任务驱动法在微机原理与单片机技术教学中的应用探究
[摘 要]将任务驱动法应用到微机原理与单片机技术教学中，能够有效促进教学效果的提升，并在此基础上促进学生综合能力的提升。文章对传统教学模式存在的问题进行了分析，介绍了任务驱动这种教学方法，探索了任务驱动法在单片机教学中的具体应用情况，最后提出了应用任务驱动法进行单片机教学时的注意事项，希望有助于教学工作者正确应用任务驱动法来进行单片机教学，从而促进教学质量的提升。
[关键词]任务驱动法;单片机教学;应用
[基金项目]2019年广东省高等教育教学改革项目“新工科背景下深化产教融合聚焦智能制造現代产业学院人才培养体系建设的探索和实践”（No.586）;2019年广东省教学质量与教学改革项目“测控技术省级教学团队”（No.75）;2018年东莞理工学院质量工程项目“自动化重点专业建设”（No.201802005）;“测控技术教学团队”（No.201802016）
[作者简介]任 斌（1975—），男，河南周口人，博士，东莞理工学院电子工程与智能化学院教授，主要从事机器人、自动化装备、智能控制等研究;宋 跃（1963—），男，湖南邵阳人，硕士，东莞理工学院电子工程与智能化学院教授，广东省教学名师，主要从事嵌入式系统与智能测量研究。
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）32-0268-03 [收稿日期] 2020-02-22
在信息科技快速发展的社会背景下，单片机已经在各行各业得到了比较广泛的应用，与此同时市场对相关技术人才的需求也在不断增加，这就对学校的单片机教学工作提出了更高的要求[1]。学校在进行单片机教学时应当注意面向市场并结合单片机市场的发展形势，这样才能培养出符合市场需求的优秀技术人才。在计算机、机械等各专业的课程中都有与单片机相关的教学内容，而这些课程通常都是一些需要将理论和实践紧密结合到一起的课程。而任务驱动法就是一种能够将理论和实践教学结合到一起的教学方法，因此对其在单片机教学中的应用情况进行探究是非常必要的。
一、传统教学模式存在的问题
目前，很多学校在单片机教学时仍采用传统的教学模式，即先让学生了解单片机内部结构、指令系统，然后进行程序设计方面的教学，最后针对系统扩展以及相关外围器件的应用进行讲解，在讲解过程中还要结合一些相关的应用实例。这种传统教学模式主要存在以下几个方面的问题：
（一）教学方法落后
传统教学模式下，单片机教学通常将理论教学和实验教学分开，而理论教学通常在课堂上完成，但是单片机专业理论知识比较枯燥难懂，因此纯理论的课堂教学方式并不能获得预期的教学效果。而实验教学通常都是对课堂讲授的理论知识进行验证，实验不具备综合性、开放性，而且严重缺乏创新性[2]。这种传统教学模式，不仅缺乏趣味性，而且也难以让学生理解单片机技术中的精髓，也无法促进学生操作能力、创新能力的有效提升。
（二）现有教材有待完善
目前，职业院校使用的单片机技术教材，比较偏重于理论内容，实例相对而言比较少，而职业院校的学生接受能力并不是太高，尤其是在理论教学方面，加之课程内容具有较强的抽象性，这就致使学生难以通过理论学习的方式对单片机原理和其他抽象性较强的理论知识进行深入理解，久而久之会跟不上教师的教学进度，学习效果自然无法获得有效保障。此外，教材更新速度较慢，这就使得学校教授的内容跟不上市场发展，从而导致培养出的学生难以符合市场需求[3]。
（三）教学针对性不足
传统教学模式下，教学针对性必然不足，也就无法做到我们常说的因材施教，教学效果自然无法获得保障。而且学校教学将软件和硬件割裂开来，导致学生在进行实际设计时，并不具备系统化设计的思想，从而影响其设计效果，这也是传统教学模式的一大劣势。
二、任务驱动法概述
（一）任务驱动法的概念界定
任务驱动法就是教师将需要教授的内容予以合理的设计，使其成为具体的任务，然后以此作为驱动，并结合相应的实例来引导学生通过主动学习和思考的方式来解决问题[4]。任务驱动法使得学生能够将学习和操作结合起来，在边学边做的情况下更加深入地掌握相关知识技能，从而达到预期教学目标。学生在完成任务的过程中，必然会遇到很多问题并尝试合适的问题解决方法，因此任务驱动法还能全面培养学习者分析和解决相关问题的能力。
（二）任务驱动法的特点
