多元化人才培養模式的探索

黃艷洋，吳偉力，陳惠濱

(集美大學 信息工程學院，福建 廈門361021)

0 引言

“電子系統設計”是我院電子信息工程專業學生大四第一學期末的課程設計實踐課。該課程要求學生利用四年來所學的知識和技能，如模擬電子技術、數字電子技術、單片機技術、可編程邏輯器件技術以及DSP 技術等完成一個完整電子系統的設計和制作，并提交完整的設計作品和設計報告［1，2］。

我院原先的“電子系統設計”實踐課是在有限時間內，以2-3 名學生組隊或者個人完成一個題目的方式進行。這不僅無法滿足不同能力層次和不同興趣愛好學生的需要，學生學習積極性也難以提高。由于題目綜合性不夠，學生所得到的訓練有一定的局限性。因此，我們在“電子系統設計”教學中積極引進大項目教學法，探索一種多元化人才的培養模式，鼓勵學生自由選擇參與包括電子產品開發的項目市場調研、需求分析、方案設計、技術實現、產品包裝和營銷策劃等環節，使得學生進入畢業設計和就業之前，能樹立起工程的概念。學生通過參與工程訓練的過程，提高了口頭及書面交流能力、資料的查閱及使用能力、職業道德和團隊合作能力以及自學和項目管理等相關能力［3］。

1 題型選擇

“電子系統設計”實踐課程要求學生以教師科研課題或學生立項申請等組織實施大項目教學法，項目內容綜合性強、工程實踐性要求高。題目選擇要兼顧學生已有的基礎，同時在工作量上要滿足學習任務的要求。知識面應該包括一個電子產品設計的全過程，不僅僅要學生掌握電子產品軟、硬件設計方法，也要讓學生了解產品設計前階段的市場調研分析、方案設計及后階段的產品包裝和營銷策劃等過程。學生根據自己愛好、能力及定位參與產品開發的全過程。

作為一個題例，“電子導游儀”是一種旅游講解專用設備，它可以把景區和陳列展示的物品圖文并茂地表現出來，使觀眾在邊看邊聽中享受文化。它是一種便攜式音頻播放器，能通過配備GPS 識別景點位置，且隨著游客參觀的景點位置變化，播放相應旅游景點介紹信息。電子導游儀作為典型電子產品，它集MP3 解碼播放、U 盤存儲、USB 通信和GPS定位等多項功能于一體。軟硬件設計所包括內容足以滿足15 人組成的團隊2 周課程設計的工作量。開發平臺選擇以Atmel 公司的AT89C51SND1 作為主控制器。由于其內核是8051，與傳統教學機模型一致，且選擇Keil C51 語言設計程序，可以大大縮短產品開發周期。

2 教學實施

1)團隊成員的組成

在電子導游儀產品的開發實施過程中，效仿企業項目開發和大學生創業大賽實施的過程，項目開發團隊是通過雙向選擇由大約15 人組成。組員根據自己的興趣愛好進行分工，具體安排為:項目負責人2 人、市場調研2 人、硬件設計3 人、軟件開發與設計5 人、產品外觀設計2 人、文書1 人。

2)教學進程的安排

(1)安排市場調研成員用1-2 天的時間，通過網絡和景區實地調研，形成功能性文檔，由項目負責人制定方案，確定軟硬件架構;

(2)硬件設計成員和項目負責人在教師的指導下，利用2-3 天的時間，進行硬件結構規劃;同時，產品外觀設計組員考慮產品外觀的選型;

(3)軟件開發與設計成員著手軟件的編寫與調試，大約花費3-4 天的時間。小組其他成員根據各階段需要做好輔助工作。

(4)文書成員用1-2 天的時間進行文檔的整理并準備答辯的材料。

(5)課程設計最后一天，由導師組對全體成員進行答辯并評定成績。

3 具體的實施步驟

1)市場的調研及方案的確定

市場調研組員通過網絡、市場及實地了解，確定電子導游儀應具備的最基本功能是替代人工導游，利用衛星定位系統自動判斷出游客所在景區、景點的位置;為游客講解介紹景點特色和典故等。同時應支持旅游目的地交通、餐飲、娛樂信息查詢及遇險呼救功能。此后，組員以規格需求說明書的形式明確滿足上述功能的詳細技術指標。

基于該規格需求說明書，負責人和相關組員比對各種主控制器方案，確定集成MP3 編解碼功能的AT89C51SND1 + GPSone 方案架構，AT89C51SND1是基于8 位8051 核的單片機，集成了MP3 解碼器、音頻接口和DA、USB 通信電路和Flash 存儲器，用于實現MP3 播放器和U 盤功能，有明顯的性價比和可行性。AT89C51SND1 單片機開發應用與傳統教學模型機一致，學生上手容易，可以大大縮短軟硬件設計時間。

