基于任务驱动法创新应用型人才的培养

苗敬利 王书强

河北工程大学信息与电气工程学院 河北邯郸 056038

基于任务驱动法创新应用型人才的培养

苗敬利 王书强

河北工程大学信息与电气工程学院 河北邯郸 056038

在经济社会高速发展的今天，创新应用型人才是社会经济发展的必然需求。实践教学是高等工科院校培养优秀人才的重要一环。以单片机原理及应用技术这门实践性很强的学科基础课为研究对象，从提高学生实践动手能力出发，探讨了如何在该课程中应用任务驱动法提高学生的创新实践能力。

单片机原理及应用技术；创新应用型人才；任务驱动法；实践能力

单片机原理及应用技术课程是自动化专业的学科基础课，该课程具有内容抽象、理论和实践性要求高等特征。为了培养大学生的工程实践能力和创新能力，培养高素质的工程应用型人才，要求教师不仅教给学生基本概念和理论，而且要求学生能把知识应用到实际系统中，与项目联系起来，学生通过自己的分析、设计、调试系统建立和发展技术知识或实际技能。探索如何在教育教学过程中培养学生的实践能力、综合应用能力以及创新能力，使学生把专业知识应用于实际工作中，对于高校的教育工作者是十分必要的。

1 现有教学模式存在的问题

单片机原理及应用技术课程的教学内容主要包括：单片机系统的基本结构、指令系统及汇编语言程序设计、中断概念、芯片内部资源应用、外围扩展方法、单片机应用系统等。教学目标是要求学生掌握单片机的工作原理，提高学生的应用系统开发能力。

目前在该课程的教与学中存在以下问题：

1.1 课程学时短且零散

课堂教学内容以课本为主，内容较为分散，学生学完后缺乏整体的系统概念。因知识点内容抽象，学生无法把所学的知识应用到实际的系统中，更谈不上创新设计和开发，达不到应有的效果。

1.2 理论多、实践少

学生对单片机片内结构及引脚功能介绍感到枯燥、乏味，对单片机的内部结构缺乏感性认识，对单片机的外围接口电路如何扩展和连接难以掌握，使得对学生专业素养的培养和能力的提升受到限制。

1.3 实验少、方式单一

我校传统的单片机实验环节，采用的实验装置是实验箱，实验教学基本以验证性实验为主，并且由于实验箱高度集成，学生在做实验时往往不了解实际的电路设计过程，只要简单地按照实验指导书接线，学生无法将理论与实际的元器件联系起来。况且采用的软件多是传统的汇编语言，可移植性较差。

为了化抽象为具体，增强学生的实践能力，培养学生的综合素质、激发创新能力，提高教学效果，我们在该课程的教学中引入了任务驱动法以改进教学。

2 单片机原理及应用教学改革思路

2.1 观念转变

学生是学习的主体，教师的任务是引导和帮助学生建构获得知识。在满足学生学习需求的过程中，教师应当是学习热情的鼓励者，学习兴趣的培养者，以培养能力为主线，使学生的学习能力和创新意识不断增强，知识素养不断提高。因此，教师在课堂教学中，通过“任务驱动”，使“教师主导”与“学生主体”达到完美结合。

2.2 能力培养

在教学过程中，通过实际案例组织相关教学内容和知识点。在教学过程中，教师仅仅起到引导的作用，把大量的时间留给学生自己去思考学习和体会，培养学生自己通过各种途径解决实际问题的能力。在这个过程中利用proteus仿真软件对组建的系统进行仿真，并延伸到单片机应用课程设计，在课程设计环节中把组建的仿真系统转化为实际系统，这样每个学生经过分析、设计、仿真以及后续的课程设计亲自动手实践等一系列环节，使理论和实践达到了统一，不仅锻炼了学生硬件系统的设计能力，而且锻炼了软件编程能力，收到了良好的效果。

3 任务驱动法与创新

“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，又称任务驱动教学法 。它要求在教学过程中，以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中，让学生自己提出问题，并经过思考和教师的点拨，自己解决问题。

3.1 明确任务

在课程开始，教师按照事先设计好的思路提出设计任务，围绕课程内容，将课程知识点转化为若干个教学子任务，把学生分成2～3人一组，教师根据设计进度的需要讲解新的理论知识，学生根据学到的知识，进一步实践设计，通过设计发现问题，经过小组讨论，教师引导，共同完成阶段性的子任务。在此基础上引入新的知识点，进入下一步的设计任务，通过这样的过程，引导学生逐步完成一个完整的任务。

根据课程内容，为了使学生掌握必要的知识点，在课程开始就提出一种典型的实际应用系统：设计一个直流电机控制系统，要求能够测量电机的速度和运行时的温度，该系统能够实现越限声光报警，通过按键选择显示温度或者转速，并把采集的数值显示在数码管上，而且可以通过串口把数据实时传送到上位机上。在这个过程中提出了每一阶段的具体要求，并且要求学生对每一阶段的任务进行电路设计和调试，利用keil软件编制C语言，采用proteus软件进行仿真验证，最后小组讨论和总结收获及问题。然后引入下一个知识点，引导学生进入下一任务的设计。最终将课程中介绍的51单片机及时钟电路、复位电路、并口、定时/计数器、外部中断、串行接口、存储器、模数与数模转换电路等综合在一起，实现本课程的教学目的。

