計算機實驗教學的探索與研究

摘要： 計算機基礎教學所開設的課程都是實踐性很強的課程，計算機知識的掌握與能力的培養在很大程度上有賴于學生的上機實驗。加強實驗教學環節，有利于培養學生的上機動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運用能力。實驗教學在計算機基礎教學中起著不可替代作用。本文以《微機原理與接口技術》教學為例，從實驗內容、教學方法、實驗設備、考核方式、實驗室管理五個方面出發，對微機原理與接口技術實驗教學提出了一些改革設想。

關鍵詞： 微機原理 接口技術 實驗教學 教學改革

計算機基礎教育是面向計算機專業和非計算機專業學生的教學，其教學的基本目標是培養學生具備一定的計算機基礎知識，掌握相關的軟硬件技術，以及利用計算機解決本專業領域中的問題的能力。達到這個目標的關鍵是要按照“以人為本，傳授知識，培養能力，提高素質，協調發展”的教育理念來組織教學。我們以為，要使學生的計算機知識、能力、素質協調發展，關鍵要抓住能力培養，它既是知識的活化，又是素質的原生態。計算機基礎教學所開設的課程都是實踐性很強的課程，計算機知識的掌握與能力的培養在很大程度上有賴于學生的上機實驗。加強實驗教學環節，有利于培養學生上機動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運用能力等。實驗教學在計算機基礎教學中起著不可替代作用。在計算機基礎教學中，理論教學與實驗教學互為依存條件。不能簡單地認為計算機基礎實驗教學只是輔助性的教學，是配合理論教學的，這就大錯特錯了。計算機基礎實驗教學實際上有著豐富的內涵和作用。計算機基礎實驗教學對于培養學生的兩個能力，尤其是在研究創新能力和意識的培養方面有著不可取代的作用。實驗教學是整個計算機基礎教學的“綱”和“靈魂”，只有它才能使整個計算機基礎教學做到“授人以魚，更要授人以漁”。實驗教學對于每個大學生的終身學習和主動應用計算機起著至關重要的作用。因此還可以說，實驗教學決定了某些課程或整個計算機基礎教學的成敗。

目前，計算機基礎實驗教學中還存在許多問題，如師生對實驗教學的認識不足，考核重知識、輕能力，習慣于紙上談兵；教學內容選擇脫離各個專業領域應用方向，實用性較差；教學組織過于模仿計算機專業教學，實驗教學與理論教學比重不適合計算機基礎教學的特征與目標；教學方法手段簡單老套，上課和實驗照“片”宣科，師生交流、網絡化教學、各種不同類型數字資源利用等都有不同層次的減弱；教學內容更新緩慢，講授的技術方法往往不是當時的主流技術方法；實驗教學隊伍建設相對偏弱，重使用、輕培養，教師的素質遠遠不能適應計算機基礎教學；實驗教學環境建設普遍存在重硬件、輕軟件和資源問題，等等。實驗教學改革相對滯后，嚴重影響了學生能力的培養。教育部高等教育司張堯學司長在實驗教學示范中心工作會議上說：“學生動手實踐能力培養是弱項，也是提高高等教育教學質量的重中之重。”

《微機原理與接口技術》是我院計算機科學與技術、電子信息工程、電氣工程、機械電子工程等多個專業的專業基礎課，它是一門實用性和動手性很強的計算機硬件類課程。在以往的教學中，微機原理實驗教學以教師講課為主，學生以驗證的實驗為主，無法提高學生在該課程實驗的積極性和創造性，造成學生的動手能力和創新思維能力下降。

我院結合自身的實際情況，對微機原理的實驗教學進行了改革，逐漸探索并總結出了一套獨特的實驗教學方法及手段，取得了良好的效果。

一、改革實驗教學內容，強化學生能力的培養

《微機原理與接口技術》課程是實踐性很強的專業基礎課，設置本課程的目的是使學生從理論和實踐上掌握微型計算機的基本組成結構、工作原理及典型接口技術，建立微機系統整體概念，使學生具有運用現代微機技術進行軟、硬件開發的初步能力。精心選擇和更新實驗教學內容，本著將驗證性、設計性和綜合性實驗有機結合的原則編寫實驗教材。我校根據各專業的特點和理論教學的情況，將實驗內容分成3個層次。

1.基礎實驗

緊跟理論教學進程，以單元實驗為基礎，通過實驗使學生掌握計算機軟硬件工作原理及常用接口芯片的功能和使用方法。在內容上主要安排了一些驗證性和簡單的設計性實驗。比如流水燈顯示實驗，通過對8255A芯片實現LED燈的流水顯示，從而使學生了解和掌握8255A芯片的編程方法。在此基礎上，讓學生進一步設計一些簡單的功能，如8255A芯片的選通輸入/輸出方式及雙向輸入/輸出方式操作，從而鞏固學生對8255A芯片的理解。其他還有接口電路譯碼、中斷、串行接口、A/D和D/A轉換等實驗。通過這些基礎實驗，學生加深了對所學知識的理解。

2.設計性實驗

在較好地完成基礎性實驗的基礎上，開展設計性實驗。設計性實驗是指教師給定實驗目的和實驗要求，讓學生自己設計實驗方案和編寫程序，并最終實現相應功能。比如在學生完成8255A并行接口實驗和8255A中斷控制器實驗的基礎上，讓學生實現通過中斷來控制8255A的輸入和輸出。要實現這樣的功能必須將8255A并行接口芯片和8259A中斷控制器芯片組合使用，讓學生自行搭建線路并編寫相應的程序。這樣既能鞏固學生前面所學的知識，又可以培養學生的獨立設計能力。

