基于项目驱动的《嵌入式系统开发与应用》课程教学探讨

陈琛++马旭

摘 要：随着信息技术的发展，计算机慢慢在人们日常生活当中普及，计算机专业已经成为大多数高校的热门专业。在计算机的专业课程当中《截嵌入式系统开发与应用》课程占有相当大的比例。在嵌入式系统开发与应用课程教学当中，传统的教学方式具有很大的弊端，学生学习效率不高，同时对知识的掌握程度相对而言也比较低。为了提高学生学习效率，教师开始在嵌入式系统开发与应用当中引入“项目驱动”的教学方法，进一步提高课堂教学效率，推动教学，对学生项目开发能力的提升有着积极的促进作用。本文首先对嵌入式系统开发与应用课程的教学目标与教学内容进行简略的分析，让教师进一步了解嵌入式系统开发与应用课程教学，然后分析了目前存在于嵌入式系统开发与应用当中的问题，引起教师的反思，最后对基于“项目驱动”的《嵌入式系统开发与应用》课程教学进行探讨，以供参考。

关键词：项目驱动 嵌入式系统开发与应用 课程教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0215-03

随着计算机信息技术的发展，各行各业开始信息化改革，社会对于人才的需求类型也随之发生变化。高素质的计算机专业人才成为社会急需的人才种类，因此，许多高校的计算机专业成为热门专业。为了更好的培养计算机专业技术人才，国家提出了“卓越工程师教育培养计划”。该计划的提出与实行，主要是为了让本科院校改变传统研究型人才的培养策略，更注重于培养应用型和复合型人才，以适应社会对于人才的需求。所以，在本科院校计算机专业当中，教学内容应该更加偏重技术的应用，在教学过程中，教师也应该注重学生实践能力和动手能力的培养，从而为国家和社会培养出更多应用型和复合型人才。在计算机专业当中，软件的开发与应用是主要教学内容，而社会对嵌入式系统开发方面人才需求量十分大，“嵌入式系统开发与应用”课程几乎成为绝大多数本科院校计算机专业学生的必学课程。在教学过程中，教师往往采用传统的教学方法，更加注重于知识点的传授，从而忽略了学生实践能力的培养，这种教学方式十分不利于学生掌握嵌入式系统开发与应用的相关知识和技能，对于学生计算机技术的提升帮助不大。因此，在开展嵌入式系统开发与应用课程教学时，应该积极思考全新的教学手段，提高学生学习的积极性和主动性，进一步提高学生学习效率。

1 嵌入式系统开发与应用课程的教学目标与教学内容

嵌入式系统开发与应用课程主要的教师目标，第一，为了让学生能够对嵌入式系统的开发与应用进行一定的了解，包括其基本原理、设计方法、最新发展等[1]。第二，对嵌入式系统开发与应用当中的ARM的体系结构、指令系统以及软件开发的基本流程和方法等需要初步了解和掌握。第三，通过嵌入式系统开发与应用课程的学习，学生能够熟练地将嵌人式Limix系统移植到ARM平台上，并根据实际需求，对Linux内核进行裁剪。第四，通过嵌入式系统开发与应用课程的学习，学生能够熟练的构建适合嵌入式平台的根文件系统，同时构建嵌入式Limix的交叉开发平台。第五，通过嵌入式系统开发与应用课程的学习，学生能够进行嵌入式Lillux的应用程序和驱动程序开发。

