校企合作背景下嵌入式系統(tǒng)課程教學改革實踐*
——以廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院為例

胡應坤，孔令葉，侯聰玲，傅仁軒

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510510）

目前，嵌入式系統(tǒng)在家電、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域得到廣泛應用，成為全球信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵熱點。很多高等院校電子信息專業(yè)也都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程，內(nèi)容包括硬件電路設(shè)計、操作系統(tǒng)原理、C/C++編程等，掌握這些可以顯著增強學生的就業(yè)競爭力，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，院校在嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)上跟不上社會需求，無法滿足崗位能力要求。因此，在校企合作模式的背景下探索嵌入式系統(tǒng)教學課程的改革，培養(yǎng)適應企業(yè)和社會對嵌入式系統(tǒng)人才的需求是非常有必要的。

1 嵌入式系統(tǒng)課程的教學現(xiàn)狀

1.1 教材不適合應用型人才的培養(yǎng)

目前還有很多院校嵌入式系統(tǒng)課程教學選用傳統(tǒng)ARM7、ARM9的基礎(chǔ)教程，該系列的芯片在市面上已經(jīng)基本上不再使用，而且該系列教材以理論教學為主線，從概念、原理講起，缺乏實例和直觀性，學生感到抽象、枯燥。

1.2 實驗教學不能真正培養(yǎng)學生動手能力

課程實驗以實驗箱為主體，而且實驗箱都配套了實驗指導書、詳細操作過程和實例代碼，學生只能機械性地復制粘貼代碼到編譯器，然后下載運行驗證，并不能讓學生自己動手進行實際設(shè)計和創(chuàng)新制作，不能培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力和解決實際應用問題的能力，導致學生所學知識達不到企業(yè)實際崗位工作能力要求。

1.3 成績考核以試卷為主

針對嵌入式系統(tǒng)課程具有非常強的實踐性，采用筆試這種考試方法是十分不合理的，起不到督促學生認真提高實踐能力的作用。職業(yè)教育經(jīng)過多年的實踐探索，考核方法已經(jīng)從過去單一的筆試變成了過程性考核、成果評價等綜合性考核方法，故針對嵌入式系統(tǒng)這種實踐性強的課程應采用若干次課堂過程性考核加上綜合性的成果評價才比較合理。合理的考核方式一方面能夠推動學生學習的熱情，另一方面能引導學生正確認識到掌握基本理論、基本技能、創(chuàng)新能力，鍛煉實踐操作能力都具有同等重要性。

1.4 學生具備的基礎(chǔ)知識薄弱

嵌入式系統(tǒng)應用技術(shù)涉及模擬數(shù)字電路、計算機與軟件等多學科知識，該課程特點是專業(yè)綜合性強、覆蓋面廣，是一門既要懂硬件電路原理和設(shè)計，也要懂編程的課程，前期需有眾多專業(yè)基礎(chǔ)課程作為前導，因此不同專業(yè)的學生在學習該門課程時存在迥然相異的問題。比如計算機專業(yè)學生對C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面比較熟悉，理解得也很深入，但是對模擬數(shù)字電路就不太熟悉，導致后續(xù)學嵌入式系統(tǒng)課程時不能很好理解硬件電路圖原理；又比如電子專業(yè)學生雖然對硬件原理掌握得比較好，但是由于前導課程C語言程序設(shè)計學得比較膚淺，結(jié)構(gòu)體、指針、鏈表等都只是略知一二，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更是沒接觸過，導致后續(xù)授課老師在授課前期，還得先補充結(jié)構(gòu)體、指針、鏈表這些基礎(chǔ)知識，耗費了一部分課時。所以，如何精心選擇和組織課程內(nèi)容對教師提出了更高的要求。

1.5 與工程實踐結(jié)合不夠緊密，實踐性不強

由于受到傳統(tǒng)教學影響，有些院校嵌入式系統(tǒng)教學還主要采取理論教學，究其原因，是由于電子信息行業(yè)更新速度很快，導致教師所掌握的實踐知識跟不上社會需求。為此可派遣學校老師在寒暑假集中到企業(yè)實踐鍛煉，平時多參與企業(yè)的工程實踐案例，另外可改進課程教學計劃，將理論和實踐教學分開，理論部分由在校老師完成，實踐部分聘請有經(jīng)驗的工程師來校授課，并且將實踐項目帶進課堂。

針對上述所存在的問題，如何在校期間就把學生培養(yǎng)成市場急需要的人才，需要基于校企合作模式對課程教學改革進行深入探索和研究，通過對教學實踐活動及時進行反饋和總結(jié)，不斷提高理論研究和教學改革實踐活動水平，從而解決目前嵌入式課程教學存在的問題。

