广东省高等教育教学改革项目申请书

发布时间:2020-08-24 来源: 思想汇报 点击:

  广东省高等教育教学改革项目 申

 请

 书

  项目名称:应用型嵌入式人才培养模式改革研究

  申 请 人:

  李文生

 申请学校:

  电子科技大学中山学院

 联系电话:

  传

 真:

  电子邮箱:

  访问路径:

 广 东 省 教 育 厅

 制 二 O 一二年五月

 申请者的承诺与成果使用授权

 本人自愿申报广东省本科院校教育教学改革项目,认可所填写的《广东省本科院校教育教学改革项目》(以下简称为《申请书》)为有约束力的协议,并承诺对所填写的《申请书》所涉及各项内容的真实性负责,保证没有知识产权争议。课题申请如获准立项,在研究工作中,接受广东省教育厅或其授权(委托)单位、以及本人所在单位的管理,并对以下约定信守承诺:

 1.遵守相关法律法规。遵守我国著作权法和专利法等相关法律法规;遵守我国政府签署加入的相关国际知识产权规定。

 2.遵循学术研究的基本规范,恪守学术道德,维护学术尊严。研究过程真实,不以任何方式抄袭、剽窃或侵吞他人学术成果,杜绝伪注、伪造、篡改文献和数据等学术不端行为;成果真实,不重复发表研究成果;维护社会公共利益,维护广东省高等教育教学改革项目的声誉和公信力,不以项目名义牟取不当利益。

 3.遵守广东省本科院校教育教学改革项目有关管理规定以及广东省财务规章制度。

 4.凡因项目内容、成果或研究过程引起的法律、学术、产权或经费使用问题引起的纠纷,责任由相应的项目研究人员承担。

 5.项目立项未获得资助项目或获得批准的资助经费低于申请的资助经费时,同意承担项目并按申报预期完成研究任务。

 6.同意广东省教育厅或其授权(委托)单位有权基于公益需要公布、使用、宣传《项目申请·评审书》内容及相关成果。

  项目主持人(签章):李文生

  2012 年 6 月 4 日

 一、简表 项 目 简 况 项目名称 应用型嵌入式人才培养模式改革研究 项目类别 √ A、总体研究

 B、专业大类 C、教学管理

 D、自选项目 起止年月 2012.6-2014.6 项 目 申 请 人 姓名 李文生 性别 男 出生年月 1966-10-27 专业技术职务/行政职务 副教授/计算机学院副院长 最终学位/授予国家 硕士/中国 所在 学校 学校 名称 电子科技大学中山学院 邮政编码 528402 电话

 通讯 地址 广东省中山市电子科技大学中山学院计算机学院 主要教学工作简历 时间 课程名称 授课 对象 学时 所在单位 2008 嵌入式系统应用开发 本科 96 电子科技大学中山学院 2008 数据结构(C++描述) 本科

 64 电 子 科 技 大学中山学院

 2009 C++面向对象程序设计 本科

 64 电 子 科 技 大学中山学院

 2009 嵌入系统应用开发 本科

 96 电 子 科 技 大学中山学院

 2010 C++面向对象程序设计 本科

 64 电 子 科 技 大学中山学院

 20110 嵌入式操作系统及其程序设计 本科

 96 电 子 科 技 大学中山学院

 2011 C++面向对象程序设计 本科

 64 电 子 科 技 大学中山学院

 2012 嵌入式操作系统及其程序设计 本科

 96 电 子 科 技 大学中山学院

 主要教学改革和科学研究工作简历 时间 项目名称 获奖情况 2008 嵌入式虹膜识别系统 广东省科学技术一等奖 2006 产品协同设计管理系统的研究与开发 中山市科技进步二等奖 2009 基于嵌入式技术的 RET 系统 中山市科技进步二等奖 2010 第六感-基于机器视觉的多点手势识别 “博创杯”全国嵌入式设计大赛一等奖(指导教师) 2009 基于 LM3S1138 与 ZigBee 的智能大棚系统 “ZLG 杯”ARM嵌入式系统设计赛全国二等奖(指导教师) 2008-2010 基于3GPP和AISG2.0的塔顶放大器TMA的研究与开发(2008B)

 2007-2009 可配置嵌入式控制器的研究与开发(2007B)

 2010-1012 基于 RK2808 和 Android 移动互联设备MID 研发(20103A250)

 2010-2012 基于 ASM 定位算法的人脸自动识别系统研究及产业化(2010B)

 2009-2011 疲劳驾驶检测技术的研究(2009B)

  2010-2012 基于 RK2808 和 Android 移动互联设备MID 研发(20103A250)

 2010-2012 广东省高等学校本科特色专业建设-计算机科学与技术

 2009-2011 独立学院计算机应用型人才培养模式研究(FI070335-B8-19)

 2009-2011 嵌入式系统课程教学团队建设(ZLGC2009JXTD12)

 项 目 组 总人数 职称 学位

 高级 中级 初级 博士后 博士 硕士 参加单位数 9 3 5 1

 2 5 1 主要成员 (不含申请者)

