應用型本科嵌入式開發及應用課程群建設

陳　利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學北海校區海洋信息工程學院

應用型本科嵌入式開發及應用課程群建設

陳利，蘇密勇，蘇鵬鑒，周光祥

桂林電子科技大學北海校區海洋信息工程學院

說明建設嵌入式開發及應用課程群的必要性，從課程體系結構重組、師資隊伍結構重組和實踐教學資源的重組三方面闡述課程群建設內容，提出建設目標和亮點。

嵌入式；單片機；智能感知；課程集成；實訓平臺

引言

當代社會嵌入式系統已滲透到人們生活的方方面面。手機、平板電腦、數字相機、數字攝像機、u-disk、機頂盒、高清電視、游戲機、智能玩具、智能家居、汽車電子、家電控制系統等都是典型的嵌入式系統。此外，國防、航空航天、核電及各種工業領域均采用嵌入式控制系統。

但是，嵌入式系統也是一門綜合性課程，它的設計與開發涉及數字電路與模擬電路、原理圖及版圖設計、微機接口技術、基于Linux、VxWorks、μC/OS-II等嵌入式操作系統的底層板級支持包及上層應用軟件的開發等。并且隨著計算機、通信、電子、自動控制、物聯網等技術的相互融合與快速發展，嵌人式系統的內涵和外延不斷延伸擴展，涵蓋了計算機科學與技術、微電子科學與電子信息工程、通信工程、自動控制、物聯網工程等多個學科。傳統的嵌入式系統開發、嵌入式系統工程、嵌入式技術等專業的課程內容陳舊，課程設置較分散，缺乏系統性，課程之間內容重合也較多，不能滿足現代社會對嵌人式系統人才的需求。故進行"嵌入式開發及應用”課程群建設，從課程體系結構、師資隊伍結構和實踐教學資源三方面進行重組，對多學科知識模塊進行交叉融合，與時俱進，夯實學生的嵌入式系統開發基本理論，提高開發技能、團隊合作能力、工程思維能力和實踐能力，激發學生的分析解決問題能力、理論聯系實際的能力是現代應用型本科嵌入式技術等專業教學迫切需要解決的問題。

1　課程群建設內容

本課程群包括單片機系統設計及實訓課程集成、嵌入式系統設計及實訓課程集成和智能感知課程集成及實訓平臺三門核心課程，融合了電子信息工程、通信工程、自動控制、物聯網等多個學科的知識模塊，主要建設理論教學和實踐教學的網絡教學平臺，包括完成課程體系結構重組、師資隊伍結構重組和實踐教學資源的重組等。

課程群建設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，強調內容的交叉融合，形成課程間良好的梯次能力關系，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　課程體系結構重組

1.1課程體系結構重組

課程體系重組包括理論教學內容的優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項目內容整合如圖2所示。

課程群主要知識模塊之間關系［1］如圖3所示：

圖3　課程群主要知識模塊之間關系

1.2師資隊伍結構重組

（1）依據課程群關聯屬性調整任課教師專業背景需求方向，慮電子、通信、自動化、物聯網工程、計算機等專業。

（2）依據課程群教學目標調整教學團隊組成結構，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北海校區兩院（職業技術學院、海洋信息工程學院）各系（電信、計算機）之間的師資協調，聘請經驗豐富的企業工程師來校任教或擔任實習實訓課程指導教師。

（3）依據課程群教學要求制定教師培訓方案，教學能力培養、工程實踐能力培養、教師到企業進修學習、承接企業橫向課題。

（4）依據課程群教學評價結果不斷優化師資配置，課程群組內部各門課程學生評價數據分析、考核方式及考核成績分析、知識點達成目標分析等。課程群教學團隊應根據教學效果反饋意見，及時調整教師配置以及任課學時，并對調整效果進行跟蹤考察。

1.3實踐教學資源的重組

目前已完成三個系統性實驗實訓平臺建設：

（1）單片機實驗實訓微格：可以承擔《C語言程序設計》，《單片機系統設計及實訓》等課程的實驗教學任務，有助于培養學生搭建單片機信息處理系統的能力，并為相關畢業設計題目及科研項目提供實驗條件。

