基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革策略探析

郭超，姚雷博，胡友耀

（1.洛陽理工學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院，河南 洛陽 471023；2.洛陽理工學(xué)院，河南 洛陽 471023；3.洛陽拖拉機研究所有限公司，河南 洛陽 471023）

0 引言

隨著國內(nèi)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電子技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的優(yōu)質(zhì)教學(xué)模式引入到高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)，這項課程具有一定的實踐性與理論性，是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的最佳之選。但長期以來受到教學(xué)內(nèi)容涉及較廣、學(xué)習(xí)難度較大而學(xué)生知識儲備相對欠缺這一問題的影響，為課程開展帶來了一定的挑戰(zhàn)與難度。為此，相關(guān)教育教育人員應(yīng)當對現(xiàn)有的教學(xué)模式以及教學(xué)內(nèi)容展開適當?shù)膬?yōu)化與更新，促進學(xué)生創(chuàng)新能力形成以及核心素養(yǎng)形成，為高校學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展提供助力。

1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀以及學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.1 嵌入式教學(xué)現(xiàn)狀

1.1.1 教學(xué)內(nèi)容龐雜，教學(xué)時長緊張

首先，嵌入式教學(xué)內(nèi)容較為龐雜，知識范圍涉及面較廣，而高等院校學(xué)時較為緊張、學(xué)習(xí)任務(wù)較為繁重，課堂教學(xué)時間內(nèi)無法對基礎(chǔ)知識以及核心知識進行深度講解。與此同時，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)涉及到處理器的核心元件以及硬件設(shè)施內(nèi)容，因此學(xué)習(xí)難度較大，對學(xué)生的思維能力以及綜合能力要求較高。其次，高等院校學(xué)時相對緊張，而嵌入式系統(tǒng)教學(xué)時長普遍不足，導(dǎo)致理論教學(xué)環(huán)節(jié)無法對學(xué)生展開深度引導(dǎo)，而實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，由于學(xué)生的自主能力不足，創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果不佳[1]。

1.1.2 教學(xué)體系缺乏完善性

嵌入式系統(tǒng)這門課程涉及范圍較廣，教學(xué)內(nèi)容同時涵蓋各個學(xué)科的核心知識點，在學(xué)習(xí)這門課程前，需要進行部分課程選修。首先，對選修課程以及專業(yè)課程并未進行精準開設(shè)，導(dǎo)致課程教學(xué)體系缺乏完善性與規(guī)范性。其次，學(xué)生的專業(yè)知識儲備不足，導(dǎo)致后期學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)難以對教學(xué)內(nèi)容展開深度理解。追根溯源還是由于很多必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)并未列入課程教學(xué)計劃內(nèi)，而在課程教學(xué)環(huán)節(jié)對其精準講解，需要大量的教學(xué)時長，這也同時是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)相對緊張帶來的連鎖反應(yīng)，因此在教學(xué)環(huán)節(jié)無法對其展開精細化講解，只能進行簡單的描述與介紹，而學(xué)生難以通過簡單敘述而了解其中的工作原理，加大了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)難度[2]。

1.1.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置缺乏合理性

由于嵌入式系統(tǒng)涉及到嵌入式系統(tǒng)編程等環(huán)節(jié)，因此學(xué)習(xí)內(nèi)容難度較大，若是學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)置缺乏合理性，會導(dǎo)致實驗教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性。受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的制約與影響，長期以來教學(xué)內(nèi)容設(shè)計環(huán)節(jié)通常實踐性內(nèi)容偏少，學(xué)生無法在教學(xué)環(huán)節(jié)展開獨立思考，實驗活動開展環(huán)節(jié)難以及時發(fā)現(xiàn)其中的問題并且加以解決，學(xué)生的動手能力不足、創(chuàng)新意識培養(yǎng)效果不佳，也不利于學(xué)生的實踐能力以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

1.1.4 教學(xué)項目缺乏合理性

教學(xué)項目缺乏合理性，就會導(dǎo)致學(xué)生的主觀能動性以及學(xué)習(xí)積極性不足，這是由于目前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容相對陳舊、缺乏必要的創(chuàng)新，導(dǎo)致學(xué)生長期處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)。不僅學(xué)生的主體意識沒有得到有效發(fā)揮，而且學(xué)生的創(chuàng)新意識也被極大程度壓縮。而教學(xué)項目選擇是整個嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的核心重點，精準地選擇教學(xué)項目，不僅可以使學(xué)生加強對理論知識的掌握與理解，而且可以有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)以及自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)展開自主思考，自主發(fā)現(xiàn)問題并且自主探索解決途徑[3]。

1.2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.2.1 學(xué)生創(chuàng)造能力相對欠缺

首先，教育人員欠缺良好的創(chuàng)新意識，教學(xué)模式以及教學(xué)內(nèi)容相對單一，在教學(xué)課程開展環(huán)節(jié)通常會受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的限制與制約。采用理論教學(xué)模式展開教學(xué)，極大程度扼殺了高校學(xué)生的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)造能力；其次，由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識不足，在開展自主思考以及創(chuàng)新意識培養(yǎng)環(huán)節(jié)，不具備良好的發(fā)展基礎(chǔ)條件。

