以創(chuàng)新能力提升為核心的嵌入式方向課程建設(shè)研究

鐘玲+牛連強+張志佳+楊德國

摘要：嵌入式產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展促進了對具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才需求，也對教學(xué)改革提出了新的要求。文章分析了嵌入式課程教學(xué)方面存在的問題，構(gòu)建了以實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)體系。在教學(xué)理念上，強調(diào)由“教”到“學(xué)”的轉(zhuǎn)變；在教學(xué)內(nèi)容上，強調(diào)由“驗證”到“工程項目實踐”的轉(zhuǎn)變。課程體系采取層層深入、課內(nèi)外交織互補的方式來全方位調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；嵌入式 ；課程建設(shè)

隨著全球移動互聯(lián)網(wǎng)大會（GMIC）推出的“TOS+”智能硬件開放平臺戰(zhàn)略，以騰訊為代表的主流IT企業(yè)也展示了智能硬件領(lǐng)域解決方案，這些戰(zhàn)略在很大程度上代表了嵌入式產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，也帶動了以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。推動了市場對嵌入式開發(fā)人才的數(shù)量和質(zhì)量兩方面的緊迫需求。如何有效地培養(yǎng)學(xué)生具有行業(yè)所需的嵌入式開發(fā)能力和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)生能盡快適應(yīng)職場，滿足企業(yè)需求，成為應(yīng)用型本科院校相關(guān)課程教學(xué)改革亟需關(guān)注的內(nèi)容。

一、存在的問題

近年來，盡管高等教育經(jīng)過了一系列的改革，高等學(xué)校也在宏觀和微觀上實施了較多的具體改革方案，取得了相當(dāng)大的效果，但仍存在著不能完全適應(yīng)社會需求的問題。畢竟，改革的成功不可能一蹴而就。對于嵌入式技術(shù)的人才培養(yǎng)和教學(xué)活動而言，既存在著一般的共性，也存在著自己的特殊性。為此，我們必須思考并解決如下一些問題。

（一）重“教”向重“學(xué)”轉(zhuǎn)變

應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求注重培養(yǎng)“強能力、重實踐、高技能”人才。不過，長期以來，工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的流水線模式在教育上的影響，“以書本知識為中心、以教師為中心、以課堂講授灌輸為中心”的思想可謂根深蒂固，而在這種教育方式下學(xué)生總是被當(dāng)成被動接受知識的“水槽”。無疑，“教”是使學(xué)生獲得知識的一種重要手段，但不能對學(xué)生獲得能力提供有力支撐。這是因為除了一些特殊的固有能力外，人的能力是在“學(xué)”的基礎(chǔ)上，經(jīng)過思考、總結(jié)和運用知識逐步“練”出來的，正所謂“鍛煉能力”而非“教導(dǎo)能力”或“學(xué)習(xí)能力”，沒有思考和實踐鍛煉的過程則能力培養(yǎng)無從談起。

因此，無論是教育觀念還是具體實施過程，都需要由重“教”向重“導(dǎo)”“學(xué)”及“練”轉(zhuǎn)變。

（二）完善嵌入式方向

毋庸置疑，信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度快過任何其他技術(shù)，嵌入式則是其中最具代表性的領(lǐng)域。囿于高校本身的特點和內(nèi)在運行規(guī)律，其課程設(shè)置很難同步于社會需求的發(fā)展。

目前，一般高校僅將嵌入式技術(shù)作為一門課開設(shè)，而不是一個方向。由于課程設(shè)置單一，學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)知識時間有限，課堂講授只能重在一般普及性、基礎(chǔ)性知識教育，難以延伸到科研和具體應(yīng)用。學(xué)生學(xué)過后往往有一定基礎(chǔ)知識，但缺乏對主流開發(fā)方法和過程的真正了解，沒有相對全面的知識體系和一定的實際應(yīng)用經(jīng)驗，也就沒有了創(chuàng)新的基礎(chǔ)。從知識構(gòu)成和能力培養(yǎng)的一般規(guī)律來看，構(gòu)建一個完整的專業(yè)方向是解決問題的基礎(chǔ)。

（三）加強實踐性環(huán)節(jié)

盡管高校已經(jīng)注意到了理論與實踐教學(xué)并重的問題，但多數(shù)學(xué)校的課程設(shè)置仍采取的是以理論課為主，配套一定課時的實驗課方式。

