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任务教学法在《单片机原理及应用》教学中的运用
作者：黄 江
关键词：单片机原理及应用；任务教学法；运用；优点
随着电子技术和计算机技术的发展，单片机已经在工业过程控制、智能仪表、人工智能、通信设备智能化以及家电智能化等方面得到广泛的应用。以单片机为核心仍然是实现智能化技术的主流之一，因此将《单片机原理及应用》课程作为职业学校电类专业的一门主干课程显得特别重要。在电类专业的教学过程中，根据教学规律和培养目标，为使学生更好地掌握《单片机原理及应用》这门课程，需要进一步深化教学改革。
《单片机原理及应用》课程的教学现状
很多高等学校的教师往往是依据教材，注重软件语言的教学或者单纯的编程，一本教材一统天下。而这些教材基本上都是以单片机的结构为主线，展开的顺序依次为从单片机的硬件结构到指令，然后是简单的软件编程，再到中断的概念和应用，最后是单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，同时结合一些实例，而对涉及硬件的综合性分析几乎不做讲解。在传统的《单片机原理及应用》课程教学方式中，一开始就涉及很多抽象的理论知识，如总线、并行接口、中断、堆栈、地址、数据等，学生普遍感到难学。特别是对于职业学校的学生而言，本来专业基础课学得就不够扎实，开始学习该课程时连最基本的二进制数都不熟悉，却在一开始就要被强行灌输这么多看不见、摸不着的东西。这不但不能使学生领悟单片机的智能控制机理，还会产生一系列问题：（1）学生对开发项目中实际的单片机应用开发运作过程不清楚，不利于培养单片机应用开发能力。（2）该课程中的指令学习不能很好地帮助学生，学生对于语言的理解局限于课堂编程，而不能结合硬件灵活应用。（3）学生对已学的模电、数电等知识不能很好地应用，不能融会贯通。
于是，这门课程变成了“天书”，学生逐渐失去了学习的信心和兴趣。这样，很多学生对该课程的学习就形成了恶性循环，越不理解越不愿意学，越不愿意学就越不理解。目前的教学状况不利于学生对单片机系统在实际工程项目中应用能力的培养，也不利于学生开拓能力的培养，当他们走上工作岗位后，就会与现实技术存在一定的能力差距。
任务教学法在《单片机原理及应用》课程教学中的运用
为使学生最大限度地在最短时间内获得较强的能力，针对以上问题，我们以职业学校培养学生的动手能力为目标，除了向学生提供大量综合锻炼的机会之外，主要根据学生已有的知识水平和实际接受能力在教学方法与教学手段方面进行改进。而任务教学法就是其中一种可行性比较强的教学方法。
任务教学法指的是以任务为教学单元，将各部分知识分解成一个个的知识点，为了完成一个任务，抽取每个部分的不同知识点加以组合，完成一个任务就能理解很多知识点，使学习过程成为一个不断成功地完成任务的过程。当完成若干任务后，很多抽象的理论知识点也迎刃而解了。下面以经典的单片机控制发光二极管硬件平台为例，讨论如何在《单片机原理及应用》课程中实施任务教学法。
在图1中，R1～R8为LED1～LED8的限流电阻，限制长时间大电流通过发光管以致烧坏；R9、C3和S1组成单片机复位电路；C1、C2、Y1组成单片机的时钟电路。这个图是51的最小系统加上8个发光二极管，学生可以用万用板自己焊接，不仅可以提高学生的动手能力，还可以使学生拥有自己的单片机。具体做法如下：
首先，介绍单片机最小系统的硬件结构的作用。RESET引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，由R9、C3和S1组成的单片机复位电路接到RESET引脚，平时为低电平，当按下S1，RESET变为高电平，实现手动复位功能。接下来讲解XT1、XT2引脚，时钟电路的作用和用法，I/O口的作用和用法等知识点。
然后设计第一个任务，分别点亮8个发光二极管。
对于8051单片机，现有四种语言支持，即汇编、PL/M、C、BASIC。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，是一种结构化语言，可编写紧凑代码。C语言结构是以括号{ }而不是以字和特殊符号表示的语言。C语言可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编语言相比，C语言有如下的优点：（1）对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051的存储器结构有初步了解。（2）编程及程序调试的时间显著缩短，从而提高了效率。（3）C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可以根据单片机的不同而较快地移植过去。
这里涉及头文件、主函数等，还涉及用C语言编写程序的基本格式。然后就是如何在Keil集成编译环境下编写程序，并把程序下载到单片机（AT89S52支持ISP下载）的过程全部演示清楚。这些将会使学生感觉到学习单片机并不困难。这样一个简单的任务通过教师演示和学生模仿，学生第一次上课就可以非常完整地看到并完成单片机设计的整个过程，直观地得到一个结果，以形象具体的方式学到一些非常枯燥、抽象的理论知识，学生的学习兴趣得以大大地提高，效果自然很好。
接下来可以设计第二个任务。在每个发光二极管点亮和熄灭之间加延时程序，以此清楚地看到灯的闪烁，并用<<位左移来控制8个发光二极管循环闪烁。该延时程序可以通过子程序调用，让学生掌握有关子程序的知识点以及循环结构程序的一般设计思路，同时进一步讲解4个并行口的知识。通过第二个任务，学生能模仿编写一些简单的程序。依次点亮8个发光二极管。
接下来就可以设计第三和第四个任务。通过多个任务的学习，学生能逐步了解指令系统和熟悉整个设计过程。
任务教学法的优点
任务教学法具有如下优点：
遵循学生的认知规律教学不再采用灌输的方式，而采用边做边练的方式充分调动学生的学习积极性，发挥学生的主观能动性。
以任务为单元构建认知结构每一个任务组织若干个知识点，完成的每个任务都会带给学生极大的成就感，从而激发学生强烈的求知欲。
缩短了与实战的距离每一次任务的完成都模拟了实际产品设计的过程，任务构建越来越复杂，学生的实际应用能力也越来越高，使学生进入企业后一旦需要从事单片机设计，很快就可以上手。
《单片机原理及应用》这门课程应设为电子与电工专业的主干专业基础课，因为它综合了多门基础课和专业基础课的知识，培养学生进行智能系统整体设计的应用能力。单片机的系统教学应突出教学的自主性、开放性和创新性，应符合职业学校的教育教学规律。任务教学法继承了传统教学方法的优点，始终把学生作为学习的主体，以任务作为驱动，让学生通过自己的操作把书上死的理论变成活的知识。通过教师的引导和点拨，学生能够触类旁通、点面结合、温故知新。任务教学法较好地解决了教与学的矛盾，在整个教学过程中充分体现了学生的主体地位和教师的引导作用，调动了学生学习的积极性、主动性，可以在较短时间内提高学生学习和应用知识的能力，是一种值得推广的教学理念和方法。
参考文献：
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