 姓名 性别 出生年月 职称 工作单位 分工 签名 邓春健 男 1980-02 副教授 电子科技大学中山学院 课程体系

 郭志恒 男 1968-03 高工 电子科技大学中山学院 实践体系

 吕燚 男 1981-09

 讲师 电子科技大学中山学院 教学案例

 夏百战 男 1976-02

 讲师 电子科技大学中山学院 教学改革

 杨亮 男 1980-08 助教 电子科技大学中山学院 教学改革

 骆昊 男 1972-03 讲师 电子科技大学中山学院 考核评价

 石世光 男 1979-2 讲师 电子科技大学中山学院 教学改革

 刘伟 男 9185-6 实验员 电子科技大学中山学院 实验平台设计

 二、立项依据:(项目的意义、现状分析)1

  1、现状分析 嵌入式系统就是以微控制器为核心,将其嵌入到产品或设备中以实现其功能的数字化和智能化。嵌入式系统的应用十分广泛,覆盖了包括消费类电子、智能家电、工业控制、通讯网络、仪器仪表、汽车电子、医疗电子等多个领域。嵌入式系统既是相关产品和设备的智能核心,同时也它们实现创新和增值的关键。与此同时,社会对嵌入式人才的需求越来越旺盛,对嵌入式系统专业方向毕业生的知识、能力和素质提出了新的更高的要求。

 为了适应市场需求,不少高校在信息技术类专业中开设了嵌入式系统相关课程,但大多是以独立的一门或几门课程的形式出现,课程体系和讲授内容缺乏完整性和一致性。另外,随着高校的扩招,我们的培养对象、培养条件和培养规模发生了很大的变化,但我们的人才培养基本上还停留在传统的模式上,教学中容易产生过分偏软或偏硬的现象,理论和实践结合少。站在培养嵌入式系统应用开发人才角度,可以说现在嵌入式教学内容和教学方法普遍存在与企业需求和学生实际脱节的情况,这使得毕业生的素质与企业需求存在一定差距,他们的专业技能、实践能力、创新意识等还不能满足用人单位的要求,到企业或单位后需要较长的适应期,而其结果是直接导致了用人企业不得不承担较重的再教育任务。。因此,如何适应形势的变化和发展,消除校企间的鸿沟,提高嵌入式专业人才培养水平,培养社会需求的高素质嵌入式系统专业人才,破解“就业难和人才荒”两难困境,是一个重大与迫切的课题。

 2、项目意义 本课题的研究就是为了适应社会对应用型嵌入式人才的需求,在分析企业对嵌入式人才需求状况以及嵌入式系统人才能力、素质结构要求的基础上,确定明确的嵌入式专业培养目标,制定合理的培养方案、课程体系、实验实践教学体系,以“实用、有趣、建立学生自信”为原则,改革嵌入式系统教学内容、教学方法和考核方法,提高嵌入式系统专业教学质量,培养符合企业要求的合格嵌入式系统应用开发人才,提高学生的实践应用能力和就业竞争力。

 1

 表格不够,可自行拓展加页;但不得附其他无关材料。下同。

 三、项目实施方案及实施计划 1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题 改革内容

 (1)应用型嵌入式人才教育理念 在探索独立院校层次如何培养应用型嵌入式人才,把握“理论够用、能力够强、回归工程”的基础上,形成符合应用型嵌入式术人才成长规律,并能与社会经济发展相适应的现代工程教育体系,使培养的嵌入式专业人才具有“上手快、能实战、后劲足”的特点,消除教学与企业脱节,理论与实践脱节的现象,积极探索产学研相结合的人才培养模式。

 (2)嵌入式课程体系 将以往强调学科体系完整的课程设置转变为以嵌入式系统应用开发能力为主线的课程体系设置,即认真分析企业对嵌入式系统应用开发人才的岗位能力的不同层次的要求,按照“能力晋级阶梯”的人才培养模式设计一套连续一致的课程体系和学习路径图,培养符合社会需求的“T 型“人才,即具有:扎实的软硬件基础知识、系统的嵌入式专业技术技能、解决实际问题工程经验。

 在课程体系中,强调课程的连续、一致和衔接,强调学生综合素质的培养,强调实践环节的重要性,强调嵌入式系统中软硬件协同设计。

 (3)嵌入式实践教学体系 以培养学生实践能力和创新能力人才为目标,按照“能力晋级阶梯”的要求构建嵌入式系统实验时间教学体系。第一个层次为基本的编程训练和工程技能初步训练(包括:C 语言编程、常用仪器仪表和工具认识、电子元器件认识、简单电子装配等);第二个层次为专业基础技能训练(包括:嵌入式编程、常用仪器仪表使用方法、电路的基本测量和调式方法等);第三个层次为专业课程的设计性实验和课程设计;第四个层次为综合电子系统设计和工程项目实践。

 (4)嵌入式系统课程教学内容和教学方法 现有嵌入式系统教材中的理论教学最明显的特征是内容生硬,学生很难把抽象的知识和实践结合并具体应用。为解决这一问题,我们以“实用、有趣、建立学生自信”为指导思想,探索嵌入式系统教学内容和教学方法,摒弃陈旧的教学内容和落后的教学手段。在理论教学上,对于与实际工程应用联系不大且难于理解的内容大胆舍弃,减少学生学习课程时的挫折感。同时通过大量引入活泼生动的教学实例和相关的工程应用,教学内容力求接近工程实践,又带有一定的趣味性和启发性,以提高学生的学习兴趣和积极性。在实验教学环节,压缩验证性实验内容,设计活泼有趣、实际使用的设计性、综合性实验项目,调动学生实验实践的主动性。在教学方法上,改革传统的教学模式的“满堂灌、教与学脱节、理