3.綜合性實驗

綜合性實驗的目的是要將學生學過的主要功能部件有機地結合進來，形成一個有意義的整體，使學生掌握微機系統整合的基本方法。該類實驗一般較復雜，也比較難實現，因此我院該類實驗安排在課程設計階段。綜合性實驗是由教師給出實驗目的，學生根據所掌握的知識，通過不同的方法和不同的途徑來完成實驗。例如溫度監控系統、交通燈控制系統等。通過這類綜合性實驗能夠使得學生對微機原理與接口技術這門課程有一個全新的認識。

在綜合性實驗和設計性實驗中，學生必須運用自己掌握的知識進行分析和探討，學習主動、目的明確，通過不同的途徑和方法來達到實驗目的，有利于創新能力的培養。

二、教學方法的改革

實驗教學內容的調整要求實驗教學與指導方法也要相應地進行調整。傳統的實驗教學大體上都是“課堂預習—課堂實驗—課后完成實驗報告”的模式，在這樣的模式中教師始終處于主導地位，學生總是按教師的指導或實驗指導書走，機械地照搬實驗指導書上的連線圖和程序，這樣無法發揮學生的想象力和主觀能力性。

筆者在實際教學中，采用了“精講—示例—設問—點撥”的四個環節教學方法，發現效果良好。精講就是在實驗前教師要充分給學生講清楚實驗的相關知識，讓學生心中有數；示例就是針對實驗問題引導學生應該怎么走，盡量減少走彎路的現象；設問就是要引導學生提出問題、分析問題，最終解決問題，增強學生的好奇心；點撥就是針對不同的學生在實驗中提出的問題及暴露的問題，給予必要的提示。這四個環節是緊密相連的，它改變了原來學生完成任務了事的被動模式，通過系統而有計劃的實驗教學培養了學生的學習興趣，激發了學生的原創力。

三、提供先進的實驗設備，提高實驗效率

提供先進的實驗設備是實驗教學改革成功的保證。我院于2007年購買了西安唐都科教儀器有限公司的TD—PITC32位微機原理與接口技術教學實驗系統40套，它是基于PCI總線擴展的32位微機原理與接口技術教學實驗系統，通過PCI總線擴展卡將32位PCI擴展總線連接到實驗平臺上，通過邏輯電路轉換為準32位系統總線，可以完成32位微機原理、32位微機接口技術、PCI總線技術與Windows下驅動程序開發技術的實驗教學。在具體開展實驗課時，我院實行小班制，即40人為一班，保證每人一臺實驗設備。良好的實驗環境既增加了學生鍛煉的機會，同時也培養了他們獨立解決問題的能力。

四、改進考核方式，調動學生積極性

考核方式是教學過程中一個重要輔助手段，發揮考核方式的導向和監督作用是保證實驗教學順利進行的有力保證。為了調動學生學習的主動性和積極性，讓學生重視微機原理與接口技術實驗課，我院將考核方式作了相應改進。

實驗結束后，由指導教師對學生進行全面考核，按5分制（優、良、中、及格、不及格）評定成績。評分依據包括以下幾個方面：

1.平時成績。包括平時考勤、遵守紀律、學習中的工作態度、預習情況、實驗程序的編寫情況、提問、實驗報告完成等。

2.考試成績。包括完成依次隨機抽取的實驗的操作能力、完成能力、完成結果及總結報告等。

3.實驗總成績。70%平時成績+30%實驗考試成績。

其他注意事項：教師要把關，確認實驗結果確實是由實驗者做出的。對弄虛作假者給予不及格的成績。

五、提供開放式的實驗環境，增加學生實踐機會

良好的實驗環境不僅要滿足內教學的需要，還要為一些優等生進一步學習提供方便。因此，我院實行開放性的實驗環境，每周實驗室開放3天，并且配備專業教師值班。建立開放性的實驗環境，包括教學時間開放、教學內容開放、實驗元器件開放。在傳統的實驗教學模式下，學生被教師限制在多個限定條件下，不能發揮自己的才能和創造性，我院允許學生結合課程學習和自己的時間安排，根據自己的興趣提出實驗題目和實驗設計方便，并可在一個較寬松的實驗環境中完成。教師積極鼓勵學生大膽提出自己的思路和實驗構想，盡力創造條件引導和支持他們開展有意義的實驗研究，對于學生創造性的實驗成果給予獎勵。設置這樣的實驗環境和條件，有利于培養學生主動學習的意識和創造能力。

綜合前面的觀點，我們認為，實驗教學的建設是一項系統工程。提高實驗教學質量的關鍵是不斷加強自身建設，深化實驗教學改革的核心是培養學生實踐和創新能力，推進實驗教學改革的基礎是建立計算機實驗教學大環境，實施實驗教學的載體是實驗教學體系和內容，加速實驗教學改革的催化劑是實驗教學手段和方法的改革，實驗教學改革的重要標志是出版高水平的實驗教材。

高職院校實驗教學的目標是培養學生的實踐能力和創造能力，掌握科學的方法和培養學生嚴謹的科學態度至關重要。只有不斷總結經驗教學經驗，改善實驗環境，探索實驗教學新方法，提高自身業務素質與管理水平，才能培養出滿足社會需求的高素質的人才來。

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