基于創(chuàng)客項目制作的“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用”-課程教學(xué)改革

（南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210000）

教學(xué)模式不斷改革是當(dāng)前我國信息化教育改革探索的重要內(nèi)容之一，教學(xué)組織方式對教學(xué)效果的影響是顯而易見。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是面向前沿高新技術(shù)的新興學(xué)科，覆蓋面很廣，特別是經(jīng)過近幾十年的發(fā)展已經(jīng)成為IT行業(yè)創(chuàng)新的重要生長點，其廣泛的應(yīng)用前景日趨明顯，如智能家居、智慧社區(qū)、智能物流、智能交通、智能物流等等，對人類生活的方方面面產(chǎn)生了重要的影響。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用是其專業(yè)核心課程之一，各大高職高校目前需要共同探討的問題是高職嵌入式課程的教學(xué)方式如何才能更好的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實際動手能力。

1 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程實施基于創(chuàng)客項目制作的教學(xué)法的可行性

目前市面上關(guān)于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用的書籍從系統(tǒng)到軟硬件開發(fā)及其實踐課程也非常多，但是一方面高職院校學(xué)生整體的自身知識基礎(chǔ)和對知識的容納能力，適合這一層次的嵌入式系統(tǒng)的書籍相對比較少。另一方面高職院校實施的是2+1人才模式培養(yǎng)，他們在學(xué)校學(xué)習(xí)的時間比較緊。

1.1 傳統(tǒng)實踐教學(xué)不能提升學(xué)生實踐應(yīng)用能力

通過多年的教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，實驗箱只是有助于學(xué)習(xí)原理，但是始終在一個實驗箱上進行實驗，學(xué)生還是無法掌握實踐的要領(lǐng)，學(xué)習(xí)自然就會變得枯燥乏味了，在實習(xí)過程中也不能很好的將所學(xué)知識靈活應(yīng)用。

1.2 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程綜合性強

該課程基于ARM嵌入式芯片的系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)與工作原理的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)的硬件技術(shù)和嵌入式軟件的開發(fā)過程有一個全面的熟悉掌握。

基于創(chuàng)客項目制作的教學(xué)法選取以某一電子產(chǎn)品為主線，嵌入式系統(tǒng)中的軟件技術(shù)和硬件架構(gòu)貫穿其中，強化硬件和軟件知識，能夠動手完成相關(guān)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計。

2 基于創(chuàng)客項目制作的教學(xué)法

這種以創(chuàng)客項目為導(dǎo)向、任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)模式，能夠讓學(xué)生在完成項目制作的過程中，通過自己及團隊對問題的分析思考，學(xué)習(xí)掌握相關(guān)理論知識點，歸納出解決問題的方法，從而很好的培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，有效增強就業(yè)競爭力和創(chuàng)業(yè)驅(qū)動力，為他們以后走向社會，打下了良好的基礎(chǔ)。同時也徹底打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師與學(xué)生之間的“教與學(xué)”的關(guān)系。

3 基于創(chuàng)客項目制作的教學(xué)法在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程中的應(yīng)用

以本系的2015級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為例，該專業(yè)有45名，以5個學(xué)生為一組進行劃分，共9個小組。具體實施步驟如下：

3.1 項目確定

每組成員根據(jù)本課程特點，搜索大量資料，選取合適的項目，同時附上佐證材料證明選取本項目的依據(jù)。例如：項目來源、項目背景、總體思路：以STM32F103RBT單片機為主控，控制OV7670攝像頭（帶FIFO）進行圖像采集，通過模式識別、匹配，最后獲得車牌的結(jié)果。STM32單片機進行了16倍頻，以提高處理速度。識別過程主要包括圖像采集、二值化分析、識別車牌區(qū)域、字符分割、字符匹配五過程；將此資料提交給老師由老師審批項目的合理性。