2 嵌入式系统开发与应用课程传统教学中存在的问题

嵌入式系统开发与应用课程是计算机专业学生必修的课程之一，也是提升学生计算机能力的重要课程之一[2]。但是目前很多高校的嵌入式系统开发与应用课程教学当中，存在着一定的问题。第一，过于注重知识点的教学。大部分教师将知识点作为主线，贯穿于整个理论教学与实践教学当中。传统的基础理论教学、课内实验教学、课程设计教学等依然是大多数教师比较青睐的教学方式，教学内容主要以知识点为主，对于软件系统的项目背景、开发技术等相关方面的介绍比较少，对于学生掌握嵌入式系统开发技术十分不利，学生的实践能力也普遍较差，难以满足社会对人才的需求[3]。第二，教学内容陈旧，缺乏创新。研究调查发现，本科院校的学生毕业后参加工作，能够将所学知识运用于实际工作当中的不超过40%，大部分学生缺乏将知识运用于工作，转化为工作能力的技能，导致工作效率低下，难以满足企业对计算机人才的需求。第三，实践教学以理论知识的验证为主，缺乏实用的项目背景。目前，大多数嵌入式系统开发与应用课程教学当中，教师的教学内容主要以理论教学为主，对于学生的实践能力以及动手能力的培养没有充分重视，实践教学部分内容缺乏，不利于学生实践能力的提升，更不利于学生毕业后工作能力的提升。

3 基于项目驱动的嵌入式系统开发与应用课程教学

3.1 项目的构建和设置

在基于项目驱动的嵌入式系统开发与应用课程教学当中，项目的构建与设置是首要教学目标[4]。教师在进行项目的构建和设置过程中，应该紧扣教学大纲，明确构建和设置教学项目的主要目的是为了完成课程大纲所要求知识的讲授，完成教学任务，实现教学目标。因此，教师在进行课堂教学的过程中，应该在第一次上课的时候，将能够运用的教学项目展示给学生，从而将学生的学习兴趣激发出来，同时，让学生明确该课程主要学习实际的产品的开发和应用。然后，将教学项目分解成各种模块，每个模块需要相应地对应不同教学单元的不同知识点，通过模块的方式，帮助学生构建相关的知识体系，从而更好的了解和掌握相关知识点。

3.2 项目驱动教学的组织

完成项目的构建与设置后，教师接下来应该进行项目驱动教学的组织，主要包括：首先，明确教师的职责。在基于项目驱动的嵌入式系统开发与应用课程教学中，教师应该充当项目经理的角色[5]。因此，在项目开发的初期，教师的主要职责就是为学生制定项目计划，并且将学生分成不同的开发小组，分配相应的工作和任务。明确项目目标后、完成工作任务分配后，教师应该全程参与到各开发小组制定开发计划当中，并且对各开发小组之间存在的矛盾进行相应的调节，在项目后期，各开发小组之间的技术能以及默契度已经足够的时候，教师的主要任务可以变为控制项目的进度，让各开发小组进行自由发挥。其次，教学过程中学生的组织[6]。基于项目驱动的嵌入式系统开发与应用课程教学当中，学生是项目实施的主体，因此，教师需要在教学活动当中，充分重视学生的主体地位，以学生为中心。在制定目标计划、分配资源以及控制项目实施过程当中，应该以学生掌握项目开发技能为主要参考依据。根据学生不同的能力，分配相应的任务，进一步激发学生参与的热情，并且，教師可以对各小组成员进行技能考评。endprint

