《嵌入式系統(tǒng)》應(yīng)用型課程建設(shè)探索與實(shí)踐

周原 劉若慧 姚巧鴿

【摘要】應(yīng)用型課程建設(shè)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的核心和關(guān)鍵。《嵌入式系統(tǒng)》課程在建設(shè)過程中，以工程教育要求為依據(jù)，深入開展校企合作課程改革，修訂教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，重構(gòu)課程體系，改革教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)課程資源，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，完善教學(xué)評(píng)價(jià)。在課程建設(shè)的探索和實(shí)踐過程中，取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生在不僅掌握了扎實(shí)理論知識(shí)，動(dòng)手實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力也得到了充分的鍛煉和明顯的提升;同時(shí)，課程團(tuán)隊(duì)教師取得多項(xiàng)省級(jí)以上教研成果和教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)，反映了本課程的改革和建設(shè)成效。

【關(guān)鍵詞】工程教育;應(yīng)用型課程;教學(xué)標(biāo)準(zhǔn);實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】黃淮學(xué)院2018年度高等教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：2018XJGLX0112，2018XJGLX0103）;黃淮學(xué)院2018年度高等教育教學(xué)改革研究一般項(xiàng)目（編號(hào)：2018XJGLX0229）;教育部2018年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（編號(hào)：201802330002）;教育部2019年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（編號(hào)：201902026009）

中圖分類號(hào)：G212? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.24.053

應(yīng)用型本科高校是我國高等教育的重要組成部分，承擔(dān)著為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)高層次工程技術(shù)人才的重要任務(wù)。在人才培養(yǎng)過程中，應(yīng)用型課程建設(shè)是教學(xué)實(shí)施的根本保障，是人才培養(yǎng)的核心和關(guān)鍵，需要以工程教育的要求為依據(jù)，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)流程，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，并有效地提高其動(dòng)手實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。本文以我校通信工程專業(yè)《嵌入式系統(tǒng)》課程為例，從校企合作、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、課程資源建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)改革、課程考核改革等方面，對(duì)應(yīng)用型課程的建設(shè)進(jìn)行探討。

1.《嵌入式系統(tǒng)》課程基本情況

嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)前的信息通信領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，大到航空航天、工業(yè)控制，小到智能家居、智能手機(jī)、安防監(jiān)控，都大量采用了嵌入式系統(tǒng)。本課程緊跟專業(yè)發(fā)展需求，于2012年起開始在我校通信工程和電子信息工程等專業(yè)開設(shè)。教學(xué)內(nèi)容以當(dāng)時(shí)主流的ARM10系列的PXA270芯片為核心，理論與實(shí)踐并重進(jìn)行授課。同時(shí)，課程組也開始了對(duì)課程內(nèi)容和課程改革的深入研究和改革，積極探索應(yīng)用型課程的教學(xué)模式，課程內(nèi)容和教學(xué)模式也在不斷調(diào)整，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)能力，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。2018年1月，課程團(tuán)隊(duì)和相關(guān)企業(yè)召開了校企合作應(yīng)用型課程建設(shè)研討會(huì)，《嵌入式系統(tǒng)》課程與相關(guān)企業(yè)簽訂了校企合作課程共建的協(xié)議書，同年，課程團(tuán)隊(duì)教師基于該課程的校企合作經(jīng)驗(yàn)，申報(bào)了教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目并獲批立項(xiàng)，希望通過項(xiàng)目的推進(jìn)使校企雙方在教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)、實(shí)踐環(huán)節(jié)強(qiáng)化等多方面進(jìn)行合作、探索和實(shí)踐，以期進(jìn)一步深化課程改革。

2.《嵌入式系統(tǒng)》應(yīng)用型課程建設(shè)措施

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定

依據(jù)新工科教育的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮校企合作的優(yōu)勢，密切聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，共同對(duì)《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，制定新的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。由校內(nèi)專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)和企業(yè)行業(yè)專家多次深入對(duì)接，召開研討會(huì)，企業(yè)方專家在研討中結(jié)合我校和本專業(yè)的實(shí)際情況和特點(diǎn)，從用人單位的視角提出了很多很好的意見和建議，在此基礎(chǔ)上，還綜合了其他高校調(diào)研、畢業(yè)生跟蹤調(diào)查等多種形式形成的意見，確定了《嵌入式系統(tǒng)》教學(xué)內(nèi)容。新的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)改革了原來以硬件和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)為主的內(nèi)容體系，設(shè)計(jì)出了底層硬件以ARM技術(shù)為核心，上層操作系統(tǒng)以Linux為核心的主體內(nèi)容，確定了以廣義嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)為主體的教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)了重應(yīng)用、重實(shí)踐、重融合、重合作的教學(xué)理念。新確立的教學(xué)內(nèi)容注重知識(shí)與技能的融合，在項(xiàng)目教學(xué)中以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式進(jìn)行教學(xué)做一體化教學(xué)，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和項(xiàng)目管理能力。

