唐永鋒+梁倩+吳宣邑
摘 要:隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍日益廣泛。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用移動(dòng)互聯(lián)、項(xiàng)目化、團(tuán)隊(duì)化、校企共建等教學(xué)模式,優(yōu)化了嵌入式教學(xué)體系、教學(xué)方法,結(jié)合過(guò)程化的考核機(jī)制,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性與創(chuàng)造性,加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神,同時(shí)也加強(qiáng)了師生之間的溝通與互動(dòng),使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新和求知欲望,取得了很好的教學(xué)成果。
關(guān)鍵詞:項(xiàng)目教學(xué);案例教學(xué);移動(dòng)互聯(lián);校企共建;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育
中圖分類(lèi)號(hào):TP39;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):2095-1302(2017)08-0-03
0 引 言
嵌入式課程的知識(shí)點(diǎn)涉及面廣、實(shí)踐操作性強(qiáng),課程教學(xué)對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)技能、學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)踐操作能力都有非常高的要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,給嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用提供了更廣闊的空間,因此物聯(lián)網(wǎng)背景下的嵌入式技術(shù)課程體系設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法及教學(xué)手段、教材知識(shí)點(diǎn)的更新、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的升級(jí)都要相應(yīng)進(jìn)行更新。對(duì)于嵌入式課程的學(xué)習(xí),學(xué)生須通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)加深對(duì)嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜理論知識(shí)的理解、開(kāi)發(fā)技能的掌握,既要深入闡述理論,又要增進(jìn)實(shí)踐,但學(xué)時(shí)有限,課程體系結(jié)構(gòu)不健全。
針對(duì)嵌入式課程的特點(diǎn),對(duì)嵌入式教學(xué)中存在的問(wèn)題加以分析,并通過(guò)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目化、案例化教學(xué)、云班課、泛雅平臺(tái)等移動(dòng)互聯(lián)模式、校企合作模式,建立完善的嵌入式教學(xué)體系,實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。
1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)誤區(qū)及新思路
1.1 課程教學(xué)體系優(yōu)化
眾多高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)方面,普遍采用“ARM處理器+Linux操作系統(tǒng)”的教學(xué)模式,這是個(gè)學(xué)習(xí)誤區(qū),其主要原因是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的本質(zhì)沒(méi)有很好的把握。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,嵌入式系統(tǒng)更多體現(xiàn)為軟件+硬件+行業(yè)知識(shí)。嵌入式系統(tǒng)不能局限于單獨(dú)一個(gè)專(zhuān)業(yè),因?yàn)椴煌男袠I(yè)需求不同。課程教學(xué)要遵循由簡(jiǎn)到難、循序漸進(jìn)的教學(xué)原則,從最簡(jiǎn)單的8 位單片機(jī)開(kāi)始,然后再進(jìn)行ARM Cortex—M3(如STM32)處理器、無(wú)線(xiàn)單片機(jī)等的教學(xué),之后逐步提升到32位ARM、64位的Cortex—A8/A9嵌入式系統(tǒng),隨著C、C++、Java、Qt、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)操作編程水平的提高,再開(kāi)設(shè)Linux操作系統(tǒng)和Android操作系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)建立了如圖1所示的嵌入式課程教學(xué)體系。團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目開(kāi)發(fā)如圖2所示。
1.2 課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整
不能將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)單等同于ZigBee,物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化,嵌入式設(shè)備通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)形式接入互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。而接入的網(wǎng)絡(luò)可以是RS 485/232、CAN總線(xiàn)、以太網(wǎng)等有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),也可以是ZigBee、GPRS、GPS、藍(lán)牙、WiFi、射頻等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。因此在教學(xué)中針對(duì)自動(dòng)化方向著重講解RS 485、CAN總線(xiàn)的原理及應(yīng)用,針對(duì)電子方向重點(diǎn)講解ZigBee、GPRS、GPS、射頻通信等的原理及應(yīng)用。
1.3 課程教學(xué)模式創(chuàng)新
1.3.1 移動(dòng)互聯(lián)模式
采用云班課、視頻動(dòng)畫(huà)、手機(jī)移動(dòng)課堂等科技新平臺(tái)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行助推,及時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài),踐行因材施教理念。本團(tuán)隊(duì)采用過(guò)程化考核機(jī)制,運(yùn)用泛雅網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái),將教學(xué)的全過(guò)程納入考核范疇,增加學(xué)生日常知識(shí)積累與自主學(xué)習(xí)的考核,注重考核學(xué)生實(shí)際分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力,從而使課程考核過(guò)程化、經(jīng)?;推髽I(yè)化。為了鼓勵(lì)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),將考核內(nèi)容多元化,不局限于書(shū)本知識(shí)的考核,并將學(xué)生的新創(chuàng)意、新思路、課堂演講等都納入考核范圍,從而達(dá)成對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的綜合考核,形成一套可對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀(guān)公正評(píng)價(jià)的體系。
1.3.2 團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)、項(xiàng)目教學(xué)、案例教學(xué)模式
