校企合作背景下嵌入式系统课程教学改革实践*——以广东工贸职业技术学院为例

胡应坤，孔令叶，侯聪玲，傅仁轩

（广东工贸职业技术学院，广东 广州 510510）

目前，嵌入式系统在家电、工业互联网等多个领域得到广泛应用，成为全球信息产业的关键热点。很多高等院校电子信息专业也都开设了嵌入式系统设计课程，内容包括硬件电路设计、操作系统原理、C/C++编程等，掌握这些可以显著增强学生的就业竞争力，但调查发现，院校在嵌入式系统人才培养上跟不上社会需求，无法满足岗位能力要求。因此，在校企合作模式的背景下探索嵌入式系统教学课程的改革，培养适应企业和社会对嵌入式系统人才的需求是非常有必要的。

1 嵌入式系统课程的教学现状

1.1 教材不适合应用型人才的培养

目前还有很多院校嵌入式系统课程教学选用传统ARM7、ARM9的基础教程，该系列的芯片在市面上已经基本上不再使用，而且该系列教材以理论教学为主线，从概念、原理讲起，缺乏实例和直观性，学生感到抽象、枯燥。

1.2 实验教学不能真正培养学生动手能力

课程实验以实验箱为主体，而且实验箱都配套了实验指导书、详细操作过程和实例代码，学生只能机械性地复制粘贴代码到编译器，然后下载运行验证，并不能让学生自己动手进行实际设计和创新制作，不能培养学生的自主创新能力和解决实际应用问题的能力，导致学生所学知识达不到企业实际岗位工作能力要求。

1.3 成绩考核以试卷为主

针对嵌入式系统课程具有非常强的实践性，采用笔试这种考试方法是十分不合理的，起不到督促学生认真提高实践能力的作用。职业教育经过多年的实践探索，考核方法已经从过去单一的笔试变成了过程性考核、成果评价等综合性考核方法，故针对嵌入式系统这种实践性强的课程应采用若干次课堂过程性考核加上综合性的成果评价才比较合理。合理的考核方式一方面能够推动学生学习的热情，另一方面能引导学生正确认识到掌握基本理论、基本技能、创新能力，锻炼实践操作能力都具有同等重要性。

1.4 学生具备的基础知识薄弱

嵌入式系统应用技术涉及模拟数字电路、计算机与软件等多学科知识，该课程特点是专业综合性强、覆盖面广，是一门既要懂硬件电路原理和设计，也要懂编程的课程，前期需有众多专业基础课程作为前导，因此不同专业的学生在学习该门课程时存在迥然相异的问题。比如计算机专业学生对C语言和数据结构方面比较熟悉，理解得也很深入，但是对模拟数字电路就不太熟悉，导致后续学嵌入式系统课程时不能很好理解硬件电路图原理；又比如电子专业学生虽然对硬件原理掌握得比较好，但是由于前导课程C语言程序设计学得比较肤浅，结构体、指针、链表等都只是略知一二，数据结构更是没接触过，导致后续授课老师在授课前期，还得先补充结构体、指针、链表这些基础知识，耗费了一部分课时。所以，如何精心选择和组织课程内容对教师提出了更高的要求。

1.5 与工程实践结合不够紧密，实践性不强

由于受到传统教学影响，有些院校嵌入式系统教学还主要采取理论教学，究其原因，是由于电子信息行业更新速度很快，导致教师所掌握的实践知识跟不上社会需求。为此可派遣学校老师在寒暑假集中到企业实践锻炼，平时多参与企业的工程实践案例，另外可改进课程教学计划，将理论和实践教学分开，理论部分由在校老师完成，实践部分聘请有经验的工程师来校授课，并且将实践项目带进课堂。

针对上述所存在的问题，如何在校期间就把学生培养成市场急需要的人才，需要基于校企合作模式对课程教学改革进行深入探索和研究，通过对教学实践活动及时进行反馈和总结，不断提高理论研究和教学改革实践活动水平，从而解决目前嵌入式课程教学存在的问题。

2 嵌入式课程教学改革的总体思路

基于校企合作模式，对嵌入式系统课程教学进行一系列改革以发挥课程教学在提高学生实践技能水平、创新能力等方面作用。教学改革以“双元协同育人，五融合贯通”为主线，从课程教学改革、校企共建实训室、双元导师及以赛促学、教师下企业实践、教学资源联通共建为研究内容，实现校企双元协同育人，达成学生畅通就业、优质就业的最终目标。

3 嵌入式课程教学改革的实践途径

3.1 基于“1+X”职业技能等级证书的校企合作课程体系教学改革

嵌入式系统设计对应的“1+X”职业技能等级证书较多，与课程内容高度匹配的有“物联网智能终端开发与设计”“智能家居系统集成和应用”等证书，另外有全国软考嵌入式设计工程师等，但是从实际经验看，“1+X”职业技能等级证书更契合当前高职院校实际技能需求。根据广东物联网智能终端产业布局和证书所囊括知识点、技能点的实用性、创新性、针对性等方面考虑，我们选取物联网智能终端开发与设计中级证书作为学生“1+X”职业技能等级证书，依据该证书的技能等级标准和专业教学标准要求，将证书考核标准和内容有机融入专业人才培养方案中，并优化了嵌入式系统课程体系和内容设置，重构课程体系。