課程內(nèi)容體系確定后，校企雙方共同制定了《嵌入式系統(tǒng)》課程標(biāo)準(zhǔn)。將課程的總目標(biāo)確定為培養(yǎng)學(xué)生具備工程技術(shù)人員所需的嵌入式系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力，使學(xué)生具備理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。將課程目標(biāo)定義為四個(gè)，包含課程目標(biāo)1：具備運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)和資料解構(gòu)嵌入式系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)分析并獲得有效結(jié)論的能力;課程目標(biāo)2：運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)基本理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想、方法和流程，具備按照設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的能力;課程目標(biāo)3：具備使用嵌入式系統(tǒng)的方法與技術(shù)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)相關(guān)工程問題開展實(shí)驗(yàn)和測試的能力;課程目標(biāo)4：具備選擇與使用嵌入式系統(tǒng)相應(yīng)平臺(tái)、資源、工具對(duì)信息通信領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)工程問題進(jìn)行仿真和預(yù)測的能力，并能對(duì)誤差進(jìn)行分析和處理。

課程標(biāo)準(zhǔn)的制定為課程的開展和建設(shè)提供了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，是開展后續(xù)課程建設(shè)，課程實(shí)踐等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。目前，校企雙方共同制定的《嵌入式系統(tǒng)》課程標(biāo)準(zhǔn)已在兩屆學(xué)生中運(yùn)行，教學(xué)效果持續(xù)改進(jìn)，后續(xù)將會(huì)根據(jù)運(yùn)行情況繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行完善。

2.2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)

充分利用校企合作的條件，由校內(nèi)高職稱、高學(xué)歷優(yōu)秀教師和企業(yè)優(yōu)秀工程師共同組建一流的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，把企業(yè)一線的項(xiàng)目、案例帶到本課程的理論和實(shí)踐教學(xué)中去，充分發(fā)揮企業(yè)方師資在項(xiàng)目開發(fā)和實(shí)踐動(dòng)手能力上的優(yōu)勢對(duì)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目開發(fā)等方面的指導(dǎo)和幫助，提高學(xué)生實(shí)踐能力。同時(shí)，在寒暑假等長假期間，安排校內(nèi)教師積極參加企業(yè)培訓(xùn)，以前沿講座、新技術(shù)應(yīng)用、項(xiàng)目開發(fā)等形式了解和學(xué)習(xí)技術(shù)前沿，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，獲得相關(guān)資格證書，建設(shè)本課程的“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

2.3 教學(xué)方法改革與實(shí)踐

徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以知識(shí)傳授為導(dǎo)向的教學(xué)模式，堅(jiān)持以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，積極推行探索性、研究性學(xué)習(xí)方法，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、綜合應(yīng)用能力，強(qiáng)化學(xué)生獨(dú)立分析和解決復(fù)雜實(shí)際工程問題能力。在教學(xué)手段上，本課程積極利用當(dāng)前數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)優(yōu)勢，讓教學(xué)過程更生動(dòng)、更直觀，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。目前，本課程在實(shí)際教學(xué)中根據(jù)課程和學(xué)生特點(diǎn)，采用了線上線下混合式的教學(xué)模式，課程組確定了以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念，把整個(gè)教學(xué)任務(wù)細(xì)化到每一節(jié)課，明確每節(jié)課中教師和學(xué)生分別需要完成的任務(wù)。采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的方式，將基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目資源等提前發(fā)布在線上教學(xué)平臺(tái)上，供學(xué)生課前學(xué)習(xí);線下教學(xué)采用面授、實(shí)操等手段，融合任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、實(shí)操演示等教學(xué)方法，通過完成每一次課的具體任務(wù)來完成整個(gè)教學(xué)實(shí)施，每次教學(xué)任務(wù)包含課前任務(wù)、問卷調(diào)查等多個(gè)環(huán)節(jié)。教師在上次課結(jié)束時(shí)發(fā)布下一次課的課前任務(wù)單，在課程平臺(tái)上提前發(fā)布視頻等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生完成課前任務(wù)后通過慕課堂等輔助工具進(jìn)行反饋，提出自己的疑難點(diǎn)，教師可通過反饋結(jié)果進(jìn)行備課，之后在線下教學(xué)中，首先通過課前小測檢測學(xué)生對(duì)課前任務(wù)的學(xué)習(xí)和理解程度，接著對(duì)共性問題進(jìn)行講解。問題解決后，用慕課堂、超星學(xué)習(xí)通等線下教學(xué)工具進(jìn)行多種形式的課堂后測，如在線問答接龍游戲、在線小測等，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。之后總結(jié)課堂內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理知識(shí)點(diǎn)，建立知識(shí)結(jié)構(gòu)。最后布置作業(yè)，同時(shí)發(fā)布下節(jié)課的課前任務(wù)單，使得整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)形成閉環(huán)。此外，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師還積極探索和促進(jìn)科研教學(xué)互動(dòng)，支持學(xué)生參與到教師的科研創(chuàng)新活動(dòng)中，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)項(xiàng)目、進(jìn)團(tuán)隊(duì)、進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