2 嵌入式課程教學改革的總體思路

基于校企合作模式，對嵌入式系統(tǒng)課程教學進行一系列改革以發(fā)揮課程教學在提高學生實踐技能水平、創(chuàng)新能力等方面作用。教學改革以“雙元協(xié)同育人，五融合貫通”為主線，從課程教學改革、校企共建實訓室、雙元導師及以賽促學、教師下企業(yè)實踐、教學資源聯(lián)通共建為研究內(nèi)容，實現(xiàn)校企雙元協(xié)同育人，達成學生暢通就業(yè)、優(yōu)質(zhì)就業(yè)的最終目標。

3 嵌入式課程教學改革的實踐途徑

3.1 基于“1+X”職業(yè)技能等級證書的校企合作課程體系教學改革

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計對應的“1+X”職業(yè)技能等級證書較多，與課程內(nèi)容高度匹配的有“物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計”“智能家居系統(tǒng)集成和應用”等證書，另外有全國軟考嵌入式設(shè)計工程師等，但是從實際經(jīng)驗看，“1+X”職業(yè)技能等級證書更契合當前高職院校實際技能需求。根據(jù)廣東物聯(lián)網(wǎng)智能終端產(chǎn)業(yè)布局和證書所囊括知識點、技能點的實用性、創(chuàng)新性、針對性等方面考慮，我們選取物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計中級證書作為學生“1+X”職業(yè)技能等級證書，依據(jù)該證書的技能等級標準和專業(yè)教學標準要求，將證書考核標準和內(nèi)容有機融入專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，并優(yōu)化了嵌入式系統(tǒng)課程體系和內(nèi)容設(shè)置，重構(gòu)課程體系。

以我校嵌入式系統(tǒng)教學為例，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計中級職業(yè)技能等級標準，結(jié)合教學和工程實踐經(jīng)驗以及對企業(yè)崗位要求的調(diào)研結(jié)果，重新構(gòu)建了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程的體系框架。該課程著重修訂之處在于將原“嵌入式操作系統(tǒng)應用”課程改為物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計“1+X”證書中級對應的“智能終端應用程序開發(fā)”課程。

“智能終端應用程序開發(fā)”課程可作為電子信息大類專業(yè)的專業(yè)核心課程，課程面向智能終端開發(fā)工作崗位，先修課程是“C語言程序設(shè)計”“單片機接口技術(shù)”“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”，其教學目標主要是讓學生掌握嵌入式Linux基礎(chǔ)與智能終端開發(fā)技巧，進行定制化開發(fā)，為“NB-IOT與云平臺應用”等后續(xù)創(chuàng)新課程打基礎(chǔ)，培養(yǎng)具備開發(fā)、分析、調(diào)試和創(chuàng)新能力的技能型人才。新增的課程強調(diào)嵌入式系統(tǒng)與AI、大數(shù)據(jù)、云平臺的結(jié)合，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新與實踐能力，加深對嵌入式系統(tǒng)的應用理解。

“物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)”課程學時為64學時+選學10學時。課程以工程項目實踐為導向，按照工作領(lǐng)域分成若干個技能模塊，采取“教、學、做一體化”的教學模式，使學校教學過程與企業(yè)生產(chǎn)過程相對接；以實際、實用、必需、夠用為原則，采用項目化一體化教學方式；以“項目、任務、活動”等理實一體教學模式呈現(xiàn)教學內(nèi)容；圍繞物聯(lián)網(wǎng)智能終端數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)項目為主線，由淺入深，循序漸進地對技能模塊進行學習訓練。

3.2 校企合作共建的眾創(chuàng)空間和工作室

依靠校企合作學校建立了國家級眾創(chuàng)空間，以物聯(lián)網(wǎng)、人工智能為主導進一步創(chuàng)建了眾創(chuàng)工作室。這一合作模式使學生的培養(yǎng)在工作室對企業(yè)的技術(shù)服務和市場咨詢服務過程獲益，增加了學生與其他學校的交流機會，使學生的綜合能力獲得了顯著提升。同時，企業(yè)每學期派遣資深工程師在校授課1～2周，結(jié)合嵌入式與人工智能、嵌入式C語言等講座，使學生不僅擴寬視野，還了解了行業(yè)前沿技術(shù)與未來趨勢。

