《嵌入式系统开发与应用》课程建设

引 言

嵌入式技术广泛应用在国民生计的各行各业，市场对嵌入式人才需求量大，很多专业都开设了嵌入式课程。是否具备嵌入式开发能力是许多企业招聘电子类、测控、通信等工科专业人才的重要衡量标准之一 [1]。《嵌入式系统开发与应用》是一门系统性、综合性非常强的课程，涉及知识面广， 其前驱课程包括 C 语言、电子技术、单片机、微机原理，还涉及操作系统、网络、通信等相关知识，并且嵌入式技术发展快，学习难度大，导致该课程难以形成一个简单明确的知识体系 [2]。

传统授课模式存在如下问题 ：

(1) 课程内容设置按照知识存储的方式进行，不利于学生理解项目实施过程 ；

(2) 授课重视汇编语言学习，该语言在实际工程项目开 发中应用较少，且学习难度大，不利于学生学习兴趣的培养 ；

(3) 缺乏项目整体架构设计的意识培养。

针对以上问题，在应用型人才培养的背景下，以市场为导向，基于人才市场调研，在课程改革中对该课程内容进行臻选，去掉汇编语言部分，增加课堂教学中真实项目案例的引入，构建工作过程系统化的教学模式过程 ；课程教学课内课外相结合，以课堂教学为主，课外第二课堂活动为辅，两线同时开展，通过多种方式、多种途径提高学生的嵌入式应用能力。

1 引入项目案例的课程教学改革

经过专业团队的市场调研，梳理行业中基于嵌入式技术应用的技术知识点，根据电子信息工程专业基于嵌入式技术岗位的能力需求，结合专业人才培养目标，引入真实项目案例，进行基于工作过程的课程大纲修订。调整课程结构、优化课程内容，压缩理论学时比，为项目案例的开展提供空间。课程增加了简易仪表系统设计、多功能日历系统设计、无线点餐系统设计等项目。

在教学设计中，按照嵌入式内部模块在设计中的应用， 结合真实案例进行课程学习。通过案例设计，引入系统设计的知识点，锻炼学生嵌入式系统的开发设计能力。每个案例融入多个模块的应用，通过各案例的开展、进行，学生不断在项目案例实施中得到知识、技能的迭代提升，从而掌握及提升嵌入式开发技能，锻炼综合性系统设计能力。

基于工作过程系统化开展项目案例实施。工作过程是“在企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”[3]，工作过程导向的课程实施是来自于职业行动领域里的工作过程，并进行适当的理论学习。当行动组织发生变化或职业发生变更时，课程学习所培养的能力依然存在，从而能重新获得新知识或新技能。每个项目的开展流程如图 1 所示。

本文以“多功能日历系统设计”项目为例，项目开展主要分为以下步骤 ：

(1) 学生以小组为单位展开讨论，分析项目设计需求、作品的功能要求，讨论或调研后给出多种设计方案，分析比较后最终确定方案为 ：人机交互性好，界面美观，具备时间查看、闹钟设定、数值调整并可显示温度值的时钟设计系统， 并从顶层系统进行架构设计。

(2) 分解设计模块。需要涉及的模块包括环境搭建、C 语言开发、时钟模块、测温模块。在这些模块中，部分模块已学习并应用过，在当前项目中又可反复学习进行知识迭代，而新出现的模块则需要认真学习，并将其带入真实设计情景。

(3) 项目所需的知识具备齐全后，可进行项目的具体开发，小组成员之间协调合作，进行任务分解、模块设计，再进行系统联调，反复测试修改，直至完成。在此过程中，实现行动领域的工作过程，并锻炼团队合作能力及职业素养。

(4) 设计完成后，模拟企业设计流程，进行资料整理，对设计过程进行总结，固化知识的迁徙。

图 1 基于工作过程的项目设计流程

2 第二课堂活动开展及建设

对于嵌入式技术这门应用性综合性非常强的课程来说， 应用开发技能、系统总体设计能力以及在项目实施中所锻炼的测试、调试方法必须通过不断地持续学习、反复迭代来锻炼提高。课堂有限的学时对于学生提升嵌入式开发技术来说显然不够，课外第二课堂活动的开展尤其重要。本专业开展第二课堂活动的行动方式包括以下几点 ：

(1) 校企合作，共建创客工作室。招收对嵌入式技术感兴趣的专业学生，由企业技术人员带领，了解行业前沿知识， 进行课外作品设计，吸纳部分优秀学生参与到教师嵌入式技术相关科研中。

(20 参加嵌入式类竞赛，鼓励学生参加各类竞赛。竞赛是有效促进教学的重要手段之一。目前，各类嵌入式竞赛主要以创新性作品设计为主，强调设计的现实应用情景及未来发展的可能性。竞赛是实现基于工作过程项目设计的最佳途径，是有明确目标的学生自主行为，能够促进学生以嵌入式技术为中心，将多门学科知识综合应用，迅速培养及锻炼学生的嵌入式系统开发及设计能力。同时，竞赛能激发学生的竞争意识，增加高校间学生的交流机会，大大激发课程学习的活力。

通过课内课外的结合，拓展课程学习资源，提升设计视野，培养及锻炼从宏观把握设计架构、微观进行系统模块开发的能力，从而锻炼学生嵌入式系统设计能力。课内教学、课外活动、竞赛开展互相促进，教赛相长，形成良性循环。

3 课程考核评价体系的改革

课程考核反映了学生对该门课程的知识掌握能力及获取状态。传统的理论考核不能全面反映学生的知识水平及设计能力，经过课程结构及内容调整，制定过程化的课程考核标准，实行以过程为主、理论为辅的考核方式，更能反映出学生在实践应用性较强课程中的能力达成度。

原课程考核评价构成 ：课程实验（30 分）+ 笔试（70 分）。过程化考核评价构成 ：课程表现（10 分）+ 作业（15 分）+

实验（15 分）+ 项目设计（10 分）+ 课程竞赛（10 分）+ 笔试（40 分）。

4 结 语

在应用型人才培养的背景下，《嵌入式系统开发与应用》建设的实施按两条主线进行 ：课堂教学改革 + 课外实践活动， 两者相辅相成，互相促进。通过课程改革及建设，使课程达到教学项目案例系统化、学科竞赛常态化的教学模式 ；多途径、多手段地使学生的课程学习“活”起来，学科知识“串” 起来。通过本年度课程建设的实施，通过分析、对比，已初步

看到成效。

在延伸课程《嵌入式课程设计》中，学生的设计作品类型、数量相较于往届有大幅提升，能基本达到单组单体， 无重复。作品设计基于情景式应用，功能性、系统性也有所提升。

在各类嵌入式竞赛中，报名参与人数有大幅提升，本年度竞赛获奖率有所提升。

参与工作室活动的学生积极性较高，参加学生人数大幅提升。

课程建设的成功与否直接反映学生嵌入式技术开发技能是否得到提升。本文基于应用型人才培养、课程建设的思路及方法加以浅析，以资分享。