AI賦能下嵌入式系統教學改革探討

引言

嵌入式系統是計算機技術中極為關鍵的分支，在工業控制、智能家居、醫療設備以及航空航天等諸多領域均有廣泛應用，是支撐現代科技飛速發展的關鍵技術[-。同時，嵌入式系統課程也是計算機相關專業的一門基礎課程，課程自的在于讓學生熟悉嵌入式系統基本概念，了解設計開發以及其使用流程，培養出嵌入式技術領域所需的人才。傳統教學模式存在著諸多問題，使得學生在學習效能以及應用能力提升等方面遭遇了諸多阻礙。目前人工智能技術取得的突破性進展，為教育改革帶來了新的機遇[3-4]。DeepSeek依靠自然語言處理、知識推理以及多模態交互方面的優勢，為解決傳統教學問題創造了諸多可能[5-，它具有動態知識建模、精準學情診斷以及沉浸式交互等特性，有望改進教學內容、拓展實踐場景并支持個性化學習，這對培養創新型嵌入式人才具有極為關鍵的意義。

在此背景下，DeepSeek與嵌入式系統課程教學的深度融合，有望能夠探尋出教學內容、教學方法、教學實踐以及教學評價的創新途徑，構建出全新教學范式。

一嵌入式系統課程教學問題分析

（一）教學內容更新滯后

嵌入式系統技術呈現出快速發展的態勢，各類新型的硬件設備、軟件工具以及應用場景層出不窮，然而，課程教學內容的更新速度卻顯得較為遲緩，教材中的部分知識和實際應用相互脫離，未能緊跟行業發展的最新動態[7，這種情況導致學生在學習過程中，對于當前嵌入式系統領域的前沿技術以及實際應用需求缺乏足夠了解，進入職場后需要花費大量的時間去適應行業實際工作要求，對學生的就業競爭力產生了影響。

（二）實踐教學環節薄弱

實踐教學屬于嵌入式系統課程里的關鍵部分，然而，當前的實踐教學環節也存在諸多問題：（1）實驗室里的設備出現老化情況且數量緊缺，無法契合學生不斷增長的實踐需求，使得學生在實驗過程中操作時間受到限制；（2）實驗項目的設計缺少創新性與綜合性，學生只要依照步驟操作即可完成，無法有效鍛煉學生的系統設計能力、問題解決能力以及創新能力。

（三）教學方法難以滿足個性化學習需求

傳統教學模式中一味地向學生灌輸知識的教學方法，難以契合不同學生各自的學習節奏以及學習興趣。實際上，每個學生的基礎知識水平不同，對知識的接受以及理解程度方面均存在差異，在這種統一的教學模式環境下，學習能力相對較強的學生有可能會認為教學內容太過簡易，缺乏挑戰性，從而打擊學習積極性；學習基礎薄弱的學生則可能因其無法跟上教學的進展速度，對課程內容產生畏難情緒，逐漸喪失學習興趣。

（四）學習評價方式單一

傳統課程學習評價主要將期末考試成績當作重點，平時成績所占的比重相對較小，且平時成績的評定大多是依據學生的考勤狀況、作業完成程度等，缺少對學生學習過程中全面、動態的評估[，這種單一的評價方式無法精確反映出學生在整個學習過程中的努力程度、知識掌握狀況以及能力提升情況。期末考試一般側重于對知識記憶的考查，難以有效評估學生的實踐能力、創新能力以及解決實際問題的能力，導致學生在學習過程中容易忽略對自身綜合素質和能力的培養，對學生的長遠發展不利。

二、DeepSeek驅動的嵌入式系統課程教學改革策略

基于DeepSeek驅動的嵌入式系統課程教學改革總體框架，見圖1，其內容包括教學內容優化、方法創新、實踐創新及評價改革4個方面。

（一）基于DeepSeek的課程內容優化

1.利用DeepSeek更新教學內容

依靠DeepSeek的強大信息檢索與分析能力，教師可實時獲取嵌入式系統領域里的最新技術動態、行業應用案例以及研究成果等各類信息，比如，教師向DeepSeek輸入“最新嵌入式系統硬件發展趨勢”“近期嵌入式系統在智能醫療領域的應用案例”等指令后，DeepSeek可迅速篩選并整理出相關的權威資料，如學術論文、行業報告、技術博客等。教師對這些資料展開分析與篩選后，把其中具有代表性且具有教學價值的內容融入課程教學中，使教學內容緊跟行業發展趨勢，拓寬學生的專業視野。

2.開發基于DeepSeek的個性化教學資源

教師可借助DeepSeek，為處于不同學習水平、擁有不同興趣方向的學生設計個性化教學資源。對于學習基礎薄弱的學生，生成有關基礎知識講解的詳盡資料，包括概念闡釋、原理推導的具體步驟、簡單示例代碼以及其注釋等內容，以此幫助學生穩固基礎。比如，針對嵌入式微處理器的工作原理，DeepSeek可生成配有圖片且文字說明詳細的講解材料，以一種更為直觀的形式呈現復雜的原理，同時還會提供一些簡單的練習題以及對應的解答，供學生鞏固練習。

對于學習能力比較突出并且對特定領域具有濃厚興趣的學生，利用DeepSeek為其提供具有拓展性質的學習資源，包括深入的技術專題研究資料、前沿研究論文的解讀內容、復雜項目案例的分析等。例如，生成關于嵌入式深度學習算法實現方面的資料、嵌入式AI芯片性能分析方面的資料，以此契合學生的個性化學習需求，激發學生的學習潛能。

