与产业发展需求对接的电子与计算机工程专业建设改革研究

刘敏 杨绪华 滕华

作者简介：刘敏，女，副教授，硕士，研究方向为嵌入式技术、物联网体系结构；杨绪华，女，副教授，硕士，研究方向为软件理论；滕华，男，副教授，硕士，研究方向为软件工程。

基金项目：2021-2023年高等教育教学改革研究校级项目“新工科背景下与产业发展需求对接的电子与计算机工程专业建设改革研究”（X2021JGYB087）；2022年四川省第三批课程思政示范课程项目“C语言程序设计”（川教函[2022]199号）

摘 要：高校专业培养与社会产业发展需求之间一直存在对接不和谐的问题，文章依托新工科专业建设大背景，以西南石油电子与计算机工程专业为例，探讨嵌入式方向人才培养与物联网终端设备产业发展需求对接的专业建设改革方案。通过挖掘产业发展需求的嵌入式技术人才新标准和新要求，分析嵌入式方向的专业共性基础和领域/区域特色的关系，制定了校内教学和校外实践体系的改革方案。该方案在一定程度上满足了产业发展需求，突出了专业特色。

关键词：产业发展需求；软硬件复合开发能力；专业建设

中图分类号：G640    文献标识码：A  文章编号：1002-4107（2024）04-00  -04

一、引言

（一）产业需求和人才培养分析

移动互联网与物联网在新一代信息技术的迅猛发展下逐步融合，与此同时，也促使全国各地区加快了实现产业转型升级战略的步伐，物联网行业逐步起步并发展，智慧产品诞生并开始进入市场，人们感受到了智慧产品的便利，市场对终端智能设备的需求逐渐加强。针对市场新需求，相关企业急需具有智能终端系统研发能力的应用工程型本科人才，这在人才培养方面为各大本科院校提出了新标准和新要求。因此，依托新工科专业建设大背景，在人才培养方面应如何改进人才培养方案和措施、如何改革专业建设工作，才能使人才应用能力培养适应并服务于经济转型和信息技术的融合与升级换代，进而满足产业发展需求，成为了各大本科院校开展专业建设工作、教学工作和能力培养工作的新挑战[1]。

随着市场和企业对物联网产品研发人才需求的增加，国内许多高校申请增设了物联网相关本科专业。由于物联网工程涉及到多学科领域的课程，而且没有统一的专业建设标准，这些院校的物联网工程专业在设计专业课程体系时又各自为阵，大多数院校只是根据本校以前的专业情况，对课程体系增加一些诸如物联网导论之类的专业基础课程，然后再简单地对课程进行直接裁剪或叠加，从而造成了各大本科院校的物联网专业课程体系不尽相同、有的甚至差异很大的局面[2]。这类课程体系并不能满足物联网行业中物联网终端设备产业对物联网终端系统研发人才培养的需求，为了解决这一问题，需要技术针对性更强的本科专业人才培养来支撑物联网终端设备研发市场。

（二）专业建设基础

西南石油大学电子与计算机工程专业建立于2016年，是一个年轻的专业。该专业成立伊始就与企业联合培养学生，有为期四届学生的良好联合培养基础。专业人才培养方面有移动互联软件和嵌入式技术两个专业方向，培养能够适应国家信息产业战略和社会经济发展需要，具备电子、数学和计算机科学基础理论及技术，具有良好的嵌入式智能设备软硬件、移动互联软件设计和开发能力，能在嵌入式智能设备、移动互联软件的应用和研发部门以及电子信息与计算机应用领域从事开发、管理、系统维护等工作的高素质应用型人才。由此可见，该专业的专业培养目标贴合当下物联网行业对物联网终端系统研发人才培养的需求，课程体系支撑的知识和能力满足当下物联网终端设备系统研发基本所需。

