针对《嵌入式系统设计》课程“知识碎片化、系统思维薄弱、复杂工程问题解决能力不足”的教学痛点，本研究以翻转课堂理念为核心，结合“一基两轴，三阶递进”教学框架，构建了“课前知识内化→课中协作深化→高阶创新实践”的教学模式。教学实践表明，该模式有效提升了学生的复杂问题解决能力，为工科专业核心课程的深度改革提供了可借鉴的路径。
　　嵌入式系统设计作为电子信息类专业的核心课程，其知识体系横跨硬件架构、操作系统、驱动开发等复杂领域，传统“讲授+验证实验”模式易导致理论与实践脱节，学生被动接受知识，难以培养复杂系统设计能力。主要存在三大瓶颈：知识割裂化，各章节孤立讲授，学生难以建立“硬件－软件－系统”全局认知；能力断层，基础实验与综合项目衔接不足，高阶思维培养缺失；评价单一化，依赖实验报告考核，缺乏对协作创新能力的动态评估。
　　翻转课堂通过重构教学流程，将知识传递前置、内化与实践置于课堂，契合嵌入式系统集成性与实践性需求。本研究以某高校电子信息工程专业为试点，探索可复制的教学范式。
 　 一、翻转课堂的三阶能力培养模型设计
　　在“一基两轴，三阶递进”的教学架构中，“一基”指强化ARM体系结构、Linux内核、系统移植等核心知识基础；“两轴”指以线上资源（微课、任务单、虚拟实验）驱动自主探究，线下课堂聚焦项目实践与思维碰撞；“三阶递进”则为知识认知从低阶到中阶再到高阶的能力培养过程。低阶（认知）：掌握概念与原理（如嵌入式系统组成、ARM指令集）；中阶（应用）：实现模块级功能（如Bootloader移植、驱动调试）；高阶（创新）：完成系统级设计与优化（如Linux系统定制与移植）。
　　在此教学框架下，以翻转课堂理念为核心，构建“课前知识内化→课中协作深化→高阶创新实践”的教学模式。
　　（一）课前知识内化。分层任务驱动自主内化。基于学情调查（课前基础测评显示38%学生ARM指令集掌握薄弱），设计差异化学习资源。课前：学生观看U-Boot移植、内核编译等专题视频，分组设计系统实现流程图（组间互评）。
　　（二）课中协作深化。组内串学与组间比拼。如图1所示，将高阶内容细化分步骤协作任务，最优方案展示与质疑答辩（强化系统思维），现场烧写验证（最快完成组获奖励），以及随机抽查组员操作（确保全员参与）。

　　图1.高阶内容的细化
　　（三）高阶创新实践。Tiny210综合项目贯通知识链（图2所示）。

　　图2.各阶段关联知识链
　  二、高阶翻转课堂的实施关键点
　　（一）问题链驱动深度探究。以“系统移植”为例设计以下进阶问题，引导学生逐层突破，培养技术决策能力。基础层：Bootloader与内核的功能边界是什么？应用层：如何根据硬件特性优化文件系统？创新层：如何设计低功耗启动方案以满足工业场景需求？
　　（二）多元评价促能力内化。构建“过程+成果”的多维度评价，包括但不限于“线上任务完成度”“实验操作规范性”“系统创新性设计”等。
　  三、实施成效与反思
　　（一）经过两轮教学实践，课程成效显著提升。目标达成度：高阶能力指标（系统设计、调试优化）达成率提高22%；学生反馈：92%学生认为“综合项目翻转”显著提升解决问题信心。
　　（二）反思改进方向。需开发更多工业级实训案例；强化跨课程项目链（如衔接《嵌入式驱动开发》）。
　　四、结论
　　本研究通过“三阶递进”翻转模式，实现从知识传授转向能力生成。其核心在于以“系统级复杂问题”为锚点，通过翻转课堂重构学习流程，使学生在自主探究、协作攻坚中自然建构专业知识体系与工程思维。该模式为同类工科课程提供了可复制的“知识－能力－素养”贯通培养思路。
　　作者单位：成都锦城学院