發展高科新架構的高校嵌入式課程探討

摘 "要 "具有綜合性特色的課程改革，已經成為新時代高等教育教學改革的主要方向。高等院校只有對其教學體系進行深度改革，才能更好地融合新工科和新文科的兩種思維，將現代“高科新”技術與課程巧妙地融為一體。以景德鎮陶瓷大學嵌入式課程教學與人才培養為例，在優化學科內容、企業合作、學生培養創新體制、課程藝術與思政等方面提出改革方案，為國內相關理工藝術綜合類高校提供新的發展思路。

關鍵詞 "高校；嵌入式課程；“高科新”架構；思政教育；教學改革

中圖分類號：G642.3 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）24-0-03

0 "引言

2018年，《教育部 工業和信息化部 中國工程院關于加快建設發展新工科 實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》（教高〔2018〕3號）的發布，為高校教育改革指明了方向。2019年以來，景德鎮陶瓷大學依托學校藝術、理工、文科等專業實際情況，明確為陶瓷工業、陶瓷設計、陶瓷材料、機電科技、智能嵌入式等領域培養綜合性高等人才的基本思路。2024年，華為公司（景德鎮陶瓷大學產學合作方）在深圳發布鴻蒙星河版，并全面面向開發者開放申請，同年第四季度還將推出面向消費者的商用版，這些技術進步為智能嵌入式高等教育添加了新的內容。預計到2025年，景德鎮陶瓷大學的智能嵌入式系列課程體制綜合改革也將全面實現三年落地計劃。學校在推進陶瓷類新專業發展的過程中逐漸形成以“高科新”（高等教育高地、科技優先、新質教學力）為架構，根據新體系、新大綱、新知識的“三新”原則，致力于實際教學的變革。

1 "國內高校嵌入式課程發展情況

高校的嵌入式課程被普遍認為是與現代科技融合較好的專業基礎課程。武漢大學的趙小剛等[1]以教育部產學合作協同為契機，與華為共建全國首個應用鴻蒙系統開發課程的全流程項目，并在學校的移動應用開發課程中使用嵌入式操作系統——鴻蒙系統的內容，實現軟硬件結合的嵌入式實踐教學。江陰職業技術學院計算機科學系倪峰等[2]在物聯網應用課程體系中，將鴻蒙系統應用于課程開發，面向課程思政等方面進行探索和實踐。福建農林大學金山學院黃秀萍等[3]根據應用型本科高校的特點，提出將PBL、翻轉課堂、案例教學融合成特色專業的多種教學模式。

綜上而言，全國各高校積極研究嵌入式課程改革方式，下屬院系也進行了大量探索與實踐，加快將新技術、新手段融入新課程體系，已經成為全國專業特色型高校的共識。

2 "原有課程和教學體系的內容與存在的問題

2.1 "原有嵌入式課程內容的優缺點

以景德鎮陶瓷大學為例，2010年后，面對陶瓷行業智能化的挑戰，學校不斷突破原有課程內容的局限，精心修訂課程內容，建立以MCU芯片結構、MCU芯片編程、開發軟件環境為核心內容的課程體系。在過去的十多年里，學校傳統嵌入式課程體系的優缺點兩者共存。

1）優點。基礎內容體系的易于完善是高校應對統一教學實踐的有效途徑。在機電等學院，不少專業開設了嵌入式課程，這是因為原有課程內容較為簡單，機電、電信等部分專業采取“專業+”的方式，對本專業課程內容進行擴展。

2）缺點。嵌入式課程的重點內容多是硬件基礎和常用控制芯片的編程基礎，使得傳統課堂教學過于重視對硬件知識進行嚴苛的基礎教學，導致嵌入式課程邏輯嚴謹而枯燥無味，學生普遍缺乏學習興趣。

2020年后，以人工智能為代表的科技發展迅猛，但高校往往受原有專業特色的核心、原有教師研究的重點、原有教學資源的源頭等因素影響，教學改革效果不盡如人意。

2.2 "原有教學體系存在的問題

由于處在不同地域、不同發展階段，全國各高校教學體系在人才培養過程中出現的問題各不相同，主要問題體現在以下兩個方面。

2.2.1 "高等教育與科技發展和社會需求不匹配

高等教育不僅要介紹科技的最新發展，更重要的是要完成立德樹人的教育任務。在原有的嵌入式教學中，對常用的國外芯片的學習比重較大，教學過程產生對國外技術的過度依賴，而忽視了教學設計和教學實施的核心目標是讓學生通過對自主性教學內容的學習來獲得基礎電子設計能力。目前，國內相關教材雖然不少，但是具有自己學校專業特色的教材還不成熟，無法保證不同層次的學生的學習效果。