二、问题分析和工作目标

（一）拟解决的问题

虽然西南石油大学电子与计算机工程专业建设有良好的基础，专业培养目标也贴合当下物联网行业对物联网终端系统研发人才培养的需求，但随着物联网行业逐步发展壮大、物联网产品功能不断丰富，物联网终端设备产业对软硬件复合开发要求越来越高，而目前电子与计算机工程专业的课程体系和实践实训环节均侧重于软件，尤其是嵌入式方向在软硬件复合开发方面的知识和能力培养不足，使得专业整体情况与软件工程和计算机科学技术相关专业区别不大，造成专业特色不突出、专业人才培养针对性不强等问题。因此，如何紧跟区域物联网终端设备产业发展的步伐，把握专业共性基础和领域/区域特色的关系，发挥该专业在计算机相关专业和学科领域的教学科研优势，实现与产业发展需求的良好对接，成为了目前亟待解决的问题。

（二）工作目标

嵌入式技术早已被应用于航天军事、工业控制、医疗仪器等传统领域，一直是IT（信息技术行业）领域重要技术之一。现在，嵌入式技术则在信息家电、智慧医疗、物联网等新型领域中得到了深入应用。随着社会快速发展和物联网相关产业日益壮大，各地区转型中的产业对嵌入式人才的需求将日趋旺盛，嵌入式人才也将会在很长一段时间内成为企业招聘人才争夺的重点。因此，对电子与计算机工程专业嵌入式方向的人才培养进行研究，整合改革完善其人才培养体系及过程，与区域物联网终端设备产业发展的需求相对接，强化学生软硬件复合开发能力的培养，突出电子与计算机工程专业的专业特色，是目前西南石油大学电子与计算机工程专业建设的工作目标。

三、改革思路与举措

面向市场发展和人才培养的迫切需求，西南石油大学电子与计算机工程专业分析研究嵌入式方向知识体系结构的复杂性和国内各大本科院校存在的教学问题，考虑物联网终端设备系统对软硬件复合开发的要求，应用课题化与项目化措施手段，在学校现有教学和实验条件的基础之上，从校内教学体系和校外实习实训两方面入手，最终实现在教学大纲规定的教学和实验课时内，保证学生理解嵌入式方向知识体系和掌握软硬件复合开发知识、技术的同时，培养并提高学生在嵌入式技术方面的动手能力和实践创新能力，建立学生的专业岗位意识和素质，进而满足物联網终端设备产业对物联网终端系统研发人才培养的需求。

（一）校内教学体系改革

从系统工程角度分析研究嵌入式系统的开发生命周期，包括开发环境的建立和熟悉、嵌入式处理器开发、嵌入式操作系统移植、基于嵌入式操作系统的软件开发、嵌入式软件中间件开发和嵌入式综合应用开发[3]等多个环节，这些开发环节包括了底层硬件、中层软件和高层应用等多方面的开发技术。与之相对应，改革和完善校内嵌入式专业方向的教学体系，从整体上进行规划，使其涵盖从硬到软的多层次知识和技术，与其他多学科相融合，形成通用型可自适应的嵌入式教学内容体系，主要从理论教学、实验教学、课余教学和测试考核等四个方面入手。

1.理论教学方面全面梳理专业知识，建立联动自适应理论教学体系，其课程拓扑结构形式如图1所示。该教学体系兼顾软硬件两方面的基础内容，以模块化组合方式构建联动自适应课程拓扑结构，具有涵盖或扩展多方面基础知识和技术、能与其他专业课融合应用的通用性和灵活性。根据课程特点，选择部分课程设计并形成PBL（问题驱动式教学）教学大纲，使授课形式多样化，注重学生专业能力的提高。

2.实验教学方面在整体上规划嵌入式课程实验体系，以实验模块集的形式形成综合集成型实验项目。具体在设计实验模块时分析梳理学生的层次条件和专业特长，使所有的实验模块具备可自适应调节和进阶式控制的特性，以便在开展实验的过程中能够酌情组合实验模块，进而匹配基础不同、特长不同的学生，也便于根据不同学生各学习阶段的具体情况，调整实验内容，调节功能实验的侧重比和实践的深入程度，最终达到因材施教的效果。