 论与实践脱节”等弊病,积极推动案例驱动教学、讲训结合式教学。

 (4)嵌入式课程考试模式 彻底摒弃传统考核的弊端,强调学习过程,强调学生实践动手能力,采用阶段性测试,即在每个学习阶段进行一次测试。阶段性测试为开放式的考试,目的在于考查学生的实际动手能力,允许学生在考试过程中以任何方式查找资料,允许对试题进行上机调试。考试一般包括设计、制作、编程与调试等几个方面,考试时间根据需要由几个小时到几天不定。考试的对象有时也可以从个人转变到团队(即两、三人组成的小组),训练团队协作精神,提高团队意识。

 逐步提高课程设计+答辩形式的比例。即使采用理论考试形式,也要多考虑来自实际工程项目开发过程中对问题的总结、归纳和提取。课程设计要求学生综合运用课程所学知识,在特定时间完成一个课程设计作品的分析、设计和开发,并编写设计文档。课程设计采用开放形式,允许以任何方式查找资料,甚至在网上和其他人讨论,但强调学生在课程设计过程的参与和投入,并通过答辩防止学生的简单抄袭。

 (5)嵌入式系统相关课程教学资源建设 结合嵌入式人才培养模式改革,积极开展课程教学资源建设,除讲义、课件、实验指导书等常规教学资源外,特别关注课程教学案例、设计性综合性实验项目设计、综合课程设计案例等资源建设,争取形成嵌入式系统相关核心课程课程(3-4门)的立体化教学资源。

 改革目标

 通过本项目的研究,探索适合企业需求和学生实际的嵌入式人才培养模式,制定符合应用型嵌入式人才能力晋级阶梯(科学基础—专业基础—专业技能—工程实践能力与工程素养)要求的嵌入式理论教学体系和实践教学体系,改革嵌入式系统教学内容和教学方法,构建符合应用型嵌入式人才培养的教学模式和考核模式,提高应用性嵌入式人才培养质量。

 拟解决的关键问题

 (1)构建以“知识-能力-素质”为主线、符合应用性嵌入式人才能力晋级阶梯的课程体系 (2)构建面向嵌入式应用开发能力培养、“一体化、分阶段、多层次”为特征的实践教学体系 (3)以“实用、有趣、增强学生自信”为原则,改革嵌入式系统教学内容和教学方法 (4)教学资源建设,特别是教学案例和工程案例等。

 2.实施方案、实施方法、具体实施计划(含年度进展情况)及可行性分析 实施方案 (1)以“知识-能力-素质”为主线,构建符合嵌入式系统应用开发能力晋级阶梯的课程体系 在课程体系改革中,将以学科体系为导向的课程体系转变为以能力培养为主线的课程体系设置,即认真分析企业对嵌入式系统应用开发人才的岗位能力的不同层次的要求,认真分析本专业学生应当掌握的知识单元、专业基本技能和专业核心应用能力,按照“能力晋级阶梯”的人才培养模式设计课程体系和学习路径。

 嵌入式系统专业在学生能力培养上采用“能力晋级阶梯”的分阶段人才培养方式:大一注重科学基础训练(通识教育、专业认识和编程训练),大二注重专业基础训练(包括计算机软硬件基础理论教育和技能培养);大三注重专业课程学习(嵌入式专业技能培养),大四注重提高工程实践能力(实践能力与工程素养培养)。在大四要进一步接受综合应用的系统训练,拓宽技术视野,以工程实践、项目开发、论文撰写为主要内容,依托中山市嵌入式系统公共实验室,结合学校与企业的研发项目(课题),进行真刀真枪的毕业设计,完成全部学业,达到就业后“零适应期”要求,达到成为具有专业基本技能和专业核心应用能力的应用型人才的培养目标。

 (2)围绕嵌入式应用开发能力的培养,构建以“一体化、分阶段、多层次”为特征的实践教学体系 第一个阶段:着重培养学生的 C/C++编程功底和基本的硬件设计和调式能力。C/C++编程功底主要通过《面向对象程序设计》、《数据结构》等课程的上机实验、ACM 程序设计大赛、课外上机以及《 程序设计综合实训》培养,基本的硬件设计和调式能力主要通过《电路与模拟电子技术》、《数字逻辑设计》等课程的实验以及《 电装实习》实践环节培养。

 第二个阶段:着重培养学生嵌入式软硬件设计和开发能力,这一阶段主要依靠《单片机及其应用开发》、《嵌入式系统概论》、《嵌入式操作系统及其程序设计》、《嵌入式 Linux 应用开发》、《嵌入式 WinCE 应用开发》等课程实验和课程设计以及《 嵌入式最小系统设计》实践环节。

 第三个阶段:着重培养学生的嵌入式系统综合应用开发能力,培养学生软硬件协同设计思想和工程素养。这一阶段主要依托 《嵌入式系统综合实训》实践教学环节、嵌入式系统方向的综合课程设计、嵌入式学科竞赛以及毕业设计完成。

 (3)以“实用、有趣、增强学生自信”为原则,改革嵌入式系统教学内容和教学方法

 ①灵活处理教学材料,对教材教学章节作适当编排和修正,使内容更适合学生学习规律 教学任务是让学生在规定的学时内掌握教学大纲所要求的学习内容。从教学总体上看对教学内容及授课章节适当编排和修正使内容学习进度更适合学生学习规律可以对教学效果起到一定的促进作用。

