竞教结合+项目驱动下嵌入式系统教学改革
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作者:王宝珠 李文娟
摘要：近年来嵌入式系统凭借着诸多优势逐渐脱颖而出，成为目前应用最广泛的高新技术之一。为了培养嵌入式系统方面的人才，近年来全国各高校掀起了一股嵌入式系统教学与实践的热潮。本文针对应用型本科嵌入式系统课程教学中存在的种种弊端，提出以竞赛为载体、以项目为驱动，以竞促教、竞教结合，以做导学、项目驱动的实践教学改革思路，对嵌入式系统教学进行革新，提高学生学习的积极性、主动性和能动性，实现培养实践型、技能型、创新型、工程应用型人才的目标。
关键词：嵌入式系统;竞教结合;项目驱动;实践教学;创新人才
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）32-0160-02
应用型本科院校以应用型人才培养为主要任务，培养具有专业应用理论和较强实践能力的专业人才。嵌入式技术是近些年新兴且非常热门的专业技术，它不仅是一门综合多个领域知识的工程应用技术，也是移动互联网和大数据行业等新兴行业领域的重要组成部分，因此嵌入式软硬件工程师成了近年来最为热门的职业之一，在此背景下，如何能跟上时代的发展、社会的需要，提高嵌入式系统技术人才的培养质量，不仅对学生就业有着重要的作用，也对进一步推动相关行业的发展有着深远的意义。
1嵌入式系统教学的现状及存在的问题
嵌入式系统具有较强的技术性、实践性及综合性等特点，学生普遍感觉学习起来比较困难，且学习过程中理论与实践联系不紧密，课程的工程实践性很差，毕业后很难满足社会相关行业的需要，究其原因，主要体现在：
①嵌入式系统课程在教学中课时分配不合理，理论学时过多，实践学时偏少，不适合应用型人才的培养。
②实验内容安排不合理，过于简单。验证性实验多，学生自己动手的设计性实验少;单一性基础实验多，综合性开发实验少。从而导致实验教学流于形式，学生做实验只是看着实验指导书“照葫芦画瓢”，设计开发的能力难以培养，课后也无法对所学知识灵活运用。
③嵌入式系统课程知识量大、内容多、课时少，导致授课教师往往会将各种知识点“填鸭式”地灌输给学生，让学生死记硬背，忽视学生创新实践能力的培养，学生感觉枯燥无味，无法调动学生学习的兴趣、主动性和积极性。
④实践教学缺乏实践环境与学科竞赛平台支持，缺少项目渗透到教学之中，提升学生实践动手能力。
⑤采用传统的试卷考核方式，或者开卷或者闭卷，仅仅是对理论知识进行考核，以分数高低论英雄，而实践环节要么不占分数比，要么比例很小，完全忽视了实践在该课程中的重要性。
因此嵌入式系統课程的教学改革成为亟待解决的问题。
2应用型本科嵌入式系统教学改革的措施
应用型本科嵌入式系统教学应当以实践创新能力培养为核心，针对嵌入式系统课程体系中理论讲授过多、实践教学偏少，而实践教学缺乏实践环境与平台支持以及学生学习过程中缺乏兴趣，积极性不高，考核标准不合理等问题，结合项目与学科竞赛平台，以项目为驱动、以学科竞赛为载体来促进嵌入式系统实践教学的改革，满足社会对嵌入式系统人才的需求，扩大学生就业面。
2.1以项目为驱动提高学生学习兴趣，培养学生创新意识
采用项目驱动的实践教学体现了CDIO工程教育的理念，重在“做中学”，整个教学过程以项目的形式开展教学，达到理论实践一体化、传授知识与培养能力一体化、“教、学、做”一体化的培养工程人才的目标。
将嵌入式系统教学课程知识点进行碎片化和重组，将整个实践教学过程以项目的形式展开，项目的选取与专业及课程内容密切相关，项目设置根据课程内容及学生学习程度可大可小，由易到难，由简到繁，让学生易于接受。所设项目不仅要利用所学知识与理论，同时也要紧跟行业相关需求，注入领域内前沿技术。也可以将一个大项目分成相应子项目，对相应子项目再进行具体的任务分解，在整个过程中，要求学生以教学主体的身份参与进来，对项目进行系统下的开发设计，最终完成，真正做到以做导学、项目驱动，这样才能激发学生学习的兴趣和积极性，使学生能够在项目开发的过程中自主的发现问题、利用课程知识分析问题、进而解决问题，既可以达到学习课程知识的目的又可以培养学生的工程实践能力和创新意识。
2.2构建“学竞一体”的嵌入式系统学科竞赛平台
