季 峰

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引言

建構(gòu)主義認(rèn)為： 知識是學(xué)習(xí)者在一定的情景下，運(yùn)用合適的學(xué)習(xí)資料，借助教師和學(xué)習(xí)工具的幫助，通過意義構(gòu)建的方式學(xué)習(xí)而獲得。 而符合構(gòu)建主義觀點(diǎn)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法是以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，教師為主導(dǎo)，通過互動(dòng)方式，以完成某項(xiàng)具體任務(wù)為載體達(dá)到學(xué)習(xí)目的教學(xué)方法[1]。 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)都是圍繞如何完成具體的任務(wù)進(jìn)行的。 教師教學(xué)思路清晰，學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確，更容易掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。

高職教育是培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線，具備必要的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)實(shí)踐能力的實(shí)用人才。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)是高職電子信息專業(yè)學(xué)生所必修的一門專業(yè)課，也是學(xué)生應(yīng)掌握的一門專業(yè)技能。 學(xué)好該課程，對以后的嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)有很大的幫助，此外，也可以提高學(xué)生初涉職場的競爭力。 該課程的知識體系是在一個(gè)大的框架下分成了許多部分，具有知識點(diǎn)多、邏輯性強(qiáng)和內(nèi)容抽象的特點(diǎn)。 而高職類院校學(xué)生的特點(diǎn)是：已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力，但抽象思維能力有待提高。 因此學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，存在興趣大、但難以理解課本知識的問題。 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是在一個(gè)個(gè)典型任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，教師引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列任務(wù)的教學(xué)方法[2]。 學(xué)生在任務(wù)完成過程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，構(gòu)建真正屬于自己的知識技能[3]。 因此，該教學(xué)方法是一種較適用于高職電子信息專業(yè)“單片機(jī)原理與接口技術(shù)” 課程的教學(xué)方法。

1 教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)任務(wù)提出

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)中，任務(wù)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合學(xué)生的特點(diǎn)[4]，這直接關(guān)系到教學(xué)的效果。 在任務(wù)的設(shè)計(jì)中，要遵循學(xué)生的知識背景和將要學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為出發(fā)點(diǎn)[5]，以學(xué)生掌握知識和技能為目的原則。 因此，所設(shè)計(jì)的任務(wù)應(yīng)是合理的、科學(xué)的、系統(tǒng)的，并具有層次性、綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)[6]。 其課程體系如圖1 所示。

圖1 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程體系Fig.1 SCM principle and interface technique course system

在“單片機(jī)與接口技術(shù)”的學(xué)習(xí)過程中，根據(jù)圖1 所示的該課程知識體系，要求學(xué)生掌握的主要內(nèi)容有：匯編/c51 語言編程，單片機(jī)的串口、中斷、定時(shí)器的使用方法和單片機(jī)對外設(shè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 就電子信息專業(yè)類而言，利用單片機(jī)進(jìn)行信息傳輸也是學(xué)生應(yīng)該掌握的技能，因此學(xué)生應(yīng)能根據(jù)通信協(xié)議建立起單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸通道。 據(jù)此，教學(xué)要求可歸納為以下兩個(gè)方面：（1）能圍繞單片機(jī)開發(fā)控制系統(tǒng)；（2）會(huì)根據(jù)通信協(xié)議開發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸通道。 根據(jù)以上對高職類學(xué)生思維特點(diǎn)和“單片機(jī)與接口技術(shù)”課程體系與教學(xué)要求的分析，我們設(shè)計(jì)了如下的總體任務(wù)：通過微機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，單片機(jī)控制的信息顯示系統(tǒng)。 該任務(wù)可分解為3 個(gè)方面的內(nèi)容：（1）單片機(jī)和微機(jī)的串口通信；（2）單片機(jī)對外部顯示設(shè)備控制；（3）按外設(shè)的通信協(xié)議建立起單片機(jī)與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?可以看出，該任務(wù)滿足了高職類電子專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。此外，在該總體任務(wù)的解決過程中， 要注重引導(dǎo)學(xué)生如何分析、發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題，以其進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

