嵌入式技能競(jìng)賽在高職課程建設(shè)中的融合與實(shí)施
——以“STM32”課程為例

劉慶華

(南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 210012)

1 嵌入式技能大賽介紹

從2008年開(kāi)始舉辦全國(guó)職業(yè)院校技能大賽至今,“嵌入式技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”賽項(xiàng)于2014年開(kāi)賽,迄今為止已連續(xù)舉辦7屆,共有近800多所高職院校參加了全國(guó)、省市職業(yè)院校技能大賽嵌入式賽項(xiàng)。該賽項(xiàng)采用團(tuán)體賽方式組隊(duì)報(bào)名參賽,每個(gè)參賽隊(duì)由3名選手組成,其中設(shè)隊(duì)長(zhǎng)1名。3名選手須為同校在籍學(xué)生,性別和年級(jí)不限。該賽項(xiàng)設(shè)置兩個(gè)模塊, 分別是硬件裝調(diào)、賽道任務(wù)。

嵌入式技能競(jìng)賽主要是以智能小車(chē)作為載體,完成賽道任務(wù),70%的成績(jī)主要考查學(xué)生對(duì)賽道任務(wù)的編程能力,包括嵌入式微處理器控制與應(yīng)用、傳感器的應(yīng)用、Android程序設(shè)計(jì)、圖形采集技術(shù)、智能語(yǔ)音控制等嵌入式核心知識(shí)和技能,其中嵌入式微處理器采用了STM32作為核心CPU,所以STM32編程技能的掌握對(duì)比賽成績(jī)起著至關(guān)重要的作用。

2 高職院?！癝TM32”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

目前高職院校電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)“STM32”課程在8位單片機(jī)技術(shù)課程完成后開(kāi)設(shè),STM32芯片集成度高, 功能強(qiáng)大, 外圍線(xiàn)路復(fù)雜,各院校多以現(xiàn)有廠(chǎng)家提供的開(kāi)發(fā)板作為教學(xué)設(shè)備使用, 常見(jiàn)的有野火、正點(diǎn)原子及奮斗等品牌。

廠(chǎng)家提供的開(kāi)發(fā)板一般可以完成初級(jí)到高級(jí)所有任務(wù)的學(xué)習(xí),線(xiàn)上資源豐富,提供相關(guān)教學(xué)視頻和相關(guān)資料,便于教師和學(xué)生進(jìn)行“STM32”學(xué)習(xí)。但是這種傳統(tǒng)的“STM32”教學(xué)方法,并不能有效地讓學(xué)生掌握STM32的核心應(yīng)用技術(shù),因?yàn)椤癝TM32”課程一學(xué)期的課時(shí)不夠,一般只有70個(gè)課時(shí),比如在本院“STM3開(kāi)發(fā)入門(mén)與實(shí)踐”這門(mén)課只有56個(gè)課時(shí),學(xué)生只能掌握基本的STM32入門(mén)知識(shí),而且開(kāi)發(fā)板提供的教學(xué)案例以單獨(dú)的功能為主,相互之間的聯(lián)系并不明顯,不能完整展現(xiàn)整個(gè)嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)步驟及STM32處理器的綜合處理能力。所以在“STM32”學(xué)習(xí)過(guò)程中將企業(yè)項(xiàng)目融入課程,讓學(xué)生的“STM32”學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力將會(huì)得到大幅度提高。嵌入式技能競(jìng)賽中以智能小車(chē)作為產(chǎn)品,完成賽道任務(wù)編程,很多都是STM32編程的應(yīng)用,而且編寫(xiě)完程序后可以看到小車(chē)的運(yùn)動(dòng)效果,這讓學(xué)生們學(xué)習(xí)起來(lái)很感興趣。

3 嵌入式技能競(jìng)賽融入“STM32”課程實(shí)施方案

本文從嵌入式技能大賽資源入手,結(jié)合“STM32”課程教學(xué)和改革,以比賽小車(chē)作為實(shí)訓(xùn)設(shè)備,與嵌入式技能大賽設(shè)備供應(yīng)商百科榮創(chuàng)公司進(jìn)行校企合作,共建嵌入式創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室,采用項(xiàng)目式的教學(xué)方法,達(dá)到培養(yǎng)嵌入式的高端技能型人才,也為本院嵌入式技能競(jìng)賽提供人才儲(chǔ)備。

3.1 實(shí)施內(nèi)容

本文實(shí)施內(nèi)容包括“STM32”課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程的實(shí)施和課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)部分。其中項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括:LED控制(12 學(xué)時(shí))、 按鍵設(shè)置(8 學(xué)時(shí))、 超聲波傳感器數(shù)據(jù)采集(8 學(xué)時(shí))、 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制(6 學(xué)時(shí))、 串口通信與控制(10 學(xué)時(shí))、 LCD 顯示(10 學(xué)時(shí))和功能綜合(10 學(xué)時(shí))。教學(xué)過(guò)程的實(shí)施需要課前制定好詳細(xì)的授課計(jì)劃,了解產(chǎn)品功能和原理,并將各功能分解為一個(gè)個(gè)任務(wù),對(duì)各任務(wù)所需知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行介紹；學(xué)生在接受到任務(wù)后自行對(duì)知識(shí)點(diǎn)收集、學(xué)習(xí)和消化,并開(kāi)始進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)。課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)需要做到公正、公平,注重過(guò)程評(píng)價(jià),將技能大賽的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于STM32嵌入式技術(shù)的課程中。