1.2.2 缺乏良好的創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制

高等院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)需要校內(nèi)教職人員與學(xué)生共同努力，同時應(yīng)當構(gòu)建完善的教學(xué)機制。目前多數(shù)高等院校在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力上都具有或多或少的問題，因此，構(gòu)建一套完善且行之有效的人才培養(yǎng)機制是整體高等院校發(fā)展的重要契機[4]。

2 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)開展教學(xué)改革的實踐策略

2.1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革策略

2.1.1 科學(xué)設(shè)置教學(xué)比例

科學(xué)設(shè)置教學(xué)比例，可以使理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互促進、相互補充，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)觀念以及教學(xué)模式，適當加設(shè)實驗教學(xué)比例，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及實踐能力。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以設(shè)計性實驗為主，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力以及自主意識，使學(xué)生可以自主發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題并且加以解決，以此培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力以及解決問題的能力，為學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展提供助力。

2.1.2 完善課程教學(xué)體系，注重學(xué)生實踐能力培訓(xùn)

由于高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容涉及范圍極廣，教學(xué)內(nèi)容涵蓋多個專業(yè)，多個學(xué)科，因此教學(xué)難度相對較大。構(gòu)建完善的課程教學(xué)體系，針對不同專業(yè)學(xué)生需求來展開精細化課程設(shè)計，不僅可以為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)奠定基礎(chǔ)，同時也可以有效提升學(xué)生的基礎(chǔ)知識儲備。在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中展開精細化設(shè)計，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力，為學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展提供助力[5]。

2.1.3 結(jié)合生活實際，科學(xué)選擇教學(xué)項目

目前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)項目較為陳舊，缺乏必要的創(chuàng)新與改革，而教學(xué)項目選擇應(yīng)當貼近學(xué)生日常生活，結(jié)合生活實際來展開精準設(shè)計，合理選擇實驗教學(xué)項目。一個好的教學(xué)項目不僅可以有效提升課堂教學(xué)效率，而且可以有助于發(fā)揮學(xué)生的主體意識以及主觀能動性，有效引導(dǎo)學(xué)生展開自主思考、自主分析，使學(xué)生可以結(jié)合自身的知識儲備以及思維能力來展開問題分析，以此提升學(xué)生解決問題的效率以及解決問題的能力。

2.1.4 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程思維

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)引入項目教學(xué)法或者案例教學(xué)法等優(yōu)質(zhì)教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。嵌入式系統(tǒng)是一門實踐性較強的課程，注重在教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，這也是教學(xué)開展的重要基礎(chǔ)之一。采用項目式教學(xué)法，不僅有助于提升學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握與理解，而且可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，以創(chuàng)新能力結(jié)合生活實際來展開分析。有助于學(xué)生的理論知識儲備提升以及理論知識記憶，加強校企合作育人模式效率，構(gòu)建完善的互惠互利合作體系，將企業(yè)的實際項目作為學(xué)生培養(yǎng)的案例，這樣不僅可以使學(xué)生的實踐能力得到有效培養(yǎng)與提升，而且可以顯著提升學(xué)生與其合作企業(yè)的契合程度[6]。

2.2 高等院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略

2.2.1 鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽

結(jié)合生活實際展開教學(xué)，有助于提升學(xué)生對理論知識的理解，并且將所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際當中，解決生活問題。這也是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。因此，在校內(nèi)開展主題類學(xué)科競賽，并且精準設(shè)定獎勵機制，鼓勵全體高校學(xué)生積極參與其中，并且引導(dǎo)學(xué)生參與國內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的科學(xué)類競賽，并且配備專業(yè)教師展開指導(dǎo)。

2.2.2 構(gòu)建完善的學(xué)生培養(yǎng)機制

眾所周知，教學(xué)機制與學(xué)生創(chuàng)新能力形成息息相關(guān)，因此探索出一套完善的人才培養(yǎng)機制，可以有助于學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)，制定科學(xué)的教學(xué)計劃，實現(xiàn)教學(xué)模式靈活多變。積極展開校企合作育人模式，構(gòu)建完善的雙師型教育隊伍[7]。

2.2.3 開放專業(yè)實訓(xùn)室

受到各種因素的影響，目前國內(nèi)多數(shù)高等院校并未完全開放實訓(xùn)室，在實驗室開放環(huán)節(jié)存在一定的困難。而實訓(xùn)室的開放有助于學(xué)生創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，相關(guān)教育人員應(yīng)該積極克服現(xiàn)有困難，鼓勵學(xué)生進入到實訓(xùn)室展開學(xué)習(xí)，為學(xué)生實踐能力培養(yǎng)提供助力，教師還可以適當布置實習(xí)任務(wù)，使學(xué)生在實訓(xùn)室中獨立完成[8]。

3 結(jié)語

總而言之，高等院校嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革與高校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)極為契合，二者之間具有諸多互通之處，相關(guān)教育人員可以通過科學(xué)設(shè)置教學(xué)比例、完善課程教學(xué)體系，注重學(xué)生實踐能力培訓(xùn)、結(jié)合生活實際，科學(xué)選擇教學(xué)項目、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程思維等方式來開展高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革，為高等院校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、創(chuàng)新意識形成奠定堅實而穩(wěn)固的基礎(chǔ)。