陳　利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)海洋信息工程學(xué)院

應(yīng)用型本科嵌入式開發(fā)及應(yīng)用課程群建設(shè)

陳利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)海洋信息工程學(xué)院

說明建設(shè)嵌入式開發(fā)及應(yīng)用課程群的必要性，從課程體系結(jié)構(gòu)重組、師資隊伍結(jié)構(gòu)重組和實踐教學(xué)資源的重組三方面闡述課程群建設(shè)內(nèi)容，提出建設(shè)目標(biāo)和亮點。

嵌入式；單片機；智能感知；課程集成；實訓(xùn)平臺

引言

當(dāng)代社會嵌入式系統(tǒng)已滲透到人們生活的方方面面。手機、平板電腦、數(shù)字相機、數(shù)字?jǐn)z像機、u-disk、機頂盒、高清電視、游戲機、智能玩具、智能家居、汽車電子、家電控制系統(tǒng)等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。此外，國防、航空航天、核電及各種工業(yè)領(lǐng)域均采用嵌入式控制系統(tǒng)。

但是，嵌入式系統(tǒng)也是一門綜合性課程，它的設(shè)計與開發(fā)涉及數(shù)字電路與模擬電路、原理圖及版圖設(shè)計、微機接口技術(shù)、基于Linux、VxWorks、μC/OS-II等嵌入式操作系統(tǒng)的底層板級支持包及上層應(yīng)用軟件的開發(fā)等。并且隨著計算機、通信、電子、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的相互融合與快速發(fā)展，嵌人式系統(tǒng)的內(nèi)涵和外延不斷延伸擴展，涵蓋了計算機科學(xué)與技術(shù)、微電子科學(xué)與電子信息工程、通信工程、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)工程等多個學(xué)科。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)工程、嵌入式技術(shù)等專業(yè)的課程內(nèi)容陳舊，課程設(shè)置較分散，缺乏系統(tǒng)性，課程之間內(nèi)容重合也較多，不能滿足現(xiàn)代社會對嵌人式系統(tǒng)人才的需求。故進(jìn)行"嵌入式開發(fā)及應(yīng)用”課程群建設(shè)，從課程體系結(jié)構(gòu)、師資隊伍結(jié)構(gòu)和實踐教學(xué)資源三方面進(jìn)行重組，對多學(xué)科知識模塊進(jìn)行交叉融合，與時俱進(jìn)，夯實學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基本理論，提高開發(fā)技能、團隊合作能力、工程思維能力和實踐能力，激發(fā)學(xué)生的分析解決問題能力、理論聯(lián)系實際的能力是現(xiàn)代應(yīng)用型本科嵌入式技術(shù)等專業(yè)教學(xué)迫切需要解決的問題。

1　課程群建設(shè)內(nèi)容

本課程群包括單片機系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)課程集成、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)課程集成和智能感知課程集成及實訓(xùn)平臺三門核心課程，融合了電子信息工程、通信工程、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)等多個學(xué)科的知識模塊，主要建設(shè)理論教學(xué)和實踐教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，包括完成課程體系結(jié)構(gòu)重組、師資隊伍結(jié)構(gòu)重組和實踐教學(xué)資源的重組等。

課程群建設(shè)注重所選擇課程的有機銜接和相互滲透，弱化課程個體特征，強調(diào)內(nèi)容的交叉融合，形成課程間良好的梯次能力關(guān)系，三門核心課程的梯次順序如圖1所示：

圖1　核心課程梯次順序

圖2　課程體系結(jié)構(gòu)重組

1.1課程體系結(jié)構(gòu)重組

課程體系重組包括理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合和實驗課程的整合重組，三門核心課程的主要理論知識模塊和主要實訓(xùn)項目內(nèi)容整合如圖2所示。

