应用型本科电子信息工程专业“嵌入式系统”课程教改探究

覃光锋 蓝海江 何小莲

广西科技师范学院 广西来宾 546199

随着国家实施“中国制造2025”“互联网+”“人工智能”“5G技术”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济技术快速发展，对应用型本科人才培养提出了更高的要求[1]。应用型本科院校只有根据经济结构的转型升级、人才需求高质量要求，不断探索和完善人才培养模式和要求，才能支撑起高质量的经济发展要求。

特别是在电子产品的普及化和社会对人工智能技术的迫切需求下，从我们日常生活中的电子设备到工业生产领域中的加工制造装备，都有着嵌入式系统的身影，企业对“嵌入式系统”开发人才的数量和质量都有着很高的迫切需求。目前从事嵌入式底层系统开发的工程师比较多，而企业更加青睐于能够胜任嵌入式系统电路设计、程序开发、产品上线部署、升级维护等嵌入式系统全生命周期研发的高水平专业人才[2]，导致“嵌入式系统”的人才培养面临着如何更好地适应高质量发展经济的迫切需要和提高人才培养质量的挑战。

因此，应用型本科在学生实践应用能力培养上，应围绕应用型电子信息工程专业“嵌入式系统”课程教学现状和经济社会发展的要求，展开分析，对教学模式进行改进，抓住教学改革要点，促进整体教学效果的提升。

一、电子信息工程专业“嵌入式系统”课程特点

“嵌入式系统”是一门系统性、综合性学科[3]。“嵌入式系统”课程所涉及的专业知识内涵与外延不断扩展，包含数电、模电、单片机应用技术、C语言程序设计、微机原理与接口技术，还涉及通信技术领域等其他方面的知识，是软件和硬件需要紧密结合讲解的课程。而且嵌入式应用技术更新换代速度很快，课程知识更新也很快，学习难度较大，课程培养目标侧重培养学生工程实践能力。

二、电子信息工程专业“嵌入式系统”课程当前的教学现状

(1)虽然课程涉及的知识面广、难度大、培养的要求高，但是很多应用型本科高校安排该课程的课时量一般是在48～56节。开设的课时量不多，教学设备投入相对于经济社会发展速度和对高质量人才培养的要求从某种条件上来说，制约了“嵌入式系统”人才培养的质量。

(2)当前由于教学使用的嵌入式设备供应商较多，教学中使用的教材质量也参差不齐；各学校在人才培养的过程中，由于不是自编教材，导致采用的教材和设备之间的匹配度不高，影响了通过实验培养学生实践能力的成效。同时设备更新换代跟不上社会快速发展的需要和教师自身无法使用最新的嵌入式技术，也影响了在授课过程中最新知识的讲授和引导。

(3)当前该门课程对学生的考核评价方式较单一，期末考试主要以卷面试题考核为主，且成绩占的比例较大。这种课程考核方式，无法对学生是否真正掌握了嵌入式系统的设计、开发和创新能力进行有效检验，也无法激发学生通过过程学习提高工程能力的兴趣。

三、“嵌入式系统”课程教学改革的重要性

鉴于嵌入式技术对经济社会的发展有着很大的推动作用，特别是人工智能技术领域的快速发展需要以掌握嵌入式技术为代表的人才作为支撑。各应用型本科如何围绕“以培养学生应用能力为中心，以社会需求为导向”的课程改革方向，就显得尤为重要了。只有培养的学生专业技术强，方能发挥应用型本科高校服务社会发展、培养高质量工程型人才、助推国家经济快速发展的社会功能。

“嵌入式系统”课程的改革，有助于提高同学们学习过程的成效。“嵌入式系统”课程内容涵盖范围广泛，课程学时比较紧张，在课堂教学中学生对硬件、软件不能面面精通的情况下，根据学生学习知识的进度情况、接受知识的规律和培养工程实践能力的要求，梳理出有层次的授课知识内容，引入现代技术手段，充分利用现代网络资源等，构建科学合理的人才培养模式，将会提高同学们的学习兴趣，帮助学生克服畏难情绪，提高教学的培养成效。

“嵌入式系统”课程的改革，为检验学生学习本专业前置课程教学成效提供参考，有利于促进其他课程知识的完善，形成更高水平的整体人才培养体系。“嵌入式系统”课程涉及的知识面较广，一般是大三才开设此课程，学生前期知识学习的掌握程度，极大影响到该课程的学习效果。通过该课程的知识梳理及专业能力的要求，有利于为前期专业课的教学要求提供参考，为专业人才的整体性、衔接性培养提供指导和反馈，进而倒逼前期基础课程的改革完善，助推人才培养的整体性成效。

四、应用型本科电子信息工程专业“嵌入式系统”课程改革措施探析

为提高人才培养的质量，针对“嵌入式系统”课程的特点、现状和重要性，结合新工科教育转型改革的有关精神、人才培养的有关特点和规律、社会的发展要求，笔者主要从以下几方面进行教学改革。

