应用型本科嵌入式开发及应用课程群建设

陈　利，苏密勇，苏鹏鉴，周光祥

桂林电子科技大学北海校区海洋信息工程学院

应用型本科嵌入式开发及应用课程群建设

陈利，苏密勇，苏鹏鉴，周光祥

桂林电子科技大学北海校区海洋信息工程学院

说明建设嵌入式开发及应用课程群的必要性，从课程体系结构重组、师资队伍结构重组和实践教学资源的重组三方面阐述课程群建设内容，提出建设目标和亮点。

嵌入式；单片机；智能感知；课程集成；实训平台

引言

当代社会嵌入式系统已渗透到人们生活的方方面面。手机、平板电脑、数字相机、数字摄像机、u-disk、机顶盒、高清电视、游戏机、智能玩具、智能家居、汽车电子、家电控制系统等都是典型的嵌入式系统。此外，国防、航空航天、核电及各种工业领域均采用嵌入式控制系统。

但是，嵌入式系统也是一门综合性课程，它的设计与开发涉及数字电路与模拟电路、原理图及版图设计、微机接口技术、基于Linux、VxWorks、μC/OS-II等嵌入式操作系统的底层板级支持包及上层应用软件的开发等。并且随着计算机、通信、电子、自动控制、物联网等技术的相互融合与快速发展，嵌人式系统的内涵和外延不断延伸扩展，涵盖了计算机科学与技术、微电子科学与电子信息工程、通信工程、自动控制、物联网工程等多个学科。传统的嵌入式系统开发、嵌入式系统工程、嵌入式技术等专业的课程内容陈旧，课程设置较分散，缺乏系统性，课程之间内容重合也较多，不能满足现代社会对嵌人式系统人才的需求。故进行"嵌入式开发及应用”课程群建设，从课程体系结构、师资队伍结构和实践教学资源三方面进行重组，对多学科知识模块进行交叉融合，与时俱进，夯实学生的嵌入式系统开发基本理论，提高开发技能、团队合作能力、工程思维能力和实践能力，激发学生的分析解决问题能力、理论联系实际的能力是现代应用型本科嵌入式技术等专业教学迫切需要解决的问题。

1　课程群建设内容

本课程群包括单片机系统设计及实训课程集成、嵌入式系统设计及实训课程集成和智能感知课程集成及实训平台三门核心课程，融合了电子信息工程、通信工程、自动控制、物联网等多个学科的知识模块，主要建设理论教学和实践教学的网络教学平台，包括完成课程体系结构重组、师资队伍结构重组和实践教学资源的重组等。

课程群建设注重所选择课程的有机衔接和相互渗透，弱化课程个体特征，强调内容的交叉融合，形成课程间良好的梯次能力关系，三门核心课程的梯次顺序如图1所示：

图1　核心课程梯次顺序

图2　课程体系结构重组

1.1课程体系结构重组

课程体系重组包括理论教学内容的优化整合和实验课程的整合重组，三门核心课程的主要理论知识模块和主要实训项目内容整合如图2所示。

课程群主要知识模块之间关系［1］如图3所示：

图3　课程群主要知识模块之间关系

1.2师资队伍结构重组

（1）依据课程群关联属性调整任课教师专业背景需求方向，虑电子、通信、自动化、物联网工程、计算机等专业。

（2）依据课程群教学目标调整教学团队组成结构，探索“流动师资”及“灵活任教”机制，可以考虑桂林电子科技大学北海校区两院（职业技术学院、海洋信息工程学院）各系（电信、计算机）之间的师资协调，聘请经验丰富的企业工程师来校任教或担任实习实训课程指导教师。

（3）依据课程群教学要求制定教师培训方案，教学能力培养、工程实践能力培养、教师到企业进修学习、承接企业横向课题。

（4）依据课程群教学评价结果不断优化师资配置，课程群组内部各门课程学生评价数据分析、考核方式及考核成绩分析、知识点达成目标分析等。课程群教学团队应根据教学效果反馈意见，及时调整教师配置以及任课学时，并对调整效果进行跟踪考察。

1.3实践教学资源的重组

目前已完成三个系统性实验实训平台建设：

（1）单片机实验实训微格：可以承担《C语言程序设计》，《单片机系统设计及实训》等课程的实验教学任务，有助于培养学生搭建单片机信息处理系统的能力，并为相关毕业设计题目及科研项目提供实验条件。