 表 1 现有教材内容安排

  表 2 修正后内容安排

 表 1 是现有教材内容的安排,可以看到,1~5 章的内容都是在介绍 ARM 的内部结构,很抽象,支持实验较少,学生往往学完这几章后,不能看到直接的效果注意力开始下降,对后续课程开始气馁了。表 2 是修正后的内容安排,我们将一些容易掌握和引发学生注意力、容易看到实验现象的章节安排在前面,以一种先易后难、先外后内的方式编排教学内容,收到了非常好的教学效果,但并不影响教学大纲所规定的学习内容。

 ②通过设计引入有趣的案例来吸引学生,提高学生学习的积极性 陶行知先生说过:“学生有了兴趣,就会用全副精力去做事”。同样我们认为,兴趣是学好嵌入式系统这门课程的前提和基础。如果我们能够通过引入一些有趣的教学案例,让枯燥的知识趣味化,就可以引爆学生的学习激情,激发学生的学习潜能,点燃学生的智慧火把。

 例如,在讲授 PWM 知识时,通过引入《两只老虎》播放控制的教学案例,学生面对的不再只是寄存器、分频、占空比等一些抽象枯燥的概念理论,而且可以1.简介 2.引脚配置 3.存储器寻址 4.系统控制模块 5.存储器加速模块 6.外部存储器控制器 7.引脚连接模块 8. 向量中断控制器 9.GPIO 10.UART0 11.UART1 12.I2C 接口 13.SPI 接口 14.定时器 0/1 15.脉宽调制器(PWM)

 16.A/D 转换器 17.实时时钟 18.看门狗 1. 简介 2. 引脚配置 7. 引脚连接模块 9. GPIO 8. 向量中断控制器 4.系统控制模块(外部中断部分) 10.UART0 12.I2C 接口 13.SPI 接口 14.定时器 0/1 15.脉宽调制(PWM)

 16.A/D 转换器 17.实时时钟 18.看门狗 3.存储器寻址 4.系统控制模块 5.存储器加速模块 6.外部存储器控制器

 欣赏到一段美妙的音乐。特别是当学生认识到他们自己完全可以利用 PWM 相关知识来编写代码实现音乐播放的时候,他们对所学的内容立即会变得兴趣盎然,甚至跃跃欲试。这样学习的兴趣和积极性调动起来了,后面的学习投入和学习成功也就水到渠成。

 ③引入新的教学手段,化解嵌入式课程中的教学难点 嵌入式系统这门课程涉及到不少抽象的概念和原理,相当一部分同学在学习的时候会碰到一些障碍。这个时候,如果能够将抽象的概念和晦涩难懂的原理融入到一些生动形象的教学案例中,就可以使复杂问题简单化,抽象的理论具体化,从而有效地化解教学中的难点,加强学生对相关概念和原理的理解。

 比如在学习“引脚连接模块”的时候,由于学生暂时对 GPIO、UART、PWM、I2C等概念还没有接触了解,这个时候,如果给学生讲解如何通过引脚功能选择寄存器的设置来控制引脚作为 GPIO、UART0 的发送功能或 PWM 输出功能,学生肯定是一头雾水,不知所云,而且从心里头产生畏惧感,丧失学好这门课程的信心。这个时候,可以设计一个“让你选明星”的教学案例,用刘德华、张学友、郭富城、黎明四大天王这些同学感兴趣而且熟悉的明星来代替 GPIO、UART、PWM、I2C 等抽象概念,并设计了相应的软件芯片,让学生模拟引脚功能选择寄存器的设置来选择相应的明星。这样通过引入贴近学生生活的教学案例,不仅给学生以亲切感,也同时化解了初学时过多抽象的概念给学生造成的学习障碍。

 例如,在学习“向量中断控制其”这一章节时,可以设计一个“看看你能不能当 CPU?”的游戏教学案例,由一个同学充当 CPU,多个同学充当不同的中断源,通过多个步骤的游戏训练,同学们对中断源及其中断通道号、中断使能、中断触发、中断响应方法等一些比较难以理解的概念和原理有了很清晰的了解,而且在教学案例互动中体会到学习成功的快乐。

 ④联系工程实际,突出课程实践意义,培养学生实践动手能力 嵌入式系统是一门应用性、工程性很强的课程,在教学中适当地引入一些实践工程案例,一则可以让学生建立这门课程“有用”的概念,从而调动学生学习的积极性;二则引导学生关注知识的工程实际应用,使学生掌握针对实际问题的分析和设计方法,提升学生的实践动手能力和创新能力。

 例如,在学习 UART 相关内容的时候,可以设计一个“从 PC 机传输汉字点阵或图片到 ARM 实验平台显示”的教学案例,通过这样一个教学案例分析和讨论,同学们不仅明白了 UART 的工作原理和应用方法,而且也能体会这一小小教学案例的工程实际背景。当联系到放置在路口、广场、车站等的 LED 大屏幕显示屏的显示内容的传输更新的时候,他们体会到了这个教学案例的工程意义。

 当然,对于这些具有实际工程背景的教学案例需要根据教学的特点适当加以简化,并给学生留有足够的想象空间,引导学生培养逻辑思维能力和创新应用能力。

 ⑤教学中通过教学案例贯通整门课程所学的知识 有的时候临近课程结束的时候,学生感觉到嵌入式系统这门课程学到的都是一个个相对独立的案例和知识点,缺乏一条“彩线”把整个嵌入系统的相关知识、技术串联起来,不能够站在“系统”的高度来看待课程所学的知识,更谈不上对所学课程知识的综合运用。这个时候,我们有必要设计一个比较综合的教学案例来贯通整门课程所学的知识,增强学生对嵌入式系统的整体理解,引导学生综合运用所学知识解决实际问题。

