胡應(yīng)坤，孔令葉，侯聰玲，傅仁軒

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510510）

目前，嵌入式系統(tǒng)在家電、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為全球信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵熱點。很多高等院校電子信息專業(yè)也都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程，內(nèi)容包括硬件電路設(shè)計、操作系統(tǒng)原理、C/C++編程等，掌握這些可以顯著增強學(xué)生的就業(yè)競爭力，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，院校在嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)上跟不上社會需求，無法滿足崗位能力要求。因此，在校企合作模式的背景下探索嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程的改革，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)和社會對嵌入式系統(tǒng)人才的需求是非常有必要的。

1 嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教材不適合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

目前還有很多院校嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)選用傳統(tǒng)ARM7、ARM9的基礎(chǔ)教程，該系列的芯片在市面上已經(jīng)基本上不再使用，而且該系列教材以理論教學(xué)為主線，從概念、原理講起，缺乏實例和直觀性，學(xué)生感到抽象、枯燥。

1.2 實驗教學(xué)不能真正培養(yǎng)學(xué)生動手能力

課程實驗以實驗箱為主體，而且實驗箱都配套了實驗指導(dǎo)書、詳細操作過程和實例代碼，學(xué)生只能機械性地復(fù)制粘貼代碼到編譯器，然后下載運行驗證，并不能讓學(xué)生自己動手進行實際設(shè)計和創(chuàng)新制作，不能培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和解決實際應(yīng)用問題的能力，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識達不到企業(yè)實際崗位工作能力要求。

1.3 成績考核以試卷為主

針對嵌入式系統(tǒng)課程具有非常強的實踐性，采用筆試這種考試方法是十分不合理的，起不到督促學(xué)生認(rèn)真提高實踐能力的作用。職業(yè)教育經(jīng)過多年的實踐探索，考核方法已經(jīng)從過去單一的筆試變成了過程性考核、成果評價等綜合性考核方法，故針對嵌入式系統(tǒng)這種實踐性強的課程應(yīng)采用若干次課堂過程性考核加上綜合性的成果評價才比較合理。合理的考核方式一方面能夠推動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，另一方面能引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識到掌握基本理論、基本技能、創(chuàng)新能力，鍛煉實踐操作能力都具有同等重要性。

1.4 學(xué)生具備的基礎(chǔ)知識薄弱

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)涉及模擬數(shù)字電路、計算機與軟件等多學(xué)科知識，該課程特點是專業(yè)綜合性強、覆蓋面廣，是一門既要懂硬件電路原理和設(shè)計，也要懂編程的課程，前期需有眾多專業(yè)基礎(chǔ)課程作為前導(dǎo)，因此不同專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時存在迥然相異的問題。比如計算機專業(yè)學(xué)生對C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面比較熟悉，理解得也很深入，但是對模擬數(shù)字電路就不太熟悉，導(dǎo)致后續(xù)學(xué)嵌入式系統(tǒng)課程時不能很好理解硬件電路圖原理；又比如電子專業(yè)學(xué)生雖然對硬件原理掌握得比較好，但是由于前導(dǎo)課程C語言程序設(shè)計學(xué)得比較膚淺，結(jié)構(gòu)體、指針、鏈表等都只是略知一二，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更是沒接觸過，導(dǎo)致后續(xù)授課老師在授課前期，還得先補充結(jié)構(gòu)體、指針、鏈表這些基礎(chǔ)知識，耗費了一部分課時。所以，如何精心選擇和組織課程內(nèi)容對教師提出了更高的要求。

1.5 與工程實踐結(jié)合不夠緊密，實踐性不強

由于受到傳統(tǒng)教學(xué)影響，有些院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)還主要采取理論教學(xué)，究其原因，是由于電子信息行業(yè)更新速度很快，導(dǎo)致教師所掌握的實踐知識跟不上社會需求。為此可派遣學(xué)校老師在寒暑假集中到企業(yè)實踐鍛煉，平時多參與企業(yè)的工程實踐案例，另外可改進課程教學(xué)計劃，將理論和實踐教學(xué)分開，理論部分由在校老師完成，實踐部分聘請有經(jīng)驗的工程師來校授課，并且將實踐項目帶進課堂。

針對上述所存在的問題，如何在校期間就把學(xué)生培養(yǎng)成市場急需要的人才，需要基于校企合作模式對課程教學(xué)改革進行深入探索和研究，通過對教學(xué)實踐活動及時進行反饋和總結(jié)，不斷提高理論研究和教學(xué)改革實踐活動水平，從而解決目前嵌入式課程教學(xué)存在的問題。