總?cè)蝿?wù)是由若干個(gè)具體的子任務(wù)構(gòu)成的，其完成也是通過若干個(gè)具體子任務(wù)的實(shí)施來實(shí)現(xiàn)的。 因此有必要進(jìn)一步對這些任務(wù)進(jìn)行具體化描述： 單片機(jī)通過串口接收微機(jī)傳來的信息，根據(jù)約定的協(xié)議，或把該信息直接送到與單片機(jī)相連的LCD（型號1602）顯示（同時(shí)回送給微機(jī)顯示），或先把該信息存入與單片機(jī)相連的14CO2存儲(chǔ)器（通過I2C 協(xié)議傳輸信息），然后從14CO2讀出后，再送LCD 顯示。 這些具體任務(wù)的實(shí)施，可以使學(xué)生學(xué)會(huì)匯編語言，掌握定時(shí)器、串口通信和中斷系統(tǒng)的使用方法，能根據(jù)I2C 協(xié)議建立起通信通道。

1.2 教學(xué)任務(wù)分析

該任務(wù)實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)由單片機(jī)控制的戶外廣告屏（這樣描述可激發(fā)學(xué)生興趣）。 可將整個(gè)任務(wù)分解為3 個(gè)子任務(wù)：A.單片機(jī)與微機(jī)間的通信；B.單片機(jī)和14CO2間的通信；C.單片機(jī)和LCD 間的通信。

子任務(wù)A 分析：主要是需要解決微機(jī)和單片機(jī)之間的通信問題。 在硬件上，需要采用Max232 把微機(jī)和單片機(jī)的串口連接起來，在軟件上，需要編寫單片機(jī)接收/發(fā)送給微機(jī)信息的程序，微機(jī)的串口通信不需要編程，可采用“串口調(diào)試助手”。

子任務(wù)A 編程所遇到的問題有：（1） 串行接口工作方式的設(shè)定；（2）串口通信比特率定時(shí)器初值和工作方式的設(shè)定；（3）單片機(jī)對微機(jī)發(fā)送結(jié)束的判斷，需要采用定時(shí)器的方式確定發(fā)送是否結(jié)束，用定時(shí)器中斷來結(jié)束接收程序。 通過對這3 個(gè)問題的解決，學(xué)生會(huì)初步掌握定時(shí)器、串口和中斷的使用方法。

子任務(wù)B 分析：14CO2是通過I2C 協(xié)議進(jìn)行通信的，但是采用的89S51 單片機(jī)沒有I2C 接口，需要對單片機(jī)編寫基于I2C 協(xié)議的通信程序。

子任務(wù)B 遇到的問題及解決辦法：（1） 確定單片機(jī)的那些引腳給14CO2提供SCL、SCD 信號，這是硬件連接的問題，（2）微機(jī)和單片機(jī)通信的速率高于單片機(jī)寫14CO2的速率，需要在單片機(jī)開辟一個(gè)緩沖區(qū)，存放單片機(jī)從微機(jī)接收到的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)接收完后，再把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到14c02 中保存。該任務(wù)的實(shí)施，可使學(xué)生掌握如何根據(jù)通信協(xié)議編寫程序，單片機(jī)RAM 區(qū)域的范圍是多少，那些地址可以作為緩沖區(qū)等知識。

子任務(wù)C 分析： 根據(jù)1602 的使用手冊編寫LCD 的驅(qū)動(dòng)程序。 1602 在顯示完本屏的第一行后，可以立即顯示第二行，但顯示完第二行后需要延時(shí)一段時(shí)間再顯示下一屏的第一行。

子任務(wù)C 遇到的問題：（1）學(xué)習(xí)根據(jù)器件的手冊進(jìn)行編程；（2）實(shí)現(xiàn)換行編程的技巧；在完成子任務(wù)（3）后，可以啟發(fā)學(xué)生：是不是可以在LCD 和單片機(jī)間增加一個(gè)并行接口8255，這可以作為一個(gè)課外的趣味練習(xí)。

整個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜， 因此每個(gè)子任務(wù)的分析是在該子任務(wù)實(shí)施前才進(jìn)行的。

2 教學(xué)任務(wù)的實(shí)施及評價(jià)

