摘 "要 "具有綜合性特色的課程改革,已經(jīng)成為新時(shí)代高等教育教學(xué)改革的主要方向。高等院校只有對(duì)其教學(xué)體系進(jìn)行深度改革,才能更好地融合新工科和新文科的兩種思維,將現(xiàn)代“高科新”技術(shù)與課程巧妙地融為一體。以景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)嵌入式課程教學(xué)與人才培養(yǎng)為例,在優(yōu)化學(xué)科內(nèi)容、企業(yè)合作、學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新體制、課程藝術(shù)與思政等方面提出改革方案,為國(guó)內(nèi)相關(guān)理工藝術(shù)綜合類(lèi)高校提供新的發(fā)展思路。
關(guān)鍵詞 "高校;嵌入式課程;“高科新”架構(gòu);思政教育;教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào):G642.3 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2024)24-0-03
0 "引言
2018年,《教育部 工業(yè)和信息化部 中國(guó)工程院關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科 實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見(jiàn)》(教高〔2018〕3號(hào))的發(fā)布,為高校教育改革指明了方向。2019年以來(lái),景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)依托學(xué)校藝術(shù)、理工、文科等專(zhuān)業(yè)實(shí)際情況,明確為陶瓷工業(yè)、陶瓷設(shè)計(jì)、陶瓷材料、機(jī)電科技、智能嵌入式等領(lǐng)域培養(yǎng)綜合性高等人才的基本思路。2024年,華為公司(景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)產(chǎn)學(xué)合作方)在深圳發(fā)布鴻蒙星河版,并全面面向開(kāi)發(fā)者開(kāi)放申請(qǐng),同年第四季度還將推出面向消費(fèi)者的商用版,這些技術(shù)進(jìn)步為智能嵌入式高等教育添加了新的內(nèi)容。預(yù)計(jì)到2025年,景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)的智能嵌入式系列課程體制綜合改革也將全面實(shí)現(xiàn)三年落地計(jì)劃。學(xué)校在推進(jìn)陶瓷類(lèi)新專(zhuān)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中逐漸形成以“高科新”(高等教育高地、科技優(yōu)先、新質(zhì)教學(xué)力)為架構(gòu),根據(jù)新體系、新大綱、新知識(shí)的“三新”原則,致力于實(shí)際教學(xué)的變革。
1 "國(guó)內(nèi)高校嵌入式課程發(fā)展情況
高校的嵌入式課程被普遍認(rèn)為是與現(xiàn)代科技融合較好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。武漢大學(xué)的趙小剛等[1]以教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同為契機(jī),與華為共建全國(guó)首個(gè)應(yīng)用鴻蒙系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程的全流程項(xiàng)目,并在學(xué)校的移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程中使用嵌入式操作系統(tǒng)——鴻蒙系統(tǒng)的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合的嵌入式實(shí)踐教學(xué)。江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系倪峰等[2]在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用課程體系中,將鴻蒙系統(tǒng)應(yīng)用于課程開(kāi)發(fā),面向課程思政等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐。福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院黃秀萍等[3]根據(jù)應(yīng)用型本科高校的特點(diǎn),提出將PBL、翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)融合成特色專(zhuān)業(yè)的多種教學(xué)模式。
綜上而言,全國(guó)各高校積極研究嵌入式課程改革方式,下屬院系也進(jìn)行了大量探索與實(shí)踐,加快將新技術(shù)、新手段融入新課程體系,已經(jīng)成為全國(guó)專(zhuān)業(yè)特色型高校的共識(shí)。
2 "原有課程和教學(xué)體系的內(nèi)容與存在的問(wèn)題
2.1 "原有嵌入式課程內(nèi)容的優(yōu)缺點(diǎn)
以景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)為例,2010年后,面對(duì)陶瓷行業(yè)智能化的挑戰(zhàn),學(xué)校不斷突破原有課程內(nèi)容的局限,精心修訂課程內(nèi)容,建立以MCU芯片結(jié)構(gòu)、MCU芯片編程、開(kāi)發(fā)軟件環(huán)境為核心內(nèi)容的課程體系。在過(guò)去的十多年里,學(xué)校傳統(tǒng)嵌入式課程體系的優(yōu)缺點(diǎn)兩者共存。