在教學(xué)中,將教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目引入課堂,引導(dǎo)學(xué)生積極參與到科研項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中,并指導(dǎo)學(xué)生積極參加嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)意技能競(jìng)賽,促進(jìn)嵌入式技術(shù)教學(xué)和改革。在實(shí)施過(guò)程中,將3~4名學(xué)生組成一個(gè)嵌入式實(shí)例應(yīng)用開(kāi)發(fā)的興趣小組,為每組學(xué)生提供自編教材中的設(shè)計(jì)性、綜合性課題選擇,讓其初步掌握面向本專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)全過(guò)程。這種教學(xué)模式不僅能發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、創(chuàng)新性。每學(xué)期讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)上臺(tái)為大家講述課題研究方案與實(shí)現(xiàn)過(guò)程,提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力與勇于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識(shí)。
1.3.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室模式
(1)采用便捷的實(shí)踐教學(xué)模式。我們制作了口袋單片機(jī),開(kāi)設(shè)了電子設(shè)計(jì)制作公開(kāi)課、翔宇實(shí)驗(yàn)班等多種形式促進(jìn)學(xué)科競(jìng)賽開(kāi)展;我校推薦學(xué)生將硬件博創(chuàng)S3C2410、S3C2440、Cortex-M3、Cortex-A8/A9等開(kāi)發(fā)板/實(shí)驗(yàn)箱作為目標(biāo)機(jī),軟件裝有VMware虛擬機(jī)、Linux操作系統(tǒng)、Qt圖形界面開(kāi)發(fā)環(huán)境、Eclipse/Android Studio等開(kāi)發(fā)環(huán)境,該平臺(tái)可以完成基于Ubuntun的Linux操作系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)、基于Java的安卓系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、基于App Inventor的安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等。
(2)Arduino智能小車(chē)。通過(guò)Arduino豐富的教學(xué)案例和擴(kuò)展電路板,學(xué)生就能自行實(shí)現(xiàn)各種功能,也能激發(fā)他們的創(chuàng)造興趣,學(xué)生可快速掌握嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù),因此他們?cè)诼?tīng)課和動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)也會(huì)變得更加積極主動(dòng),促使師生在教與學(xué)的過(guò)程中進(jìn)入良性循環(huán)。
(3)充分利用現(xiàn)有STM32系列嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐平臺(tái),將實(shí)驗(yàn)室面向全體師生開(kāi)放,只要學(xué)生有時(shí)間和興趣,就可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐,指導(dǎo)教師也應(yīng)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)。鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)或參與學(xué)校和市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、電子設(shè)計(jì)科技競(jìng)賽,部分優(yōu)秀學(xué)生積極參與指導(dǎo)老師承擔(dān)的國(guó)家、省部級(jí)縱向課題和企業(yè)橫向項(xiàng)目,申報(bào)并完成大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目,讓學(xué)有余力的同學(xué)進(jìn)行拓展性實(shí)踐,極大地提高了學(xué)生從事科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)的能力。endprint
近幾年本教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃”項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1所列。學(xué)生競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況見(jiàn)表2所列。
1.3.4 校企共建模式
在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入了達(dá)內(nèi)、華清遠(yuǎn)見(jiàn)、千鋒、上嵌等嵌入式培訓(xùn)結(jié)構(gòu),同時(shí)江蘇瑞特電子、江蘇國(guó)光信息、澳洋順昌光電、盛宇電子、中興微電子等企業(yè)工程師進(jìn)校開(kāi)展項(xiàng)目案例教學(xué),在授課過(guò)程中不局限于概念的講解和分析,更引入大量最新電子設(shè)計(jì)理念、行業(yè)新發(fā)展方向,擴(kuò)展了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野。企業(yè)技術(shù)人員在介紹專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、概念后立即進(jìn)入代碼的驗(yàn)證階段,動(dòng)手實(shí)踐、修改例程、分析結(jié)果是非常有效的學(xué)習(xí)方法,師生互動(dòng)良好。校企合作共建實(shí)況如圖3所示。
1.3.5 項(xiàng)目化、應(yīng)用型教材的編寫(xiě)
本專(zhuān)業(yè)根據(jù)教師、企業(yè)嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)案例和學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn),編寫(xiě)了適合電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目化教學(xué)教材,如《嵌入式原理及應(yīng)用》、《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)》、《嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技能培訓(xùn)》、《嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》等。教材以應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)為綱,以提高專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)、職業(yè)能力發(fā)展為主線(xiàn),根據(jù)企業(yè)需求和科研項(xiàng)目確定教材編寫(xiě)的原則、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容,案例豐富全面。內(nèi)容編排由淺入深,通俗易懂,注重整體,兼顧一般,利于學(xué)生的理解和掌握,體現(xiàn)了職業(yè)性、實(shí)用性。同時(shí)制作了內(nèi)容豐富的多媒體課件,遴選題材豐富的視頻資源,積極搜索麥動(dòng)網(wǎng)、ARMmbed主頁(yè)、北京博創(chuàng)科技、華清遠(yuǎn)見(jiàn)、智能家居解決方案以及博客資源,力爭(zhēng)建設(shè)立體化的數(shù)字教材資源。
2 結(jié) 語(yǔ)
本教學(xué)團(tuán)隊(duì)所在的電子信息工程專(zhuān)業(yè)獲批校品牌專(zhuān)業(yè)建設(shè),嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教材被評(píng)為江蘇省重點(diǎn)新建立項(xiàng)教材,嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程于2016年度獲批2門(mén)校企共建精品課程建設(shè)、1門(mén)校企共建優(yōu)秀課程建設(shè),教師指導(dǎo)學(xué)生競(jìng)賽項(xiàng)目獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)10余次,學(xué)生近幾年參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目十余項(xiàng)。本文的改革方法和措施已在我校電子信息工程、通信工程等專(zhuān)業(yè)的嵌入式課程教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐,取得了較好的教學(xué)效果。
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