基于任务驱动的“单片机应用技术”课程开发与应用探索

2014-08-27汪海燕

职业教育研究 2014年8期

摘要：“单片机应用技术”是安全防范技术专业的一门主干课程，面向安防产品开发、生产、测试一线工作岗位，直接培养学生“安防单片机产品调试”的核心职业能力。针对课程的特点，应从安防行业实际出发，引入“任务驱动”理念，为培养学生工程实践能力和创新能力，在课程设计理念、教学内容选取与组织、教学方法手段、考核等方面进行教学改革。

关键词：单片机应用技术；安防；教学改革；任务驱动

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）08-0094-03

现状分析

安全防范技术专业是为顺应安防产业发展而建立的专业。作为一个公共安全与技术防范紧密结合的新兴产业，迫切需要安防产品开发、生产、测试一线岗位的高素质技能型安防专业人才。“单片机应用技术”是安全防范技术专业的专业基础课，面向安防产品开发、生产、测试一线工作岗位，直接培养学生“安防单片机产品调试”的核心职业能力，是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，具有承前启后的重要地位。学好单片机课程，可为学生在以后学习监控技术和消防等课程打下坚实的基础。同时，单片机技术是开发安防智能仪器仪表的关键技术，具有中央控制器的作用，安防产品几乎离不开单片机，学好单片机课程，有利于学生在以后工作中的可持续发展。

单片机的传统教学采用的是先基础、后应用的模式，重理论教学，借大量的原理引导学生入门，应用技术只是点缀，各个知识点不能紧密结合，并且实践操作存在一定的时间滞后性，使学生对单片机的学习一直局限于抽象的理论学习中，理解起来困难，而且感觉枯燥乏味，学习兴趣不浓厚。

基于目前的现状，应根据项目导向、任务驱动教学的需要开发建设“单片机应用技术”课程，以提高学生的学习兴趣，增强学生的操作技能和实践能力。

课程设计理念

为使高职学生具备一定的安防单片机产品组装与调试、维护维修、产品设计的辅助能力，“单片机应用技术”课程打破了传统的学科教学模式，以职业岗位要求为前提，以职业能力的培养为重点，从以下几个方面进行了课程设计。

首先，企业全程参与课程设计。通过与省内安防企业的合作，向安防产品研发生产企业设计、测试等一线人员以及在安防行业从事产品测试、维管的往届毕业生征求关于课程建设的建议。

其次，以工作任务为载体，引入“任务驱动”思想，构建课程内容。通过单片机在安防产品中应用情况的调研和分析，紧扣单片机的开发流程，筛选得出了安防产品维护员、安防设备维修员、安防产品调试员、安防产品设计助理等岗位的典型工作任务。每个工作任务的教学内容和过程都按照完整的开发流程展开，根据不同的对象和系统，各环节的教学要求有所侧重，着重培养学生安防产品的软件调试与软硬件联调能力。

再次，以激发学生学习兴趣为目的选择设计对象，尽量贴近学生的活动领域和生活经验，采取简单易懂的实例，从而增强学生的自信心，提高学习兴趣。

教学内容选取

针对职业岗位进行能力需求分析在深入调研的基础上，针对安防产品组装与调试、安防产品设计助理、安防产品维护维修等岗位，在课程专家指导下，由行业专家和专业教师共同分析岗位中的典型工作任务，推衍出对应的职业能力，如表1所示。这些职业能力都是基于安防单片机应用产品设计、制作与调试工作过程中应具备的基本工作能力分解出来的。

工作任务的设计 “单片机应用技术”课程的知识点主要包括存储器、I/O接口、指令系统、定时器/计数器、中断、汇编语言的应用、接口技术的运用等。安全防范系统主要包括入侵报警系统、视频监控系统、门禁控制系统、消防控制系统等，如图1所示。本课程从这四大独立系统的常见产品着手，收集了大量与安防专业有关的安防单片机一线实例，筛选、整合成7个典型的工作任务，把这7个任务作为线索穿插于单片机硬件、指令系统、汇编语言、接口技术的讲解中，让学生在具体的工作任务中学到理论知识，同时进行仿真和硬件实验，变抽象为具体。7个任务由浅入深，始终围绕典型的单片机开发设计过程展开，注重学生软件调试与软硬件联调能力的培养，从而使学生的能力得到逐步提高。同时注重理念、方法和职业素质的培养，以利于学生将能力拓展到其他领域。7个任务各自对应的知识、技能和素质要求如表2所示。在进行知识学习的同时，加强实践训练，通过课程实训、毕业设计等实训环节的系统化训练，使学生获得单片机应用的基本知识和技能，为学生的可持续发展打下良好的基础。

