俞侃

摘要：該文根據(jù)現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)課程，以工作過(guò)程系統(tǒng)化為導(dǎo)向，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的典型項(xiàng)目和嵌入式系統(tǒng)的課程體系相融合，強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動(dòng)的過(guò)程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例引入到教學(xué)中并進(jìn)行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過(guò)程。在總結(jié)嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向，在面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)課程體系建設(shè)、理實(shí)一體化教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)進(jìn)行探索，全面提升學(xué)生技能水平和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；嵌入式系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0101-02

隨著現(xiàn)代電子制造水平和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車(chē)電子、家電控制和消費(fèi)類電子等產(chǎn)品的重要組成部分，由于其硬件部分體積小、價(jià)格便宜、集成度高，并且軟硬件都可以進(jìn)行“按需定制”可裁剪，嵌入式系統(tǒng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。

同時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的日益成熟，把傳感器得到的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的手段傳輸出去，使得世界的聯(lián)系從人與人的聯(lián)系，逐步轉(zhuǎn)變成物與人的聯(lián)系，物與物的聯(lián)系；使得現(xiàn)實(shí)世界與信息網(wǎng)絡(luò)更加的緊密結(jié)合。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，更好的促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的載體的教學(xué)和改革工作。

1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的課程定位、相關(guān)先導(dǎo)課程與基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容（包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)）的選擇、實(shí)踐教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問(wèn)題，在目前，仍然存在爭(zhēng)論和探索。本環(huán)節(jié)就以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1）嵌入式系統(tǒng)的課程定位

由于各個(gè)院校對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的課程定位的不同，不同的院校對(duì)于本課程的應(yīng)用方向也不同。有的院校更加側(cè)重于底層硬件和系統(tǒng)文件的裁剪，偏向于基于單片機(jī)的應(yīng)用；有的院校更加側(cè)重于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，偏向于軟件開(kāi)發(fā)與調(diào)試。

2）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先導(dǎo)課程

基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統(tǒng)課程的先導(dǎo)課程也有所不同，針對(duì)偏硬件設(shè)計(jì)方向的，硬件電路設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。針對(duì)偏軟件設(shè)計(jì)方向的，則是把程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言作為重點(diǎn)。

3）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)分配

不同院校的不同專業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)課程的要求不同，有的專業(yè)是作為專業(yè)核心類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)通識(shí)類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)選修類課程。因此，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)，有著很大的不同。

4）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇

嵌入式系統(tǒng)課程由于對(duì)前期課程的要求較高，同時(shí)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐相對(duì)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)非常抽象和枯燥，無(wú)法形成自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，缺乏直觀性，因此學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會(huì)隨著課程的深入，逐步降低。

同時(shí)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需結(jié)合教學(xué)平臺(tái)設(shè)備來(lái)進(jìn)行開(kāi)展。在現(xiàn)有市場(chǎng)上，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)種類繁多，并且配套的軟件操作系統(tǒng)也有所不同，不同院校都根據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)選擇。

2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)組織

根據(jù)本學(xué)院“5-3-3”課程體系構(gòu)建的思想，再結(jié)合江蘇省蘇州市吳江區(qū)地方經(jīng)濟(jì)具體特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以近年來(lái)國(guó)際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作貫穿在整個(gè)課程體系之中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目案例，和嵌入式系統(tǒng)的課程體系融會(huì)貫通，強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動(dòng)的過(guò)程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例引入到教學(xué)中并進(jìn)行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過(guò)程。使得學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅能了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)能對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的ARM體系結(jié)構(gòu)、ARM指令系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)根據(jù)不同的需求進(jìn)行相應(yīng)的裁剪、交叉編譯開(kāi)發(fā)和移植應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。

3傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中通常以教師講授為主，以教材對(duì)應(yīng)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)作為講授單元，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐環(huán)節(jié)分離，無(wú)法做到“理實(shí)一體化”。在有限的課程授課時(shí)間內(nèi)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)課后實(shí)踐來(lái)強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的能力比較有限。

嵌入式操作系統(tǒng)選擇非常多，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中常用的軟件中間件，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式平臺(tái)下的根文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、媒體壓縮與解壓縮庫(kù)、各種加密算法與協(xié)議等，更是令人眼花繚亂。

同時(shí)，作為授課對(duì)象的學(xué)生，由于來(lái)自不同的專業(yè)方向，前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊。具體表現(xiàn)為：電子類專業(yè)方向的學(xué)生，軟件基礎(chǔ)較為薄弱，計(jì)算機(jī)類專業(yè)方向的學(xué)生，電路與硬件基礎(chǔ)弱。

4基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)

以職業(yè)崗位能力為主線的高職教育體系需要構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)課程體系，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系確實(shí)應(yīng)當(dāng)有所調(diào)整，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的理念認(rèn)為：學(xué)生知識(shí)的積累和構(gòu)建，是在一定的條件下自主構(gòu)建而成的；學(xué)習(xí)是知識(shí)、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長(zhǎng)進(jìn)。