应用任务驱动法进行单片机教学时，无论是教师的教学活动，还是学生的学习活动，都是以具体任务为核心开展的，这是其最为重要的特点。在此情况下，教师能够更好地理顺自己的教学思路，而学生也能更好地明确自己的学习目标，从而获得更好的教学效果。教师在指导学生完成任务时，可以将涉及的各种新知识、新技能采用穿插性的方式进行讲解，不必完全遵照教材顺序进行讲解，这样学生能够更加清楚地理解相关知识和技能在单片机技术中的具体应用情况，同时也避免了纯理论教学的枯燥、抽象，增加学生对单片机技术学习的兴趣。
（三）任务驱动法的应用步骤
任务驱动法的具体应用主要包括以下四个步骤：
第一，教师设计出具体的任务。此处的任务不仅是指教学任务，同时也是指教师为学生设计的学习任务。这是应用任务驱动法进行教学时的首要环节，此环节最为重要的地方就是任务设计。教师设计的任务必须与实际生活相贴合，最好是学生见过的实例，同时还要能够引发学生的兴趣。
第二，为了完成任务应当采用的思路、方法及具体操作。教师设计出具体的任务后，需要采用适当的方法对任务进行讲解，使学生能够对完成任务的思路、方法及具体操作等有一个清晰的了解，在这一环节教师要充分发挥主导者的作用。
第三，学生需要边学边练。教师应当结合任务实际情况，指导学生通过边学边练的方式来掌握相关知识和技能。在此过程中，教师应当注意尊重学生的主体地位，积极引导学生发挥自身的主观能动性及创新创造能力。这样有助于学生更加深刻地感受整个认知过程，并且在此过程中培养自身的问题解决能力，增强创新创造意识。 第四，总结相关规律，并且注意突出重点。任务完成之后的总结是非常重要的，能够起到画龙点睛的作用。教师可以引导学生根据自己在任务进行中的具体情况来总结相应的规律和技巧，从而使其能够将实践所得上升至理论层面，并且对任务重点有一个突出的了解。此阶段可以采用教师点评、学生讨论等方式进行。
三、任务驱动法在单片机教学中的应用情况
（一）教学运用说明
在单片机教学中应用任务驱动法，如果单纯使用理论说明的方式来进行教学指导，可以在一定程度上增强学生对单片机学习的兴趣[5-6]。大部分学生能够在完成教师分配的任务的过程中，理解并掌握相应的理论知识，并且提升自身的操作技能，但是少部分优秀学生会感觉学有余力，因此可以为这些学生设计更高的教学要求。而单纯利用任务驱动法进行讲解，学生在解决问题时需要独立查找内容、制订任务方案、进行任务总结，教师只要负责从旁指导，学生在整个任务完成的过程中都是主导者，但是这种教学方式明显对学生的综合素质要求较高。因此，教师可以将理论教学、任务驱动法这两种教学方式结合起来，使用先简后繁的方法进行教学指导。首先指导学生了解任务驱动法，其次引导其在实践操作的过程中逐渐掌握新的技能和知识，最后还要开展针对性教学，这样可以让学生全方位了解将任务驱动法应用于单片机教学中的重要性。
（二）具体应用过程
论文以“道路灯具系统”为例，对应用任务驱动法进行单片机教学的具体过程进行介绍。
第一，教师对需要学生完成的任务进行介绍。此次任务主要是利用单片机设计合适的道路灯具系统，该系统主要是对十字路口的红绿灯进行控制，使其按照规定的要求亮起、熄灭。具体要求如下：开始时全部红灯亮起，之后南北绿灯亮、东西红灯亮，此时车辆可南北向行驶，经过固定时长后，南北绿灯灭、黄灯亮，经过固定时长后红灯闪烁，同时东西绿灯亮，此时车辆可东西向行驶，经过固定时长后，东西绿灯灭、黄灯亮，如此循环往复，指导交通运行。
第二，教师应适当提高任务要求。任务驱动法应用的第二阶段，学生对任务已经非常清楚，此时教师应当结合任务内容引导学生进行创新，促进其创新能力的提升。教师可以更加深入地从任务中发掘问题，也可对相关实例进行分析。比如，教师可以增加道路灯具系统的设计难度，为其增加一些要求，比如，道路交通系统能够根据人流量、车辆情况进行控制。学生可在网络上查找相关设计资料，也可以向教师请教，在此基础上制订出合理的设计方案，之后根据方案进行软件和硬件系统的设计，最后进行任务总结。学生进行任务操作时，教师应当给予其适当的引导和帮助，包括为其提供必要的资料，这样才能帮助学生顺利完成相关任务，并掌握相应的知识和技能。
第三，进行任务分析。教师在进行任务设计时，应当结合课本实际内容，同时学生也应当结合课本知识来解决任务进行过程中的一系列问题，这样才能达到任务驱动教学的主要目的。任务完成后，教师还需要对整个任务操作过程进行分析，总结相应的任务技巧，使得理论知识能够上升到实践应用中。
