独立学院《嵌入式系统与开发》课程实践教学改革研究

鲁蔚锋+李超+郑鑫

（南京邮电大学计算机学院、软件学院，江苏 南京 210023）

摘要：嵌入式系统与开发是目前应用非常广泛、发展非常迅速的一个技术领域，做好该课程的教学工作是人才培养的重中之重。针对目前独立学院《嵌入式系统与开发》课程实践教学中存在的问题，本文分析了《嵌入式系统与开发》的课程教学特点，并结合近年来独立学院开设《嵌入式系统与开发》课程，探索了适合独立学院的实践教学改革方案。

关键词：嵌入式系统与开发；独立学院；实践教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0154-02

一、引言

当前，数字信息技术和网络技术正处于高速发展的阶段，后PC时代的到来已经让嵌入式系统技术广泛地应用在各个领域当中，如工业管控系统、智能家电、通信设备、医疗器械等等。嵌入式的时代已经到来。为了顺应时代发展、与时俱进，独立学院同普通高校一样也开设了嵌入式相关的专业。而独立学院作为民营应用型本科学校拥有其所特有的特点──学生理论基础薄弱、学习起点不高，但又不缺乏思维活跃、动手操作能力强的潜质。这决定了独立学院不能简单地照葫芦画瓢直接沿用“一本”院校的课程设置。生搬硬套不仅不能凸显独立学院人才的培养特色，反而会产生更多问题。因此独立学院的学科专业设置应充分结合市场需求；教学内容应侧重于实践型；教学过程中将实践环节摆在突出位置。《嵌入式系统与开发》是学习嵌入式软件方向的主干课程。通过学习本课程，学生能熟悉嵌入式软件开发的系统流程；掌握嵌入式软件的交叉编译及调试方法；进行嵌入式操作系统的应用；掌握典型接口及设备驱动；熟悉嵌入式图形用户界面的设计方法，让学生能够从整体上把握对嵌入式系统的构建，理解软硬件之间的衔接点。《嵌入式系统与开发》与其他专业课程相比，涉及的内容庞杂，而培养的是软硬件结合的复合型人才，这就对学生的专业知识提出了较高的要求。但是目前的课程群内容单一化，缺乏相关配套课程的引导和支持。《嵌入式系统与开发》课程内容知识涵盖面较广，造成学生在较短的时间内很难真正掌握嵌入式开发的精髓，使得学生畏难情绪较严重，制约了课程教学品质的进一步提升。因此如何针对独立学院学生的现状和未来需求相结合，有针对性地进行课程教学改革就显得迫切和必要。

二、实践教学现状分析

传统高等教育模式侧重于理论教授，而独立学院《嵌入式系统与开发》课程在实践环节有较高的比重，如果学生只是一味的学习理论知识而缺乏实践应用上的锻炼，就无法较快较好的从事嵌入式工程师的工作。本课程的教学应与实际工程应用密切结合，这样才能让学生充分理解嵌入式系统结构的概念，形成对嵌入式系统结构的整体把握，做到对软硬件开发之间的衔接能够充分理解和良好掌握，从而具备设计综合性嵌入式系统的能力。南京邮电大学通达学院通过前期对课程教学内容和方法的研究，已取得一定的教学改革成绩和相关研究成果。但是仍然存在以下一些不足之处：

1.实践教学课时的分配不合理。过少的实践教学课时不能让学生将书本的理论知识与实际问题良好的结合，让知识始终停留在书本，从而失去了嵌入式系统实践教学的目的与初衷；

2.实践教学目标不明确。本课程过宽的知识面容易导致实践教学环节部分内容上的安排缺乏针对性，从而偏离教学目的；

3.实践教学形式单一。在课程的实践教学环节，目前许多高校的做法通常是使用固定的实验指导书，采用照本宣科式的教学方式。这限制了学生对实验认知的途径，也不能调动学生学习的积极性，不能达到实践教学的意义；

4.实践教学体系过于偏重基础性实验和验证性实验，缺乏设计性实验、综合性实验、创造性实验。导致这个问题的原因在于《嵌入式系统与开发》实践教学方面的师资力量缺乏，水平参差不齐，难以开展对实践教学要求更高的创新性综合性实验。

