基于任务驱动的单片机原理教学模式探讨

吕敬祥 龙满生

（井冈山大学电子与信息工程学院 江西·吉安 343009）

0 引言

2016 年教育部关于印发《教育信息化“十三五”规划》的通知，指出教育信息化工作要坚持促进信息技术与教育教学深度融合的核心理念，坚持应用驱动的基本方针。高校作为人才培养的摇篮，应该积极响应政府号召，主动探索应用驱动的教育教学方法。“任务驱动”教学法，是近年来提出的一种新的教学方法，它以任务为驱动，实现了任务的同时能完成理论学习与实践技能的培养。其明确的定义为在整个教学过程中，教师导入富有趣味性或挑战性的一个学习任务，以此任务为主线调动学生的学习兴趣，从而激发学生积极主动的应用学习资源，进行自主探索和协作学习，并在完成任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动的教学方法。[1]“任务驱动法”的教学模式改变了传统的以知识传授为主要特征，教师在整过教学中作为主体而学生只是被动接受的教学模式。

单片机原理课程是电子信息类专业非常重要的一门专业基础课程，占据着相当重要的地位。它把数字电路、模拟电路、编程语言等知识综合在一起，具有很强的工程性和实践性。然而传统的单片机教学都是以其学科体系作为出发点，过分注重课程本身的体系结构及其逻辑关系，导致了理论性很强，学生学得吃力教师教得辛苦，影响了教学效果。[2]许多教材的编写首先从总线、地址、寄存器等概念讲起，往往学生难以理解，然后就是单片机寻址方式及100 多条指令。这些枯燥的指令集中学完，学生已经对单片机产生枯燥的情绪，开始打退堂鼓。因此对单片机课程进行教学改革势在必行。作者通过多年来在单片机教学过程中实践经验及教学摸索，认为阶段性的小成果是激发学生兴趣的最直接有效的方法，鉴于此，本文尝试将“任务驱动”教学法应用于高校单片机课程教学中，达到在课堂教学中培养了学生的知识应用能力、创新能力，调动了学生的学习积极性，提高了课堂教学效果。

1 单片机课程教学现状分析

目前，单片机技术在社会各领域中得到广泛应用，单片机课程所依托学科背景也扩大到几乎所有电类专业。由于单片机课程具有多学科集成、发展及更新速度较快等特点，现有的课程体系和教学方案设计仍然存在缺陷。总体上来说，普遍存在以下几个问题：（1）理论教学和实践教学环节没有无缝连接；（2）教学内容及教学手段较陈旧；（3）对学生的实践能力及创新能力的培养仍不足，无足够的实验学时及项目化的教学案例。

许多教育者从各个层面提出了一些教学变革。陈海云针对单片机结构的系统性和模块化特点，提出将思维导图用于单片机教学中，促使学生建立“系统—模块思想”。[3]王丹等为了提高单片机课程教学效率和教学效果，提出采用Proteus 仿真软件充实理论教学及加强实践教学环节。[4]牛晓伟等针对单片机教学中工程性、应用性强，但学生的实践能力缺乏的特点，提出“理实一体化”单片机教学模式，旨在提高大学生运用单片机解决工程问题的实践能力。[5]原琳等针对单片机课程教学中存在重理论轻实践的问题，提出一种基于PBL（problem-based learning）的单片机教学模式，在一定程度上激发了学生学习兴趣。[6]

可以看出，这些教学改革在一定程度上取得了成效。但作者认为根据单片机课程实践性强的特点，由任务驱动项目化的教学模式将是一种比较好的教学方法。

2 课程项目的设计

单片机原理是一门传统而又发展较快的学科，为了提高学生的学习主动性，通过前期调研及对本院与企业的卓越工程师培养计划的分析，根据职业岗位技能需求，对单片机课程的内容进行整合、增减之后将理论知识与实践技能相结合，构建以任务为导向的教学内容，如表1。改革后的课程内容将课程分成了多个模块，每个模块分成多个课题组成，每个课题又分成一个或多个任务。在每一个任务里确定好任务目标、任务分析、相关知识和任务实施四个互为相关的四部分组成。

表1 “单片机原理课程”任务划分

3 项目教学的实施

开展课程学习方法的研究，进行教学内容组织方式变革主要采用以下几种教学方法：

（1）以项目为中心，任务驱动的项目教学方法。每次教学均围绕一个任务目标进行教学环节的组织，围绕任务目标这条主线进行各相关知识点和技能点进行教学。教师主导课堂，学生作为中心，边讲边学，与此同时进行相关任务训练。由此可以看出，在实施过程中，师生的思路明确，知道本轮教学的目的。教师提前将任务布置给学生，学生利用课余时间收集资料进行相关准备初步确定好任务目标，对任务进行分析。在这个过程中，学生提前了解了本轮教学目的，不再去被动接受教师的填鸭式灌输。课堂教学过程中双方再一起对任务进行分析，在这个过程中教师教授相关知识。

（2）现场演示教学法。例如在单片机控制广告灯的任务实施过程中，在学生已对任务目标非常明确之后，教师在课堂上可采用现场演示的教学方法展示任务的实施结果，一步步分析完成任务所需的基本知识。然后对所涉及的知识进行一边讲解分析，一边演示怎么运用到任务中去。通过这样的演示能不仅能让学生不去死记知识，而且能让学生学会工程上项目是怎么实现的。

（3）小组合作任务驱动法。以任务为主线、教师为主导、学生为主体的教学模式是小组合作任务驱动式课堂教学模式，这种模式能够实现以学定教，提高学习的主动性。在单片机原理课程教学过程中，将授课班级学生分成不同的组，制定课程方案时，每个小组进行讨论、修改，共同完成课程的任务方案，教师针对各个小组方案进行比较，确定课程最终教学方案。在教学过程中再次让学生进行分组讨论，让学生积极发言，培养学生团队精神，积极思考的职业素养。

4 课程考核评价

成绩对学生来说是比较看重的，这不仅能使自己的能力得到肯定，还能问鼎奖学金。但如果只拿住考试的指挥棒，会让学生的学习目的功利化，仅仅去应付考试，甚至还会通过不正当途径去获得好的成绩。本课程以前的考核主要侧重记忆，会导致有些学生虽然成绩好，但实际应用能力差。基于任务驱动的教学模式也必须改革课程考核评价。

为突出课程的应用性，注重对学生应用能力的培养，本课程的总成绩=平时成绩（50%）+期末成绩（50%）。采用“任务驱动”教学模式之后，整过课程教学都是以任务为主线，平时的成绩可以在每次任务结束后进行记录和评分。评判依据的制定标准可按完成任务的先后顺序、质量及对任务所涉及知识的表达能力等方面进行。通过上一学期笔者的教学实践表明，期末最终成绩和平时成绩较契合。因此，通过教学模式的变革，提高了学生对平时学习的重视程度及学习兴趣，自然的改善了学习风气，达到了学习成绩能有效反映学生的真实水平的效果。

5 结语

针对单片机课程特点，在教学过程中采用“以学生为主体，教师定任务做主导，以项目为课程引领，任务为驱动”的教学模式，有效调动学生的学习兴趣，激发了学生自主学习的能力。最终实现了课程培养与职业能力的无缝对接，收到了较好的教学效果。