产教融合背景下“嵌入式系统设计”课程建设探索

邓 宽，曹 珂

（金陵科技学院电子信息工程学院，江苏 南京 211169）

0 引言

2019年，习近平总书记在北京主持召开中央全面深化改革委员会第九次会议，审议通过了《国家产教融合建设试点实施方案》，统筹开展国家产教融合型城市、行业、企业建设试点[1]。目前，我国已经成为世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类、工业体系最为完整的国家[2]。这一背景下，开展产教融合，有利于破除课堂教学和企业需要之间的隔阂，从而更好地提升创新能力。

产教融合是企业和学校双主体、双整合的过程[3]。在这个过程中，校企双方的资源相互整合，从而获得1+1〉2的效果。但是由于高校和企业的管理模式、管理理念不同，资源整合往往难以一帆风顺。由于学校、专业间的定位不同，在嵌入式人才的培养上也各有侧重。例如文献[4]侧重于基于产教融合的嵌入式应用型课程体系的构建。通过合理的构建课程群，系统地讲授嵌入式知识。文献[5]则侧重于发展教师的主观能动性。通过教师、教学活动的提升，提高产教融合的效果。

1 当前存在的问题与分析

嵌入式系统设计是电子信息工程专业极为重要的专业课[6]，对学生的就业有着较大的帮助。以嵌入式系统课程建设为例，当前产教融合面临的问题包括：

1.1 课程体系与社会需求脱节

近年来，广大教育工作者对嵌入式课程体系建设进行了大量的探索。通过优化知识结构、改进教学内容、提高实验内容占比等手段，嵌入式课程体系已经有了长足的发展。但是目前嵌入式课程体系仍落后于行业发展和企业需要。企业所需的新兴技术并没有体现在教学中，课上所学的知识也无法满足企业发展的需求。

1.2 实验内容案例性、趣味性不强

嵌入式系统的学习包括软硬件两方面的学习。软件方面包括Linux系统的使用、软件开发工具的使用。硬件方面包括通信协议的学习、各种硬件模块的使用。目前的实验内容往往重视原理的讲解，不能有效的结合企业真实课题。学生往往知道模块是怎么工作的，但是却不知道模块应该在什么时候用、怎么用。而且模块之间功能独立，缺少联系。导致学生的兴趣不够。

1.3 教师团队建设基础不牢

大量教师在毕业后直接进入高校执教，缺乏企业实践经历。虽然青年教师掌握了深厚宽广的理论知识，但是动手能力、项目经历亟待提高。尤其是双师型人才比例小，难以有效地将项目经历转化为课堂教学内容。同时由于青年教师繁重的教学、科研压力，无法抽出时间进一步提升。

2 课程建设举措

2.1 校企合作，建设教学内容和教材

嵌入式技术作为IT技术的一部分，正经历着飞速发展。行业热点瞬息万变，企业对人才的需求也不断提高。针对这一特点，课程组摒弃已有的教学内容。通过实地走访企业、进行毕业生调查，了解行业热点和学生就业热点。同时与企业联合制定教学内容体系，确定培养目标。课程组与企业合作编写的教材《嵌入式Linux接口开发技术》，以模块化、项目化的思路组织内容，通过不同的案例学习软硬件的使用。教材具体内容包括Linux系统基础、嵌入式LinuxC语言开发基础、嵌入式Linux文件操作、嵌入式Linux开发板和常用仪器的初步使用、嵌入式Linux硬件接口编程：GPIO和PWM、SPI、I2C、UART和RS485等。该教材成为苏嵌教育“嵌入式技术与应用丛书”系列中的一本，在多所高校推广使用。

2.2 校企合作，开发便携式“口袋实验室”板卡

嵌入式系统是一门强调软硬件结合的课程，十分强调动手操作。市面上的实验设备为了满足不同的功能需要，往往以实验箱或大尺寸板卡的形式出现[7]。这些实验设备价格昂贵、不易携带，学生只能在课上使用，不能进行自由创作、开发，大大限制了课程教学效果。

为切实提高学生的动手实践能力，课程团队联合苏嵌教育共同研发了“口袋实验室”开发板，从而满足“理实一体化”教学的需要（图1）。该开发板采用模块化的设计思路，外设接口包括 GPIO、PWM、UART、RS485、SPI、I2C，可以使用外设包括按键、蜂鸣器、LED、UART接口蓝牙、RS485接口温湿度传感器、SPI接口三轴加速度传感器、I2C接口A/D、I2C接口D/A、I2C接口E2PROM。开发板采用嵌入式Linux C编程，完成各种硬件外设的使用。所设计的电路板与源程序均在网上开源。学生可以自己低成本地进行制作，有利于扩大教学的覆盖面和实际应用范围。

图1 课程团队和企业共同研发的“口袋实验室”开发板

2.3 校企合作，加强双师型队伍建设

课程组在教师队伍建设过程中采取了参与企业培训、指导学生竞赛、进驻企业学习、扩大团队规模等方式。课程团队教师积极参与行业、企业培训，并取得了相关证书。通过培训紧跟行业发展趋势，扩大了知识面和实践能力。同时积极指导学生参与学科竞赛。通过学科竞赛提升自身能力。

3 课程建设反思和总结

通过以上举措，我院嵌入式系统设计课程建设有了质的飞跃。

课程教学采用了项目式教学手段。生动有趣的教学内容使得学生的积极性有了很大提高。学生主动使用“口袋实验室”板卡进行课外设计。有学生使用开发板制作了温湿度监测报警系统。该系统可以自动检测环境温湿度，并显示在屏幕上。同时系统通过网络将数据传输到中国移动OneNet平台，实现了远程监控。也有同学使用开发板设计了带有加速度监测功能的蓝牙遥控小车。小车能够通过蓝牙进行遥控操作，并实时监测加速度大小。

由于授课内容符合企业需求，学生在就业时很受企业欢迎，学生的就业得到了较大地提高。

受益于教师自身水平的提升，教学团队指导学生参加学科竞赛的获得省级以上奖励的数量连年上升：从2018的7项上升到2021年的14项（含大创项目）。

4 结语

本实践表明，积极推进产教融合，不仅有利于课程建设，还有利于教师和学生的发展，从而实现多方共赢。通过授课内容建设、实验设备研发、教师自身提高三个方面进行建设，以期能够对产教融合背景下的嵌入式系统设计课程建设提升提供有益的借鉴。