為精準培養(yǎng)嵌入式設(shè)計人才，學校成立了“智能電子產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計技能大師工作室”，工作室由機械設(shè)計、硬件電路和程序設(shè)計三大組構(gòu)成，分別負責產(chǎn)品外殼、電路設(shè)計和程序開發(fā)。此工作室橋接校企合作，以物聯(lián)網(wǎng)、AI研究、智能產(chǎn)品創(chuàng)新和AIOT技術(shù)為支柱，側(cè)重新專業(yè)的培育，學生按專業(yè)特長與興趣分組，以課題為導向在老師指導下展開設(shè)計任務。這種合作模式培養(yǎng)了學生的實踐、創(chuàng)新與團隊合作精神，實現(xiàn)了專業(yè)技能細分與深度培養(yǎng)的銜接。

3.3 校企合作開展技能競賽并引入“雙導師”

引導合作企業(yè)積極參與和共同承辦多級別、多種類的技能大賽，學校主動地引進企業(yè)先進設(shè)備支持大賽、服務教學，以技能大賽為契機成立以校內(nèi)教師和企業(yè)兼職教師共同指導的“雙導師”科技創(chuàng)新協(xié)會，合作企業(yè)選派工程師協(xié)助校內(nèi)教師培訓學生競賽相關(guān)知識，以賽促學充分調(diào)動廣大學生學習嵌入式系統(tǒng)的熱情。下面列舉與合作企業(yè)共同舉辦的2個技能大賽。

⑴ 與合作企業(yè)連續(xù)三年聯(lián)合舉辦以物聯(lián)網(wǎng)3D虛擬仿真系統(tǒng)為載體的“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用”競賽。通過此競賽項目的開展主要培養(yǎng)了學生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)知識、搜集和創(chuàng)新能力，提高了學生團隊協(xié)作、微處理器應用、C語言應用、傳感器應用等能力。

⑵ 與合作企業(yè)共同舉辦的“信盈達”杯電子設(shè)計大賽。設(shè)計大賽從歷屆全國電子設(shè)計大賽中選擇符合高職學生學習現(xiàn)狀和具有一定工程價值作為參賽題目，采取產(chǎn)學研結(jié)合的開放式命題形式，決賽中采取“作品展示+技術(shù)講解+答辯”的綜合形式評分。通過比賽不但提高了學生工程實踐素養(yǎng)、科技創(chuàng)新水平與團隊協(xié)作進行項目開發(fā)能力，打造了理論聯(lián)系實踐的優(yōu)良學風，也為學生晉級參加國家級賽事奠定了良好基礎(chǔ)。

3.4 開展以實際項目開發(fā)為主的企業(yè)實踐

嵌入式系統(tǒng)授課教師不但要具備多學科跨學科的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還需要有企業(yè)實際項目開發(fā)經(jīng)驗作為支撐，尤其是要有結(jié)合具體項目開發(fā)案例，才能在授課過程中做到融會貫通。目前，國內(nèi)很多高校都開設(shè)了這門課程，雖然老師熟悉理論知識，但缺少實際動手經(jīng)驗，以致授課過程比較吃力。因此，開展以實際項目開發(fā)為主的企業(yè)實踐，能使嵌入式系統(tǒng)理論和實踐操作水平都有很大提升，從而提升教師的課堂教學能力、科研能力和技能競賽水平。

與合作企業(yè)共同成立“雙師型”教師培養(yǎng)培訓基地，學校每年都選派電子信息類的專業(yè)教師到基地開展專業(yè)實踐訓練，學院教師和企業(yè)工程師共同承擔了多個國家、省、校級項目，參與了企業(yè)項目研發(fā)和技術(shù)改造。這些活動使教師了解和熟悉嵌入式系統(tǒng)的行業(yè)發(fā)展趨勢、產(chǎn)品生產(chǎn)流程和技術(shù)創(chuàng)新趨勢，能夠在實際崗位上解決企業(yè)生產(chǎn)過程中的一些技術(shù)問題，從而提高專業(yè)教師的工程實踐能力和教學能力。

3.5 校企聯(lián)合建設(shè)混合式共享學習課程資源

深化校企合作，結(jié)合學校實際情況，在企業(yè)實際工程案例基礎(chǔ)上開發(fā)了適合課程實訓教學的嵌入式實訓設(shè)備，并基于該實訓設(shè)備校企合作開發(fā)出《Cortex-M4嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與實戰(zhàn)》教材，該教材集結(jié)了行業(yè)主流技術(shù)與實例。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，學院整合人工智能、大數(shù)據(jù)、VR等技術(shù)進課程改革，采用翻轉(zhuǎn)課堂、案例法等先進教學策略確保學生在課堂中主導學習。精品在線課程《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計應用》得到了業(yè)界與高職院校的廣泛認可，成為推薦的專業(yè)學習資源。同時，我們還創(chuàng)辦了微信公眾號，專注于嵌入式知識分享，旨在助力學生和愛好者提升技能、拓寬視野。