基于创客项目制作的“嵌入式系统技术及应用”-课程教学改革

（南京机电职业技术学院，南京 210000）

教学模式不断改革是当前我国信息化教育改革探索的重要内容之一，教学组织方式对教学效果的影响是显而易见。

物联网应用技术是面向前沿高新技术的新兴学科，覆盖面很广，特别是经过近几十年的发展已经成为IT行业创新的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显，如智能家居、智慧社区、智能物流、智能交通、智能物流等等，对人类生活的方方面面产生了重要的影响。嵌入式系统技术及应用是其专业核心课程之一，各大高职高校目前需要共同探讨的问题是高职嵌入式课程的教学方式如何才能更好的培养学生的学习兴趣和实际动手能力。

1 嵌入式系统技术与应用课程实施基于创客项目制作的教学法的可行性

目前市面上关于嵌入式系统技术及应用的书籍从系统到软硬件开发及其实践课程也非常多，但是一方面高职院校学生整体的自身知识基础和对知识的容纳能力，适合这一层次的嵌入式系统的书籍相对比较少。另一方面高职院校实施的是2+1人才模式培养，他们在学校学习的时间比较紧。

1.1 传统实践教学不能提升学生实践应用能力

通过多年的教学经验发现，实验箱只是有助于学习原理，但是始终在一个实验箱上进行实验，学生还是无法掌握实践的要领，学习自然就会变得枯燥乏味了，在实习过程中也不能很好的将所学知识灵活应用。

1.2 嵌入式系统技术与应用课程综合性强

该课程基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对嵌入式系统的硬件技术和嵌入式软件的开发过程有一个全面的熟悉掌握。

基于创客项目制作的教学法选取以某一电子产品为主线，嵌入式系统中的软件技术和硬件架构贯穿其中，强化硬件和软件知识，能够动手完成相关嵌入式系统的设计。

2 基于创客项目制作的教学法

这种以创客项目为导向、任务为驱动的教学模式，能够让学生在完成项目制作的过程中，通过自己及团队对问题的分析思考，学习掌握相关理论知识点，归纳出解决问题的方法，从而很好的培养学生的职业能力，有效增强就业竞争力和创业驱动力，为他们以后走向社会，打下了良好的基础。同时也彻底打破了传统教学模式中教师与学生之间的“教与学”的关系。

3 基于创客项目制作的教学法在嵌入式系统技术与应用课程中的应用

以本系的2015级物联网应用技术专业的学生为例，该专业有45名，以5个学生为一组进行划分，共9个小组。具体实施步骤如下：

3.1 项目确定

每组成员根据本课程特点，搜索大量资料，选取合适的项目，同时附上佐证材料证明选取本项目的依据。例如：项目来源、项目背景、总体思路：以STM32F103RBT单片机为主控，控制OV7670摄像头（带FIFO）进行图像采集，通过模式识别、匹配，最后获得车牌的结果。STM32单片机进行了16倍频，以提高处理速度。识别过程主要包括图像采集、二值化分析、识别车牌区域、字符分割、字符匹配五过程；将此资料提交给老师由老师审批项目的合理性。

3.2 项目计划

根据确定的项目制定计划，如下表格所示：

项目制作名称 基于stm32车牌识别系统制作时间 2018.6.10团队成员姓名 分工 时间安排（队长）钱同学 编写程序 8课时严同学 焊接，调试 10课时王同学 PPT汇报 2课时彭同学 购买材料 2课时鲍同学 Word制作 4课时物料清单 OV7670摄像头、显示屏、stm32单片机、5v电源线、亚克力板、洞洞板、电烙铁、焊锡丝行动步骤1、搜索资料，原理图的设计2、准备购买全部元器件3、将双排母座剪断，对应摄像头、彩屏、核心板引脚长度4、焊接双排母座5、将核心板插上，然后焊接核心板的排针6、对照电路原理图和TFT彩屏引脚开始接TFT彩屏的线。7、TFT彩屏线焊接完成。8、准备摄像头模块的焊接，将双排母座用线先接起来。9、线穿孔至电路板另一侧。10、电路板另一侧接出来的摄像头母座线11、调整母座线长度，使得母座位置反正。12、将摄像头双排母座用胶枪固定，防止线路脱落。13、将摄像头线跟STM32核心板接起来。14、输入程序15、测试车牌识别（调试）16、激光切割17、完成成品

3.3 项目实施

按照制定的计划进行实施，需要考虑当前技术的发展对技术工具的熟练程度以及具体步骤的组织调整，如电烙铁、万用表、KeiluVision2软件编程、切割机等。

3.4 项目调试

首先将写好的程序在KeiluVision2软件调试好，部分程序如下：

function[d]=main（jpg）

I=imread（'car贵1.jpg'）；

figure（1），imshow（I）；title（'原图 '）；

I1=rgb2gray（I）；

figure（2），subplot（1，2，1），imshow（I1）；title（'灰度图 '）；

figure（2），subplot（1，2，2），imhist（I1）；title（'灰度图直方图'）；

I2=edge（I1，'robert'，0.08，'both'）；figure（3），imshow（I2）；title（'robert算子边缘检测'）

se=[1；1；1]；

I3=imerode（I2，se）；

figure（4），imshow（I3）；title（'腐蚀后图像 '）；

se=strel（'rectangle'，[40，40]）；

I4=imclose（I3，se）；

最后将程序烧写进电路板，进行电路的硬件调试，直接在电路板上进行综合调试。

3.5 项目展示及评价

小组成员对其项目进行展示和交流，采用实物路演、讲述或者模仿的方式进行，其他小组的成员及老师可以随时进行打断提问。对于项目的评价方式是多样的的，一是课程评价，由课程相关老师进行成果的点评和分析；二是为项目的孵化做准备，有些作品经过进一步的改进，可以转化为自己的毕业设计论文或者有广阔市场前景的产品。如“智能手表GSM短信GPS定位”“基于STM32的车牌识别系统”经过改进参加学院的创新创意创业大赛都获得了很好地名次和很高的评价。

以物联网应用技术专业的学生为对象，学生普遍反映良好，通过这种基于创客项目制作的教学模式，为学生应用理论知识解决实际问题和实践创新设计思想提供了一个很好的环境，对培养学生动手和创新设计能力有极其重要的作用。IT行业的升级速率使嵌入式系统具有更新频率高、变化快的特点，当前这种基于创客项目的嵌入式系统课程的教学改革面临最大的问题就是选取的项目的时效全面性，所以进一步加强项目的孵化率是改革的重心所在，该课程体系对其它专业的教学模式的改革也具有一定的可借鉴性。