基于任务驱动式的课程教学模式革新

杨素敏，谢志英，陈 静, 王 凯

(军械工程学院 信息工程系，河北 石家庄 050003)

基于任务驱动式的课程教学模式革新

杨素敏，谢志英，陈 静, 王 凯

(军械工程学院 信息工程系，河北 石家庄 050003)

本文结合“计算机硬件技术基础”的课程特点和教学实践，提出了任务驱动式的教学改革模式，并从教学内容、教学手段、教学方法和考核方式等多个方面提出了改进措施。教学效果证明，该教学模式既可以有效提高学生学习的主动性和参与度，又可以对学生创新能力的培养起到促进作用。

任务驱动；教学模式；Proteus仿真；教学手段

0 引言

“计算机硬件技术基础”课程是我院直通车专业科学文化必修课，该课程涉及知识点较多，既包含硬件知识又包含软件知识，同时工程实践性又较强[1]。随着课程改革，该课程教学时数大幅精简，目前仅有30学时讲授，10学时实验。在以往的授课中，学生普遍认为该课程概念抽象，难以理解[2]，为确保学生在有限的学时内，对计算机的硬件结构、实现原理、软件编程和实际应用有一个全面的理解和掌握，课程组结合课程特点和教学实践，提出了任务驱动式教学模式，从教学内容、教学组织、教学手段、教学方法、考核方式等多个方面进行了改革[3-5]。教学效果证明，该模式可以有效提高学生学习的主动性、参与度及创新能力。

1 课程总体设计

该课程的授课目标是培养学生计算机硬件的分析和设计能力，开拓学生创新能力，提高工程实践能力。为了在有限的教学时数下实现该目标，课程组将教学内容分解为硬件基础理论、电路设计、汇编语言程序设计、电路仿真和实物搭接等一系列任务单元，教师通过选取典型项目，依据各任务单元实现的先后顺序重组教学内容，使课程内容与任务流程相同步，强调硬件与软件的结合，适当淡化微机内部和芯片内部工作原理，强化外部接口与应用[6]。另外，由教师和学生共同设计了与生活和装备紧密相关的10余个实验项目。

学生在学习和掌握典型项目的基础上，通过借鉴和适当地创新，对典型项目进行修改、补充和提升，进而开发出自己的项目。课程总体设计如图1所示：

图1 教学总体设计

2 任务驱动的教学内容

传统教学模式是按照计算机系统及其各大组成部分的硬件结构与工作原理为主线依序展开，课程原有的教学内容如表1所示。

表1 原有教学内容

由于原教学内容各部分章节衔接较少，学生对硬件系统缺乏整体性认识，并且由于缺乏对所学内容的实时仿真，学生缺乏对软硬件的感性认识，因此影响了学习的主动性和积极性。为此，课程组调整了原有课程章节顺序，将教学内容按照任务单元进行组织优化，主要改革如下：

(1)将I/O接口内容提前，在讲解完8086CPU后，将Proteus电路仿真模拟软件引入教学，利用Proteus实现对CPU最小模式的硬件电路仿真，帮助学生深度理解所讲内容，做到课堂教学既有理论支撑又有实践证明，在很大程度上提高了学生对课堂知识的理解和应用能力，对8086CPU的数据传送的过程和时序也有了一个整体认识。

(2)在汇编指令讲解时，只精讲传送MOV指令、加法指令和IN/OUT指令等常用指令，对于减法、乘除法等类似指令以及串操作等非常用指令改由学生自主学习完成。

(3)将程序设计的选择结构和循环结构融入到硬件不同功能的实现中(如流水灯、奇数灯或者偶数灯等多种显示效果)，避免了纯讲软件设计抽象的弊端。

(4)加大了典型芯片应用的课时数，增加装备保障典型案例。例如针对存储器芯片设计内容，引入LLP12火控计算机存储器系统设计案例，提出采用2K*8位的6116芯片如何设计12K*16位存储系统的问题，引出存储器芯片的三种扩展方式和片选方法，最终设计出适用于LLP12火控计算机中存储器系统。又如在讲解IO接口通信无条件输入/输出方式时，引入我国自行研制装配在F7型飞机上的SY-80型火控雷达装备案例进行讲解，其上包含有为相关航空电子设备提供必要的参数显示和状态指示，它们可以通过LED灯和数码管等简单外设采用无条件输入/输出方式实现。