（2）嵌入式系统应用开发实验实训微格：主要承担《嵌入式系统设计及实训》课程的实验教学，可以移植主流的Linux、Vx-Works、μC/OS-II等嵌入式操作系统，能实现ARM的基础实验、数据通信实验、以太网实验，云终端技术、平板电脑技术、手机应用软件开发的高性能平台。

（3）智能感知实验实训微格：使学生掌握使用常用智能传感器进行工程测量设计方法和实验研究方法，帮助学生加强对书本知识的理解，通过对信号的采集、转换、分析，培养学生掌握使用智能传感器检测的基本技能及传感器的测试技术，培养学生初步工程实践能力。

2　课程群实现目标及特点

2.1实现目标

立足于整个课程群体系，以实用高新技术为依托，充分利用现代教育手段，将教育资源有机地整合，对课程群的三门核心课程（单片机系统设计及实训课程集成、嵌入式系统设计及实训课程集成、智能感知课程集成及实训平台）的所有内容进行整合，合并相同的教学内容，优化课程结构，以尽可能少的授课时间，实现知识覆盖面的最大化，用系统工程的理念促进培养方案、教学方式及教学手段的改进。

2.2优化整合后的特点

（1）教学内容进行了与时俱进地创新

通过教学内容的优化融合，突破了课程之间的壁垒，实现了课程群共融的教学活动。通过整合，优化配置教学资源，促进多课程间交叉、渗透、融合与创新，实现课程群跨越式发展。

（2）全面革新培养方案及教学大纲

培养方案及三门核心课程的教学大纲是纲领性文件，对课程群中三门核心课程的知识模块提出了明确要求，并阐明各门课程之间的联系。对整个课程群的所有知识模块进行了重新的规划和设计，协调三门核心课程之间的关系，填补原先知识块的空缺，删除重复的内容，注意教学内容的相互衔接、融合。统一课程群内各个知识模块的学时分配，提高实践环节学时比例，以进一步提高学生综合应用知识和动手能力。

（3）构建微格、微企等教学环境

构建创新型系统布局与突出引导性自主学习兴趣的微格、微企等教学环境，极大地激发学生的学习兴趣。比如教师构建一个场景模拟企业工作环境，学生扮演不同岗位角色，按照企业的业务流程完成工作任务，了解企业岗位设置和职责，熟悉嵌入式系统开发流程，体验了嵌入式开发的生命周期、团队合作等，学会了知识运用，提高了实践应用能力。

（4）创新实践考核体系

改革传统考核评价方式，建立完善的课程群实践教学考核体系，采用过程性评价和目标评价相结合的多元评价方法，强调实践活动全过程评价，建立一套目标能力考核量化指标体系，注重实践能力的考核，体现对应用型人才培养的特色。

3　结语

在现代社会嵌入式技术人才需求猛增的新形势下，很多高校面临着嵌入式相关专业课程之间缺乏联系、内容不全、实践环节学时比例低、缺乏创新、与现代嵌入式物联网的应用脱节等缺点，迫切需要建立一个新的基于单片机、嵌入式和物联网智能感知等技术的嵌入式系统教学课程体系。本项目建设的“嵌入式开发及应用”课程群通过优化整合教学课程内容，实现课程知识结构的融合，构建嵌入式系统课程群教学体系，对课程群的课程体系结构、师资队伍结构和实践教学资源等进行改革和重组，从而形成了课程内容完整无重复、前后呼应、条理清楚、工程实践能力强和旨在强化应用技术型人才培养的新体系，为嵌入式方向人才培养方案奠定扎实的理论基础，为各高校的嵌入式系统课程群的研究提供借鉴。

［1］郑广海，曲英伟.嵌入式系统课程群实践教学优化整合与知识融合的研究［J］.软件工程师，2015（6）.

［2］陈乃金，周鸣争.“嵌入式系统”课程群的改革与实践［J］.长春大学学报，2013（8）.

2014年桂林电子科技大学校级教育教学改革一般项目（JGB201436）、2015年桂林电子科技大学校级教育教学改革（电子与信息工程示范特色专业及实训基地建设专项）、2015年桂林电子科技大学海洋信息工程学院教育教学改革项目。

陈利（1974-），女，广西博白人，汉族，硕士研究生，高级工程师，教师