基于項目驅動的嵌入式系統教學優化設計

黃良峰

摘要：當前應用最為廣泛的高新技術之—就是嵌入式技術。針對高校的嵌入式系統教學課程中存在的一系列問題，急需對基于項目驅動的嵌入式系統教學進行優化設計。選擇合適的嵌入式項目，分解成為多個模塊，明確各模塊的功能，然后進行整合，從而形成一個完整的項目。近年來，隨著調查研究發現，基于項目驅動的教學方式，對于提升嵌入式方向學生的學習積極性有良好的幫助作用。

關鍵詞：項目驅動 嵌入式 系統教學 優化設計

嵌入式是一門以應用為目的的實踐性課程，而嵌入式技術是目前來說，發展較快，并且是應用范圍較廣的高新技術之一。而在嵌入式系統教學中，往往是采用傳統的專業課程的教學方式，強調嵌入式系統的系統性與完整性，將教學重點放在嵌入式系統知識的應用和原理上，其教學模式相對來說，具有一定的難度，不適合高職學生，更加的適合本科院校學生教學。目前，許多的院校都開設了嵌入式系統的相關課程，著重培養嵌入式技術的相關人才，而嵌入式系統是建立在許多門專業基礎課程上的，并且是面向特定應用的，具有非常很強的實踐性，對于教師來說，教學難度非常高。對嵌入式系統的教學進行優化設計從而提高嵌入式系統的教學效果存在必然性和緊迫性。

一、嵌入式系統教學目前存在的問題

（一）嵌入式系統教學內容問題

當前，嵌入式系統在行業內還沒有明確的定義嵌入式系統采用的處理器和編程語言。所以，嵌入式系統的教學中教師就極為重要，有的教師講解八位的處理器，有的教師選擇講解三十二位的處理器，沒有制定一個統一的標準。有些教師對于嵌入式系統的硬件非常的了解，因此，在教課過程中只重視嵌入式系統的硬件結構;而有的教師非常的熟悉嵌入式軟件，在教課過程中，著重講解嵌入式系統的軟件編程。這些問題對于學生學習嵌入式系統造成了很大的影響。

（二）實驗的平臺問題

嵌入式系統實驗是非常重要的，因此，對于實驗設備的要求也是非常的高。當前，部分的院校開設的嵌入式系統的實驗課程，平臺沒有標準統一化。部分院校與芯片廠商進行合作，實驗室使用指定廠商的實驗平臺。這些原因都使嵌入式系統的教學無法得到最好的教學效果。

（三）課程的安排問題

嵌入式系統的教學除了要讓學生對于嵌入式技術的相關理論和知識深刻的掌握以外，更要讓學生在實際的項目中學會運用所學到的知識來解決問題。所以，嵌入式系統的課程中實驗課程的安排需要一半及以上課時，而總課時則至少需要七十二課時，但是部分的院校達不到這項要求，從而導致學生的學習效果不好。

（四）考核方式的問題

嵌入式系統課程的考核還是使用傳統的方式進行考核，這只對于學生的嵌入式系統的知識點掌握情況進行了考核，對于應用能力卻缺乏針對性的考核。嵌入式系統課程除了需要對于學生的知識點掌握與理解進行考核，更需要對嵌入式技術的應用進行考核。

二、基于項目驅動的嵌入式系統教學設計

對于嵌入式系統的教學中存在的問題，下面提出軟硬結合以及項目驅動的教學設計。

（一）軟硬結合、與模塊化的思想開發教學實驗平臺

本著循序漸進的教學方式，實驗平臺以模塊化的設計思想，配置基本、提高、創新三個方面的模塊，每個方面又分成不同的功能單元。實驗平臺的硬件基本單元是由流水燈、處理器芯片、啟動位選擇、電源電路和復位電路以及晶振電路所組成的，而提高模塊則包括超聲波測距單元電路、智能小車控制單元電路以及wifi數據傳輸單元電路等等。各個單元設計的硬件原理圖與電路布局之間互不聯系，不產生影響。如下圖一所示。

在對硬件部分完成開發以后，根據模塊化的電路，對實驗平臺軟件的測試代碼進行編寫。軟件程序的設計也設置基本、以及提高和創新三大模塊相關程序。其中基本的模塊程序包括按鍵單元程序、流水燈單元程序;提高模塊程序則主要包括LCD屏現實單元程序、串口數據傳輸單元程序等;創新模塊程序主要包括wifi數據傳輸單元程序、超聲波測距單元程序等等。

（二）基于項目驅動的嵌入式系統教學設計，構建分層次的教學結構

按照項目驅動的教學方式，在進行嵌入式系統的教學中，以實驗平臺作為使用對象進行教學設計。將嵌入式系統教學分成三個部分：

1.驗證階段。教師在嵌入式系統教學理論課上，引導學生學習嵌入式系統的設計方法與組成結構以及嵌入式的處理器芯片的選擇方式和注意事項。在實驗課上，根據理論課上講解的內容，在實驗平臺上通過實驗的形式進行驗證以達到掌握嵌入式系統理論相關知識，使學生掌握嵌入式系統一些基本的應用能力。

2.設計階段。當學生完全掌握嵌入式系統教學的基本結構與設計思想以后，教師可以引導學生進入嵌入式系統的項目實施。而在這個時期：（l）學生應對設計的內容以及需要達到的指標等進行分析，（2）以實驗平臺的基本單元部分作為設計對象，引導學生自己進行原理圖的設計和電路版圖的設計;（3）對于電路板和功能單元的測試代碼也引導學生自己動手。根據教師在這個過程中的引導，學生按照嵌入式系統教學的開發流程，對自身的需求進行分析—— 設計功能模塊涉及硬件與硬件選型以及后續的pcb板的制作和最后的對項目軟硬件進行調試。讓學生在自己動手的過程中完成一個簡單的項目，可以對嵌入式系統知識有更好的掌握。

3.最終的應用階段。可以選擇學生比較感興趣的一個智能小車的控制模塊作為最后的嵌入式系統教學開發項目，讓學生根據wifi數據傳輸單元、智能小車控制單元以及超聲波測距單元自己動手制作PCB圖和原理圖和軟硬件功能調試。

三、總結

作為一門實踐性非常強的嵌入式系統課程，需要對于教學內容不斷的進行完善。而項目驅動法是通過選取項目來創建教學情景，進而開展實驗研究，以達到完成項目提升學生知識的掌握能力。學生將會對于嵌入式系統學習產生極大地學習興趣。通過使用項目驅動教學模式，對于嵌入式系統的教學而言也達到了更好的教學效果。

參考文獻

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