 例如,在学习完嵌入式操作系统及其程序设计课程后,可以设计一个《打地鼠》嵌入式游戏设计综合教学案例,该教学案例既涉及到嵌入式硬件相关资源的应用,如蜂鸣器、键盘、显示屏、数码管、定时器、中断等,又涉及到基于嵌入式操作系统程序设计的各个环节,如任务划分、任务优先级设计、任务之间的同步、任务之间的数据通信等。通过这样一个综合教学案例,既将嵌入式系统和嵌入式操作系统所学的知识贯通起来,也让学生初步掌握了综合利用所学知识开发一个嵌入式游戏的步骤和相关技巧。

 ⑥承上启下,强化嵌入式相关课程之间联系 一门课程结束后,在许多学生的概念中就意味着该门课程的彻底结束,许多传统的教学模式也经常孤立地讲授一门课程,并不试图引导学生去联系以前学过的知识[5]。在嵌入式系统教学中,我们强调通过教学案例来承担一定的承上启下的作用,在嵌入式系统教学实践中,适当结合学生以前所学过的知识,特别是“数字逻辑设计及其应用”课程的知识,这样既能帮助学生理解现在所学课程的知识,同时也复习以前所学课程知识,进一步深化数字逻辑设计知识的理解和应用,做到相关课程之间的融会贯通,达到一个整体的、优化的教学效果,提升学生的综合运用和扩展能力。

 例如,在讲授 GPIO 的时候,我们设计一个“跑马灯控制”的教学案例,要求通过 GPIO 控制 74138 控制接口电路,进而实现多个 LED 显示控制。这里的 GPIO是嵌入式系统课程的知识,而 74138 控制接口电路是数字逻辑设计中学过的。

 例如,当讲授到定时器一节,我们设计一个“测量电容器容量”的教学案例,要求学生思考如何利用 555 电路所具有电容和数字频率信号之间的比例关系,即:555 电路工作在多谐振荡器模式下,当电路中的电阻确定时,电容值和其产生的方波信号周期成正比关系,来实现数字电容测量仪器。这里方波信号的周期可以由

 嵌入式系统的定时器知识实现,而 555 电路就是数字逻辑设计中的经典知识内容。

 ⑦ 通过教学案例为学生的课程设计提供启发和素材,为学生预留了一些扩展空间 课程设计作为综合、设计、创新性实践教学环节,是对课程所学知识的综合运用,也是提高学生实践动手能力和创新能力的重要手段。但经常发生的情况是,学生不知道课程设计要做什么?或者不知道课程设计如何动手。通过教学案例为学生提供一些紧扣教学内容的选题方向,同时也为学生如何进行课程设计提供了启发和思路。特别是我们在课程案例设计的时候,都为学生预留了一些扩展空间,给学生留下一些需要进一步思考的问题和挑战性的课题。

 ⑧以中山市嵌入式系统公共实验室为平台,以科研项目为载体,将科研成果转化成教学案例 在教学活动中,结合每位教师的科研项目,将科研成果转化成教学案例,并吸收动手能力强的学生到科研活动中来,在实践中锻炼学生的工程实践能力 以实验室为平台,以科研项目为载体,借鉴国外课程建设的特点,最终形成具有自己特色、课程条理清楚、工程实践能力强的嵌入式系统工程人才培养体系。

 实施方法 项目负责人负责项目的总体规划、项目组织、工作指导、资源调配以及进度控制。项目组成员负责项目研究的具体实施,在课程体系设计、实践教学体系设计、教学内容和教学方法改革研究、实验项目设计、教学案例和工程实例设计上投入较多的精力和时间,同时举办各种鼓励学生创新的课程设计活动和经验交流活动,促进项目的良性互动。

 面向应用型嵌入式人才培养模式改革,是一个系统工程,课程体系和实践教学体系重构、教学内容和教学方法改革等方方面面都要通过项目实施过程的教学效果来衡量,同时课程体系、教学内容和教学方法的改革设计必须综合考虑企业需求、学生实际水平,评估教学内容能在多大程度上提高学生的嵌入式应用开发能力。因此在项目实施过程中,需要进行项目跟踪、效果评价。

 理论研究:通过文献检索和整理,研究国内外嵌入式系统教学现状和教学理论,从而不断丰富教学内容。

 实证调研:对嵌入式应用开发企业进行调研,理清嵌入式专业方向人才应当掌握的知识单元、专业基本技能、专业核心应用能力;对其他高校的相关课程进行教学质量分析和借鉴,吸收兄弟院校的相关教学经验。

 问卷调查、访谈:追踪项目的实施效果,即时了解接受教学改革的学生对教

 学过程中的看法。

 研讨:除本课题组人员外,聘请相关专家进行专题研讨,促进本项目的进步。

 具体实施计划 (1) 第一阶段:2 2012 年 年 6 6 月-3 2013 年 年 2 2 月

 ①开展嵌入式系统专业调研(兄弟高校和企业),找出现在嵌入式系统教学模式存在问题,进一步明确嵌入式系统教学定位和教学目标,理清应用型嵌入式人才应当掌握的知识单元、专业基本技能、专业核心应用能力 ②在调研的基础上,明确嵌入式系统教学模式改革思路,通过培养方案修订,完善嵌入式专业课程体系和实践教学体系。

 ③完善修订嵌入式相关课程教学大纲,以应用型嵌入式人才培养为目标,梳理相关课程的教学内容,强化课程的工程应用和应用能力培养 (2) 第二阶段:3 2013 年 年 3 3 月-4 2014 年 年 2 2 月

