嵌入式系統實驗教學中任務驅動法的應用實踐探尋

王磊

（烏魯木齊職業大學，新疆 烏魯木齊 830023）

在傳統嵌入式實驗教學的過程中，更加重視理論化與知識化的教學方式，忽視了嵌入式技術當下發展的速度與涉及的課程量。這導致學生在學習后，對于實際工程中存在的應用問題依舊無法下手。當下市場發展的過程中，對于嵌入式人才的需求量較大，因此，未來如何針對嵌入式系統教學進行加強，從而培養出合格的嵌入式工程師人才成為對教學水平的考驗。本文主要針對當下嵌入式系統課程特點進行分析，主要站在激發學生學習興趣、培養學生自主學習、提高學生創新能力的角度進行討論，對任務驅動法在嵌入式系統實驗教學中的應用思路進行了思考。

1 嵌入式系統實驗教學體系研究的背景

在當下國內很多高校已經開始在研究生教學和本科生教學中開設了嵌入式系統的教學課程，并且建立了嵌入式系統教學實驗平臺，主要目的就是對電子工程、計算機、自動化、機械工程、儀器儀表等專業的學生進行教學。未來發展的過程中，社會對于學生的水平將會有更高的要求，因此，為了使學校培育的學生能夠跟上技術發展的速度，需要盡快對學生進行加強培育，使學生能夠掌握相關知識結構。學校在未來教學的過程中，自動化專業教學計劃中將會增加嵌入式系統及原理的課程，教學內容主要是講解嵌入式系統的基本概念、闡述嵌入式系統的關鍵技術、介紹嵌入式系統未來的開發與運用。

嵌入式系統原理與應用中，實驗建設的主要作用就是為了更好地配合相關課程來開展教學內容，這一專業教學中的指導思想在于使學生通過大量的設計與實驗來掌握基礎性的技能以及知識，而非大而空洞的各種理論。對于學生來說，如果未來想繼續進行深造，那么，嵌入式系統實驗教學能夠為研究生階段的學習打下基礎，而如果學生想進行就業，那么，嵌入式系統實驗教學也能夠使學生在工作的過程中更加得心應手。

2 任務驅動法教學理論基礎

任務驅動法主要的教學理論基礎就是建構主義理論。建構主義理論分為什么是學習和如何進行學習兩部分。首先介紹什么是學習部分，在這一部分中建構主義認為，未來學習環境是由四大要素構成，分別是情景、協作、會話、意義。而在這樣的學習環境中，學習者能夠學習多少不取決于學習者自身的知識理論基礎和教師的講解能力，而是取決于學生能夠根據自身經驗來進行建構的水平。也就是說，這一理論認為知識并非是教師的傳授，而是在一定情景的影響下，學習者在協作過程中通過教師或者學習伙伴來使用必要的學習資料建構。其次，則是如何進行學習部分，在這一部分中，建構主義的主要理論基礎在于引導學生在教師的指導下進行學習，也就是說，需要強調學生在學習過程中的主體作用，但是，也不能忽略教師在教學中起到的引導作用。教師在這樣的學習過程中屬于意義建構的幫助者與促進者，并非是知識的傳授者與灌輸者。學生在這樣的學習過程中，屬于對信息進行加工的主體，是意義的主動構建者，而非外界刺激或者被灌輸的對象。

3 嵌入式系統實驗教學的特點

嵌入式系統實驗教學與其他教學課程相比后可以發現，嵌入式系統實驗教學自身擁有非常鮮明的教學特點以及教學要求，同時擁有自己獨一無二的特色。

3.1 軟硬結合，理論性強

嵌入式系統屬于將軟件與硬件進行了緊密的結合，進而形成了有特別功能和用途的裝置，這一裝置能夠嵌入其他系統中。正是出于這樣的原因，嵌入式系統實驗教學的過程中，學生需要站在系統的角度進行思考，更好地配置硬件資源、系統內核、編寫程序等，從而發揮出嵌入式系統應有的作用和效果。

3.2 知識點覆蓋量廣，綜合性強

嵌入式系統課程不僅僅涉及非常多的知識，同時，也有著眾多的操作系統。簡單來說，知識中包括程序編寫語言、數字電路、計算機組成、微機原理及接口、單片機等。而操作當中則是包括有操作系統、網絡技術、通信技術，未來如何能夠將眾多的基礎課程進行組合從而形成更好的教學效果，已經成為未來教師和實驗技術人員主要的研究方向。

3.3 與工程實踐緊密結合，實踐性強

嵌入式應用在市場上擁有非常大的前景和更高的適用性，因此，在學生學習的過程中，需要掌握更多開發過程中提出的技術和相關要求，只有這樣，才能夠培養出更多的創新性高素質人才。

4 當下嵌入式實驗教學的不足之處

在當下國內高校發展的過程中，嵌入式實驗平臺已經正式開始建設，但是，在國內發展的過程中，嵌入式平臺正式進入高校的視野時間較短。這就導致實際教學的過程中沒有關鍵的教學理論和教學體系進行支持，尤其是在實驗環節依舊有很多的問題，具體來說，主要表現在以下幾個方面。

4.1 學生缺乏積極性和主動性

伴隨著高校的逐漸擴招，未來生源的質量將會出現下降現象，而這就導致學生在實驗的過程中缺乏原有的積極性和主動性。當下很多學生在實驗過程中主要的目的就是應對課程，遇到實驗中存在的問題也不愿意進行詳細思考。教師在這樣的教學過程中成為學生的依賴對象，而這導致學生在學習的過程中解決問題的能力很難提升。

