屈劍鋒 王雪 尹宏鵬 魏善碧

[摘 要] 本文分析了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)面臨的主要問題，提出了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程改革思路及學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新型能力培養(yǎng)的方法，完善了嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，改進了嵌入式課程理論教學(xué)內(nèi)容和模式，對學(xué)生進行“理論學(xué)習(xí)-知識點實踐-任務(wù)級實踐”的“做中學(xué)、學(xué)中做”的培養(yǎng)，將科研項目和競賽等融入嵌入式教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生創(chuàng)新意識的形成和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件，以綜合評價方式實現(xiàn)對創(chuàng)新型人才的評估，最終完成創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] 創(chuàng)新能力;嵌入式系統(tǒng);教學(xué)方法;綜合評價

[中圖分類號] G642 ?? [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2020） 01-0091-03

一 引言

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，為適應(yīng)新發(fā)展形勢下對人才的需要，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學(xué)生對社會發(fā)展具有重要意義。因此，加強對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是目前高等學(xué)校必須重視的問題[1，2]。為實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，教師要在專業(yè)教育基礎(chǔ)上，更新教育思想和教育觀念，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)理念，促進學(xué)生形成創(chuàng)新意識與思維，發(fā)展自身創(chuàng)新能力。嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、公共交通、智能家居、信息通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用[3-5]。由于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用性、實踐性較強[6]，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要綜合多方面知識并發(fā)揮創(chuàng)造力才能真正掌握嵌入式相關(guān)內(nèi)容和完成嵌入式實踐。因此，將嵌入式系統(tǒng)課程作為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，以此為驅(qū)動對嵌入式相關(guān)課程進行教學(xué)改革，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)面臨的主要問題

除了傳統(tǒng)教學(xué)存在的例如以教師為中心、以講授為主要方法、教學(xué)互動溝通不足、對學(xué)生個人能力不加區(qū)分等問題，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)存在其自身特有的問題。

首先是嵌入式系統(tǒng)課程相關(guān)體系不夠完善。從對開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程的國內(nèi)多所高校的相關(guān)專業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，部分相關(guān)專業(yè)及其相關(guān)的課程體系稍顯混亂，基礎(chǔ)課與專業(yè)課缺乏有效的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，后續(xù)課程與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程之間缺乏有機的連接。

其次是嵌入式系統(tǒng)課程理論與實驗教學(xué)學(xué)時分配不合理。嵌入式系統(tǒng)課程需要教師和學(xué)生花費大量的時間和精力進行實踐調(diào)試和操作，但多數(shù)專業(yè)其嵌入式系統(tǒng)課程大部分的學(xué)時用于理論教學(xué)，只有少量的學(xué)時用于實驗教學(xué)，這種學(xué)時的分配對嵌入式課程缺乏合理性。

再次是嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)根據(jù)實驗設(shè)備而定，造成實驗環(huán)節(jié)與實際應(yīng)用脫節(jié)，實驗課流于形式。學(xué)生在實驗教學(xué)中，僅根據(jù)實驗指導(dǎo)書步驟進行操作，當(dāng)實驗環(huán)境發(fā)生改變，學(xué)生就會難以適應(yīng)，不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

最后是嵌入式系統(tǒng)課程相關(guān)師資經(jīng)驗的缺乏。嵌入式技術(shù)集成了硬件設(shè)計和軟件開發(fā)等多門學(xué)科，該課程對相關(guān)教師的設(shè)計與開發(fā)經(jīng)驗要求較高，目前，部分高校相關(guān)專業(yè)教師缺少實際嵌入式項目開發(fā)經(jīng)驗，因此，教師的授課內(nèi)容很難與企業(yè)實際工程項目接軌，從而學(xué)生難以獲得實際的嵌入式開發(fā)經(jīng)驗。

三 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程改革思路

針對嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，通過課堂精講、課外探索、團隊合作、個性化培養(yǎng)、開放式教學(xué)等方式，實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)。從嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)、課程理論教學(xué)內(nèi)容和模式、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)幾個方面進行改革，如圖1所示。

1完善嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)體系應(yīng)由基礎(chǔ)培養(yǎng)和個性化培養(yǎng)組成，著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，努力發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維。根據(jù)國內(nèi)外先進教學(xué)理念，構(gòu)建如圖2所示的嵌入式課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需要堅實的課內(nèi)理論知識，也需要課外科研、實踐能力的訓(xùn)練，這個過程需要教育者和學(xué)生共同努力。基礎(chǔ)創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系包括課程理論學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)。通過學(xué)習(xí)課程基礎(chǔ)知識，為實踐和應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。通過實驗教學(xué)、課程設(shè)計等環(huán)節(jié)，讓每個學(xué)生都能夠把所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實際問題當(dāng)中?；A(chǔ)培養(yǎng)是針對所有學(xué)生的，因此每個學(xué)生都要接受一定的創(chuàng)新訓(xùn)練。個性化培養(yǎng)針對少數(shù)學(xué)生，促進能力較強和對嵌入式相關(guān)課程感興趣的學(xué)生的發(fā)展，通過參加學(xué)科競賽、組建創(chuàng)新團隊、參與大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃和國家創(chuàng)新實驗項目等課外實踐，滿足不同能力學(xué)生的發(fā)展需要，使學(xué)生充分發(fā)揮自己的能力，促進自身更優(yōu)的發(fā)展。