2 嵌入式課程教學(xué)改革的總體思路

基于校企合作模式，對嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)進行一系列改革以發(fā)揮課程教學(xué)在提高學(xué)生實踐技能水平、創(chuàng)新能力等方面作用。教學(xué)改革以“雙元協(xié)同育人，五融合貫通”為主線，從課程教學(xué)改革、校企共建實訓(xùn)室、雙元導(dǎo)師及以賽促學(xué)、教師下企業(yè)實踐、教學(xué)資源聯(lián)通共建為研究內(nèi)容，實現(xiàn)校企雙元協(xié)同育人，達成學(xué)生暢通就業(yè)、優(yōu)質(zhì)就業(yè)的最終目標(biāo)。

3 嵌入式課程教學(xué)改革的實踐途徑

3.1 基于“1+X”職業(yè)技能等級證書的校企合作課程體系教學(xué)改革

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計對應(yīng)的“1+X”職業(yè)技能等級證書較多，與課程內(nèi)容高度匹配的有“物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計”“智能家居系統(tǒng)集成和應(yīng)用”等證書，另外有全國軟考嵌入式設(shè)計工程師等，但是從實際經(jīng)驗看，“1+X”職業(yè)技能等級證書更契合當(dāng)前高職院校實際技能需求。根據(jù)廣東物聯(lián)網(wǎng)智能終端產(chǎn)業(yè)布局和證書所囊括知識點、技能點的實用性、創(chuàng)新性、針對性等方面考慮，我們選取物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計中級證書作為學(xué)生“1+X”職業(yè)技能等級證書，依據(jù)該證書的技能等級標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求，將證書考核標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容有機融入專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，并優(yōu)化了嵌入式系統(tǒng)課程體系和內(nèi)容設(shè)置，重構(gòu)課程體系。

以我校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)為例，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計中級職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教學(xué)和工程實踐經(jīng)驗以及對企業(yè)崗位要求的調(diào)研結(jié)果，重新構(gòu)建了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程的體系框架。該課程著重修訂之處在于將原“嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用”課程改為物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)與設(shè)計“1+X”證書中級對應(yīng)的“智能終端應(yīng)用程序開發(fā)”課程。

“智能終端應(yīng)用程序開發(fā)”課程可作為電子信息大類專業(yè)的專業(yè)核心課程，課程面向智能終端開發(fā)工作崗位，先修課程是“C語言程序設(shè)計”“單片機接口技術(shù)”“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”，其教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生掌握嵌入式Linux基礎(chǔ)與智能終端開發(fā)技巧，進行定制化開發(fā)，為“NB-IOT與云平臺應(yīng)用”等后續(xù)創(chuàng)新課程打基礎(chǔ)，培養(yǎng)具備開發(fā)、分析、調(diào)試和創(chuàng)新能力的技能型人才。新增的課程強調(diào)嵌入式系統(tǒng)與AI、大數(shù)據(jù)、云平臺的結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實踐能力，加深對嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用理解。

“物聯(lián)網(wǎng)智能終端開發(fā)”課程學(xué)時為64學(xué)時+選學(xué)10學(xué)時。課程以工程項目實踐為導(dǎo)向，按照工作領(lǐng)域分成若干個技能模塊，采取“教、學(xué)、做一體化”的教學(xué)模式，使學(xué)校教學(xué)過程與企業(yè)生產(chǎn)過程相對接；以實際、實用、必需、夠用為原則，采用項目化一體化教學(xué)方式；以“項目、任務(wù)、活動”等理實一體教學(xué)模式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容；圍繞物聯(lián)網(wǎng)智能終端數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)項目為主線，由淺入深，循序漸進地對技能模塊進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

3.2 校企合作共建的眾創(chuàng)空間和工作室

依靠校企合作學(xué)校建立了國家級眾創(chuàng)空間，以物聯(lián)網(wǎng)、人工智能為主導(dǎo)進一步創(chuàng)建了眾創(chuàng)工作室。這一合作模式使學(xué)生的培養(yǎng)在工作室對企業(yè)的技術(shù)服務(wù)和市場咨詢服務(wù)過程獲益，增加了學(xué)生與其他學(xué)校的交流機會，使學(xué)生的綜合能力獲得了顯著提升。同時，企業(yè)每學(xué)期派遣資深工程師在校授課1～2周，結(jié)合嵌入式與人工智能、嵌入式C語言等講座，使學(xué)生不僅擴寬視野，還了解了行業(yè)前沿技術(shù)與未來趨勢。

為精準(zhǔn)培養(yǎng)嵌入式設(shè)計人才，學(xué)校成立了“智能電子產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計技能大師工作室”，工作室由機械設(shè)計、硬件電路和程序設(shè)計三大組構(gòu)成，分別負責(zé)產(chǎn)品外殼、電路設(shè)計和程序開發(fā)。此工作室橋接校企合作，以物聯(lián)網(wǎng)、AI研究、智能產(chǎn)品創(chuàng)新和AIOT技術(shù)為支柱，側(cè)重新專業(yè)的培育，學(xué)生按專業(yè)特長與興趣分組，以課題為導(dǎo)向在老師指導(dǎo)下展開設(shè)計任務(wù)。這種合作模式培養(yǎng)了學(xué)生的實踐、創(chuàng)新與團隊合作精神，實現(xiàn)了專業(yè)技能細分與深度培養(yǎng)的銜接。

