嵌入式系统实验教学中任务驱动法的应用实践探寻

王磊

（乌鲁木齐职业大学，新疆 乌鲁木齐 830023）

在传统嵌入式实验教学的过程中，更加重视理论化与知识化的教学方式，忽视了嵌入式技术当下发展的速度与涉及的课程量。这导致学生在学习后，对于实际工程中存在的应用问题依旧无法下手。当下市场发展的过程中，对于嵌入式人才的需求量较大，因此，未来如何针对嵌入式系统教学进行加强，从而培养出合格的嵌入式工程师人才成为对教学水平的考验。本文主要针对当下嵌入式系统课程特点进行分析，主要站在激发学生学习兴趣、培养学生自主学习、提高学生创新能力的角度进行讨论，对任务驱动法在嵌入式系统实验教学中的应用思路进行了思考。

1 嵌入式系统实验教学体系研究的背景

在当下国内很多高校已经开始在研究生教学和本科生教学中开设了嵌入式系统的教学课程，并且建立了嵌入式系统教学实验平台，主要目的就是对电子工程、计算机、自动化、机械工程、仪器仪表等专业的学生进行教学。未来发展的过程中，社会对于学生的水平将会有更高的要求，因此，为了使学校培育的学生能够跟上技术发展的速度，需要尽快对学生进行加强培育，使学生能够掌握相关知识结构。学校在未来教学的过程中，自动化专业教学计划中将会增加嵌入式系统及原理的课程，教学内容主要是讲解嵌入式系统的基本概念、阐述嵌入式系统的关键技术、介绍嵌入式系统未来的开发与运用。

嵌入式系统原理与应用中，实验建设的主要作用就是为了更好地配合相关课程来开展教学内容，这一专业教学中的指导思想在于使学生通过大量的设计与实验来掌握基础性的技能以及知识，而非大而空洞的各种理论。对于学生来说，如果未来想继续进行深造，那么，嵌入式系统实验教学能够为研究生阶段的学习打下基础，而如果学生想进行就业，那么，嵌入式系统实验教学也能够使学生在工作的过程中更加得心应手。

2 任务驱动法教学理论基础

任务驱动法主要的教学理论基础就是建构主义理论。建构主义理论分为什么是学习和如何进行学习两部分。首先介绍什么是学习部分，在这一部分中建构主义认为，未来学习环境是由四大要素构成，分别是情景、协作、会话、意义。而在这样的学习环境中，学习者能够学习多少不取决于学习者自身的知识理论基础和教师的讲解能力，而是取决于学生能够根据自身经验来进行建构的水平。也就是说，这一理论认为知识并非是教师的传授，而是在一定情景的影响下，学习者在协作过程中通过教师或者学习伙伴来使用必要的学习资料建构。其次，则是如何进行学习部分，在这一部分中，建构主义的主要理论基础在于引导学生在教师的指导下进行学习，也就是说，需要强调学生在学习过程中的主体作用，但是，也不能忽略教师在教学中起到的引导作用。教师在这样的学习过程中属于意义建构的帮助者与促进者，并非是知识的传授者与灌输者。学生在这样的学习过程中，属于对信息进行加工的主体，是意义的主动构建者，而非外界刺激或者被灌输的对象。

3 嵌入式系统实验教学的特点

嵌入式系统实验教学与其他教学课程相比后可以发现，嵌入式系统实验教学自身拥有非常鲜明的教学特点以及教学要求，同时拥有自己独一无二的特色。

3.1 软硬结合，理论性强

嵌入式系统属于将软件与硬件进行了紧密的结合，进而形成了有特别功能和用途的装置，这一装置能够嵌入其他系统中。正是出于这样的原因，嵌入式系统实验教学的过程中，学生需要站在系统的角度进行思考，更好地配置硬件资源、系统内核、编写程序等，从而发挥出嵌入式系统应有的作用和效果。

3.2 知识点覆盖量广，综合性强

嵌入式系统课程不仅仅涉及非常多的知识，同时，也有着众多的操作系统。简单来说，知识中包括程序编写语言、数字电路、计算机组成、微机原理及接口、单片机等。而操作当中则是包括有操作系统、网络技术、通信技术，未来如何能够将众多的基础课程进行组合从而形成更好的教学效果，已经成为未来教师和实验技术人员主要的研究方向。

3.3 与工程实践紧密结合，实践性强

嵌入式应用在市场上拥有非常大的前景和更高的适用性，因此，在学生学习的过程中，需要掌握更多开发过程中提出的技术和相关要求，只有这样，才能够培养出更多的创新性高素质人才。

4 当下嵌入式实验教学的不足之处

在当下国内高校发展的过程中，嵌入式实验平台已经正式开始建设，但是，在国内发展的过程中，嵌入式平台正式进入高校的视野时间较短。这就导致实际教学的过程中没有关键的教学理论和教学体系进行支持，尤其是在实验环节依旧有很多的问题，具体来说，主要表现在以下几个方面。

