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[摘 要] 针对单片机课程教学中存在的一些问题，提出基于任务驱动的单片机教学方法，探讨了该教学方法在实施过程中的注意事项。实践表明，任务驱动教学法可有效提高学生的工程素养和创新能力。
[关 键 词] 单片机；任务驱动；项目导入；教学方法
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）19-0082-02
单片机是电子信息领域应用最广泛的一门技术，是相关工程技术人员重要的技术知识层面。单片机原理作为电类相关专业的一门重要的专业基础课程，其所涵盖的原理技术对于掌握智能化系统设备的运行维护、技术改造以及自动控制系统的设计与实现起着关键作用。单片机是电类专业本科教学中典型的初学上手易、实际应用掌握难的一门课程，是理论结合实践最紧密的课程之一。究其原因主要有以下几点：
（1）单片机技术课程的综合性强，先修专业基础课程多，包括电子线路、微机原理与接口、C语言等，对学习者专业基础知识面要求相对较高。
（2）单片机内部结构复杂，概念多、术语多、头绪多，汇编指令多且较抽象，系统的综合设计与编程考验学生的逻辑思维能力。
（3）单片机课程的实践性强，一般的系统结构都比较复杂且程序规模庞大，教师难以在有限的课时内把系统各功能模块细节都讲得既完整又透彻。
一、单片机教学中存在的问题
（一）重理论，轻实践
多数学校在单片机课程的大纲设置上把培养的重点放在理论教学上，实验实践课时安排少，这使学生少有机会理论联系实际，缺乏硬件设计和程序编译的直观感受，学习兴趣不高，学习效果差。如何激发学生学习兴趣，强化单片机技术的工程应用能力，就成为当前单片机课程实践性教学改革中一个亟待解决的问题。
（二）理论课教学效果差
单片机课程中涉及的概念术语多，再加上一些复杂算法，课程内容比较枯燥。尽管不少高校也提出了一些教学改革方案，如情境教学法、启发式教学法、构建多媒体教学环境等，但是综合教学效率不高，难以提升学生学习的自主性，学生学习的持续性和深入性也不够，难以保证教学质量和巩固教学效果。
（三）实验实践环节薄弱
大部分学校将实验内容安排在芯片基本功能的验证上，而对综合设计尤其联系实际的设计性内容涉及较少。同时，实验项目的选取一般都以单一功能的验证实现为主，较少要求去完成一个规模型的项目，导致学生缺乏思考，照方抓药，不利于学生自主性学习习惯的养成，对单片机系统总体把握不够，难以真正掌握单片机系统的设计与调试技术。
（四）理论与实际应用脱节
相对于单片机已成为电子产品的主流应用，单片机芯片市场更加多元细分的今天，单片机相关课程的教学却基本没什么变化，教学芯片也大都采用51系列单片机，教师和学生对其他系列型号的单片机陌生。显然与面向社会市场的技术应用一线必然存在着相当大的脱节，系统自主设计训练的缺乏让很多学生在面对一个实际项目时感到没有思路，无从下手。
二、基于“任务驱动”的教学方法
任务驱动教学法（task-based teaching）是一种基于建构主义教学理论的探究式教学方法。“任务驱动”是在教学过程中，根据项目总体要求，以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中，让学生自己提出问题，并经过思考和老师的点拨，自己解决问题。它通过教师将教学内容任务化，并在营造的模拟情景中提出任务，驱动学生开展学习、探索活动，寻找、搜索相关知识，归纳完成任务的方法和步骤。
同传统以教师为中心的教学方法相比，“任务驱动”教学法以学生为中心，以“项目”为载体，以实践为手段。以“项目”导入“任务”，注重任务内容的细节设计，任务实施的过程设计；注重培养学生学习单片机的兴趣，提升学生学习的主观能动性；注重学生的实践技能、创新思维以及团队协作能力的训练与提升。
三、“任务驱动”教学法在单片机课程教学中的应用
单片机课程教学指导思想是注重基础知识，以培养实践能力、综合应用知识能力、创造能力、在实践中主动获取知识的能力为主要目的，其课程建设要以培养具备一定专业能力的应用型人才为目标，以职业能力为课程标准，改革完善课程体系与教学内容，重视内容与技能的有机整合，强化学生能力的培养。
（一）设计项目任务
