項目驅動的案例式教學在嵌入式課程上的研究與實踐

劉玉蘭　孫毅

（哈爾濱石油學院 信息工程與計算機技術系，黑龍江　哈爾濱　150027）

項目驅動的案例式教學在嵌入式課程上的研究與實踐

劉玉蘭孫毅

（哈爾濱石油學院 信息工程與計算機技術系，黑龍江哈爾濱150027）

案例式教學法在嵌入式課程上的應用具有一定的效果，本課題又增加了項目作為驅動，使學生學到案例后，就能使其成為項目。增加了學生對嵌入式課程的興趣，提高了學生項目工程設計的經驗。

項目驅動；案例法；嵌入式

嵌入式系統是以應用技術為中心，涉及了機械、電子、計算機等多個學科的系統。逐步在工業、農業、環境等方面得到廣泛的應用，也引起了各大院校的重視，紛紛開設嵌入式相關課程。而各大院校的嵌入式課程由于課時限制，往往剛剛開始入門，就面臨課程結束的尷尬局面。嵌入式課程也是一門綜合性極強的課程。但從各院校嵌入式課程教學計劃可以看出，嵌入式試驗內容、實驗方法千差萬別，并且多為驗證性實驗，離工作實際需要較遠。如何在有限的院校授課時間內更好的教好這門課就變得很重要了，目前各種有關嵌入式課程授課的教學改革也應運而生。本課題就是基于這種情況下提出的。

1　目前嵌入式教學中存在的問題

嵌入式課程是一門實踐性要求極強的課程。目前，同類院校的嵌入式課程教學中主要存在的是注重理論知識的講授，但對學生的實際動手能力沒有給予足夠的重視。也造成了以下兩方面的教學問題。

1.1以理論課為主，實驗課極少，甚至不開。這樣的教學方式下，造成的是學生在有限的理論課時下，學到的僅僅是紙上談兵，甚至有的學生在課程結束后仍然一片茫然，不知道到底什么是嵌入式，到底自己學了些什么，可以從事什么樣的嵌入式方面的工作。

1.2隨著大家對嵌入式課程實踐課程的重視，同類院校中嵌入式課程的各種教學改革也隨之出現。大部分的嵌入式課程都逐步的增加了實踐課時，但多以實驗為主，而且多數為驗證性實驗。同時，各個實驗具有相對的獨立性，缺少綜合性實驗。雖然增加了實踐課時的學習時間，但學生對工程項目的還是缺少深入的了解。

1.3我校的計算機應用技術專業、電子信息工程專業、通信工程專業以及物聯網工程專業均設置了嵌入式課程，但習慣上仍然以理論課教學為主，實驗課時少，學生動手操作機會小，往往是課堂上理解了基本理論，一旦實踐，卻僅僅局限于單個局部的實驗，面臨畢業設計時，不知道該做些什么。

基于以上問題，如何合理的設置科學合理的嵌入式課程的實踐教學內容，構建更接近與工程項目的教學體系，將理論課和實踐課及工程項目無縫對接融合起來，就是本文研究的目的。

2　國內外研究現狀分析

案例式教學法是以一種案例為基礎的教學法，教師根據課堂教學目標和教學內容的需要，通過設置具體教學案例，指導學生一起分析、討論、實踐等，讓學生在具體的問題場景中主動思考、積極探索，培養學生分析問題和解決問題的綜合能力，提高教與學的效果。

國外嵌入式人才在本科層面的培養主要是通過具體的項目的實施來實現的，并且取得了很好的效果。而在我國則更關注基礎理論教育，我院同樣具有這樣的特點。我院的計算機應用技術專業，電子、通信、物聯網工程均設置了嵌入式方向課程，在教學上，主要有課堂理論教學、基礎實驗這兩種方式。

隨著社會對嵌入式人才需求的提高，也暴漏出我們培養出的嵌入式課程與實踐脫節的弊端。嵌入式人才培養的迫切以及嵌入式技術的發展，傳統的嵌入式課程教學方法已不能滿足用人單位的需求。國內很多同類院校也隨之進行了嵌入式教學改革。

3　項目實施

嵌入式課程項目驅動式案例教學方法的主要研究內容是建立以項目為引導、以需求學理論、以實踐為主導的嵌入式教學方法及其相關的保障制度。我院是一所應用型本科院校，辦學理念就是更注重實踐應用，重點培養學生的實際動手能力，提高學生畢業后從事相關實踐行業的適應能力。

改革中的項目驅動化嵌入式課程教學方法首先仍然將嵌入式基礎課比如嵌入式系統原理仍然作為一門課程來進行課堂教學，但在課堂教學中就將項目案例穿插其中，同時實驗課結合實訓項目選擇具有代表性的案例模塊進行實驗課教學，。有針對性的將基礎實驗和項目案例結合起來，在實習實訓中則通過對已完成的案例進行有效結合，整合成一個難度適中的項目。整個嵌入式課程的教學貫穿了項目的分解、項目案例的模塊化以及最終項目的整合，從而提升學生對工程項目的整體與局部的掌握。

