基于任务驱动法的《单片机原理与应用》课程改革与实践

摘要:文章介绍了任务驱动教学法的实施过程,阐释了在《单片机原理及应用》课程教学中采用任务驱动法教学的特点。通过教学实践提高了学生学习的积极性,增强了学生的团队协作意识,并使学生分析问题、解决问题的能力得到了很好的发展。

关键词:高职教育;任务驱动;单片机

中图分类号:G642文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)33-0207-02

一、绪论

《单片机原理及应用》是电子类专业的专业技术基础课,是一门理论联系实际非常紧密的课程,不但要求掌握单片机的基本原理,更要求具有单片机应用系统的电路设计、编程和系统调试的能力。每年全国的大学生电子设计、竞赛,以及毕业设计的许多题目,都大量涉及有关单片机方面的内容。

在传统的教学方法下,这么重要的课程学生却往往学不好。原因是多种多样的,首先,我们面对的是高职院校的学生。这些学生在学习意识、学习方法、学习能力及学习动力上比较欠缺。另一方面是传统的教材和教学方法,让很多学生认为课堂教学和社会的需求相脱节,不能学以致用。因此,学习不能对他们产生足够的吸引力。

要提高学生的学习动力,在学院层面上,专业的课程设置与内容应围绕社会的需要,坚持以职业对技能和知识的实际需求为课程设置的依据,注重课程的职业功能性。在教师层面上,应当坚持以“能力为本位”的原则组织教学,注重教学方法的改革,充分发挥学生学习的积极性和主体作用,强调因材施教,追求实效。

金华职业技术学院的应用电子技术专业列为2007年度国家示范性高等职业院校建设计划立项建设专业。2008年初,学院聘请各位专家学者对应用电子技术专业开发了具有地方特色的基于工作过程的课程体系和框架教学计划。其中将《单片机原理与应用》更名为《微控制器应用》,学时为80,在学生大二上半学期开展教学,主要采用行动导向中的任务驱动教学法。

二、教学实施过程

任务驱动教学法是以工作任务为核心来训练专业技能并构建专业理论知识的教学法。“基于工作任务”是这种教学法的核心思想。任务驱动教学法包括五个步骤。而这门课程的教学完全按照任务教学法的五个步骤来实施的。下面分别介绍这五个步骤具体的开展过程:

1.提示工作任务。教师首先给学生讲清楚要完成的工作任务的内容、条件和目标,并通过对工作任务的提示,激发学生的学习兴趣。在该课程的实施过程中,包含了两个情景,一个是的电动自行车前大灯控制系统的设计,另一个为电动自行车超速报警系统的设计。每个情景包含3个子任务,电动自行车转向指示系统分成前大灯设计、转向灯设计和装饰灯设计这三个子任务。电动自行车超速报警系统是分成限速设置、速度测量、超速报警这三个子任务。子任务的教学安排是按照人的认知规律,从简单到复杂,层层递进。所有的授课内容围绕完成子任务来开展的。

2.尝试完成工作任务。开始每个子任务的教学时,教师先进行简单演示,然后让学生尝试完成任务,在学生完成任务的过程中教师适当地加以指导,对于简单的子任务比如前大灯设计、转向灯设计,学生能够通过模仿完成。而对于比较难的子任务比如速度测量、超速报警,由于涉及单片机内部定时器、中断系统等理论知识,学生由于缺乏必要的知识准备而难以完成任务,那么就转入第三个阶段。

3.提出问题。学生在实施任务的过程中,无论完成与否都会提出他们在实施的过程中遇到的问题。一些任务学生虽然能够通过模仿基本完成,但对操作的过程无法理解,带着很多的疑问。在这个过程中,教师主要是对学生提出的问题进行收集、整理并系统地回答学生遇到的问题。

4.查阅并理解和记住理论知识。比较难的任务学生不能完成,往往是因为对该任务的知识准备不够,此时需要教师讲解,或引导学生通过阅读教材或查阅其他资料来让学生获得完成工作任务所需要的专业技能和专业知识,并理解和记住。

