“能力为本、工学结合”的嵌入式专创融合创新实践课程建设研究＊

张 晶，蓝 天，谭筠梅，穆 聪

（兰州交通大学计算机科学与技术实验教学中心，甘肃 兰州 730070）

1 概述

国务院在[2015]36 号文件《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》[1]中指出：“各高校要根据人才培养定位和创新创业教育目标要求，促进专业教育与创新创业教育有机融合，调整专业课程设置，挖掘和充实各类专业课程的创新创业教育资源，在传授专业知识过程中加强创新创业教育”。工业4.0 与智能制造对人才能力提出新的更高的要求，嵌入式人工智能技术在各种终端领域的应用不断增加和消费者服务的不断增长，导致嵌入式人才缺口巨大。

创新创业教育在高校快速发展，然而创新创业教育与专业教育在培养目标、课程体系、教学内容、师资队伍等方面普遍脱节[2],创新创业知识与专业知识融合难度大，创新创业教育师资匮乏。因此，将创新创业教育和嵌入式专业教育进行融合，提升学生嵌入式系统开发实践能力和创新能力，成为亟待解决的问题。

2 嵌入式课程现状

目前高校内开设的嵌入式类课程，以理论讲解和验证性实验为主，受到“重知识而轻方法”“重应试而轻应用”“重记忆而轻创新”等教学方法的局限，现已无法满足新时代嵌入式行业发展的需求。学生在学习过程中提不起学习兴趣，课程设计与培养学生解决实际问题的能力严重脱节，导致学生不能应用嵌入式技术来解决实际问题。

3 嵌入式专创融合的意义

嵌入式行业需要的人才除了具有专业能力外，还必须具备计划、协调、沟通、管理等社会能力和自我学习的能力。这意味着嵌入式系统开发教学培训要打破传统教育门类的界限，要根据工业生产实际需求与各行业进行灵活组合和深度融合，培养跨界、复合型，具有系统思维的创新性人才[3]。

4 嵌入式专创融合创新实践课程建设

4.1 培养目标的融合建设

开设嵌入式专创融合创新实践课程，以“能力为本，工学结合”作为理念，主要目标是将嵌入式系统开发与不同专业相融合，提高学生嵌入式系统开发能力和创新能力，使学生在实际工程项目中，能够独立进行分析设计，完成适用于不同专业、不同领域的复杂嵌入式系统的开发。完成课程后，使学生能够适应在工业自动控制、智能医疗、智能制造、智能农业等不同领域的嵌入式系统设计开发工作。

为了培养高素质的应用型创新型嵌入式人才，本课程以实际项目为导向，以提升创新创业能力为目标，着力培养学生的专业能力、迁移能力和创新能力，形成具有特色的“1+2+3”人才培养模式：1 个核心，即提升学生复杂嵌入式系统设计开发及创新能力；2 条主线，即嵌入式硬件设计和嵌入式软件编程；3 个阶段，即实训，大学生创新创业训练计划项目，学科竞赛及创新创业竞赛[4-7]。

4.2 课程内容的融合建设

嵌入式专创融合创新实践课程依据新工科建设一流本科专业建设的思想，以“能力为本、工学结合”为理念，课程内容由浅入深，渐进式培养学生嵌入式系统设计开发能力，引导学生将嵌入式技术和自己的专业相结合，设计具有专业特色的嵌入式作品。

课程内容分为三个部分，如图1 所示。

图1 嵌入式专创融合创新课程体系

基础理论学习：主要是讲授单片机、Arduino、树莓派等常用嵌入式系统开发核心板的基础知识，配合焊接电路板等实践环节，激发学生的学习兴趣，调动学生自主学习的积极性。通过焊接、测试、查错等实践环节，使学生对嵌入式电路设计形成清晰的思想，同时强化C 语言、Python 语言编程能力，使学生能够通过编程对硬件进行控制，为学生进一步设计开发嵌入式系统奠定基础。

进阶实践环节：这个环节主要进行复杂嵌入式系统的设计，讲解各类传感器的使用方法，并进行简单的集成，设计完成如智能温室系统、红外报警系统、火灾报警系统、简易门禁系统等项目。通过这些项目的设计和制作，培养学生设计复杂嵌入式系统的能力，使学生形成系统集成的概念，为下一步进行综合工程项目设计做好准备。

专创融合实践环节：在这个环节中，以水下机器人、智能垃圾分类系统、输电线路除冰装置等综合项目为例，锻炼学生的综合能力和团队协作能力。要充分发挥学生的想象力、创新力和动手能力，引导学生将嵌入式技术和自己的专业结合，对当前社会的热点、痛点问题提出可行的解决方案，并将其转化为实际作品。

4.3 师资队伍建设

建设嵌入式专创融合创新事件课程，对师资队伍有较高的要求。在课程建设课程中，通过具有较高学术水平和学科前瞻能力的专业带头人的引领和管理，骨干教师每年参加进修、访学、参与企业实际项目；邀请企业导师为学生进行项目指导等多种方式的结合，提升教师队伍的专业能力、实践能力和创新能力，建立起一支具有高水平、高素质的以专业带头人为核心，骨干教师为中坚力量、企业导师为辅的双师型教师队伍[8-11]。

4.4 考核办法

嵌入式专创融合创新课程注重考查学生设计完成复杂嵌入式系统的能力，创新能力和团队合作能力，考核方式和培养目标相结合，注意根据学生参加课程之前的基础不同，为学生制定不同的达成目标。评价时注重针对不同学生各自的目标达成度进行考核，避免传统课程考核评价中一刀切的弊端[12]。嵌入式专创融合创新实践课程的考核和评价由以下几部分组成，见表1。

表1 嵌入式专创融合创新实践课程的考核和评价办法

通过开设嵌入式专创融合创新课程，引导学生在实践中建立起复杂嵌入式系统设计思路，使学生面对实际项目时能够有条理地对问题进行分析，选取合适的器件设计完整方案，

5 结语

嵌入式专创融合创新实践课程依托本校嵌入式设计创新创业基地开展，在针对完成社会热点痛点问题设计的实际项目中，快速提高了学生对嵌入式系统设计能力，激发了学生的学习热情和创造力，学生设计开发的多个项目在各类创新创业竞赛中获得优异成绩。通过专业教师、企业导师的共同指导，学生参与真实项目中，针对嵌入式行业需要的人才进行技能强化训练，达到企业、学校、教师、学生多赢的效果。