（三）总结经验
任务完成后，教师应当及时组织学生进行讨论，让学生能够相互交流自己在进行任务操作时的各种体会，并且分享彼此在任务过程中解决问题的相关经验。教师还应当指导学生对这些经验进行总结和分享，以此来促进学生自主学习能力的提升。
四、运用任务驱动法进行单片机教学的注意事项
（一）角色和地位的转变
任务驱动法的特征：一是以任務为主线，二是以教师为主导，三是以学生为主体。任务驱动法进行单片机教学时，整个教学过程都离不开学生的参与和配合，因此教师必须采取措施调动学生的参与积极性，而想要做到这一点，教师必须做好自身的角色转换工作。教师应当从原来的知识灌输和讲授者，转变为任务教学的组织者、引导者;教师还应当走向讲台，深入到学生中为其进行指导，同时要加强与学生之间的交流，注重与学生共同进行讨论和学习。应用任务教学法进行单片机教学时，教师必须明确自身的角色，认识到教师应当通过合理的指导，帮助学生自主实现相关知识的建构。任务驱动教学模式下，教师起着尤为重要的作用，因此教师应当积极主动地了解学生，当其遇到问题时可以帮助其搭建相应的支架，并在此基础上引导其自主解决相关问题;当学生缺乏学习主动性时，应当通过提出问题的方式激发其探索欲，促使其主动探究相关问题;学生完成教师分配的任务后，教师还要及时进行评价，并且鼓励其进一步完善该任务。
（二）任务操作要与理论相结合
应用任务驱动法进行单片机教学的一个重要目的在于，将传统的被动型学习模式，转变为主动型学习模式，让学生在比较真实的环境中进行学习，并且完成教师分配的任务，因此教师需要创建出与学习主题相关，并且贴合实际的学习情景。教师应当引导学生学会带着任务学习，这样学生的学习可以更加直观、形象。教师还要注意引导学生在接到分配的任务后，积极思考怎样完成任务，遇到难题时要注意与相关理论进行结合，对现有理论进行深入的理解和掌握，这样才能更加快速准确地解决相关难题。
（三）任务设计应当分散重点和难点
学生要想全面掌握相应的单片机知识、技术等内容，需要以循序渐进的方式进行逐步积累。在进行任务设计时，教师应当对任务大小、知识容量、前后知识衔接等方面的问题予以充分考虑。同时还应当考虑各个学生之间的接受能力差异，积极了解每个学生的实际情况，对其专业基础、认知能力等有一个较为清晰的了解，在此基础上进行因材施教。在任务设计时，还应当将教学内容中的重点、难点问题予以分散，避免由于其过于集中导致学生无法有效地消化理解相关内容。教师在指导学生完成任务时，要注意培养学生的质疑能力、批判能力及创新创造能力，使其突破固定模式，大胆进行猜想和判断，并在此基础上进行创新。
（四）重视知识建构
知识建构就是让学生在进行任务操作的过程中，对习得的技能和知识，以及其深层次的本质属性予以重新认识，对于自己已经掌握的知识则要依据自身的思维方式予以衔接和归类，在此基础上对已有知识重新进行整合，最终依照自己的方式完成相应的知识建构。知识建构完成后，需要在教师指导、学生交流和实践的过程中对其进行完善。
五、结束语
综上所述，任务驱动法是当前比较常用的一种教学方法，对于培养学生的动手能力、自主学习能力等有着非常重要的作用。传统的单片机教学模式存在一定的问题，而采用任务驱动法进行单片机教学有助于解决这些问题。而在应用任务驱动法进行单片机教学时，需要注意角色和地位的转变、任务操作要与理论相结合、重视知识建构以及任务设计应当分散重点和难点，这样才能保证教学效果。
参考文献
[1]赵翠荣.任务驱动法在单片机教学中的应用[J].西部素质教育，2018，4（14）：208+210.
[2]李聪玲.任务驱动法在单片机控制设备安装与调试课程中的应用[J].职业，2018（29）：60-61.
[3]李莎，曹吉花，宗素兰.任务驱动教学法与应用型人才培养[J].铜仁学院学报，2017，19（9）：104-107.
[4]王健，李琦，陈思喜.技能类课程中任务驱动和项目教学法的运用[J].湖南大众传媒职业技术学院学报，2019，19（2）：102-105.
[5]刘岩.任务驱动法在《单片机原理及应用》教学中的应用[J].科技视界，2016（3）：238+285.
[6]顾娅军，李骏.基于“任务驱动法”的单片机教学研究[J].电脑知识与技术，2012，8（16）：3899-3901+3933.
论文来源：《教育教学论坛》 2020年32期