2 改進嵌入式課程理論教學(xué)內(nèi)容和模式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維

通過改進嵌入式課程教學(xué)內(nèi)容和模式，幫助學(xué)生更好地掌握課程重點內(nèi)容，促進學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)具有綜合性強的特點，它涉及硬件軟件相關(guān)知識，需要數(shù)字邏輯電路、匯編語言、操作系統(tǒng)等課程作為基礎(chǔ)[7-9]。僅學(xué)習(xí)單一課程難以充分掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的所有知識和技能，因此，不同專業(yè)對于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)根據(jù)專業(yè)自身需要而定。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該把握課程重要理論知識，適當(dāng)增加實際案例來適應(yīng)社會發(fā)展、技術(shù)發(fā)展的需要，努力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式相關(guān)課程的興趣，讓學(xué)生從實際案例的分析、設(shè)計、解決、評價等一系列過程中鍛煉真正分析實際課題、解決問題的能力。除此之外，還可以通過設(shè)置網(wǎng)上學(xué)習(xí)任務(wù)、在線答疑等方式促進學(xué)生在課外的學(xué)習(xí)。在理論學(xué)習(xí)中，教師根據(jù)具體教學(xué)的需要，通過案例式、啟發(fā)式、討論式等多種教學(xué)模式更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識。在實踐鍛煉中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生進行自主探索，讓其發(fā)揮創(chuàng)造力解決實際問題，在學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間形成對話，通過引發(fā)好奇、討論交流、質(zhì)疑解惑的方式，讓學(xué)生在鍛煉自身各方面能力的同時，激發(fā)創(chuàng)新意識和思維，形成科學(xué)思維方式，為培養(yǎng)創(chuàng)造能力創(chuàng)設(shè)情境并提供條件。

3 課內(nèi)外相互融合改進嵌入式實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力

通過“學(xué)做結(jié)合”改進嵌入式實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。密切結(jié)合學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)，針對不同年級學(xué)生的具體條件和實際需求進行分層次分方向培養(yǎng)。學(xué)生將按照“理論學(xué)習(xí)-知識點實踐-任務(wù)級實踐”這樣“做中學(xué)、學(xué)中做”的培養(yǎng)模式來提升其實踐創(chuàng)新能力。根據(jù)學(xué)生特點組建側(cè)重點不同的科技創(chuàng)新團隊，有針對性地為不同團隊提供實踐內(nèi)容，讓學(xué)生盡早參與到項目管理、科學(xué)研究和工程實踐中，促進學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展。采用新技術(shù)方法，改進實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)手段。將計算機虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于嵌入式實踐教學(xué)中，使知識從抽象變?yōu)橹庇^，實現(xiàn)對學(xué)生“虛擬-實際-創(chuàng)新”的實踐創(chuàng)新鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。鼓勵學(xué)生根據(jù)自身情況選擇實踐項目，真正走進實驗室，參與到科研項目研究中。加強實驗室開放管理，充分利用實驗室課余時間，同教務(wù)部門進行協(xié)調(diào)，將學(xué)生的課程安排整齊劃一，以便給學(xué)生和實驗室留出完整的時間段來安排科研項目研究，最大限度地利用實驗室資源來加強對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 將科研項目和競賽融入嵌入式教學(xué)環(huán)節(jié)，促進創(chuàng)新意識和能力融合

以實際項目為驅(qū)動[5，7]，改進嵌入式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。通過組織科研訓(xùn)練團隊，將課程組教師相關(guān)科研項目進行任務(wù)分解，形成若干相對獨立的科研實踐任務(wù)，通過創(chuàng)新實踐平臺向?qū)W生發(fā)布。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和能力選擇參加不同的科研項目，從而調(diào)動學(xué)生參與實踐創(chuàng)新的主動性。利用研究型大學(xué)的“研究”資源，建立基于研究項目的教學(xué)模式，啟發(fā)式地引導(dǎo)學(xué)生把已有的科研項目中的知識理論應(yīng)用到嵌入式學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，從而更加深刻地體會和理解嵌入式系統(tǒng)中的重難點。教師對學(xué)生完成的科研項目進行驗收，分析總結(jié)學(xué)生在完成項目過程中的優(yōu)缺點及創(chuàng)新點，幫助學(xué)生進一步認識自己的能力。學(xué)生在解決實際科研項目問題的過程中，其想象力、設(shè)計水平、分析解決問題的能力等都會得到明顯的改善。通過具體工程項目讓學(xué)生得到更具創(chuàng)新性的實踐鍛煉。鼓勵學(xué)生積極參加各種競賽，使學(xué)生體驗在規(guī)定時間內(nèi)完成指定項目任務(wù)的經(jīng)歷，在競賽過程中鍛煉自己各方面能力。學(xué)生在競賽過程中能夠體會到知識的重要性，同時能鍛煉其耐心、承受力等，對學(xué)生未來的發(fā)展具有好處。在學(xué)生參與科研項目研究和參加競賽過程中，教師應(yīng)該幫助學(xué)生全發(fā)面發(fā)展，同時應(yīng)尊重學(xué)生的個性，幫助學(xué)生自由發(fā)展，讓學(xué)生在個性化發(fā)展的過程中，逐漸將創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力進行融合。