3.3 嵌入式系统开发与应用课程项目驱动教学的实施

完成前面两步的教学后，最后一步就是嵌入式系统开发与应用课程项目驱动教学的实施[7]。首先，教师应该设置合理的教学项目。教师在设置教学项目时，应该以教学大纲为主要参考依据，设置出的教学目标也应该为学生能够完成的教学目标。如果教学目标设置太大，很容易超出教学大纲范围，导致学生完成不了教学任务。同样的，如果教学目标设置太小，对于激发学生学习激情十分不利，也不利于学生基本能力与技能的锻炼和培养。因此，在设置教学目标时，教师应该进行综合的考虑，结合学生实际，选取最适合的教学目标[8]。本次课程教学以远程视频监控系统的开发作为教学项目为例。该项目通过wCDMA移动网络的扩展，可是实现远程操控，甚至视频监控。将该系统分散于视频监控点，能够有效实现跨区域的视频存储、统一监控、视频资源共享。其次，教学项目的分解。同样以远程视频监控系统的开发作为教学项目为例。想要实现该系统的远程视频监控功能，应该完成以下工作：（1）在USB接口的基础上，开发Linux摄像头驱动，并在嵌入式Limix系统中移植。（2）为了实现高速地视频图像采集，应该使用Video4Lillux接口函数。（3）在嵌入式Lillux系统当中，开发USB接口的无线网卡驱动程序。（4）完成视频数据网络传输。（5）将传输的视频数据显示在Pc机。通过分解教学项目，能够进一步提升学生的创新能力，提升学生在课程教学当中的积极性和主动性，学生为了完成教学任务，会主动学习和掌握相关知识，同时，将知识运用到实际操作当中，学生的实践能力、动手能力以及知识灵活运用能力都会有大幅度的提升。其次，项目开发小组的设置和主要任务。为了更好地完成项目开发，实现教学目标，教师可以将班上的学生根据其自身的不同特点与知识掌握情况等多方面的综合原因，将这些学生分成不同的开发小组，每个小组人数不宜过多，在6～7人为宜。完成开发小组的分配后，教师应该根据每个开发小组的不同特点，为他们分配相应的项目开发任务。让每一个小组都负责远程视频监控系统当中的一个模块开发。在开发模块的过程中，教师可以按照开发流程要求学生根据流程安排相应的工作，并且进行记录。最后，开发小组绩效评估和项目的验收。在开发教学项目的过程中，教师充当项目经理的角色，应该掌握好各开发小组的开发进度，并且定期要求各开发小组进行工作总结，对开发小组中的成员进行绩效考核，进行相应的奖励和惩罚。通过总结，教师可以充分了解每一个小组具体的工作计划与工作进度。当发现小组工作出现偏差的时候，教师还可以进行及时纠正，以调整小组开发进度。在教学项目开发的验收阶段，教师可以根据每个开发小组提交模块的使用源程序、最终的开发进度表说明、调试资料、开发文档等，让各小组之间进行自评和互评，最后进行总结，改进项目驱动的教学活动。

4 结语

综上所述，在计算机专业的《嵌入式系统开发与应用》课程学生的必修课程，也是提高学生计算机能力的主要课程。传统的教学方式在《嵌入式系统开发与应用》课程教学当中，激发不了学生的兴趣，学生学习的积极性和主动性相对而言也比较低。因此，教师应该积极寻找更加先进，更加符合学生期待的教学方式。基于“项目驱动”的《嵌入式系统开发与应用》课程教学通过让学生体验项目开发的形式，进一步激发学生学习兴趣。学生通过切身经历系统软件开发，自身实践能力与动手能力也会相应地提升。通过教学，学生能够学会将所掌握的知识运用到实际工作当中，提升学生的工作能力。因此，基于“项目驱动”的《嵌入式系统开发与应用》课程教学能够进一步提升教学质量，提升学生的综合素质。

参考文献

[1] 张杨，徐艳，朱家村，等.嵌入式技术的应用研究[J].科技信息，2014，12（2）：147.

[2] 彭道刚，李辉，夏飞.基于项目驱动的嵌入式系统教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，7（28）：92-93.

[3] 张锋辉，符茂胜，宗瑜.渐进式项目驱动法在嵌入式系统课程改革中的应用——借鉴德国经验[J].计算机教育，2013，24（21）：48-49.

[4] 王维博，王海濱，叶凯.电子信息工程专业嵌入式系统教学的改革探讨[J].中国电力教育，2014，10（10）：58-59.

[5] 温如春，王祖麟，张振利.项目驱动教学法在“嵌入式系统技术”课程中的改革探[J].中国电力教育，2014，13（3）：77-78.

[6] 刘雍，马玉春，汪文彬，等.项目驱动在嵌入式系统实验教学改革中的初探[J].中国科教创新导刊，2014，5（13）：23-24.

[7] 廖义奎.ARMCoter-M4嵌入式实战开发精解——基于STM32F4[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[8] 李旭，沈岚，姚春龙，等.以“卓越工程师计划”为契机探索工程人才培养模式改革[J].计算机工程与科学，20l5， 9（33）：l09-111.endprint