課程群主要知識模塊之間關(guān)系［1］如圖3所示：

圖3　課程群主要知識模塊之間關(guān)系

1.2師資隊伍結(jié)構(gòu)重組

（1）依據(jù)課程群關(guān)聯(lián)屬性調(diào)整任課教師專業(yè)背景需求方向，慮電子、通信、自動化、物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機等專業(yè)。

（2）依據(jù)課程群教學(xué)目標(biāo)調(diào)整教學(xué)團隊組成結(jié)構(gòu)，探索“流動師資”及“靈活任教”機制，可以考慮桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)兩院（職業(yè)技術(shù)學(xué)院、海洋信息工程學(xué)院）各系（電信、計算機）之間的師資協(xié)調(diào)，聘請經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師來校任教或擔(dān)任實習(xí)實訓(xùn)課程指導(dǎo)教師。

（3）依據(jù)課程群教學(xué)要求制定教師培訓(xùn)方案，教學(xué)能力培養(yǎng)、工程實踐能力培養(yǎng)、教師到企業(yè)進(jìn)修學(xué)習(xí)、承接企業(yè)橫向課題。

（4）依據(jù)課程群教學(xué)評價結(jié)果不斷優(yōu)化師資配置，課程群組內(nèi)部各門課程學(xué)生評價數(shù)據(jù)分析、考核方式及考核成績分析、知識點達(dá)成目標(biāo)分析等。課程群教學(xué)團隊?wèi)?yīng)根據(jù)教學(xué)效果反饋意見，及時調(diào)整教師配置以及任課學(xué)時，并對調(diào)整效果進(jìn)行跟蹤考察。

1.3實踐教學(xué)資源的重組

目前已完成三個系統(tǒng)性實驗實訓(xùn)平臺建設(shè)：

（1）單片機實驗實訓(xùn)微格：可以承擔(dān)《C語言程序設(shè)計》，《單片機系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)》等課程的實驗教學(xué)任務(wù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生搭建單片機信息處理系統(tǒng)的能力，并為相關(guān)畢業(yè)設(shè)計題目及科研項目提供實驗條件。

（2）嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)實驗實訓(xùn)微格：主要承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)》課程的實驗教學(xué)，可以移植主流的Linux、Vx-Works、μC/OS-II等嵌入式操作系統(tǒng)，能實現(xiàn)ARM的基礎(chǔ)實驗、數(shù)據(jù)通信實驗、以太網(wǎng)實驗，云終端技術(shù)、平板電腦技術(shù)、手機應(yīng)用軟件開發(fā)的高性能平臺。

（3）智能感知實驗實訓(xùn)微格：使學(xué)生掌握使用常用智能傳感器進(jìn)行工程測量設(shè)計方法和實驗研究方法，幫助學(xué)生加強對書本知識的理解，通過對信號的采集、轉(zhuǎn)換、分析，培養(yǎng)學(xué)生掌握使用智能傳感器檢測的基本技能及傳感器的測試技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生初步工程實踐能力。

2　課程群實現(xiàn)目標(biāo)及特點

2.1實現(xiàn)目標(biāo)

立足于整個課程群體系，以實用高新技術(shù)為依托，充分利用現(xiàn)代教育手段，將教育資源有機地整合，對課程群的三門核心課程（單片機系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)課程集成、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計及實訓(xùn)課程集成、智能感知課程集成及實訓(xùn)平臺）的所有內(nèi)容進(jìn)行整合，合并相同的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，以盡可能少的授課時間，實現(xiàn)知識覆蓋面的最大化，用系統(tǒng)工程的理念促進(jìn)培養(yǎng)方案、教學(xué)方式及教學(xué)手段的改進(jìn)。

2.2優(yōu)化整合后的特點

（1）教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了與時俱進(jìn)地創(chuàng)新

通過教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化融合，突破了課程之間的壁壘，實現(xiàn)了課程群共融的教學(xué)活動。通過整合，優(yōu)化配置教學(xué)資源，促進(jìn)多課程間交叉、滲透、融合與創(chuàng)新，實現(xiàn)課程群跨越式發(fā)展。

