基于任務(wù)驅(qū)動的單片機原理教學(xué)模式探討

呂敬祥 龍滿生

（井岡山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 江西·吉安 343009）

0 引言

2016 年教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的通知，指出教育信息化工作要堅持促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理念，堅持應(yīng)用驅(qū)動的基本方針。高校作為人才培養(yǎng)的搖籃，應(yīng)該積極響應(yīng)政府號召，主動探索應(yīng)用驅(qū)動的教育教學(xué)方法。“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，是近年來提出的一種新的教學(xué)方法，它以任務(wù)為驅(qū)動，實現(xiàn)了任務(wù)的同時能完成理論學(xué)習(xí)與實踐技能的培養(yǎng)。其明確的定義為在整個教學(xué)過程中，教師導(dǎo)入富有趣味性或挑戰(zhàn)性的一個學(xué)習(xí)任務(wù)，以此任務(wù)為主線調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而激發(fā)學(xué)生積極主動的應(yīng)用學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行自主探索和協(xié)作學(xué)習(xí)，并在完成任務(wù)的同時，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)實踐活動的教學(xué)方法。[1]“任務(wù)驅(qū)動法”的教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的以知識傳授為主要特征，教師在整過教學(xué)中作為主體而學(xué)生只是被動接受的教學(xué)模式。

單片機原理課程是電子信息類專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。它把數(shù)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(tǒng)的單片機教學(xué)都是以其學(xué)科體系作為出發(fā)點，過分注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)及其邏輯關(guān)系，導(dǎo)致了理論性很強，學(xué)生學(xué)得吃力教師教得辛苦，影響了教學(xué)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(xué)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(xué)完，學(xué)生已經(jīng)對單片機產(chǎn)生枯燥的情緒，開始打退堂鼓。因此對單片機課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。作者通過多年來在單片機教學(xué)過程中實踐經(jīng)驗及教學(xué)摸索，認(rèn)為階段性的小成果是激發(fā)學(xué)生興趣的最直接有效的方法，鑒于此，本文嘗試將“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法應(yīng)用于高校單片機課程教學(xué)中，達(dá)到在課堂教學(xué)中培養(yǎng)了學(xué)生的知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂教學(xué)效果。

1 單片機課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，單片機技術(shù)在社會各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，單片機課程所依托學(xué)科背景也擴大到幾乎所有電類專業(yè)。由于單片機課程具有多學(xué)科集成、發(fā)展及更新速度較快等特點，現(xiàn)有的課程體系和教學(xué)方案設(shè)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(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)沒有無縫連接；（2）教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段較陳舊；（3）對學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍不足，無足夠的實驗學(xué)時及項目化的教學(xué)案例。

許多教育者從各個層面提出了一些教學(xué)變革。陳海云針對單片機結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和模塊化特點，提出將思維導(dǎo)圖用于單片機教學(xué)中，促使學(xué)生建立“系統(tǒng)—模塊思想”。[3]王丹等為了提高單片機課程教學(xué)效率和教學(xué)效果，提出采用Proteus 仿真軟件充實理論教學(xué)及加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。[4]牛曉偉等針對單片機教學(xué)中工程性、應(yīng)用性強，但學(xué)生的實踐能力缺乏的特點，提出“理實一體化”單片機教學(xué)模式，旨在提高大學(xué)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(xué)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(xué)模式，在一定程度上激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。[6]

可以看出，這些教學(xué)改革在一定程度上取得了成效。但作者認(rèn)為根據(jù)單片機課程實踐性強的特點，由任務(wù)驅(qū)動項目化的教學(xué)模式將是一種比較好的教學(xué)方法。

