孫偉　楊松　劉青山　朱建棟　張小瑞　周宏運

摘要：針對教育部提出的“卓越工程師教育培訓計劃”（簡稱為“卓越計劃”），在總結(jié)我院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學改革實踐和嵌入式系統(tǒng)目前教學狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合“卓越工程師計劃”中的培養(yǎng)要求，提出一種重在培養(yǎng)具備寬廣的知識面、扎實的基礎(chǔ)，較強動手操作能力的未來工程師的教改方案。同時，通過嵌入式系統(tǒng)教學改革，證明該教學改革思路有很好發(fā)展空間和實踐能力，并對“卓越計劃”的實施和推廣有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)工程；卓越工程師；嵌入式系統(tǒng)；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為今后一項具有國家戰(zhàn)略意義的重要決策[1]，物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機，互聯(lián)網(wǎng)后又一個信息技術(shù)綜合應(yīng)用的代名詞，掀起信息產(chǎn)業(yè)第三浪潮，其重要性顯而易見，因此國家2011年在全國55所高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，該專業(yè)是國家戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)急需的且指定大力發(fā)展的電子信息類專業(yè)，未來有著很大的需求和發(fā)展空間。從2012年開始，我校實施了教育部制定的“卓越工程師教育培訓計劃”，該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)[2]。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是我校特色專業(yè)之一，我校將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為“卓越計劃”重點培養(yǎng)專業(yè)之一，因此，結(jié)合“卓越計劃”的要求，深入進行“嵌入式系統(tǒng)”課程教學改革勢在必行，以學生為中心，以開拓知識視野、激發(fā)學習熱情、培養(yǎng)實踐能力為目的，為國家提供大批動手能力強，滿足企業(yè)發(fā)展要求，適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需求的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。

一、教學現(xiàn)狀

目前嵌入式系統(tǒng)教學存與許多其它工科專業(yè)共存的問題[3]。比如，課時安排不合理，實驗課時較少；重傳統(tǒng)理論教學，輕實驗教學；實驗教學方式比較單一、實驗內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性，跟不上目前嵌入式發(fā)展水平；實驗教學缺少對非智力能力和綜合能力的訓練；實驗室嵌入式系統(tǒng)實驗的設(shè)備過于陳舊，實驗室管理制度不完善；不能利用校外有效的合作資源進行實驗教學內(nèi)容的拓展[4]；課程考核方式不完善，往往單純從理論考試成績和實驗結(jié)果評判，忽略實驗過程，上述種種問題，導致目前許多學生學完嵌入式系統(tǒng)課程之后，即使考到高分，依然不能獨自完成教學大綱要求之內(nèi)的相對簡單、容易實現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)項目的開發(fā)，學生完全處于紙上談兵階段，這樣培養(yǎng)出來的學生不符合卓越工程師的要求，更不符合企業(yè)和國家所需要的復(fù)合型工程技術(shù)人才的要求。

二、以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為原則的改革

1. 開展研究性學習

在理論教學中，改變傳統(tǒng)填鴨式教學方法，老師不再只是對著現(xiàn)有的課本或者PPT直接講解嵌入式系統(tǒng)的理論知識，而是通過提出目前實際嵌入式系統(tǒng)研究和開發(fā)過程中遇到的問題，或者將已有嵌入式產(chǎn)品中存在的問題作為探究背景，通過設(shè)置讓學生和老師之間展開開放式討論和自由提問的環(huán)節(jié)，讓學生積極參加到課堂活動中來，最后，將老師的點評總結(jié)作為課堂內(nèi)容的點睛環(huán)節(jié)，旨在將枯燥的基礎(chǔ)理論知識是如何運用到實際嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中、以及如何解決實際問題的過程講解給學生。通過這種研究性的學習方式，給學生留下更加深刻的印象，激發(fā)學生學習嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的興趣，使學生對嵌入式系統(tǒng)的理論知識的本質(zhì)有更加深刻的認識，在以后的學習過程中將知識熟練運用到實踐開發(fā)項目中去。

2. 開放設(shè)計性實驗

去除以往實驗結(jié)果單一，過程機械化，沒有拓展性，缺乏綜合型和研究型的基礎(chǔ)驗證型實驗[5]。改用內(nèi)容比較新穎，又不太復(fù)雜的開放設(shè)計性實驗，比如，當前智能手機和游戲開發(fā)是一個很流行的研究方向，智能手機中簡單游戲就是一個很好的嵌入式具體應(yīng)用的例子，所以我們可以選取一些相對簡單、開放性強、形式新穎、吸引力足的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的游戲案例來取代已經(jīng)沿用多年的實驗內(nèi)容，使實驗課的內(nèi)容真正做到來源于實際案例，又促進實際嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的功能。開放性設(shè)計實驗不僅豐富嵌入式系統(tǒng)的實驗內(nèi)容，而且使實驗本身更加有趣、貼近生活。更重要的是在進行上述開放性設(shè)計實驗的過程中，學生可以親身體會到實踐是如何檢驗真理、理論與實踐之間如何相互促進的道理，在一定程度上可以激發(fā)學生學習嵌入式系統(tǒng)的興趣，培養(yǎng)學生敢于創(chuàng)新、敢于探索、不怕困難的科研精神。