1)優(yōu)點(diǎn)?;A(chǔ)內(nèi)容體系的易于完善是高校應(yīng)對(duì)統(tǒng)一教學(xué)實(shí)踐的有效途徑。在機(jī)電等學(xué)院,不少專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了嵌入式課程,這是因?yàn)樵姓n程內(nèi)容較為簡(jiǎn)單,機(jī)電、電信等部分專(zhuān)業(yè)采取“專(zhuān)業(yè)+”的方式,對(duì)本專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展。
2)缺點(diǎn)。嵌入式課程的重點(diǎn)內(nèi)容多是硬件基礎(chǔ)和常用控制芯片的編程基礎(chǔ),使得傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)于重視對(duì)硬件知識(shí)進(jìn)行嚴(yán)苛的基礎(chǔ)教學(xué),導(dǎo)致嵌入式課程邏輯嚴(yán)謹(jǐn)而枯燥無(wú)味,學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)興趣。
2020年后,以人工智能為代表的科技發(fā)展迅猛,但高校往往受原有專(zhuān)業(yè)特色的核心、原有教師研究的重點(diǎn)、原有教學(xué)資源的源頭等因素影響,教學(xué)改革效果不盡如人意。
2.2 "原有教學(xué)體系存在的問(wèn)題
由于處在不同地域、不同發(fā)展階段,全國(guó)各高校教學(xué)體系在人才培養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題各不相同,主要問(wèn)題體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
2.2.1 "高等教育與科技發(fā)展和社會(huì)需求不匹配
高等教育不僅要介紹科技的最新發(fā)展,更重要的是要完成立德樹(shù)人的教育任務(wù)。在原有的嵌入式教學(xué)中,對(duì)常用的國(guó)外芯片的學(xué)習(xí)比重較大,教學(xué)過(guò)程產(chǎn)生對(duì)國(guó)外技術(shù)的過(guò)度依賴(lài),而忽視了教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的核心目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)自主性教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)來(lái)獲得基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)能力。目前,國(guó)內(nèi)相關(guān)教材雖然不少,但是具有自己學(xué)校專(zhuān)業(yè)特色的教材還不成熟,無(wú)法保證不同層次的學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
2.2.2 "教學(xué)大綱設(shè)置不合理
許多教學(xué)大綱只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)在教學(xué)過(guò)程中如何靈活多變地參與往往不明就里。在教學(xué)大綱中,傳統(tǒng)的嵌入式教學(xué)強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)基礎(chǔ),然而對(duì)當(dāng)前為什么還要學(xué)習(xí)這些傳統(tǒng)基礎(chǔ)沒(méi)有給出明確的答案。大多數(shù)教師在課堂教學(xué)中偏重理論知識(shí)的講授,與學(xué)生溝通的難度大、交流少,無(wú)法在課堂上準(zhǔn)確了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,學(xué)生也不具備將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中的能力。
3 "“高科新”教學(xué)改革后的內(nèi)容和實(shí)施
3.1 "建設(shè)高等教育高地,優(yōu)化學(xué)科內(nèi)容,改革教學(xué)
形式
新時(shí)代高校教學(xué)改革的關(guān)鍵是設(shè)置新學(xué)科的主要內(nèi)容。例如,為了更好地適應(yīng)地方高校專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的水平,徐州工程學(xué)院在嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程中融合線(xiàn)上和線(xiàn)下課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)、思政育人、行業(yè)規(guī)范等,進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下混合式一流課程建設(shè)實(shí)踐[4]。2022年以來(lái),景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)啟動(dòng)智能嵌入式課程體系,通過(guò)數(shù)年實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)的總結(jié)更替,目前已將最新全框架下的50余個(gè)知識(shí)點(diǎn)優(yōu)化整合為新的特色課程體系,從而實(shí)現(xiàn)智能嵌入式培育在陶瓷領(lǐng)域的高等教育高地建設(shè)。學(xué)校根據(jù)學(xué)科專(zhuān)業(yè)性和課程定位進(jìn)行跨院系合并教學(xué),設(shè)置通識(shí)課程教育模式,以實(shí)現(xiàn)交叉人才培養(yǎng),同時(shí)極大地促進(jìn)專(zhuān)業(yè)院系對(duì)教育資源的最優(yōu)化處理。
嵌入式課程改革往往需要注重技術(shù)的前沿性和實(shí)踐性。新體系的教學(xué)內(nèi)容涵蓋最新的嵌入式系統(tǒng)技術(shù),如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造等,并強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生在實(shí)際操作中掌握技能。
