龍 騰

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）信息工程學(xué)院 北京 100083）

2020年10月13日，中共中央國務(wù)院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》，方案中指出“探索建立應(yīng)用型本科評價標(biāo)準(zhǔn)，突出培養(yǎng)相應(yīng)專業(yè)能力和實踐應(yīng)用能力”[1]。在移動互聯(lián)背景下，迫切需要軟件工程等相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生能迅速投入移動開發(fā)領(lǐng)域的具體工作中。嵌入式開發(fā)技術(shù)這類移動開發(fā)類課程對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出了更加艱巨的任務(wù)[2-4]?；谝陨媳尘昂推惹行枨?，本文積極探索該課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新，旨在培養(yǎng)符合行業(yè)需要的應(yīng)用型人才，使得學(xué)生全面掌握嵌入式軟件開發(fā)理論知識、能夠熟練應(yīng)用移動開發(fā)技術(shù)。

1 課程現(xiàn)狀

1.1 課程任務(wù)與目標(biāo)

嵌入式開發(fā)技術(shù)是開設(shè)在第三學(xué)年第五學(xué)期的軟件工程專業(yè)核心課，與第四學(xué)期的“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應(yīng)用”“人機交互軟件設(shè)計”“計算機網(wǎng)絡(luò)”等主要專業(yè)課程進行銜接。課程不僅涉及開發(fā)語言、分析算法，還對軟件工程中的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)等環(huán)節(jié)提出較高要求。

通過系統(tǒng)講解嵌入式系統(tǒng)以及移動端開發(fā)技術(shù)等基礎(chǔ)知識，結(jié)合系列教學(xué)案例開展實踐，課程任務(wù)涵蓋軟件開發(fā)中需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)、代碼測試、文檔書寫、項目匯報等多個環(huán)節(jié)。課程旨在通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解嵌入式系統(tǒng)的基本特性和理論方法，掌握移動端應(yīng)用程序的開發(fā)和部署等技術(shù)，從而培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型移動開發(fā)軟件人才。

1.2 課程特點

課程內(nèi)容具有實時性。嵌入式開發(fā)技術(shù)更新快，例如：嵌入式軟硬件的最新發(fā)展、多種移動互聯(lián)的主流開發(fā)平臺的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、開發(fā)語言的升級換代、各類高級控件及支撐服務(wù)的更替等。該課程開設(shè)時間位于第三學(xué)年，是學(xué)生在第四學(xué)年進行畢業(yè)設(shè)計以及工作面試前的重要實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，課程的實時性對以上應(yīng)用型人才的考核環(huán)節(jié)有重要支持作用。

課程案例具有實踐性。嵌入式軟件開發(fā)涉及軟件工程的設(shè)計與開發(fā)、基于具體語言結(jié)合各類算法完成移動端的應(yīng)用實現(xiàn)，相關(guān)案例涵蓋多媒體、模式識別、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。相關(guān)實踐案例的創(chuàng)新性和綜合性，一定程度上決定了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此對教學(xué)方法、教學(xué)手段、案例設(shè)計等環(huán)節(jié)都提出了更高要求[5]。

課程考核具有綜合性?；谝陨咸攸c，嵌入式開發(fā)技術(shù)課程既包含嵌入式理論、又針對具體平臺有實踐開發(fā)需求。此外，該課程還涉及開發(fā)過程及相關(guān)文檔，涉及綜合案例的部分還有團隊協(xié)作的需要。因此，學(xué)生完成相關(guān)課程考核，能夠從多個方面檢驗自己的實踐能力及水平，從而為未來從事行業(yè)具體工作的迅速投入與開積極展打下堅實基礎(chǔ)。

1.3 現(xiàn)狀分析

課程內(nèi)容更新不夠及時?，F(xiàn)有的相關(guān)教材更新速度趕不上實際應(yīng)用的更新?lián)Q代速度[6]。除了教材以外，部分教學(xué)案例沒有做到與時俱進，難以吸引學(xué)生的興趣，也比較難服務(wù)于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和競賽項目等。

