產(chǎn)教融合背景下“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程建設(shè)探索

鄧 寬，曹 珂

（金陵科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院，江蘇 南京 211169）

0 引言

2019年，習(xí)近平總書記在北京主持召開中央全面深化改革委員會(huì)第九次會(huì)議，審議通過了《國家產(chǎn)教融合建設(shè)試點(diǎn)實(shí)施方案》，統(tǒng)籌開展國家產(chǎn)教融合型城市、行業(yè)、企業(yè)建設(shè)試點(diǎn)[1]。目前，我國已經(jīng)成為世界上唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類、工業(yè)體系最為完整的國家[2]。這一背景下，開展產(chǎn)教融合，有利于破除課堂教學(xué)和企業(yè)需要之間的隔閡，從而更好地提升創(chuàng)新能力。

產(chǎn)教融合是企業(yè)和學(xué)校雙主體、雙整合的過程[3]。在這個(gè)過程中，校企雙方的資源相互整合，從而獲得1+1〉2的效果。但是由于高校和企業(yè)的管理模式、管理理念不同，資源整合往往難以一帆風(fēng)順。由于學(xué)校、專業(yè)間的定位不同，在嵌入式人才的培養(yǎng)上也各有側(cè)重。例如文獻(xiàn)[4]側(cè)重于基于產(chǎn)教融合的嵌入式應(yīng)用型課程體系的構(gòu)建。通過合理的構(gòu)建課程群，系統(tǒng)地講授嵌入式知識(shí)。文獻(xiàn)[5]則側(cè)重于發(fā)展教師的主觀能動(dòng)性。通過教師、教學(xué)活動(dòng)的提升，提高產(chǎn)教融合的效果。

1 當(dāng)前存在的問題與分析

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是電子信息工程專業(yè)極為重要的專業(yè)課[6]，對學(xué)生的就業(yè)有著較大的幫助。以嵌入式系統(tǒng)課程建設(shè)為例，當(dāng)前產(chǎn)教融合面臨的問題包括：

1.1 課程體系與社會(huì)需求脫節(jié)

近年來，廣大教育工作者對嵌入式課程體系建設(shè)進(jìn)行了大量的探索。通過優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、提高實(shí)驗(yàn)內(nèi)容占比等手段，嵌入式課程體系已經(jīng)有了長足的發(fā)展。但是目前嵌入式課程體系仍落后于行業(yè)發(fā)展和企業(yè)需要。企業(yè)所需的新興技術(shù)并沒有體現(xiàn)在教學(xué)中，課上所學(xué)的知識(shí)也無法滿足企業(yè)發(fā)展的需求。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容案例性、趣味性不強(qiáng)

嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)包括軟硬件兩方面的學(xué)習(xí)。軟件方面包括Linux系統(tǒng)的使用、軟件開發(fā)工具的使用。硬件方面包括通信協(xié)議的學(xué)習(xí)、各種硬件模塊的使用。目前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往重視原理的講解，不能有效的結(jié)合企業(yè)真實(shí)課題。學(xué)生往往知道模塊是怎么工作的，但是卻不知道模塊應(yīng)該在什么時(shí)候用、怎么用。而且模塊之間功能獨(dú)立，缺少聯(lián)系。導(dǎo)致學(xué)生的興趣不夠。

1.3 教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)基礎(chǔ)不牢

大量教師在畢業(yè)后直接進(jìn)入高校執(zhí)教，缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷。雖然青年教師掌握了深厚寬廣的理論知識(shí)，但是動(dòng)手能力、項(xiàng)目經(jīng)歷亟待提高。尤其是雙師型人才比例小，難以有效地將項(xiàng)目經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)由于青年教師繁重的教學(xué)、科研壓力，無法抽出時(shí)間進(jìn)一步提升。

2 課程建設(shè)舉措

2.1 校企合作，建設(shè)教學(xué)內(nèi)容和教材

嵌入式技術(shù)作為IT技術(shù)的一部分，正經(jīng)歷著飛速發(fā)展。行業(yè)熱點(diǎn)瞬息萬變，企業(yè)對人才的需求也不斷提高。針對這一特點(diǎn)，課程組摒棄已有的教學(xué)內(nèi)容。通過實(shí)地走訪企業(yè)、進(jìn)行畢業(yè)生調(diào)查，了解行業(yè)熱點(diǎn)和學(xué)生就業(yè)熱點(diǎn)。同時(shí)與企業(yè)聯(lián)合制定教學(xué)內(nèi)容體系，確定培養(yǎng)目標(biāo)。課程組與企業(yè)合作編寫的教材《嵌入式Linux接口開發(fā)技術(shù)》，以模塊化、項(xiàng)目化的思路組織內(nèi)容，通過不同的案例學(xué)習(xí)軟硬件的使用。教材具體內(nèi)容包括Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)、嵌入式LinuxC語言開發(fā)基礎(chǔ)、嵌入式Linux文件操作、嵌入式Linux開發(fā)板和常用儀器的初步使用、嵌入式Linux硬件接口編程：GPIO和PWM、SPI、I2C、UART和RS485等。該教材成為蘇嵌教育“嵌入式技術(shù)與應(yīng)用叢書”系列中的一本，在多所高校推廣使用。

