項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法在“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程中的應(yīng)用

習(xí)超　汪志成

【摘 要】嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程是電子信息類專業(yè)的必修專業(yè)課，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在學(xué)生理論應(yīng)用能力差、實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容少、學(xué)生解決問題能力差等問題。本文將"項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式"教學(xué)模式引入該課程，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況、課程考核方式、實(shí)踐體系和評(píng)價(jià)方式，具體闡述了該模式的實(shí)施細(xì)責(zé)，以期通過此教學(xué)模式提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工程意識(shí)以及對(duì)工程項(xiàng)目的整體把握能力，從而培養(yǎng)出更優(yōu)秀的工程應(yīng)用型技術(shù)人才。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式;嵌入式系統(tǒng);教學(xué)模式

中圖分類號(hào)： G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）31-0027-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.012

Application of Project-Driven Teaching Method in"Embedded System Design"

XI Chao WANG Zhi-cheng

（School of Mechnical and Electronic Engineering，East China University of Technology，

Nanchang Jiangxi 330013，China）

【Abstract】The embedded system design course is a compulsory professional course for electronic information majors and has strong engineering practice.In the traditional teaching process， there are problems such as poor application of theory，less practice and innovative teaching content，and poor ability to solve problems.This paper introduces the"project-driven"teaching method into the course，and combines the actual situation of the students，the course assessment method，the practical system and the evaluation method，and elaborates the implementation responsibility of the model，in order to enhance the students' theoretical connection with the actual research through this teaching method.Thinking and the overall ability to grasp the engineering project，so as to cultivate better engineering application-oriented technical talents.

【Key words】Project-driven;Embedded system;Teaching method

0 引言

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)的限制，是以建構(gòu)主義為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，教師為輔助，項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的一種新型教學(xué)模式[1-2]。“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是電子信息類的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，是培養(yǎng)計(jì)劃中的重要環(huán)節(jié)，它可以提升學(xué)生的理論應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力[3]。目前本科教學(xué)中主要采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，以教師傳授為主，忽略了學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)，考核體系單一，導(dǎo)致教與學(xué)的錯(cuò)位[4]。

本文提出“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)模式，其核心是用一個(gè)個(gè)完整的項(xiàng)目貫穿于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，把項(xiàng)目拆分為若干個(gè)典型模塊，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以典型模塊劃分單元實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一個(gè)個(gè)完整的項(xiàng)目中，以模塊引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)不同的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生形成完整的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)思想[5]。

1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的實(shí)踐

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)模式是根據(jù)電子信息工程教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo)的要求，以項(xiàng)目為基本素材，把學(xué)生帶入特定的、完整的應(yīng)用系統(tǒng)過程中去分析問題和解決問題[6]。

表1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)

項(xiàng)目?jī)?nèi)容的合理設(shè)計(jì)是取得良好教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容既要涵蓋理論知識(shí)又要和工程實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，所選的項(xiàng)目?jī)?nèi)容來源于生產(chǎn)實(shí)際需要或模仿實(shí)際需求，以實(shí)際生產(chǎn)過程為中心，選取具有典型性和案例型的項(xiàng)目任務(wù)。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中，課題組設(shè)置了制定了項(xiàng)目設(shè)計(jì)如表1。針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的具體需求，教師幫助學(xué)生逐個(gè)分析項(xiàng)目中的重點(diǎn)難點(diǎn)問題，教師先為學(xué)生具體演示實(shí)驗(yàn)操作方法和步驟，增加學(xué)生直觀感受，同時(shí)為項(xiàng)目教學(xué)建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境，以便提高學(xué)習(xí)熱情效率。

項(xiàng)目分解也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)項(xiàng)目子任務(wù)都要與相應(yīng)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)，任務(wù)設(shè)計(jì)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)可以同步進(jìn)行，學(xué)生在做項(xiàng)目的過程中加深對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解。以嵌入式系統(tǒng)課程為例，課題組設(shè)計(jì)了硬件平臺(tái)采用STM32作為控制器，搭配了串口USART屏與TFT屏、SD卡、藍(lán)牙模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與軸編碼器、溫度和濕度等傳感器，通過嵌入式控制程序，完成外圍器件與STM32控制器的交互，如圖1所示。軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)部分主要包括驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)（STM32的外設(shè)驅(qū)動(dòng)和外圍器件的驅(qū)動(dòng)）、通信協(xié)議開發(fā)（RS485，LWIP）和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開發(fā)（uCOSII，F(xiàn)reeRTOS）。

圖1 硬件平臺(tái)框圖

1.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)施方案

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中，用項(xiàng)目把整個(gè)教學(xué)內(nèi)容貫穿起來，授課順序根據(jù)項(xiàng)目所需的知識(shí)點(diǎn)組織單元教學(xué)，所需基本知識(shí)和能力穿插在各子任務(wù)過程中完成。教師在課堂授課時(shí)，演示整體項(xiàng)目流程，讓學(xué)生熟悉各個(gè)環(huán)節(jié)的組成，體會(huì)不同處理后的效果，引起學(xué)生興趣，然后介紹每種處理用到的知識(shí)，將整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分解。具體實(shí)施過程中分為以下幾個(gè)階段開展：

1）確定項(xiàng)目小組。根據(jù)教師擬出的一個(gè)或數(shù)個(gè)可供選擇的項(xiàng)目或來自學(xué)生的想法所形成的項(xiàng)目，與學(xué)生討論、確定項(xiàng)目的目標(biāo)和任務(wù)，學(xué)生根據(jù)各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域和分工自發(fā)組成項(xiàng)目小組，每組成員3～4人，內(nèi)部協(xié)商確定小組負(fù)責(zé)人，在教師給出的項(xiàng)目中選擇教學(xué)項(xiàng)目，并與教師確認(rèn)所選項(xiàng)目的具體要求及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2）制定工作計(jì)劃。由項(xiàng)目小組制定工作計(jì)劃，確定工作步驟和程序，明確任務(wù)分工和要求，確定任務(wù)完成時(shí)間點(diǎn)。

3）項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施。項(xiàng)目小組安排完分工任務(wù)后，小組成員協(xié)作或獨(dú)立完成項(xiàng)目，具體工作步驟和程序由小組負(fù)責(zé)人安排和掌控;實(shí)施過程中，教師做好指導(dǎo)工作，側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生自己思考和解決問題，而不能直接提供完整解決方案。

4）階段匯報(bào)與進(jìn)度展示。與實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程相對(duì)應(yīng)，教學(xué)項(xiàng)目研發(fā)的評(píng)價(jià)和考核也應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展同步進(jìn)行，各小組按期完成階段性目標(biāo)，教師定期組織項(xiàng)目交流，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展和出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析講解。

5）撰寫結(jié)題與總結(jié)報(bào)告。整個(gè)任務(wù)完成后，每個(gè)學(xué)生撰寫總結(jié)報(bào)告，小組撰寫項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告，教師組織答辯，聽取學(xué)生對(duì)項(xiàng)目情況的介紹并做出評(píng)價(jià)。

2 結(jié)語

高等工程教育應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)工程本質(zhì)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)符合工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，能夠充分體現(xiàn)以學(xué)生為本、以培養(yǎng)目標(biāo)為核心，對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)具有極大的促進(jìn)作用。實(shí)踐證明，基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程有利于提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以滿足市場(chǎng)需求的應(yīng)用型人才。

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