課程教學(xué)模式不夠靈活多樣。傳統(tǒng)的教學(xué)模式比較適合嵌入式軟硬件理論部分的學(xué)習(xí)，而該課程實踐性較強，課程后半階段的開發(fā)過程涉及的知識點和技術(shù)細節(jié)較多，純粹的知識點的教授較難調(diào)動學(xué)生主動性。

課程考核方式相對單一。嵌入式開發(fā)技術(shù)課程具備實時性高、綜合性強等特點。一般來說，理論課程進行閉卷考查，缺乏對學(xué)生工程思想、編程能力、文檔規(guī)范、團隊合作等能力要素的體現(xiàn)，不能全面、準(zhǔn)確地評估學(xué)生對該課程的掌握情況與實踐水平。

2 改革方案

2.1 線上線下結(jié)合的教學(xué)模式改革

首先，針對嵌入式開發(fā)技術(shù)課程實時性強的特點，考慮線上理論資源的更新和補充。利用超星學(xué)習(xí)通等平臺建設(shè)線上課程，包括課程視頻、教輔資料、互動論壇等。除此以外，補充斯坦福大學(xué)等名校同類課程視頻資源，還通過雨課堂、學(xué)習(xí)強國軟件等資源平臺補充思政資源，為學(xué)生課外預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、擴展等環(huán)節(jié)提供有效支持。

其次，針對嵌入式開發(fā)技術(shù)課程實踐性強的特點，考慮線上線下結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)的互動和擴展。課程內(nèi)設(shè)置限時作業(yè)、案例實驗以及擴展實驗。并注重相關(guān)案例的實時性，在課程教學(xué)演示案例和綜合性實踐中增加思政元素：例如神舟十一號飛船發(fā)射新聞，不同城市垃圾分類的實時政策等。

實現(xiàn)情況：理論與實踐結(jié)合，詳情參考表1。線上結(jié)合各類平臺，進行資源更新與共享，并結(jié)合移動端進行學(xué)情調(diào)研以及互動打分。線下結(jié)合實驗室實踐平臺，進行案例演示和擴展強化。將“內(nèi)容講解”“實例練習(xí)”“擴展練習(xí)”“實踐討論”“課后加強”等課程環(huán)節(jié)與線上線下的形式融合。

表1 線上+線下、課內(nèi)+課外的課程環(huán)節(jié)

以“模型—視圖—控制器”的章節(jié)學(xué)習(xí)為例，進行以上改革。在“內(nèi)容講解”部分，教師先進行“模型—視圖—控制器”概念介紹，然后通過學(xué)習(xí)通等線上平臺，進行課堂互動的學(xué)情分析和統(tǒng)計。從學(xué)生實時投票統(tǒng)計獲知其對知識的掌握程度，并定位到具體學(xué)生。

在“實踐討論”部分，教師演示并簡要介紹新聞生成器的界面以及涉及的其余界面，介紹新聞生成的實現(xiàn)邏輯。學(xué)生參與討論該項目中輸出口的元素和操作對應(yīng)的觸發(fā)事件，并檢驗學(xué)生建議的連接是否正確。在“實例練習(xí)”部分，學(xué)生基于模擬器完成相應(yīng)練習(xí)，并通過實踐互動平臺實時共享桌面信息，展示完成效果，實現(xiàn)多元化學(xué)習(xí)形式。在“課后加強”部分，學(xué)生從擴展模塊、擴展功能、優(yōu)化算法等角度對課程練習(xí)進行擴展。也可以結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或大學(xué)生競賽，將學(xué)習(xí)內(nèi)容進行整合與應(yīng)用。

2.2 競賽案例驅(qū)動的教學(xué)手段改革

大學(xué)生科技競賽，特別是全國競賽排行榜賽事是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的溫床。嵌入式開發(fā)技術(shù)課程實踐性強，將競賽案例與學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要途徑。

