應(yīng)用型本科嵌入式開發(fā)及應(yīng)用課程群建設(shè)

陳　利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)海洋信息工程學(xué)院

應(yīng)用型本科嵌入式開發(fā)及應(yīng)用課程群建設(shè)

陳利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)海洋信息工程學(xué)院

說明建設(shè)嵌入式開發(fā)及應(yīng)用課程群的必要性，從課程體系結(jié)構(gòu)重組、師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)重組和實(shí)踐教學(xué)資源的重組三方面闡述課程群建設(shè)內(nèi)容，提出建設(shè)目標(biāo)和亮點(diǎn)。

嵌入式；單片機(jī)；智能感知；課程集成；實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

引言

當(dāng)代社會(huì)嵌入式系統(tǒng)已滲透到人們生活的方方面面。手機(jī)、平板電腦、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、u-disk、機(jī)頂盒、高清電視、游戲機(jī)、智能玩具、智能家居、汽車電子、家電控制系統(tǒng)等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。此外，國防、航空航天、核電及各種工業(yè)領(lǐng)域均采用嵌入式控制系統(tǒng)。

但是，嵌入式系統(tǒng)也是一門綜合性課程，它的設(shè)計(jì)與開發(fā)涉及數(shù)字電路與模擬電路、原理圖及版圖設(shè)計(jì)、微機(jī)接口技術(shù)、基于Linux、VxWorks、μC/OS-II等嵌入式操作系統(tǒng)的底層板級(jí)支持包及上層應(yīng)用軟件的開發(fā)等。并且隨著計(jì)算機(jī)、通信、電子、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的相互融合與快速發(fā)展，嵌人式系統(tǒng)的內(nèi)涵和外延不斷延伸擴(kuò)展，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、微電子科學(xué)與電子信息工程、通信工程、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)工程等多個(gè)學(xué)科。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)工程、嵌入式技術(shù)等專業(yè)的課程內(nèi)容陳舊，課程設(shè)置較分散，缺乏系統(tǒng)性，課程之間內(nèi)容重合也較多，不能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)嵌人式系統(tǒng)人才的需求。故進(jìn)行"嵌入式開發(fā)及應(yīng)用”課程群建設(shè)，從課程體系結(jié)構(gòu)、師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)和實(shí)踐教學(xué)資源三方面進(jìn)行重組，對(duì)多學(xué)科知識(shí)模塊進(jìn)行交叉融合，與時(shí)俱進(jìn)，夯實(shí)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基本理論，提高開發(fā)技能、團(tuán)隊(duì)合作能力、工程思維能力和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的分析解決問題能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力是現(xiàn)代應(yīng)用型本科嵌入式技術(shù)等專業(yè)教學(xué)迫切需要解決的問題。

1　課程群建設(shè)內(nèi)容

本課程群包括單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)課程集成、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)課程集成和智能感知課程集成及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)三門核心課程，融合了電子信息工程、通信工程、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)模塊，主要建設(shè)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，包括完成課程體系結(jié)構(gòu)重組、師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)重組和實(shí)踐教學(xué)資源的重組等。

課程群建設(shè)注重所選擇課程的有機(jī)銜接和相互滲透，弱化課程個(gè)體特征，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的交叉融合，形成課程間良好的梯次能力關(guān)系，三門核心課程的梯次順序如圖1所示：

圖1　核心課程梯次順序

圖2　課程體系結(jié)構(gòu)重組

1.1課程體系結(jié)構(gòu)重組

課程體系重組包括理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合和實(shí)驗(yàn)課程的整合重組，三門核心課程的主要理論知識(shí)模塊和主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容整合如圖2所示。

課程群主要知識(shí)模塊之間關(guān)系［1］如圖3所示：

圖3　課程群主要知識(shí)模塊之間關(guān)系

1.2師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)重組

（1）依據(jù)課程群關(guān)聯(lián)屬性調(diào)整任課教師專業(yè)背景需求方向，慮電子、通信、自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)。

（2）依據(jù)課程群教學(xué)目標(biāo)調(diào)整教學(xué)團(tuán)隊(duì)組成結(jié)構(gòu)，探索“流動(dòng)師資”及“靈活任教”機(jī)制，可以考慮桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)兩院（職業(yè)技術(shù)學(xué)院、海洋信息工程學(xué)院）各系（電信、計(jì)算機(jī)）之間的師資協(xié)調(diào)，聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)工程師來校任教或擔(dān)任實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程指導(dǎo)教師。

（3）依據(jù)課程群教學(xué)要求制定教師培訓(xùn)方案，教學(xué)能力培養(yǎng)、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、教師到企業(yè)進(jìn)修學(xué)習(xí)、承接企業(yè)橫向課題。

（4）依據(jù)課程群教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果不斷優(yōu)化師資配置，課程群組內(nèi)部各門課程學(xué)生評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析、考核方式及考核成績(jī)分析、知識(shí)點(diǎn)達(dá)成目標(biāo)分析等。課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)教學(xué)效果反饋意見，及時(shí)調(diào)整教師配置以及任課學(xué)時(shí)，并對(duì)調(diào)整效果進(jìn)行跟蹤考察。

1.3實(shí)踐教學(xué)資源的重組

目前已完成三個(gè)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)：

（1）單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)微格：可以承擔(dān)《C語言程序設(shè)計(jì)》，《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生搭建單片機(jī)信息處理系統(tǒng)的能力，并為相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目及科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)條件。