教学内容组织与安排

基于真实任务，遵循学习规律，按照单片机开发工作过程组织安排教学内容。

教学内容的组织突破了传统知识体系结构，按照单片机开发工作流程的要求，重组、序化内容。实际上，单片机开发的安防产品牵涉面广，具有一定的复杂性和特定性。根据能力培养的基本规律，在课程设计中对实际安防单片机产品一线的任务进行了筛选、简化，基于企业真实案例得到充足的教学素材，然后根据安全技术防范系统的组成，选择常见安防单片机产品，遵循学生职业能力培养递进规律，由浅入深组织教学，共设置了7个工作任务（即简单家庭紧急报警电路的实现、可燃气体检测报警器的实现、安防报警信号灯的控制、消防水箱水位的控制、反射型红外探测器在单片机中的应用、电子密码键盘的实现、电动云台的控制）。

每一个工作任务的实施，都按照单片机的实际开发工作过程组织安排教学内容，注重学生软硬件调试能力的培养，体现职业性与实践性。在每个任务最后还安排一个产品调试维修分析环节，使学生在具备一定的软硬件调试、维护维修能力的基础上，进一步开阔其视野，提升其能力。每个工作过程的实施过程如图2所示。课程内容的组织与安排如图3所示。

教学方法与手段改革

以学生为主体，穿插应用分组讨论、自学答疑、课堂提问、启发教学等教学方法引导学生积极思考、主动学习、灵活运用。同时，根据不同的学习内容、不同的工作任务，采用不同的教学方法。下面介绍几种常用教学方法的具体运用。

任务驱动法在课程的每个阶段，定出具体任务。例如，学习单片机的指令系统知识之前，先下达“使用信号灯模拟报警主机防区指示灯”的工作任务，然后分析工作流程，最后得出要完成这个工作任务需要哪些知识，进而进入知识点的学习，学好后再来解决这个工作任务。做到边做边学，学中做，做中学。

引导文法在课程中以引导文法展开教学，包括：（1）给出一个任务以及功能要求的文字引导文件；（2）确定初步设计方案；（3）分析系统硬件构成图；（4）设计流程图；（5）编程并调试，使学生在实训中熟悉单片机软硬件设计的方法和技巧。

示例教学法边操作示范，边讲解相应的理论知识，使学生熟悉项目的完成过程。比如教师在介绍单片机系统的调试要领时，将现成的试验箱与计算机系统连接，通过单步、断点调试程序，实时观察实验效果，使学生真实领会调试过程的要领。

理论讲解教学法课程内容部分采用教师理论讲解教学法，使学生直接了解和掌握相关知识点。比如，在介绍单片机存储器的结构时，通过动画板书形象展示存储器的构成。

实例教学法在教学过程中使用大量的实例进行教学。比如，在介绍单片机的基础知识时，列举大量单片机在安防设备、工业控制设备、医疗仪器中的应用实例，使学生比较全面地了解单片机的作用。

考核方法改革

采用与本课程教学相适应的多种考核形式，一方面注重平时成绩，另一方面注重实际能力，克服“读死书、为了考试而学习”的高分低能的现象，培养工程型应用人才。成绩评定采取三部分考核评价体系，即“笔试+实验考试+平时成绩”，其中笔试占50%，实验考核占30%，提问、作业、平时表现等平时成绩占20%。

该课程是司法部精品课程。通过课程改革，使学生在各个工作任务的实现过程中，建立单片机系统的整体概念，使学生具有应用单片机系统进行软硬件开发的初步能力，能将理论基础知识与安防工程应用相结合，培养学生的工程实践能力和创新能力、理论联系实际能力及解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]于复生，范文利.任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索[J].电气电子教学学报，2004（1）.