與競賽相結(jié)合的嵌入式課程教學改革研究

羅曉玲　王子強　向陽霞　張晶晶

摘要：提出了以全國大學生智能車競賽為載體促進嵌入式教學改革的方法，分別從課程理論教學與實踐教學進行具體的分析，使學生能將所學知識與智能車各個模塊相關聯(lián)，并最終運用到實踐當中去。將嵌入式系統(tǒng)及應用課程內(nèi)容與智能車競賽相結(jié)合實現(xiàn)的課程改革，能有效地提高學生的專業(yè)知識綜合運用能力、學生的實際動手能力、分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：嵌入式 智能車競賽 教學改革

1引言

嵌入式系統(tǒng)及應用是一門專業(yè)性、實踐性很強的課程。在傳統(tǒng)的教學當中，教師一般按照教材的知識點順序講述，教授基礎知識為主要方面，并未與實踐緊密結(jié)合，使得學生學完后根本不懂得自己所學的知識有何用處。課程中設有實驗學時，均是以8051系列實驗箱為基礎，做一些基本的實驗。由教師講述實驗內(nèi)容、實驗原理及實驗步驟，學生照指導書上的統(tǒng)一實驗步驟完成相同的實驗。這樣學生就會只注重如何去連線，怎么去編寫程序，而不重視實驗原理，不明白為何這樣去連線，對程序編寫也是一知半懂。若遇到自行設計硬件電路時，學生就不知該從何下手了。這樣，課程的教授沒有真正起到應用于實踐中，沒能培養(yǎng)學生的實踐能力。

全國大學生“飛思卡爾杯”智能車大賽是為培養(yǎng)大學生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力和創(chuàng)新意識的一種探索性工程實踐活動。將飛思卡爾智能車競賽與嵌入式教學相結(jié)合，形成一種新的教學模式，可為嵌入式教學注入新的活力。對進一步深化高等工程教育改革，培養(yǎng)學生獲取知識、應用知識的能力及創(chuàng)新意識有著重要的意義。

2課堂教學內(nèi)容改革

2.1理論教學

要讓學生認真、積極的去學習一門課，首先要讓學生先對這門課產(chǎn)生興趣。如果學生對這門課有什么用沒有感性的認識，就很難產(chǎn)生興趣，教學效果自然就不好。將智能車競賽與理論授課相結(jié)合，能很大程度提高學生學習的興趣。

下面分別從理論授課各大部分講述如何與智能車競賽相結(jié)合：

（1）概述。在理論教學之前，可以先讓學生在整體上對嵌入式課程學習的作用有一個整體、感性的認識。使用完整的智能車作為演示，講明單片機在其中的重要作用。逐個講解智能車的各個部分與本門課程所學知識的關聯(lián)，讓學生對于本門課程有一個感性的認識。

（2）嵌入式處理器。處理器芯片部分的講解不再遵循一般上課時對于單片機課程的做法，而是遵循先整體-后部分的原則，先介紹引腳、結(jié)構(gòu)、存儲器大小及映射，而后講解智能車上需要用到的知識，也不是枯燥地去灌輸各模塊內(nèi)寄存器的用法，而是將原理與實際應用結(jié)合起來介紹。

（3）存儲器。以智能車存儲器擴展，用于存儲運動路徑信息為例，講解擴展原理。最后再用所學原理解決智能車存儲器擴展該實際問題。

（4）中斷。以智能車避障，使用超聲波傳感器產(chǎn)生中斷為實例來講解中斷部分內(nèi)容。

（5）接口。定時器/計數(shù)器在智能車中的運用非常的多，可以以定時記錄編碼器反饋的脈沖數(shù)以獲智能車當前時速為例來講解該知識點。A/D與D/A轉(zhuǎn)換的應用在智能車中最為廣泛，可以以電磁傳感器獲取信號來判斷智能車位置信息為例來講解A/D轉(zhuǎn)換原理，以電機速度控制為例來講解D/A轉(zhuǎn)換原理。

總之，將智能車制作的整個過程慣穿于理論教學中，使學生所學的知識前后形成一個整體，有利于學生對于各知識點的理解，并且對知識體系形成整體的認識。

2.2實驗教學

目前的嵌入式教學中的實驗均使用的是C51實驗箱，包含了配套的基礎實驗和綜合實驗。在實際的教學過程當中，在做基礎實驗時，學生也不太理解實驗原理，只是照著實驗指導書上一步一步去做。對教學內(nèi)容的理解的幫助有限。這也在很大程度上影響了教學的效果。實驗課中有些雖然能夠起到一定的實踐和創(chuàng)新學習的作用，但是缺少與工程實際問題相結(jié)合的內(nèi)容，無法激發(fā)學生的學習研究興趣，不利于學生綜合能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

將實驗箱中的基礎實驗與智能車制作相結(jié)合，使用理論授課中所講解的智能車制作的實例，應用于實驗中，可使得理論與實踐結(jié)合的更加緊密。

例如，A/D、D/A轉(zhuǎn)換的實驗，可以讓學生體驗如何將電磁傳感器獲得的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在程序中分析處理，再將程序中的數(shù)字信號通過D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號控制電機轉(zhuǎn)動。

3引入競賽實踐教學

為了進一步地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、科學思維能力和綜合分析能力，將知識運用于實踐當中，無疑是最有效的方式?？梢詫⒋筚惖募夹g成果融入到教學系統(tǒng)中。針對學有余力的學生，可將整個車模系統(tǒng)分成幾個部份。每一個部分作為一個綜合的實驗題目，由幾個學生共同參與。這樣沒有參加比賽的學生也能夠吸收和共享比賽的精化。這將極大地激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設計和創(chuàng)新能力。

以教師為主導，以學生為主體，充分調(diào)動學生的積極性。在教學過程當中，教師的主要工作為布置任務、積極引導、組織講評及總結(jié)，其余絕大部分的時間都是學生在團隊協(xié)作下實施整個項目，自行創(chuàng)新，找出問題、解決問題。這樣既鍛煉了學生的獨立創(chuàng)新能力，又培養(yǎng)了團隊協(xié)作的精神。學生的主體地位得到了很好的發(fā)揮。

4結(jié)束語

實踐證明，將競賽類成果經(jīng)過優(yōu)化應用于廣泛的教學中，可以用最低的成本、最優(yōu)化的資源使學生能綜合應用所學知識，從工程實踐角度去分析問題、解決問題，培養(yǎng)本科生獲取知識、應用知識的能力及創(chuàng)新意識。培養(yǎng)其日后從事科學、技術的研究能力，激發(fā)他們在工作崗位上的創(chuàng)新與探索潛能，有利于高等教育和軍隊院校實踐類教學的改革，可以為社會培養(yǎng)出會動腦更能動手的高素質(zhì)人才。

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