為了更好地融合其他藝術(shù)和文科專(zhuān)業(yè),探討切實(shí)可行的多專(zhuān)業(yè)教育融合方式同樣是改革的關(guān)鍵。課程除了傳統(tǒng)的理工科知識(shí)的嵌入,特別地增加陶瓷藝術(shù)、陶瓷設(shè)計(jì)、文博人文社科等方面應(yīng)用案例的內(nèi)容。
在此基礎(chǔ)上,學(xué)校還與華為、小米等科技公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作,更新校企相關(guān)技術(shù)課程內(nèi)容,使其與最新的技術(shù)發(fā)展保持同步。產(chǎn)學(xué)內(nèi)容添加進(jìn)入傳統(tǒng)課程,能夠更好地將交叉知識(shí)融入新的教學(xué)體系。在具體教學(xué)中,教師還采用產(chǎn)學(xué)組編制的新教材,內(nèi)容涵蓋且不限于鴻蒙等國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)和其他硬件的基礎(chǔ)知識(shí),確保學(xué)生能夠掌握最新的技術(shù)。通過(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)踐產(chǎn)學(xué)項(xiàng)目,學(xué)生勤于動(dòng)手,逐漸熟悉國(guó)產(chǎn)鴻蒙系統(tǒng)、MCU的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,不斷提高理解和應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的水平。
在經(jīng)過(guò)數(shù)輪教學(xué)改革后,智能嵌入式課程體系形成三種固定教學(xué)形式。
1)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué):采用校企聯(lián)合體項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)形式,讓學(xué)生在學(xué)校和社會(huì)實(shí)際項(xiàng)目中學(xué)習(xí)理論知識(shí),并將其應(yīng)用到實(shí)踐中,提高他們的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力。
2)多元化教學(xué):結(jié)合傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和現(xiàn)代化的國(guó)產(chǎn)智能在線(xiàn)學(xué)習(xí)資源,采用多元化教學(xué)方法,滿(mǎn)足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。
3)產(chǎn)學(xué)合作:加強(qiáng)與華為等企業(yè)的合作,建立學(xué)生專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目,為學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)和就業(yè)機(jī)會(huì),使他們能夠更好地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。
3.2 "科技優(yōu)先,加強(qiáng)與科技型企業(yè)合作機(jī)制
高校擁有豐富的科研資源和人才儲(chǔ)備,高新技術(shù)企業(yè)則更具備市場(chǎng)敏感度和技術(shù)轉(zhuǎn)化能力。雙方可以通過(guò)產(chǎn)學(xué)研深度融合的方式,共同開(kāi)展面向未來(lái)科技的科研和教研項(xiàng)目。高??梢悦磕攴e極提出先進(jìn)的科研項(xiàng)目計(jì)劃,企業(yè)深度參與其中,查漏補(bǔ)缺,形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。可以從兩個(gè)方面完善校企合作機(jī)制。
1)雙方共建實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)中心。景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)與多家高新企業(yè)共同出資建設(shè)實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)中心(比如高科聯(lián)合體),使之成為對(duì)雙方都有利的實(shí)體平臺(tái)。這樣的平臺(tái)不僅可以吸引更多校內(nèi)外優(yōu)秀人才,還可以促進(jìn)科技成果的快速轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步縮短技術(shù)創(chuàng)新與市場(chǎng)應(yīng)用之間的距離。
2)雙方共同開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新并推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化。高校應(yīng)積極將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力,企業(yè)則應(yīng)為這些成果提供市場(chǎng)應(yīng)用的機(jī)會(huì)。
除此之外,高校與高新技術(shù)企業(yè)之間的合作還有多種方式。例如,雙方可以通過(guò)建立產(chǎn)學(xué)研獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,提出教育人才共同培養(yǎng)與交流等政策,推動(dòng)合作不斷深入發(fā)展。這樣的合作不僅能夠促進(jìn)雙方的科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還能夠?yàn)樯鐣?huì)進(jìn)步和人民福祉作出積極貢獻(xiàn)。
3.3 "新質(zhì)教學(xué)力,突出學(xué)生培養(yǎng)的創(chuàng)新機(jī)制