4.1 学生缺乏积极性和主动性

伴随着高校的逐渐扩招，未来生源的质量将会出现下降现象，而这就导致学生在实验的过程中缺乏原有的积极性和主动性。当下很多学生在实验过程中主要的目的就是应对课程，遇到实验中存在的问题也不愿意进行详细思考。教师在这样的教学过程中成为学生的依赖对象，而这导致学生在学习的过程中解决问题的能力很难提升。

4.2 实验教学资源不足

在前文中提出，嵌入式实验教学往往涉及非常多的理论，因此，也就需要众多的教学资源进行支撑。但是，当下高校实验室中的实验教学资源往往较少，这导致学生的开发能力和学习拓展能力受到了影响。除此之外，当下高校实验室中的教材和教学资源往往是供应商提供的，为了更好地取得教学效果，实验指导教材需要进行替换。最好的结果就是任课教师和实验指导教师能够在授课之余根据本校实验设备和学生特点进行联合制定，这能够保证最好的教学效果。

4.3 实验类型多为验证性实验，忽略创新性实验和设计性实验

在当下大多数高校的嵌入式系统试验教学体系中，很多实验主要是根据实验手册提供的已有实验按照一定的顺序完成，这些实验已经得到了结果，学生只需要根据这些实验进行不断验证即可。而这种缺乏自己特色的教学实验导致实际教学的过程中实验体系出现了一定的僵化，进而缺乏系统性和创新性，影响了学生的创新能力和实践能力。

4.4 对实验平台过分依赖

伴随着未来实验平台的快速发展和进步，很多时候需要学生独立完成的实验已经被很多实验模块所完成，实际上，这一目的在于节约上课时间，但是，这也导致很多时候学生缺乏必要的实验环节。学生在这样的实验教学过程中，仅仅根据相关步骤来进行操作即可，而其中的某些原理学生根本无须在实验中理会，这显而易见地降低了实验难度，结果就是在培养学生的过程中无法培养出创新性人才和工程性人才，企业也就无法得到需要的嵌入式人才。

5 嵌入式实验教学中应用任务驱动教学法的策略

5.1 优化当下教学资源，提升驱动量

认可教师和实验教师未来需要更加透彻地掌握嵌入式实验设备的基础技术指标、功能特点、性能参数、可做实验项目。在这一基础上，教师可以制定相关的教学任务实验表，通过教学中的实验任务表引导学生进行更深层次的实验尝试。同时，针对已经发布的任务，教师还需要使用实验项目指导书，根据授课对象的实际情况制定系统级和应用剂的实验方案，从而更好地进行教学。

5.2 改变验证性实验为主的教学方式，发布更多设计性、创新性实验任务

在嵌入式系统实验项目发展的过程中，教师需要根据学生对知识的学习水平和学习状态进行分析，同时也需要考虑学生当下对知识的理解程度、掌握程度、动手能力，形成一整套实验教学体系。实验教学体系中，需要包括验证性、设计性、创新性，教师针对于这三方面的问题来设计出相关的实验任务，从而更好地进行嵌入式实验教学。这三层次的实验需要根据基础来进行验证，并且考虑到学生完成任务的可能性、难度、创新性等方面。尽量做到让学生在任务中能够实现由浅入深地进行学习，从而在学习的过程中引入一定应用价值和自己特色的实验课题，从而更好地扩展学生的知识面，使学生对嵌入式知识领域实现更深层次的认识，这点非常更重要。

5.3 采用基于任务的实验教学方法

未来嵌入式实验教学最终的教学目的就是让学生能够自己动手，设计出一套属于自己的嵌入式系统方案。基于这样的教学理念，未来为了更好地使学生对嵌入式系统进行理解，需要使用基于任务的实验教学方法，也就是教师提供一份基于实验任务的教学方案，让学生参与教学中。同时，教师在这样教学的过程中需要引导学生一步步完成这一项目的分析、设计、开发等流程，让学生根据课程的进度对任务中涉及的各种实验进行分析，最终构建出一个完整的嵌入式系统。通过任务驱动型的实验教学模式，未来能够使学生在学习的过程中一开始就是带着任务来进行学习，为了完成任务的需求，学生需要在学习的过程中不断采集全新的知识点。这种主动性的知识点索取要比单纯的教师灌输式教学好，因此，未来教学的过程中，教师使用任务驱动型教学方法进行嵌入式实验系统教学，有助于学生更好地对嵌入式知识进行理解，同时，也有助于学生提升对嵌入式实验的学习兴趣。

5.4 鼓励学生参加比赛，提高学生的积极性和自主性

在未来发展的过程中，教师可以将参加比赛也作为任务之一，这种教学方式能够使学生的实际动手能力得到提升，进而激发学生的积极性和创新性。未来需要发掘出更有强烈的学生，而比赛的方式能够达成这一目标。比赛不仅仅能够大大增强学生的实践动手能力和项目研发能力，同时，对于学生的项目协作和团队精神也有着非常重要的意义。

6 结语

未来，需要针对任务驱动型教学方法对嵌入式系统实验课程进行改革，当下已经取得了一定的成果，建立了更好的时间教学体系。在未来发展的过程中，需要站在一定的基础上提升学生实验的积极性，但是，需要注意的是，教学体系的改革属于长期性系统工程，未来要想为市场培育出优秀的嵌入式系统人才，需要广大教育工作者付出更大的努力。