基于創客項目制作的“嵌入式系統技術及應用”-課程教學改革

（南京機電職業技術學院，南京 210000）

教學模式不斷改革是當前我國信息化教育改革探索的重要內容之一，教學組織方式對教學效果的影響是顯而易見。

物聯網應用技術是面向前沿高新技術的新興學科，覆蓋面很廣，特別是經過近幾十年的發展已經成為IT行業創新的重要生長點，其廣泛的應用前景日趨明顯，如智能家居、智慧社區、智能物流、智能交通、智能物流等等，對人類生活的方方面面產生了重要的影響。嵌入式系統技術及應用是其專業核心課程之一，各大高職高校目前需要共同探討的問題是高職嵌入式課程的教學方式如何才能更好的培養學生的學習興趣和實際動手能力。

1 嵌入式系統技術與應用課程實施基于創客項目制作的教學法的可行性

目前市面上關于嵌入式系統技術及應用的書籍從系統到軟硬件開發及其實踐課程也非常多，但是一方面高職院校學生整體的自身知識基礎和對知識的容納能力，適合這一層次的嵌入式系統的書籍相對比較少。另一方面高職院校實施的是2+1人才模式培養，他們在學校學習的時間比較緊。

1.1 傳統實踐教學不能提升學生實踐應用能力

通過多年的教學經驗發現，實驗箱只是有助于學習原理，但是始終在一個實驗箱上進行實驗，學生還是無法掌握實踐的要領，學習自然就會變得枯燥乏味了，在實習過程中也不能很好的將所學知識靈活應用。

1.2 嵌入式系統技術與應用課程綜合性強

該課程基于ARM嵌入式芯片的系統的基本組織結構與工作原理的學習，使學生對嵌入式系統的硬件技術和嵌入式軟件的開發過程有一個全面的熟悉掌握。

基于創客項目制作的教學法選取以某一電子產品為主線，嵌入式系統中的軟件技術和硬件架構貫穿其中，強化硬件和軟件知識，能夠動手完成相關嵌入式系統的設計。

2 基于創客項目制作的教學法

這種以創客項目為導向、任務為驅動的教學模式，能夠讓學生在完成項目制作的過程中，通過自己及團隊對問題的分析思考，學習掌握相關理論知識點，歸納出解決問題的方法，從而很好的培養學生的職業能力，有效增強就業競爭力和創業驅動力，為他們以后走向社會，打下了良好的基礎。同時也徹底打破了傳統教學模式中教師與學生之間的“教與學”的關系。

3 基于創客項目制作的教學法在嵌入式系統技術與應用課程中的應用

以本系的2015級物聯網應用技術專業的學生為例，該專業有45名，以5個學生為一組進行劃分，共9個小組。具體實施步驟如下：

3.1 項目確定

每組成員根據本課程特點，搜索大量資料，選取合適的項目，同時附上佐證材料證明選取本項目的依據。例如：項目來源、項目背景、總體思路：以STM32F103RBT單片機為主控，控制OV7670攝像頭（帶FIFO）進行圖像采集，通過模式識別、匹配，最后獲得車牌的結果。STM32單片機進行了16倍頻，以提高處理速度。識別過程主要包括圖像采集、二值化分析、識別車牌區域、字符分割、字符匹配五過程；將此資料提交給老師由老師審批項目的合理性。

3.2 項目計劃

根據確定的項目制定計劃，如下表格所示：

項目制作名稱 基于stm32車牌識別系統制作時間 2018.6.10團隊成員姓名 分工 時間安排（隊長）錢同學 編寫程序 8課時嚴同學 焊接，調試 10課時王同學 PPT匯報 2課時彭同學 購買材料 2課時鮑同學 Word制作 4課時物料清單 OV7670攝像頭、顯示屏、stm32單片機、5v電源線、亞克力板、洞洞板、電烙鐵、焊錫絲行動步驟1、搜索資料，原理圖的設計2、準備購買全部元器件3、將雙排母座剪斷，對應攝像頭、彩屏、核心板引腳長度4、焊接雙排母座5、將核心板插上，然后焊接核心板的排針6、對照電路原理圖和TFT彩屏引腳開始接TFT彩屏的線。7、TFT彩屏線焊接完成。8、準備攝像頭模塊的焊接，將雙排母座用線先接起來。9、線穿孔至電路板另一側。10、電路板另一側接出來的攝像頭母座線11、調整母座線長度，使得母座位置反正。12、將攝像頭雙排母座用膠槍固定，防止線路脫落。13、將攝像頭線跟STM32核心板接起來。14、輸入程序15、測試車牌識別（調試）16、激光切割17、完成成品

3.3 項目實施

按照制定的計劃進行實施，需要考慮當前技術的發展對技術工具的熟練程度以及具體步驟的組織調整，如電烙鐵、萬用表、KeiluVision2軟件編程、切割機等。

3.4 項目調試

首先將寫好的程序在KeiluVision2軟件調試好，部分程序如下：

function[d]=main（jpg）

I=imread（'car貴1.jpg'）；

figure（1），imshow（I）；title（'原圖 '）；

I1=rgb2gray（I）；

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

figure（2），subplot（1，2，2），imhist（I1）；title（'灰度圖直方圖'）；

I2=edge（I1，'robert'，0.08，'both'）；figure（3），imshow（I2）；title（'robert算子邊緣檢測'）

se=[1；1；1]；

I3=imerode（I2，se）；

figure（4），imshow（I3）；title（'腐蝕后圖像 '）；

se=strel（'rectangle'，[40，40]）；

I4=imclose（I3，se）；

最后將程序燒寫進電路板，進行電路的硬件調試，直接在電路板上進行綜合調試。

3.5 項目展示及評價

小組成員對其項目進行展示和交流，采用實物路演、講述或者模仿的方式進行，其他小組的成員及老師可以隨時進行打斷提問。對于項目的評價方式是多樣的的，一是課程評價，由課程相關老師進行成果的點評和分析；二是為項目的孵化做準備，有些作品經過進一步的改進，可以轉化為自己的畢業設計論文或者有廣闊市場前景的產品。如“智能手表GSM短信GPS定位”“基于STM32的車牌識別系統”經過改進參加學院的創新創意創業大賽都獲得了很好地名次和很高的評價。

以物聯網應用技術專業的學生為對象，學生普遍反映良好，通過這種基于創客項目制作的教學模式，為學生應用理論知識解決實際問題和實踐創新設計思想提供了一個很好的環境，對培養學生動手和創新設計能力有極其重要的作用。IT行業的升級速率使嵌入式系統具有更新頻率高、變化快的特點，當前這種基于創客項目的嵌入式系統課程的教學改革面臨最大的問題就是選取的項目的時效全面性，所以進一步加強項目的孵化率是改革的重心所在，該課程體系對其它專業的教學模式的改革也具有一定的可借鑒性。