基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用”-課程教學(xué)改革

（南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210000）

教學(xué)模式不斷改革是當(dāng)前我國(guó)信息化教育改革探索的重要內(nèi)容之一，教學(xué)組織方式對(duì)教學(xué)效果的影響是顯而易見(jiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是面向前沿高新技術(shù)的新興學(xué)科，覆蓋面很廣，特別是經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展已經(jīng)成為IT行業(yè)創(chuàng)新的重要生長(zhǎng)點(diǎn)，其廣泛的應(yīng)用前景日趨明顯，如智能家居、智慧社區(qū)、智能物流、智能交通、智能物流等等，對(duì)人類生活的方方面面產(chǎn)生了重要的影響。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用是其專業(yè)核心課程之一，各大高職高校目前需要共同探討的問(wèn)題是高職嵌入式課程的教學(xué)方式如何才能更好的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際動(dòng)手能力。

1 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程實(shí)施基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的教學(xué)法的可行性

目前市面上關(guān)于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用的書(shū)籍從系統(tǒng)到軟硬件開(kāi)發(fā)及其實(shí)踐課程也非常多，但是一方面高職院校學(xué)生整體的自身知識(shí)基礎(chǔ)和對(duì)知識(shí)的容納能力，適合這一層次的嵌入式系統(tǒng)的書(shū)籍相對(duì)比較少。另一方面高職院校實(shí)施的是2+1人才模式培養(yǎng)，他們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)的時(shí)間比較緊。

1.1 傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)不能提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力

通過(guò)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)箱只是有助于學(xué)習(xí)原理，但是始終在一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還是無(wú)法掌握實(shí)踐的要領(lǐng)，學(xué)習(xí)自然就會(huì)變得枯燥乏味了，在實(shí)習(xí)過(guò)程中也不能很好的將所學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用。

1.2 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程綜合性強(qiáng)

該課程基于ARM嵌入式芯片的系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)與工作原理的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件技術(shù)和嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程有一個(gè)全面的熟悉掌握。

基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的教學(xué)法選取以某一電子產(chǎn)品為主線，嵌入式系統(tǒng)中的軟件技術(shù)和硬件架構(gòu)貫穿其中，強(qiáng)化硬件和軟件知識(shí)，能夠動(dòng)手完成相關(guān)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2 基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的教學(xué)法

這種以創(chuàng)客項(xiàng)目為導(dǎo)向、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，能夠讓學(xué)生在完成項(xiàng)目制作的過(guò)程中，通過(guò)自己及團(tuán)隊(duì)對(duì)問(wèn)題的分析思考，學(xué)習(xí)掌握相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)，歸納出解決問(wèn)題的方法，從而很好的培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，有效增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)業(yè)驅(qū)動(dòng)力，為他們以后走向社會(huì)，打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也徹底打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師與學(xué)生之間的“教與學(xué)”的關(guān)系。

3 基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的教學(xué)法在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用課程中的應(yīng)用

以本系的2015級(jí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為例，該專業(yè)有45名，以5個(gè)學(xué)生為一組進(jìn)行劃分，共9個(gè)小組。具體實(shí)施步驟如下：

3.1 項(xiàng)目確定

每組成員根據(jù)本課程特點(diǎn)，搜索大量資料，選取合適的項(xiàng)目，同時(shí)附上佐證材料證明選取本項(xiàng)目的依據(jù)。例如：項(xiàng)目來(lái)源、項(xiàng)目背景、總體思路：以STM32F103RBT單片機(jī)為主控，控制OV7670攝像頭（帶FIFO）進(jìn)行圖像采集，通過(guò)模式識(shí)別、匹配，最后獲得車牌的結(jié)果。STM32單片機(jī)進(jìn)行了16倍頻，以提高處理速度。識(shí)別過(guò)程主要包括圖像采集、二值化分析、識(shí)別車牌區(qū)域、字符分割、字符匹配五過(guò)程；將此資料提交給老師由老師審批項(xiàng)目的合理性。