4.2 實驗教學資源不足

在前文中提出，嵌入式實驗教學往往涉及非常多的理論，因此，也就需要眾多的教學資源進行支撐。但是，當下高校實驗室中的實驗教學資源往往較少，這導致學生的開發能力和學習拓展能力受到了影響。除此之外，當下高校實驗室中的教材和教學資源往往是供應商提供的，為了更好地取得教學效果，實驗指導教材需要進行替換。最好的結果就是任課教師和實驗指導教師能夠在授課之余根據本校實驗設備和學生特點進行聯合制定，這能夠保證最好的教學效果。

4.3 實驗類型多為驗證性實驗，忽略創新性實驗和設計性實驗

在當下大多數高校的嵌入式系統試驗教學體系中，很多實驗主要是根據實驗手冊提供的已有實驗按照一定的順序完成，這些實驗已經得到了結果，學生只需要根據這些實驗進行不斷驗證即可。而這種缺乏自己特色的教學實驗導致實際教學的過程中實驗體系出現了一定的僵化，進而缺乏系統性和創新性，影響了學生的創新能力和實踐能力。

4.4 對實驗平臺過分依賴

伴隨著未來實驗平臺的快速發展和進步，很多時候需要學生獨立完成的實驗已經被很多實驗模塊所完成，實際上，這一目的在于節約上課時間，但是，這也導致很多時候學生缺乏必要的實驗環節。學生在這樣的實驗教學過程中，僅僅根據相關步驟來進行操作即可，而其中的某些原理學生根本無須在實驗中理會，這顯而易見地降低了實驗難度，結果就是在培養學生的過程中無法培養出創新性人才和工程性人才，企業也就無法得到需要的嵌入式人才。

5 嵌入式實驗教學中應用任務驅動教學法的策略

5.1 優化當下教學資源，提升驅動量

認可教師和實驗教師未來需要更加透徹地掌握嵌入式實驗設備的基礎技術指標、功能特點、性能參數、可做實驗項目。在這一基礎上，教師可以制定相關的教學任務實驗表，通過教學中的實驗任務表引導學生進行更深層次的實驗嘗試。同時，針對已經發布的任務，教師還需要使用實驗項目指導書，根據授課對象的實際情況制定系統級和應用劑的實驗方案，從而更好地進行教學。

5.2 改變驗證性實驗為主的教學方式，發布更多設計性、創新性實驗任務

在嵌入式系統實驗項目發展的過程中，教師需要根據學生對知識的學習水平和學習狀態進行分析，同時也需要考慮學生當下對知識的理解程度、掌握程度、動手能力，形成一整套實驗教學體系。實驗教學體系中，需要包括驗證性、設計性、創新性，教師針對于這三方面的問題來設計出相關的實驗任務，從而更好地進行嵌入式實驗教學。這三層次的實驗需要根據基礎來進行驗證，并且考慮到學生完成任務的可能性、難度、創新性等方面。盡量做到讓學生在任務中能夠實現由淺入深地進行學習，從而在學習的過程中引入一定應用價值和自己特色的實驗課題，從而更好地擴展學生的知識面，使學生對嵌入式知識領域實現更深層次的認識，這點非常更重要。

5.3 采用基于任務的實驗教學方法

未來嵌入式實驗教學最終的教學目的就是讓學生能夠自己動手，設計出一套屬于自己的嵌入式系統方案?；谶@樣的教學理念，未來為了更好地使學生對嵌入式系統進行理解，需要使用基于任務的實驗教學方法，也就是教師提供一份基于實驗任務的教學方案，讓學生參與教學中。同時，教師在這樣教學的過程中需要引導學生一步步完成這一項目的分析、設計、開發等流程，讓學生根據課程的進度對任務中涉及的各種實驗進行分析，最終構建出一個完整的嵌入式系統。通過任務驅動型的實驗教學模式，未來能夠使學生在學習的過程中一開始就是帶著任務來進行學習，為了完成任務的需求，學生需要在學習的過程中不斷采集全新的知識點。這種主動性的知識點索取要比單純的教師灌輸式教學好，因此，未來教學的過程中，教師使用任務驅動型教學方法進行嵌入式實驗系統教學，有助于學生更好地對嵌入式知識進行理解，同時，也有助于學生提升對嵌入式實驗的學習興趣。

5.4 鼓勵學生參加比賽，提高學生的積極性和自主性

在未來發展的過程中，教師可以將參加比賽也作為任務之一，這種教學方式能夠使學生的實際動手能力得到提升，進而激發學生的積極性和創新性。未來需要發掘出更有強烈的學生，而比賽的方式能夠達成這一目標。比賽不僅僅能夠大大增強學生的實踐動手能力和項目研發能力，同時，對于學生的項目協作和團隊精神也有著非常重要的意義。

6 結語

未來，需要針對任務驅動型教學方法對嵌入式系統實驗課程進行改革，當下已經取得了一定的成果，建立了更好的時間教學體系。在未來發展的過程中，需要站在一定的基礎上提升學生實驗的積極性，但是，需要注意的是，教學體系的改革屬于長期性系統工程，未來要想為市場培育出優秀的嵌入式系統人才，需要廣大教育工作者付出更大的努力。