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渐进式项目驱动法在嵌入式系统课程改革中的应用

摘要：在借鉴德国项目驱动式教学经验的基础上结合嵌入式自身特点，引入

项目驱动的渐进式教学和实验方法，调整嵌入式系统的授课和实验内容使其适合

渐进学习的原则，从企业中引进适合理论和实验教学的实际项目，改革现有课程

评价体系使其更侧重于学生的实际动手能力。

关键词：德国经验；项目驱动；渐进；嵌入式系统；评价体系

项目驱动式教学法起源于20世纪80年代的德国，是一种建立在建构主义学

习理论基础上的有别于传统教学的新型教学方法。建构既是对新知识的理解与掌

握，同时又包含对原有经验和知识的改造和重组，综合形成新的知识建构。

笔者引入德国项目驱动式教学并对其加以改造，形成了渐进式项目驱动法。

首先，依据渐进式教学原则认真分析嵌入式课程内容，调整原始教学方案、理论

和实践教学内容；其次，结合企业和行业需求，在实际教学过程中引入真实企业

项目，实现理论教学和实际需求的无缝连接；最后，现有的“一卷定胜负”考核方

式过于单一，不利于有效衡量学生对课程内容的掌握程度，因此笔者给出了一种

综合考虑理论和实验教学各环节的多样化考核方式，逐步完善嵌入式系统课程

1渐进式教学法及其应用

1.1渐进式教学法在理论教学中的应用

渐进法教学注重从低起点出发，强调“循序渐进”学习过程。我们按照该原则

对理论课程进行分类，分为嵌入式系统导论、嵌入式系统硬件、嵌入式软件编程、

嵌入式操作系统和实用软件设计5部分内容。嵌入式系统教学内容安排如图1

所示。

嵌入式系统导论除了介绍嵌入式系统的产生、现状及发展外，还主要以实际

产品的开发流程为例详细讲解开发产品的各个步骤及对应的嵌入式系统知识，使

学生对嵌入式系统有深入的了解，提高学习的积极主动性。嵌入式系统硬件内容

针对一种主流的处理器，按照由浅入深的步骤讲解嵌入式最小系统、嵌入式各个

硬件功能模块及其设计，帮助学生了解和掌握硬件知识。嵌入式软件编程主要针

对具体功能对嵌入式的各个寄存器进行编程并实现其功能，以达到学生能够熟练

编程的目标。嵌入式操作系统内容在软件编程的基础上引入，主要讲解嵌入式系

统的移植及其应用程序的编写。最后，教师再讲解一些实用软件的设计。这样，

知识的难度逐步深入，便于学生接受。

1.2渐进式教学法在实验教学中的应用

我们根据渐进性原则把实验分为验证型实验、设计型实验和应用型实验。验

证型实验内容简单，主要让学生掌握系统实验调试过程，提高调试程序的能力并

且加深对该内容的理解；设计型实验内容具有综合性，主要加深学生对各寄存器

的理解，让学生初步具备针对某寄存器的嵌入式设计能力；应用型实验针对一个

综合性的内容进行设计，难度较大、周期较长，主要培养学生的项目编程能力。

2项目驱动的嵌入式系统课程教学

项目教学法是目前高校教学改革的主要方向，而嵌入式系统自身的应用性特

点决定了它必须和生产实践相互结合。我们在嵌入式系统教学的各个阶段均引入

项目教学，将学生从被动的接受变为主动的学习，把以课本为主线变为以项目为

驱动。

2.1项目驱动式理论教学

我们在教学的各个环节均引入项目驱动方法，项目驱动式理论教学主要按照

图2所示的项目驱动式教学过程进行。

我们在当地的企业中寻找出较多的嵌入式系统实际项目，把它们细化分类为

基础部分和综合应用部分，对于基础项目在课上提出具体要求，引导学生分析该

项目，让他们制订实施步骤，列出每个步骤要解决的问题，然后针对所要解决的

问题进行讲解。当完成授课内容时，教师和学生共同设计并最终完成该项目。

在项目设计完成后，教师提出类似的项目让学生在课下完成并在实验课上进

行验证。对于较复杂的应用类项目，教师以小组的形式安排他们在课下利用嵌入

式开放实验室设备完成。对于该应用类项目，教师以每个月一个项目为标准定期

对学生进行考核。

2.2项目驱动式实验教学

实验是嵌入式系统教学过程中不可或缺的一部分，仅仅进行验证型实验不能

提高学生的学习积极性，并且会令他们形成倦怠情绪，为此我们引入项目驱动式

实验，安排3种类型的实验，项目驱动式实验过程如图3所示。

验证型实验要求学生掌握嵌入式系统基本知识，学会使用基本寄存器实现一

些简单的程序，这些项目作为理论课后作业，由学生在课下进行编程并在实验课

上通过实验设备验证结果，最后由教师给予评价并打分。设计型实验是针对一些

综合性问题进行设计，由教师在实验课上布置任务，让学