2 課程項目的設(shè)計

單片機原理是一門傳統(tǒng)而又發(fā)展較快的學(xué)科，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，通過前期調(diào)研及對本院與企業(yè)的卓越工程師培養(yǎng)計劃的分析，根據(jù)職業(yè)崗位技能需求，對單片機課程的內(nèi)容進(jìn)行整合、增減之后將理論知識與實踐技能相結(jié)合，構(gòu)建以任務(wù)為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容，如表1。改革后的課程內(nèi)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(wù)。在每一個任務(wù)里確定好任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)分析、相關(guān)知識和任務(wù)實施四個互為相關(guān)的四部分組成。

表1 “單片機原理課程”任務(wù)劃分

3 項目教學(xué)的實施

開展課程學(xué)習(xí)方法的研究，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容組織方式變革主要采用以下幾種教學(xué)方法：

（1）以項目為中心，任務(wù)驅(qū)動的項目教學(xué)方法。每次教學(xué)均圍繞一個任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)的組織，圍繞任務(wù)目標(biāo)這條主線進(jìn)行各相關(guān)知識點和技能點進(jìn)行教學(xué)。教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生作為中心，邊講邊學(xué)，與此同時進(jìn)行相關(guān)任務(wù)訓(xùn)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(xué)的目的。教師提前將任務(wù)布置給學(xué)生，學(xué)生利用課余時間收集資料進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備初步確定好任務(wù)目標(biāo)，對任務(wù)進(jìn)行分析。在這個過程中，學(xué)生提前了解了本輪教學(xué)目的，不再去被動接受教師的填鴨式灌輸。課堂教學(xué)過程中雙方再一起對任務(wù)進(jìn)行分析，在這個過程中教師教授相關(guān)知識。

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

（3）小組合作任務(wù)驅(qū)動法。以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式是小組合作任務(wù)驅(qū)動式課堂教學(xué)模式，這種模式能夠?qū)崿F(xiàn)以學(xué)定教，提高學(xué)習(xí)的主動性。在單片機原理課程教學(xué)過程中，將授課班級學(xué)生分成不同的組，制定課程方案時，每個小組進(jìn)行討論、修改，共同完成課程的任務(wù)方案，教師針對各個小組方案進(jìn)行比較，確定課程最終教學(xué)方案。在教學(xué)過程中再次讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，讓學(xué)生積極發(fā)言，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊精神，積極思考的職業(yè)素養(yǎng)。

4 課程考核評價

成績對學(xué)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(xué)金。但如果只拿住考試的指揮棒，會讓學(xué)生的學(xué)習(xí)目的功利化，僅僅去應(yīng)付考試，甚至還會通過不正當(dāng)途徑去獲得好的成績。本課程以前的考核主要側(cè)重記憶，會導(dǎo)致有些學(xué)生雖然成績好，但實際應(yīng)用能力差?；谌蝿?wù)驅(qū)動的教學(xué)模式也必須改革課程考核評價。

為突出課程的應(yīng)用性，注重對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，本課程的總成績=平時成績（50%）+期末成績（50%）。采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式之后，整過課程教學(xué)都是以任務(wù)為主線，平時的成績可以在每次任務(wù)結(jié)束后進(jìn)行記錄和評分。評判依據(jù)的制定標(biāo)準(zhǔn)可按完成任務(wù)的先后順序、質(zhì)量及對任務(wù)所涉及知識的表達(dá)能力等方面進(jìn)行。通過上一學(xué)期筆者的教學(xué)實踐表明，期末最終成績和平時成績較契合。因此，通過教學(xué)模式的變革，提高了學(xué)生對平時學(xué)習(xí)的重視程度及學(xué)習(xí)興趣，自然的改善了學(xué)習(xí)風(fēng)氣，達(dá)到了學(xué)習(xí)成績能有效反映學(xué)生的真實水平的效果。

5 結(jié)語

針對單片機課程特點，在教學(xué)過程中采用“以學(xué)生為主體，教師定任務(wù)做主導(dǎo)，以項目為課程引領(lǐng)，任務(wù)為驅(qū)動”的教學(xué)模式，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。最終實現(xiàn)了課程培養(yǎng)與職業(yè)能力的無縫對接，收到了較好的教學(xué)效果。