“以赛促教、以竞促学、赛教结合、学竞一体”的教学方法为培养一批“厚基础、重动手、善创新”的高素质信息技术人才奠定了坚实的基础。
以学科竞赛为载体，组织成立学科竞赛指导委员会和学科竞赛委员会。教师的教学理念需要转变，由授课者要向指导者转变，组织和指导学生参加各级嵌人式系统专题比赛、单片机设计大赛、机器人比赛、电子设计竞赛等，组建高质量竞赛队伍和组建高水平教师竞赛指导队伍。积极参加高水平嵌入式系统相关赛事，同时学校也可自行组织相应的院级比赛、校级比赛。与学校密切沟通，完善奖励机制，激发师生的热情，使学生在竞赛的过程中学习相关知识，既准确又高效，有力地推动创新型、实践型学生培养。
2.3合理规划和设计教学内容，构建嵌入式系统实践教学体系
根据嵌入式系统为实践性较强的课程的特点和具体情况，构建“以项目为引导，以竞赛为载体，以需求学理论，以实践为主导”的分层次的实践教学体系。将实践教学进行分层次培养。
对于基础型实验，是根据课程知识点设置的一些验证性实验，需要学生在实践中掌握课程理论及实践操作方法，所有学生必须全部掌握;对于综合设计型实验，是综合整个课程的知识，利用实验室资源，需要学生构造一个具有实际意义的嵌入式应用系统的实验，该实验以课程设计的形式进行，选拔系统性、实践性、创新性、工程性较强的学生。对于研究型实验，是开放性、创新型实验，以实际的工程项目为依托，学生自主完成，是使学生提高探究性学习能力，增强团队协作能力及工程实践能力。为此我校建设了电子设计实验室、物联网虚拟仿真实验室以及卓越工程师实践中心。 2.4以学生为认知的主体，变被动学习为主动学习
通过灵活多样的教学方法和教学手段去引导学生完成学习任务，发挥学生在实践教学活动中的主体地位，由经验传授向启发引导转变，增强实践教学开放性，激发学生学习的主动性。
以项目为驱动的实践教学以学生为主体，教师的角色是项目经理。在项目开发的初期，教师制定项目计划，并将学生组织成不同开发小组，分配工作，对项目进行拓展与深化;学生是项目实施的主体，学生掌握项目开发技能，制定项目计划、分配资源和控制项目实施过程。在项目开发的过程中，实行组长负责制，为激发学生的参与热情与主动性，各项目小组在教师的引导下对团队成员定期进行技能考评。
以学科竞赛为载体的实践教学过程中，教师的角色既是指导老师又是评委，在比赛之初，教师和学生一起讨论方案、方法，提出可行性方案，具体实施由学生自己来完成，教师在过程中起监督和指导的作用并对其完成情况进行评估，提出意见。
2.5改革课程考核方法，突出实践过程成绩
实践教学的顺利进行需要完善的实践管理制度作为保障，因此，应当建立全新的评价制度和考核方法。
改变传统期末试卷考试的考核方法，改变以往考试理论考试占比大，实践实验操作占比小的状况，增加实验课操作的学分占比。在培养方案中增加参与相关学科竞赛和项目开发的学分，并根据获奖等级获得不等的学分，根据在项目组中的工作量获得不等的学分，激发学生的竞争意识，提高学生的主动性。与此同时，将嵌入式系统作为主修专业课的专业的奖学金的评定与实践操作挂钩，在相关学科竞赛中获奖或在项目组中有重要贡献的学生优先。
3预期效果
①推动应用型本科院校嵌入式系統教育教学改革，促进创新实践型大学生人才的培养。
②适应学生特点和社会需求，培养出更多的能够满足社会需求的嵌入式技术人才，实现学生、社会、学校的多赢。
③建立符合我校特色的嵌入式实践教学体系，能够全面提升学生技能水平和就业竞争力，让学生在实际的工作或项目中解决问题，真正使学生“会做”“能做”。
④以科研项目为驱动+以学科竞赛为载体的嵌入式系统教学模式能全面调动学生的能动性，激发学生学习兴趣，由被动学习变主动学习。
⑤实现培养实践型、技能型、创新型、工程应用型人才的目标。
4小结
根据我校为应用型本科的特点，结合嵌人式系统课程的技术特点，通过开展竞教结合、项目驱动的嵌人式系统教学改革与实践，从教学实践来看，以工程项目驱动可以有效地缩短学生与实际应用之间的距离，培养学生独立思考、解决问题、创新研发的能力。以学科竞赛为载体可以激发学生的竞争意识、以赛促学，在竞赛中学习、在竞赛中成长，大大提高了学生的兴趣和积极性。从而实现培养实践型、技能型、创新型、工程应用型人才的目标。
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