創新創業驅動下的嵌入式系統課程教學改革探討

摘要：在創新創業成為高等教育重要發展方向的背景下，高校嵌入式系統課程的教學改革成為培養學生實踐能力和創新創業能力的關鍵。結合創新創業類大學生競賽背景，本文針對嵌入式系統課程教學現狀中存在的不足探討了一種混合式的教學改革方案。該方案通過整合線上與線下教學資源，打破傳統教學的時空限制，融合OBE教學理念，優化教學內容、創新教學方法、整合教學資源和完善教學評價體系，構建多元化的混合式教學模式，以提升學生的創新創業能力和實踐技能，并為高校嵌入式課程改革提供參考。

關鍵詞：創新創業；嵌入式系統課程；混合式教學；OBE理念；多元化

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）17-0146-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

隨著全球經濟格局深度調整與科技進步的快速推進，創新創業已成為驅動國家經濟增長和社會進步的核心引擎[1]。在創新創業蓬勃發展的時代背景下，高等教育亟須培養具備實踐能力和創新精神的應用型人才。國家相繼出臺一系列政策大力倡導創新創業教育，為高校人才培養模式指明了方向[2]。嵌入式系統作為信息技術領域專業的核心課程，其教學改革對于培養適應產業需求的創新型人才至關重要[3]。然而，傳統的嵌入式系統課程教學模式存在諸多不足，往往忽視了學生創新思維、實踐能力，以及團隊協作能力的培養，難以滿足創新創業人才培養的需求[4]。因此，本文結合創新創業競賽背景，探討一種基于OBE理念[5]的嵌入式系統課程混合式教學改革方案，旨在提升學生的實踐技能和創新創業能力，優化嵌入式系統課程的教學效能，為高校嵌入式課程改革提供參考，也為信息技術領域培養具備創新思維的高素質、全技能的復合型工程技術人才。

1 嵌入式系統課程教學現狀

1.1 教學方法局限

嵌入式系統作為計算機、電子信息類專業的核心課程，其教學目標旨在培養學生的實踐能力和專業技能。傳統的嵌入式系統課程教學以課堂講授為主，實驗環節相對薄弱[6]，例如，很多高校的嵌入式課程實驗都停留在簡單的LED控制、流水燈顯示、按鍵檢測、數碼管顯示等基礎實驗上，綜合性、設計性的實驗項目較少。盡管這種模式能夠系統地傳授理論知識，但難以激發學生的創新思維，有效的培養學生的實踐、創新能力和解決復雜問題的能力。學生被動地接受理論知識，缺乏主動探索和解決實際問題的機會。此外，教學內容與企業實際需求脫節，例如，課程內容更新緩慢，未能及時融入最新的物聯網技術、人工智能技術等領域的基礎知識，比如傳感器網絡的應用、機器學習算法在嵌入式設備上的部署等，導致學生難以適應快速切換的職場環境。

1.2 教學資源分散

嵌入式系統課程涉及的教學資源分散，缺乏統一的管理和整合。例如，教輔資源以碎片化的形式存在，包括不同的在線教程、教材章節和實驗指導書等，學生在學習過程中需要自行搜集、整理和理解這些資料，增加了學習負擔，并導致信息的不連貫，同時線上學習資源缺乏系統性和規范性，難以滿足學生自主學習的需求；實驗與實踐資源也較為分散，學校同時使用多種開發板，如8051微控制器、ARM Cortex-M系列等，但由于缺乏系統的規劃，不同實驗之間缺乏銜接，使得學生難以形成完整的知識體系。

1.3 考核方法傳統

目前嵌入式系統課程考核方式主要以期末考試為主，實驗操作的考核占比過低，且評估方式單一，通常只以實驗報告為依據，無法全面反映學生的實際操作能力。例如，很少有考核環節考查學生解決實際工程問題的能力、團隊協作能力和創新設計能力。以我校計算機科學與技術專業為例，學生通常只需提交格式化實驗報告，實際動手操作被極大簡化。傳統考核過分依賴理論考試，忽視學生解決實際工程問題的能力，導致學生能在筆試中獲得高分，但在實際項目開發中卻表現不佳。此外，考核完全缺乏對團隊協作能力的評估，這與現代工程實踐的需求嚴重脫節。