三、实践教学改革内容

针对以上《嵌入式系统与开发》课程实践教学环节中存在的一些不足，我们在以下几个方面对南京邮电大学通达学院《嵌入式系统与开发》课程的实践教学进行了改革。

1.研究并科學制定实验教学大纲。通过研究制定了更加科学、完善的《嵌入式系统与开发》实验教学大纲，以便和国内外同类课程的现行教学大纲接轨，力求反映本学科的最新技术成果以及本校教师的科研成果，使教学大纲内容具有独立学院自己的特色。同时，采用所讲章节教学内容同步验证实验与贯穿课程全部内容的综合实验设计相结合的模式，改变了以往实验内容上只是对理论验证的初级实验模式。

2.研究和探索新的实践教学方式。采用与国际相似的实践教学方法，建立突出理论知识、培养逻辑思维能力的教学体系。在实践教学过程中联系生产生活实际，培养学生兴趣，使学生在课下多参考相关书籍来扩充自己的专业知识。为激发学生学习积极性和主动性，改变传统实践教学模式，尝试分组负责制，即按实验将学生分组，每个组负责准备、讲授和辅导一次实验（主实验），参与其他几次实验（从实验）。

3.采用和编写特色鲜明的实验教材。我们在实践教学内容中增加国内外嵌入式理论、技术和开发工具的最新研究成果，不断修订、更新实验教材，使撰写的内容始终能跟踪国内外主流技术的步伐。同时结合课题组之前的教改和科研项目，将网络信息安全、物联网等最新技术充实到嵌入式实验内容中去。我们撰写的《嵌入式系统与开发》实验教材内容主要从基础性实验、综合性实验、自主研究性实验三个方面展开。其中，基础性实验包含两个方面；系统验证性实验和简单设计性实验，其目的在于帮助学生掌握嵌入式系统开发中遇到的开发语言调试工具和嵌入式的相关编程技术；综合性实验主要设置了一些相对综合的实验题目进行课程设计；自主研究性实验往往与教师的科研工作项目相关，由教师安排具有一定设计性、探索性或综合应用性且与实际工程应用相接轨的实验任务，把学生组成一个科研或工程团队，来完成一个比较完整的综合性实验项目。这样就能使学生在短时间内达到嵌入式系统项目开发的基本要求，并能让所学知识不停留在书面上，而是真正应用于实际的开发中。

4.加强学生创新精神和实践能力培养。独立学院的目标是培养应用型本科人才，并以此为辦学理念，而高校的学科竞赛注重考查学生对实际问题的分析能力和解决能力，这二者有着相同的目标。竞赛以营造校园学术氛围，创建大学生创新实践平台，从各个方面培养大学生的创造性思维和解决实际问题的能力，培养大学生的团队合作精神，加快相关学科的课程教学改革以及提升就业率为目标。通过竞赛选拔有特长的学生参加国家及省部级的项目，诱发出学生的学习兴趣，让学生能主动学习。出于这种考虑，我们组织学生参加江苏省和全国性的比赛，从而达到培养创新型人才的教育目标。根据南京邮电大学通达学院的实际情况，我们将有关嵌入式系统与开发的学科竞赛分成两个部分：一是校内组织的STITP项目，其目标是选拔优秀人才，推动教学发展，激发学生主动学习的积极性；二是省级和国家级的竞赛，目标是熟练综合知识的应用。

四、结语

《嵌入式系统与开发》课程是一门理论性、实践性均很强的学科课程。既要形成理论概念的架构以及教导基础知识，又要帮助学生养成良好的工程素养，建立起面向工程的思维方式，符合实际情况的设计需求，熟练使用应对实际工程问题的科学方法。独立学院与一本院校学生之间特点的不同决定了教师在进行嵌入式教学的过程中不能过多地将关注点放在理论教学上，而是更多的注重实践教学，让学生学习的理论知识能与实际的动手操作相结合，相辅相成，从而达到应用型人才培养的目标。

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收稿日期：2016-11-14

基金项目：南京邮电大学通达学院教改项目（JG30615005，JG0041404）

作者简介：鲁蔚锋，男，副教授，研究方向为嵌入式系统、网络与信息安全。