2019年9月总第321期
ISSN1672-1438CN11-4994/T
基于任务驱动的微处理器应用课程实习教学改革
汪凤林
南京工程学院自动化学院 江苏南京 211167
摘 要：微处理器应用课程实习是单片机原理与接口技术的实践环节，本课程有非常强的实践性、综合性和应用性。研究构建了基于任务驱动的微处理器实习教学系统，包括实习课题的设计、实习要求、实习内容的时间分配、实习报告的撰写和成绩评价体系的改进。实践结果表明，基于任务驱动的微处理器应用课程实习促使学生直接并主动地参与微处理器开发的全过程，有利于培养学生微处理应用系统的设计开发能力和动手能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。关键词：任务驱动；单片机；教学模式；实践
微处理器应用课程实习是南京工程学院自动化学院各专业重要的专业实践课。为了提高人才培养质量，自动化学院对微处理器的实践环节进行了改革，采用了目前广泛引起关注的任务驱动[1]的教学方法，以学生为中心，培养应用型人才，以实现“三个一流”为目标。自动化学院单片机课程组教师因材施教，制订了基于任务驱动的微处理器实习大纲，编写了相应的实习任务书，自主研发了与实习项目相配套的单片机开发板，以模块化形式分化课程的教学内容。
用任务驱动的教学方法。教师构建不同的实习课题，每个课题有多个不同难度的任务，并把课题分配给学生。学生在教师的指导和帮助下，以实习任务为主线，深入理解和掌握本课程内容，逐个完成具体的实习任务；任务层层递进，驱动学生直接参与微处理器应用系统开发的所有过程[2,3]。经过系统性的训练，培养学生从事单片机应用产品的研发能力，进一步为生产企业培养具有微处理器设计、分析、制作、调试和开发的工程实践动手能力、创新能力和综合设计能力的复合型人才；同时，任务具有趣味性和可操作性，能有效调动学生的积极性和主动性，培养学生的创新能力和团队协作能力。
1 传统的微处理器实践环节中存在的主要问题
微处理器实践环节综合性强，难度大。传统的微处理器实践环节，学时短，只有一周的时间进行课程设计，学生只能在教师的指导下，在实验箱上搭建硬件电路，仅需简单连线即可完成实验，学生缺少对硬件电路的感性认识。由于没有经历完整的任务分析、方案设计、原理图绘制、PCB的设计、元器件的选型、购置和调试，造成学生知识零散，对微处理器设计开发的过程陌生，动手能力没有得到显著提高，学生的自信心不足。
2.1 实习课题的设计
目前给出的实习课题主要如下：(1)电子时钟设计；(2)交通信号灯控制器设计；(3)电子琴设计；(4)数字电压表设计；(5)自动包装流水线控制器设计；(6)步进电机控制器设计；(7)温度采集与控制设计；(8)电子密码锁设计；(9)超声波测距仪设计；(10)微风扇控制器设计。
每个实习课题都有难度不同的实习任务，具体可按照“基本的任务”“提高性的任务”和“开放性的任务”来进行设计。在任务的驱动下，学生步步深入，深刻理解微处理器应用的相关知识，全面熟悉微处理器设计、开发过程，系统掌握微处理器开发技术。
2 任务驱动教学法在微处理器课程实习中的应用实践
教学改革后的微处理器课实习有两周的时间，采
2.2 实习要求
为了充分调动学生的积极性与主动性，发挥教师的主导作用，制订了选择课题、布置任务、设计与调
作者简介：汪凤林，工学博士，副教授。
基金项目：南京工程学院教学改革项目“基于任务驱动的微处理器应用课程实习的教学改革与创新”(编号：JG201714)；江苏省教育科学规划课题“‘互联网+教育’环境下应用型本科专业基础课多元互动混合式教学模式研究”(编号：D/2016/01/32)。
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试、验收和实习报告撰写等不同阶段的实习要求。
设计与调试阶段的要求应包括：相关技术资料查询、总体设计及论证、通过电子线路CAD设计符合题意的电路原理图、利用网络或通过电子商城购买元器件、设计控制程序、电路的制作与调试。在这个环节，学生应根据实习任务，在教师的指导下，完成设计方案，根据各模块功能，采用相关知识完成各功能块的详细设计、制作与调试。指导教师根据设计、制作与调试情况评定学生的成绩。
学生完成实习任务后，由指导教师进行验收。验收过程中，教师可对学生综合应用能力和动手能力进行答辩考查。实习报告内容应包括：课题名称及要求、系统总体设计方案(画出系统硬件结构图、方案的论证与比较等内容)、系统分析与设计(硬件各功能单元原理图设计及分析、软件流程图)、编程与调试、总结等。课程实习总结报告应认真、规范、正确。
2.3 实习内容及时间分配
学生根据任务书要求，在教师的指导下，完成设计方案，根据各模块功能，采用相关知识完成各功能块的详细设计及调试。实习时间为两周，实习内容、时间分配以及教学目标见表1。
表1 微处理器应用课程实习时间分配和教学目标
序号内容时间(天)教学目标1选定课题，下达任务课外时间提前理解课题2总体方案及论证课外时间学会确定设计方案3电路原理设计课外时间掌握电路原理设计4购置元器件课外时间学会认识与购买元器件5电路原理图绘制1学会通过电子线路CAD绘制原理图6元器件焊接1学会准确焊接元器件7控制程序设计3学会模块化程序设计方法8软、硬件调试3学会软硬件调试过程9验收与考核1检查课题完成情况10撰写实习报告1学会设计总结
2.4 成绩评定
为了调动学生的积极性，进行单片机系统的设计和调试，实习成绩评定根据平时、设计、调试、答辩验收、报告撰写情况综合评分，成绩评定具体细则见表2。
表2 微处理器应用课程实习成绩评定
成绩组成
考核环节百分比考核/评价细则教学目标
实习准备10理解课题、构思方案、电平时
路原理设计、元器件购置完成实习准备考勤5准时出勤工作纪律工作态度5工作态度认真
态度
电路原理设电路原理图设计正确与合计5理性，能否用电子线路电路设计能力
设计
CAD正确绘制电路原理图程序设计10设计程序功能完整，程序结构合理
程序设计能力调试元器件焊接
5
正确焊接元器件
元器件焊接能力
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表2(续)
能正确排除电路问题和程调试软硬件调试20序设计问题，完成课题功调试能力
能要求
答辩课题讲解5正确表达设计功能表达能力
验收回答问题
15正确回答教师问题课题是否完成报告
格式规范性10设计报告格式是否规范态度撰写
内容完整与正确
10
设计内容是否完整、正确
总结能力
3 教学成效
经过两年多来的教学改革与实践，基于任务驱动的微处理器实习教改已基本成熟并小有成果，成功申报了2017年南京工程学院微处理器实习教改项目，同时课程组教师自主设计了与教材相配套的单片机开发板，如图1所示。由于采用任务驱动的教学方法，学生必须亲自购买元器件、自己绘制电路板，并且进行元器件的焊接和测试。与传统的微处理实践的教学方式相对照，学生直接参与了微处理器应用开发的所有过程，实践能力明显提高，参加科技创新、大学生竞赛的学生人数显著增多，各种竞赛和毕业设计的成果质量也显著提高；同时，在任务的实施过程中，培养了学生团队合作、沟通能力和表达能力。
图1 微处理器应用课程实习开发板
4 结语
基于任务驱动的微处理器应用课程实习的教学
改革，构建了完整、科学的课程体系，通过任务驱动使学生直接参与微处理器开发的所有过程，激发了学生的积极性主动性，实现了高效的教学；同时，理论课教师和学生一起设计、调试，锻炼了教师的实践技能；学生具备了初步的微处理器应用系统设计开发能力和实践创新能力，就业竞争力显著增强。