3.2 實(shí)施思路

本文根據(jù)“STM32”課程標(biāo)準(zhǔn),采用項(xiàng)目式教學(xué)法,將大賽智能小車(chē)作為“STM32”課程教學(xué)設(shè)備,先對(duì)小車(chē)的總體項(xiàng)目進(jìn)行演示,對(duì)每一部分功能進(jìn)行介紹,每個(gè)任務(wù)進(jìn)行分析,將智能小車(chē)的功能拆分成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué),最后進(jìn)行功能綜合實(shí)訓(xùn),總課時(shí)由原來(lái)的56課時(shí)增加至64課時(shí),課程中采用小組合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)和相互指導(dǎo)?！癝TM32”課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考大賽的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?！扒度胧郊夹g(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”賽項(xiàng)主要從電路板焊接、軟件編寫(xiě)、軟件調(diào)試、職業(yè)素養(yǎng)這4個(gè)方面考核。嵌入式技能競(jìng)賽評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)、細(xì)致,將評(píng)分規(guī)則細(xì)分化到每一個(gè)客觀評(píng)價(jià)的細(xì)節(jié),在考核參賽選手技能水平的同時(shí),兼顧團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和職業(yè)道德素養(yǎng)的綜合評(píng)價(jià)?！癝TM32”課程的評(píng)價(jià)采用過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合。最后課程改革還需要深化校企合作,“嵌入式技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”賽項(xiàng)的負(fù)責(zé)公司和院校聯(lián)合起來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行技能和核心技能的培養(yǎng)。

3.3 實(shí)施過(guò)程

“STM32”入門(mén)課程標(biāo)準(zhǔn)中含的知識(shí)點(diǎn)有GPIO輸入輸出控制、定時(shí)器介紹、定時(shí)器中斷、外部中斷、串口通信、PWM原理和控制、AD轉(zhuǎn)換。本文針對(duì)這些學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn),結(jié)合嵌入式技能大賽的內(nèi)容,采用項(xiàng)目式教學(xué)法,將小車(chē)的賽道任務(wù)分解到各個(gè)知識(shí)點(diǎn),具體實(shí)施過(guò)程如表1所示。

表1 嵌入式技能競(jìng)賽融入“STM32”課程的項(xiàng)目?jī)?nèi)容

“STM32”課程通過(guò)以上簡(jiǎn)單的基本任務(wù)和智能小車(chē)項(xiàng)目結(jié)合的方式,能夠有效地讓學(xué)生掌握STM32的基本知識(shí)點(diǎn),同時(shí)將知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到項(xiàng)目中,可以讓學(xué)生增加對(duì)STM32知識(shí)點(diǎn)的理解和STM32應(yīng)用的掌握。學(xué)生如果需要掌握智能小車(chē)其他的項(xiàng)目功能,需要在下學(xué)期增設(shè)STM32高級(jí)部分的應(yīng)用,比如LCD顯示、SPI、IIC和DMA等。

3.4 課程評(píng)價(jià)

“STM32”課程的考核主要以過(guò)程性評(píng)價(jià)為主,占總成績(jī)的70%,每次實(shí)驗(yàn)3人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行互相學(xué)習(xí)和考核,小組需要填寫(xiě)項(xiàng)目實(shí)施報(bào)告,程序編寫(xiě)規(guī)范,能成功演示功能。學(xué)生團(tuán)隊(duì)同時(shí)還與其他團(tuán)隊(duì)形成競(jìng)爭(zhēng),既有競(jìng)爭(zhēng)也有合作, 提高在校職業(yè)生的職業(yè)素養(yǎng), 為學(xué)生進(jìn)入頂崗實(shí)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 嵌入式技能競(jìng)賽融入“STM32”課程的不足

嵌入式技能競(jìng)賽的賽道任務(wù)復(fù)雜,涉及知識(shí)點(diǎn)比較廣,還包含了Zigbee、安卓、圖像處理和語(yǔ)音識(shí)別等技術(shù),“STM32”一學(xué)期的課時(shí)不夠,只能演示小車(chē)的一些簡(jiǎn)單的、基本的功能,學(xué)生如果需要掌握更多小車(chē)的任務(wù)程序編寫(xiě)工作,還需要學(xué)生自己課后加強(qiáng)練習(xí)和自學(xué),才能將“STM32”課程得到更好的應(yīng)用,對(duì)于參加比賽的學(xué)生來(lái)說(shuō),需要在課后對(duì)“STM32”課程進(jìn)行深入的研究,還要掌握好安卓程序的應(yīng)用,才能在競(jìng)賽中取得很好的成績(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

將嵌入式技能競(jìng)賽資源融入“STM32”課程的教學(xué),能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,為社會(huì)培養(yǎng)更多的嵌入式人才。在“STM32”課程教學(xué)過(guò)程中,能夠發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì),為每年的嵌入式技能競(jìng)賽選拔人才,本院共參加了3年的省嵌入式技能競(jìng)賽,榮獲了3次三等獎(jiǎng),通過(guò)“STM32”課程的改革和創(chuàng)新,相信學(xué)院在今后的嵌入式競(jìng)賽中能夠獲得更好的成績(jī)。