 ①开展嵌入式系统课程教学资源建设,重点在教案、讲义、教学案例、综合性/设计性/创新性实验项目设计,编写一本适合独立学院层次的嵌入式系统讲义,融入教学改革内容;编写一本嵌入式系统综合课程设计指导书。

 ②开展嵌入式教学方法改革,推动案例驱动教学、项目驱动式教学、讲训结合式教学方法。

 ③升级完善嵌入式系统实验室实验环境,通过自主开发嵌入式实验平台、综合实训平台以及相关的创新实验实训项目,更好支持案例驱动教学、项目驱动式教学等嵌入式教学方法改革。

 ④加大嵌入式实习基地建设,与企业深入开展嵌入式项目开发、嵌入式人才培养方面合作,探索产学研一体化的实践教学模式。

 ⑤积极推动嵌入式课外科技创新活动,检验教学改革成果,包括:办校内嵌入式系统竞赛,鼓励学生设计开发优秀作品;鼓励学生走出校门,参加相关学科竞赛;举办研讨会和嵌入式系统优秀作品展,让优秀作品作者介绍学习经验 (2) 第三阶段:3 2013 年 年 3 3 月-3 2013 年 年 6 6 月

 ①总结修正嵌入式系统教改内容,完善推广嵌入式教学内容和教学方法改革经验。

 ②对项目进行总结、验收。

  可行性分析 (1)随着我国电子信息产业的快速发展和产业升级,对嵌入式系统开发和应用人才的需求也越来越迫切。本项目通过构建符合应用型嵌入式人才成长规律的培养模式,能够提高嵌入式系统专业人才培养质量。

 (2)本项目符合电子科技大学中山学院培养应用型人才的目标定位,得到院领导和各相关职能部门的大力支持,在师资、实验设备、教学时间和经费等各方面全力支持,可以保障项目按计划进行。

 (3)电子科技大学中山学院是一所一 IT 专业为特色的专业,在电子、通信、计算机、自动化等专业都具有较强的师资力量、实验环境和教学基础,这使得组建嵌入式专业教学团队、进行嵌入式专业课程体系和实践教学体系建设、开展嵌入式系统教学改革具有了良好条件。

 (4)本项目已有较好的工作基础。2006 年,电子科技大学中山学院已经开设嵌入式嵌入式系统及其应用专业、信息终端设计两个与嵌入式技术有关的专业,通过引入“3+1”创新教育模式,采用“能力四个晋级阶梯”的分阶段能力培养方式,已经初步形成了颇具特色的嵌入式系统专业方向的课程体系。并在《数字逻辑设计》、《嵌入式系统概论》、《嵌入式操作系统》、《嵌入式系统应用开发》、《嵌入式系统综合课程设计》等课程开展了大胆的教学改革,在理论教学上对传统理论教材大胆改革并适当取舍,大量引入工程实例和新的教学内容,教学内容力求接近工程实践,又带有一定的趣味性和启发性,摒弃教科书式的教学描述。在实验教学上,摒弃传统的以验证实验为目的实验,设计了相关的实验教学平台,并开发了一定数量的综合性、设计性实验。

 (5)本项目将充分依托电子科技大学总校的力量、依托中山市与我院共建的中山市嵌入式系统公共实验室。项目组负责人和项目组成先后承担了 30 多项嵌入式技术有关的省市科技计划项目和企业合作开发项目,积累了丰富的嵌入式系统应用开发经验,对嵌入式应用开发中的对知识、能力和素质要求有深刻的理解。

 (6)本项目旨在通过嵌入式教学内容和方法改革,培养高素质应用型嵌入式人才,项目进展以来,通过多次论证,正在逐渐完善,教学方法新颖,具有更强的可操作性,得到授课学生的支持。

 3.项目预期的成果和效果(包括成果形式,预期推广、应用范围、受益面等)

 预期成果形式 (1)形成更加完善的嵌入式系统专业方向人才培养方案、课程体系和实践教学体系。

 (2)为每一门嵌入式核心课程开发一定数量的教学案例,开发一定数量用于嵌入式教学和学习的“软件芯片”,推动课程的任务驱动式教学和案例式驱动教学。

 (3)完善嵌入式专业核心课程的实验指导教材,保证每门课程的综合性、设计性实验达到 8 个以上。

 (4)编写一本嵌入式系统综合课程设计教程和一本嵌入式系统工程案例教程。

 (5)在国内外杂志发表嵌入式系统相关教研论文 3 篇; 成果应用效果 (1)该成果将在我院嵌入式系统及其应用专业课程建设中使用,这项成果的应用,必然会提高嵌入式相关课程教学质量,提高应用性嵌入式人才的培养质量,为我院学科与专业建设的发展打下良好的基础。

 (2)该项成果以论文、教学案例、创新实验平台和实验项目等形式出现,通过交流,为相关院校的教学改革提供经验。形成特色的嵌入式系统教学模式,取得的成功经验对于同类院校嵌入式系统教学改革具有积极的借鉴和示范作用。

 4.本项目的特色与创新之处 (1)按照“能力晋级阶梯”构建嵌入式人才培养模式,使整个培养过程有一条清晰的能力培养主线。

 (2)构建阶梯式的嵌入式实践教学体系,逐步培养学生的嵌入式实践动手能力、创新能力和工程素养。

 (3)托嵌入式系统科研平台和项目,为嵌入式系统相关课程的教学改革提供支撑。嵌入式系统教学改革所适用的理论教学案例和一些创新实验项目,很多是项目组成员多年学习和工作经验积累,并针对大学生量身定制。

