應(yīng)用型高校嵌入式系統(tǒng)課程體系教學(xué)改革研究

王曉銀，劉安枕，李曼

(西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西西安710077)

應(yīng)用型高校嵌入式系統(tǒng)課程體系教學(xué)改革研究

王曉銀，劉安枕，李曼

(西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西西安710077)

為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)實(shí)踐性、技能型人才的目標(biāo)，達(dá)到應(yīng)用型高校對(duì)本科人才培養(yǎng)模式的要求，就某學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程體系及實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了改革與研究。首先分析了嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀，由此結(jié)合應(yīng)用型高校的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的課程體系及實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了探討。通過實(shí)施，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，取得了良好的教學(xué)效果。

嵌入式系統(tǒng)；專業(yè)認(rèn)證能力；應(yīng)用型；實(shí)踐教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式技術(shù)被廣泛應(yīng)用于通信、交通、電子、醫(yī)療、軍事等眾多領(lǐng)域，已成為國內(nèi)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心方向，各大高校都紛紛開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的課程。但目前高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)的課程普遍以應(yīng)用軟件為主，電子專業(yè)開設(shè)的課程則普遍以硬件及單片機(jī)課程為主，很少真正系統(tǒng)的涉及軟硬件結(jié)合的嵌入式產(chǎn)品開發(fā)課程，使得嵌入式行業(yè)內(nèi)專業(yè)技術(shù)人才整體需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供給量。本文以西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程群的建設(shè)為例，探討了應(yīng)用型高校嵌入式人才培養(yǎng)模式的課程體系的建設(shè)，提出一些改革措施和意見。

1 以專業(yè)應(yīng)用能力證書為載體，以企業(yè)崗位能力需求為目標(biāo)篩選教學(xué)內(nèi)容

在課程建設(shè)中積極探索以專業(yè)應(yīng)用能力證書認(rèn)證項(xiàng)目為載體，實(shí)現(xiàn)學(xué)校專業(yè)教學(xué)目標(biāo)與企業(yè)崗位能力需求的無縫對(duì)接，建立以專業(yè)應(yīng)用能力認(rèn)證制度為主體的多證形型高校人才培養(yǎng)模式。針對(duì)企業(yè)對(duì)人才的需求，嵌入式系統(tǒng)課程的知識(shí)體系主要分三個(gè)層次嵌入式硬件設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)以及應(yīng)用程序開發(fā)。

針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)直接從ARM介紹，對(duì)學(xué)生來說內(nèi)部結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，掌握起來較困難。我們從較易上手的單片機(jī)開始，讓學(xué)生從設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)了解嵌入式硬件的基本設(shè)計(jì)。在教材選擇上，全部力求突出實(shí)踐性，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，讓學(xué)生從實(shí)踐到理論再到應(yīng)用，循序漸進(jìn)地掌握知識(shí)。

針對(duì)嵌入式驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，嵌入式C語言在其中起著至關(guān)重要的作用。一個(gè)精通C語言程序設(shè)計(jì)的程序員，可以很容易地進(jìn)入Linux、WinCE、Vxworks等嵌入式操作系統(tǒng)下的軟件開發(fā)工作，因此在教學(xué)過程中重視程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，從C程序設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)再到Linux C高級(jí)編程，循序漸進(jìn)的使學(xué)生掌握嵌入式C語言高級(jí)編程技巧。

根據(jù)調(diào)研，嵌入式應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)開發(fā)是企業(yè)人才需求最廣的一部分，這部分內(nèi)容我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中除了開設(shè)了JAVA程序設(shè)計(jì)，QT圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)課程外，在第七學(xué)期還加入了智能家居設(shè)計(jì)，移動(dòng)智能小車等項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使學(xué)生在應(yīng)用中掌握知識(shí)。通過實(shí)踐強(qiáng)化理論，該教學(xué)體系培養(yǎng)出的學(xué)生基本掌握了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本流程。

2 突出應(yīng)用意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、強(qiáng)化能力訓(xùn)練加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

目前針對(duì)高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的改革，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)能力為目標(biāo)，按照“突出應(yīng)用意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、強(qiáng)化能力訓(xùn)練”的理念來選擇教學(xué)內(nèi)容，組織課堂教學(xué)，形成與課堂教學(xué)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

