基于項目教學法的嵌入式系統教學改革研究

鐘梁 何芳秋子

摘 要：傳統的嵌入式系統課程教學通常基于講座、教程以及少量的實驗學時，主要培養了以學生為被動傾聽者、以教學為導向的學習模式。不同于傳統的方法，項目教學法（PBL）作為一種基于建構主義學習理論的教學方法，將學習情況擺在首位。

關鍵詞：項目教學法；嵌入式系統；教學改革

一、引言

嵌入式系統是一種具有特殊用途的系統，旨在執行一個或幾個預定義的任務，通常具有特定的要求。它通常被認為是一個包含至少一個可編程計算機的應用程序。嵌入式系統的課程目標是為了使學生真正理解并且熟悉嵌入式這樣一個多樣性的“世界”。而基于項目的學習方法非常適合運用在嵌入式系統的教學中，讓學生在解決項目的過程中達到理論聯系實際的目的。

二、項目教學法

基于項目的學習在任何工程計劃中都扮演著不可或缺的角色，其中將項目教學法（PBL）定義為“適當的實驗，問題和基于項目的學習方法，支持在規定的工程領域內進行結構化，發現和調查性學習實踐”。因此，它的使用在工程教學中被廣泛接受和鼓勵實踐。

基于問題的學習被認為是一種理想的工程教育方法，其具有以下作用：鼓勵學生自主學習；擴展學生的技能；增強學生的信心；培養學生解決問題的能力；提高學生解決問題的靈活性；提高學生目標設定和規劃的能力。

三、項目教學法的應用

在課程體系設置上，亟須建立“基于項目驅動的‘嵌入式系統教學改革方法與實踐”，在吸引學生興趣的同時，促進理論與實際的充分結合。

項目教學法廣泛應用于課程教學。它包括以下教學原則：一個具有挑戰性的要解決的真實問題（不是一個綜合問題）；學生擁有制訂解決辦法的決定權；解決方案和經驗的自我反饋。嵌入式系統是一個受技術進步和消費者需求推動并且不斷完善和發展的學科。嵌入式電子設備涵蓋微處理器或微控制器設計、數字設計和軟件工程。因此它是電子工程領域學習中不可或缺的重要組成部分。

為了將項目教學法的原理應用于高級嵌入式課程，學生需要提出一個真實的、有吸引力的和具有挑戰性的項目。但是，剛剛開始學習的學生對于系統的開發環境和硬件描述語言都不熟悉，他們需要一些較為簡單的基于問題的學習實踐練習來加強對課程內容的理解，同時增強他們的信心和對于系統的開發環境和硬件描述語言的理解。因此，在具體的教學過程中，我們將實踐部分分為五個結構化的實驗項目，并且安排在課程的前三周來進行。在此之后，我們將進入實際項目的解決過程，這個實踐過程我們安排在課程最后三周來進行，同時在最后一周，我們將安排一次配以PPT的分組答辯。結構化的實驗項目提供了一個非常有效的教學環境，學生可以相互監督，而教師可有效地掌握學生對于項目執行的進度，同時使學生能夠熟悉系統的主要模塊，從而為學生自主完成當前項目提供幫助，增強學生對于關鍵概念和原理的理解。

四、結語

本文的目的是將項目教學法原則延伸并應用到嵌入式系統課程中。研究表明，項目教學法可以極大地幫助學生學習與工程實踐相關的課程。在嵌入式系統課程中采用了改進后的項目教學法，我們將該課程的實踐部分設計為解決一個較大的與實際相關的項目，同時在項目開展之前輔助地應用一些短期的、便于實現的結構化的實驗來進行基于問題的學習。這一改進的項目教學法將促使學生更好地熟悉課堂教學的相關理論知識，并在開始項目之前獲得必要的信心和熟悉用于完成項目的開發環境和硬件描述語言。然而，在制訂具體項目的時候，應該遵循有趣、有吸引力、富有挑戰性，并且堅持項目教學法的教學原則。

參考文獻：

徐朔.項目教學法的內涵、教育追求和教學特征[J].職教論壇，2008，29（28）：5-7.

基金項目：中央高校基本科研業務費專項資金“Massive MIMO網絡中的跨層干擾管理（項目編號：CUGL170818）”；校級青年教學研究項目“二維動畫藝術創新與技術研究”（項目編號：XQ2015009）。

作者簡介：鐘梁（1987— ），湖北武漢人，博士，講師，碩士生導師，研究方向：信道建模、信號估計、MIMO系統資源管理、干擾管理。