3.2 項(xiàng)目計(jì)劃

根據(jù)確定的項(xiàng)目制定計(jì)劃，如下表格所示：

項(xiàng)目制作名稱 基于stm32車牌識(shí)別系統(tǒng)制作時(shí)間 2018.6.10團(tuán)隊(duì)成員姓名 分工 時(shí)間安排（隊(duì)長(zhǎng)）錢同學(xué) 編寫程序 8課時(shí)嚴(yán)同學(xué) 焊接，調(diào)試 10課時(shí)王同學(xué) PPT匯報(bào) 2課時(shí)彭同學(xué) 購(gòu)買材料 2課時(shí)鮑同學(xué) Word制作 4課時(shí)物料清單 OV7670攝像頭、顯示屏、stm32單片機(jī)、5v電源線、亞克力板、洞洞板、電烙鐵、焊錫絲行動(dòng)步驟1、搜索資料，原理圖的設(shè)計(jì)2、準(zhǔn)備購(gòu)買全部元器件3、將雙排母座剪斷，對(duì)應(yīng)攝像頭、彩屏、核心板引腳長(zhǎng)度4、焊接雙排母座5、將核心板插上，然后焊接核心板的排針6、對(duì)照電路原理圖和TFT彩屏引腳開(kāi)始接TFT彩屏的線。7、TFT彩屏線焊接完成。8、準(zhǔn)備攝像頭模塊的焊接，將雙排母座用線先接起來(lái)。9、線穿孔至電路板另一側(cè)。10、電路板另一側(cè)接出來(lái)的攝像頭母座線11、調(diào)整母座線長(zhǎng)度，使得母座位置反正。12、將攝像頭雙排母座用膠槍固定，防止線路脫落。13、將攝像頭線跟STM32核心板接起來(lái)。14、輸入程序15、測(cè)試車牌識(shí)別（調(diào)試）16、激光切割17、完成成品

3.3 項(xiàng)目實(shí)施

按照制定的計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施，需要考慮當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展對(duì)技術(shù)工具的熟練程度以及具體步驟的組織調(diào)整，如電烙鐵、萬(wàn)用表、KeiluVision2軟件編程、切割機(jī)等。

3.4 項(xiàng)目調(diào)試

首先將寫好的程序在KeiluVision2軟件調(diào)試好，部分程序如下：

function[d]=main（jpg）

I=imread（'car貴1.jpg'）；

figure（1），imshow（I）；title（'原圖 '）；

I1=rgb2gray（I）；

figure（2），subplot（1，2，1），imshow（I1）；title（'灰度圖 '）；

figure（2），subplot（1，2，2），imhist（I1）；title（'灰度圖直方圖'）；

I2=edge（I1，'robert'，0.08，'both'）；figure（3），imshow（I2）；title（'robert算子邊緣檢測(cè)'）

se=[1；1；1]；

I3=imerode（I2，se）；

figure（4），imshow（I3）；title（'腐蝕后圖像 '）；

se=strel（'rectangle'，[40，40]）；

I4=imclose（I3，se）；

最后將程序燒寫進(jìn)電路板，進(jìn)行電路的硬件調(diào)試，直接在電路板上進(jìn)行綜合調(diào)試。

3.5 項(xiàng)目展示及評(píng)價(jià)

小組成員對(duì)其項(xiàng)目進(jìn)行展示和交流，采用實(shí)物路演、講述或者模仿的方式進(jìn)行，其他小組的成員及老師可以隨時(shí)進(jìn)行打斷提問(wèn)。對(duì)于項(xiàng)目的評(píng)價(jià)方式是多樣的的，一是課程評(píng)價(jià)，由課程相關(guān)老師進(jìn)行成果的點(diǎn)評(píng)和分析；二是為項(xiàng)目的孵化做準(zhǔn)備，有些作品經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)，可以轉(zhuǎn)化為自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文或者有廣闊市場(chǎng)前景的產(chǎn)品。如“智能手表GSM短信GPS定位”“基于STM32的車牌識(shí)別系統(tǒng)”經(jīng)過(guò)改進(jìn)參加學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)大賽都獲得了很好地名次和很高的評(píng)價(jià)。

以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為對(duì)象，學(xué)生普遍反映良好，通過(guò)這種基于創(chuàng)客項(xiàng)目制作的教學(xué)模式，為學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題和實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想提供了一個(gè)很好的環(huán)境，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力有極其重要的作用。IT行業(yè)的升級(jí)速率使嵌入式系統(tǒng)具有更新頻率高、變化快的特點(diǎn)，當(dāng)前這種基于創(chuàng)客項(xiàng)目的嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革面臨最大的問(wèn)題就是選取的項(xiàng)目的時(shí)效全面性，所以進(jìn)一步加強(qiáng)項(xiàng)目的孵化率是改革的重心所在，該課程體系對(duì)其它專業(yè)的教學(xué)模式的改革也具有一定的可借鑒性。