5.回归工作任务。让学生把所获得的知识与当前的任务联系起来,在掌握了这些专业知识后,大多数学生能够完成任务。而且是带着任务找问题,带着解答来完成任务,完成任务的效果好。

三、教学实施特点

以往《单片机原理与应用》的教学内容安排往往是微型计算机基础知识、51单片机的硬件结构、51单片机的指令系统、汇编语言程序设计……。从以往的教学过程来看,往往到指令系统这部分内容已经激发不出学生的学习兴趣了,接下来的教学效果越来越差,最终坚持认真学完所有内容的学生就比较少了。

而采用任务驱动的教学形式能够让学生在完成任务后有成就感,让学生保持学习热情。它的教学实施主要有以下几个特点:

1.对指令的寻址方式和指令系统不集中讲解,不让学生死记硬背。而是教会学生如何理解并使用指令表。具体的指令是在完成任务的过程中需要用到哪条讲解哪条。学生通过反复使用该条指令很容易理解并能灵活运用。

2.不采用传统的实验箱来学习单片机。用实验箱不需要学生设计硬件电路,课程学完后学生对硬件知识理解、掌握不好。而采用任务驱动教学法,每个子任务不论大小都是一个完整的单片机应用系统,设计过程是在PROTEUS仿真软件中进行,学生既要完成硬件设计也要完成软件设计。该软件能够对单片机进行实物级的仿真,效果直观。通过完成子任务,让学生对学过的硬件知识有较深的理解并最终能运用。当然,Proteus功能强大,也不能取代实际的单片机系统,所以最后还是要学生搭建一个做出实物,包含所学过的所有功能,这样使学生对整个单片机应用系统的开发过程也有更深刻的理解。

3.采用小组合作方式开展教学,三个学生分为一组,共同完成任务。这种组织方式能充分发挥学生学习的主观能动性,培养学生小组合作精神和相互沟通交流的能力。

4.考核采用形成性考核方法:其中形成性考核占总成绩的70%,终结性考试占总成绩的30%。其中形成性考核项目包括:平时表现占10%(主要考核出勤、上课表现);六个教学子任务每个各占10%(主要考核任务完成的情况、完成的快慢以及是否完成扩展功能,由此判断学生的动手能力);终结性考核采用在规定时间内上机完成小任务的形式,教师预先出好6道小项目,学生以抽签的方式来抽取考题。

四、教学实施效果

用传统的授课方式由于没有直观的演示,学生听课不知老师所云,造成老师在讲台上大讲,学生在课桌上昏昏欲睡,效果非常差。采用任务驱动教学法来实施该课程,经过一学期的教学试验,教学效果有很大的改进,表现在以下几个方面:

1.学生的参与意识提高了。教师在每节课都要求学生完成一个具体的任务,学生在思想上就有紧迫感,在教师讲解的过程中,学生不再是被动地接受,而是积极地参与、思考和学习,学习能力自然得到锻炼和提高。

2.学生发现问题、分析问题和解决问题的能力提高了。刚开始学生在完成任务的过程中遇到许多问题,而且大多数问题都希望老师给解答。教师在解答学生问题的过程中也教学生分析问题解决问题的方法。通过多次训练,学生提的问题越来越少,遇到问题时学生能够主动通过网络收集资料或者通过小组成员交流或者通过多次仿真试验来解决。

3.学生具有团队协作精神,能主动与人合作、与人交流和协商。所有任务都是以小组为单位完成的,小组成员分工不同,相互协作共同完成任务。这种组织形式可以让学生在合作中体验成功,从而培养学生良好的学习习惯和团队协作精神 。

五、总结

本课程特点是内容多、实用性很强。为解决教学中理论与实践脱节的问题,我们实施任务驱动法教学,经过实践我们认为任务驱动法教学法能够较好地培养学生的社会责任感和团队协作能力;培养学生工作积极主动、仔细认真的工作态度和质量意识;使学生在专业技术领域具备可持续自学能力,适应社会发展需要。

参考文献

[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.

[2]李法春.单片机原理及接口技术案例教程[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]姜大源,吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.

作者简介:廖任秀,女,福建永定人,金华职业技术学院信息工程学院讲师,硕士,研究方向:应用电子技术。