2)硬件的設計

選擇完主控制器，項目負責人在指導教師指導下，進行硬件結構規劃，其總體結構如圖1所示。AT89C51SND1 集成USB1.1 的從控制器，將接口引出即可與PC 通信，實現U 盤映射及文件下載功能。為了實現MP3 文件音頻輸出，需要將解碼后的MP3數字信息轉換成模擬信號形式的音頻信息，可選用專用音頻DA 轉換器CS4330，輸出音頻模擬信號經TDA2822M 芯片，即BTL 功率放大電路驅動，在音箱或者耳機實現音頻信息播放。為了實現景點講解MP3 信息文件的存儲，AT89C51SND1 外擴1GB 的Nand Flash 存儲器K9K8G08。要實現導游儀功能，還需配備用戶位置信息獲取功能，由于游客所在位置有可能在室內和室外場合，選用單一GPS 模塊，在室內無法實現定位，系統選用具有GPS 和CDMA移動通信雙重定位技術的GPSone 模塊來實現輻射源的實時定位。GPSone 將無線輔助A-GPS 和高級前向鏈路AFLT 三角定位這兩種定位技術有機結合，實現高精度、高可靠性和較高定位速度。在AGPS 定位技術無法使用的環境中，會自動采用AFLT三角定位技術，從而確保定位的成功率和精確度;GPSone 同時具有無線數據通信及語音通話的功能，可用于實現危險求助信號觸發;模塊提供標準的RS232 接口控制［4］。為了方便用戶使用，導游儀考慮集成LCD 及鍵盤等人性化人際交互功能設置。負責人根據組員的愛好與專長，分配3 名組員，進行硬件連接、PCB 設計及硬件調試和硬件設計文檔的編寫等任務。

圖1 硬件結構框圖

3)軟件的開發及設計

我們在進行導游儀硬件設計之前，先采購基于AT89C51SND1 的MP3 開發板，這不僅可以為硬件設計人員提供設計參考，而且相關軟件設計工作也可以基于開發板進行同步設計。項目負責人根據導游儀功能，構建如圖2所示的軟件結構框圖，分配5名組員分別完成USB 通信、FAT32 文件系統及Nand Flash 驅動程序、MP3 解碼及音頻輸出、GPSone 驅動以及人機交互功能的軟件開發和設計文檔編寫。負責人協調好編寫軟件各函數名稱及參數的約定。

圖2 軟件結構框圖

4)產品外觀的設計、材料和文檔整理

在進行導游儀軟硬件設計的同時，考慮產品外觀設計。負責人根據組員意愿，選派2 名組員，選購成型產品的外殼如圖3所示。根據該外殼內部結構，與硬件設計組員協調，完成PCB 板及接口設計。小組其他成員根據各階段需要，做好輔助工作，并完成材料及文檔整理、答辯材料制作和產品宣傳包裝等工作。

圖3 選購外觀圖

3 課程考核

由于我們在“電子系統設計”實踐課中實施了大項目教學法，學生學習成績的評定有如企業開發產品過程中，按個人業績獲取所得。學生任務不同，不能采用單一評價模式評定學生成績，必須建立更加科學健全的評價體系。

課程考核分為小組考核和個人考核兩部分。課程設計過程中，小組分階段提交產品需求分析報告、可行性分析報告、軟硬件設計文檔及設計作品。課程設計最后一天，通過集體答辯方式對所做內容匯總，導師組根據答辯結果及小組各階段提交材料，確定小組考核成績(占個人成績30%)。個人成績由每個組員根據自己的任務，提交工作情況報告，由導師進行考核評定占個人成績30%，各小組長根據組員對項目貢獻給40%分，導師進行有效的監督，以防出現人情分。同時，答辯過程中導師組可以對各項目任一組員工作內容進行抽查，根據答辯抽查結果對該組員成績進行修正。

4 結語

在“電子系統設計”實踐課中引入電子產品綜合開發的大項目教學法，不僅僅提供了一種技術實踐型、集成創新型和多元化人才的培養模式，同時培養了學生的團隊合作能力，為復合型特征的人才培養的提供一個新思路。

［1］ 陸繼慶，徐慶. 基于CDIO 模式的“電子技術綜合設計”課程改革［J］. 南京:電氣電子教學學報，2011，33(5):22-23.

［2］ 張士文，俞泓. 開設“現代電子技術綜合設計”課程的若干經驗［J］. 上海:實驗室研究與探索，2005，24(7):70-72.

［3］ 鐘永彥，陳娟，張蔚. 從電子系統綜合設計談學生工程實踐能力的培養［J］. 北京:中國教育技術裝備，2012 (9):112-112.

［4］ 沈平，陳惠濱，王曉萍. 基于電離探測器的輻射源監測系統設計［J］. 南京:傳感技術學報，2010，23(007):944-948.