李丹

常熟高端論壇聚焦關(guān)注如何建設(shè)一流應(yīng)用型本科專業(yè)、培養(yǎng)一流應(yīng)用型本科人才。本文借此契機，深入討論了“雙一流”應(yīng)用型專業(yè)課建設(shè)的軟實力、有效方法、關(guān)鍵技術(shù)、基于反向設(shè)計理念的案例設(shè)計等內(nèi)容。

1 應(yīng)用型本科院?！半p一流”建設(shè)2018年高端論壇概述

2018年12月1日至8日，應(yīng)用型本科院?！半p一流”建設(shè)2018年高端論壇在常熟理工學院隆重舉行。高端論壇交流了先進的、重要的教育思想和教學理念，這些教育思想聚焦關(guān)注如何建設(shè)一流應(yīng)用型本科專業(yè)、培養(yǎng)一流應(yīng)用型本科人才。這些教學理念深刻思考了如何提升專業(yè)建設(shè)能力與人才培養(yǎng)水平，如何提高應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

高端論壇交流了9次專題報告，包括華中科技大學劉獻君教授的“應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的理念與路徑”、常熟理工學院校長姜作軍教授的“一流應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實踐與思考”等重要教學理念。高端論壇進行了3所國內(nèi)知名應(yīng)用型高校的考察，包括考察常熟理工學院、常州大學、上海工程技術(shù)大學。高端論壇完成了2次專題討論，包括討論題目包括一流應(yīng)用型本科教育與一流應(yīng)用型專業(yè)。

筆者在論壇期間，參與討論與思考“雙一流”背景下應(yīng)用型本科院校專業(yè)建設(shè)問題，并分析與交流了“雙一流”背景下專業(yè)課建設(shè)方法等內(nèi)容。

2 趣味教學是“雙一流”應(yīng)用型專業(yè)課建設(shè)的軟實力

新常態(tài)下的教育：當人們以人為中心，順應(yīng)人性時，學生不再是流水線搭建的工具，不再為學生的學習潛能和發(fā)展可能性提供各種課程支持，學會選擇回歸學生，做出學生負責任的選擇;需要把校園還給學生，成為真正的花園、家園、天堂;在這里，他們有足夠的時間社交，跑步和做白日夢。

3 個性化教育是“雙一流”應(yīng)用型專業(yè)課建設(shè)的有效方法

個性化教育是時代的要求，現(xiàn)在已經(jīng)進入了互聯(lián)網(wǎng)時代?；ヂ?lián)網(wǎng)具有開放性、交互性、個性化和全球化的特點。教育的個性化是教育法的體現(xiàn)。教育的本質(zhì)在于個人，是每個人成長的問題。應(yīng)用型人才需要培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。具有獨創(chuàng)性特征的創(chuàng)新思維是一種個性化思維。創(chuàng)新精神本質(zhì)上是一種獨立探究的精神。關(guān)鍵在于突破常規(guī)，獨立思考，獨立判斷，獨立探索，獨立發(fā)現(xiàn)。我們強調(diào)集體智慧和頭腦風暴的重要性，不是迷信、盲目、服從，而是這些只會刺激個體的大腦和激發(fā)創(chuàng)造性思維。最終的思維仍然是由個體思維產(chǎn)生的。以“創(chuàng)意”為特征的創(chuàng)造性思維是一種個性化思維。只有通過個性化教育，才能激發(fā)創(chuàng)新精神的形成。

4 反向設(shè)計的教學思維是“雙一流”應(yīng)用型專業(yè)課建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

為了滿足經(jīng)濟社會發(fā)展中不同類型人才的需求，高等教育的分類和發(fā)展得到了普遍的認可，普通本科院校也從“一欄”變成了“兩欄”。以研究型人才培養(yǎng)為基礎(chǔ)的研究型大學和以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為基礎(chǔ)的地方本科院校，采用反向設(shè)計應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革的思路，探索應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的解決方案，突破傳統(tǒng)的研究型人才培養(yǎng)模式。行業(yè)需要明確人才培養(yǎng)的目標和畢業(yè)要求，然后確定學生應(yīng)該具備的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，然后顛倒哪些課程、哪些實踐環(huán)節(jié)，最后制定教學計劃。

5 基于反向設(shè)計理念的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與綜合實踐課程設(shè)計

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和移動應(yīng)用市場的重大變化，人們的生活正在演變成以移動為中心、智能和多樣化的生活，人們可以隨時、隨時隨地通過移動設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控家庭狀況，遠程管理和控制家用電器或設(shè)備。智能生活逐漸被越來越多的人所接受和使用，正是在這一巨大的行業(yè)背景下，結(jié)合功能強大的ZYNQ 7000嵌入式全可編程應(yīng)用開發(fā)培訓平臺，提出了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與綜合實踐課程“智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”項目，旨在學習和實踐新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，掌握新的行業(yè)趨勢。