隨著新質(zhì)教學(xué)力的發(fā)展,學(xué)生的培養(yǎng)機(jī)制必須也有所創(chuàng)新,要讓新的人才評(píng)價(jià)進(jìn)入課堂。蔣夢(mèng)云等[5]提出,課程群應(yīng)以企業(yè)實(shí)際需求為導(dǎo)向,提供全面系統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)培訓(xùn),以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)創(chuàng)新型人才需求。嵌入式課程的創(chuàng)新性改革,使其可以簡(jiǎn)化各專(zhuān)業(yè)的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用,讓所有相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都能獲得有成效的知識(shí)學(xué)習(xí);同時(shí)強(qiáng)調(diào)各專(zhuān)業(yè)的個(gè)性化評(píng)價(jià),制定不同專(zhuān)業(yè)的嵌入式課程評(píng)價(jià)機(jī)制,適時(shí)評(píng)價(jià)和調(diào)整。學(xué)校對(duì)教學(xué)過(guò)程要進(jìn)行有效跟蹤。在新版嵌入式課程評(píng)價(jià)體系中,學(xué)校還鼓勵(lì)每位學(xué)生都能積極投入課堂討論,以討論促進(jìn)創(chuàng)新,從而為提高學(xué)生的能力夯實(shí)基礎(chǔ)。
3.4 "科技、藝術(shù)與思政的結(jié)合
國(guó)內(nèi)有些理工性質(zhì)的高校并非只設(shè)有理工專(zhuān)業(yè),也設(shè)置了不少藝術(shù)專(zhuān)業(yè)。如何將思政教育與科技、藝術(shù)專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)相結(jié)合,成為高等學(xué)校教師面臨的重要課題。鄭州科技學(xué)院徐曉林等[6]在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用課程中從思政的功能方面進(jìn)行討論,將實(shí)踐與理論相結(jié)合,以提升課程質(zhì)量。事實(shí)上,嵌入式科技和藝術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容本身就蘊(yùn)含豐富的思政元素。例如,在探討科技倫理、嵌入式人工智能的社會(huì)影響等議題時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考科技背后的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任,培養(yǎng)學(xué)生的倫理道德意識(shí)和人文關(guān)懷。
思政教育能夠?yàn)閷W(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)提供精神動(dòng)力和道德支撐。在藝術(shù)設(shè)計(jì)和科技創(chuàng)新融合過(guò)程中,學(xué)生需要堅(jiān)守誠(chéng)信原則,追求真理。通過(guò)思政教育,可以幫助學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀,為他們的專(zhuān)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的思想基礎(chǔ)。
此外,高校通過(guò)將思政教育與嵌入式科技和藝術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)結(jié)合,還能夠培養(yǎng)學(xué)生的“國(guó)產(chǎn)振興”創(chuàng)新思維和跨學(xué)科融合能力。在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中,學(xué)生需要綜合運(yùn)用科技知識(shí)、藝術(shù)創(chuàng)意和思政理念,形成綜合性的解決方案,這種跨學(xué)科的思維方式有助于他們更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的多元化需求。
3.5 "新課程實(shí)施效果
從2022—2024年,面向機(jī)電學(xué)院電子科學(xué)、智能制造等專(zhuān)業(yè),景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)進(jìn)行多輪上述面向“高科新”架構(gòu)的嵌入式課程教學(xué)改革;同時(shí),學(xué)校還在開(kāi)放式實(shí)踐基地增設(shè)多輪次興趣組培育。以2023年下半學(xué)期的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為例(樣本156人),嵌入式課程實(shí)施效果如表1所示。
4 "結(jié)束語(yǔ)
“高科新”架構(gòu)是面向新專(zhuān)業(yè)、新工科、新文科多項(xiàng)融合的建設(shè)框架,其難點(diǎn)是需要突破長(zhǎng)期以來(lái)的專(zhuān)業(yè)邊界和壁壘。隨著未來(lái)高校的教育創(chuàng)新工作越來(lái)越重要,高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師和管理人員應(yīng)提升對(duì)新科技的理解水平,積極響應(yīng)新時(shí)代社會(huì)發(fā)展對(duì)交叉能力人才的需求。同時(shí),高校在課程改革過(guò)程中應(yīng)充分考慮各專(zhuān)業(yè)的訴求,將各類(lèi)學(xué)生的未來(lái)發(fā)展作為最重要的導(dǎo)向,把“以學(xué)生為本”的思想真正貫徹到全方位的教學(xué)體系當(dāng)中??梢灶A(yù)見(jiàn),教學(xué)改革如何突出特色、保持先進(jìn),如何提高教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量,將是高校每個(gè)特色技術(shù)型課程未來(lái)都要關(guān)注的深度發(fā)展問(wèn)題。
5 "參考文獻(xiàn)
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