3.课余教学方面设计实现基于嵌入式专业方向知识体系的复合交叉应用型项目和课题教学体系，以理论教学和实验教学为依托，以学科竞赛为驱动，形成模块化课件或组件集。结合相关应用领域，采用可选、可组合、可交叉复合应用的方式布置课余教学任务，使学生可以利用课余自由化、碎片化时间完成在线或离线式自主学习，同时协助教师完成学生自主学习期间的提示发问式指导。

4.测试考核体系仍然采用可选、可组合、可交叉复合应用的思路，从理论教学、实验教学、课余教学以及其他相关教学和实践环节等多方面综合设计测试考核课题，整体规划测试考核内容，形成模块化测试组件集和进度记录机制，以便在实施测试考核体系时灵活开展测试考核工作，考核方式主要有在线或离线式、自主或随堂测试、平时考核和期末考核等多种形式。

通过以上4个环节深入细化的落实校内教学体系改革，以企业系统开发工程涉及到的岗位能力分析重构教学环节和专业知识图谱，形成模块化自适应的，能够快速、及时响应产业发展的课程教学体系，最终构建出与产业发展需求相对接的校内教学新模式。

（二）校外实习实训方案改革

人才培养的实践教学部分除了课内实验以外，更应该包括良好的校外企业实习实训环节。作者考虑物聯网终端设备产业发展需求，结合相关企业在生产过程中的实际技术应用情况，分析岗位典型工作过程和岗位职责职能，从培养学生的基础知识、专业知识、专业技能和职业素养，建立学生的岗位职责职能意识[4]等方面入手，对校外实习实训方案进行了工作目标、实施方法和培养方式等三个方面的深入改革。

1.工作目标方面。修订方案的工作目标为，培养过程以工程项目案例为导向，培养学生软硬件复合开发能力，全面提升学生的技术应用能力和工作能力。西南石油大学有悠久的办学历史，教学管理规范，教师有很强的教学能力和科研能力，有科学、严谨的教学计划，通过校内教学体系改革，为学生构建了完整的与产业发展需求相对接的知识体系。在校外实训实践环节则依托合作企业的行业背景和产业优势，以工程项目为基础，结合西南石油大学电子与计算机工程专业构建的知识体系，结合项目应用，将学生的知识体系转化为技术体系。通过工程项目的实施，将技术的具体应用与工程实践及项目管理相结合，培养学生的工程化能力和创新意识。使学生在毕业时能够成为掌握知识体系和技术体系，具备软硬件复合开发能力、工程化项目能力和职业素养的新工科高素质创新型嵌入式技术工程应用型人才。

2.实施方法方面。根据学校和企业的实际情况，在校外实习实训环节实施过程中采用“走出去、请进来”相结合的方式，与企业对接合作。通过分析符合产业发展需求的嵌入式相关职位群和企业用人标准，总结出嵌入式技术涉及到的相关工作岗位情况，归纳出企业对嵌入式人才能力要求；从培养学生的基本能力、核心能力和专业能力等三方面入手，研究分析物联网终端设备产品在研发和销售等各阶段对岗位能力的不同要求，构建划分实习实训体系中的知识结构、素质结构和能力结构，设计出满足与产业发展需求对接要求的校外实习实训方案，其细节如图2所示。

该方案在具体实施时，引入一批典型的物联网终端设备产业生产实践项目，按照完全企业化管理的项目实施过程，制定标准化的教学任务；根据生产工序，明确实习实训教学环节；在指导学生动手实践，完成教学任务期间，坚持每日重点串讲和发布高强度的课后练习；把教学评估日常化的同时，实现教学管理的督导化。自始至终让项目管理、团队合作贯穿以项目开发过程为依托的实习实训全过程，进而实现校外实习实训方案的工作目标。

3.培养方式方面。把握并践行方案中能力培养的关键在于极大地提高学生毕业后的岗位竞争力，为此，方案中制定了以岗位典型工作任务为驱动、集中培养学生专业技术和职位核心工作能力的培养方式。该培养方式以必需且够用作为实训内容的判定标准，从符合产业发展需求的新工科工程应用型人才培养目标出发设计实训实习项目课题；在遵循教学规律的前提下，按照岗位技能由简入繁、工作能力逐步提高的进度，安排项目课题的开展次序，做好前后的良好衔接；依据学生的实际情况，按照岗位的需求以及项目内容选材的广泛性和深度适中性标准，统筹考虑并选取项目课题的内容，达到培养学生岗位行动能力的目的。