3.2 項目計劃

根據(jù)確定的項目制定計劃，如下表格所示：

項目制作名稱 基于stm32車牌識別系統(tǒng)制作時間 2018.6.10團隊成員姓名 分工 時間安排（隊長）錢同學(xué) 編寫程序 8課時嚴同學(xué) 焊接，調(diào)試 10課時王同學(xué) PPT匯報 2課時彭同學(xué) 購買材料 2課時鮑同學(xué) Word制作 4課時物料清單 OV7670攝像頭、顯示屏、stm32單片機、5v電源線、亞克力板、洞洞板、電烙鐵、焊錫絲行動步驟1、搜索資料，原理圖的設(shè)計2、準備購買全部元器件3、將雙排母座剪斷，對應(yīng)攝像頭、彩屏、核心板引腳長度4、焊接雙排母座5、將核心板插上，然后焊接核心板的排針6、對照電路原理圖和TFT彩屏引腳開始接TFT彩屏的線。7、TFT彩屏線焊接完成。8、準備攝像頭模塊的焊接，將雙排母座用線先接起來。9、線穿孔至電路板另一側(cè)。10、電路板另一側(cè)接出來的攝像頭母座線11、調(diào)整母座線長度，使得母座位置反正。12、將攝像頭雙排母座用膠槍固定，防止線路脫落。13、將攝像頭線跟STM32核心板接起來。14、輸入程序15、測試車牌識別（調(diào)試）16、激光切割17、完成成品

3.3 項目實施

按照制定的計劃進行實施，需要考慮當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展對技術(shù)工具的熟練程度以及具體步驟的組織調(diào)整，如電烙鐵、萬用表、KeiluVision2軟件編程、切割機等。

3.4 項目調(diào)試

首先將寫好的程序在KeiluVision2軟件調(diào)試好，部分程序如下：

function[d]=main（jpg）

I=imread（'car貴1.jpg'）；

figure（1），imshow（I）；title（'原圖 '）；

I1=rgb2gray（I）；

figure（2），subplot（1，2，1），imshow（I1）；title（'灰度圖 '）；

figure（2），subplot（1，2，2），imhist（I1）；title（'灰度圖直方圖'）；

I2=edge（I1，'robert'，0.08，'both'）；figure（3），imshow（I2）；title（'robert算子邊緣檢測'）

se=[1；1；1]；

I3=imerode（I2，se）；

figure（4），imshow（I3）；title（'腐蝕后圖像 '）；

se=strel（'rectangle'，[40，40]）；

I4=imclose（I3，se）；

最后將程序燒寫進電路板，進行電路的硬件調(diào)試，直接在電路板上進行綜合調(diào)試。

3.5 項目展示及評價

小組成員對其項目進行展示和交流，采用實物路演、講述或者模仿的方式進行，其他小組的成員及老師可以隨時進行打斷提問。對于項目的評價方式是多樣的的，一是課程評價，由課程相關(guān)老師進行成果的點評和分析；二是為項目的孵化做準備，有些作品經(jīng)過進一步的改進，可以轉(zhuǎn)化為自己的畢業(yè)設(shè)計論文或者有廣闊市場前景的產(chǎn)品。如“智能手表GSM短信GPS定位”“基于STM32的車牌識別系統(tǒng)”經(jīng)過改進參加學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)大賽都獲得了很好地名次和很高的評價。

以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為對象，學(xué)生普遍反映良好，通過這種基于創(chuàng)客項目制作的教學(xué)模式，為學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題和實踐創(chuàng)新設(shè)計思想提供了一個很好的環(huán)境，對培養(yǎng)學(xué)生動手和創(chuàng)新設(shè)計能力有極其重要的作用。IT行業(yè)的升級速率使嵌入式系統(tǒng)具有更新頻率高、變化快的特點，當(dāng)前這種基于創(chuàng)客項目的嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革面臨最大的問題就是選取的項目的時效全面性，所以進一步加強項目的孵化率是改革的重心所在，該課程體系對其它專業(yè)的教學(xué)模式的改革也具有一定的可借鑒性。