2.2 校企合作，開發(fā)便攜式“口袋實(shí)驗(yàn)室”板卡

嵌入式系統(tǒng)是一門強(qiáng)調(diào)軟硬件結(jié)合的課程，十分強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作。市面上的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為了滿足不同的功能需要，往往以實(shí)驗(yàn)箱或大尺寸板卡的形式出現(xiàn)[7]。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、不易攜帶，學(xué)生只能在課上使用，不能進(jìn)行自由創(chuàng)作、開發(fā)，大大限制了課程教學(xué)效果。

為切實(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，課程團(tuán)隊(duì)聯(lián)合蘇嵌教育共同研發(fā)了“口袋實(shí)驗(yàn)室”開發(fā)板，從而滿足“理實(shí)一體化”教學(xué)的需要（圖1）。該開發(fā)板采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，外設(shè)接口包括 GPIO、PWM、UART、RS485、SPI、I2C，可以使用外設(shè)包括按鍵、蜂鳴器、LED、UART接口藍(lán)牙、RS485接口溫濕度傳感器、SPI接口三軸加速度傳感器、I2C接口A/D、I2C接口D/A、I2C接口E2PROM。開發(fā)板采用嵌入式Linux C編程，完成各種硬件外設(shè)的使用。所設(shè)計(jì)的電路板與源程序均在網(wǎng)上開源。學(xué)生可以自己低成本地進(jìn)行制作，有利于擴(kuò)大教學(xué)的覆蓋面和實(shí)際應(yīng)用范圍。

圖1 課程團(tuán)隊(duì)和企業(yè)共同研發(fā)的“口袋實(shí)驗(yàn)室”開發(fā)板

2.3 校企合作，加強(qiáng)雙師型隊(duì)伍建設(shè)

課程組在教師隊(duì)伍建設(shè)過程中采取了參與企業(yè)培訓(xùn)、指導(dǎo)學(xué)生競賽、進(jìn)駐企業(yè)學(xué)習(xí)、擴(kuò)大團(tuán)隊(duì)規(guī)模等方式。課程團(tuán)隊(duì)教師積極參與行業(yè)、企業(yè)培訓(xùn)，并取得了相關(guān)證書。通過培訓(xùn)緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，擴(kuò)大了知識(shí)面和實(shí)踐能力。同時(shí)積極指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科競賽。通過學(xué)科競賽提升自身能力。

3 課程建設(shè)反思和總結(jié)

通過以上舉措，我院嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程建設(shè)有了質(zhì)的飛躍。

課程教學(xué)采用了項(xiàng)目式教學(xué)手段。生動(dòng)有趣的教學(xué)內(nèi)容使得學(xué)生的積極性有了很大提高。學(xué)生主動(dòng)使用“口袋實(shí)驗(yàn)室”板卡進(jìn)行課外設(shè)計(jì)。有學(xué)生使用開發(fā)板制作了溫濕度監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測環(huán)境溫濕度，并顯示在屏幕上。同時(shí)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街袊苿?dòng)OneNet平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。也有同學(xué)使用開發(fā)板設(shè)計(jì)了帶有加速度監(jiān)測功能的藍(lán)牙遙控小車。小車能夠通過藍(lán)牙進(jìn)行遙控操作，并實(shí)時(shí)監(jiān)測加速度大小。

由于授課內(nèi)容符合企業(yè)需求，學(xué)生在就業(yè)時(shí)很受企業(yè)歡迎，學(xué)生的就業(yè)得到了較大地提高。

受益于教師自身水平的提升，教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽的獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)的數(shù)量連年上升：從2018的7項(xiàng)上升到2021年的14項(xiàng)（含大創(chuàng)項(xiàng)目）。

4 結(jié)語

本實(shí)踐表明，積極推進(jìn)產(chǎn)教融合，不僅有利于課程建設(shè)，還有利于教師和學(xué)生的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)多方共贏。通過授課內(nèi)容建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)、教師自身提高三個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)，以期能夠?qū)Ξa(chǎn)教融合背景下的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程建設(shè)提升提供有益的借鑒。