項目驅(qū)動教學(xué)法在“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程中的改革探索

1、項目驅(qū)動教學(xué)法在“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程中的改革探索摘要：項目驅(qū)動教學(xué)法是以項目任務(wù)為教學(xué)單元、通過完成項目來開展的一種教學(xué)方式。文章將項目驅(qū)動教學(xué)法的學(xué)習(xí)模式引入到嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的教學(xué)過程中，為應(yīng)用型本科院校進(jìn)一步深化實踐教學(xué)改革提供參考。關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動；嵌入式系統(tǒng)；創(chuàng)新型人才一、背景與理念嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的it應(yīng)用領(lǐng)域之一。1汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有較好的市場前景，但是嵌入式是軟硬件結(jié)合的技術(shù)，且該領(lǐng)域發(fā)展太快，學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的知識和技術(shù)的難度較高。采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法教學(xué)，學(xué)生難以掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)。

2、嵌入式系統(tǒng)課程改革以“面對工程、項目驅(qū)動，能力培養(yǎng)、全面發(fā)展”的教育理念為指導(dǎo)，以教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法研究為切入點，抓好“三條主線”，即以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力為主線、以素質(zhì)教育為主線、以提高教學(xué)質(zhì)量為主線，充分把學(xué)生轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)的主動體，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，溝通、協(xié)作和組織能力。二、“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”教學(xué)改革目標(biāo)“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程注重理論與實踐相結(jié)合?！绊椖框?qū)動”教學(xué)法具有對于性（對于具體工程項目），教學(xué)過程中將“項目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式引入到“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程，將過去以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、表達(dá)情感、完成任務(wù)為主的多維、互動式的教學(xué)，有利于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。2教學(xué)

3、改革的目標(biāo)包括6個方面。一是完善并強(qiáng)化課程管理：組合課程教學(xué)模塊、設(shè)計課程能力訓(xùn)練項目、收集課程活動訓(xùn)練素材是實現(xiàn)課程管理的關(guān)鍵；二是對課程內(nèi)容的改進(jìn)與開發(fā)：基本要求是依據(jù)市場和時代發(fā)展趨勢取舍教學(xué)內(nèi)容，安排教學(xué)模塊，保證課程能力訓(xùn)練項目和訓(xùn)練素材切合實際；三是改進(jìn)教學(xué)方式與方法：即破除“以講為主、先講后練、講練分離”的傳統(tǒng)窠臼，切實突出學(xué)生的主體地位，切實突出項目訓(xùn)練；四是改進(jìn)并完善學(xué)習(xí)評價體系：教學(xué)過程控制和課程考核設(shè)計等方面要進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，體現(xiàn)專業(yè)和課程特色，并具體規(guī)定課程成績考核的項目、內(nèi)容、時間、方式、分值，考核的方法與標(biāo)準(zhǔn)見表1所示；五是加強(qiáng)信息技術(shù)與課程的整合：在整合課程內(nèi)容時

4、注意課程間的銜接，避免重復(fù)，注意知識的更新和新知識、新技術(shù)、新工藝的補(bǔ)充，同時利用現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段（網(wǎng)絡(luò)更新最新的知識要點），增大信息量，使學(xué)生打下扎實的理論基礎(chǔ)；六是強(qiáng)化教師培訓(xùn)與考核，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展：一名教師僅具有教育理論素養(yǎng)和學(xué)科教學(xué)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須掌握一定的教學(xué)方法和教育技術(shù)應(yīng)用能力，通過這些方法和手段把先進(jìn)的教育理念和教學(xué)內(nèi)容貫徹到教育教學(xué)過程之中，融入到教學(xué)實踐活動中去。實現(xiàn)上述教學(xué)改革的目標(biāo)需要學(xué)生親自動手動腦，所以上課的地點不在教室，而在嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室。項目驅(qū)動教學(xué)過程講究師生互動，具體教學(xué)過程如圖1所示。三、“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”教學(xué)改革與實踐在學(xué)生對程序設(shè)計方法

5、有了基本的了解和已經(jīng)能夠動手制作基本硬件電路的基礎(chǔ)上，本項目的要求是設(shè)計一個“簡易的人機(jī)接口界面”。盡管學(xué)生所學(xué)的知識還有限，但在老師的指導(dǎo)下，由學(xué)生完成一個小系統(tǒng)的設(shè)計還是可行的。1.提出和展現(xiàn)項目要求本項目要求：在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，制作一個簡易的人機(jī)接口界面。按鍵輸入數(shù)據(jù)能被單片機(jī)讀取，而單片機(jī)處理的結(jié)果能顯示在數(shù)碼管上。2.項目設(shè)計與任務(wù)分析項目設(shè)計的關(guān)鍵是學(xué)生討論項目實現(xiàn)的方法，教師歸納總結(jié)。教師要將一個班劃分為多個項目小組，實行組長負(fù)責(zé)制。項目小組內(nèi)每個學(xué)生暢所欲言，討論該項目的實現(xiàn)方法，組長記錄每個成員的觀點，教師指點并歸納學(xué)生意見，然后分析和點評最優(yōu)設(shè)計方案。例如，在該項目