3. 以競促學

學科競賽是學生實踐能力培養(yǎng)的一種重要方式，競賽是對學生更高一層次的要求，是考察學生綜合能力的一個重要方法[6]。目前諸如博創(chuàng)杯嵌入式比賽，“ZLG杯”中國大學生ARM嵌入式系統(tǒng)電子設(shè)計競賽，微軟嵌入式大賽，全國大學生電子設(shè)計競賽等都是含金量較高的比賽，通過參加競賽可以發(fā)掘出嵌入式系統(tǒng)這門課程真正的魅力所在，解決嵌入式系統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)中缺乏挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的不足，真正提升學生實際動手操作解決特定問題的能力，提高實踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量。在比賽過程中不僅對學生嵌入式系統(tǒng)及其它學科知識的拓展有所幫助，而且能夠培養(yǎng)學生團隊競爭和配合意識。

4. 嵌入式系統(tǒng)實習實訓

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為“卓越計劃”重點培養(yǎng)專業(yè)之一，對于實踐訓練要求自然極高，改變以往實習完全以老師講解為主導，動手環(huán)節(jié)較少，完全違背實習實訓方式，將學生帶到當?shù)貙η度胧窖芯烤哂幸欢ㄒ?guī)模的企業(yè)公司參加實習培訓，了解目前企業(yè)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)流程和水平。同時將實習實訓的主導權(quán)下放給學生，鍛煉學生實際動手操作能力，以一種學生為主，老師為輔的實訓方式讓學生真正融入到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中來。

5. 改革考核方式， 體現(xiàn)綜合能力

事實證明“一張試卷打天下”的考核方式往往并不能真正反映出學生對于知識的掌握和運用情況。為了督促學生認真做好嵌入式實驗，真正考核學生實驗動手和實驗觀察能力[7]?？蓪⑶度胧较到y(tǒng)課程成績分為： ①筆試理論成績，該項占40%，主要考察嵌入式操作系統(tǒng)概述、微處理器與調(diào)試技術(shù)、ARM體系結(jié)構(gòu)和指令集、ARM開發(fā)工具和匯編程序設(shè)計、嵌入式存儲器和接口技術(shù)等； ②開放設(shè)計性實驗的成績，該項占40%，主要考察每次實驗課學生出勤次數(shù)，具體操作步驟，實驗結(jié)果完成情況以及實驗報告；③課外創(chuàng)新成績，該項占10%，主要考察學生參加各種嵌入式比賽、實戰(zhàn)項目開發(fā)和創(chuàng)新實驗實踐活動的獲獎情況；④學期末的實習實訓成績，該項占10%，主要考察在實習實訓階段指定項目開發(fā)的完成情況。

結(jié)語

工程師是未來世界的塑造者[8]。嵌入式系統(tǒng)是一門實踐性很強的課程，因此采用課內(nèi)外、校內(nèi)外相結(jié)合的實踐教學體系，以卓越工程師的基本要求為導向，使學生能熟悉掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，掌握一種開發(fā)工具，熟悉一種調(diào)試方法，使學生在學完嵌入式系統(tǒng)課程后，能真正掌握最基本的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，成為一名合格優(yōu)秀的卓越工程師。

參考文獻

[1] 2009年11月3日溫家寶總理向首都科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話.

[2] 王娜君， 王杰， 李旦， 高勝東. 基于工程能力培養(yǎng)的實驗教學改革探索[J]. 教育探索， 2011，（10）： 49-50.

[3] 冼進， 賈德良， 畢盛. 嵌入式系統(tǒng)實驗課的教學改革初探[J]. 實驗室研究與探索， 2010， 30（8）： 282-284.

[4] 周愛國. 大學生實踐能力培養(yǎng)存在的問題及對策[J]. 教育探索， 2009， （1）：74-75.

[5] 李秀娟， 張曉東， 魯可， 張杰. “嵌入式系統(tǒng)”開放實驗室建設(shè)與實踐[J]. 實驗室研究與探索， 2011， 30（5）： 156-158.

[6] 殷建軍， 張明武， 萬軍洲. 競教結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)實踐教學改革[J]. 計算機教育， 2011， （6）： 1-4.

[7] 俞建新. 略論嵌入式系統(tǒng)的實驗教學[J]. 實驗室研究與探索， 2006. 25（7）： 741-745.

[8] 龔克. 轉(zhuǎn)變觀念大膽試驗建立卓越工程師教育培養(yǎng)的中國模式[J]. 中國高等教育， 2010， （18）： 10-12.

作者簡介：

孫偉（1980-），男，河南南陽人，講師，博士，從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，計算機自動控制，測控技術(shù)方面的研究；楊松（1992-），男，江蘇淮安人，本科生，從事計算機自動控制，傳感與控制技術(shù)方面的研究；劉青山（1974-），男，山東臨沂人，博士后，教授，從事模式識別與智能系統(tǒng)，超聲檢測與信號處理，精密機械與儀器方面的研究；朱建棟（1992-），男，江蘇興化人，本科生，從事計算機自動控制，傳感與控制技術(shù)方面的研究。