“雙一流”背景下應用型高校專業課建設方法探討

李丹

常熟高端論壇聚焦關注如何建設一流應用型本科專業、培養一流應用型本科人才。本文借此契機，深入討論了“雙一流”應用型專業課建設的軟實力、有效方法、關鍵技術、基于反向設計理念的案例設計等內容。

1 應用型本科院校“雙一流”建設2018年高端論壇概述

2018年12月1日至8日，應用型本科院校“雙一流”建設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注如何建設一流應用型本科專業、培養一流應用型本科人才。這些教學理念深刻思考了如何提升專業建設能力與人才培養水平，如何提高應用型本科人才培養質量。

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“應用型本科人才培養的理念與路徑”、常熟理工學院校長姜作軍教授的“一流應用型人才培養的實踐與思考”等重要教學理念。高端論壇進行了3所國內知名應用型高校的考察，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用型本科教育與一流應用型專業。

筆者在論壇期間，參與討論與思考“雙一流”背景下應用型本科院校專業建設問題，并分析與交流了“雙一流”背景下專業課建設方法等內容。

2 趣味教學是“雙一流”應用型專業課建設的軟實力

新常態下的教育：當人們以人為中心，順應人性時，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”應用型專業課建設的有效方法

個性化教育是時代的要求，現在已經進入了互聯網時代。互聯網具有開放性、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。教育的本質在于個人，是每個人成長的問題。應用型人才需要培養創新精神和創業能力。具有獨創性特征的創新思維是一種個性化思維。創新精神本質上是一種獨立探究的精神。關鍵在于突破常規，獨立思考，獨立判斷，獨立探索，獨立發現。我們強調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創造性思維。最終的思維仍然是由個體思維產生的。以“創意”為特征的創造性思維是一種個性化思維。只有通過個性化教育，才能激發創新精神的形成。

4 反向設計的教學思維是“雙一流”應用型專業課建設的關鍵技術

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

5 基于反向設計理念的嵌入式系統開發與綜合實踐課程設計

隨著物聯網技術的發展和移動應用市場的重大變化，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備或互聯網監控家庭狀況，遠程管理和控制家用電器或設備。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背景下，結合功能強大的ZYNQ 7000嵌入式全可編程應用開發培訓平臺，提出了嵌入式系統開發與綜合實踐課程“智能環境監測系統”項目，旨在學習和實踐新興的物聯網技術，掌握新的行業趨勢。

5.1 基于反向設計理念的課程案例設計

系統采用完整的物聯網技術架構，即感知層、傳輸層和應用層，感知層采用智能傳感器采集各種數據并控制各種被控對象，傳輸層通過ZYNQ7000嵌入式全可編程應用開發實訓平臺的硬件設備驅動將各種數據傳輸至其上的中控系統進行數據處理，最后通過網絡方式反饋給應用層，使用PC或PAD客戶端的瀏覽器以Web頁面方式顯示。

5.2 基于反向設計理念的案例分解

智能環境監測系統要求實時監控環境參數，并獲得實時視頻信息;要求能隨時隨地的了解監控對象的信息。基于這樣的需求，制定了采用移動互聯技術，開發基于Web瀏覽器的物聯網應用系統，采用三層結構，從上至下分別為Web應用層、中間件層和物理設備層。

（1）Web應用層：

Web應用層的主要任務是響應客戶端瀏覽器發送的HTTP和CGI請求;提交中間層物理設備層傳感器采集的數據;并根據設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、設備操作、視頻監控、系統設置等界面;將用戶信息和系統配置寫入數據庫以便保存和調用。前端應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、嵌入式數據庫和linux設備驅動程序。它的功能是處理物理設備層收集的數據，將其封裝成與應用層兼容的格式，然后移動到web應用層。其目的是將應用層與物理設備層連接起來，提供網絡應用層與物理設備層之間的接口。Appweb是一個嵌入式http網絡服務器，可以直接集成到客戶機應用程序和嵌入式設備中。促進基于網絡的應用程序和設備的開發和部署。本項目中的Web應用層是運行在應用服務器上的Web前端應用程序。cgi命令控制器的功能是響應客戶端瀏覽器發送的cgi命令請求，分析命令請求。判斷數據采集命令或設備控制命令，調用硬件設備驅動程序或sysfs文件系統，通過gpio端口交互物理設備層。

（3）物理設備層：

提供最原始的設備數據和控制對象，主要設備有溫度計、濕度計、導光器、蜂鳴器、監控攝像頭，主界面是網絡端口、usb端口、串口、音頻輸入輸出端口、lcd顯示界面。該層實現了原始數據的采集和記錄，包括溫度值、濕度值和視頻流數據。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端口進行單總線數據傳輸。

5.3 基于反向設計理念的任務實施

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

6 總結

專業核心課程建設是高等學校本科一流教育的必然要求和重要內容。反向設計思想是一種以結果為導向的教育理念，對本科專業核心課程建設具有重要的指導意義。在課程建設方面，應明確課程目標，優化教學內容，優化教學團隊，建設優秀課程資源，創新教學模式，改革課程評價。最后，提高學生的實踐能力和創新能力，以實現反向設計思想人才培養的目標。

基金項目：吉林農業科技學院教改課程“嵌入式系統開發與綜合實踐”。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教育改革研究與實踐”。吉林農業科技學院農業應用型人才培養研究基地建設規劃課題“依托智慧農業工程研究中心打造實踐教學與協同創新平臺”。吉林農業科技學院大學生科技創新項目吉農院合字[2018]第077號“基于仿人型機器人的銀發族照護系統的研究與實踐”。

（作者單位：吉林農業科技學院）