2.4 課程資源庫的建設(shè)

根據(jù)校企雙方共同制定的《嵌入式系統(tǒng)》教學(xué)內(nèi)容體系和課程標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深化項(xiàng)目化、案例式教學(xué)資源建設(shè)，選取更多具有應(yīng)用性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性的實(shí)際項(xiàng)目、案例，深入研究其內(nèi)部邏輯關(guān)系，形成層層遞進(jìn)的案例體系結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能夠由易到難，由簡入深，逐步掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)方法及綜合應(yīng)用技能。目前，本課程教學(xué)資源庫包括教學(xué)案例庫、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目庫、講義與教材、線上教學(xué)視頻等。課程資源庫的建設(shè)是校企雙方共同努力的成果，對(duì)本課程順利、高效地開展和實(shí)施提供了有力的支撐和保障，教學(xué)團(tuán)隊(duì)后續(xù)會(huì)根據(jù)資源庫的使用情況不斷擴(kuò)充和完善，以更好地滿足課程建設(shè)和教學(xué)的需求。

2.5 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的進(jìn)一步深化

利用本課程校企合作的優(yōu)勢，做好做實(shí)課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)周等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，引入富有工程經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)導(dǎo)師，讓學(xué)生“真刀真槍”面向?qū)嶋H項(xiàng)目，面向開發(fā)設(shè)計(jì)一線，充分鍛煉其實(shí)踐動(dòng)手能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。此外，鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程和本專業(yè)其他專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，積極參加學(xué)院定期組織的院內(nèi)相關(guān)學(xué)科競賽，指導(dǎo)學(xué)生積極參加“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”、“挑戰(zhàn)杯科技作品大賽”、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等各項(xiàng)省級(jí)、國家級(jí)賽事，以賽促教，以賽促學(xué)，以賽促創(chuàng)。

2.6 在線課程的建設(shè)

隨著當(dāng)前信息技術(shù)對(duì)課堂教學(xué)模式改革的推動(dòng)，以及2020年突發(fā)疫情對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式的影響，教育主管部門和各學(xué)校近年來都加大了對(duì)課程線上教學(xué)和線上線下混合教學(xué)的改革和建設(shè)力度，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)也積極進(jìn)行相關(guān)的課程改革和探索，在線上課程和線上線下混合式課程的建設(shè)中開展了大量的工作，團(tuán)隊(duì)中老師不僅都學(xué)會(huì)了使用學(xué)習(xí)通、線上慕課、釘釘直播等各種線上工具，而且開展了課程錄制等線上教學(xué)資源的制作，同時(shí)在愛課程線上平臺(tái)上申請(qǐng)了自己的MOOC網(wǎng)站，自主建設(shè)線上課程的工作已在進(jìn)行中。

依托中國大學(xué)MOOC平臺(tái)，建立了《嵌入式系統(tǒng)》線上課程。目前，本課程的課程簡介、課程框架、課程的多媒體課件、教學(xué)參考資料和課程團(tuán)隊(duì)錄制的課程視頻已經(jīng)上傳到中國大學(xué)MOOC平臺(tái)的課程平臺(tái)，為學(xué)生的線上自主學(xué)習(xí)、慕課的開展等提供方便，在課堂教學(xué)中以重點(diǎn)內(nèi)容講解和解難答疑為主，提高課堂教和學(xué)的效率。