（2）全面革新培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱

培養(yǎng)方案及三門核心課程的教學(xué)大綱是綱領(lǐng)性文件，對課程群中三門核心課程的知識模塊提出了明確要求，并闡明各門課程之間的聯(lián)系。對整個課程群的所有知識模塊進(jìn)行了重新的規(guī)劃和設(shè)計，協(xié)調(diào)三門核心課程之間的關(guān)系，填補原先知識塊的空缺，刪除重復(fù)的內(nèi)容，注意教學(xué)內(nèi)容的相互銜接、融合。統(tǒng)一課程群內(nèi)各個知識模塊的學(xué)時分配，提高實踐環(huán)節(jié)學(xué)時比例，以進(jìn)一步提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識和動手能力。

（3）構(gòu)建微格、微企等教學(xué)環(huán)境

構(gòu)建創(chuàng)新型系統(tǒng)布局與突出引導(dǎo)性自主學(xué)習(xí)興趣的微格、微企等教學(xué)環(huán)境，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如教師構(gòu)建一個場景模擬企業(yè)工作環(huán)境，學(xué)生扮演不同崗位角色，按照企業(yè)的業(yè)務(wù)流程完成工作任務(wù)，了解企業(yè)崗位設(shè)置和職責(zé)，熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程，體驗了嵌入式開發(fā)的生命周期、團隊合作等，學(xué)會了知識運用，提高了實踐應(yīng)用能力。

（4）創(chuàng)新實踐考核體系

改革傳統(tǒng)考核評價方式，建立完善的課程群實踐教學(xué)考核體系，采用過程性評價和目標(biāo)評價相結(jié)合的多元評價方法，強調(diào)實踐活動全過程評價，建立一套目標(biāo)能力考核量化指標(biāo)體系，注重實踐能力的考核，體現(xiàn)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特色。

3　結(jié)語

在現(xiàn)代社會嵌入式技術(shù)人才需求猛增的新形勢下，很多高校面臨著嵌入式相關(guān)專業(yè)課程之間缺乏聯(lián)系、內(nèi)容不全、實踐環(huán)節(jié)學(xué)時比例低、缺乏創(chuàng)新、與現(xiàn)代嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用脫節(jié)等缺點，迫切需要建立一個新的基于單片機、嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)智能感知等技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程體系。本項目建設(shè)的“嵌入式開發(fā)及應(yīng)用”課程群通過優(yōu)化整合教學(xué)課程內(nèi)容，實現(xiàn)課程知識結(jié)構(gòu)的融合，構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)課程群教學(xué)體系，對課程群的課程體系結(jié)構(gòu)、師資隊伍結(jié)構(gòu)和實踐教學(xué)資源等進(jìn)行改革和重組，從而形成了課程內(nèi)容完整無重復(fù)、前后呼應(yīng)、條理清楚、工程實踐能力強和旨在強化應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的新體系，為嵌入式方向人才培養(yǎng)方案奠定扎實的理論基礎(chǔ)，為各高校的嵌入式系統(tǒng)課程群的研究提供借鑒。

［1］鄭廣海，曲英偉.嵌入式系統(tǒng)課程群實踐教學(xué)優(yōu)化整合與知識融合的研究［J］.軟件工程師，2015（6）.

［2］陳乃金，周鳴爭.“嵌入式系統(tǒng)”課程群的改革與實踐［J］.長春大學(xué)學(xué)報，2013（8）.

2014年桂林電子科技大學(xué)校級教育教學(xué)改革一般項目（JGB201436）、2015年桂林電子科技大學(xué)校級教育教學(xué)改革（電子與信息工程示范特色專業(yè)及實訓(xùn)基地建設(shè)專項）、2015年桂林電子科技大學(xué)海洋信息工程學(xué)院教育教學(xué)改革項目。

陳利（1974-），女，廣西博白人，漢族，碩士研究生，高級工程師，教師