基于任務驅動的“單片機應用技術”課程開發與應用探索

摘要：“單片機應用技術”是安全防范技術專業的一門主干課程，面向安防產品開發、生產、測試一線工作崗位，直接培養學生“安防單片機產品調試”的核心職業能力。針對課程的特點，應從安防行業實際出發，引入“任務驅動”理念，為培養學生工程實踐能力和創新能力，在課程設計理念、教學內容選取與組織、教學方法手段、考核等方面進行教學改革。

關鍵詞：單片機應用技術；安防；教學改革；任務驅動

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）08-0094-03

現狀分析

安全防范技術專業是為順應安防產業發展而建立的專業。作為一個公共安全與技術防范緊密結合的新興產業，迫切需要安防產品開發、生產、測試一線崗位的高素質技能型安防專業人才?！皢纹瑱C應用技術”是安全防范技術專業的專業基礎課，面向安防產品開發、生產、測試一線工作崗位，直接培養學生“安防單片機產品調試”的核心職業能力，是一門面向應用的、具有很強的實踐性與綜合性的課程，具有承前啟后的重要地位。學好單片機課程，可為學生在以后學習監控技術和消防等課程打下堅實的基礎。同時，單片機技術是開發安防智能儀器儀表的關鍵技術，具有中央控制器的作用，安防產品幾乎離不開單片機，學好單片機課程，有利于學生在以后工作中的可持續發展。

單片機的傳統教學采用的是先基礎、后應用的模式，重理論教學，借大量的原理引導學生入門，應用技術只是點綴，各個知識點不能緊密結合，并且實踐操作存在一定的時間滯后性，使學生對單片機的學習一直局限于抽象的理論學習中，理解起來困難，而且感覺枯燥乏味，學習興趣不濃厚。

基于目前的現狀，應根據項目導向、任務驅動教學的需要開發建設“單片機應用技術”課程，以提高學生的學習興趣，增強學生的操作技能和實踐能力。

課程設計理念

為使高職學生具備一定的安防單片機產品組裝與調試、維護維修、產品設計的輔助能力，“單片機應用技術”課程打破了傳統的學科教學模式，以職業崗位要求為前提，以職業能力的培養為重點，從以下幾個方面進行了課程設計。

首先，企業全程參與課程設計。通過與省內安防企業的合作，向安防產品研發生產企業設計、測試等一線人員以及在安防行業從事產品測試、維管的往屆畢業生征求關于課程建設的建議。

其次，以工作任務為載體，引入“任務驅動”思想，構建課程內容。通過單片機在安防產品中應用情況的調研和分析，緊扣單片機的開發流程，篩選得出了安防產品維護員、安防設備維修員、安防產品調試員、安防產品設計助理等崗位的典型工作任務。每個工作任務的教學內容和過程都按照完整的開發流程展開，根據不同的對象和系統，各環節的教學要求有所側重，著重培養學生安防產品的軟件調試與軟硬件聯調能力。

再次，以激發學生學習興趣為目的選擇設計對象，盡量貼近學生的活動領域和生活經驗，采取簡單易懂的實例，從而增強學生的自信心，提高學習興趣。

教學內容選取

針對職業崗位進行能力需求分析 在深入調研的基礎上，針對安防產品組裝與調試、安防產品設計助理、安防產品維護維修等崗位，在課程專家指導下，由行業專家和專業教師共同分析崗位中的典型工作任務，推衍出對應的職業能力，如表1所示。這些職業能力都是基于安防單片機應用產品設計、制作與調試工作過程中應具備的基本工作能力分解出來的。

工作任務的設計 “單片機應用技術”課程的知識點主要包括存儲器、I/O接口、指令系統、定時器/計數器、中斷、匯編語言的應用、接口技術的運用等。安全防范系統主要包括入侵報警系統、視頻監控系統、門禁控制系統、消防控制系統等，如圖1所示。本課程從這四大獨立系統的常見產品著手，收集了大量與安防專業有關的安防單片機一線實例，篩選、整合成7個典型的工作任務，把這7個任務作為線索穿插于單片機硬件、指令系統、匯編語言、接口技術的講解中，讓學生在具體的工作任務中學到理論知識，同時進行仿真和硬件實驗，變抽象為具體。7個任務由淺入深，始終圍繞典型的單片機開發設計過程展開，注重學生軟件調試與軟硬件聯調能力的培養，從而使學生的能力得到逐步提高。同時注重理念、方法和職業素質的培養，以利于學生將能力拓展到其他領域。7個任務各自對應的知識、技能和素質要求如表2所示。在進行知識學習的同時，加強實踐訓練，通過課程實訓、畢業設計等實訓環節的系統化訓練，使學生獲得單片機應用的基本知識和技能，為學生的可持續發展打下良好的基礎。