1.4 教學內容與創新創業的契合度

課程內容與創新創業的結合不夠緊密。在實際教學中，往往存在理論與實踐脫節、課程內容滯后于技術發展、課程內容缺乏創新等問題。例如，課程很少涉及產品設計、市場分析、商業模式等方面的知識，缺乏創新創業項目的實踐訓練，導致學生難以將所學知識轉化為實際的創新創業成果。

2 創新創業驅動的混合教學模式研究

嵌入式系統課程涵蓋了硬件設計、軟件開發及系統集成等多個領域，它與強調創新能力和創業精神的教育理念高度契合。高等工程教育需要從傳統的知識傳授模式轉向能力導向的綜合性培養體系，重點突破學科壁壘，構建跨域融合的課程生態。本文通過重構教學內容、更新教學方法、整合教學資源、改革評價機制，來提升創新創業型嵌入式人才培養的針對性和實效性。嵌入式系統課程教學改革生態圖譜如圖1所示，其核心路徑是建立以創新創業為導向、以項目實踐為載體的立體化人才培養模式，著力培養學生的工程實踐能力、技術創新思維和團隊協作精神，以更好地適應瞬息萬變的產業技術環境和人才市場需求。

2.1 教學方法創新

以學生的實踐成果為導向，將項目式教學引入課程中，通過項目實施的過程培養學生的實踐、創新能力。項目式教學分為三個階段：項目策劃、項目實施和項目驗收。項目策劃階段，學生進行需求分析、方案設計等工作；項目實施階段，學生進行硬件設計、軟件開發、系統集成等工作；項目驗收階段，學生進行項目展示、答辯等環節。通過項目式教學，學生可以深入了解嵌入式系統的開發流程和應用領域，確保學生在項目中使用所學知識解決實際問題，并培養創新思維和團隊合作能力。

基于OBE理念，采用翻轉課堂[7]和項目式教學相結合的混合式教學方法。課前，學生通過線上平臺學習基礎知識、觀看教學視頻、完成在線測試等預習任務，例如，學生可以通過觀看在線視頻學習嵌入式系統的基本概念、常用傳感器的工作原理等；課堂上則以問題討論、實驗操作、案例分析、項目實踐等小組合作活動為主，例如，組織學生針對具體的工程案例進行分析和討論，提出解決方案，并進行模擬實踐。這種方式可以有效提高學生的學習主動性和參與度，并培養他們的實際問題解決技能。課后定期收集師生的課程反饋意見，根據建議改進教學方法，并持續評估混合式教學方法的效果，以便不斷優化教學。混合式教學方法的詳細流程圖，如圖2所示。

2.2 教學資源整合

搭建線上線下融合的教學資源平臺。線上平臺提供豐富的學習資源，包括微課視頻、電子教材、習題庫、實驗指導書、開源項目案例、行業資訊等。線下則配備先進的實驗設備、軟件工具和虛擬仿真平臺，并邀請企業專家參與教學，為學生提供實踐指導和項目咨詢。此外，加強本校雙師雙能型教師的培養，積極組織和鼓勵學生參加各類競賽項目，例如“中國國際大學生創新大賽”“大學生創新創業計劃項目”“全國大學生智能汽車競賽”和“藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽”等，并提供必要的技術支持與資源保障。

2.3 教學內容重構

將嵌入式系統課程內容進行模塊化設計，并融入創新創業元素。整個教學內容分為嵌入式系統理論基礎模塊、傳感器模塊、硬件設計模塊、軟件設計模塊和項目實踐模塊。理論基礎主要采用學生線上自學的方式，例如，學生可以通過整合的線上資源自學嵌入式的基礎理論。基本外設模塊和擴展外設模塊。傳感器、硬件設計和軟件設計可以通過實驗來講授。例如，通過“光照度測量實驗”讓學生掌握光敏傳感器和相關光照測量系統的軟硬件設計。項目實踐可通過設置分類化的項目課題幫助學生將理論知識應用于實際操作。例如，可以設置一個“智能硬件產品設計與開發”模塊，讓學生團隊合作完成一個智能硬件產品的原型設計、開發和測試，并在期末進行項目路演。

