应用型高校嵌入式系统课程体系教学改革研究

王晓银，刘安枕，李曼

(西安航空学院计算机学院，陕西西安710077)

应用型高校嵌入式系统课程体系教学改革研究

王晓银，刘安枕，李曼

(西安航空学院计算机学院，陕西西安710077)

为了实现培养实践性、技能型人才的目标，达到应用型高校对本科人才培养模式的要求，就某学院计算机科学与技术专业嵌入式系统课程体系及实践教学模式进行了改革与研究。首先分析了嵌入式系统的现状，由此结合应用型高校的培养目标，结合计算机科学与技术专业对嵌入式系统的课程体系及实践教学模式进行了探讨。通过实施，增强了学生的实践能力和创新创业能力，取得了良好的教学效果。

嵌入式系统；专业认证能力；应用型；实践教学

随着科学技术的飞速发展，嵌入式技术被广泛应用于通信、交通、电子、医疗、军事等众多领域，已成为国内IT产业发展的核心方向，各大高校都纷纷开设了嵌入式系统相关的课程。但目前高校计算机相关专业开设的嵌入式系统的课程普遍以应用软件为主，电子专业开设的课程则普遍以硬件及单片机课程为主，很少真正系统的涉及软硬件结合的嵌入式产品开发课程，使得嵌入式行业内专业技术人才整体需求量远远大于供给量。本文以西安航空学院计算机科学与技术专业嵌入式系统课程群的建设为例，探讨了应用型高校嵌入式人才培养模式的课程体系的建设，提出一些改革措施和意见。

1 以专业应用能力证书为载体，以企业岗位能力需求为目标筛选教学内容

在课程建设中积极探索以专业应用能力证书认证项目为载体，实现学校专业教学目标与企业岗位能力需求的无缝对接，建立以专业应用能力认证制度为主体的多证形型高校人才培养模式。针对企业对人才的需求，嵌入式系统课程的知识体系主要分三个层次嵌入式硬件设计，驱动程序开发以及应用程序开发。

针对嵌入式系统的硬件设计直接从ARM介绍，对学生来说内部结构太过复杂，掌握起来较困难。我们从较易上手的单片机开始，让学生从设计一个单片机系统了解嵌入式硬件的基本设计。在教材选择上，全部力求突出实践性，以能力培养为导向，采用任务驱动的教学模式，让学生从实践到理论再到应用，循序渐进地掌握知识。

针对嵌入式驱动程序开发，嵌入式C语言在其中起着至关重要的作用。一个精通C语言程序设计的程序员，可以很容易地进入Linux、WinCE、Vxworks等嵌入式操作系统下的软件开发工作，因此在教学过程中重视程序设计基础，从C程序设计到数据结构再到Linux C高级编程，循序渐进的使学生掌握嵌入式C语言高级编程技巧。

根据调研，嵌入式应用开发和系统开发是企业人才需求最广的一部分，这部分内容我们在设计过程中除了开设了JAVA程序设计，QT图形用户界面应用程序开发课程外，在第七学期还加入了智能家居设计，移动智能小车等项目设计，使学生在应用中掌握知识。通过实践强化理论，该教学体系培养出的学生基本掌握了嵌入式系统开发的基本流程。

2 突出应用意识、培养创新精神、强化能力训练加强实践教学

目前针对高校应用型人才培养模式的改革，以培养学生的学习能力、实践能力、创新精神、创业能力为目标，按照“突出应用意识、培养创新精神、强化能力训练”的理念来选择教学内容，组织课堂教学，形成与课堂教学相适应的实验教学平台。

