嵌入式系统开发技术项目化教学研究

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摘要：为提升嵌入式系统开发技术课程的教学效果与教学质量，引入智能小车硬件平台对课程进行项目化教学。分析嵌入式系统开发技术课程基于硬件平台实施的必要性，以设计多功能智能小车控制系统为项目，详细阐述将课程内容与项目相结合，为建设高效率嵌入式系统课堂提供思路。

关键词：嵌入式系统；硬件平台；项目化

随着国家经济的快速发展，嵌入式系统得到广泛应用，各行各业迫切需求大量的嵌入式技术人才，当今“嵌入式系统开发技术”已成为高等学校电子信息类专业的必修课，教学内容是以目前主流的嵌入式处理器为核心，为完成特定功能进行软硬件设计开发。目的就是让学生掌握嵌入式系统的软硬件构成及常见设计开发方法，着重培养学生的动手实践能力，使学生成为社会需要、行业需求的技能应用型人才[1]。

1嵌入式系统开发技术课程的教学现状

嵌入式系统开发技术是一门综合性课程，本门课程一般是在第四或第五学期开课，涉及到前导课程较多，如电路、数电、模电、单片机、传感器、C语言等课程，同时还要对这些课程掌握得比较精通，不能仅限于了解。目前学生学习单片机时普遍学习的是8位单片机，而在嵌入式系统中一般是使用32位单片机，涉及到的知识体系结构更为复杂，除了常见的应用程序的编写，还会涉及到操作系统程序的编写，内容的广度与深度远远大过8位单片机，这对刚接触的学生来说会非常吃力[2]。同时本门课程是一门理论与实践并重的课程。学生需要学习很多理论知识，由于难度较大，学生很难长时间集中注意力。如果没有设计足够吸引人的实训内容，实训课时不能很好地与理论课程进行衔接，学生对实训课没有多大的兴趣，课堂教学效果会大打折扣，因此，对课程进行项目化改造就显得非常重要[3]。

2基于智能小车硬件平台的项目化改造

利用项目化教学，将一个大任务进行分解，得到若干个小任务点，再将每个小任务点与知识点联系在一起，循序渐进，一步一步最终完成学习任务。本门课程选用的硬件平台为51智能小车，外形如图1所示。首先，该硬件将智能小车和单片机开发板进行二合一，里面包含单片机开发板一套，不但可以全面学习51单片机开发板基础知识，更可以设计、学习、娱乐三管齐下，将学到的知识融入实践，真正做到在娱乐中学习。其次，该装置搭载了电压检测系统，该系统直接插在底板插座上使用，实测系统电压，分析不同实验装置与小车之间的效果参数。最后，该装置支持多种通信连接方式，通过蓝牙、wifi等通信方式，我们可以在电脑、手机上进行远距离操控，为后续学习物联网方面知识打下基础。同时该智能小车拓展性强，适合学生DIY设计，用不同的传感器可完成不同的花样玩法，比如：装上风扇电机可拓展成智能灭火车；在小车上加上超声波舵机云台，云台左右转动，判断周围环境距离，可实现高级避障功能；在小车上插上声音传感器和人体红外传感器，就可以对小车实现声控和人体感应。结合企业实际工作情境，从实用性和学生的兴趣点出发，设计了本课程的教学载体，即以“设计小车多功能控制系统”为贯穿项目，在该贯穿项目的基础上下设“设计小车运动控制系统”等5个子项目和15个训练任务，如图2所示。子项目以小车运动控制系统为基石，在此基础上不断对小车的功能进行完善，以激发学生的学习兴趣。在对小车功能进行完善的过程中，各个子项目都遵循“由易到难、由简到繁”的思路。

3基于硬件平台的嵌入式课程项目实施

在此，将以直流电机调速系统的设计项目为例，来讲解项目化教学的具体实施过程。首先在上课前将本节课的任务要求给出，如表1所示。给出任务要求后，教师接着进行理论教学，讲解本节课所用到的知识点，为了更生动形象，辅以视频、动画、微课等信息化资源，务求让所有学生掌握该知识点。讲完之后，引导学生根据任务要求，选取硬件平台的资源，设计硬件电路。除了单片机最小系统外，还需要按键，现有按键资源如图3所示。学生自主选取独立按键和矩阵按键，然后完成硬件电路的接线。硬件电路完成之后，学生画出程序设计流程图，最后教师可以给出图4所示的参考流程图。学生根据自己设计的程序控制流程图，在KEil4软件中完成程序的编写，编译之后生成HEX文件，最后将HEX文件下载到各自组的智能小车中的单片机，上电之后运行电路，查看能否实现任务要求；如果有问题，则根据错误情况进行软硬件调试，直到现象正确为止。

4结语

嵌入式系统开发技术课程的特点就是理论与实践并重，并且当今信息技术及嵌入式技术更新非常快，这就需要教师在教学中不断改进教学方法，创新教学模式，探索符合时代发展的教学手段。实践证明，将硬件平台与课程教学相结合，可以激发学生的学习求知欲，提高学生的实践能力，对培养社会满意、企业认同的技术技能型人才具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]周风波，杨为民.基于高校“嵌入式系统”课程教学改革研究[J].科教导刊，2019，5（14）：97-98.

[2]肖知明.基于专业群的跨界融合、模块嵌入式项目化课程教学设计与实践研究：以灯具开发设计课程为例[J].现代职业教育，2020（17）：150-151.

[3]刘振栋.基于成果导向的项目化课程体系构建思考：以高职物联网应用技术专业为例[J].时代汽车，2020（17）：81-83.

作者：王涛 李靓琦 陈紫鹏 张文光 单位：吉安职业技术学院