基于任務驅動的單片機原理教學模式探討

呂敬祥 龍滿生

（井岡山大學電子與信息工程學院 江西·吉安 343009）

0 引言

2016 年教育部關于印發《教育信息化“十三五”規劃》的通知，指出教育信息化工作要堅持促進信息技術與教育教學深度融合的核心理念，堅持應用驅動的基本方針。高校作為人才培養的搖籃，應該積極響應政府號召，主動探索應用驅動的教育教學方法。“任務驅動”教學法，是近年來提出的一種新的教學方法，它以任務為驅動，實現了任務的同時能完成理論學習與實踐技能的培養。其明確的定義為在整個教學過程中，教師導入富有趣味性或挑戰性的一個學習任務，以此任務為主線調動學生的學習興趣，從而激發學生積極主動的應用學習資源，進行自主探索和協作學習，并在完成任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動的教學方法。[1]“任務驅動法”的教學模式改變了傳統的以知識傳授為主要特征，教師在整過教學中作為主體而學生只是被動接受的教學模式。

單片機原理課程是電子信息類專業非常重要的一門專業基礎課程，占據著相當重要的地位。它把數字電路、模擬電路、編程語言等知識綜合在一起，具有很強的工程性和實踐性。然而傳統的單片機教學都是以其學科體系作為出發點，過分注重課程本身的體系結構及其邏輯關系，導致了理論性很強，學生學得吃力教師教得辛苦，影響了教學效果。[2]許多教材的編寫首先從總線、地址、寄存器等概念講起，往往學生難以理解，然后就是單片機尋址方式及100 多條指令。這些枯燥的指令集中學完，學生已經對單片機產生枯燥的情緒，開始打退堂鼓。因此對單片機課程進行教學改革勢在必行。作者通過多年來在單片機教學過程中實踐經驗及教學摸索，認為階段性的小成果是激發學生興趣的最直接有效的方法，鑒于此，本文嘗試將“任務驅動”教學法應用于高校單片機課程教學中，達到在課堂教學中培養了學生的知識應用能力、創新能力，調動了學生的學習積極性，提高了課堂教學效果。

1 單片機課程教學現狀分析

目前，單片機技術在社會各領域中得到廣泛應用，單片機課程所依托學科背景也擴大到幾乎所有電類專業。由于單片機課程具有多學科集成、發展及更新速度較快等特點，現有的課程體系和教學方案設計仍然存在缺陷。總體上來說，普遍存在以下幾個問題：（1）理論教學和實踐教學環節沒有無縫連接；（2）教學內容及教學手段較陳舊；（3）對學生的實踐能力及創新能力的培養仍不足，無足夠的實驗學時及項目化的教學案例。

許多教育者從各個層面提出了一些教學變革。陳海云針對單片機結構的系統性和模塊化特點，提出將思維導圖用于單片機教學中，促使學生建立“系統—模塊思想”。[3]王丹等為了提高單片機課程教學效率和教學效果，提出采用Proteus 仿真軟件充實理論教學及加強實踐教學環節。[4]牛曉偉等針對單片機教學中工程性、應用性強，但學生的實踐能力缺乏的特點，提出“理實一體化”單片機教學模式，旨在提高大學生運用單片機解決工程問題的實踐能力。[5]原琳等針對單片機課程教學中存在重理論輕實踐的問題，提出一種基于PBL（problem-based learning）的單片機教學模式，在一定程度上激發了學生學習興趣。[6]

可以看出，這些教學改革在一定程度上取得了成效。但作者認為根據單片機課程實踐性強的特點，由任務驅動項目化的教學模式將是一種比較好的教學方法。

2 課程項目的設計

單片機原理是一門傳統而又發展較快的學科，為了提高學生的學習主動性，通過前期調研及對本院與企業的卓越工程師培養計劃的分析，根據職業崗位技能需求，對單片機課程的內容進行整合、增減之后將理論知識與實踐技能相結合，構建以任務為導向的教學內容，如表1。改革后的課程內容將課程分成了多個模塊，每個模塊分成多個課題組成，每個課題又分成一個或多個任務。在每一個任務里確定好任務目標、任務分析、相關知識和任務實施四個互為相關的四部分組成。

表1 “單片機原理課程”任務劃分

3 項目教學的實施

開展課程學習方法的研究，進行教學內容組織方式變革主要采用以下幾種教學方法：

（1）以項目為中心，任務驅動的項目教學方法。每次教學均圍繞一個任務目標進行教學環節的組織，圍繞任務目標這條主線進行各相關知識點和技能點進行教學。教師主導課堂，學生作為中心，邊講邊學，與此同時進行相關任務訓練。由此可以看出，在實施過程中，師生的思路明確，知道本輪教學的目的。教師提前將任務布置給學生，學生利用課余時間收集資料進行相關準備初步確定好任務目標，對任務進行分析。在這個過程中，學生提前了解了本輪教學目的，不再去被動接受教師的填鴨式灌輸。課堂教學過程中雙方再一起對任務進行分析，在這個過程中教師教授相關知識。

（2）現場演示教學法。例如在單片機控制廣告燈的任務實施過程中，在學生已對任務目標非常明確之后，教師在課堂上可采用現場演示的教學方法展示任務的實施結果，一步步分析完成任務所需的基本知識。然后對所涉及的知識進行一邊講解分析，一邊演示怎么運用到任務中去。通過這樣的演示能不僅能讓學生不去死記知識，而且能讓學生學會工程上項目是怎么實現的。

（3）小組合作任務驅動法。以任務為主線、教師為主導、學生為主體的教學模式是小組合作任務驅動式課堂教學模式，這種模式能夠實現以學定教，提高學習的主動性。在單片機原理課程教學過程中，將授課班級學生分成不同的組，制定課程方案時，每個小組進行討論、修改，共同完成課程的任務方案，教師針對各個小組方案進行比較，確定課程最終教學方案。在教學過程中再次讓學生進行分組討論，讓學生積極發言，培養學生團隊精神，積極思考的職業素養。

4 課程考核評價

成績對學生來說是比較看重的，這不僅能使自己的能力得到肯定，還能問鼎獎學金。但如果只拿住考試的指揮棒，會讓學生的學習目的功利化，僅僅去應付考試，甚至還會通過不正當途徑去獲得好的成績。本課程以前的考核主要側重記憶，會導致有些學生雖然成績好，但實際應用能力差。基于任務驅動的教學模式也必須改革課程考核評價。

為突出課程的應用性，注重對學生應用能力的培養，本課程的總成績=平時成績（50%）+期末成績（50%）。采用“任務驅動”教學模式之后，整過課程教學都是以任務為主線，平時的成績可以在每次任務結束后進行記錄和評分。評判依據的制定標準可按完成任務的先后順序、質量及對任務所涉及知識的表達能力等方面進行。通過上一學期筆者的教學實踐表明，期末最終成績和平時成績較契合。因此，通過教學模式的變革，提高了學生對平時學習的重視程度及學習興趣，自然的改善了學習風氣，達到了學習成績能有效反映學生的真實水平的效果。

5 結語

針對單片機課程特點，在教學過程中采用“以學生為主體，教師定任務做主導，以項目為課程引領，任務為驅動”的教學模式，有效調動學生的學習興趣，激發了學生自主學習的能力。最終實現了課程培養與職業能力的無縫對接，收到了較好的教學效果。