綱修訂。調整課程結構、優化課程內容，壓縮理論學時比，為項目案例的開展提供空間。課程增加了簡易儀表系統設計、多功能日歷系統設計、無線點餐系統設計等項目。

在教學設計中，按照嵌入式內部模塊在設計中的應用，結合真實案例進行課程學習。通過案例設計，引入系統設計的知識點，鍛煉學生嵌入式系統的開發設計能力。每個案例融入多個模塊的應用，通過各案例的開展、進行，學生不斷在項目案例實施中得到知識、技能的迭代提升，從而掌握及提升嵌入式開發技能，鍛煉綜合性系統設計能力。

基于工作過程系統化開展項目案例實施。工作過程是“在企業里為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序”[3]，工作過程導向的課程實施是來自于職業行動領域里的工作過程，并進行適當的理論學習。當行動組織發生變化或職業發生變更時，課程學習所培養的能力依然存在，從而能重新獲得新知識或新技能。每個項目的開展流程如圖1所示。

本文以“多功能日歷系統設計”項目為例，項目開展主要分為以下步驟：

（1）學生以小組為單位展開討論，分析項目設計需求、作品的功能要求，討論或調研后給出多種設計方案，分析比較后最終確定方案為：人機交互性好，界面美觀，具備時間查看、鬧鐘設定、數值調整并可顯示溫度值的時鐘設計系統，并從頂層系統進行架構設計。

（2）分解設計模塊。需要涉及的模塊包括環境搭建、

C語言開發、時鐘模塊、測溫模塊。在這些模塊中，部分模塊已學習并應用過，在當前項目中又可反復學習進行知識迭代，而新出現的模塊則需要認真學習，并將其帶入真實設計情景。

（3）項目所需的知識具備齊全后，可進行項目的具體開發，小組成員之間協調合作，進行任務分解、模塊設計，再進行系統聯調，反復測試修改，直至完成。在此過程中，實現行動領域的工作過程，并鍛煉團隊合作能力及職業素養。

（4）設計完成后，模擬企業設計流程，進行資料整理，對設計過程進行總結，固化知識的遷徙。

2 第二課堂活動開展及建設

對于嵌入式技術這門應用性綜合性非常強的課程來說，應用開發技能、系統總體設計能力以及在項目實施中所鍛煉的測試、調試方法必須通過不斷地持續學習、反復迭代來鍛煉提高。課堂有限的學時對于學生提升嵌入式開發技術來說顯然不夠，課外第二課堂活動的開展尤其重要。本專業開展第二課堂活動的行動方式包括以下幾點：

（1）校企合作，共建創客工作室。招收對嵌入式技術感興趣的專業學生，由企業技術人員帶領，了解行業前沿知識，進行課外作品設計，吸納部分優秀學生參與到教師嵌入式技術相關科研中。

（2）參加嵌入式類競賽，鼓勵學生參加各類競賽。競賽是有效促進教學的重要手段之一。目前，各類嵌入式競賽主要以創新性作品設計為主，強調設計的現實應用情景及未來發展的可能性。競賽是實現基于工作過程項目設計的最佳途徑，是有明確目標的學生自主行為，能夠促進學生以嵌入式技術為中心，將多門學科知識綜合應用，迅速培養及鍛煉學生的嵌入式系統開發及設計能力。同時，競賽能激發學生的競爭意識，增加高校間學生的交流機會，大大激發課程學習的活力。

通過課內課外的結合，拓展課程學習資源，提升設計視野，培養及鍛煉從宏觀把握設計架構、微觀進行系統模塊開發的能力，從而鍛煉學生嵌入式系統設計能力。課內教學、課外活動、競賽開展互相促進，教賽相長，形成良性循環。

3 課程考核評價體系的改革

課程考核反映了學生對該門課程的知識掌握能力及獲取狀態。傳統的理論考核不能全面反映學生的知識水平及設計能力，經過課程結構及內容調整，制定過程化的課程考核標準，實行以過程為主、理論為輔的考核方式，更能反映出學生在實踐應用性較強課程中的能力達成度。

原課程考核評價構成：課程實驗（30分）+筆試（70分）。

過程化考核評價構成：課程表現（10分）+作業（15分）+實驗（15分）+項目設計（10分）+課程競賽（10分）+筆試（40分）。

4 結 語

在應用型人才培養的背景下，《嵌入式系統開發與應用》建設的實施按兩條主線進行：課堂教學改革+課外實踐活動，兩者相輔相成，互相促進。通過課程改革及建設，使課程達到教學項目案例系統化、學科競賽常態化的教學模式;多途徑、多手段地使學生的課程學習“活”起來，學科知識“串”起來。通過本年度課程建設的實施，通過分析、對比，已初步看到成效。

（1）在延伸課程《嵌入式課程設計》中，學生的設計作品類型、數量相較于往屆有大幅提升，能基本達到單組單體，無重復。作品設計基于情景式應用，功能性、系統性也有所提升。

（2）在各類嵌入式競賽中，報名參與人數有大幅提升，本年度競賽獲獎率有所提升。

（3）參與工作室活動的學生積極性較高，參加學生人數大幅提升。

課程建設的成功與否直接反映學生嵌入式技術開發技能是否得到提升。本文基于應用型人才培養、課程建設的思路及方法加以淺析，以資分享。

參 考 文 獻

[1]段小林.《嵌入式系統》實踐教學方法探討[J].重慶電子工程職業學院學報，2009，18（6）：148-149.

[2]劉正，陳強.基于工作過程的嵌入式專業教改探討[J].中國西部科技，2011，10（9）：78-79.

[3]姜大源.當代德國職業教育主流教學思想研究：理論、實踐與創新[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]初景利，孔青青，欒冠楠. 嵌入式學科服務研究進展[J].圖書情報工作，2013（22）：11-17.

[5]陳凱，魏文博，鄧明.嵌入式系統教學實驗板開發[J].實驗技術與管理，2016（1）：82-85.

[6]胡青，余嘉，蘇玉剛.面向工程實踐能力培養的嵌入式實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2016（9）：160-163.

[7]熊旭輝，程永山，柯宗武.面向物聯網工程的嵌入式系統開發的實驗設計[J].湖北師范學院學報（自然科學版），2016（1）：102-106.

[8]沈珊瑚，姚茂群.興趣及多教學手段驅動的過程性評價模式：以嵌入式系統課程群為例[J].計算機教育，2017（9）：120-123.