任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在單片機(jī)控制設(shè)備安裝與調(diào)試課程中的應(yīng)用

李聰玲

摘 要：本文結(jié)合北京市工貿(mào)技師學(xué)院智能樓宇系單片機(jī)控制設(shè)備安裝與調(diào)試課程邏輯性和實(shí)踐性強(qiáng)、課程安排時(shí)間短、學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、傳統(tǒng)教學(xué)方法效果不佳的實(shí)際情況，探索任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在單片機(jī)控制設(shè)備安裝與調(diào)試課程中的應(yīng)用。以“十字路口交通信號(hào)燈”的設(shè)計(jì)為主要任務(wù)，將單片機(jī)相關(guān)的軟、硬件知識(shí)貫穿到每個(gè)小任務(wù)中，讓學(xué)生在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)學(xué)到理論知識(shí)、掌握相關(guān)技能、培養(yǎng)綜合能力，在教學(xué)實(shí)踐中取得了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 教學(xué)

單片機(jī)控制設(shè)備安裝與調(diào)試是北京市工貿(mào)技師學(xué)院智能樓宇系網(wǎng)絡(luò)安防系統(tǒng)組裝與維護(hù)、樓宇自動(dòng)控制設(shè)備安裝與維護(hù)和物業(yè)管理三個(gè)專業(yè)的重要專業(yè)課程之一，目的是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)的思維模式及實(shí)踐能力。課程結(jié)合單片機(jī)的軟硬件開(kāi)發(fā)知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)控制系統(tǒng)，掌握數(shù)字系統(tǒng)的基本知識(shí)，以及在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際應(yīng)用。

教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)共同的教學(xué)目標(biāo)、完成共同的教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用的方式與手段的總稱。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法區(qū)別于以往傳授知識(shí)為主的教學(xué)理念，是以解決問(wèn)題、完成任務(wù)為主要目的互動(dòng)式的教育方法，即學(xué)生在教師的引導(dǎo)下圍繞任務(wù)，積極主動(dòng)探索，并運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，提出方案、解決問(wèn)題。

一、采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的必要性

專業(yè)課程的教學(xué)是筆者學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容，教師采取有效的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)探索，使其快速學(xué)到專業(yè)理論知識(shí)，掌握基本技能，成長(zhǎng)為現(xiàn)代化社會(huì)所需要的高技能、應(yīng)用型人才。

教學(xué)大綱里將數(shù)字電路和單片機(jī)技術(shù)結(jié)合到一起，且每門課程各只占學(xué)期一半的課時(shí)，導(dǎo)致原本就晦澀難懂、綜合性極強(qiáng)的兩門課程更是難上加難；且傳統(tǒng)的教學(xué)方式忽視了學(xué)生的實(shí)際情況，不適合筆者學(xué)校的教學(xué)環(huán)境，使得理論知識(shí)的學(xué)習(xí)枯燥、不易吸收，實(shí)操課程無(wú)從下手，理論與實(shí)操課程脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得莫名其妙、稀里糊涂。

此外，據(jù)調(diào)查研究，由于家庭、個(gè)人、社會(huì)等各方面原因，很大一部分學(xué)生貪玩、厭學(xué)心理比較嚴(yán)重，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，沒(méi)有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。學(xué)生陷入因?yàn)椴粫?huì)學(xué)而學(xué)不會(huì)，因?yàn)閷W(xué)不會(huì)而不愿學(xué)的惡性循環(huán)狀態(tài)。而且當(dāng)今社會(huì)對(duì)職業(yè)教育存在偏見(jiàn)，使學(xué)生出現(xiàn)自卑心理而失去信心，覺(jué)得前途渺茫。另外傳統(tǒng)的滿堂灌、填鴨式的教學(xué)方法使學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，而不是主動(dòng)地去探索思考，不能適應(yīng)現(xiàn)代素質(zhì)教育的需要。所以有必要采取一種合適的教學(xué)方法來(lái)改變現(xiàn)狀。

二、采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的必然性

職業(yè)教育是人類文明發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，技工院校是職業(yè)教育的重要組成部分，培養(yǎng)的一般為實(shí)用型人才，相對(duì)于基礎(chǔ)教育而言，更注重學(xué)生專業(yè)技能、職業(yè)綜合能力的培養(yǎng)。而且隨著我國(guó)教育制度的不斷改革，職業(yè)教育體系在不斷完善，辦學(xué)規(guī)模在不斷擴(kuò)大、辦學(xué)模式也在不斷創(chuàng)新，尤其是第44屆世界技能大賽我國(guó)取得了獎(jiǎng)牌世界第一的優(yōu)異成績(jī)后，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了一系列大力發(fā)展職業(yè)教育的政策文件，政府和社會(huì)各界越來(lái)越重視職業(yè)教育。

筆者所在系一直采取校企合作的模式，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，采取合理的教學(xué)方法培養(yǎng)高技能人才，而且筆者學(xué)校一直在進(jìn)行一體化課程改革，其理念與任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的本質(zhì)特點(diǎn)不謀而合。另外，結(jié)合智能樓宇系學(xué)生男生占比高、動(dòng)手能力強(qiáng)、好奇心重，且處于青春期好勝心強(qiáng)等特點(diǎn)，采取“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”也是必然的趨勢(shì)。

