產教融合背景下“嵌入式系統設計”課程建設探索

鄧 寬，曹 珂

（金陵科技學院電子信息工程學院，江蘇 南京 211169）

0 引言

2019年，習近平總書記在北京主持召開中央全面深化改革委員會第九次會議，審議通過了《國家產教融合建設試點實施方案》，統籌開展國家產教融合型城市、行業、企業建設試點[1]。目前，我國已經成為世界上唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類、工業體系最為完整的國家[2]。這一背景下，開展產教融合，有利于破除課堂教學和企業需要之間的隔閡，從而更好地提升創新能力。

產教融合是企業和學校雙主體、雙整合的過程[3]。在這個過程中，校企雙方的資源相互整合，從而獲得1+1〉2的效果。但是由于高校和企業的管理模式、管理理念不同，資源整合往往難以一帆風順。由于學校、專業間的定位不同，在嵌入式人才的培養上也各有側重。例如文獻[4]側重于基于產教融合的嵌入式應用型課程體系的構建。通過合理的構建課程群，系統地講授嵌入式知識。文獻[5]則側重于發展教師的主觀能動性。通過教師、教學活動的提升，提高產教融合的效果。

1 當前存在的問題與分析

嵌入式系統設計是電子信息工程專業極為重要的專業課[6]，對學生的就業有著較大的幫助。以嵌入式系統課程建設為例，當前產教融合面臨的問題包括：

1.1 課程體系與社會需求脫節

近年來，廣大教育工作者對嵌入式課程體系建設進行了大量的探索。通過優化知識結構、改進教學內容、提高實驗內容占比等手段，嵌入式課程體系已經有了長足的發展。但是目前嵌入式課程體系仍落后于行業發展和企業需要。企業所需的新興技術并沒有體現在教學中，課上所學的知識也無法滿足企業發展的需求。

1.2 實驗內容案例性、趣味性不強

嵌入式系統的學習包括軟硬件兩方面的學習。軟件方面包括Linux系統的使用、軟件開發工具的使用。硬件方面包括通信協議的學習、各種硬件模塊的使用。目前的實驗內容往往重視原理的講解，不能有效的結合企業真實課題。學生往往知道模塊是怎么工作的，但是卻不知道模塊應該在什么時候用、怎么用。而且模塊之間功能獨立，缺少聯系。導致學生的興趣不夠。

1.3 教師團隊建設基礎不牢

大量教師在畢業后直接進入高校執教，缺乏企業實踐經歷。雖然青年教師掌握了深厚寬廣的理論知識，但是動手能力、項目經歷亟待提高。尤其是雙師型人才比例小，難以有效地將項目經歷轉化為課堂教學內容。同時由于青年教師繁重的教學、科研壓力，無法抽出時間進一步提升。

2 課程建設舉措

2.1 校企合作，建設教學內容和教材

嵌入式技術作為IT技術的一部分，正經歷著飛速發展。行業熱點瞬息萬變，企業對人才的需求也不斷提高。針對這一特點，課程組摒棄已有的教學內容。通過實地走訪企業、進行畢業生調查，了解行業熱點和學生就業熱點。同時與企業聯合制定教學內容體系，確定培養目標。課程組與企業合作編寫的教材《嵌入式Linux接口開發技術》，以模塊化、項目化的思路組織內容，通過不同的案例學習軟硬件的使用。教材具體內容包括Linux系統基礎、嵌入式LinuxC語言開發基礎、嵌入式Linux文件操作、嵌入式Linux開發板和常用儀器的初步使用、嵌入式Linux硬件接口編程：GPIO和PWM、SPI、I2C、UART和RS485等。該教材成為蘇嵌教育“嵌入式技術與應用叢書”系列中的一本，在多所高校推廣使用。

2.2 校企合作，開發便攜式“口袋實驗室”板卡

嵌入式系統是一門強調軟硬件結合的課程，十分強調動手操作。市面上的實驗設備為了滿足不同的功能需要，往往以實驗箱或大尺寸板卡的形式出現[7]。這些實驗設備價格昂貴、不易攜帶，學生只能在課上使用，不能進行自由創作、開發，大大限制了課程教學效果。

為切實提高學生的動手實踐能力，課程團隊聯合蘇嵌教育共同研發了“口袋實驗室”開發板，從而滿足“理實一體化”教學的需要（圖1）。該開發板采用模塊化的設計思路，外設接口包括 GPIO、PWM、UART、RS485、SPI、I2C，可以使用外設包括按鍵、蜂鳴器、LED、UART接口藍牙、RS485接口溫濕度傳感器、SPI接口三軸加速度傳感器、I2C接口A/D、I2C接口D/A、I2C接口E2PROM。開發板采用嵌入式Linux C編程，完成各種硬件外設的使用。所設計的電路板與源程序均在網上開源。學生可以自己低成本地進行制作，有利于擴大教學的覆蓋面和實際應用范圍。

圖1 課程團隊和企業共同研發的“口袋實驗室”開發板

2.3 校企合作，加強雙師型隊伍建設

課程組在教師隊伍建設過程中采取了參與企業培訓、指導學生競賽、進駐企業學習、擴大團隊規模等方式。課程團隊教師積極參與行業、企業培訓，并取得了相關證書。通過培訓緊跟行業發展趨勢，擴大了知識面和實踐能力。同時積極指導學生參與學科競賽。通過學科競賽提升自身能力。

3 課程建設反思和總結

通過以上舉措，我院嵌入式系統設計課程建設有了質的飛躍。

課程教學采用了項目式教學手段。生動有趣的教學內容使得學生的積極性有了很大提高。學生主動使用“口袋實驗室”板卡進行課外設計。有學生使用開發板制作了溫濕度監測報警系統。該系統可以自動檢測環境溫濕度，并顯示在屏幕上。同時系統通過網絡將數據傳輸到中國移動OneNet平臺，實現了遠程監控。也有同學使用開發板設計了帶有加速度監測功能的藍牙遙控小車。小車能夠通過藍牙進行遙控操作，并實時監測加速度大小。

由于授課內容符合企業需求，學生在就業時很受企業歡迎，學生的就業得到了較大地提高。

受益于教師自身水平的提升，教學團隊指導學生參加學科競賽的獲得省級以上獎勵的數量連年上升：從2018的7項上升到2021年的14項（含大創項目）。

4 結語

本實踐表明，積極推進產教融合，不僅有利于課程建設，還有利于教師和學生的發展，從而實現多方共贏。通過授課內容建設、實驗設備研發、教師自身提高三個方面進行建設，以期能夠對產教融合背景下的嵌入式系統設計課程建設提升提供有益的借鑒。