任务驱动教学法是实施操作性与实践性教学内容教学的有效方法，但在利用这一方法时要根据教学内容，充分考虑它的适用性，对教学内容进行科学深入的分析。项目的设计是整个“任务驱动”教学过程的关键，以项目实践为主的教学内容很容易将教学情境与工作过程相结合，实现教与学的一体化。以单片机工程师的典型工作任务为依据，组织序化教学内容，形成以功能分类的模块化的课程体系。
在教学内容组织过程中积极贴近岗位实际，从实践中提炼项目，确定课程任务。以单片机监控系统项目为例，围绕其包含的信号检测与转换、信息传递、参数设定、单片机信息处理及相关接口技术等知识与技能设计多个任务，如，单片机AD转换控制任务下包含按控制要求做出接口电路接线图、画出程序流程图、编写程序、进行程序调试等诸多任务步骤。每一个任务的设计既要考虑在项目的系统化前提下突出该分立单元模块的功能设计与实现；又要考虑教学内容的前后连贯性，保证教学进度的有序衔接。
（二）提高课堂教学效果
在课堂教学实践中以“项目”为载体导入单元教学“任务”。先提出一个系统化的实践项目，向学生讲解并演示该项目的设计思路和技术路线，在学生对该项目有一个整体初步的认识之后，再按模块分解项目提出具体的教学任务，在课堂单元中分步骤实施教学。
以“AD转换器应用”单元教学为例，首先给出一个创设情景，即AD转换器的现实应用场景，然后提出本节课的任务目标，使用AD转换器进行电压模数信号的转换，由单片机对接收的信息进行相应处理。在让学生对信号转换方法进行讨论的基础之上，由教师讲授AD转换器的工作原理和芯片结构，并进行现场仿真效果演示。然后由学生分组合作完成下列任务：硬件接口电路设计、软件设计、系统运行与调试。在任务完成的过程中，教师可适当引导学生应用相关的知识或技能，完成教学任务。最后对学生分组完成情况进行问题总结和针对性评价，做到区别激励、因材施教，同时布置课后整理出任务实施报告，巩固教学成果。 （三）模块化的设计思想
在教学设计和教学过程中将模块化的理念贯穿始终。将教材知识点根据教学进度结合工程实践，通过分解综合形成涵盖一定知识范围的几个项目模块，在每一个项目下再分解成多个任务模块，可以由多个学生组合去分别具体负责一个任务进度，引入分组合作竞争的教学模式，既给学生施加了一定的学习压力，又锻炼了团队协作能力。
在教学实施过程中将项目分解成不同的功能任务模块，每个任务对于系统项目来说都是一个分立的“插件”模块。在教学中提供实现功能任务模块的典型电路和代码，通过仿真或课堂实验演示运行效果，让学生直观形象地感知实践应用的成果，激发学生对任务背景知识学习的兴趣与自己动手实现任务设计的欲望。
（四）教师在“任务驱动”教学中的定位与要求
1.需要教师树立以学生为中心的教学理念与态度。教学设计要符合学生的特点，遵循学习的规律，力求满足不同类型和不同层次学生的需求。要为学生提供自主学习的机会以及充分表现和自我发展的空间。教学内容以可操作的典型项目为核心，将项目分解为任务模块融入不同阶段的章节中，让学生能够循序渐进地理解掌握知识，积累实践技能。
2.要求教师不但要具备一定基础的一线实践经验，还要能够与时俱进，跟踪了解行业的最新技术应用。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”经验是在书本上学不到的知识技能，对于实践性强的单片机课程的学习更是如此。
3.在教材上需要教师在不断实践中将课程内容标准化，可以采用自编教材，保障课程体系能够得到不断完善与更新。
“授人以鱼，不如授人以渔。”教学实践表明，在单片机课程教学中实施基于“任务驱动”的实践性教学模式，进行系统化的理论学习和工程训练。在实际教学过程中通过任务分解项目，分阶段有层次地展开教学，引导学生充分参与项目实施、任务完成的教学全过程，不仅增加了教学的知识性、趣味性、拓展性，而且提高了学生的工程素养、实践能力、创新意识，学生参加各类电子竞赛及认证考试成果显著，有效提升了教学质量水平。
参考文献：
[1]曹建树，薛龙.单片机创新实践教学改革与实验室建设[J].实验室研究与探索，2005，24（9）：4-6.
[2]朱学斌.项目导入任务驱动教学法及其应用[J].现代教育，2012（18）：17-18.
[3]唐炜.单片机原理与应用课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2002（3）：21-23.
[4]郭绍芳.任务驱动教学法的内涵[J].中国电化教育，2006（7）：57-59.