針對(duì)以上情況，筆者嘗試引進(jìn)了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”，在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以“十字路口交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)”為總?cè)蝿?wù)，在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，使學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”，時(shí)刻以學(xué)生為主體、教師起引導(dǎo)作用，不但減輕了教師的工作任務(wù)，而且使學(xué)生主動(dòng)積極的探究，提高了綜合能力。

三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在教學(xué)實(shí)踐中的探索

1.情景導(dǎo)入，引發(fā)思考

為了使學(xué)習(xí)內(nèi)容直觀形象，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)出與當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的且真實(shí)度較高的情境，使學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，然后引導(dǎo)學(xué)生帶著真實(shí)的“任務(wù)”進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，有效地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和聯(lián)想。

十字路口的交通信號(hào)燈是大家很熟悉的事物，它的作用是科學(xué)合理分配道路上的行人和車輛的通行權(quán)，使之有秩序地順利、安全地通行。在前半學(xué)期數(shù)字電路的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)利用邏輯IC設(shè)計(jì)完成了十字路口交通信號(hào)燈，但由于其用到的元器件比較多，有集成芯片IC4081、IC555、CD4066、數(shù)碼管等，需要熟悉所有元器件的應(yīng)用，且成本較高、硬件電路設(shè)計(jì)和焊接都很復(fù)雜、出錯(cuò)后不容易修正等缺點(diǎn)，能否用簡(jiǎn)單的方式——單片機(jī)控制電路來(lái)彌補(bǔ)數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的缺陷？

2.積極探索，確定合理任務(wù)

筆者所任教的班級(jí)在前期學(xué)過(guò)電工電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路、PLC編程等相關(guān)的課程，對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)有很大的幫助。但是基于學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)差、知識(shí)運(yùn)用能力不高的特點(diǎn)，教師需根據(jù)這階段學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和接受能力進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)，并合理地將理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)相結(jié)合，使任務(wù)更加感性、客觀，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)操的同時(shí)自然而然地掌握理論知識(shí)。

首先教師提出第一個(gè)任務(wù)：分析十字路口交通信號(hào)燈特點(diǎn)。這個(gè)任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，基本都能回答出“紅、綠、黃三色燈交替閃爍，可以倒計(jì)時(shí)，每個(gè)路口有至少四組信號(hào)燈……”如下圖所示。根據(jù)學(xué)生回答，教師緊接著提出第二個(gè)問(wèn)題：完成交通信號(hào)燈這些基本功能需要哪些元器件？學(xué)生在教師的提示下，根據(jù)以往所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行分組討論、分析問(wèn)題，并給出答案“LED燈顯示三種顏色、數(shù)碼管用來(lái)顯示時(shí)間、單片機(jī)控制所有的功能、電源用來(lái)給所有電路供電”等等。

回答前兩個(gè)問(wèn)題，實(shí)際上是學(xué)生對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)或自身經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，學(xué)生自己會(huì)給出準(zhǔn)確答案。還有一些是從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)的新知識(shí)點(diǎn)，這也正是任務(wù)需要解決的問(wèn)題，可以在教師適當(dāng)?shù)奶崾鞠?，由學(xué)生自己思考、探索并主動(dòng)提出來(lái)。經(jīng)過(guò)教學(xué)嘗試，學(xué)生提出了：“如何讓三種顏色的燈交替閃爍”“如何讓時(shí)間顯示出來(lái)”“如何讓時(shí)間倒計(jì)時(shí)”等后續(xù)問(wèn)題或任務(wù)。對(duì)于某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，學(xué)生不可能都一次提出來(lái)，只有在完成任務(wù)的過(guò)程中先粗后細(xì)、逐步求精地提出并解決。

比如在配置元器件清單時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)校庫(kù)房里沒(méi)有晶振、30p電容、芯片座、綠色LED、10K電阻、程序燒寫器，這是在逐步完成任務(wù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

3.互助學(xué)習(xí)，逐步完成任務(wù)

在現(xiàn)代化的教學(xué)體系中，學(xué)生是課堂的主人，教師起指導(dǎo)作用，教師和學(xué)生之間要相互配合，充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，不斷培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索能力。教師在此階段的角色不是解惑者而是引路人，指導(dǎo)學(xué)生如何獲取線索，并在學(xué)生遇到疑惑時(shí)給予幫助，讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)需求主動(dòng)去學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)、編程語(yǔ)言、編程軟件的安裝使用等相關(guān)的知識(shí)，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生通過(guò)圍繞一個(gè)個(gè)任務(wù)查閱資料、展開(kāi)交流，在教師指導(dǎo)下商討出了解決方案：主控電路以單片機(jī)89S51為核心、編程用C語(yǔ)言、程序編寫用keil c51軟件等。然后根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)性和特長(zhǎng)將其分成3組，讓不同組之間進(jìn)行比較和競(jìng)賽，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)；使同組內(nèi)不同的學(xué)生承擔(dān)硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件程序的編寫、軟件的安裝、電子元器件的采購(gòu)、電路的焊接等，然后將完成的任務(wù)進(jìn)行組內(nèi)共享，一起探討遇到的問(wèn)題、尋求方法共同解決，保證學(xué)習(xí)的全面性，提高效率，相互之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，高效完成任務(wù)。