6、中，有學(xué)生提到：設(shè)計的難點是如何顯示不同數(shù)據(jù)，如何在指定的位置同時顯示不同數(shù)據(jù)。此時，教師應(yīng)盡可能讓每個學(xué)生發(fā)表意見，發(fā)揮想象力。在學(xué)生實現(xiàn)“單個led燈點亮”與“單個按鍵的輸入”的基礎(chǔ)上，學(xué)生討論兩者間的區(qū)別與聯(lián)系。最后，項目小組得出結(jié)論。實現(xiàn)該項目包括以下三個要點。接口電路設(shè)計與測試：硬件電路與“單個led燈”類似，但是需要的數(shù)碼管更多，因此需要控制每個數(shù)碼管的顯示位置；簡易人機(jī)界面實現(xiàn)：“按鍵的輸入”中，如果直接照搬使用單線控制按鍵，再加上顯示數(shù)碼管，占用的cpu的資源（gpi口）太多；改進(jìn)的可能性。3.實現(xiàn)并改進(jìn)項目嵌入式系統(tǒng)設(shè)計一般包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件電路設(shè)計指出，數(shù)碼管顯示

7、方案一般包括靜態(tài)顯示方法和動態(tài)掃描方法。本次設(shè)計中需要顯示的數(shù)據(jù)位較多，采用靜態(tài)顯示方案耗費的芯片太多，制版也更復(fù)雜，所以采用動態(tài)掃描方式較為經(jīng)濟(jì)可行，只是編程更復(fù)雜一些。教師特別指出：該“簡易的人機(jī)接口界面設(shè)計”用2個共陰極數(shù)碼管ln3461as（或其他共陽極數(shù)碼管）并聯(lián)成8個數(shù)碼管作為顯示器。至少需要16個i/（輸入/輸出）口才能實現(xiàn)對8個數(shù)碼管的控制，使用兩個74hc164即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換，節(jié)約了cpu的資源。其中8個i/引腳控制數(shù)碼管的段選位，另8個i/引腳控制數(shù)碼管的位選位。軟件設(shè)計中，教師指出問題：因為不能采用變量直接計算的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，所以必須掌握一種很重要的程序設(shè)計

8、方法查表法，實現(xiàn)任意數(shù)值控制及顯示。在“單個led燈點亮”的電路與程序設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，學(xué)生分析和修改寫出“任意多個數(shù)碼管”控制的源程序。最后教師留下一些思考題，如怎么保證顯示的亮度及不閃爍的效果呢？4.交叉編譯及調(diào)試現(xiàn)行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法是“宿主機(jī)目標(biāo)機(jī)”的交叉編譯方法。學(xué)生將設(shè)計的樣品在嵌入式開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行交叉編譯與調(diào)試。如果沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，則說明程序或者硬件有錯誤，需要仔細(xì)查找錯誤根源，直到實現(xiàn)了預(yù)期的效果。最后教師要注意知識的歸納總結(jié)。例如此次項目任務(wù)中關(guān)鍵的知識點是計算機(jī)的串并轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)組的應(yīng)用以及“查表法”。5.項目拓展與深化教師依據(jù)教學(xué)要求，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，包括“基本任務(wù)”和

9、“拓展任務(wù)”?！盎救蝿?wù)”一般是課程進(jìn)行到一定階段時學(xué)生必須掌握的基本理論和實踐動手能力，項目小組的每個學(xué)生都必須完成；而“拓展任務(wù)”是較高要求，具體落實在項目中就是提高嵌入式產(chǎn)品的性能指標(biāo)，這些任務(wù)可以在課后完成，教師要積極參與并適時點撥學(xué)生，讓學(xué)生體會探索的樂趣并得到成功感，這可以進(jìn)一步深化和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。6.防止任務(wù)型教學(xué)的缺點任務(wù)型教學(xué)是將學(xué)習(xí)主動權(quán)交給學(xué)生，在大班教學(xué)的環(huán)境下，任務(wù)的實施可能因為過分依賴教師的教學(xué)能力和水平，導(dǎo)致學(xué)生的個體活動難以得到有效監(jiān)督和控制，雖然教師可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)度，但是任務(wù)的執(zhí)行效率難以得到保障。因此教師要適當(dāng)布置課外任務(wù)難度，嚴(yán)格考核制度。3任務(wù)的完成情況要立馬抽查，檢查學(xué)生完成情況和解決所遇到的困難，并給予指導(dǎo)和輔導(dǎo)，幫助學(xué)生完成任務(wù)，享受成功的快樂，保護(hù)學(xué)生積極性。在“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程中引入項目驅(qū)動教學(xué)手段，對比傳統(tǒng)教學(xué)模式，得到較好的效果。效果分析見表2。四、結(jié)束語為了實現(xiàn)教育部提出的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，培養(yǎng)適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)需要的應(yīng)用型人才、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，有必要對高校教學(xué)進(jìn)行一系列改革。4“項目驅(qū)動”教學(xué)法應(yīng)用在“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程教學(xué)中，有效提高了教學(xué)效率，鍛煉了學(xué)生積極思考、積極動手的能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才創(chuàng)造了有利條件，為高等院校進(jìn)一步深化工程實踐教學(xué)改革提供