四 創(chuàng)新型人才評估方法

為適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，針對現(xiàn)有教學(xué)評價方法存在的如偏重教師評價、成績標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生創(chuàng)新意識、人文素養(yǎng)、溝通交流能力等涉及甚少的問題，提出新的評估方法。在評價過程中，除了教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的總結(jié)與評價，更為重要的是學(xué)生本身在學(xué)習(xí)過程中對問題的思考、學(xué)生能力的發(fā)展。教育者需要改變以考試為唯一標(biāo)準(zhǔn)的評價方式，將學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中的各種表現(xiàn)作為考核對象[10]，如圖3所示。

對學(xué)生創(chuàng)新能力的評價，教師可以從四個方面綜合進行：一是思維能力，需要評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中是否有清晰的思路、對問題全方位的分析、多種解決方案、正確的觀點等。二是學(xué)習(xí)能力，關(guān)注學(xué)生是否能夠利用相關(guān)知識解決現(xiàn)實問題，是否有查閱相關(guān)文獻資料的能力，能否自學(xué)理解課內(nèi)不涉及但是實際應(yīng)用中會用到的知識等。三是動手能力，觀察學(xué)生能否熟練使用相關(guān)軟硬件設(shè)備，能否根據(jù)流程完成實驗操作，能否親自完成所研究的項目等。四是研究能力，考查學(xué)生是否具備探究精神，是否使用正確的研究方法，是否把握項目的研究意義，能否完成相關(guān)科研項目等。除此之外，教師要發(fā)現(xiàn)學(xué)生在進行學(xué)習(xí)活動中的優(yōu)點與缺點，對學(xué)生所表現(xiàn)出來的智慧、態(tài)度、品質(zhì)等進行全面的考察，在整體層次上對學(xué)生的表現(xiàn)做出綜合的評價。對創(chuàng)新型人才的評估，既要測試學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，又要判斷學(xué)生各方面能力的發(fā)展情況，還要對學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的情感和倫理道德觀念做出一定的評析。教師應(yīng)該幫助學(xué)生進行學(xué)習(xí)情況總結(jié)與反思，重視現(xiàn)有知識與能力、情感與態(tài)度等對未來學(xué)習(xí)的影響，著眼于學(xué)生今后的發(fā)展。

五 結(jié)語

將應(yīng)用創(chuàng)新型能力培養(yǎng)方法融入嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中，通過設(shè)計基礎(chǔ)創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系和個性化創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系兩個方面進行“創(chuàng)新型人才培養(yǎng)”模式的研究。兼顧理論重在實踐，以學(xué)生為本對教學(xué)內(nèi)容進行改進，將課外實驗、科研項目、競賽等引入教學(xué)，讓學(xué)生體驗多種教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。將討論式、案例式等多種教學(xué)方法運用到教學(xué)過程，調(diào)動學(xué)生積極性，發(fā)揮學(xué)生主體作用，讓學(xué)生主動完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教師在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中起引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，努力發(fā)展學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，推動嵌入式相關(guān)課程體系教學(xué)改革。

參考文獻：

[1]吳立鋒， 張亞平. 依托嵌入式系統(tǒng)實驗平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備， 2017（13）：57-59.

[2]劉德才. 論大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 中國成人教育， 2016（01）：81-83.

[3]周風(fēng)波， 楊為民. 基于高?！扒度胧较到y(tǒng)”課程教學(xué)改革研究[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊）， 2019（05）：97-98.

[4]龍林波， 劉俊， 李菁晶. 萬物互聯(lián)時代下計算機專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容改革研究[J].課程教育研究， 2019（03）：234-235.

[5]王鵬舉， 蘇秀芝. 基于項目驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)方法探索[J]. 軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)）， 2018，17（07）：79-81.

[6]吳建寧， 董鎧， 黃志鵬， 吳沁冰. 突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程實踐教學(xué)[J]. 實驗室科學(xué)， 2017，20（02）：131-134.

[7]王威. 淺談嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程教學(xué)研究[J].電腦知識與技術(shù)， 2018，14（34）：104-105.

[8]徐興梅， 劉佳慧， 謝飛. “雙創(chuàng)”視域下嵌入式課程教學(xué)改革研究[J]. 現(xiàn)代信息科技， 2019，3（09）：122-123+126.

[9] 朱銘琳.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程教學(xué)改革[J]. 信息與電腦（理論版），2017（19）：231-233.

[10]張妍， 覃麗君， 易金生. 論創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建[J]. 天津市教科院學(xué)報， 2017（06）：15-18.

（責(zé)任編輯：張宏玉）