教學內容組織與安排

基于真實任務，遵循學習規律，按照單片機開發工作過程組織安排教學內容。

教學內容的組織突破了傳統知識體系結構，按照單片機開發工作流程的要求，重組、序化內容。實際上，單片機開發的安防產品牽涉面廣，具有一定的復雜性和特定性。根據能力培養的基本規律，在課程設計中對實際安防單片機產品一線的任務進行了篩選、簡化，基于企業真實案例得到充足的教學素材，然后根據安全技術防范系統的組成，選擇常見安防單片機產品，遵循學生職業能力培養遞進規律，由淺入深組織教學，共設置了7個工作任務（即簡單家庭緊急報警電路的實現、可燃氣體檢測報警器的實現、安防報警信號燈的控制、消防水箱水位的控制、反射型紅外探測器在單片機中的應用、電子密碼鍵盤的實現、電動云臺的控制）。

每一個工作任務的實施，都按照單片機的實際開發工作過程組織安排教學內容，注重學生軟硬件調試能力的培養，體現職業性與實踐性。在每個任務最后還安排一個產品調試維修分析環節，使學生在具備一定的軟硬件調試、維護維修能力的基礎上，進一步開闊其視野，提升其能力。每個工作過程的實施過程如圖2所示。課程內容的組織與安排如圖3所示。

教學方法與手段改革

以學生為主體，穿插應用分組討論、自學答疑、課堂提問、啟發教學等教學方法引導學生積極思考、主動學習、靈活運用。同時，根據不同的學習內容、不同的工作任務，采用不同的教學方法。下面介紹幾種常用教學方法的具體運用。

任務驅動法 在課程的每個階段，定出具體任務。例如，學習單片機的指令系統知識之前，先下達“使用信號燈模擬報警主機防區指示燈”的工作任務，然后分析工作流程，最后得出要完成這個工作任務需要哪些知識，進而進入知識點的學習，學好后再來解決這個工作任務。做到邊做邊學，學中做，做中學。

引導文法 在課程中以引導文法展開教學，包括：（1）給出一個任務以及功能要求的文字引導文件；（2）確定初步設計方案；（3）分析系統硬件構成圖；（4）設計流程圖；（5）編程并調試，使學生在實訓中熟悉單片機軟硬件設計的方法和技巧。

示例教學法 邊操作示范，邊講解相應的理論知識，使學生熟悉項目的完成過程。比如教師在介紹單片機系統的調試要領時，將現成的試驗箱與計算機系統連接，通過單步、斷點調試程序，實時觀察實驗效果，使學生真實領會調試過程的要領。

理論講解教學法 課程內容部分采用教師理論講解教學法，使學生直接了解和掌握相關知識點。比如，在介紹單片機存儲器的結構時，通過動畫板書形象展示存儲器的構成。

實例教學法 在教學過程中使用大量的實例進行教學。比如，在介紹單片機的基礎知識時，列舉大量單片機在安防設備、工業控制設備、醫療儀器中的應用實例，使學生比較全面地了解單片機的作用。

考核方法改革

采用與本課程教學相適應的多種考核形式，一方面注重平時成績，另一方面注重實際能力，克服“讀死書、為了考試而學習”的高分低能的現象，培養工程型應用人才。成績評定采取三部分考核評價體系，即“筆試+實驗考試+平時成績”，其中筆試占50%，實驗考核占30%，提問、作業、平時表現等平時成績占20%。

該課程是司法部精品課程。通過課程改革，使學生在各個工作任務的實現過程中，建立單片機系統的整體概念，使學生具有應用單片機系統進行軟硬件開發的初步能力，能將理論基礎知識與安防工程應用相結合，培養學生的工程實踐能力和創新能力、理論聯系實際能力及解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]于復生，范文利.任務驅動教學法在機電一體化系統設計教學中的實踐與探索[J].電氣電子教學學報，2004（1）.

[2]徐國慶.職業教育項目課程的幾個關鍵問題[J].中國職業技術教育，2007（4）.

[3]劉艷.案例教學法在單片機教學中的應用[J].電腦知識與技術，2008（5）.

[4]李全利.單片機原理及應用技術[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]汪海燕.《單片機應用技術》課程實驗實訓項目改革探索[J].價值工程，2011（2）.