 (4)优化理论教学内容。以实用、有趣、增强学生自信为出发点,对传统嵌入式系统教材内容进行适当取舍,大量引入活泼生动的教学实例和相关的工程应用实例,通过自行设计的“软件芯片”并结合 EDA 技术,帮助学生加深对课程的理解,激发学生的学习兴趣、提高学生的动手欲望。

 四、教学改革基础 1.与本项目有关的教学改革工作积累和已取得的教学改革工作成绩 (1 1 )以往承担的与本项目有关的教研教改项目

 ①广东省高等学校本科特色专业建设-计算机科学与技术,广东省教育厅,2010-08 ②独立学院计算机应用型人才培养模式研究(FI070335-B8-19),全国高等学校教学研究中心,2009-08 ③嵌入式系统课程教学团队(ZLGC2009JXTD12),电子科技大学中山学院,2009-11 ④嵌入式系统专业建设(ZLGC2009ZY03),电子科技大学中山学院,2009-11 ⑤基于案例驱动的 ARM 课程教学方法研究(ZLGC2009JY03),电子科技大学中山学院,2009-11 ⑥嵌入式方向单片机课程的教学改革和研究(ZLGC2009JY17),电子科技大学中山学院,2009-11 (2 2 )以发表的与项目有关的教学论文

 ①李文生、马争、傅瑜,面向应用型嵌入式人才培养课程体系设计,计算机教育,2011(1)

 ②李文生、邓春健等、吕燚,案例驱动的嵌入式系统教学改革探索,计算机教育,2011(5)

 ③邓春健、李文生、吕燚,“ARM 嵌入式系统”课程教学方法研究,计算机教育,2010(3)

 ④邓春健、李文生,ARM 嵌入式系统课程教学中课堂游戏的设计,计算机教育,2011(4)

 ⑤邓春健,吕燚,李文生,黄杰勇.利用 FPGA 实现 DSP 功能扩展实验,实验科学与技术.2009 年 2 月 ⑥吕燚,邓春健,黄杰勇。利用 EDA 技术全面改进嵌入式系统课程教学,福建电脑.2008(24)

 ⑦ 黄杰勇,邓春健, 基于 Verilog HDL 的嵌入式系统教学改革与探索.计算机教育.2008(16) ⑧夏百战,骆昊,石世光,独立学院计算机硬件课程教学改革与探讨,计算机

 教育.2008(16) ⑨夏百战.计算机专业《嵌入式系统》教学探讨, 杨凌职业技术学院学报.2006(1) ⑩吕燚,李文生,基于嵌入式工程实践的单片机教学改革与研究,福建电脑,2010(9)

  (3 3 )获得的与项目有关的教学成果奖

 ①2010 年 10 月,数字逻辑电路教学改革与实验平台建设(邓春健、李文生等),全国本科基础组教学成果一等奖 ②2010 年 10 月,单片机课程教学改革与创新实验平台设计(吕燚,李文生等),全国本科基础组教学成果一等奖 ③2008 年 7 月,嵌入式系统实验教学改革(邓春健、李文生、吕燚等),电子科技大学中山学院首届教学成果奖第 2 名 (4 4 )指导学科竞赛获奖情况

 ①先后获得“博创杯”全国嵌入式设计大赛一等奖两项、二等奖两项、三等奖10 多项。

 ② 先后获得“ZLG 杯”ARM 嵌入式系统设计赛全国二等奖 2 两项,三等奖 1 项 ③其他嵌入式作品获得省级奖励 20 多项

 2.学校已具备的教学改革基础和环境,学校对项目的支持情况(含有关政策、经费及其使用管理机制、保障条件等,可附有关文件),尚缺少的条件和拟解决的途径 (1 1 )学校已具备的教学改革基础和环境

 电子科技大学中山学院是中山市政府和电子科技大学合作共建的一所以 IT 为特色的独立学院,现学院拥有相当规模的教学科研设备,拥有嵌入式系统实验室、软件实验室、硬件实验室、网络实验室和网络中心、计算中心等多个专业实验室,为本项目的开展提供了有力的保证。

 电子科技大学中山学院十分重视嵌入式系统专业建设,2007 年,嵌入式系统及其应用立项成为学院重点建设专业,2010 年被广东省教育厅立项为东省高等学校本科特色专业建设点。依托嵌入式专业建设,我们开展了嵌入式系统课程教学团队、基于案例驱动的 ARM 课程教学方法研究、嵌入式方向单片机课程的教学改革和研究等教研教改项目,为本项目的开展打下了良好的基础。

 项目组所在实验室——中山市嵌入式系统公共实验室是中山市科技局立项并提供政策资金支持、依托电子科技大学中山学院建设的嵌入式技术公共服务平台。作为一个公共平台,实验室力求瞄准中山市乃至珠三角的 IT 产业特点,凝练相关行业的共性需求,开展具有共性的嵌入式应用技术研发,在“政府引导、市场推动、面向应用、面向企业”的原则指导下,积极开展与企业的横向项目合作,通过提供完整的产品解决方案同企业建立良好的合作关系,并逐步将该实验室打造成为中山市嵌入式系统公共技术支持服务平台。

