项目驱动的案例式教学在嵌入式课程上的研究与实践

刘玉兰　孙毅

（哈尔滨石油学院 信息工程与计算机技术系，黑龙江　哈尔滨　150027）

项目驱动的案例式教学在嵌入式课程上的研究与实践

刘玉兰孙毅

（哈尔滨石油学院 信息工程与计算机技术系，黑龙江哈尔滨150027）

案例式教学法在嵌入式课程上的应用具有一定的效果，本课题又增加了项目作为驱动，使学生学到案例后，就能使其成为项目。增加了学生对嵌入式课程的兴趣，提高了学生项目工程设计的经验。

项目驱动；案例法；嵌入式

嵌入式系统是以应用技术为中心，涉及了机械、电子、计算机等多个学科的系统。逐步在工业、农业、环境等方面得到广泛的应用，也引起了各大院校的重视，纷纷开设嵌入式相关课程。而各大院校的嵌入式课程由于课时限制，往往刚刚开始入门，就面临课程结束的尴尬局面。嵌入式课程也是一门综合性极强的课程。但从各院校嵌入式课程教学计划可以看出，嵌入式试验内容、实验方法千差万别，并且多为验证性实验，离工作实际需要较远。如何在有限的院校授课时间内更好的教好这门课就变得很重要了，目前各种有关嵌入式课程授课的教学改革也应运而生。本课题就是基于这种情况下提出的。

1　目前嵌入式教学中存在的问题

嵌入式课程是一门实践性要求极强的课程。目前，同类院校的嵌入式课程教学中主要存在的是注重理论知识的讲授，但对学生的实际动手能力没有给予足够的重视。也造成了以下两方面的教学问题。

1.1以理论课为主，实验课极少，甚至不开。这样的教学方式下，造成的是学生在有限的理论课时下，学到的仅仅是纸上谈兵，甚至有的学生在课程结束后仍然一片茫然，不知道到底什么是嵌入式，到底自己学了些什么，可以从事什么样的嵌入式方面的工作。

1.2随着大家对嵌入式课程实践课程的重视，同类院校中嵌入式课程的各种教学改革也随之出现。大部分的嵌入式课程都逐步的增加了实践课时，但多以实验为主，而且多数为验证性实验。同时，各个实验具有相对的独立性，缺少综合性实验。虽然增加了实践课时的学习时间，但学生对工程项目的还是缺少深入的了解。

1.3我校的计算机应用技术专业、电子信息工程专业、通信工程专业以及物联网工程专业均设置了嵌入式课程，但习惯上仍然以理论课教学为主，实验课时少，学生动手操作机会小，往往是课堂上理解了基本理论，一旦实践，却仅仅局限于单个局部的实验，面临毕业设计时，不知道该做些什么。

基于以上问题，如何合理的设置科学合理的嵌入式课程的实践教学内容，构建更接近与工程项目的教学体系，将理论课和实践课及工程项目无缝对接融合起来，就是本文研究的目的。

2　国内外研究现状分析

案例式教学法是以一种案例为基础的教学法，教师根据课堂教学目标和教学内容的需要，通过设置具体教学案例，指导学生一起分析、讨论、实践等，让学生在具体的问题场景中主动思考、积极探索，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，提高教与学的效果。

国外嵌入式人才在本科层面的培养主要是通过具体的项目的实施来实现的，并且取得了很好的效果。而在我国则更关注基础理论教育，我院同样具有这样的特点。我院的计算机应用技术专业，电子、通信、物联网工程均设置了嵌入式方向课程，在教学上，主要有课堂理论教学、基础实验这两种方式。

随着社会对嵌入式人才需求的提高，也暴漏出我们培养出的嵌入式课程与实践脱节的弊端。嵌入式人才培养的迫切以及嵌入式技术的发展，传统的嵌入式课程教学方法已不能满足用人单位的需求。国内很多同类院校也随之进行了嵌入式教学改革。

3　项目实施

嵌入式课程项目驱动式案例教学方法的主要研究内容是建立以项目为引导、以需求学理论、以实践为主导的嵌入式教学方法及其相关的保障制度。我院是一所应用型本科院校，办学理念就是更注重实践应用，重点培养学生的实际动手能力，提高学生毕业后从事相关实践行业的适应能力。

改革中的项目驱动化嵌入式课程教学方法首先仍然将嵌入式基础课比如嵌入式系统原理仍然作为一门课程来进行课堂教学，但在课堂教学中就将项目案例穿插其中，同时实验课结合实训项目选择具有代表性的案例模块进行实验课教学，。有针对性的将基础实验和项目案例结合起来，在实习实训中则通过对已完成的案例进行有效结合，整合成一个难度适中的项目。整个嵌入式课程的教学贯穿了项目的分解、项目案例的模块化以及最终项目的整合，从而提升学生对工程项目的整体与局部的掌握。

