“能力為本、工學結合”的嵌入式專創融合創新實踐課程建設研究＊

張 晶，藍 天，譚筠梅，穆 聰

（蘭州交通大學計算機科學與技術實驗教學中心，甘肅 蘭州 730070）

1 概述

國務院在[2015]36 號文件《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》[1]中指出：“各高校要根據人才培養定位和創新創業教育目標要求，促進專業教育與創新創業教育有機融合，調整專業課程設置，挖掘和充實各類專業課程的創新創業教育資源，在傳授專業知識過程中加強創新創業教育”。工業4.0 與智能制造對人才能力提出新的更高的要求，嵌入式人工智能技術在各種終端領域的應用不斷增加和消費者服務的不斷增長，導致嵌入式人才缺口巨大。

創新創業教育在高校快速發展，然而創新創業教育與專業教育在培養目標、課程體系、教學內容、師資隊伍等方面普遍脫節[2],創新創業知識與專業知識融合難度大，創新創業教育師資匱乏。因此，將創新創業教育和嵌入式專業教育進行融合，提升學生嵌入式系統開發實踐能力和創新能力，成為亟待解決的問題。

2 嵌入式課程現狀

目前高校內開設的嵌入式類課程，以理論講解和驗證性實驗為主，受到“重知識而輕方法”“重應試而輕應用”“重記憶而輕創新”等教學方法的局限，現已無法滿足新時代嵌入式行業發展的需求。學生在學習過程中提不起學習興趣，課程設計與培養學生解決實際問題的能力嚴重脫節，導致學生不能應用嵌入式技術來解決實際問題。

3 嵌入式專創融合的意義

嵌入式行業需要的人才除了具有專業能力外，還必須具備計劃、協調、溝通、管理等社會能力和自我學習的能力。這意味著嵌入式系統開發教學培訓要打破傳統教育門類的界限，要根據工業生產實際需求與各行業進行靈活組合和深度融合，培養跨界、復合型，具有系統思維的創新性人才[3]。

4 嵌入式專創融合創新實踐課程建設

4.1 培養目標的融合建設

開設嵌入式專創融合創新實踐課程，以“能力為本，工學結合”作為理念，主要目標是將嵌入式系統開發與不同專業相融合，提高學生嵌入式系統開發能力和創新能力，使學生在實際工程項目中，能夠獨立進行分析設計，完成適用于不同專業、不同領域的復雜嵌入式系統的開發。完成課程后，使學生能夠適應在工業自動控制、智能醫療、智能制造、智能農業等不同領域的嵌入式系統設計開發工作。

為了培養高素質的應用型創新型嵌入式人才，本課程以實際項目為導向，以提升創新創業能力為目標，著力培養學生的專業能力、遷移能力和創新能力，形成具有特色的“1+2+3”人才培養模式：1 個核心，即提升學生復雜嵌入式系統設計開發及創新能力；2 條主線，即嵌入式硬件設計和嵌入式軟件編程；3 個階段，即實訓，大學生創新創業訓練計劃項目，學科競賽及創新創業競賽[4-7]。

4.2 課程內容的融合建設

嵌入式專創融合創新實踐課程依據新工科建設一流本科專業建設的思想，以“能力為本、工學結合”為理念，課程內容由淺入深，漸進式培養學生嵌入式系統設計開發能力，引導學生將嵌入式技術和自己的專業相結合，設計具有專業特色的嵌入式作品。

課程內容分為三個部分，如圖1 所示。

圖1 嵌入式專創融合創新課程體系

基礎理論學習：主要是講授單片機、Arduino、樹莓派等常用嵌入式系統開發核心板的基礎知識，配合焊接電路板等實踐環節，激發學生的學習興趣，調動學生自主學習的積極性。通過焊接、測試、查錯等實踐環節，使學生對嵌入式電路設計形成清晰的思想，同時強化C 語言、Python 語言編程能力，使學生能夠通過編程對硬件進行控制，為學生進一步設計開發嵌入式系統奠定基礎。

進階實踐環節：這個環節主要進行復雜嵌入式系統的設計，講解各類傳感器的使用方法，并進行簡單的集成，設計完成如智能溫室系統、紅外報警系統、火災報警系統、簡易門禁系統等項目。通過這些項目的設計和制作，培養學生設計復雜嵌入式系統的能力，使學生形成系統集成的概念，為下一步進行綜合工程項目設計做好準備。

專創融合實踐環節：在這個環節中，以水下機器人、智能垃圾分類系統、輸電線路除冰裝置等綜合項目為例，鍛煉學生的綜合能力和團隊協作能力。要充分發揮學生的想象力、創新力和動手能力，引導學生將嵌入式技術和自己的專業結合，對當前社會的熱點、痛點問題提出可行的解決方案，并將其轉化為實際作品。

4.3 師資隊伍建設

建設嵌入式專創融合創新事件課程，對師資隊伍有較高的要求。在課程建設課程中，通過具有較高學術水平和學科前瞻能力的專業帶頭人的引領和管理，骨干教師每年參加進修、訪學、參與企業實際項目；邀請企業導師為學生進行項目指導等多種方式的結合，提升教師隊伍的專業能力、實踐能力和創新能力，建立起一支具有高水平、高素質的以專業帶頭人為核心，骨干教師為中堅力量、企業導師為輔的雙師型教師隊伍[8-11]。

4.4 考核辦法

嵌入式專創融合創新課程注重考查學生設計完成復雜嵌入式系統的能力，創新能力和團隊合作能力，考核方式和培養目標相結合，注意根據學生參加課程之前的基礎不同，為學生制定不同的達成目標。評價時注重針對不同學生各自的目標達成度進行考核，避免傳統課程考核評價中一刀切的弊端[12]。嵌入式專創融合創新實踐課程的考核和評價由以下幾部分組成，見表1。

表1 嵌入式專創融合創新實踐課程的考核和評價辦法

通過開設嵌入式專創融合創新課程，引導學生在實踐中建立起復雜嵌入式系統設計思路，使學生面對實際項目時能夠有條理地對問題進行分析，選取合適的器件設計完整方案，

5 結語

嵌入式專創融合創新實踐課程依托本校嵌入式設計創新創業基地開展，在針對完成社會熱點痛點問題設計的實際項目中，快速提高了學生對嵌入式系統設計能力，激發了學生的學習熱情和創造力，學生設計開發的多個項目在各類創新創業競賽中獲得優異成績。通過專業教師、企業導師的共同指導，學生參與真實項目中，針對嵌入式行業需要的人才進行技能強化訓練，達到企業、學校、教師、學生多贏的效果。