摘要：在高校教学体系中，嵌入式系统相关教育工作，是一门重要的交叉性学科。就应用分类而言，嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机为基础的系统，是电子、信息技术、通讯等相关专业的基础性课程。基于此，与各专业结合，实现应用型教学改革，是高校推进嵌入式系统课程体系建设的重要方向，需要教育工作者结合实践在教学中探究。
关键词：嵌入式系统；应用型；教学实践
中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN0257-2826 （2019）09-080-02
前言：嵌入式系统，可以理解为一种被嵌入到对象内部的专用计算机系统。作为一种计算机系统，具备了专用性、嵌入性等特征。随着信息时代的到来，嵌入式系统在越来越广泛的领域被应用，也成为高校计算机、通讯等诸多专业的基础性学科。关于嵌入式系统的应用，已经成为行业、高校等广泛关注的内容，教育工作也随之发生了转变。本文即针对高校应用型嵌入式系统课程体系教学的改革展开讨论。
一、嵌入式系统课程特色及现状
就定义而言，嵌入式系统可以被理解为“以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，对功能性、可靠性、成本、体积、功耗都有严格要求的专用计算机系统”。就此而言，每一个嵌入式系统都是一个独立的计算机，在产品内部完成一系列的操作。随着信息时代的到来，嵌入式系统被越发广泛的运用，如我们常见的智能手表、iPad等，其中都有嵌入式体系的存在，可见其运用之广泛[1]。作为高校教育的一门基础性学科，嵌入式系统也已经成为如计算机、电子、电信等相关专业的公共基础性课程，是一门多元的交叉学科，其教学意义已经不局限于对某一学科的贡献，同样也在于对学生的综合素养的全面调动，能够为学生未来的学习做出进一步的铺垫，培养出适应社会需要的具有专业技能的综合素质人才。
就教学现状而言，尽管我们一再强调嵌入式系统在教育体系中的存在意义，但是学校教育发展之下，嵌入式相关课程教育发展并不顺畅，仍然有许多“不和谐”之处，需要逐渐调整与改革，笔者基于对高校及专业技术院校的相关工作调研及自身的实践中，对此进行了如下概括：
（一）学校教育疲软
学校对于嵌入式系统课程管理的疲软，导致发力无效，尽管课程已经有了，但是效率却并不明显。近年来，随着嵌入式系统在行业中被重视程度的提升，学校相关课程却陷入了另一种尴尬——与社会脱节[2]。有些学生甚至为了提升自身的专业素养，选择课外的一些专业培训机构去做进一步学习，这也不得不引发对学校教育工作的又一次深入思考。当前各高校对于“嵌入式教育”分为理论与实践两部分，共48课时的内容，理论部分占36课时，实践部分占12课时，教学集中于有限的课堂时间。这也导致，除了一些必要的理论知识，学生既得不到相关的实践，也难以找到学习的趣味性等，效率低下。
（二）实验室建设有待完备
以应用为中心的嵌入式系统教育工作，应当有相应的实验室乃至实训基地作为支撑，但是这也意味着大量的资金投入，很多学校由此陷入了被动。设备老化、设施过于基础，难以及时更新与补充，是很多高校嵌入式应用系统试验中的硬件弊端。就软件方面，一台适合学生的ARM嵌入式教学系统平台，能够发挥事半功倍的意义，辅助的教学软件的开发，能够对学生的学习产生极大的助力作用，但是显然，学校教育也尚未对此发力。在整个嵌入式系统的构建与尝试中，需要的内容较为细碎，却使得学校因为成本限制等因素，阻隔了许多本应有的设备，配备的不齐全、实验室建设的疏漏等，都有可能严重影响教学效率。
二、应用型嵌入式课程体系教学意义
（一）激发学生的学习兴趣
在当前的高校教学中，应用型嵌入式系统课程体系的构建，能够进一步激发学生的学习兴趣。所谓“应用型”改革，更多的是基于对新鲜项目的尝试、对一些产品的初探等。“应用型”的改革，更多的关注到学生的实践操作，适应了当前的就业需求，作为教师甚至可以尝试将相关领域的热门招聘信息带入课堂，为学生解读这些招聘内容所对应的专业技能，使学生心里有底儿，找到学习与就业的关联，进而提高学习探究的兴趣[3]。一些产品与学生的生活离的很近，如车载导航、智能手环等，将这些内容的案例带入课堂，与学生一同讨论，能够使学生感受到知识的适应性和与现实关联的趣味性，积极投入到学习中。
