蔡藝軍 陳鋮穎

摘 要 隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯等領(lǐng)域取得的一系列進(jìn)展，“人工智能+”時(shí)代也宣布到來(lái)。在“人工智能+”的時(shí)代背景下，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)中的課程體系也需要與時(shí)俱進(jìn)，融合人工智能相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景。本文對(duì)微電子專業(yè)中的嵌入式課群教學(xué)改革問(wèn)題進(jìn)行了深入的探索，從課程體系結(jié)構(gòu)的更新、項(xiàng)目制的引入等方面提出了改革措施，為微電子科學(xué)與工程、電子信息工程等專業(yè)的嵌入式課群開展提供了參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 人工智能 嵌入式課群 微電子專業(yè) 項(xiàng)目制

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

“人工智能+”背景下的教育教學(xué)改革面臨著重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)課程群是微電子專業(yè)中不可或缺的一部分，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境下，嵌入式系統(tǒng)課程群更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方式變革，使嵌入式系統(tǒng)課程群的教學(xué)內(nèi)容更適合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。而在“人工智能+”的新工科背景下，如何將人工智能技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景與嵌入式教學(xué)中的課群結(jié)構(gòu)、實(shí)踐項(xiàng)目有機(jī)的結(jié)合，是當(dāng)前嵌入式教育教學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1“人工智能+”背景下嵌入式系統(tǒng)課群的現(xiàn)狀

嵌入式系統(tǒng)課群中含有硬件類和軟件類的課程，需要學(xué)生具備軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的能力。在人工智能快速發(fā)展的背景下，以深度學(xué)習(xí)算法為代表的軟件算法在嵌入式移動(dòng)產(chǎn)品中的應(yīng)用比重越來(lái)越多，這就對(duì)學(xué)生的軟件設(shè)計(jì)能力要求更為迫切。然而，目前嵌入式系統(tǒng)課群中的課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)軟件編程的訓(xùn)練偏少，使得大部分學(xué)生對(duì)軟件編程缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。

由于微電子專業(yè)的師資普遍不具備計(jì)算機(jī)方向的專業(yè)背景，因此目前開設(shè)的大部分嵌入式課程內(nèi)容還缺少足夠的人工智能實(shí)際項(xiàng)目訓(xùn)練。加上實(shí)驗(yàn)室由于經(jīng)費(fèi)的限制，部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)于老化和陳舊，以及人工智能算法的發(fā)展較為快速，目前嵌入式課程中所采用的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目普遍較為過(guò)時(shí)，與企業(yè)中的實(shí)際項(xiàng)目相去甚遠(yuǎn)，無(wú)法培養(yǎng)出適應(yīng)當(dāng)前企業(yè)需求的“人工智能+”嵌入式人才。

因此，為了適應(yīng)“人工智能+”背景下的人才培養(yǎng)模式，嵌入式系統(tǒng)課群有必要進(jìn)行課程環(huán)節(jié)及工程項(xiàng)目方面的改革。

2“人工智能+” 嵌入式系統(tǒng)課群的改革措施

針對(duì)當(dāng)前微電子專業(yè)中嵌入式系統(tǒng)課群存在的上述問(wèn)題，從課程教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容方面，我們提出如下幾點(diǎn)改革措施：

2.1課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)中的分類和層次較多，課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)需要將不同課程的特點(diǎn)和人工智能相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將各環(huán)節(jié)無(wú)縫銜接，使不同課程圍繞著嵌入式系統(tǒng)知識(shí)為核心進(jìn)行開展。

2.1.1理論知識(shí)講授

針對(duì)嵌入式課群的特點(diǎn)，采用學(xué)生討論為主，教師講授為輔的授課模式。并結(jié)合雨課堂等多媒體工具，對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的相關(guān)原理進(jìn)行授課。配合適當(dāng)?shù)墓こ贪咐治觯寣W(xué)生對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。

2.1.2課后作業(yè)訓(xùn)練

在課后，教師安排適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)，包含理論分析、編程訓(xùn)練、專題討論等環(huán)節(jié)，在微信群上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)嵌入式知識(shí)架構(gòu)進(jìn)行梳理和消化。該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生在“人工智能+”背景下的自主學(xué)習(xí)能力。

2.1.3實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

在嵌入式課群中，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)是最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。針對(duì)嵌入式課群中的不同課程，調(diào)整相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)占比。遵循學(xué)以致用的原則，以目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)立綜合型實(shí)驗(yàn)，對(duì)完成綜合型實(shí)驗(yàn)所需掌握的功能模塊進(jìn)行詳細(xì)講解。傳統(tǒng)教學(xué)模式往往先從功能模塊講起，這就存在著學(xué)生學(xué)習(xí)功能模塊時(shí)不知道該模塊有什么用的弊端。采用自頂向下的實(shí)驗(yàn)設(shè)置模式，有別于傳統(tǒng)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)置方式。該環(huán)節(jié)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，掌握真正的嵌入式開發(fā)技術(shù)，具有至關(guān)重要的意義。

2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，采樣項(xiàng)目引導(dǎo)制（Project-Based Learning， PBL）方法，設(shè)立基于人工智能算法的嵌入式綜合性實(shí)驗(yàn)。例如基于STM32處理器的人臉識(shí)別軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就需要學(xué)生對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)中用到的最新算法進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)STM32處理器的工作原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)人臉識(shí)別系統(tǒng)中的攝像頭及其他傳感器的硬件工作原理進(jìn)行學(xué)習(xí)等等。教師針對(duì)項(xiàng)目要求的功能指標(biāo)做前期的講解說(shuō)明，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，讓2-3名學(xué)生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，合理分工，制定項(xiàng)目工作計(jì)劃，并監(jiān)督學(xué)生開展項(xiàng)目實(shí)施。

教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，均從廈門本地嵌入式相關(guān)企業(yè)中獲得。面向企業(yè)需求，凝練出適合學(xué)生完成的項(xiàng)目任務(wù)。教師針對(duì)項(xiàng)目的難易程度、涉及知識(shí)面、訓(xùn)練的能力范圍等多維度進(jìn)行評(píng)估，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉艋蛟黾宇~外的任務(wù)。最終設(shè)立客觀公正的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3結(jié)語(yǔ)

本文以培養(yǎng)微電子專業(yè)學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的能力為目標(biāo)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)課群在“人工智能+”背景下的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并針對(duì)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)課群存在的一些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改革措施。主要從課程環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容上著手，結(jié)合人工智能技術(shù)，以PBL項(xiàng)目引導(dǎo)制為方法，進(jìn)行教學(xué)方式改革，以適應(yīng)人工智能快速發(fā)展的需求，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新型嵌入式設(shè)計(jì)能力的優(yōu)秀人才。

基金項(xiàng)目：2019年廈門理工學(xué)院校級(jí)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（JG2019013）。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫子建，田海青.人工智能視域下新時(shí)代教學(xué)改革的“變”與“守”[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2019（09）.

[2] 陳鋮穎.微電子專業(yè)中模擬領(lǐng)域課程群的CDIO教學(xué)建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2019（19）.