競賽案例兼具綜合性、時效性，能有效地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。采用競賽案例驅(qū)動的教學(xué)手段，為實踐教學(xué)構(gòu)建了創(chuàng)新的環(huán)境，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下堅實基礎(chǔ)。首先，以賽促教，通過大學(xué)生科技競賽，特別是全國競賽排行榜賽事的案例來完善和豐富教學(xué)內(nèi)容。將競賽案例按照課程知識點劃分，在課程擴展環(huán)節(jié)展示相應(yīng)知識點在競賽中的應(yīng)用，并與課后擴展環(huán)節(jié)結(jié)合，推進課后訓(xùn)練。將競賽案例按照“領(lǐng)域背景”“應(yīng)用場景”“目標(biāo)需求”進行分解，再以小組討論的形式開發(fā)實踐。其次，以教促賽，組織學(xué)生參加競賽，檢驗教學(xué)效果和學(xué)生實踐能力。在競賽中進行知識整合、重構(gòu)。同時鍛煉學(xué)生軟件工程思想、文檔書寫、項目開發(fā)以及團隊協(xié)作。

實現(xiàn)情況：使用全國競賽排行榜賽事的題目構(gòu)建競賽案例。分解領(lǐng)域背景：“利用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、IoT事等成熟的智能技術(shù)在整個垃圾分類鏈條中創(chuàng)造出無數(shù)的新產(chǎn)品、新服務(wù)，而且還能夠從源頭創(chuàng)造出更多、更好、更便宜的技術(shù)和方法，來降解垃圾，回收垃圾”。再抽取應(yīng)用場景：宣傳教育應(yīng)用場景、人工智能視覺識別分類場景、智慧環(huán)衛(wèi)運輸場景。學(xué)生以小組為單位，針對一個或多個應(yīng)用場景，提出功能需求和非功能需求，并進行頭腦風(fēng)暴，列出可以使用的知識點集合，總結(jié)知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。以上賽事獲得區(qū)域賽二等獎。除此之外，組織學(xué)生的課程案例成果參加大學(xué)生移動應(yīng)用創(chuàng)新賽，獲得一等獎1項、二等獎7項、三等獎2項。課程案例成果取得軟件著作權(quán)5項。

2.3 多元構(gòu)成的課程考核改革

嵌入式開發(fā)技術(shù)課程綜合性強，在課程考核環(huán)節(jié)，應(yīng)全面覆蓋包括平時練習(xí)、綜合實踐、團隊協(xié)作、課程擴展等在內(nèi)的多個課程環(huán)節(jié)。如表2所示，課程成績中課程報告及代碼共計占60%的比例，前者考查學(xué)生的工程思想和書寫規(guī)范，并通過總結(jié)思考梳理學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程；后者考查開發(fā)模式、設(shè)計美學(xué)、具體技術(shù)等實踐能力。平時線上、線下的互動表現(xiàn)，限時作業(yè)完成情況等占30%的比例。答辯匯報和擴展情況各占5%，前者體現(xiàn)團隊協(xié)作、匯報呈現(xiàn)等領(lǐng)域任務(wù)技術(shù)以外的必須技能，后者給予小部分優(yōu)秀同學(xué)就具體科學(xué)問題或者應(yīng)用問題擴展鉆研的肯定。

表2 課程考核要素

實現(xiàn)情況：評分項涵蓋線上線下，考核內(nèi)容多元，覆蓋課程學(xué)習(xí)各個階段；打分形式多樣：包括教師、學(xué)生的主觀評分，也有系統(tǒng)客觀的數(shù)據(jù)記錄。由于考核內(nèi)容涉及思政元素，在課程實踐中，學(xué)生積極將時事動態(tài)體現(xiàn)在作品中，完成了包括冬奧主題、校慶主題、航空主題、垃圾分類主題等多類移動應(yīng)用。由于學(xué)生互評方式的引入，在答辯匯報環(huán)節(jié)，學(xué)生積極參與實時打分，就項目規(guī)模、完成度、匯報情況、團隊合作度等方面給出評判，一定程度上提高了綜合項目的參與度和完成度。

3 總結(jié)

嵌入式開發(fā)技術(shù)課程具備實時性高、綜合性強等特點。教學(xué)方法和教學(xué)手段的運用一定程度上決定了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的質(zhì)量，考核形式的選取一定程度上會影響對培養(yǎng)的應(yīng)用型人才的準(zhǔn)確評價。本文從培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用型人才的角度，探索和思考課程相關(guān)改革，包括課程模式的建設(shè)、課程實踐的創(chuàng)新、課程考核的多元化。通過相關(guān)改革，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為移動開發(fā)領(lǐng)域培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。