（2）嵌入式系統應用開發實驗實訓微格：主要承擔《嵌入式系統設計及實訓》課程的實驗教學，可以移植主流的Linux、Vx-Works、μC/OS-II等嵌入式操作系統，能實現ARM的基礎實驗、數據通信實驗、以太網實驗，云終端技術、平板電腦技術、手機應用軟件開發的高性能平臺。

（3）智能感知實驗實訓微格：使學生掌握使用常用智能傳感器進行工程測量設計方法和實驗研究方法，幫助學生加強對書本知識的理解，通過對信號的采集、轉換、分析，培養學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，培養學生初步工程實踐能力。

2　課程群實現目標及特點

2.1實現目標

立足于整個課程群體系，以實用高新技術為依托，充分利用現代教育手段，將教育資源有機地整合，對課程群的三門核心課程（單片機系統設計及實訓課程集成、嵌入式系統設計及實訓課程集成、智能感知課程集成及實訓平臺）的所有內容進行整合，合并相同的教學內容，優化課程結構，以盡可能少的授課時間，實現知識覆蓋面的最大化，用系統工程的理念促進培養方案、教學方式及教學手段的改進。

2.2優化整合后的特點

（1）教學內容進行了與時俱進地創新

通過教學內容的優化融合，突破了課程之間的壁壘，實現了課程群共融的教學活動。通過整合，優化配置教學資源，促進多課程間交叉、滲透、融合與創新，實現課程群跨越式發展。

（2）全面革新培養方案及教學大綱

培養方案及三門核心課程的教學大綱是綱領性文件，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系。對整個課程群的所有知識模塊進行了重新的規劃和設計，協調三門核心課程之間的關系，填補原先知識塊的空缺，刪除重復的內容，注意教學內容的相互銜接、融合。統一課程群內各個知識模塊的學時分配，提高實踐環節學時比例，以進一步提高學生綜合應用知識和動手能力。

（3）構建微格、微企等教學環境

構建創新型系統布局與突出引導性自主學習興趣的微格、微企等教學環境，極大地激發學生的學習興趣。比如教師構建一個場景模擬企業工作環境，學生扮演不同崗位角色，按照企業的業務流程完成工作任務，了解企業崗位設置和職責，熟悉嵌入式系統開發流程，體驗了嵌入式開發的生命周期、團隊合作等，學會了知識運用，提高了實踐應用能力。

（4）創新實踐考核體系

改革傳統考核評價方式，建立完善的課程群實踐教學考核體系，采用過程性評價和目標評價相結合的多元評價方法，強調實踐活動全過程評價，建立一套目標能力考核量化指標體系，注重實踐能力的考核，體現對應用型人才培養的特色。

3　結語

在現代社會嵌入式技術人才需求猛增的新形勢下，很多高校面臨著嵌入式相關專業課程之間缺乏聯系、內容不全、實踐環節學時比例低、缺乏創新、與現代嵌入式物聯網的應用脫節等缺點，迫切需要建立一個新的基于單片機、嵌入式和物聯網智能感知等技術的嵌入式系統教學課程體系。本項目建設的“嵌入式開發及應用”課程群通過優化整合教學課程內容，實現課程知識結構的融合，構建嵌入式系統課程群教學體系，對課程群的課程體系結構、師資隊伍結構和實踐教學資源等進行改革和重組，從而形成了課程內容完整無重復、前后呼應、條理清楚、工程實踐能力強和旨在強化應用技術型人才培養的新體系，為嵌入式方向人才培養方案奠定扎實的理論基礎，為各高校的嵌入式系統課程群的研究提供借鑒。

［1］鄭廣海，曲英偉.嵌入式系統課程群實踐教學優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”課程群的改革與實踐［J］.長春大學學報，2013（8）.

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

陳利（1974-），女，廣西博白人，漢族，碩士研究生，高級工程師，教師