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ISSN1672-1438CN11-4994/T
息,2015(11):154-156.
付克兰,邹承俊.任务驱动式翻转课堂教学模式的应用研究:以高职《单片机原理及应用》课程为例[J].教育教学论坛,2018(14):244-246.
参考文献
[3]
[1] [2]
顾敏明,潘海鹏.“任务驱动”教学模式在单片机原理与应用课程中的应用[J].中国电力教育,2014(33):65-66.
柴锁柱.任务驱动法在单片机课程中的应用[J].农业网络信
The Teaching Reform in Microprocessor Application Course Internship Based on Task-driving Method
Wang Fenglin
School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing, 211167, China
Abstract: The microprocessor application course internship is the practical link for the principle of single chip and interface technology, which is very practical, comprehensive and applied. The task-driven teaching system for microprocessor internship is constructed in this paper, including the design of the internship project, the internship requirements, the assignment of the internship content and time, the writing of the internship report and the improvement of the performance evaluation system. The practical results show that the task-driven microprocessor application course practice promotes students to participate directly and actively in the whole process of microprocessor development, which is beneficial to train students' design development ability and hands-on ability of micro processing application system, and improves students' ability to independently analyze and solve problems.Key words: task-driving; SCM; teaching model; practice
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Teaching Status and Rectification Plan of Engineering Materials Course
Zhu Yongfu, Li Guangyu, An Jian
College of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun, 130022, China
Abstract: This article mainly introduces the characteristics of engineering materials course. The problems in the teaching process of this course are discussed, and the teaching methods and teaching-related rectification programs are proposed.Key words: engineering materials course; teaching methods; teaching rectification
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Construction and Reformation Practice of the Petrology Course
Shao Longyi, Lu Jing, Hu Sherong
College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing, 100083, China
Abstract: This paper aims at the construction and reform of petrology course in China University of Mining and Technology (Beijing). We have investigated constitution and teaching methods of this course in our university and geology-related universities and put forward new teaching methodology system for the petrology course in the geology-related universities. We have groped “double-dominating teaching model” which can help promote the teaching and studying interests of both teachers and students. We have introduced the reformation of the course contents, construction of teaching materials, laboratory and experimental specimen storehouse, cloud class resource and thinking of the teaching methods for the petrology course in our university.
Key words: petrology; double-dominating teaching model; course construction
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