“人工智能+”背景下嵌入式系统课群的教学改革研究
来源:用户上传
作者:
摘 要 随着深度学习技术在机器视觉、语音识别、机器翻译等领域取得的一系列进展，“人工智能+”时代也宣布到来。在“人工智能+”的时代背景下，嵌入式系统设计教学中的课程体系也需要与时俱进，融合人工智能相关技术和应用场景。本文对微电子专业中的嵌入式课群教学改革问题进行了深入的探索，从课程体系结构的更新、项目制的引入等方面提出了改革措施，为微电子科学与工程、电子信息工程等专业的嵌入式课群开展提供了参考价值。
关键词 人工智能 嵌入式课群 微电子专业 项目制
中图分类号：G642 文献标识码：A
0引言
“人工智能+”背景下的教育教学改革面临着重大的机遇和挑战。嵌入式系统课程群是微电子专业中不可或缺的一部分，在创新创业环境下，嵌入式系统课程群更强调学生的创新能力培养。通过项目驱动式的教学方式变革，使嵌入式系统课程群的教学内容更适合创新型人才的培养目标。而在“人工智能+”的新工科背景下，如何将人工智能技术和应用场景与嵌入式教学中的课群结构、实践项目有机的结合，是当前嵌入式教育教学研究中的热点问题。
1“人工智能+”背景下嵌入式系统课群的现状
嵌入式系统课群中含有硬件类和软件类的课程，需要学生具备软硬件协同设计的能力。在人工智能快速发展的背景下，以深度学习算法为代表的软件算法在嵌入式移动产品中的应用比重越来越多，这就对学生的软件设计能力要求更为迫切。然而，目前嵌入式系统课群中的课程实验内容针对软件编程的訓练偏少，使得大部分学生对软件编程缺乏足够的认识。
由于微电子专业的师资普遍不具备计算机方向的专业背景，因此目前开设的大部分嵌入式课程内容还缺少足够的人工智能实际项目训练。加上实验室由于经费的限制，部分实验设备过于老化和陈旧，以及人工智能算法的发展较为快速，目前嵌入式课程中所采用的实验项目普遍较为过时，与企业中的实际项目相去甚远，无法培养出适应当前企业需求的“人工智能+”嵌入式人才。
因此，为了适应“人工智能+”背景下的人才培养模式，嵌入式系统课群有必要进行课程环节及工程项目方面的改革。
2“人工智能+” 嵌入式系统课群的改革措施
针对当前微电子专业中嵌入式系统课群存在的上述问题，从课程教学环节和教学内容方面，我们提出如下几点改革措施：
2.1课程环节设计
嵌入式系统中的分类和层次较多，课程环节设计需要将不同课程的特点和人工智能相关技术有机结合，将各环节无缝衔接，使不同课程围绕着嵌入式系统知识为核心进行开展。
2.1.1理论知识讲授
针对嵌入式课群的特点，采用学生讨论为主，教师讲授为辅的授课模式。并结合雨课堂等多媒体工具，对嵌入式系统中的相关原理进行授课。配合适当的工程案例分析，让学生对实际工程项目有个初步的认识，为后续实验环节做准备。
2.1.2课后作业训练
在课后，教师安排适当的作业，包含理论分析、编程训练、专题讨论等环节，在微信群上引导学生对嵌入式知识架构进行梳理和消化。该环节主要培养学生在“人工智能+”背景下的自主学习能力。
2.1.3实验实践
在嵌入式课群中，实验实践环节是最重要的教学环节。针对嵌入式课群中的不同课程，调整相应的实验课时占比。遵循学以致用的原则，以目标为导向，设立综合型实验，对完成综合型实验所需掌握的功能模块进行详细讲解。传统教学模式往往先从功能模块讲起，这就存在着学生学习功能模块时不知道该模块有什么用的弊端。采用自顶向下的实验设置模式，有别于传统教学中的实验设置方式。该环节对于培养学生动手能力，掌握真正的嵌入式开发技术，具有至关重要的意义。
2.2教学内容设计
在教学内容设计方面，采样项目引导制（Project-Based Learning， PBL）方法，设立基于人工智能算法的嵌入式综合性实验。例如基于STM32处理器的人脸识别软硬件系统设计，就需要学生对人脸识别技术中用到的最新算法进行学习，对STM32处理器的工作原理进行学习，对人脸识别系统中的摄像头及其他传感器的硬件工作原理进行学习等等。教师针对项目要求的功能指标做前期的讲解说明，并设计相应的基础实验，让2-3名学生组成项目团队，合理分工，制定项目工作计划，并监督学生开展项目实施。
教学中的实验项目内容，均从厦门本地嵌入式相关企业中获得。面向企业需求，凝练出适合学生完成的项目任务。教师针对项目的难易程度、涉及知识面、训练的能力范围等多维度进行评估，对项目进行适当的裁剪或增加额外的任务。最终设立客观公正的评价体系，对学生的学习情况进行评价。
3结语
本文以培养微电子专业学生在嵌入式系统设计方面的能力为目标，对嵌入式系统课群在“人工智能+”背景下的现状进行了分析，并针对当前嵌入式系统课群存在的一些问题，提出了相应的改革措施。主要从课程环节和教学内容上着手，结合人工智能技术，以PBL项目引导制为方法，进行教学方式改革，以适应人工智能快速发展的需求，培养出具有创新型嵌入式设计能力的优秀人才。
基金项目：2019年厦门理工学院校级教育教学改革研究项目（JG2019013）。
参考文献
[1] 孙子建，田海青.人工智能视域下新时代教学改革的“变”与“守”[J].计算机时代，2019（09）.
[2] 陈铖颖.微电子专业中模拟领域课程群的CDIO教学建设[J].教育教学论坛，2019（19）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15112590.htm