[5]欧阳慧平，王茜，朱江峰.系统化的“单片机应用技术”课程建设与改革[J].教育与职业，2011（2）：146-147.
[关 键 词] 单片机；任务驱动；项目导入；教学方法
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）19-0082-02
单片机是电子信息领域应用最广泛的一门技术，是相关工程技术人员重要的技术知识层面。单片机原理作为电类相关专业的一门重要的专业基础课程，其所涵盖的原理技术对于掌握智能化系统设备的运行维护、技术改造以及自动控制系统的设计与实现起着关键作用。单片机是电类专业本科教学中典型的初学上手易、实际应用掌握难的一门课程，是理论结合实践最紧密的课程之一。究其原因主要有以下几点：
（1）单片机技术课程的综合性强，先修专业基础课程多，包括电子线路、微机原理与接口、C语言等，对学习者专业基础知识面要求相对较高。
（2）单片机内部结构复杂，概念多、术语多、头绪多，汇编指令多且较抽象，系统的综合设计与编程考验学生的逻辑思维能力。
（3）单片机课程的实践性强，一般的系统结构都比较复杂且程序规模庞大，教师难以在有限的课时内把系统各功能模块细节都讲得既完整又透彻。
一、单片机教学中存在的问题
（一）重理论，轻实践
多数学校在单片机课程的大纲设置上把培养的重点放在理论教学上，实验实践课时安排少，这使学生少有机会理论联系实际，缺乏硬件设计和程序编译的直观感受，学习兴趣不高，学习效果差。如何激发学生学习兴趣，强化单片机技术的工程应用能力，就成为当前单片机课程实践性教学改革中一个亟待解决的问题。
（二）理论课教学效果差
单片机课程中涉及的概念术语多，再加上一些复杂算法，课程内容比较枯燥。尽管不少高校也提出了一些教学改革方案，如情境教学法、启发式教学法、构建多媒体教学环境等，但是综合教学效率不高，难以提升学生学习的自主性，学生学习的持续性和深入性也不够，难以保证教学质量和巩固教学效果。
（三）实验实践环节薄弱
大部分学校将实验内容安排在芯片基本功能的验证上，而对综合设计尤其联系实际的设计性内容涉及较少。同时，实验项目的选取一般都以单一功能的验证实现为主，较少要求去完成一个规模型的项目，导致学生缺乏思考，照方抓药，不利于学生自主性学习习惯的养成，对单片机系统总体把握不够，难以真正掌握单片机系统的设计与调试技术。
（四）理论与实际应用脱节
相对于单片机已成为电子产品的主流应用，单片机芯片市场更加多元细分的今天，单片机相关课程的教学却基本没什么变化，教学芯片也大都采用51系列单片机，教师和学生对其他系列型号的单片机陌生。显然与面向社会市场的技术应用一线必然存在着相当大的脱节，系统自主设计训练的缺乏让很多学生在面对一个实际项目时感到没有思路，无从下手。
二、基于“任务驱动”的教学方法
任务驱动教学法（task-based teaching）是一种基于建构主义教学理论的探究式教学方法。“任务驱动”是在教学过程中，根据项目总体要求，以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中，让学生自己提出问题，并经过思考和老师的点拨，自己解决问题。它通过教师将教学内容任务化，并在营造的模拟情景中提出任务，驱动学生开展学习、探索活动，寻找、搜索相关知识，归纳完成任务的方法和步骤。
同传统以教师为中心的教学方法相比，“任务驱动”教学法以学生为中心，以“项目”为载体，以实践为手段。以“项目”导入“任务”，注重任务内容的细节设计，任务实施的过程设计；注重培养学生学习单片机的兴趣，提升学生学习的主观能动性；注重学生的实践技能、创新思维以及团队协作能力的训练与提升。
三、“任务驱动”教学法在单片机课程教学中的应用
单片机课程教学指导思想是注重基础知识，以培养实践能力、综合应用知识能力、创造能力、在实践中主动获取知识的能力为主要目的，其课程建设要以培养具备一定专业能力的应用型人才为目标，以职业能力为课程标准，改革完善课程体系与教学内容，重视内容与技能的有机整合，强化学生能力的培养。
（一）设计项目任务
任务驱动教学法是实施操作性与实践性教学内容教学的有效方法，但在利用这一方法时要根据教学内容，充分考虑它的适用性，对教学内容进行科学深入的分析。项目的设计是整个“任务驱动”教学过程的关键，以项目实践为主的教学内容很容易将教学情境与工作过程相结合，实现教与学的一体化。以单片机工程师的典型工作任务为依据，组织序化教学内容，形成以功能分类的模块化的课程体系。