在教學(xué)設(shè)備和實驗條件不夠充分的初期，這是一種不得已的辦法。而隨著條件的改善，反映出來的問題是教學(xué)設(shè)備利用不夠充分。更核心的問題是，如此一來，實驗總被停留在對知識的認(rèn)知和驗證上，無論是實踐內(nèi)容的設(shè)計，還是與實際的工程項目結(jié)合的緊密性都不夠合理和充分，自然無法達到提高學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新能力目標(biāo)，難以適應(yīng)就業(yè)市場對嵌入式開發(fā)及創(chuàng)新能力的需求。

（四）調(diào)動和培養(yǎng)學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性

長期以來，教學(xué)研究主要圍繞課程模塊分解、知識體系構(gòu)成、實驗內(nèi)容設(shè)置等方面進行，教學(xué)設(shè)計中對學(xué)生“主體性”強調(diào)不足，也很少考慮針對不同層次學(xué)生因材施教及對創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。當(dāng)學(xué)生不能以主體身份參與教學(xué)過程時，表現(xiàn)出來的總是被動接受而缺乏積極性，制約著學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造熱情，直接影響著學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。

針對上述問題，有必要研究嵌入式系統(tǒng)方向的課程建設(shè)，研究其理論與實踐教學(xué)內(nèi)容與方法，研究有效的課內(nèi)外結(jié)合教學(xué)方式，使學(xué)生更多地參與嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)，進而培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、主動精神、較強解決實際問題能力的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用型人才，更好促進專業(yè)方向建設(shè)，形成專業(yè)特色，適應(yīng)就業(yè)市場的需要。

二、解決問題的思路

從教育理念發(fā)展來看，課程建設(shè)正在從“重教”走向“重學(xué)”；從課程改革發(fā)展內(nèi)在邏輯來看，課程建設(shè)正在從課程開發(fā)走向課程理解；從教育教學(xué)方式變革來看，課程正在從封閉單向走向開放互動。針對嵌入式課程中存在的問題，需從系列課程建設(shè)、實踐創(chuàng)新能力提升、學(xué)生自主性調(diào)動幾個方面進行改革。

（一）構(gòu)建“基礎(chǔ)理論—應(yīng)用案例—創(chuàng)新實踐”多層遞進、層層深入的嵌入式課程體系

課程設(shè)置對學(xué)生培養(yǎng)起著重要作用，專業(yè)能力構(gòu)建往往需要通過多層次的教學(xué)過程不斷強化來實現(xiàn)?；谇度胧较到y(tǒng)技術(shù)知識結(jié)構(gòu)內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性，在課程體系設(shè)計上以講練并重的基礎(chǔ)理論課做先導(dǎo)，在夯實基礎(chǔ)之上，以專業(yè)應(yīng)用課通過應(yīng)用案例教學(xué)與實踐使學(xué)生對相關(guān)開發(fā)技術(shù)有深入了解和切實體會，最后通過集中的創(chuàng)新實踐課，以實際項目的形式讓學(xué)生參與開發(fā)，在解決實際問題的過程中調(diào)動積極性，培養(yǎng)主動性，提升創(chuàng)新能力。

（二）通過“三個加強”提升實踐創(chuàng)新能力

以工程性為導(dǎo)向，加強課內(nèi)實踐教學(xué)，加強綜合項目訓(xùn)練，加強課外開發(fā)實踐。嵌入式本身就是一個實踐性和工程性很強的課程，通過實例化學(xué)習(xí)更容易領(lǐng)悟知識精髓和真實的工程運作方式。加強學(xué)生實驗開發(fā)的訓(xùn)練，會比灌輸所謂全面的知識產(chǎn)生更好的效果，促進學(xué)生從被動接受到變?yōu)橹鲃荧@取的轉(zhuǎn)變。以實踐為核心組織實施教學(xué)，根據(jù)專業(yè)方向要求，研究社會需求重點，據(jù)此綜合配置和整合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容、手段、方式和方法。同時“課內(nèi)教學(xué)與課外項目互補”，開放實驗室，引入競賽及教師科研項目，作為對課內(nèi)教學(xué)與實踐的有益擴充。

（三）培養(yǎng)學(xué)生“自我獲得能力提升的能力”，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