 实验室针对中山市和珠三角的电子信息产业特点,积极开展具有一定市场前景的共性嵌入式技术项目研究开发。先后承担了《可配置嵌入式控制器的研究与开发》、《基于 3GPP 和 AISG2.0 的塔顶放大器 TMA 的研究与开发》等近 20 项省市科技计划项目的研究与开发。实验室积极开展与企业的横向项目合作,现在已经同香山衡器、通宇通信、智达自动化、广东盛路等企业建立了项目合作关系,为企业提供了多项嵌入式有关的产品和系统解决方案。实验室在人才培养方面也积极开展与企业的合作,和企业共建实习基地,通过这个手段,在提高人才培养质量、加强与企业互动、增强实验室科研实力和影响力等方面逐步实现良性循环。

 (2 2 )学校对本项目的支持情况

 电子科技大学中山学院高度重视本项目的研究,2007 年,嵌入式系统及其应用专业(方向)被批准作为学院重点建设特色专业,并投入大量经费用与本专业的教学改革和教学环境的建设。

 同时,为鼓励教师积极投身教学改革研究与实践,学院出台了《电子科技大学中山学院教学质量与教学改革项目经费配套及奖励办法》,其中,凡获得省级及以上立项项目,学院将按 1:1 的比例或按项目要求提供配套经费,同时给予最高 4万元/项目的奖励。成果突出、被评为学院优秀教学成果奖的项目,根据《电子科技大学中山学院教学成果奖励办法》,还可以授予最高 1 万元的奖励。

 我院教学改革研究与实践管理实行院系两级管理制度。从立项申报、条件支持、过程监督直至成果验收的整个过程,学院规定教学系部必须参与和支持,以保障项目的顺利实施。除了学院《教学改革项目管理办法》对项目的要求和工作流程进行明文规定外,所在教学系还大力支持教学改革,将教学改革作为特色专业建设的重要组成部分,并纳入教师年度考核和分配管理制度中,激励教师把更多的精力投入到教学研究与改革。

 3.申请者和项目组成员所承担的教学改革和科研项目情况 (1 1 )科研项目

 ①广东省自然科学基金项目:系统级芯片 SoC 测试访问机制及测试调度算法研究,(1693)

 ②广东省科技计划项目:可配置嵌入式控制器的研究与开发((2007B))、基于AISG 和 3GPP 的塔顶放大器的研究与开发(2008B)、疲劳驾驶检测技术的研究(2009B) ③广东省部产学研项目,基于 ASM 定位算法的人脸自动识别系统研究及产业化(2010B)

 ④中山市科技计划项目:基于 RK2808 和 Android 移动互联设备 MID 研发(20103A250)、无线智能家居控制网关的研究与开发(20073A162)、基于 TCP/IP 的嵌入式系统接入技术研究(2005A152) ⑤电子科技大学中山学院青年基金:基于蓝牙的多媒体教师笔开发、ALD 设备集中控制单元的研究与开发 ⑥电子科技大学中山学院博士启动项目:嵌入式异步全彩控制系统的研究与开

 发(2007YKQ14 ) ⑦横向合作项目:

 健康信息平台 iFit(香山衡器)、 传感器自动检测系统(佳维电子)、基于 AISG 的 RET 系统(广东通宇)、基于 AISG2.0 的塔顶放大器(广东通宇)、。。。。。。。。

 (2 2 )教学改革项目

 ①广东省高等学校本科特色专业建设-计算机科学与技术,广东省教育厅,2010-08 ②独立学院计算机应用型人才培养模式研究(FI070335-B8-19),全国高等学校教学研究中心,2009-08 ③嵌入式系统课程教学团队(ZLGC2009JXTD12),电子科技大学中山学院,2009-11 ④嵌入式系统专业建设(ZLGC2009ZY03),电子科技大学中山学院,2009-11 ⑤基于案例驱动的 ARM 课程教学方法研究(ZLGC2009JY03),电子科技大学中山学院,2009-11 ⑥嵌入式方向单片机课程的教学改革和研究(ZLGC2009JY17),电子科技大学中山学院,2009-11

 五、经费预算 支出科目(含配套经费)

 金额(元)

 计算根据及理由 合计 30000

 1、调研、会议 8000 差旅、会议费 2、教研论文发表 3000 发表教研论文版面费 3、资料费 3000 购置图书资料、印刷讲义等 4、教学资源建设 10000 讲义编写、教学案例设计等 5、开发板、元器件、印制电路板 6000 实验平台和实验项目开发

 六、申请者所在学校意见评审、推荐意见

  1.学校教学指导委员会评审、表决意见

 该教改项目针对社会对应用型嵌入式人才的需求,在分析企业对嵌入式人才知识、能力、素质要求的基础上,明确应用型嵌入式人才培养目标,构建符合应用型嵌入式人才能力晋级阶梯的课程体系以及“一体化、分阶段、多层次”为特征的符合嵌入式应用开发能力培养规律的实践教学体系,以“实用、有趣、增强学生自信”为原则,改革嵌入式系统相关课程教学内容和和教学方法。项目提出基于案例驱动的嵌入式教学内容和教学方法改革思路清晰,内容丰富,对于应用型人才培养模式改革是一种有益的探索。本项目已有较好的教学改革基础,设计思路和方案有较强的可操作性,对于应用型人才培养具有重要的现实意义、较大的推动作用和推广价值。

 学校教学委员会一致同意推荐该项目。

  主任:(签字)

 2012 年

 月 日

  2.学校推荐意见

 同意推荐

 ( 公 章 )

 学 校 领 导 签 字

 2 0 1 2 年

 月

 日

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