基于项目教学法的嵌入式系统教学改革研究

钟梁 何芳秋子

摘 要：传统的嵌入式系统课程教学通常基于讲座、教程以及少量的实验学时，主要培养了以学生为被动倾听者、以教学为导向的学习模式。不同于传统的方法，项目教学法（PBL）作为一种基于建构主义学习理论的教学方法，将学习情况摆在首位。

关键词：项目教学法；嵌入式系统；教学改革

一、引言

嵌入式系统是一种具有特殊用途的系统，旨在执行一个或几个预定义的任务，通常具有特定的要求。它通常被认为是一个包含至少一个可编程计算机的应用程序。嵌入式系统的课程目标是为了使学生真正理解并且熟悉嵌入式这样一个多样性的“世界”。而基于项目的学习方法非常适合运用在嵌入式系统的教学中，让学生在解决项目的过程中达到理论联系实际的目的。

二、项目教学法

基于项目的学习在任何工程计划中都扮演着不可或缺的角色，其中将项目教学法（PBL）定义为“适当的实验，问题和基于项目的学习方法，支持在规定的工程领域内进行结构化，发现和调查性学习实践”。因此，它的使用在工程教学中被广泛接受和鼓励实践。

基于问题的学习被认为是一种理想的工程教育方法，其具有以下作用：鼓励学生自主学习；扩展学生的技能；增强学生的信心；培养学生解决问题的能力；提高学生解决问题的灵活性；提高学生目标设定和规划的能力。

三、項目教学法的应用

在课程体系设置上，亟须建立“基于项目驱动的‘嵌入式系统教学改革方法与实践”，在吸引学生兴趣的同时，促进理论与实际的充分结合。

项目教学法广泛应用于课程教学。它包括以下教学原则：一个具有挑战性的要解决的真实问题（不是一个综合问题）；学生拥有制订解决办法的决定权；解决方案和经验的自我反馈。嵌入式系统是一个受技术进步和消费者需求推动并且不断完善和发展的学科。嵌入式电子设备涵盖微处理器或微控制器设计、数字设计和软件工程。因此它是电子工程领域学习中不可或缺的重要组成部分。

为了将项目教学法的原理应用于高级嵌入式课程，学生需要提出一个真实的、有吸引力的和具有挑战性的项目。但是，刚刚开始学习的学生对于系统的开发环境和硬件描述语言都不熟悉，他们需要一些较为简单的基于问题的学习实践练习来加强对课程内容的理解，同时增强他们的信心和对于系统的开发环境和硬件描述语言的理解。因此，在具体的教学过程中，我们将实践部分分为五个结构化的实验项目，并且安排在课程的前三周来进行。在此之后，我们将进入实际项目的解决过程，这个实践过程我们安排在课程最后三周来进行，同时在最后一周，我们将安排一次配以PPT的分组答辩。结构化的实验项目提供了一个非常有效的教学环境，学生可以相互监督，而教师可有效地掌握学生对于项目执行的进度，同时使学生能够熟悉系统的主要模块，从而为学生自主完成当前项目提供帮助，增强学生对于关键概念和原理的理解。

四、结语

本文的目的是将项目教学法原则延伸并应用到嵌入式系统课程中。研究表明，项目教学法可以极大地帮助学生学习与工程实践相关的课程。在嵌入式系统课程中采用了改进后的项目教学法，我们将该课程的实践部分设计为解决一个较大的与实际相关的项目，同时在项目开展之前辅助地应用一些短期的、便于实现的结构化的实验来进行基于问题的学习。这一改进的项目教学法将促使学生更好地熟悉课堂教学的相关理论知识，并在开始项目之前获得必要的信心和熟悉用于完成项目的开发环境和硬件描述语言。然而，在制订具体项目的时候，应该遵循有趣、有吸引力、富有挑战性，并且坚持项目教学法的教学原则。

参考文献：

徐朔.项目教学法的内涵、教育追求和教学特征[J].职教论坛，2008，29（28）：5-7.

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金“Massive MIMO网络中的跨层干扰管理（项目编号：CUGL170818）”；校级青年教学研究项目“二维动画艺术创新与技术研究”（项目编号：XQ2015009）。

作者简介：钟梁（1987— ），湖北武汉人，博士，讲师，硕士生导师，研究方向：信道建模、信号估计、MIMO系统资源管理、干扰管理。