面向应用型人才培养的嵌入式开发技术课程改革与探索

龙 腾

（中国地质大学（北京）信息工程学院 北京 100083）

2020年10月13日，中共中央国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》，方案中指出“探索建立应用型本科评价标准，突出培养相应专业能力和实践应用能力”[1]。在移动互联背景下，迫切需要软件工程等相关专业毕业生能迅速投入移动开发领域的具体工作中。嵌入式开发技术这类移动开发类课程对应用型人才的培养提出了更加艰巨的任务[2-4]。基于以上背景和迫切需求，本文积极探索该课程的教学改革与创新，旨在培养符合行业需要的应用型人才，使得学生全面掌握嵌入式软件开发理论知识、能够熟练应用移动开发技术。

1 课程现状

1.1 课程任务与目标

嵌入式开发技术是开设在第三学年第五学期的软件工程专业核心课，与第四学期的“数据库系统原理及应用”“人机交互软件设计”“计算机网络”等主要专业课程进行衔接。课程不仅涉及开发语言、分析算法，还对软件工程中的需求分析、系统设计、系统开发等环节提出较高要求。

通过系统讲解嵌入式系统以及移动端开发技术等基础知识，结合系列教学案例开展实践，课程任务涵盖软件开发中需求分析、系统设计、系统开发、代码测试、文档书写、项目汇报等多个环节。课程旨在通过系统地学习，使学生理解嵌入式系统的基本特性和理论方法，掌握移动端应用程序的开发和部署等技术，从而培养高水平的应用型移动开发软件人才。

1.2 课程特点

课程内容具有实时性。嵌入式开发技术更新快，例如：嵌入式软硬件的最新发展、多种移动互联的主流开发平台的发展现状及趋势、开发语言的升级换代、各类高级控件及支撑服务的更替等。该课程开设时间位于第三学年，是学生在第四学年进行毕业设计以及工作面试前的重要实践训练环节，课程的实时性对以上应用型人才的考核环节有重要支持作用。

课程案例具有实践性。嵌入式软件开发涉及软件工程的设计与开发、基于具体语言结合各类算法完成移动端的应用实现，相关案例涵盖多媒体、模式识别、网络应用等。相关实践案例的创新性和综合性，一定程度上决定了应用型人才的培养质量。因此对教学方法、教学手段、案例设计等环节都提出了更高要求[5]。

课程考核具有综合性。基于以上特点，嵌入式开发技术课程既包含嵌入式理论、又针对具体平台有实践开发需求。此外，该课程还涉及开发过程及相关文档，涉及综合案例的部分还有团队协作的需要。因此，学生完成相关课程考核，能够从多个方面检验自己的实践能力及水平，从而为未来从事行业具体工作的迅速投入与开积极展打下坚实基础。

1.3 现状分析

课程内容更新不够及时。现有的相关教材更新速度赶不上实际应用的更新换代速度[6]。除了教材以外，部分教学案例没有做到与时俱进，难以吸引学生的兴趣，也比较难服务于大学生创新创业项目和竞赛项目等。

课程教学模式不够灵活多样。传统的教学模式比较适合嵌入式软硬件理论部分的学习，而该课程实践性较强，课程后半阶段的开发过程涉及的知识点和技术细节较多，纯粹的知识点的教授较难调动学生主动性。

课程考核方式相对单一。嵌入式开发技术课程具备实时性高、综合性强等特点。一般来说，理论课程进行闭卷考查，缺乏对学生工程思想、编程能力、文档规范、团队合作等能力要素的体现，不能全面、准确地评估学生对该课程的掌握情况与实践水平。

2 改革方案

2.1 线上线下结合的教学模式改革

首先，针对嵌入式开发技术课程实时性强的特点，考虑线上理论资源的更新和补充。利用超星学习通等平台建设线上课程，包括课程视频、教辅资料、互动论坛等。除此以外，补充斯坦福大学等名校同类课程视频资源，还通过雨课堂、学习强国软件等资源平台补充思政资源，为学生课外预习、复习、扩展等环节提供有效支持。

其次，针对嵌入式开发技术课程实践性强的特点，考虑线上线下结合的实践环节的互动和扩展。课程内设置限时作业、案例实验以及扩展实验。并注重相关案例的实时性，在课程教学演示案例和综合性实践中增加思政元素：例如神舟十一号飞船发射新闻，不同城市垃圾分类的实时政策等。

实现情况：理论与实践结合，详情参考表1。线上结合各类平台，进行资源更新与共享，并结合移动端进行学情调研以及互动打分。线下结合实验室实践平台，进行案例演示和扩展强化。将“内容讲解”“实例练习”“扩展练习”“实践讨论”“课后加强”等课程环节与线上线下的形式融合。