2.1 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高動(dòng)手能力

首先在多年的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能夠獨(dú)立地在某個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但是在實(shí)習(xí)過程中對(duì)前面所學(xué)知識(shí)不能靈活應(yīng)用，學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程后沒有一個(gè)系統(tǒng)的概念，表現(xiàn)在實(shí)習(xí)過程中不能融會(huì)貫通。而嵌入式課程群中課程具有較強(qiáng)的相關(guān)性，有些課程內(nèi)容相互間有所重復(fù)，所以在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，重點(diǎn)突出學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)，打破傳統(tǒng)的多門課程相互獨(dú)立自成體系的模式，通過基于工作過程的教學(xué)理念將各門課程的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來。在課程設(shè)置中加大實(shí)踐教學(xué)課時(shí)，基于硬件課程群設(shè)置了為期兩周的應(yīng)用硬件開發(fā)實(shí)習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)電路板，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，軟硬件調(diào)試，在完成整個(gè)項(xiàng)目過程中，加深學(xué)生對(duì)嵌入式硬件的理解。基于嵌入式軟件課程群設(shè)置了嵌入式應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)習(xí)，從應(yīng)用的角度實(shí)現(xiàn)了界面設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)調(diào)用，功能實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生了解嵌入式開發(fā)流程，強(qiáng)化了學(xué)生的能力訓(xùn)練。

2.2 注重課外教學(xué)，引入企業(yè)項(xiàng)目

在課外基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展多種模塊，使實(shí)驗(yàn)室貫穿大一到大四。從大一開始篩選有興趣的學(xué)生加入平臺(tái)，形成示范效應(yīng)，通過競賽、企業(yè)項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生，使學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)得到可能。加強(qiáng)校企合作，將企業(yè)對(duì)人才的需求融入到課程中，將企業(yè)文化，實(shí)際項(xiàng)目引入到具體教學(xué)中。在學(xué)生第三、四學(xué)年的學(xué)習(xí)中，引入企業(yè)課程和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，使學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)的形式更加多樣，使學(xué)生獲得更多的自主創(chuàng)新機(jī)會(huì)、更好的創(chuàng)新實(shí)踐條件以及更大的鍛煉實(shí)踐能力的空間。

3 以典型認(rèn)證項(xiàng)目為載體，多層面強(qiáng)化學(xué)生嵌入式應(yīng)用能力培養(yǎng)

通過前三學(xué)年的教學(xué)，學(xué)生基本掌握了嵌入式應(yīng)用的基本知識(shí)，在第四學(xué)年實(shí)施嵌入式系統(tǒng)課程群理論實(shí)踐一體化綜合提升培訓(xùn)，以典型的工程應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作為基礎(chǔ)，開設(shè)了智能家居設(shè)計(jì)，移動(dòng)智能小車等項(xiàng)目設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)通過學(xué)科競賽參賽隊(duì)員遴選，鼓勵(lì)學(xué)生考取“專業(yè)應(yīng)用能力認(rèn)證項(xiàng)目”認(rèn)證證書等形式，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力，形成了從理論、實(shí)踐一體化培養(yǎng)到典型工程設(shè)計(jì)制作再到“專業(yè)應(yīng)用能力認(rèn)證項(xiàng)目”認(rèn)證證書考取、學(xué)科競賽參賽隊(duì)員遴選“四位一體”的工程實(shí)踐能力和專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)模式。

通過專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)在學(xué)生層面也起到了良好的反饋，對(duì)準(zhǔn)備考研深造的在校學(xué)生，使其具備對(duì)應(yīng)學(xué)科的基本素質(zhì)，為其研究生面試時(shí)的專業(yè)測(cè)試提供專業(yè)能力支持；對(duì)于畢業(yè)時(shí)直接就業(yè)或創(chuàng)業(yè)的學(xué)生，使其擁有自制的工程應(yīng)用作品、基于作品的技術(shù)論文或報(bào)告、“專業(yè)應(yīng)用能力認(rèn)證項(xiàng)目”證書、學(xué)科競賽獲獎(jiǎng)證書，充分展示其專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力特長，有效增強(qiáng)就業(yè)競爭力和創(chuàng)業(yè)驅(qū)動(dòng)力。

4 小結(jié)

在深入了解嵌入式系統(tǒng)的課程體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)嵌入式系統(tǒng)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分層，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了界定，并對(duì)實(shí)踐內(nèi)容和教學(xué)模式方面進(jìn)行了改革探索。為了評(píng)價(jià)該教學(xué)體系及教學(xué)模式的改革成果，以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為對(duì)象，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查和課后訪談，學(xué)生普遍反映：通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。該課程體系對(duì)其他專業(yè)的教學(xué)模式的改革也具有一定的可借鑒性。

[1]張開玉,盧迪,周美蘭,梁欣濤,李東濱.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].提升高等學(xué)校教育質(zhì)量的實(shí)證研究,2016(12)：177-180.

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G64

A

1009-3044(2017)21-0138-02

2017-06-11

2015年陜西省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于專業(yè)應(yīng)用能力認(rèn)證制度的應(yīng)用型高校繼續(xù)教育人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)15J34

王曉銀，西安航空學(xué)院，碩士，講師，主要研究方向嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。