2.2.2 "教學大綱設置不合理

許多教學大綱只是簡單地進行專業教學內容的設置，導致學生對在教學過程中如何靈活多變地參與往往不明就里。在教學大綱中，傳統的嵌入式教學強調專業的傳統基礎，然而對當前為什么還要學習這些傳統基礎沒有給出明確的答案。大多數教師在課堂教學中偏重理論知識的講授，與學生溝通的難度大、交流少，無法在課堂上準確了解學生的學習情況，學生也不具備將所學知識運用到實踐中的能力。

3 "“高科新”教學改革后的內容和實施

3.1 "建設高等教育高地，優化學科內容，改革教學

形式

新時代高校教學改革的關鍵是設置新學科的主要內容。例如，為了更好地適應地方高校專業課程教學的水平，徐州工程學院在嵌入式系統及應用課程中融合線上和線下課堂教學的設計、思政育人、行業規范等，進行線上線下混合式一流課程建設實踐[4]。2022年以來，景德鎮陶瓷大學啟動智能嵌入式課程體系，通過數年實踐教學培養的總結更替，目前已將最新全框架下的50余個知識點優化整合為新的特色課程體系，從而實現智能嵌入式培育在陶瓷領域的高等教育高地建設。學校根據學科專業性和課程定位進行跨院系合并教學，設置通識課程教育模式，以實現交叉人才培養，同時極大地促進專業院系對教育資源的最優化處理。

嵌入式課程改革往往需要注重技術的前沿性和實踐性。新體系的教學內容涵蓋最新的嵌入式系統技術，如物聯網、人工智能、智能制造等，并強化實驗和實踐環節，讓學生在實際操作中掌握技能。

為了更好地融合其他藝術和文科專業，探討切實可行的多專業教育融合方式同樣是改革的關鍵。課程除了傳統的理工科知識的嵌入，特別地增加陶瓷藝術、陶瓷設計、文博人文社科等方面應用案例的內容。

在此基礎上，學校還與華為、小米等科技公司技術團隊合作，更新校企相關技術課程內容，使其與最新的技術發展保持同步。產學內容添加進入傳統課程，能夠更好地將交叉知識融入新的教學體系。在具體教學中，教師還采用產學組編制的新教材，內容涵蓋且不限于鴻蒙等國產操作系統和其他硬件的基礎知識，確保學生能夠掌握最新的技術。通過開發實踐產學項目，學生勤于動手，逐漸熟悉國產鴻蒙系統、MCU的開發和應用，不斷提高理解和應用嵌入式系統的水平。

在經過數輪教學改革后，智能嵌入式課程體系形成三種固定教學形式。

1）項目驅動式教學：采用校企聯合體項目驅動的教學形式，讓學生在學校和社會實際項目中學習理論知識，并將其應用到實踐中，提高他們的實踐能力和解決問題的能力。

2）多元化教學：結合傳統的課堂教學和現代化的國產智能在線學習資源，采用多元化教學方法，滿足不同學生的個性化學習需求，激發他們的學習興趣，提高學習質量。

3）產學合作：加強與華為等企業的合作，建立學生專項產學合作項目，為學生提供更多的實習和就業機會，使他們能夠更好地將所學知識應用到實踐中。

3.2 "科技優先，加強與科技型企業合作機制

高校擁有豐富的科研資源和人才儲備，高新技術企業則更具備市場敏感度和技術轉化能力。雙方可以通過產學研深度融合的方式，共同開展面向未來科技的科研和教研項目。高校可以每年積極提出先進的科研項目計劃，企業深度參與其中，查漏補缺，形成優勢互補。可以從兩個方面完善校企合作機制。

1）雙方共建實驗室或研發中心。景德鎮陶瓷大學與多家高新企業共同出資建設實驗室或研發中心（比如高科聯合體），使之成為對雙方都有利的實體平臺。這樣的平臺不僅可以吸引更多校內外優秀人才，還可以促進科技成果的快速轉化，進一步縮短技術創新與市場應用之間的距離。

2）雙方共同開展技術創新并推動成果轉化。高校應積極將科研成果轉化為實際生產力，企業則應為這些成果提供市場應用的機會。

除此之外，高校與高新技術企業之間的合作還有多種方式。例如，雙方可以通過建立產學研獎勵機制，提出教育人才共同培養與交流等政策，推動合作不斷深入發展。這樣的合作不僅能夠促進雙方的科技創新和經濟發展，還能夠為社會進步和人民福祉作出積極貢獻。