表1 线上+线下、课内+课外的课程环节

以“模型—视图—控制器”的章节学习为例，进行以上改革。在“内容讲解”部分，教师先进行“模型—视图—控制器”概念介绍，然后通过学习通等线上平台，进行课堂互动的学情分析和统计。从学生实时投票统计获知其对知识的掌握程度，并定位到具体学生。

在“实践讨论”部分，教师演示并简要介绍新闻生成器的界面以及涉及的其余界面，介绍新闻生成的实现逻辑。学生参与讨论该项目中输出口的元素和操作对应的触发事件，并检验学生建议的连接是否正确。在“实例练习”部分，学生基于模拟器完成相应练习，并通过实践互动平台实时共享桌面信息，展示完成效果，实现多元化学习形式。在“课后加强”部分，学生从扩展模块、扩展功能、优化算法等角度对课程练习进行扩展。也可以结合大学生创新创业项目或大学生竞赛，将学习内容进行整合与应用。

2.2 竞赛案例驱动的教学手段改革

大学生科技竞赛，特别是全国竞赛排行榜赛事是培养应用型人才的温床。嵌入式开发技术课程实践性强，将竞赛案例与学生培养环节紧密结合，是培养高素质应用型人才的重要途径。

竞赛案例兼具综合性、时效性，能有效地调动学生自主学习的积极性。采用竞赛案例驱动的教学手段，为实践教学构建了创新的环境，为培养应用型人才打下坚实基础。首先，以赛促教，通过大学生科技竞赛，特别是全国竞赛排行榜赛事的案例来完善和丰富教学内容。将竞赛案例按照课程知识点划分，在课程扩展环节展示相应知识点在竞赛中的应用，并与课后扩展环节结合，推进课后训练。将竞赛案例按照“领域背景”“应用场景”“目标需求”进行分解，再以小组讨论的形式开发实践。其次，以教促赛，组织学生参加竞赛，检验教学效果和学生实践能力。在竞赛中进行知识整合、重构。同时锻炼学生软件工程思想、文档书写、项目开发以及团队协作。

实现情况：使用全国竞赛排行榜赛事的题目构建竞赛案例。分解领域背景：“利用人工智能、大数据、云计算、IoT事等成熟的智能技术在整个垃圾分类链条中创造出无数的新产品、新服务，而且还能够从源头创造出更多、更好、更便宜的技术和方法，来降解垃圾，回收垃圾”。再抽取应用场景：宣传教育应用场景、人工智能视觉识别分类场景、智慧环卫运输场景。学生以小组为单位，针对一个或多个应用场景，提出功能需求和非功能需求，并进行头脑风暴，列出可以使用的知识点集合，总结知识目标和能力目标。以上赛事获得区域赛二等奖。除此之外，组织学生的课程案例成果参加大学生移动应用创新赛，获得一等奖1项、二等奖7项、三等奖2项。课程案例成果取得软件著作权5项。

2.3 多元构成的课程考核改革

嵌入式开发技术课程综合性强，在课程考核环节，应全面覆盖包括平时练习、综合实践、团队协作、课程扩展等在内的多个课程环节。如表2所示，课程成绩中课程报告及代码共计占60%的比例，前者考查学生的工程思想和书写规范，并通过总结思考梳理学生发现问题、解决问题的过程；后者考查开发模式、设计美学、具体技术等实践能力。平时线上、线下的互动表现，限时作业完成情况等占30%的比例。答辩汇报和扩展情况各占5%，前者体现团队协作、汇报呈现等领域任务技术以外的必须技能，后者给予小部分优秀同学就具体科学问题或者应用问题扩展钻研的肯定。

表2 课程考核要素

实现情况：评分项涵盖线上线下，考核内容多元，覆盖课程学习各个阶段；打分形式多样：包括教师、学生的主观评分，也有系统客观的数据记录。由于考核内容涉及思政元素，在课程实践中，学生积极将时事动态体现在作品中，完成了包括冬奥主题、校庆主题、航空主题、垃圾分类主题等多类移动应用。由于学生互评方式的引入，在答辩汇报环节，学生积极参与实时打分，就项目规模、完成度、汇报情况、团队合作度等方面给出评判，一定程度上提高了综合项目的参与度和完成度。

3 总结

嵌入式开发技术课程具备实时性高、综合性强等特点。教学方法和教学手段的运用一定程度上决定了培养应用型人才的质量，考核形式的选取一定程度上会影响对培养的应用型人才的准确评价。本文从培养优质的应用型人才的角度，探索和思考课程相关改革，包括课程模式的建设、课程实践的创新、课程考核的多元化。通过相关改革，旨在激发学生的学习动力、提升学生自主学习的能力，为移动开发领域培养高质量的应用型人才。