在教学内容组织过程中积极贴近岗位实际，从实践中提炼项目，确定课程任务。以单片机监控系统项目为例，围绕其包含的信号检测与转换、信息传递、参数设定、单片机信息处理及相关接口技术等知识与技能设计多个任务，如，单片机AD转换控制任务下包含按控制要求做出接口电路接线图、画出程序流程图、编写程序、进行程序调试等诸多任务步骤。每一个任务的设计既要考虑在项目的系统化前提下突出该分立单元模块的功能设计与实现；又要考虑教学内容的前后连贯性，保证教学进度的有序衔接。
（二）提高课堂教学效果
在课堂教学实践中以“项目”为载体导入单元教学“任务”。先提出一个系统化的实践项目，向学生讲解并演示该项目的设计思路和技术路线，在学生对该项目有一个整体初步的认识之后，再按模块分解项目提出具体的教学任务，在课堂单元中分步骤实施教学。
以“AD转换器应用”单元教学为例，首先给出一个创设情景，即AD转换器的现实应用场景，然后提出本节课的任务目标，使用AD转换器进行电压模数信号的转换，由单片机对接收的信息进行相应处理。在让学生对信号转换方法进行讨论的基础之上，由教师讲授AD转换器的工作原理和芯片结构，并进行现场仿真效果演示。然后由学生分组合作完成下列任务：硬件接口电路设计、软件设计、系统运行与调试。在任务完成的过程中，教师可适当引导学生应用相关的知识或技能，完成教学任务。最后对学生分组完成情况进行问题总结和针对性评价，做到区别激励、因材施教，同时布置课后整理出任务实施报告，巩固教学成果。 （三）模块化的设计思想
在教学设计和教学过程中将模块化的理念贯穿始终。将教材知识点根据教学进度结合工程实践，通过分解综合形成涵盖一定知识范围的几个项目模块，在每一个项目下再分解成多个任务模块，可以由多个学生组合去分别具体负责一个任务进度，引入分组合作竞争的教学模式，既给学生施加了一定的学习压力，又锻炼了团队协作能力。
在教学实施过程中将项目分解成不同的功能任务模块，每个任务对于系统项目来说都是一个分立的“插件”模块。在教学中提供实现功能任务模块的典型电路和代码，通过仿真或课堂实验演示运行效果，让学生直观形象地感知实践应用的成果，激发学生对任务背景知识学习的兴趣与自己动手实现任务设计的欲望。
（四）教师在“任务驱动”教学中的定位与要求
1.需要教师树立以学生为中心的教学理念与态度。教学设计要符合学生的特点，遵循学习的规律，力求满足不同类型和不同层次学生的需求。要为学生提供自主学习的机会以及充分表现和自我发展的空间。教学内容以可操作的典型项目为核心，将项目分解为任务模块融入不同阶段的章节中，让学生能够循序渐进地理解掌握知识，积累实践技能。
2.要求教师不但要具备一定基础的一线实践经验，还要能够与时俱进，跟踪了解行业的最新技术应用。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”经验是在书本上学不到的知识技能，对于实践性强的单片机课程的学习更是如此。
3.在教材上需要教师在不断实践中将课程内容标准化，可以采用自编教材，保障课程体系能够得到不断完善与更新。
“授人以鱼，不如授人以渔。”教学实践表明，在单片机课程教学中实施基于“任务驱动”的实践性教学模式，进行系统化的理论学习和工程训练。在实际教学过程中通过任务分解项目，分阶段有层次地展开教学，引导学生充分参与项目实施、任务完成的教学全过程，不仅增加了教学的知识性、趣味性、拓展性，而且提高了学生的工程素养、实践能力、创新意识，学生参加各类电子竞赛及认证考试成果显著，有效提升了教学质量水平。
参考文献：
[1]曹建树，薛龙.单片机创新实践教学改革与实验室建设[J].实验室研究与探索，2005，24（9）：4-6.
[2]朱学斌.项目导入任务驱动教学法及其应用[J].现代教育，2012（18）：17-18.
[3]唐炜.单片机原理与应用课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2002（3）：21-23.
[4]郭绍芳.任务驱动教学法的内涵[J].中国电化教育，2006（7）：57-59.
[5]欧阳慧平，王茜，朱江峰.系统化的“单片机应用技术”课程建设与改革[J].教育与职业，2011（2）：146-147.