（責任編輯：王恒）

任務驅動法 在課程的每個階段，定出具體任務。例如，學習單片機的指令系統知識之前，先下達“使用信號燈模擬報警主機防區指示燈”的工作任務，然后分析工作流程，最后得出要完成這個工作任務需要哪些知識，進而進入知識點的學習，學好后再來解決這個工作任務。做到邊做邊學，學中做，做中學。

引導文法 在課程中以引導文法展開教學，包括：（1）給出一個任務以及功能要求的文字引導文件；（2）確定初步設計方案；（3）分析系統硬件構成圖；（4）設計流程圖；（5）編程并調試，使學生在實訓中熟悉單片機軟硬件設計的方法和技巧。

示例教學法 邊操作示范，邊講解相應的理論知識，使學生熟悉項目的完成過程。比如教師在介紹單片機系統的調試要領時，將現成的試驗箱與計算機系統連接，通過單步、斷點調試程序，實時觀察實驗效果，使學生真實領會調試過程的要領。

理論講解教學法 課程內容部分采用教師理論講解教學法，使學生直接了解和掌握相關知識點。比如，在介紹單片機存儲器的結構時，通過動畫板書形象展示存儲器的構成。

實例教學法 在教學過程中使用大量的實例進行教學。比如，在介紹單片機的基礎知識時，列舉大量單片機在安防設備、工業控制設備、醫療儀器中的應用實例，使學生比較全面地了解單片機的作用。

考核方法改革

采用與本課程教學相適應的多種考核形式，一方面注重平時成績，另一方面注重實際能力，克服“讀死書、為了考試而學習”的高分低能的現象，培養工程型應用人才。成績評定采取三部分考核評價體系，即“筆試+實驗考試+平時成績”，其中筆試占50%，實驗考核占30%，提問、作業、平時表現等平時成績占20%。

該課程是司法部精品課程。通過課程改革，使學生在各個工作任務的實現過程中，建立單片機系統的整體概念，使學生具有應用單片機系統進行軟硬件開發的初步能力，能將理論基礎知識與安防工程應用相結合，培養學生的工程實踐能力和創新能力、理論聯系實際能力及解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]于復生，范文利.任務驅動教學法在機電一體化系統設計教學中的實踐與探索[J].電氣電子教學學報，2004（1）.

[2]徐國慶.職業教育項目課程的幾個關鍵問題[J].中國職業技術教育，2007（4）.

[3]劉艷.案例教學法在單片機教學中的應用[J].電腦知識與技術，2008（5）.

[4]李全利.單片機原理及應用技術[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]汪海燕.《單片機應用技術》課程實驗實訓項目改革探索[J].價值工程，2011（2）.

（責任編輯：王恒）

任務驅動法 在課程的每個階段，定出具體任務。例如，學習單片機的指令系統知識之前，先下達“使用信號燈模擬報警主機防區指示燈”的工作任務，然后分析工作流程，最后得出要完成這個工作任務需要哪些知識，進而進入知識點的學習，學好后再來解決這個工作任務。做到邊做邊學，學中做，做中學。

引導文法 在課程中以引導文法展開教學，包括：（1）給出一個任務以及功能要求的文字引導文件；（2）確定初步設計方案；（3）分析系統硬件構成圖；（4）設計流程圖；（5）編程并調試，使學生在實訓中熟悉單片機軟硬件設計的方法和技巧。

示例教學法 邊操作示范，邊講解相應的理論知識，使學生熟悉項目的完成過程。比如教師在介紹單片機系統的調試要領時，將現成的試驗箱與計算機系統連接，通過單步、斷點調試程序，實時觀察實驗效果，使學生真實領會調試過程的要領。

理論講解教學法 課程內容部分采用教師理論講解教學法，使學生直接了解和掌握相關知識點。比如，在介紹單片機存儲器的結構時，通過動畫板書形象展示存儲器的構成。

實例教學法 在教學過程中使用大量的實例進行教學。比如，在介紹單片機的基礎知識時，列舉大量單片機在安防設備、工業控制設備、醫療儀器中的應用實例，使學生比較全面地了解單片機的作用。

考核方法改革

采用與本課程教學相適應的多種考核形式，一方面注重平時成績，另一方面注重實際能力，克服“讀死書、為了考試而學習”的高分低能的現象，培養工程型應用人才。成績評定采取三部分考核評價體系，即“筆試+實驗考試+平時成績”，其中筆試占50%，實驗考核占30%，提問、作業、平時表現等平時成績占20%。

該課程是司法部精品課程。通過課程改革，使學生在各個工作任務的實現過程中，建立單片機系統的整體概念，使學生具有應用單片機系統進行軟硬件開發的初步能力，能將理論基礎知識與安防工程應用相結合，培養學生的工程實踐能力和創新能力、理論聯系實際能力及解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]于復生，范文利.任務驅動教學法在機電一體化系統設計教學中的實踐與探索[J].電氣電子教學學報，2004（1）.

[2]徐國慶.職業教育項目課程的幾個關鍵問題[J].中國職業技術教育，2007（4）.

[3]劉艷.案例教學法在單片機教學中的應用[J].電腦知識與技術，2008（5）.

[4]李全利.單片機原理及應用技術[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]汪海燕.《單片機應用技術》課程實驗實訓項目改革探索[J].價值工程，2011（2）.

（責任編輯：王恒）