基于项目驱动的嵌入式系统教学优化设计

黄良峰

摘要：当前应用最为广泛的高新技术之—就是嵌入式技术。针对高校的嵌入式系统教学课程中存在的一系列问题，急需对基于项目驱动的嵌入式系统教学进行优化设计。选择合适的嵌入式项目，分解成为多个模块，明确各模块的功能，然后进行整合，从而形成一个完整的项目。近年来，随着调查研究发现，基于项目驱动的教学方式，对于提升嵌入式方向学生的学习积极性有良好的帮助作用。

关键词：项目驱动 嵌入式 系统教学 优化设计

嵌入式是一门以应用为目的的实践性课程，而嵌入式技术是目前来说，发展较快，并且是应用范围较广的高新技术之一。而在嵌入式系统教学中，往往是采用传统的专业课程的教学方式，强调嵌入式系统的系统性与完整性，将教学重点放在嵌入式系统知识的应用和原理上，其教学模式相对来说，具有一定的难度，不适合高职学生，更加的适合本科院校学生教学。目前，许多的院校都开设了嵌入式系统的相关课程，着重培养嵌入式技术的相关人才，而嵌入式系统是建立在许多门专业基础课程上的，并且是面向特定应用的，具有非常很强的实践性，对于教师来说，教学难度非常高。对嵌入式系统的教学进行优化设计从而提高嵌入式系统的教学效果存在必然性和紧迫性。

一、嵌入式系统教学目前存在的问题

（一）嵌入式系统教学内容问题

当前，嵌入式系统在行业内还没有明确的定义嵌入式系统采用的处理器和编程语言。所以，嵌入式系统的教学中教师就极为重要，有的教师讲解八位的处理器，有的教师选择讲解三十二位的处理器，没有制定一个统一的标准。有些教师对于嵌入式系统的硬件非常的了解，因此，在教课过程中只重视嵌入式系统的硬件结构;而有的教师非常的熟悉嵌入式软件，在教课过程中，着重讲解嵌入式系统的软件编程。这些问题对于学生学习嵌入式系统造成了很大的影响。

（二）实验的平台问题

嵌入式系统实验是非常重要的，因此，对于实验设备的要求也是非常的高。当前，部分的院校开设的嵌入式系统的实验课程，平台没有标准统一化。部分院校与芯片厂商进行合作，实验室使用指定厂商的实验平台。这些原因都使嵌入式系统的教学无法得到最好的教学效果。

（三）课程的安排问题

嵌入式系统的教学除了要让学生对于嵌入式技术的相关理论和知识深刻的掌握以外，更要让学生在实际的项目中学会运用所学到的知识来解决问题。所以，嵌入式系统的课程中实验课程的安排需要一半及以上课时，而总课时则至少需要七十二课时，但是部分的院校达不到这项要求，从而导致学生的学习效果不好。

（四）考核方式的问题

嵌入式系统课程的考核还是使用传统的方式进行考核，这只对于学生的嵌入式系统的知识点掌握情况进行了考核，对于应用能力却缺乏针对性的考核。嵌入式系统课程除了需要对于学生的知识点掌握与理解进行考核，更需要对嵌入式技术的应用进行考核。

二、基于项目驱动的嵌入式系统教学设计

对于嵌入式系统的教学中存在的问题，下面提出软硬结合以及项目驱动的教学设计。

（一）软硬结合、与模块化的思想开发教学实验平台

本着循序渐进的教学方式，实验平台以模块化的设计思想，配置基本、提高、创新三个方面的模块，每个方面又分成不同的功能单元。实验平台的硬件基本单元是由流水灯、处理器芯片、启动位选择、电源电路和复位电路以及晶振电路所组成的，而提高模块则包括超声波测距单元电路、智能小车控制单元电路以及wifi数据传输单元电路等等。各个单元设计的硬件原理图与电路布局之间互不联系，不产生影响。如下图一所示。

在对硬件部分完成开发以后，根据模块化的电路，对实验平台软件的测试代码进行编写。软件程序的设计也设置基本、以及提高和创新三大模块相关程序。其中基本的模块程序包括按键单元程序、流水灯单元程序;提高模块程序则主要包括LCD屏现实单元程序、串口数据传输单元程序等;创新模块程序主要包括wifi数据传输单元程序、超声波测距单元程序等等。

（二）基于项目驱动的嵌入式系统教学设计，构建分层次的教学结构

按照项目驱动的教学方式，在进行嵌入式系统的教学中，以实验平台作为使用对象进行教学设计。将嵌入式系统教学分成三个部分：

1.验证阶段。教师在嵌入式系统教学理论课上，引导学生学习嵌入式系统的设计方法与组成结构以及嵌入式的处理器芯片的选择方式和注意事项。在实验课上，根据理论课上讲解的内容，在实验平台上通过实验的形式进行验证以达到掌握嵌入式系统理论相关知识，使学生掌握嵌入式系统一些基本的应用能力。

2.设计阶段。当学生完全掌握嵌入式系统教学的基本结构与设计思想以后，教师可以引导学生进入嵌入式系统的项目实施。而在这个时期：（l）学生应对设计的内容以及需要达到的指标等进行分析，（2）以实验平台的基本单元部分作为设计对象，引导学生自己进行原理图的设计和电路版图的设计;（3）对于电路板和功能单元的测试代码也引导学生自己动手。根据教师在这个过程中的引导，学生按照嵌入式系统教学的开发流程，对自身的需求进行分析—— 设计功能模块涉及硬件与硬件选型以及后续的pcb板的制作和最后的对项目软硬件进行调试。让学生在自己动手的过程中完成一个简单的项目，可以对嵌入式系统知识有更好的掌握。

3.最终的应用阶段。可以选择学生比较感兴趣的一个智能小车的控制模块作为最后的嵌入式系统教学开发项目，让学生根据wifi数据传输单元、智能小车控制单元以及超声波测距单元自己动手制作PCB图和原理图和软硬件功能调试。

三、总结

作为一门实践性非常强的嵌入式系统课程，需要对于教学内容不断的进行完善。而项目驱动法是通过选取项目来创建教学情景，进而开展实验研究，以达到完成项目提升学生知识的掌握能力。学生将会对于嵌入式系统学习产生极大地学习兴趣。通过使用项目驱动教学模式，对于嵌入式系统的教学而言也达到了更好的教学效果。

参考文献

[1]林峰，张泽旺，刘虹.基于项目驱动的嵌入式操作系统课程改革与实践[J].计算机教育，2018，（5）：92-94.

[2]王鹏举，苏秀芝，基于项目驱动的嵌入式系统课程教学方法探索[J].软件导刊教育技術，2018，17（7）：79-81.

[3]张玉伽，项目驱动式案例教学法在”嵌入式系统”教学中的应用研究[J].电脑迷，2018，（13）：167.

[4]于雷，安玲玲，基于项目驱动的”嵌入式系统及应用”课程教学改革研究[J].计算机时代，2017，（12）：70-72.