(5)通过搭建仿真电路，使学生对硬件产品的设计有了一个完整的认识。改革后的教学内容如表2所示，课改前后教学时数对照，如图2所示。

表2 改革后教学内容

图2 教学内容改革前后学时对比图

3 因地制宜的教学方法和手段

1)多样化的教学方法

俗话说：教无定法，贵在得法。课程组以任务为驱动, 针对任务的不同阶段采用了问题式、研讨式、案例式、“小教员”等多种教学方法，使课程教学效果有了明显的提升。例如：在基础理论学习阶段，针对存储器芯片设计内容，首先采用案例式教学，引入LLP12火控计算机存储器系统设计案例，并提出“采用2K*8位的6116芯片如何设计12K*16位存储系统”的问题，以此引出存储器芯片的三种扩展方式；接着采用研讨式教学，组织学生讨论不同的设计方案，如有的学生提出采用“先位扩展再字扩展”的方式，有的则提出“先字扩展再位扩展” 的方式，学生就此问题进行了激烈的讨论，最后，总结出适用于LLP12火控计算机的存储器扩展方式；接着又提出了“针对不同存储系统设计需求如何选择片选方式”的问题。在对线选法、局部译码法和全译码三种方法优缺点分析的基础上，最终实现了LLP12火控计算机中存储器系统设计。

2) Proteus虚拟仿真引进课堂

传统模式下，教师课上讲解理论知识，学生利用实验课到硬件实验室进行知识的验证，由于两者衔接不够，往往使学生缺乏激情，丧失了对该课程的学习兴趣。为此，课程组将Proteus电路仿真模拟软件引入教学，通过发挥Proteus动态仿真的优势，在课堂上，教师一边讲解理论知识，一边利用Proteus设计硬件电路，创设教学情景，做到课堂教学既有理论支撑又有实践证明，增加了课堂上师生之间的互动，将更多的工程实践知识融入到课堂教学中。通过这种方式，使学生对所学知识产生直观的认识，既抓住了学生的好奇心，也在很大程度上提高了学生对课堂知识的理解和应用能力。

3)网络化的教学手段

课程组借鉴了MOOC思想完善了课程的网络教学平台，该平台设置了教学课件、虚拟实验、第二课堂、教学录像、动画视频和试题库等多个模块，为学生提供了自学、复习、练习和测试环境，为师生交流、答疑构建了良好的互动渠道，为教师及时、准确地掌握学生学习的动态提供了第一手资料。网络教学平台的主页如图3所示。

4 综合化考核方式

原先，课程考核方式为：笔试70分+平时成绩30分，既缺乏实验考核环节又缺乏可量化的评价标准，考试分数仅凭一张试卷，既无法检验学生的动手实践能力，也不能真实、全面地反映学生学习的总体情况。改革后，采用了“笔试50分+项目设计30分+平时20分”的考核模式，增加了实验设计考核，加强了平时考核，精炼了理论考核，量化了考核标准，实现了可量化的综合考核方式，如表3所示。

图3 网络化教学

表3 考核评价方式

5 结语

针对“计算机硬件技术基础”教学时数较少，教学内容抽象、难于理解和实践性强的特点，本文介绍了我院采用任务驱动法进行的教学改革：将教学内容融入到设定的任务中，通过完成具体任务引导学生边学边练、协同合作, 不仅解决了学时少的问题，还保证了教学内容的完整性、系统性。通过改革，学生在学习兴趣、课外作业、参与程度、实践能力及竞赛获奖等方面都有了突出的表现，近2年来共获国家级竞赛一等奖3项，二、三等奖各1项的好成绩。

[1] 周荷琴，冯焕清.微型计算机原理与接口技术[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2013.

(杨素敏等文)

[2] 陈立刚，徐晓红.“计算机硬件技术基础”教学内容改革[J].南京：电气电子教学学报，2013(2)：30-32.

[3] 冉燕辉，唐万梅.任务驱动教学模式在数据结构课程设计中的应用探究[J].重庆：计算机科学，2013，40(11A):389-391.

[4] 张甜.项目任务教学法在电子技术课程教学中的应用[J].武汉：高等函授学报(自然科学版), 2009(6):45-46.

[5] 涂文婕，刘宝明，张宣.任务驱动法在计算机技术与实验课程中的应用[J].武汉：空军雷达学院学报, 2010(2) :464-465.

[6] 代菲菲．基于“导入项目及任务驱动”教学理念的高职计算机教学应用研究[J],武汉：软件导刊，2012(7):168-170.

Revolution and Innovation of the Teaching Model Based on Task-Driven

YANG Su-min，XIE Zhi-ying, CHEN Jing, WANG Kai

(DepartmentofInformationEngineering,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)

On the basis of the characteristics of the Computer Hardware Technology Basis course and our teaching practice, the teaching revolution mode based on the task driven is proposed.And the improving measures are put forward, which are obtained from the teaching content, teaching means, teaching method and examination way and so on.From the teaching effect we can see that this teaching model can effectively improve learning initiative and engagement of students, and can play a significant role in cultivating students′ innovative ability.

task-driven method; teaching mode; proteus simulation; teaching means

2016-01-05;

2016-05-04

杨素敏(1971- )，女，博士，副教授，主要从事计算机应用方面的研究工作，E-mail：yangaumin1971@sina.com

G642.0

A

1008-0686(2016)06-0056-04