综上所述，该校外实习实训方案在设计、实现、实施和监管的过程中，既充分体现了企业标准和行业标准，又保证了实习实训过程中的实践性、开放性和职业性，最终构建的实习实训体系既符合产业发展的用人需求，又具有更强的专业针对性。

四、特色与创新

西南石油大学电子与计算机工程专业改革建设方案的创新之处在于，根据新工科的办学要求，遵循工程教育认证标准，把传统的电子与计算机工程专业嵌入式方向人才培养与产业发展需求相对接，对该专业的教学体系进行改革。在校内教学体系建设上，考虑嵌入式知识的广泛性和复杂性，把握专业共性基础和领域/区域特色的关系，既保证了嵌入式人才培养的通用性和灵活性，又以当下热门的物联网终端设备产业的需求倒推人才培养的专业培养要点，在理论教学、实验教学、课余教学和测试考核等方面充分体现专业特色的同时，也为实习实训体系改革提供了依据，项目特色关键点如图3示。

图3  项目特色关键点

实践教学方面，方案在改革完善校内实践环节的同时，对校外实践教学体系进行了特色化建设。通过深化产教融合、校企合作，应用生产实践项目案例，使校外实习实训方案与物联网终端设备产业发展需求紧密对接，以新理念、新目标、新成果推动校外实习实训体系建设改革，构建出一套高素质嵌入式技术工程应用型人才培养体系，成为西南石油大学电子与计算机工程专业改革建设方案中的重要组成部分。

五、结语

电子与计算机工程专业是教育部的特设专业，目前国内开设电子与计算机工程专业的高校只有为数不多的几个，每个学校的电子与计算机工程专业办学侧重均不相同。西南石油大学电子与计算机工程专业遵循本校办学宗旨，对物联网终端设备产业发展需求进行调研，在充分考虑地域性差异的前提下，结合新工科专业办学要求，把强化学生软硬件复合开发能力培养作为电子与计算机工程专业的专业建设目标，从校内教学体系到校外实习实训方案对电子与计算机工程专业建设进行了改革，突出了专业特色。

本次西南石油大学电子与计算机工程专业的专业建设改革工作以培养出满足物联网终端设备产业需求、具有软硬件复合开发能力、能胜任物联网智能终端系统研发工作的应用工程型本科人才为目标，立足企业系统项目开发生命周期，依托开发过程中涉及到的岗位技术和职能，通过引入企业典型生产实践项目实现教育教学模式新突破，使得专业人才培养模式得到了深层次的变革，有效地提升了人才培养的针对性和适应性，让西南石油大学电子与计算机工程专业为迎接智能化时代的到来做好了充分的准备。只有坚持专业建设和人才培养工作长期不懈地与产业发展需求相对接，才能培养出真正适应国家信息产业战略和社会经济发展需要的高素质应用型人才。

参考文献：

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[3]李薇，何先波，刘敏，等.IT专业嵌入式课程教学模式改革研究[J].计算机教育， 2017（6）：135-139

[4]“精英網络工程师”人才培训方案[EB/OL].[2018-10-12]. https：//wenku.baidu.com/view/7efdbb350b4c2e3f572763e0.html？_wkts_=1692726350157

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[6]刘帅霞，陈锋，张继伟，等.基于产学研创“四位一体”协同推进产教融合发展模式研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2020，74（11）：8-11

[7]李红梅，卢苇，邢薇薇，等.产学合作育人机制的改革探索[J].高等工程教育研究，2013（3）：76-80

[8]孔凡新，查光成，吴梦陵.以工程认证和审核评估为契机，全面深化专业综合改革[J].高教学刊，2015（18）：65-66

[9]杨伟平，陈万光.PBL教学模式在高校教学改革中的应用现状[J].中国科技信息，2010（13）：264-265