多元化人才培养模式的探索

2014-07-05黄艳洋吴伟力陈惠滨

电气电子教学学报 2014年6期

黄艳洋，吴伟力，陈惠滨

(集美大学信息工程学院，福建厦门361021)

0 引言

“电子系统设计”是我院电子信息工程专业学生大四第一学期末的课程设计实践课。该课程要求学生利用四年来所学的知识和技能，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、可编程逻辑器件技术以及DSP 技术等完成一个完整电子系统的设计和制作，并提交完整的设计作品和设计报告［1，2］。

我院原先的“电子系统设计”实践课是在有限时间内，以2-3 名学生组队或者个人完成一个题目的方式进行。这不仅无法满足不同能力层次和不同兴趣爱好学生的需要，学生学习积极性也难以提高。由于题目综合性不够，学生所得到的训练有一定的局限性。因此，我们在“电子系统设计”教学中积极引进大项目教学法，探索一种多元化人才的培养模式，鼓励学生自由选择参与包括电子产品开发的项目市场调研、需求分析、方案设计、技术实现、产品包装和营销策划等环节，使得学生进入毕业设计和就业之前，能树立起工程的概念。学生通过参与工程训练的过程，提高了口头及书面交流能力、资料的查阅及使用能力、职业道德和团队合作能力以及自学和项目管理等相关能力［3］。

1 题型选择

“电子系统设计”实践课程要求学生以教师科研课题或学生立项申请等组织实施大项目教学法，项目内容综合性强、工程实践性要求高。题目选择要兼顾学生已有的基础，同时在工作量上要满足学习任务的要求。知识面应该包括一个电子产品设计的全过程，不仅仅要学生掌握电子产品软、硬件设计方法，也要让学生了解产品设计前阶段的市场调研分析、方案设计及后阶段的产品包装和营销策划等过程。学生根据自己爱好、能力及定位参与产品开发的全过程。

作为一个题例，“电子导游仪”是一种旅游讲解专用设备，它可以把景区和陈列展示的物品图文并茂地表现出来，使观众在边看边听中享受文化。它是一种便携式音频播放器，能通过配备GPS 识别景点位置，且随着游客参观的景点位置变化，播放相应旅游景点介绍信息。电子导游仪作为典型电子产品，它集MP3 解码播放、U 盘存储、USB 通信和GPS定位等多项功能于一体。软硬件设计所包括内容足以满足15 人组成的团队2 周课程设计的工作量。开发平台选择以Atmel 公司的AT89C51SND1 作为主控制器。由于其内核是8051，与传统教学机模型一致，且选择Keil C51 语言设计程序，可以大大缩短产品开发周期。

2 教学实施

1)团队成员的组成

在电子导游仪产品的开发实施过程中，效仿企业项目开发和大学生创业大赛实施的过程，项目开发团队是通过双向选择由大约15 人组成。组员根据自己的兴趣爱好进行分工，具体安排为:项目负责人2 人、市场调研2 人、硬件设计3 人、软件开发与设计5 人、产品外观设计2 人、文书1 人。

2)教学进程的安排

(1)安排市场调研成员用1-2 天的时间，通过网络和景区实地调研，形成功能性文档，由项目负责人制定方案，确定软硬件架构;

(2)硬件设计成员和项目负责人在教师的指导下，利用2-3 天的时间，进行硬件结构规划;同时，产品外观设计组员考虑产品外观的选型;

(3)软件开发与设计成员着手软件的编写与调试，大约花费3-4 天的时间。小组其他成员根据各阶段需要做好辅助工作。

(4)文书成员用1-2 天的时间进行文档的整理并准备答辩的材料。

(5)课程设计最后一天，由导师组对全体成员进行答辩并评定成绩。

3 具体的实施步骤

1)市场的调研及方案的确定

市场调研组员通过网络、市场及实地了解，确定电子导游仪应具备的最基本功能是替代人工导游，利用卫星定位系统自动判断出游客所在景区、景点的位置;为游客讲解介绍景点特色和典故等。同时应支持旅游目的地交通、餐饮、娱乐信息查询及遇险呼救功能。此后，组员以规格需求说明书的形式明确满足上述功能的详细技术指标。