5.1 基于反向設(shè)計理念的課程案例設(shè)計

系統(tǒng)采用完整的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層，感知層采用智能傳感器采集各種數(shù)據(jù)并控制各種被控對象，傳輸層通過ZYNQ7000嵌入式全可編程應(yīng)用開發(fā)實訓平臺的硬件設(shè)備驅(qū)動將各種數(shù)據(jù)傳輸至其上的中控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，最后通過網(wǎng)絡(luò)方式反饋給應(yīng)用層，使用PC或PAD客戶端的瀏覽器以Web頁面方式顯示。

5.2 基于反向設(shè)計理念的案例分解

智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)要求實時監(jiān)控環(huán)境參數(shù)，并獲得實時視頻信息;要求能隨時隨地的了解監(jiān)控對象的信息?；谶@樣的需求，制定了采用移動互聯(lián)技術(shù)，開發(fā)基于Web瀏覽器的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，采用三層結(jié)構(gòu)，從上至下分別為Web應(yīng)用層、中間件層和物理設(shè)備層。

（1）Web應(yīng)用層：

Web應(yīng)用層的主要任務(wù)是響應(yīng)客戶端瀏覽器發(fā)送的HTTP和CGI請求;提交中間層物理設(shè)備層傳感器采集的數(shù)據(jù);并根據(jù)設(shè)備控制命令對物理層硬件進行控制。提供用戶登錄、用戶注冊、設(shè)備操作、視頻監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置等界面;將用戶信息和系統(tǒng)配置寫入數(shù)據(jù)庫以便保存和調(diào)用。前端應(yīng)用層是直接與用戶交互的層。

（2）中間件層：

中間件層包括嵌入式中央控制系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫和linux設(shè)備驅(qū)動程序。它的功能是處理物理設(shè)備層收集的數(shù)據(jù)，將其封裝成與應(yīng)用層兼容的格式，然后移動到web應(yīng)用層。其目的是將應(yīng)用層與物理設(shè)備層連接起來，提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層與物理設(shè)備層之間的接口。Appweb是一個嵌入式http網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可以直接集成到客戶機應(yīng)用程序和嵌入式設(shè)備中。促進基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序和設(shè)備的開發(fā)和部署。本項目中的Web應(yīng)用層是運行在應(yīng)用服務(wù)器上的Web前端應(yīng)用程序。cgi命令控制器的功能是響應(yīng)客戶端瀏覽器發(fā)送的cgi命令請求，分析命令請求。判斷數(shù)據(jù)采集命令或設(shè)備控制命令，調(diào)用硬件設(shè)備驅(qū)動程序或sysfs文件系統(tǒng)，通過gpio端口交互物理設(shè)備層。

（3）物理設(shè)備層：

提供最原始的設(shè)備數(shù)據(jù)和控制對象，主要設(shè)備有溫度計、濕度計、導光器、蜂鳴器、監(jiān)控攝像頭，主界面是網(wǎng)絡(luò)端口、usb端口、串口、音頻輸入輸出端口、lcd顯示界面。該層實現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的采集和記錄，包括溫度值、濕度值和視頻流數(shù)據(jù)。此外，鉛和蜂鳴器可以控制。在硬件層，當濕度傳感器輸出不同頻率的波形時，axi計時器總線在zynq-pl上實例化。axi定時器的采集功能用于采集外部時鐘的頻率。led和bep都使用zynq universal emio端口進行輸入和輸出控制，而溫度傳感器使用universal emio端口進行單總線數(shù)據(jù)傳輸。

5.3 基于反向設(shè)計理念的任務(wù)實施

任務(wù)分為三項角色驅(qū)動工程師、中間件工程師和前端工程師。驅(qū)動工程師完成平臺搭建、Linux驅(qū)動開發(fā)、文檔輸出。中間件工程師完成中間件開發(fā)、文檔輸出。前端工程師完成Web前端界面開發(fā)。

6 總結(jié)

專業(yè)核心課程建設(shè)是高等學校本科一流教育的必然要求和重要內(nèi)容。反向設(shè)計思想是一種以結(jié)果為導向的教育理念，對本科專業(yè)核心課程建設(shè)具有重要的指導意義。在課程建設(shè)方面，應(yīng)明確課程目標，優(yōu)化教學內(nèi)容，優(yōu)化教學團隊，建設(shè)優(yōu)秀課程資源，創(chuàng)新教學模式，改革課程評價。最后，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，以實現(xiàn)反向設(shè)計思想人才培養(yǎng)的目標。

基金項目：吉林農(nóng)業(yè)科技學院教改課程“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與綜合實踐”。吉林省高等教育學會課題編號JGJX2018D202“依托德國雙元制教育理念的高校雙創(chuàng)教育改革研究與實踐”。吉林農(nóng)業(yè)科技學院農(nóng)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究基地建設(shè)規(guī)劃課題“依托智慧農(nóng)業(yè)工程研究中心打造實踐教學與協(xié)同創(chuàng)新平臺”。吉林農(nóng)業(yè)科技學院大學生科技創(chuàng)新項目吉農(nóng)院合字[2018]第077號“基于仿人型機器人的銀發(fā)族照護系統(tǒng)的研究與實踐”。

（作者單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學院）