3.1項目實施思想

傳統的課堂教學那樣每個單元是完全獨立的，而項目驅動式案例教學方法則首先需要考慮整個項目，甚至需要教師根據所學知識確定有個盡可能多增加學生應用的項目，并確定合適的案例。教師不僅是以教的身份來講授重點、難點，還需要以指導者的身份啟發學生進行自主設計，再對學生的設計進行進一步指導與完善。

整個課題的主旨是以學生為中心，強調小組協同合作學習和提前預習，進一步研究。注重培養學生在嵌入式方面專業技術能力的掌握、團隊合作精神、對項目工程的分析及設計能力。全面培養學生在專業技術、個人素質、人際交往等各方面的能力。以此使學生本科畢業后就具有實踐操作、系統維護的基本能力，增加從畢業到工作的無縫對接。

3.2工程項目和案例的確定

項目驅動式案例教學方法首先需要考慮整個項目，甚至需要教師根據所學知識確定有個盡可能多增加學生應用的項目，并確定合適的案例。在這個課題中，教師不僅是以教的身份來講授重點、難點，還需要以指導者的身份啟發學生進行自主設計，再對學生的設計進行進一步指導與完善。項目盡量貼進生活，貼進社會需要，從而提高學生的積極性，比如本課題研究中，采用了電子稱、智能家居和智能超限車三個項目作為實踐項目，分為幾次實習實訓來完成。

其次是將項目的各個部分整理成單個的案例，盡量使分解后的案例具有可修改性，通用性，不局限一個項目。比如電子稱項目被分解成了LED模塊、壓力傳感器模塊、CPU主控模塊、顯示模塊等。智能超限車也被分解為LED模塊、壓力傳感器模塊、CPU主控模塊、顯示模塊、電機模塊、溫度傳感器模塊和UART模塊等。

3.3課程配置

3.3.1基礎理論先行

嵌入式專業課程需要一定的專業基礎課支持，在大一開始授課之前就和教授基礎課教師進行溝通，提前把嵌入式課程相關的基礎課重點章節進行標注，以便專業基礎課任課教師科研為嵌入式課程的講授提供必需的部分基礎知識進行重點關注。從而減少嵌入式課程講授中無謂的補充其他基礎學科的知識，從而浪費有限的授課時間。

3.3.2理論結合實驗

嵌入式的理論課教學時不容忽視的，在理論課程開展之前，將該課程的應用場所、畢業后的工作方向對學生進行宣講，提出相應的項目及該項目需要嵌入式課程哪一部分內容，相關模塊需要如何組合。提供學生對嵌入式課程的興趣，使學生能夠了解項目需要的嵌入式方面知識，從而能分解一個工程項目到具體案例模塊。

嵌入式課程的理論課教學不脫離實驗，與實驗進行互補式互動。課堂講授即以小項目式教學進行。比如GPIO端口的控制，根據工程項目需要設計出必要的小模塊。例如GPIO的LED模塊和按鍵模塊，則修改成通過光電開關開關的的直流電機控制的自動門、通過課堂演示，讓學生真實體會GPIO的操作在實際中的應用；UART模塊則結合串口數據傳輸與上位機顯示進行等，這些模塊通過理論課堂演示、實驗課堂驗證、修改來進一步熟練各個模塊的編程與設計。

3.3.3實習實訓檢驗成果

理論課與實驗課畢竟有限，還不能形成整體項目。因此在嵌入式課程的理論和實驗教學后，緊接著進行至少兩個星期的實習實訓。利用之前實驗課設計驗證過的模塊，原樣使用，或者適當修改，整合成一個具體的項目。比如2015年度秋季學期我們進行了嵌入式的實習實訓，就是做了一個智能超限車項目的設計。包含了之前用過的LED模塊、電機驅動模塊、顯示模塊、溫度傳感器模塊、UART模塊以及新增了一個壓力傳感器模塊。

4　結語

通過該項目的研究和實施，形成了以項目為驅動的案例式嵌入式教學方法。培養了信息工程與計算機應用技術系的學生在嵌入式課程方面的專業實踐能力、項目工程的分析及設計能力，同時增加了學生的團隊協作能力以及個人對嵌入式課程的關注與自我提升。在此課題的促進下，有數個學生通過這種學習方式，自己衍生出了項目比如智能停車管理控制系統等。研究的成果成體系具有普遍應用性，可應用于相近專業。

［1］王耀琦，王小鵬，王履程.項目驅動教學法在電子系統綜合設計中的應用研究.時代教育，2013，19.

［2］楊立林.應用型地方本科嵌入式系統教學探索.現代計算機，2011，6.

［3］王益涵，史志才，夏永祥.面向計算機本科專業的嵌入式方向教學體系的研究.福建電腦，2015，4.

劉玉蘭，女，講師，研究方向：嵌入式、物聯網工程。

孫毅，女，講師，研究方向：計算機應用技術。

TP368.1-4；G642.4

A

1003-5168（2015）-12-0292-2