張 晶，藍 天，譚筠梅，穆 聰

（蘭州交通大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)實驗教學(xué)中心，甘肅 蘭州 730070）

1 概述

國務(wù)院在[2015]36 號文件《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》[1]中指出：“各高校要根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標要求，促進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融合，調(diào)整專業(yè)課程設(shè)置，挖掘和充實各類專業(yè)課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，在傳授專業(yè)知識過程中加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”。工業(yè)4.0 與智能制造對人才能力提出新的更高的要求，嵌入式人工智能技術(shù)在各種終端領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加和消費者服務(wù)的不斷增長，導(dǎo)致嵌入式人才缺口巨大。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育在高校快速發(fā)展，然而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育在培養(yǎng)目標、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、師資隊伍等方面普遍脫節(jié)[2],創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與專業(yè)知識融合難度大，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育師資匱乏。因此，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和嵌入式專業(yè)教育進行融合，提升學(xué)生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實踐能力和創(chuàng)新能力，成為亟待解決的問題。

2 嵌入式課程現(xiàn)狀

目前高校內(nèi)開設(shè)的嵌入式類課程，以理論講解和驗證性實驗為主，受到“重知識而輕方法”“重應(yīng)試而輕應(yīng)用”“重記憶而輕創(chuàng)新”等教學(xué)方法的局限，現(xiàn)已無法滿足新時代嵌入式行業(yè)發(fā)展的需求。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提不起學(xué)習(xí)興趣，課程設(shè)計與培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力嚴重脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生不能應(yīng)用嵌入式技術(shù)來解決實際問題。

3 嵌入式專創(chuàng)融合的意義

嵌入式行業(yè)需要的人才除了具有專業(yè)能力外，還必須具備計劃、協(xié)調(diào)、溝通、管理等社會能力和自我學(xué)習(xí)的能力。這意味著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)培訓(xùn)要打破傳統(tǒng)教育門類的界限，要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實際需求與各行業(yè)進行靈活組合和深度融合，培養(yǎng)跨界、復(fù)合型，具有系統(tǒng)思維的創(chuàng)新性人才[3]。

4 嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程建設(shè)

4.1 培養(yǎng)目標的融合建設(shè)

開設(shè)嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程，以“能力為本，工學(xué)結(jié)合”作為理念，主要目標是將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與不同專業(yè)相融合，提高學(xué)生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在實際工程項目中，能夠獨立進行分析設(shè)計，完成適用于不同專業(yè)、不同領(lǐng)域的復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。完成課程后，使學(xué)生能夠適應(yīng)在工業(yè)自動控制、智能醫(yī)療、智能制造、智能農(nóng)業(yè)等不同領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)工作。

為了培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新型嵌入式人才，本課程以實際項目為導(dǎo)向，以提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為目標，著力培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、遷移能力和創(chuàng)新能力，形成具有特色的“1+2+3”人才培養(yǎng)模式：1 個核心，即提升學(xué)生復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)及創(chuàng)新能力；2 條主線，即嵌入式硬件設(shè)計和嵌入式軟件編程；3 個階段，即實訓(xùn)，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，學(xué)科競賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽[4-7]。

4.2 課程內(nèi)容的融合建設(shè)

嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程依據(jù)新工科建設(shè)一流本科專業(yè)建設(shè)的思想，以“能力為本、工學(xué)結(jié)合”為理念，課程內(nèi)容由淺入深，漸進式培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力，引導(dǎo)學(xué)生將嵌入式技術(shù)和自己的專業(yè)相結(jié)合，設(shè)計具有專業(yè)特色的嵌入式作品。

課程內(nèi)容分為三個部分，如圖1 所示。

圖1 嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新課程體系

基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)：主要是講授單片機、Arduino、樹莓派等常用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)核心板的基礎(chǔ)知識，配合焊接電路板等實踐環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。通過焊接、測試、查錯等實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生對嵌入式電路設(shè)計形成清晰的思想，同時強化C 語言、Python 語言編程能力，使學(xué)生能夠通過編程對硬件進行控制，為學(xué)生進一步設(shè)計開發(fā)嵌入式系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

進階實踐環(huán)節(jié)：這個環(huán)節(jié)主要進行復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計，講解各類傳感器的使用方法，并進行簡單的集成，設(shè)計完成如智能溫室系統(tǒng)、紅外報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、簡易門禁系統(tǒng)等項目。通過這些項目的設(shè)計和制作，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的能力，使學(xué)生形成系統(tǒng)集成的概念，為下一步進行綜合工程項目設(shè)計做好準備。

專創(chuàng)融合實踐環(huán)節(jié)：在這個環(huán)節(jié)中，以水下機器人、智能垃圾分類系統(tǒng)、輸電線路除冰裝置等綜合項目為例，鍛煉學(xué)生的綜合能力和團隊協(xié)作能力。要充分發(fā)揮學(xué)生的想象力、創(chuàng)新力和動手能力，引導(dǎo)學(xué)生將嵌入式技術(shù)和自己的專業(yè)結(jié)合，對當前社會的熱點、痛點問題提出可行的解決方案，并將其轉(zhuǎn)化為實際作品。

4.3 師資隊伍建設(shè)

建設(shè)嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新事件課程，對師資隊伍有較高的要求。在課程建設(shè)課程中，通過具有較高學(xué)術(shù)水平和學(xué)科前瞻能力的專業(yè)帶頭人的引領(lǐng)和管理，骨干教師每年參加進修、訪學(xué)、參與企業(yè)實際項目；邀請企業(yè)導(dǎo)師為學(xué)生進行項目指導(dǎo)等多種方式的結(jié)合，提升教師隊伍的專業(yè)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，建立起一支具有高水平、高素質(zhì)的以專業(yè)帶頭人為核心，骨干教師為中堅力量、企業(yè)導(dǎo)師為輔的雙師型教師隊伍[8-11]。

4.4 考核辦法

嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新課程注重考查學(xué)生設(shè)計完成復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的能力，創(chuàng)新能力和團隊合作能力，考核方式和培養(yǎng)目標相結(jié)合，注意根據(jù)學(xué)生參加課程之前的基礎(chǔ)不同，為學(xué)生制定不同的達成目標。評價時注重針對不同學(xué)生各自的目標達成度進行考核，避免傳統(tǒng)課程考核評價中一刀切的弊端[12]。嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程的考核和評價由以下幾部分組成，見表1。

表1 嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程的考核和評價辦法

通過開設(shè)嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新課程，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中建立起復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)設(shè)計思路，使學(xué)生面對實際項目時能夠有條理地對問題進行分析，選取合適的器件設(shè)計完整方案，

5 結(jié)語

嵌入式專創(chuàng)融合創(chuàng)新實踐課程依托本校嵌入式設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地開展，在針對完成社會熱點痛點問題設(shè)計的實際項目中，快速提高了學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力，學(xué)生設(shè)計開發(fā)的多個項目在各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中獲得優(yōu)異成績。通過專業(yè)教師、企業(yè)導(dǎo)師的共同指導(dǎo)，學(xué)生參與真實項目中，針對嵌入式行業(yè)需要的人才進行技能強化訓(xùn)練，達到企業(yè)、學(xué)校、教師、學(xué)生多贏的效果。