（二）适应不同专业需求
适应不同专业的学习需求，也是应用型嵌入式系统课程体系改革所带来的重要转变，也是教学发展的方向所在。随着信息时代的到来，电子产品消费指数逐年攀登，嵌入式系统在越来越多的领域被运用：仪器仪表、网络通讯、航空航天、国防军事、医疗设备等诸多领域，都能找到嵌入式系统的影子，如果学生是嵌入式系统的专门研发专业，需要进行专业知识的学习，如果学生感兴趣的领域是其它方面，作为辅助的嵌入式系统也能够很好地对学生的专业基础知识学习产生影响，学科交叉的意义，远不止所带来的课程本身，更在于交叉过程中对学生能力的全面提升。
（三）助推学生的专业素质
助推学生的专业素质，也是应用型嵌入式系统课程教学改革的重要意义。嵌入式系统作为一门交叉学科，本身就带有探究性意义，激发其应用性质，就意味着嵌入式的计算机相关知识与各学科的综合与融汇，这些都需要教师与学生的共同探索与发展，为学生的学习与发展做出了铺垫，完善教学工作，以达成发展，促成学生的专业素质的全面提升[4]。学生在尝试将自己所学的理论知识、锻炼的实践能力，运用于产品、生产的实践中，就已经开始了自主的探索与尝试，这里面有知识的运用、有创新也有合作等，都是学生未来就业所需要的综合品质，此时的教育工作具有现实意义。
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三、应用型嵌入式系统课程体系建设策略
（一）转变教育理念
在当前的高校教育中，实现应用型嵌入式系统的课程改革，需要全面转变教学思路，逐步推动教学改革的发展。树立“理实结合”的教育理念。我国高等教育，乃至现代职业教育，都或多或少的存在着重理论轻实践的情况，除了前文指出的理论与实践课程分配的不合理，还有评价方式等的偏差以及日常教学中从教师中传递过来的理论探索等观念，都对学生产生了影响，这也是学生为何会选择出去参加专业进修班以提升自身的职业技能，而非信任学校的学习。理实结合，可以进一步尝试将理论课直接搬到实验室去上，理论的讲解与实验的验证的相结合，实践出真知，为学生带来新的体验。尝试将理论知识模块化，与学生在探究中去赢得知识等。树立以学生为中心的理念，避免课堂中的教师一言堂的情况，使得教师成为学生学习的合作者、陪伴者等，全面推动师生之间的沟通交流，完善教学工作，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
（二）培养学生的自主学习能力
培养学生的自主学习能力，是应用型教育工作的重要发展方向。在具体教学中，教师能够关注到学生的学习与成长，指导学生进行小组合作学习，互助共赢，增强学习能力。适当的将一些理论知识的学习交给学生，学生必须掌握的基础能力是查阅PCB原理图和专业文档，基于此，教师可以提出一些问题或者是布置一些任务给学生，由学生独立思考、自主学习来进行解答，适当的翻转课堂。在信息时代，教师也可以为学生提供一些嵌入式产品的视频、相关教学视频等，供学生观看与思考，做出自主的解读与尝试[5]。除此之外，在组织教学过程中，教师也要尝试与学生达成互动，完善教学工作，全面推动日常教学的发展及知识的补充，培养学生的自主学习能力。
（三）实验室的建设与开放
实验室是嵌入式课程的实践基础，也是维持教育工作开展的基础性内容。对于学校而言，有两个基础环节需要进行资金的投入与道路的探索——实验室与实践基地。在展开应用型嵌入式系统课程体系教学改革中，学校应当逐渐加大对实验室建设的资金投入。事实上，完成一系列的嵌入式系统建设实验，需要适合学生的ARM嵌入式系统教育平台、多种可供移植的嵌入式操作系统、CAN总线、USB摄像头、红外探测……等，繁琐而有序，需要大量的资金作为支撑。必要的校外实践基地的建设与拓展，可以尝试与其它院校、企业等的合作，为学生开阔处更广阔的平台。实验室的建设与开放，能够对学生的知识学习及获取产生积极的影响。除此之外，高校要综合考量为学生开放实验室。即使课堂展开理实结合的教学设定，将全部课时都带到实验室进行学习，仍然是十分紧张而有限的，加之教师对课堂的一些教学限定，学生很难有更多的独立思考。尝试将嵌入式系统探究的实验室开放，使得学生在课余时间，随时随地的针对自身的研究与学习项目，进行实验探究。