以我校嵌入式系统教学为例，结合物联网智能终端开发与设计中级职业技能等级标准，结合教学和工程实践经验以及对企业岗位要求的调研结果，重新构建了嵌入式系统设计课程的体系框架。该课程着重修订之处在于将原“嵌入式操作系统应用”课程改为物联网智能终端开发与设计“1+X”证书中级对应的“智能终端应用程序开发”课程。

“智能终端应用程序开发”课程可作为电子信息大类专业的专业核心课程，课程面向智能终端开发工作岗位，先修课程是“C语言程序设计”“单片机接口技术”“嵌入式系统技术”，其教学目标主要是让学生掌握嵌入式Linux基础与智能终端开发技巧，进行定制化开发，为“NB-IOT与云平台应用”等后续创新课程打基础，培养具备开发、分析、调试和创新能力的技能型人才。新增的课程强调嵌入式系统与AI、大数据、云平台的结合，旨在培养学生的创新与实践能力，加深对嵌入式系统的应用理解。

“物联网智能终端开发”课程学时为64学时+选学10学时。课程以工程项目实践为导向，按照工作领域分成若干个技能模块，采取“教、学、做一体化”的教学模式，使学校教学过程与企业生产过程相对接；以实际、实用、必需、够用为原则，采用项目化一体化教学方式；以“项目、任务、活动”等理实一体教学模式呈现教学内容；围绕物联网智能终端数据监控系统项目为主线，由浅入深，循序渐进地对技能模块进行学习训练。

3.2 校企合作共建的众创空间和工作室

依靠校企合作学校建立了国家级众创空间，以物联网、人工智能为主导进一步创建了众创工作室。这一合作模式使学生的培养在工作室对企业的技术服务和市场咨询服务过程获益，增加了学生与其他学校的交流机会，使学生的综合能力获得了显著提升。同时，企业每学期派遣资深工程师在校授课1～2周，结合嵌入式与人工智能、嵌入式C语言等讲座，使学生不仅扩宽视野，还了解了行业前沿技术与未来趋势。

为精准培养嵌入式设计人才，学校成立了“智能电子产品创新设计技能大师工作室”，工作室由机械设计、硬件电路和程序设计三大组构成，分别负责产品外壳、电路设计和程序开发。此工作室桥接校企合作，以物联网、AI研究、智能产品创新和AIOT技术为支柱，侧重新专业的培育，学生按专业特长与兴趣分组，以课题为导向在老师指导下展开设计任务。这种合作模式培养了学生的实践、创新与团队合作精神，实现了专业技能细分与深度培养的衔接。

3.3 校企合作开展技能竞赛并引入“双导师”

引导合作企业积极参与和共同承办多级别、多种类的技能大赛，学校主动地引进企业先进设备支持大赛、服务教学，以技能大赛为契机成立以校内教师和企业兼职教师共同指导的“双导师”科技创新协会，合作企业选派工程师协助校内教师培训学生竞赛相关知识，以赛促学充分调动广大学生学习嵌入式系统的热情。下面列举与合作企业共同举办的2个技能大赛。

⑴ 与合作企业连续三年联合举办以物联网3D虚拟仿真系统为载体的“物联网技术应用”竞赛。通过此竞赛项目的开展主要培养了学生物联网技术相关知识、搜集和创新能力，提高了学生团队协作、微处理器应用、C语言应用、传感器应用等能力。

⑵ 与合作企业共同举办的“信盈达”杯电子设计大赛。设计大赛从历届全国电子设计大赛中选择符合高职学生学习现状和具有一定工程价值作为参赛题目，采取产学研结合的开放式命题形式，决赛中采取“作品展示+技术讲解+答辩”的综合形式评分。通过比赛不但提高了学生工程实践素养、科技创新水平与团队协作进行项目开发能力，打造了理论联系实践的优良学风，也为学生晋级参加国家级赛事奠定了良好基础。

3.4 开展以实际项目开发为主的企业实践

嵌入式系统授课教师不但要具备多学科跨学科的专业基础知识，还需要有企业实际项目开发经验作为支撑，尤其是要有结合具体项目开发案例，才能在授课过程中做到融会贯通。目前，国内很多高校都开设了这门课程，虽然老师熟悉理论知识，但缺少实际动手经验，以致授课过程比较吃力。因此，开展以实际项目开发为主的企业实践，能使嵌入式系统理论和实践操作水平都有很大提升，从而提升教师的课堂教学能力、科研能力和技能竞赛水平。

与合作企业共同成立“双师型”教师培养培训基地，学校每年都选派电子信息类的专业教师到基地开展专业实践训练，学院教师和企业工程师共同承担了多个国家、省、校级项目，参与了企业项目研发和技术改造。这些活动使教师了解和熟悉嵌入式系统的行业发展趋势、产品生产流程和技术创新趋势，能够在实际岗位上解决企业生产过程中的一些技术问题，从而提高专业教师的工程实践能力和教学能力。

3.5 校企联合建设混合式共享学习课程资源

深化校企合作，结合学校实际情况，在企业实际工程案例基础上开发了适合课程实训教学的嵌入式实训设备，并基于该实训设备校企合作开发出《Cortex-M4嵌入式系统开发与实战》教材，该教材集结了行业主流技术与实例。在“互联网+”背景下，学院整合人工智能、大数据、VR等技术进课程改革，采用翻转课堂、案例法等先进教学策略确保学生在课堂中主导学习。精品在线课程《嵌入式系统设计应用》得到了业界与高职院校的广泛认可，成为推荐的专业学习资源。同时，我们还创办了微信公众号，专注于嵌入式知识分享，旨在助力学生和爱好者提升技能、拓宽视野。