同時(shí)，以企業(yè)中真實(shí)的生產(chǎn)、研發(fā)和具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的案例作為教學(xué)內(nèi)容的選擇，要求學(xué)生能夠通過(guò)自身的特點(diǎn)，獲取相關(guān)的資訊，指定真實(shí)的計(jì)劃，通過(guò)自身的決策和實(shí)施，并且進(jìn)行檢查和互查來(lái)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）項(xiàng)目的具體構(gòu)建

將嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化和重組，以本院的校企合作單位物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例為基礎(chǔ)，將整個(gè)教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目的形式開(kāi)展教學(xué)，再將物聯(lián)網(wǎng)智能家居項(xiàng)目中分成相應(yīng)子項(xiàng)目，對(duì)相應(yīng)子項(xiàng)目再進(jìn)行具體的任務(wù)分解。在整個(gè)過(guò)程中，要求學(xué)生能夠以教學(xué)主體的身份參與進(jìn)來(lái)，對(duì)真實(shí)案例從總體上進(jìn)行把握，明確學(xué)習(xí)和構(gòu)建的內(nèi)容。

2）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)組織形式

本院該課程在采用小班化教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組，將4～5名學(xué)生分配到一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。在不同的項(xiàng)目中扮演企業(yè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不同角色，同時(shí)在不同的子項(xiàng)目中，學(xué)生的角色進(jìn)行輪轉(zhuǎn)或互換，使得學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，能對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程相對(duì)熟悉。

學(xué)生在不同的子項(xiàng)目中，可以對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的不同角色進(jìn)行體驗(yàn)，根據(jù)自身的實(shí)際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做準(zhǔn)備。

3）具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施

在每一個(gè)具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，以本院的2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)有40人，將學(xué)生以5個(gè)學(xué)生為項(xiàng)目小組進(jìn)行分組，共8個(gè)小組，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實(shí)際情況進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)書(shū)下發(fā)，將CDIO中的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）融入進(jìn)來(lái)。

以物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例中的智能窗簾子項(xiàng)目為例，通過(guò)任務(wù)分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪、直流電機(jī)控制、交叉編譯、驅(qū)動(dòng)文件加載和嵌入式平臺(tái)下移植應(yīng)用等五個(gè)子任務(wù)，同時(shí)針對(duì)模塊化教學(xué)，進(jìn)行相應(yīng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)和教學(xué)方案設(shè)計(jì)，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，使得老師的教和學(xué)生的學(xué)都體現(xiàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下理實(shí)一體化的緊密結(jié)合。

首先要求每個(gè)項(xiàng)目小組的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析，將構(gòu)思（Conceive）采用行動(dòng)導(dǎo)向中資訊的形式展現(xiàn)出來(lái)，給出工作任務(wù)，提出任務(wù)要求，要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)把前導(dǎo)課程以及已做過(guò)的項(xiàng)目中已掌握的知識(shí)點(diǎn)和即將開(kāi)展的項(xiàng)目中需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合，使得學(xué)生溫故知新，同時(shí)也學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用新舊知識(shí)的技能；其次要通過(guò)實(shí)踐的方式，項(xiàng)目和任務(wù)必須能夠通過(guò)實(shí)踐來(lái)完成及驗(yàn)證。

對(duì)于設(shè)計(jì)（Design）則要求學(xué)生在項(xiàng)目小組中指定相應(yīng)計(jì)劃，安排時(shí)間進(jìn)度。

而實(shí)現(xiàn)（Implement），要求各小組通過(guò)決策和實(shí)施的方式，分別提出完成該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案說(shuō)明書(shū)，每個(gè)小組推選1名同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行本組實(shí)施方案的具體表述，授課教師與項(xiàng)目小組成員共同討論，進(jìn)行分析和優(yōu)化，最終確定相對(duì)合理、科學(xué)的最佳方案，并進(jìn)行下一步的實(shí)施。

運(yùn)作（Operate），則是在之前所做工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目方案說(shuō)明書(shū)，對(duì)于項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)照完成。在項(xiàng)目完成之后，對(duì)照最初提出的工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。如存在不符的情況，進(jìn)行分析和修改，直至滿足相應(yīng)要求。同時(shí)要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)和考核。

5總結(jié)

基于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用背景，如何精簡(jiǎn)嵌入式系統(tǒng)課程的理論教學(xué)內(nèi)容，并擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)與思考的方法，重點(diǎn)把與真實(shí)項(xiàng)目案例密切相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行層次化的實(shí)踐設(shè)計(jì)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生真正參與到前沿發(fā)展的企業(yè)課題和項(xiàng)目中去，這是在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革中要研究和具體實(shí)踐的方向。

基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于企業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程更加熟悉，學(xué)生參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的積極性和主動(dòng)性得到提高，同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生也認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革的實(shí)施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生能夠主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，更加善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力也得到了很大提高，學(xué)生的專業(yè)技能能力得到系統(tǒng)的鍛煉。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的養(yǎng)成和從學(xué)校到畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)、就業(yè)更好的“無(wú)縫”對(duì)接提供了保障。

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