（四）为不同专业设定教学大纲
为不同专业设定不同的教学大纲，也是当前应用型嵌入式系统课程体系构建的重要环节。前文已述，信息时代发展之下，越来越多的学科、领域会运用到嵌入式系统，若是仅仅泛泛的教学，仍然会出现学科与就业契合度不高、效率低下的尴尬局面。在校园每个相关专业成立课程开发小组，针对不同专业设定本专业的嵌入式系统教学大纲，学生能够在专业指导之下，针对本专业的知识创设一个小型的嵌入式系统的构建，必然能为日后的就业等工作做出全面的铺垫。不同专业有不同的侧重点和切入点，如计算机专业的体系结构、微机原理及接口技术、操作系统课程等，与嵌入式体系有着密不可分的关联性。尽管看上去很多，但是大部分高校的计算机教学是以软件应用为偏向的，此时教学工作侧重于嵌入式（Linux）和嵌入式GUI这两个方面展开教学。不同专业的教学大纲，应当是基于嵌入式系统与相关专业的重难点等共同制定出来的，再结合当前的就业大趋势，适当的对教育内容进行删减与归类，寻找到适合学生学习的教学内容。
（五）革新评价体系
评价体系的建设，是对教师与学生的双重考量与激励。就教师方面而言，传统高校教学中，对于教师的考核工作更侧重于学术研究，只要教师有扎实的学术研究，就可以进行职称评定等，但是对于教师的其它能力，包括实践能力都关注不足，这也导致教师本身就与社会实践脱节，更无谈指导学生。在应用型嵌入式课程体系的教育中，可以尝试增加对教师实践能力的考核，并且鼓励教师参与到实践的探索中，将教学作为考核项，与学生一同进行实践考核。就学生而言，传统考核通常是按照30%平时成绩+10%实验分数+60%理论考试分数，这样的评价体系，明显的重理论轻实践，显然与应用型嵌入式系统课程体系教学改革不符。在组织教学中，教师可以尝试革新评价体系，与学生达成互动，增加实践及平时的内容，即使是考核内容，也可以逐渐走出试卷，关注一些项目、实验的考察，为学生的学习工作做出引导。应用型指导之下，知识开始综合，教师可以尝试开展一系列的“项目教学”内容，将知识点量化为项目，指导学生以小组为单位去完成，最终以项目的完成程度、学生的参与程度等进行综合考核，为学生打分。
结语：
在当前的高校教学中，推动应用型嵌入式系统课程体系的教学改革已经成为一种趋势，只有大胆革新，与时俱进，才能为行业注入新的活力，全面推动人才培养走向综合性、高品质的道路，为学校教育注入新的活力。在组织教学中，理论与实践相结合，创新与传承相统一，才能不断适应高速发展的信息时代，取得发展的动力。
参考文献：
[1]耿秋荣、王玉皞、王艳庆、陈荣伶.面向软硬件协同设计的嵌入式系统教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2016 ，12（6）：190—193.
[2]崔永利、唐远新、陈德运、林克正.项目驱动模式下嵌入式方向实践教学探索[J].实验室科学2016，12（2）：119—125.
[3]杨伟力、李伟民、杨盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系统课程改革实践[J].科教导刊（上旬刊），2016，15（6）: 56—57.
[4]王琳、马晓娜、孙峰等.嵌入式系统专业中Lroux操作系统教学研究与设计[J].计算机教育，2014，24（12）：77—81.
[5]吕燚、刘伟、叶立威.嵌入式工程实践课程与实践教学平台建设[J].计算机教育，2016，15（7）：159—162.
论文作者:李传娣
论文发表刊物:《教学与研究》2019年9期
论文发表时间:2019/9/5
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