高校电子信息类嵌入式方向
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关键词：校企合作;电子信息;课程群;课程体系
地方高校由于地域的原因导致师资缺乏和环境不完善，理论教学过程中存在知识灌输的现象，实践教学环节与企业需求严重脱节。为了紧跟国家信息产业发展战略，积极应对电子信息类人才的需求变化，2013年我校与青岛软件园联合招收电子信息科学与技术(嵌入式方向)本科学生。合办专业采用2+1+1的办学模式。第一、二学年，学生在学校上课，以学校师资教学为主，完成基础课、专业基础课的学习任务。同时，由企业的专家负责课程设计环节和实践技能教学;第三学年，在学校上课，以企业师资教学为主，学生按专业方向学习;三年内，学生修完专业人才培养方案所规定的基础课程和主干专业课程;第四学年，在企业上课，由企业师资承担企业项目授课及实习安排，并完成毕业设计(论文)环节。通过与青岛软件园5年的校企专业合办，我校与企业根据嵌入式人才产业和企业的需求，共同制订了人才培养方案和教学大纲。在教学运行方面，青岛软件园选派一线优秀的开发经理、项目经理参与到嵌入式相关专业课程的教学过程中，为学生开展有针对性的专业课程短期实训，使学生加深了专业知识的理解和掌握，提高学生的动手实践能力。电子信息科学与技术(嵌入式方向)中的专业课程门类较多，如果没有形成完整的课程体系，那么这些课程仅仅是相关知识和技能的简单叠加。课程体系不仅反映嵌入式人才培养的目标，而且遵循应用型本科教育的规律。虽然校企合作在一定程度上实现专业设置与产业需求对接，课程内容与职业标准对接，教学过程与产品研发对接，但是随着校企合作教学的不断深入，也存在一些难以回避的、亟待解决的问题，尤其是核心课程的体系结构建设[1，2]。
一、课程体系结构的建设理念
本专业是培养嵌入式系统人才为目标，而嵌入式系统是以应用为中心，软件和硬件的综合体。课程体系是指同一专业不同课程门类按照门类顺序排列，它是培养目标的具体化和培养目标实施的规划方案。嵌入式系统与课程体系的关系。只有建立完整的课程体系结构，才能达到学以致用的效果。通过校企联合教学的全方位合作方式，高校教师和企业工程师间优势互补，才能建立以嵌入式应用为中心的课程体系结构，推动校企合作的嵌入式教学长远可持续发展[3]。CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Imple-ment)和运作(Operate)。按照CDIO的工程应用思想，结合社会行业和嵌入式企业的人才需求，开展课程体系的建设与研究，其建设思想如图1所示。三层体系结构包括硬件、软件和实训体系，达到理论与实践协同的多层次嵌入式课程体系。此外，通过课程设计、学科竞赛、创客空间等第二课堂，进一步加强实践技能和理论知识的提升。
二、课程体系结构的建设方案
(一)理论课程体系
嵌入式系统设计是一项专业性和系统性非常复杂的工作，在课程体系的建设中，应从设计系统的全方位出发，综合考虑软件和硬件的技能需要，而不是仅仅改革单一课程。围绕嵌入式人才培养目标，整合前期校企合作的教学成果，融合企业先进的工程教学实践手段，以课程群为建设为基础，从课程理念、课程目标、课程内容以及课程教学方式等四个维度出发进行嵌入式核心课程体系的协同构建。课程体系以硬件课程群、软件课程群和Linux课程群三个课程群为基础协同构建，建设方案如图2所示。硬件课程群的主要目标是掌握嵌入式系统设计中的硬件设计。该课程群中，数字电路和模拟电子技术是硬件课程设计的基础，单片机、FPGA和ARM是嵌入式设计硬件的三种主流硬件平台。通过三种硬件平台的学习和实践，使学生在学习共性知识的基础上，交叉对比三种硬件平台，理解不同硬件的结构特点和设计优势，从而在面向不同应用时合理地选择硬件平台。软件课程群的主要目标是掌握嵌入式系统设计中的软件设计。该课程群中不仅包括C、C++和Python三种编程语言，而且包含数据库原理和数据结构。C语言作为最流行的嵌入式编程语言为后续的Linux驱动开发、单片机设计和片上系统设计等课程奠定了基础。C++和Python两门课程为后续的嵌入式应用编程提供了选择。Linux课程群的主要目标是掌握嵌入式系统及系统开发。该课程群中，以Linux操作系统为主线，通过Linux的操作系统学习、Linux操作系统的移植、Linux驱动和应用开发，让学生从嵌入式系统的层面掌握硬件和软件的协同工作原理，巩固嵌入式理论知识，提升实践动手能力。
(二)实践课程体系
随着嵌入式技术的井喷式发展，传统嵌入式实践课程体系由于实践项目内容陈旧、实践体系知识单一、课程之间联系不强、与社会需求严重脱节[4]。为此，我们以注重校企结合，倡导能力训练，强调创新拓展，深度结合社会需求，探索建设了嵌入式核心课程实践课程体系。整个实践课程体系包含三个层次，具体包括基础能力层、综合应用层和创新拓展层，其课程体系结构如图3所示。每一层包含教学中的教学目的、教学方法和教学内容。第一层是基础能力层，以加深理论知识提高实验技能为目的，采用项目驱动的教学方法，设计嵌入式课程中的基本实验项目。第二层是综合应用层，以培养学生嵌入式系统设计为目的，提升学生分析问题和解决问题的能力，采用系统设计的教学方法，将不同的实验模块、不同的知识点和不同的课程交叉揉和，并进一步重构知识和融合知识，进而达到将基本概念和基本原理融会贯通，活学活用。第三层是创新拓展层，采用协同化和团队化的教学方法，依托学院实验室软硬件资源和师资力量，以第二课堂、创新训练计划项目、电子设计竞赛和各类学科竞赛为载体，培养学生创新能力、团队能力、工程管理能力。
三、结束语
电子信息类嵌入式核心课程体系结构的建设综合体现嵌入式系统技术各层次理论知识与其实现过程相关性，形成理论与实践协同的多层次课程体系结构，加快促进校内教育与企业教育两个主体的有机衔接，从而在培养高技能、技术型应用本科创新人才这一目标上达到“1+1>2”的效果。
参考文献：
[1]李磊.对电子信息工程专业教育的思考[J].教育与职业，2014(27)：139-140.
[2]章献民，杨冬晓，杨建义.电子信息类专业课程体系的改革实践[J].高等工程教育研究，2017(04)：178-181.
[3]郭秀梅，王成义，张萍.“双一流”战略背景下电子信息类课程体系群建设初探[J].高教学刊，2018(12)：21-23.
[4]孙科学，郭宇锋，肖建，等.面向新工科的工程实践教学体系建设与探索[J].实验技术与管理，2018，35(05)：233-235.
作者：聂阳 单位：集宁师范学院 高速信号处理与物联网技术应用重点实验室
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