2.1 加强实践教学，提高动手能力

首先在多年的教学过程中发现，学生能够独立地在某个实验平台上做相关的实验，但是在实习过程中对前面所学知识不能灵活应用，学生学完相应课程后没有一个系统的概念，表现在实习过程中不能融会贯通。而嵌入式课程群中课程具有较强的相关性，有些课程内容相互间有所重复，所以在实验内容的选择上，重点突出学生的应用意识，打破传统的多门课程相互独立自成体系的模式，通过基于工作过程的教学理念将各门课程的知识点有机地结合起来。在课程设置中加大实践教学课时，基于硬件课程群设置了为期两周的应用硬件开发实习，指导学生设计开发电路板，进行驱动程序开发，软硬件调试，在完成整个项目过程中，加深学生对嵌入式硬件的理解。基于嵌入式软件课程群设置了嵌入式应用开发课程实习，从应用的角度实现了界面设计，驱动调用，功能实现，使学生了解嵌入式开发流程，强化了学生的能力训练。

2.2 注重课外教学，引入企业项目

在课外基于创新实验室扩展多种模块，使实验室贯穿大一到大四。从大一开始筛选有兴趣的学生加入平台，形成示范效应，通过竞赛、企业项目，锻炼学生，使学生创新创业得到可能。加强校企合作，将企业对人才的需求融入到课程中，将企业文化，实际项目引入到具体教学中。在学生第三、四学年的学习中，引入企业课程和实训项目，使学生的实践教学的形式更加多样，使学生获得更多的自主创新机会、更好的创新实践条件以及更大的锻炼实践能力的空间。

3 以典型认证项目为载体，多层面强化学生嵌入式应用能力培养

通过前三学年的教学，学生基本掌握了嵌入式应用的基本知识，在第四学年实施嵌入式系统课程群理论实践一体化综合提升培训，以典型的工程应用系统设计与制作为基础，开设了智能家居设计，移动智能小车等项目设计，提高学生的动手能力，同时通过学科竞赛参赛队员遴选，鼓励学生考取“专业应用能力认证项目”认证证书等形式，强化学生的创新能力，形成了从理论、实践一体化培养到典型工程设计制作再到“专业应用能力认证项目”认证证书考取、学科竞赛参赛队员遴选“四位一体”的工程实践能力和专业应用能力培养模式。

通过专业应用能力培养在学生层面也起到了良好的反馈，对准备考研深造的在校学生，使其具备对应学科的基本素质，为其研究生面试时的专业测试提供专业能力支持；对于毕业时直接就业或创业的学生，使其拥有自制的工程应用作品、基于作品的技术论文或报告、“专业应用能力认证项目”证书、学科竞赛获奖证书，充分展示其专业技术应用能力特长，有效增强就业竞争力和创业驱动力。

4 小结

在深入了解嵌入式系统的课程体系结构特点的基础上，对嵌入式系统知识体系结构进行了分层，对课程内容进行了界定，并对实践内容和教学模式方面进行了改革探索。为了评价该教学体系及教学模式的改革成果，以计算机科学与技术专业的学生为对象，对学生进行了问卷调查和课后访谈，学生普遍反映：通过教学内容和教学模式的改革，调动了学生的主观能动性，有效提高了学生的学习效果。该课程体系对其他专业的教学模式的改革也具有一定的可借鉴性。

[1]张开玉,卢迪,周美兰,梁欣涛,李东滨.基于创新能力培养的嵌入式系统课程教学改革研究与实践[J].提升高等学校教育质量的实证研究,2016(12)：177-180.

[2]许童羽,陈春玲,孙国凯.面向卓越工程师培养目标的嵌入式系统课程实践教学改革[J].高等农业教育,2013(4)：74-76.

[3]许永花,赵俊颖,张喜海，张迅航,张铁军,孟繁锋.嵌入式系统课程实验教学改革与实践[J].电脑知识与技术,2016(20)：134-136.

G64

A

1009-3044(2017)21-0138-02

2017-06-11

2015年陕西省高等教育教学改革研究项目“基于专业应用能力认证制度的应用型高校继续教育人才培养模式的研究与实践”，项目编号15J34

王晓银，西安航空学院，硕士，讲师，主要研究方向嵌入式系统、工业自动化控制系统。