3.3 校企合作開展技能競賽并引入“雙導(dǎo)師”

引導(dǎo)合作企業(yè)積極參與和共同承辦多級別、多種類的技能大賽，學(xué)校主動地引進企業(yè)先進設(shè)備支持大賽、服務(wù)教學(xué)，以技能大賽為契機成立以校內(nèi)教師和企業(yè)兼職教師共同指導(dǎo)的“雙導(dǎo)師”科技創(chuàng)新協(xié)會，合作企業(yè)選派工程師協(xié)助校內(nèi)教師培訓(xùn)學(xué)生競賽相關(guān)知識，以賽促學(xué)充分調(diào)動廣大學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的熱情。下面列舉與合作企業(yè)共同舉辦的2個技能大賽。

⑴ 與合作企業(yè)連續(xù)三年聯(lián)合舉辦以物聯(lián)網(wǎng)3D虛擬仿真系統(tǒng)為載體的“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用”競賽。通過此競賽項目的開展主要培養(yǎng)了學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)知識、搜集和創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生團隊協(xié)作、微處理器應(yīng)用、C語言應(yīng)用、傳感器應(yīng)用等能力。

⑵ 與合作企業(yè)共同舉辦的“信盈達”杯電子設(shè)計大賽。設(shè)計大賽從歷屆全國電子設(shè)計大賽中選擇符合高職學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和具有一定工程價值作為參賽題目，采取產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的開放式命題形式，決賽中采取“作品展示+技術(shù)講解+答辯”的綜合形式評分。通過比賽不但提高了學(xué)生工程實踐素養(yǎng)、科技創(chuàng)新水平與團隊協(xié)作進行項目開發(fā)能力，打造了理論聯(lián)系實踐的優(yōu)良學(xué)風(fēng)，也為學(xué)生晉級參加國家級賽事奠定了良好基礎(chǔ)。

3.4 開展以實際項目開發(fā)為主的企業(yè)實踐

嵌入式系統(tǒng)授課教師不但要具備多學(xué)科跨學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還需要有企業(yè)實際項目開發(fā)經(jīng)驗作為支撐，尤其是要有結(jié)合具體項目開發(fā)案例，才能在授課過程中做到融會貫通。目前，國內(nèi)很多高校都開設(shè)了這門課程，雖然老師熟悉理論知識，但缺少實際動手經(jīng)驗，以致授課過程比較吃力。因此，開展以實際項目開發(fā)為主的企業(yè)實踐，能使嵌入式系統(tǒng)理論和實踐操作水平都有很大提升，從而提升教師的課堂教學(xué)能力、科研能力和技能競賽水平。

與合作企業(yè)共同成立“雙師型”教師培養(yǎng)培訓(xùn)基地，學(xué)校每年都選派電子信息類的專業(yè)教師到基地開展專業(yè)實踐訓(xùn)練，學(xué)院教師和企業(yè)工程師共同承擔(dān)了多個國家、省、校級項目，參與了企業(yè)項目研發(fā)和技術(shù)改造。這些活動使教師了解和熟悉嵌入式系統(tǒng)的行業(yè)發(fā)展趨勢、產(chǎn)品生產(chǎn)流程和技術(shù)創(chuàng)新趨勢，能夠在實際崗位上解決企業(yè)生產(chǎn)過程中的一些技術(shù)問題，從而提高專業(yè)教師的工程實踐能力和教學(xué)能力。

3.5 校企聯(lián)合建設(shè)混合式共享學(xué)習(xí)課程資源

深化校企合作，結(jié)合學(xué)校實際情況，在企業(yè)實際工程案例基礎(chǔ)上開發(fā)了適合課程實訓(xùn)教學(xué)的嵌入式實訓(xùn)設(shè)備，并基于該實訓(xùn)設(shè)備校企合作開發(fā)出《Cortex-M4嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與實戰(zhàn)》教材，該教材集結(jié)了行業(yè)主流技術(shù)與實例。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，學(xué)院整合人工智能、大數(shù)據(jù)、VR等技術(shù)進課程改革，采用翻轉(zhuǎn)課堂、案例法等先進教學(xué)策略確保學(xué)生在課堂中主導(dǎo)學(xué)習(xí)。精品在線課程《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用》得到了業(yè)界與高職院校的廣泛認(rèn)可，成為推薦的專業(yè)學(xué)習(xí)資源。同時，我們還創(chuàng)辦了微信公眾號，專注于嵌入式知識分享，旨在助力學(xué)生和愛好者提升技能、拓寬視野。