基于该规格需求说明书，负责人和相关组员比对各种主控制器方案，确定集成MP3 编解码功能的AT89C51SND1 + GPSone 方案架构，AT89C51SND1是基于8 位8051 核的单片机，集成了MP3 解码器、音频接口和DA、USB 通信电路和Flash 存储器，用于实现MP3 播放器和U 盘功能，有明显的性价比和可行性。AT89C51SND1 单片机开发应用与传统教学模型机一致，学生上手容易，可以大大缩短软硬件设计时间。

2)硬件的设计

选择完主控制器，项目负责人在指导教师指导下，进行硬件结构规划，其总体结构如图1所示。AT89C51SND1 集成USB1.1 的从控制器，将接口引出即可与PC 通信，实现U 盘映射及文件下载功能。为了实现MP3 文件音频输出，需要将解码后的MP3数字信息转换成模拟信号形式的音频信息，可选用专用音频DA 转换器CS4330，输出音频模拟信号经TDA2822M 芯片，即BTL 功率放大电路驱动，在音箱或者耳机实现音频信息播放。为了实现景点讲解MP3 信息文件的存储，AT89C51SND1 外扩1GB 的Nand Flash 存储器K9K8G08。要实现导游仪功能，还需配备用户位置信息获取功能，由于游客所在位置有可能在室内和室外场合，选用单一GPS 模块，在室内无法实现定位，系统选用具有GPS 和CDMA移动通信双重定位技术的GPSone 模块来实现辐射源的实时定位。GPSone 将无线辅助A-GPS 和高级前向链路AFLT 三角定位这两种定位技术有机结合，实现高精度、高可靠性和较高定位速度。在AGPS 定位技术无法使用的环境中，会自动采用AFLT三角定位技术，从而确保定位的成功率和精确度;GPSone 同时具有无线数据通信及语音通话的功能，可用于实现危险求助信号触发;模块提供标准的RS232 接口控制［4］。为了方便用户使用，导游仪考虑集成LCD 及键盘等人性化人际交互功能设置。负责人根据组员的爱好与专长，分配3 名组员，进行硬件连接、PCB 设计及硬件调试和硬件设计文档的编写等任务。

图1 硬件结构框图

3)软件的开发及设计

我们在进行导游仪硬件设计之前，先采购基于AT89C51SND1 的MP3 开发板，这不仅可以为硬件设计人员提供设计参考，而且相关软件设计工作也可以基于开发板进行同步设计。项目负责人根据导游仪功能，构建如图2所示的软件结构框图，分配5名组员分别完成USB 通信、FAT32 文件系统及Nand Flash 驱动程序、MP3 解码及音频输出、GPSone 驱动以及人机交互功能的软件开发和设计文档编写。负责人协调好编写软件各函数名称及参数的约定。

图2 软件结构框图

4)产品外观的设计、材料和文档整理

在进行导游仪软硬件设计的同时，考虑产品外观设计。负责人根据组员意愿，选派2 名组员，选购成型产品的外壳如图3所示。根据该外壳内部结构，与硬件设计组员协调，完成PCB 板及接口设计。小组其他成员根据各阶段需要，做好辅助工作，并完成材料及文档整理、答辩材料制作和产品宣传包装等工作。

图3 选购外观图

3 课程考核

由于我们在“电子系统设计”实践课中实施了大项目教学法，学生学习成绩的评定有如企业开发产品过程中，按个人业绩获取所得。学生任务不同，不能采用单一评价模式评定学生成绩，必须建立更加科学健全的评价体系。

课程考核分为小组考核和个人考核两部分。课程设计过程中，小组分阶段提交产品需求分析报告、可行性分析报告、软硬件设计文档及设计作品。课程设计最后一天，通过集体答辩方式对所做内容汇总，导师组根据答辩结果及小组各阶段提交材料，确定小组考核成绩(占个人成绩30%)。个人成绩由每个组员根据自己的任务，提交工作情况报告，由导师进行考核评定占个人成绩30%，各小组长根据组员对项目贡献给40%分，导师进行有效的监督，以防出现人情分。同时，答辩过程中导师组可以对各项目任一组员工作内容进行抽查，根据答辩抽查结果对该组员成绩进行修正。