在采購(gòu)缺少的元器件時(shí)，教師只告訴其特點(diǎn)，然后讓每組負(fù)責(zé)的學(xué)生一起去電子市場(chǎng)進(jìn)行查找、詢價(jià)、議價(jià)、決定采購(gòu)量等。據(jù)學(xué)生反饋，自己查找海淀電子市場(chǎng)的位置并順利到達(dá)，在面對(duì)幾棟大廈琳瑯滿目的電子產(chǎn)品時(shí)蒙了，然后不停地咨詢，終于在熱情的賣家的幫助下完成采購(gòu)。其間還有個(gè)小插曲，在買高溫海綿時(shí)，學(xué)生跟店家說(shuō)買1米長(zhǎng)，店家大笑地問(wèn)：到底要多少海綿？是不是第一次來(lái)？學(xué)生不知所措地答買5米長(zhǎng)。最后店家給學(xué)生講了海綿的作用、制作方法等，并送給學(xué)生一塊。學(xué)生在采購(gòu)這個(gè)任務(wù)中，充分發(fā)揮主動(dòng)性和探索性，學(xué)到了校園里學(xué)不到的知識(shí)，長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)、提高了能力，獲得了成就感。

在相對(duì)比較難的電路設(shè)計(jì)和軟件編程方面，為了讓學(xué)生盡快明確解決思路，教師先給出相關(guān)案例讓學(xué)生觀摩并不斷探索。比如用電子制圖軟件protel 99嘗試?yán)L圖、用keil c51軟件嘗試編程，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行修改完善；等學(xué)生將原理圖和程序設(shè)計(jì)完成后，再用實(shí)物進(jìn)行硬件電路焊接、程序下載、軟硬件調(diào)試等，逐步完成每一個(gè)任務(wù)。

在電路焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)，技術(shù)好的學(xué)生利用4課時(shí)就準(zhǔn)確無(wú)誤地完成了焊接、程序下載、調(diào)試、上電運(yùn)行，看著自己一手制作的信號(hào)燈，成就感爆棚。隨后教師讓完成任務(wù)的同學(xué)去協(xié)助其他人，不僅鞏固了所學(xué)知識(shí)，還培養(yǎng)了互助協(xié)作精神。

4.學(xué)生互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)

總結(jié)評(píng)價(jià)也是教學(xué)過(guò)程中必不可少的部分，它起到了診斷教學(xué)成效、激勵(lì)學(xué)生、調(diào)節(jié)教學(xué)行為及促進(jìn)教學(xué)的重要作用。

所有任務(wù)結(jié)束后，讓全班學(xué)生投票選出完成又快又好的同學(xué)，讓其講解自己制作的感受，并將其作品在班里、微信群里進(jìn)行公開(kāi)展示；讓不同組之間進(jìn)行評(píng)價(jià)，不但能活躍課堂氣氛，還能使其更加全面地認(rèn)識(shí)自己和他人，促進(jìn)學(xué)生間的交流，在思考判斷對(duì)方行為的過(guò)程中，也鞏固了所學(xué)知識(shí)。教師根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)性和任務(wù)完成情況進(jìn)行了針對(duì)性的表?yè)P(yáng)，并提出改進(jìn)意見(jiàn)，并將所有學(xué)生作品分發(fā)給了個(gè)人。

通過(guò)不同途徑的評(píng)價(jià)，使學(xué)生有了很高成就感，提高了其自信心，還激發(fā)了在后續(xù)的學(xué)習(xí)生涯中的自主學(xué)習(xí)能力和探索能力，使學(xué)生更容易接受任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)模式，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

四、小結(jié)

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在設(shè)計(jì)十字路口交通信號(hào)燈的過(guò)程中，學(xué)生在進(jìn)行任務(wù)分析、分解、知識(shí)探索和任務(wù)逐步完成的過(guò)程中，掌握了電子電路設(shè)計(jì)的思路和步驟，鞏固了硬件知識(shí)的學(xué)習(xí)和編程語(yǔ)言的應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，而且其自主學(xué)習(xí)能力、溝通能力、專業(yè)能力普遍有了很大的提高，培養(yǎng)了學(xué)生在遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式比較適合《單片機(jī)控制設(shè)備安裝與調(diào)試》課程的學(xué)習(xí)，可以嘗試把這種教學(xué)方法應(yīng)用于其他學(xué)科的教學(xué)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]何磊.淺談任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在中職專業(yè)課程中的應(yīng)用[J].科學(xué)時(shí)代，2014（8）.

（作者單位：北京市工貿(mào)技師學(xué)院）