3.3 "新質教學力，突出學生培養的創新機制

隨著新質教學力的發展，學生的培養機制必須也有所創新，要讓新的人才評價進入課堂。蔣夢云等[5]提出，課程群應以企業實際需求為導向，提供全面系統的嵌入式開發技術培訓，以滿足企業對創新型人才需求。嵌入式課程的創新性改革，使其可以簡化各專業的知識點應用，讓所有相關專業的學生都能獲得有成效的知識學習；同時強調各專業的個性化評價，制定不同專業的嵌入式課程評價機制，適時評價和調整。學校對教學過程要進行有效跟蹤。在新版嵌入式課程評價體系中，學校還鼓勵每位學生都能積極投入課堂討論，以討論促進創新，從而為提高學生的能力夯實基礎。

3.4 "科技、藝術與思政的結合

國內有些理工性質的高校并非只設有理工專業，也設置了不少藝術專業。如何將思政教育與科技、藝術專業技能培養相結合，成為高等學校教師面臨的重要課題。鄭州科技學院徐曉林等[6]在嵌入式系統開發與應用課程中從思政的功能方面進行討論，將實踐與理論相結合，以提升課程質量。事實上，嵌入式科技和藝術專業的教學內容本身就蘊含豐富的思政元素。例如，在探討科技倫理、嵌入式人工智能的社會影響等議題時，教師可以引導學生深入思考科技背后的價值觀和社會責任，培養學生的倫理道德意識和人文關懷。

思政教育能夠為學生的專業學習提供精神動力和道德支撐。在藝術設計和科技創新融合過程中，學生需要堅守誠信原則，追求真理。通過思政教育，可以幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，為他們的專業發展奠定堅實的思想基礎。

此外，高校通過將思政教育與嵌入式科技和藝術類專業結合，還能夠培養學生的“國產振興”創新思維和跨學科融合能力。在解決實際問題的過程中，學生需要綜合運用科技知識、藝術創意和思政理念，形成綜合性的解決方案，這種跨學科的思維方式有助于他們更好地適應未來社會的多元化需求。

3.5 "新課程實施效果

從2022—2024年，面向機電學院電子科學、智能制造等專業，景德鎮陶瓷大學進行多輪上述面向“高科新”架構的嵌入式課程教學改革；同時，學校還在開放式實踐基地增設多輪次興趣組培育。以2023年下半學期的學習數據為例（樣本156人），嵌入式課程實施效果如表1所示。

4 "結束語

“高科新”架構是面向新專業、新工科、新文科多項融合的建設框架，其難點是需要突破長期以來的專業邊界和壁壘。隨著未來高校的教育創新工作越來越重要，高校相關專業教師和管理人員應提升對新科技的理解水平，積極響應新時代社會發展對交叉能力人才的需求。同時，高校在課程改革過程中應充分考慮各專業的訴求，將各類學生的未來發展作為最重要的導向，把“以學生為本”的思想真正貫徹到全方位的教學體系當中。可以預見，教學改革如何突出特色、保持先進，如何提高教師教學和學生學習的質量，將是高校每個特色技術型課程未來都要關注的深度發展問題。

5 "參考文獻

[1] 趙小剛，王峰，瞿濤，等.校企合作協同開課模式研究：以武漢大學—華為公司共建鴻蒙課程為例[J].軟件導刊，2022，21（3）：26-29.

[2] 倪峰，楊立志，蘇春芳，等.鴻蒙應用開發嵌入高職物

聯網課程教學的實踐探究[J].電腦知識與技術，2023，

19（28）：167-170.

[3] 黃秀萍，劉金燕，葉小真，等.應用型本科高校信息素

養教學改革的探索與實踐：以林學專業為例[J].武夷學院學報，2024，43（2）：103-109.

[4] 陳豹，石鋒.地方高校“嵌入式系統及應用”一流課程

建設實踐[J].工業和信息化教育，2024（2）：67-70.

[5] 蔣夢云，劉萍.崗位需求驅動下嵌入式開發技術課程群

的構建[J].電腦知識與技術，2023，19（36）：139-141.

[6] 徐曉林，王清珍.思政元素融入“嵌入式系統開發與應

用”課程的方法探究[J].工業和信息化教育，2024（2）： 62-66.