与竞赛相结合的嵌入式课程教学改革研究

罗晓玲　王子强　向阳霞　张晶晶

摘要：提出了以全国大学生智能车竞赛为载体促进嵌入式教学改革的方法，分别从课程理论教学与实践教学进行具体的分析，使学生能将所学知识与智能车各个模块相关联，并最终运用到实践当中去。将嵌入式系统及应用课程内容与智能车竞赛相结合实现的课程改革，能有效地提高学生的专业知识综合运用能力、学生的实际动手能力、分析问题和解决问题的能力。

关键词：嵌入式 智能车竞赛 教学改革

1引言

嵌入式系统及应用是一门专业性、实践性很强的课程。在传统的教学当中，教师一般按照教材的知识点顺序讲述，教授基础知识为主要方面，并未与实践紧密结合，使得学生学完后根本不懂得自己所学的知识有何用处。课程中设有实验学时，均是以8051系列实验箱为基础，做一些基本的实验。由教师讲述实验内容、实验原理及实验步骤，学生照指导书上的统一实验步骤完成相同的实验。这样学生就会只注重如何去连线，怎么去编写程序，而不重视实验原理，不明白为何这样去连线，对程序编写也是一知半懂。若遇到自行设计硬件电路时，学生就不知该从何下手了。这样，课程的教授没有真正起到应用于实践中，没能培养学生的实践能力。

全国大学生“飞思卡尔杯”智能车大赛是为培养大学生嵌入式系统开发能力和创新意识的一种探索性工程实践活动。将飞思卡尔智能车竞赛与嵌入式教学相结合，形成一种新的教学模式，可为嵌入式教学注入新的活力。对进一步深化高等工程教育改革，培养学生获取知识、应用知识的能力及创新意识有着重要的意义。

2课堂教学内容改革

2.1理论教学

要让学生认真、积极的去学习一门课，首先要让学生先对这门课产生兴趣。如果学生对这门课有什么用没有感性的认识，就很难产生兴趣，教学效果自然就不好。将智能车竞赛与理论授课相结合，能很大程度提高学生学习的兴趣。

下面分别从理论授课各大部分讲述如何与智能车竞赛相结合：

（1）概述。在理论教学之前，可以先让学生在整体上对嵌入式课程学习的作用有一个整体、感性的认识。使用完整的智能车作为演示，讲明单片机在其中的重要作用。逐个讲解智能车的各个部分与本门课程所学知识的关联，让学生对于本门课程有一个感性的认识。

（2）嵌入式处理器。处理器芯片部分的講解不再遵循一般上课时对于单片机课程的做法，而是遵循先整体-后部分的原则，先介绍引脚、结构、存储器大小及映射，而后讲解智能车上需要用到的知识，也不是枯燥地去灌输各模块内寄存器的用法，而是将原理与实际应用结合起来介绍。

（3）存储器。以智能车存储器扩展，用于存储运动路径信息为例，讲解扩展原理。最后再用所学原理解决智能车存储器扩展该实际问题。

（4）中断。以智能车避障，使用超声波传感器产生中断为实例来讲解中断部分内容。

（5）接口。定时器/计数器在智能车中的运用非常的多，可以以定时记录编码器反馈的脉冲数以获智能车当前时速为例来讲解该知识点。A/D与D/A转换的应用在智能车中最为广泛，可以以电磁传感器获取信号来判断智能车位置信息为例来讲解A/D转换原理，以电机速度控制为例来讲解D/A转换原理。

总之，将智能车制作的整个过程惯穿于理论教学中，使学生所学的知识前后形成一个整体，有利于学生对于各知识点的理解，并且对知识体系形成整体的认识。

2.2实验教学

目前的嵌入式教学中的实验均使用的是C51实验箱，包含了配套的基础实验和综合实验。在实际的教学过程当中，在做基础实验时，学生也不太理解实验原理，只是照着实验指导书上一步一步去做。对教学内容的理解的帮助有限。这也在很大程度上影响了教学的效果。实验课中有些虽然能够起到一定的实践和创新学习的作用，但是缺少与工程实际问题相结合的内容，无法激发学生的学习研究兴趣，不利于学生综合能力的提高和创新能力的培养。

将实验箱中的基础实验与智能车制作相结合，使用理论授课中所讲解的智能车制作的实例，应用于实验中，可使得理论与实践结合的更加紧密。

例如，A/D、D/A转换的实验，可以让学生体验如何将电磁传感器获得的电压信号转换为数字信号，在程序中分析处理，再将程序中的数字信号通过D/A转换为模拟信号控制电机转动。

3引入竞赛实践教学

为了进一步地培养学生的创新能力、科学思维能力和综合分析能力，将知识运用于实践当中，无疑是最有效的方式。可以将大赛的技术成果融入到教学系统中。针对学有余力的学生，可将整个车模系统分成几个部份。每一个部分作为一个综合的实验题目，由几个学生共同参与。这样没有参加比赛的学生也能够吸收和共享比赛的精化。这将极大地激发学生的学习兴趣和学习热情，培养学生的系统设计和创新能力。

以教师为主导，以学生为主体，充分调动学生的积极性。在教学过程当中，教师的主要工作为布置任务、积极引导、组织讲评及总结，其余绝大部分的时间都是学生在团队协作下实施整个项目，自行创新，找出问题、解决问题。这样既锻炼了学生的独立创新能力，又培养了团队协作的精神。学生的主体地位得到了很好的发挥。

4结束语

实践证明，将竞赛类成果经过优化应用于广泛的教学中，可以用最低的成本、最优化的资源使学生能综合应用所学知识，从工程实践角度去分析问题、解决问题，培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识。培养其日后从事科学、技术的研究能力，激发他们在工作岗位上的创新与探索潜能，有利于高等教育和军队院校实践类教学的改革，可以为社会培养出会动脑更能动手的高素质人才。

参考文献：

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[2]宋寅卯，等.智能车大赛与电类专业教学改革[J].中国轻工教育，2010，（2）.

[3]武丽.基于智能车大赛的学生创新能力培养的探索与实践[J].中国电力教育，2011，（29）：40-41.