例如，对于温度越限时要求能实现指示灯闪亮这一任务，理论上讲述了单片机并口的原理和作用，但学生理解并不深刻，通过让学生亲自设计并仿真，加深了学生对单片机并口的认识，掌握了什么是拉电流，什么是灌电流，掌握了如何编制软件实现所需要的功能。

3.2 实施过程

教师在组织教学内容时就按照实际系统设计的思路和步骤，将本课程的教学任务恰当地融合进去，并在课堂教学中采用多种方式调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣。例如，采用板书、多媒体演示、课堂小测验、proteus软件仿真和小组讨论等多种形式，提高了课堂教学质量效果，同时在一定程度上缓解了学时少而内容多的矛盾。例如，在讲授数模转换芯片ADC0832时，介绍了芯片的引脚功能和工作方式之后，按照启发式的思路引导学生思考，如采用ADC0832如何实现0 V～5 V的输出？如何输出正弦波？如何让ADC0832工作在直通方式？怎么和单片机正确连接？按照此思路下去，引导学生分析设计硬件电路，并让学生利用proteus软件仿真验证，加强学生对ADC0832的理解和掌握。

3.3 课程验收

随着课程教学内容的进行，不断进行扩展、完善，到课程结束时，基本上形成了完整的系统。为了检验学生的学习效果，采用PPT报告的形式，每一组通过抽签确定一个代表，介绍本组的系统实现，这一过程中，大家可以发表不同的观点。通过小组之间的比较和交流，学生从其他小组学生的设计方法中在思路上能得到一些启发。此外，教师可结合实际工程引导学生去拓展，开阔学生的视野，真正把课堂内容转化成自己的知识。通过学生互评，回答教师问题，教师评价等环节评定各小组成绩，并规定该小组学生代表的成绩决定了本组学生的成绩，这样从任务开始同一小组的学生就会团结合作，共同参与完成任务。

3.4 实践

由于这门课程结束以后接着就是单片机课程设计，这样学生就可以通过实践环节验证所设计的系统，学生通过亲自焊接、调试，锻炼了学生的动手实践能力。另外，对于学有余力的学生，为提高他们的综合应用能力，结合实际工程项目，积极做好课程协作与知识互动，鼓励他们参与教师的科研课题或自主选择项目课题研究，培养锻炼学生的科研思维。有的学生通过参加大学生科技创新活动或参加电子设计大赛、机器人竞赛等活动创新实践能力得到进一步提升。

总之，学生通过分析、设计电路、编制软件程序、讨论以及实践等环节，不仅提高了课程的学习效果，掌握了所学的理论知识，而且培养了学生的实践能力和团结协作能力。同时在整个过程中也培养了学生的研究能力和自主学习能力。例如，在子任务的设计环节中，有的问题在教材上能找到解决方案，有的问题在教材上找不到答案，学生为了完成任务就要主动去查资料和文献，查找具体的解决方案，教师针对学生提供的不同方案，引导学生去思考以选择合适的、正确的方案。另外，通过小组内学生之间的分工合作，培养了学生的团队协作精神等。

4 结束语

在单片机原理及应用技术课程中引入任务驱动法，是运用新知识解决问题的过程，也是提高分析问题、解决问题能力的过程，是理论与实践相结合的过程。学生通过分析、设计、仿真、实践等环节，加深了对本课程知识的理解和掌握，提高了学生的实践能力，学生分析问题和解决问题的能力得以升华，同时也培养了他们的研究能力和创新能力以及团队协作能力。

[1] 钱赫亮.体育教学与学生素质培养[J].体育文化导刊,2011(12):37-38.

[2] 朱波宇.浅析高校在体育教学中需加强理论指导的研究[J].高等教育研究,2008,10(2):55-57.

[3] 高健.目标教学法在单片机实验教学中的应用[J].中国电力教育,2009(4):89-90.

[4] 欧阳慧平,王茜,朱江峰.系统化的“单片机应用技术”课程建设与改革[J].职业与教育,2011(2):146-147.

The Cultivation of the Innovative Applied Talents Based on Task-driving Method

Miao Jingli, Wang Shuqiang
Hebei University of Engineering, Handan, 056038, China

With the rapid development of economy and society, the innovative applied talents are the inevitabledemand of social economic development. The practice teaching an important link of cultivating the excellent talents for Engineering colleges. Regarding to the course characteristics of application of single chip microcomputer, for improve students' practical ability, it introduces how to apply the task driving method to improve the students' ability of innovation practice in the course.

the principle and application of single chip microcomputer; innovative applied talents; task-driving method; practice ability

2014-10-26

苗敬利，博士，教授。

河北省高等学校“专业综合改革试点项目”项目资助。