2.4 教學評價的改革

基于OBE理念，根據創新創業能力培養需求設計圍繞學生學習和實踐成果的評價指標。評價指標包括：知識掌握程度、實踐能力提升情況、創新能力培養情況。知識掌握程度考查學生對課程基本知識的掌握情況；實踐能力提升情況即學生在項目開發和實驗操作等方面的實踐能力提升；創新能力培養情況即學生在創新創業項目中的創新思維和表現。

結合OBE理念的評價指標，采用過程性評價和終結性評價相結合的多元化評價體系并細化評價指標。過程性評價包括課堂參與、在線學習、實驗操作、階段測試、項目進度等，例如，課堂參與可以考查學生的提問情況、討論發言情況等；在線學習可以追蹤學生的學習時間、完成情況等；實驗操作可以評估學生的動手能力、調試技能、實驗作品和實驗報告等；階段測試可以考核學生對平時課堂與實驗知識的掌握程度；項目進度可以跟進學生的時間管理效率、任務完成情況、進度達成率等。終結性評價包括項目成果匯報、期末考試等。在評價指標的設計上，除了考查學生的知識掌握程度外，更注重對實踐能力、創新能力的評估。例如，在項目成果匯報中，可以設置“創新性”“實用性”“技術難度”等評價指標，并賦予不同的權重。高校可通過設置合理的評價指標進行持續的評價和反饋，不斷優化教學內容和方法，提升教學質量，為學生的全面發展提供有力保障。

3 案例分析

以某應用型高校嵌入式系統課程為例，該校在創新創業競賽中進行了混合式教學改革。重構了課程的教學內容，并采用模塊化教學方式，將整個課程劃分為理論基礎、傳感器、系統設計和項目實踐四個模塊。整合了線上教學資源供學生自主學習，更新了傳統實驗案例提高學生的實驗操作技能。同時在教學過程中采用翻轉課堂和貫穿使用創新創業項目案例，例如，基于AI技術的智能配送機器人、智能垃圾分類機器人、智能家居控制安防系統、智能農業監測系統等；并整合校企合作資源和創新創業競賽資源，邀請企業專家對學生的課程實踐項目和競賽項目進行指導。在教學評價方面，建立課程實驗、項目、期末考試占比3∶3∶4的評價體系。經過一學期的教學實踐驗證，該教學改革方案取得了初步成效：學生的學習興趣和主動性顯著提高，實踐能力和創新能力得到有效提升；例如，計算機科學與技術專業的學生有42人獲得了“中國國際大學生創新大賽”和“大學生創新創業計劃項目”校級獎項，有5人獲得了省級獎項。

4 結束語

本文探討了創新創業驅動下的嵌入式系統課程混合式教學改革，并提出了一個基于OBE理念的改革方案。該方案從教學方法、教學資源、教學內容和教學評價4個方面入手，旨在培養學生的創新創業能力和實踐技能。通過構建線上線下融合的學習環境，開展項目式教學和多元化評價，可以有效提升學生的學習主動性、實踐能力和創新思維。未來研究將進一步關注混合式教學模式的優化和改進，探索更多新技術在嵌入式系統課程教學中的應用，并開展教學效果的長期跟蹤和評估，為高校嵌入式系統課程改革提供更具參考價值的實踐經驗。

參考文獻：

[1] 楊絮，殷明明，曲朔歐.通信工程專業課程與“雙創” 教育融合的教學改革研究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2024（8）：85-87.

[2] 何奎，楊云皓.新時代我國高校創新創業教育模式構建路徑研究[J].高教學刊，2023，9（24）：61-65.

[3] 劉偉偉，張艷玲，李琳琳，等.嵌入式系統及應用課程的實踐教學改革[J].計算機教育，2024（8）：109-113.

[4] 吳躍飛.新工科背景下嵌入式系統課程教學改革與實踐[J].軟件導刊，2024，23（3）：178-183.

[5] 康燕萍，黃鵬.基于OBE理念的嵌入式系統實踐教學改革探索[J].科教導刊，2024（21）：138-140.

[6] 王曉瑩.基于OBE理念的“嵌入式系統設計” 課程教學改革研究[J].信息系統工程，2023（12）：173-176.

[7] 何國鋒，胡合武，楊濼冰，等.應用型本科院校嵌入式課程創新能力培養研究與探索[J].電腦知識與技術，2022，18（26）：104-106.

【通聯編輯：王 力】