3.1项目实施思想

传统的课堂教学那样每个单元是完全独立的，而项目驱动式案例教学方法则首先需要考虑整个项目，甚至需要教师根据所学知识确定有个尽可能多增加学生应用的项目，并确定合适的案例。教师不仅是以教的身份来讲授重点、难点，还需要以指导者的身份启发学生进行自主设计，再对学生的设计进行进一步指导与完善。

整个课题的主旨是以学生为中心，强调小组协同合作学习和提前预习，进一步研究。注重培养学生在嵌入式方面专业技术能力的掌握、团队合作精神、对项目工程的分析及设计能力。全面培养学生在专业技术、个人素质、人际交往等各方面的能力。以此使学生本科毕业后就具有实践操作、系统维护的基本能力，增加从毕业到工作的无缝对接。

3.2工程项目和案例的确定

项目驱动式案例教学方法首先需要考虑整个项目，甚至需要教师根据所学知识确定有个尽可能多增加学生应用的项目，并确定合适的案例。在这个课题中，教师不仅是以教的身份来讲授重点、难点，还需要以指导者的身份启发学生进行自主设计，再对学生的设计进行进一步指导与完善。项目尽量贴进生活，贴进社会需要，从而提高学生的积极性，比如本课题研究中，采用了电子称、智能家居和智能超限车三个项目作为实践项目，分为几次实习实训来完成。

其次是将项目的各个部分整理成单个的案例，尽量使分解后的案例具有可修改性，通用性，不局限一个项目。比如电子称项目被分解成了LED模块、压力传感器模块、CPU主控模块、显示模块等。智能超限车也被分解为LED模块、压力传感器模块、CPU主控模块、显示模块、电机模块、温度传感器模块和UART模块等。

3.3课程配置

3.3.1基础理论先行

嵌入式专业课程需要一定的专业基础课支持，在大一开始授课之前就和教授基础课教师进行沟通，提前把嵌入式课程相关的基础课重点章节进行标注，以便专业基础课任课教师科研为嵌入式课程的讲授提供必需的部分基础知识进行重点关注。从而减少嵌入式课程讲授中无谓的补充其他基础学科的知识，从而浪费有限的授课时间。

3.3.2理论结合实验

嵌入式的理论课教学时不容忽视的，在理论课程开展之前，将该课程的应用场所、毕业后的工作方向对学生进行宣讲，提出相应的项目及该项目需要嵌入式课程哪一部分内容，相关模块需要如何组合。提供学生对嵌入式课程的兴趣，使学生能够了解项目需要的嵌入式方面知识，从而能分解一个工程项目到具体案例模块。

嵌入式课程的理论课教学不脱离实验，与实验进行互补式互动。课堂讲授即以小项目式教学进行。比如GPIO端口的控制，根据工程项目需要设计出必要的小模块。例如GPIO的LED模块和按键模块，则修改成通过光电开关开关的的直流电机控制的自动门、通过课堂演示，让学生真实体会GPIO的操作在实际中的应用；UART模块则结合串口数据传输与上位机显示进行等，这些模块通过理论课堂演示、实验课堂验证、修改来进一步熟练各个模块的编程与设计。

3.3.3实习实训检验成果

理论课与实验课毕竟有限，还不能形成整体项目。因此在嵌入式课程的理论和实验教学后，紧接着进行至少两个星期的实习实训。利用之前实验课设计验证过的模块，原样使用，或者适当修改，整合成一个具体的项目。比如2015年度秋季学期我们进行了嵌入式的实习实训，就是做了一个智能超限车项目的设计。包含了之前用过的LED模块、电机驱动模块、显示模块、温度传感器模块、UART模块以及新增了一个压力传感器模块。

4　结语

通过该项目的研究和实施，形成了以项目为驱动的案例式嵌入式教学方法。培养了信息工程与计算机应用技术系的学生在嵌入式课程方面的专业实践能力、项目工程的分析及设计能力，同时增加了学生的团队协作能力以及个人对嵌入式课程的关注与自我提升。在此课题的促进下，有数个学生通过这种学习方式，自己衍生出了项目比如智能停车管理控制系统等。研究的成果成体系具有普遍应用性，可应用于相近专业。

［1］王耀琦，王小鹏，王履程.项目驱动教学法在电子系统综合设计中的应用研究.时代教育，2013，19.

［2］杨立林.应用型地方本科嵌入式系统教学探索.现代计算机，2011，6.

［3］王益涵，史志才，夏永祥.面向计算机本科专业的嵌入式方向教学体系的研究.福建电脑，2015，4.

刘玉兰，女，讲师，研究方向：嵌入式、物联网工程。

孙毅，女，讲师，研究方向：计算机应用技术。

TP368.1-4；G642.4

A

1003-5168（2015）-12-0292-2