2.7 教學(xué)評(píng)價(jià)和考核

本課程在教學(xué)評(píng)價(jià)中采用了基于OBE的學(xué)習(xí)達(dá)成度分析，課程教學(xué)成效和畢業(yè)要求都有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)全體學(xué)生的學(xué)習(xí)成效都進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總，詳盡的數(shù)據(jù)分析為教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)反饋提供了科學(xué)的依據(jù)，為教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。此外，還通過學(xué)生評(píng)教、專家督導(dǎo)、畢業(yè)生反饋等形式，形成教學(xué)監(jiān)測—教學(xué)評(píng)價(jià)—問題分析—糾正偏差—教學(xué)改進(jìn)—教學(xué)監(jiān)測的閉環(huán)上升式課程評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量持續(xù)性改進(jìn)。

本課程考核方式也進(jìn)行了改革，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，重點(diǎn)考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以期末考試試卷成績?yōu)橹鞯目己朔绞綖槠綍r(shí)成績（30%）+期末考核（30%）+課程設(shè)計(jì)/項(xiàng)目作品/相關(guān)學(xué)科競賽獲獎(jiǎng)（40%）等多維度的過程式、產(chǎn)出式、成果式考核方式。

3. 課程建設(shè)取得的成效

在校企雙方的共同努力下，本課程建設(shè)成效顯著，教學(xué)效果、教學(xué)成果和教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)等取得多項(xiàng)突破。近三年來，《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)評(píng)價(jià)成績均為優(yōu)秀等級(jí)，且評(píng)教分?jǐn)?shù)持續(xù)提升，主講教師近三年連續(xù)三次獲學(xué)校教學(xué)考評(píng)優(yōu)秀，依托本課程在實(shí)踐創(chuàng)新方面的鍛煉和培養(yǎng)，本專業(yè)數(shù)十位學(xué)生在大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯科技制作大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽等多項(xiàng)高水平賽事中獲得多項(xiàng)省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)。此外，近三年內(nèi)，《嵌入式系統(tǒng)》課程被立項(xiàng)為我校校級(jí)一流課程，目前已申報(bào)省級(jí)一流課程;《嵌入式系統(tǒng)》應(yīng)用型教材被學(xué)校立項(xiàng)為校級(jí)規(guī)劃教材，即將出版;課程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人結(jié)合本課程的改革經(jīng)驗(yàn)，參加教育部學(xué)校規(guī)劃和建設(shè)發(fā)展中心和全國應(yīng)用型課程建設(shè)聯(lián)盟聯(lián)合主辦的應(yīng)用型課程建設(shè)說課大賽，獲全國一等獎(jiǎng)，《嵌入式系統(tǒng)》課程獲河南省本科教育線上教學(xué)優(yōu)秀課程一等獎(jiǎng)，課程團(tuán)隊(duì)成員還獲得了河南省教學(xué)技能大賽一等獎(jiǎng)、河南省教學(xué)標(biāo)兵、應(yīng)用型課程設(shè)計(jì)大賽校級(jí)特等獎(jiǎng)、課堂教學(xué)創(chuàng)新大賽校一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)稱號(hào);教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員近三年內(nèi)申請(qǐng)各級(jí)教研、科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，團(tuán)隊(duì)教師積極將科研與教學(xué)相結(jié)合，二者相互支撐，相互促進(jìn)，必將帶來課程教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

4. 結(jié)語

應(yīng)用型課程建設(shè)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的核心和關(guān)鍵。本課程在建設(shè)過程中，從校企全面深入合作、教學(xué)內(nèi)容改革和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)制定、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、課程資源建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的強(qiáng)化、課程評(píng)價(jià)與考核等方面著手，進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，取得了較好的成效，學(xué)生不僅掌握了扎實(shí)的理論知識(shí)，動(dòng)手實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力也得到了充分的鍛煉和明顯的提升，更好地滿足了社會(huì)和用人單位對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡哲源，張煥龍，姜利英.工程教育專業(yè)認(rèn)證體系下的自動(dòng)化專業(yè)課程建設(shè)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（04）：78-80.

[2]牛玉軍，王東，周東生.工程教育認(rèn)證背景下嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的建設(shè)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，16（17）：140-141.

[3]余志鵬，?？∮?通過技能大賽引導(dǎo)課程建設(shè)和提升學(xué)生教學(xué)質(zhì)量研究—以嵌入式系統(tǒng)課程為例[J].教育教學(xué)論壇，2020（01）：348-349.

[4]張曉東，盧濤，曹毅.應(yīng)用型嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式改革與探索[J].中國輕工教育裝備，2017（02）：56-58.

[5]董謙.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)資源建設(shè)探索[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（05）：197-198.