基于DeepSeek驅動的課程內容動態更新與個性化教學資源生成流程，見圖 2

（二）基于DeepSeek的教學方法創新

1.開展互動式教學

在課堂教學中，教師借助DeepSeek與學生展開互動交流，比如，當講解嵌入式系統硬件接口知識時，教師拋出問題：“SPI接口跟USART接口在應用場景方面存在哪些區別呢？”

首先讓學生展開思考并進行討論，之后邀請學生采用語音或者文本形式向DeepSeek提出問題，獲取相關解答內容。DeepSeek以語音或者文本的形式詳盡闡述兩種接口在于通信速率、連接方式以及適用場景等層面的差異之處，并且給出實際應用案例說明，學生依據DeepSeek的解答，再結合自身的思考以及討論結果，加深對知識點的理解程度，教師接著針對學生的理解狀況進行點評以及總結，引導學生開展更深入地思考活動。這樣一種互動式教學方式，有效調動了學生的學習積極性，培養了學生的自主學習能力以及問題解決能力。

2.實施項目式學習

教師可依據DeepSeek設計項目式學習任務，比如，給出“設計一個基于嵌入式系統的智能家居環境監測系統”的項自任務，學生在項目開展進程中，若碰到問題可隨時向DeepSeek尋求協助。如在硬件選型階段，學生向DeepSeek詢問“適合環境監測的低功耗嵌入式微處理器有哪些”，DeepSeek會羅列出多種符合條件的處理器型號，并且對其性能、功耗、價格等方面展開對比分析。在軟件編程階段，學生在編寫傳感器數據采集程序遇到問題時，DeepSeek可提供代碼框架以及示例代碼，還會解釋代碼的實現邏輯。借助DeepSeek來完成項目任務，學生可綜合運用所學知識，提升項目設計與開發能力。

（三）基于DeepSeek的實踐教學創新

1.動態案例生成與個性化任務

在實踐教學中，可借助DeepSeek依據學生對知識的掌握狀況生成差異化的實驗案例，例如，在學習基礎時期，生成如LED閃爍、按鍵檢測等入門實驗的案例，同時提供對應的代碼框架；在學習進階階段，結合物聯網實際應用場景 （如溫濕度檢測），生成傳感器驅動與數據上傳的模塊化任務，引領學生整合系統來完成設計。此外還可以將項目任務自動拆分，比如，輸入“根據已學知識點設計一個智能路燈控制系統并進行任務拆分”，DeepSeek會將任務拆分為光敏傳感器驅動、PWM調光、定時邏輯、遠程控制等多個任務，并且提供關鍵代碼片段。

2.構建虛擬仿真實驗平臺

構建基于DeepSeek與嵌入式系統虛擬仿真相結合的實驗平臺，在此平臺上，學生可開展各類嵌入式系統實驗，如硬件電路設計以及仿真、軟件程序調試與運行等。例如，當學生設計一個基于STM32的電機控制系統時，在平臺中繪制電路原理圖，平臺可借助DeepSeek針對原理圖實施錯誤檢查并給出優化建議，如檢查電路連接是否準確、是否存在電氣規則沖突等情況；在編寫控制程序階段，DeepSeek可實時給予代碼語法檢查、錯誤提示以及優化建議；學生運行仿真實驗之后，DeepSeek依據實驗數據和結果，剖析系統性能，如電機轉速控制精度、響應時間等，并給出改進方向和措施，幫助學生更出色地完成實驗任務，提升實踐操作能力。

（四）基于DeepSeek的多元化學習評價改革

利用DeepSeek構建包含過程性評價與終結性評價的多元學習評價體系，在過程性評價環節中，借助DeepSeek依據學生在課堂互動、在線學習平臺上的學習行為數據，如學習時長、參與討論的次數、提問的頻率，以及作業完成狀況和實踐項目中的表現狀況等，來對學生的學習態度、學習過程以及學習進展給予全面評估。

在終結性評價方面，除了傳統形式的期末考試外，還可增添基于項目成果展示以及答辯的評價方式，借助DeepSeek輔助教師從項目的創新性、實用性、技術難度以及學生的表達能力上等不同維度進行評價。這種多元化的學習評價體系，可較為全面且客觀地反映出學生的學習成果以及能力水平。

三、DeepSeek應用于課程教學改革的預期效果

把DeepSeek運用到課程教學中，學生的學習積極性與主動性會有明顯提升。在知識掌握層面，學生可理解嵌入式系統的原理與概念，還可以及時知曉行業前沿技術以及應用案例，拓寬專業視野，提升知識的應用能力。在實踐能力與創新思維培養方面，虛擬仿真實驗平臺與項目式學習的開展，再加上DeepSeek的實時指導，使學生在實踐中持續探索與創新，提高解決實際問題的能力，為將來從事嵌入式系統相關工作奠定堅實基礎。

結語

DeepSeek與嵌入式系統課程的深度融合，構建出“技術賦能一能力導向一個性發展”的教學范式，全面解決傳統教學過程中存在的內容滯后、實踐受限以及個性化不足等核心問題。本研究為AI技術與工科課程的深度融合提供了可復制的實踐路徑，對于培養可適應行業發展需求的創新型嵌入式人才有著關鍵的現實意義，同時也可為其他技術類課程的智能化改革提供一定的參考借鑒。

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（作者單位：中國礦業大學徐海學院）

（責任編輯：宋宇靜）