（2）嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)微格：主要承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以移植主流的Linux、Vx-Works、μC/OS-II等嵌入式操作系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)ARM的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)、以太網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，云終端技術(shù)、平板電腦技術(shù)、手機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)的高性能平臺(tái)。

（3）智能感知實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)微格：使學(xué)生掌握使用常用智能傳感器進(jìn)行工程測(cè)量設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法，幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)書本知識(shí)的理解，通過對(duì)信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換、分析，培養(yǎng)學(xué)生掌握使用智能傳感器檢測(cè)的基本技能及傳感器的測(cè)試技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生初步工程實(shí)踐能力。

2　課程群實(shí)現(xiàn)目標(biāo)及特點(diǎn)

2.1實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

立足于整個(gè)課程群體系，以實(shí)用高新技術(shù)為依托，充分利用現(xiàn)代教育手段，將教育資源有機(jī)地整合，對(duì)課程群的三門核心課程（單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)課程集成、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)課程集成、智能感知課程集成及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)）的所有內(nèi)容進(jìn)行整合，合并相同的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，以盡可能少的授課時(shí)間，實(shí)現(xiàn)知識(shí)覆蓋面的最大化，用系統(tǒng)工程的理念促進(jìn)培養(yǎng)方案、教學(xué)方式及教學(xué)手段的改進(jìn)。

2.2優(yōu)化整合后的特點(diǎn)

（1）教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新

通過教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化融合，突破了課程之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)了課程群共融的教學(xué)活動(dòng)。通過整合，優(yōu)化配置教學(xué)資源，促進(jìn)多課程間交叉、滲透、融合與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)課程群跨越式發(fā)展。

（2）全面革新培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱

培養(yǎng)方案及三門核心課程的教學(xué)大綱是綱領(lǐng)性文件，對(duì)課程群中三門核心課程的知識(shí)模塊提出了明確要求，并闡明各門課程之間的聯(lián)系。對(duì)整個(gè)課程群的所有知識(shí)模塊進(jìn)行了重新的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)三門核心課程之間的關(guān)系，填補(bǔ)原先知識(shí)塊的空缺，刪除重復(fù)的內(nèi)容，注意教學(xué)內(nèi)容的相互銜接、融合。統(tǒng)一課程群內(nèi)各個(gè)知識(shí)模塊的學(xué)時(shí)分配，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)比例，以進(jìn)一步提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)和動(dòng)手能力。

（3）構(gòu)建微格、微企等教學(xué)環(huán)境

構(gòu)建創(chuàng)新型系統(tǒng)布局與突出引導(dǎo)性自主學(xué)習(xí)興趣的微格、微企等教學(xué)環(huán)境，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如教師構(gòu)建一個(gè)場(chǎng)景模擬企業(yè)工作環(huán)境，學(xué)生扮演不同崗位角色，按照企業(yè)的業(yè)務(wù)流程完成工作任務(wù)，了解企業(yè)崗位設(shè)置和職責(zé)，熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程，體驗(yàn)了嵌入式開發(fā)的生命周期、團(tuán)隊(duì)合作等，學(xué)會(huì)了知識(shí)運(yùn)用，提高了實(shí)踐應(yīng)用能力。

（4）創(chuàng)新實(shí)踐考核體系

改革傳統(tǒng)考核評(píng)價(jià)方式，建立完善的課程群實(shí)踐教學(xué)考核體系，采用過程性評(píng)價(jià)和目標(biāo)評(píng)價(jià)相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)方法，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐活動(dòng)全過程評(píng)價(jià)，建立一套目標(biāo)能力考核量化指標(biāo)體系，注重實(shí)踐能力的考核，體現(xiàn)對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特色。

3　結(jié)語

在現(xiàn)代社會(huì)嵌入式技術(shù)人才需求猛增的新形勢(shì)下，很多高校面臨著嵌入式相關(guān)專業(yè)課程之間缺乏聯(lián)系、內(nèi)容不全、實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)比例低、缺乏創(chuàng)新、與現(xiàn)代嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用脫節(jié)等缺點(diǎn)，迫切需要建立一個(gè)新的基于單片機(jī)、嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)智能感知等技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程體系。本項(xiàng)目建設(shè)的“嵌入式開發(fā)及應(yīng)用”課程群通過優(yōu)化整合教學(xué)課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)的融合，構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)課程群教學(xué)體系，對(duì)課程群的課程體系結(jié)構(gòu)、師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)和實(shí)踐教學(xué)資源等進(jìn)行改革和重組，從而形成了課程內(nèi)容完整無重復(fù)、前后呼應(yīng)、條理清楚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)和旨在強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的新體系，為嵌入式方向人才培養(yǎng)方案奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，為各高校的嵌入式系統(tǒng)課程群的研究提供借鑒。

［1］鄭廣海，曲英偉.嵌入式系統(tǒng)課程群實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化整合與知識(shí)融合的研究［J］.軟件工程師，2015（6）.

［2］陳乃金，周鳴爭(zhēng).“嵌入式系統(tǒng)”課程群的改革與實(shí)踐［J］.長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（8）.

2014年桂林電子科技大學(xué)校級(jí)教育教學(xué)改革一般項(xiàng)目（JGB201436）、2015年桂林電子科技大學(xué)校級(jí)教育教學(xué)改革（電子與信息工程示范特色專業(yè)及實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)專項(xiàng)）、2015年桂林電子科技大學(xué)海洋信息工程學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目。

陳利（1974-），女，廣西博白人，漢族，碩士研究生，高級(jí)工程師，教師