2.1 教學(xué)任務(wù)的實(shí)施

為了使學(xué)生對硬件電路的構(gòu)造理解得更深刻，在任務(wù)實(shí)施的過程中，沒有采用已經(jīng)做好的電路板或試驗(yàn)箱，而是要求學(xué)生把元器件或元器件的底座焊接在實(shí)驗(yàn)版上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)板上單片機(jī)引腳的連接情況確定如何編程。 為避免學(xué)生焊接錯(cuò)誤，在焊接前，要求學(xué)生用 Protel 軟件畫出版圖，檢驗(yàn)正確后再焊接。

編程使用的是匯編語言，采用的軟件是Keil。該軟件可以對單片機(jī)內(nèi)部的各寄存器、定時(shí)器、串口等進(jìn)行監(jiān)測，既方便了程序的調(diào)試，又可以幫助學(xué)生初步了解單片機(jī)的工作過程，加深對單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。 在子任務(wù)（1）中單片機(jī)和微機(jī)的串口已經(jīng)通過Max232 相連，因此沒有采用傳統(tǒng)的編程器對單片機(jī)燒錄程序，而是采用新穎的ISP 在線下載編程方式。 學(xué)生可以自己動(dòng)手自由地把修改后的程序下載到單片機(jī)，增加了學(xué)生的自主性。

各子任務(wù)完成后， 需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。在這個(gè)過程中，教師要積極調(diào)整自己的角色，充分當(dāng)好學(xué)生的助手。 這個(gè)過程是學(xué)生對以前知識進(jìn)行總結(jié)、吸收和提高的重要階段。

2.2 學(xué)生完成任務(wù)后的交流評價(jià)

在學(xué)生完成任務(wù)后，應(yīng)及時(shí)組織了交流和評價(jià)。在整個(gè)交流和評價(jià)過程中，堅(jiān)持了公正、客觀、公平的原則。 交流和評價(jià)不僅激發(fā)了學(xué)生的成就感，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神， 而且促使學(xué)生進(jìn)行反思，把學(xué)習(xí)到的東西進(jìn)一步地系統(tǒng)化。 如：引導(dǎo)學(xué)生理解模塊化設(shè)計(jì)的好處； 為方便后期的調(diào)用和調(diào)試，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃好各階段任務(wù)的入口程序。 在對交流的信息進(jìn)行總結(jié)、歸納的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行自我反思，查找教學(xué)中的不足， 為以后改進(jìn)教學(xué)方法打下基礎(chǔ)。

2.3 考核方法

合理、科學(xué)的考核方法可有效緩解學(xué)生對應(yīng)試教育的逆反心理，使學(xué)生不必?fù)?dān)心考試，從而以一個(gè)輕快的心情達(dá)到學(xué)習(xí)目的對待學(xué)習(xí)。 在本教學(xué)方法中，摒棄了傳統(tǒng)的試卷考核方式，制定出以注重學(xué)生設(shè)計(jì)能力、問題分析和解決能力、學(xué)習(xí)和應(yīng)用上的創(chuàng)新能力的考核模式。 該模式把工作過程各個(gè)環(huán)節(jié)的考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，按量化指標(biāo)對過程和結(jié)果實(shí)施考核。 具體標(biāo)準(zhǔn)是：按照子任務(wù)A、B 和C 各占權(quán)值的25%，系統(tǒng)的整體調(diào)試占權(quán)值15%，學(xué)生在任務(wù)實(shí)施和交流評價(jià)過程中的表現(xiàn)占權(quán)值的10%的方案進(jìn)行綜合評價(jià)。

3 結(jié)語

本文結(jié)合單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程的知識點(diǎn)、高職學(xué)生的知識背景和思維特點(diǎn)，提出了該課程基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)法。通過具體的任務(wù)，把抽象的知識具體化，散碎的知識系統(tǒng)化，使學(xué)生在任務(wù)實(shí)施的過程中自然掌握知識和技能。 在該教學(xué)方法中，要處理好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：首先，選取的任務(wù)既能反應(yīng)需要掌握的知識， 也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，任務(wù)目標(biāo)明確，任務(wù)分解要闡明原因，任務(wù)分析要明晰、易懂。 另外，任務(wù)完成后的交流評價(jià)和考核方法的改革必須高度重視。 最后，要注重引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)其領(lǐng)悟、探索和創(chuàng)新能力。

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