(一)根据专业特点和社会需求，科学合理定位课程性质

嵌入式系统开发对理论和实践知识要求都较高，所以“嵌入式系统”课程是软、硬件结合性很强的综合性应用型课程，涉及的知识应用范围很广，知识内容和应用技术更新很快，社会对具备胜任嵌入式系统开发和研究的人才需要较大，要求也较高。目前企业特别青睐于能够胜任嵌入式系统电路设计、程序开发、产品上线部署、升级维护等嵌入式系统全生命周期研发的高水平专业人才。因此，应把该门课程定为电子信息工程专业的核心课程，并从整个专业课时的整体上合理分配，确保有足够的授课时长培养出胜任社会需求此技术领域的人才。

(二)根据技术的发展和人才培养的需要，合理适时更新设备以提高适应社会需求的人才应用能力培养

为提高人才培养的质量，缩短学生达到胜任工作岗位的时间，需合理投入嵌入式系统教学设备的经费。按照充分利用原有的、无法及时更新设备培养学生嵌入式系统开发的基础能力，以及时更新设备作为扩展学生的应用能力培养。通过新旧设备的合理利用，既培养了学生较扎实的嵌入式系统专业能力，也从某种程度上达到了利用新设备培养知识迁移的能力，从而使我们在人才培养过程中使学生的技术知识能够及时跟上社会的发展需求。

(三)科学制定和完善教学内容，提高教学针对性和有效性

根据“嵌入式系统”课程的特点和学生学习知识的规律，将该门课程授课内容按照知识难易程度和课程学习的规律划分为：先从课程基本概念和原理的知识理解，进阶到设备硬件资源的教学，再进阶到操作系统内容教学，最后进阶到采用案例化教学、典型工作项目化的教学内容；根据学生实践认知的规律，实践课程内容采用知识验证层、应用层、创新层的分层次教学方式。在教学过程中注重软件和硬件有机结合，根据学生的学生能力，合理安排和认真讲解每次课的重难点。同时在授课过程中把涉及学生没有学习过的数电知识、模电知识等前置课程知识融入具体的教学过程中讲解，提高学生的电路分析和设计的能力，让其深入学习嵌入式系统的有关知识原理。

(四)改进和完善教学方法和方式，丰富课堂的组织形式

“嵌入式系统”课程知识难度大，若采用老师讲解、学生被提问和被回答的授课方式，学生很容易陷入枯燥和被动的学习之中。为此，在授课过程中，对于抽象和难理解的知识，多采用多媒体视频、信息化技术等微课堂方式，提高信息化背景下的教学互动度，让更多的学生参与课堂教学中；建立由教师和学生共同参与的教学问题“人人提”、学习经验“人人享”的互动微博论坛，激发学生参与课程学习的兴趣。同时，努力打破当前理论课和实验课在授课过程中的分割模式。根据教学内容实际，采用“理实一体化”的教学模式，按照“工作中学习，学习中工作”的理念，实现理论和实践的深度结合，让知识学习更加直观和具体，避免了学生对抽象知识的恐惧心理，从而更好地激发学生的学习兴趣。

(五)构建科学合理的课程考核评价模式

目前，学生的课程考核成绩的评价方式基本是按平时成绩的30%+期末考试成绩的70%。这种成绩单一的考核评价方式不利于培养学生的工程实际能力。因此，在对学生进行课程考核评价过程中，应完善传统课程考核评价方案，合理缩小对理论考试成绩在整个课程考核中的比例，应以课堂表现、实验报告等综合考核作为基础，提高实践成绩在整个课程考核成绩中的比例，使得学生更加重视实践能力的培养锻炼。同时通过项目教学法，考核分析学生的团队合作情况，培养学生其他的职业综合能力，激发学生的竞争意识，培养学生的团队意识和合作能力。此外，也把本学期参与各种嵌入式系统比赛作为学生课程总成绩考核评价的一部分，实现以赛促教、以赛促学，激发学生学习的积极性，促使学生综合能力的提升。

(六)注重师资队伍培养，提高教师专业综合能力

教师队伍作为高校发展的重要组成部分之一，高校转型发展的关键是建设一支专业理论知识丰富、应用实践能力强的师资队伍。为此，通过鼓励教师申报技术课题和选派教师外出进行专业学习，提高专业教师的综合专业知识能力；聘请企业优秀专业技术人员到校进行授课，强化课程理论、实践、创新方面的培养效果，特别是在提升学生实践能力培养方面，学校可以选派教师到企业进行挂职锻炼，参与企业实际项目生产研究，了解更加前沿的技术应用，扩展专业知识，提升授课教师的实践能力。通过选派教师外出培训、技术课题申报、企业挂职锻炼，聘请企业专业技术人员担任专业教师等方式，不断提升该课程教师队伍的整体实力，打造一支知识丰富、专业过硬、实践能力强的教师队伍，更好适应应用型本科人才培养的需要[4]。

结语

总而言之，在人工智能化技术快速发展的背景下，经济社会对嵌入式系统人才培养的质量也在不断提高，数量需求也在不断增多。为能够切实改进嵌入式系统传统教学过程中所面临的问题，必须要加强该课程教学深入总结和反思，根据本学校的人才培养定位和现有条件进行改革，优化有关教学内容和教学方式，努力解决传统课程教学面临的问题。只有这样，才有助于真正提升教学效果，促进学生专业能力的提升，实现应用型本科电子信息工程专业“嵌入式系统”课程教学改革工作取得实实在在的成效。