教學(xué)上，轉(zhuǎn)變教師觀念，把強調(diào)傳授知識轉(zhuǎn)為強調(diào)培養(yǎng)能力，在課堂上給學(xué)生思考的空間和獨立解決問題的機會，培養(yǎng)自學(xué)能力和解決問題的能力。另外，課程教學(xué)只是一個層面，可以針對教學(xué)過程中涌現(xiàn)出的一批對嵌入式開發(fā)興趣濃厚、學(xué)有余力的學(xué)生組建課外興趣小組，讓學(xué)生參與到教師科研和競賽項目中來，在實際項目的鍛煉中獲得能力提升，與課內(nèi)教學(xué)互補，建立針對性強的專業(yè)培養(yǎng)方向特色。這樣因材施教、分層次教學(xué)，使有興趣的學(xué)生有更長的時間和更多的機會進行專業(yè)學(xué)習(xí)。同時，在實際應(yīng)用中，必然會遇到課堂講授以外的內(nèi)容，解決問題的過程，就是一個使學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)達到“自我獲得能力提升”的過程，能夠有效引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、以實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)體系構(gòu)建

課題組經(jīng)過幾年的探索與改革實踐，構(gòu)建了以實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的、課程類與項目類訓(xùn)練相交織的教學(xué)體系，如圖1所示。在教學(xué)中推廣有效引導(dǎo)與自主學(xué)習(xí)和個性化培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)方式，將專業(yè)能力培養(yǎng)方式由課堂教學(xué)為主、理論教學(xué)為主轉(zhuǎn)為課堂教學(xué)與課外興趣小組并行，理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重，做到從基礎(chǔ)到應(yīng)用層層深入，有效提升了學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。

該教學(xué)體系改線性學(xué)習(xí)為并行培養(yǎng)，課程類從基礎(chǔ)課到專業(yè)課逐步推進，同時從學(xué)生接觸嵌入式技術(shù)開始，并行推進課外競賽與科研項目開展，課程類和項目類兩個角度并行，交叉互補，從而完成對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

課程類安排的核心是“專業(yè)基礎(chǔ)課→專業(yè)應(yīng)用課→創(chuàng)新實踐課”層層遞進，同時，在基礎(chǔ)課階段就有意識地加強實踐教學(xué)比重。在基礎(chǔ)課方面，實踐性環(huán)節(jié)提升至40%以上，把以“教”為主，變?yōu)椤敖獭薄熬殹辈⒅兀由弦詫嵺`應(yīng)用為主導(dǎo)的軟件開發(fā)講授與實踐學(xué)習(xí)，最后以項目訓(xùn)練收口，輔以并行的課外開發(fā)訓(xùn)練。

項目類以競賽及教師科研項目等實際課題為依托，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，使有學(xué)習(xí)意愿的學(xué)生能得到更深入的實踐與創(chuàng)新機會。課外項目開展時可進行科研方向的分解，明確任務(wù)方向和學(xué)習(xí)側(cè)重，以小組為單位，培養(yǎng)團隊精神，加強溝通和交流，培養(yǎng)自學(xué)能力。成員選拔機制采用雙向選擇方式，教師擇優(yōu)選拔與學(xué)生自愿報名相結(jié)合，保證參與熱情和效果。

課外項目采用課余時間靈活機動的形式，并制訂日常管理細則，促進學(xué)習(xí)效果。規(guī)定每周總結(jié)學(xué)習(xí)和實踐內(nèi)容進行匯報，并每周指定一名學(xué)生做研究報告，向全體成員介紹自己的研究結(jié)果和心得，報告過程中由聽講學(xué)生自由提問，或教師引導(dǎo)性提問，培養(yǎng)科研習(xí)慣，學(xué)習(xí)科研方法。

四、總結(jié)

在分析嵌入式教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，給出了有針對性的解決思路，構(gòu)建了以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心、理論與實踐教學(xué)層層深入、課內(nèi)外教學(xué)實踐交織互補的教學(xué)體系。通過在沈陽工業(yè)大學(xué)幾年來的教學(xué)實踐，有效調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，增強了學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生在全國和省內(nèi)多次獲嵌入式開發(fā)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大獎，畢業(yè)生從事嵌入式高端開發(fā)人數(shù)明顯增多，課程改革取得良好效果。

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編輯/于金苗