面向“卓越工程師計劃”培養的《微機原理》課程教學改革淺析

摘要：對面向“卓越工程師計劃”電子信息類課程教學體系結構改革進行了初探，以《微機原理》課程作為試驗平臺，對其課程理論教學內容進行優化，精選《微機原理》課程的實驗教學內容，并利用課外資源，積極聯合企業參與培養，所提出的改革方法有助于提高學生的實踐創新能力，從而達到卓越工程師培養的目的。

關鍵詞：卓越工程師計劃；教學體系；教學內容；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）14-0011-02

一、引言

“卓越工程師教育培養計劃”（“卓越工程師計劃”）是為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（20l0年至2020年）》而提出的高等教育重大改革計劃。當前，為適應經濟社會發展和產業結構優化升級對本科工程專業人才培養的新要求，深化本科工程專業人才培養模式改革，著力培養具有較強工程實踐能力、優秀創新能力和良好綜合素質的優秀工程應用型人才，國內、省內各高校正在積極組織和落實“卓越工程師教育培養計劃”建設工作。

根據“卓越工程師”培養計劃的目的和要求，本文對面向“卓越工程師計劃”培養的電子信息類課程教學改革進行探討，并以通信工程專業學生必修的《微機原理》課程作為試驗平臺，對“卓越工程師培養計劃”在《微機原理》課程開展實施過程中的教學內容進行探討。

二、面向“卓越工程師計劃”電子信息類課程教學體系結構初探

根據“卓越工程師”培養計劃的要求，本科階段的培養仍然是4年制，推薦“3+1”模式。即3年在校學習，累計1年在企業學習和做畢業設計（簡稱“本科3+1”模式）。然而，傳統的培養模式都遵循著一個電類課程教學的順序：從高等數學開始，接著是電路分析基礎、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、高頻電子線路……這樣的順序雖然符合教學規律，但卻會帶來一個問題，一些應用技術類課程，如單片機、嵌入式系統等的開課時間會由于基礎課程的滯后而被推后，甚至到了大學三年級才能開課。學生在大三的時候，后續課程繁多，同時部分學生準備考研、過國家大學生英語四、六級，部分學生需要參加國家大學生創新計劃、國家大學生電子設計大賽、挑戰杯等比賽項目，這些比賽項目都需要一定的實踐動手能力。由于單片機、嵌入式系統等課程的滯后，嚴重影響了他們參賽的計劃，因此，這樣的培養方案很難滿足卓越工程師的培養要求。為了解決這個問題，有的學校開始嘗試將電類基礎課程的開課時間往前提，在大學一年級的第一學期就開始上電路分析基礎課程。毋庸置疑，機械地把電類課程往前提是有違教學規律的。其次，有的專業在制定卓越工程師培養方案時為了強化工程應用技術的培養，不得不以犧牲基礎理論教學學時作為代價。“卓越工程師培養計劃”的教學模式必須充分考慮上述問題，針對此，我們將針對電子信息類課程的教學體系進行以下改革：

1.嘗試取締以往《微機原理》中的關于8086和8088中的內部結構、寄存器、匯編語言、信號與時序等內容，這些內容與8086和8088芯片緊密相關，但從目前的發展看，學生也許一生都沒有機會應用8086和8088芯片。因此，《單片計算機原理及應用》僅介紹微機原理中與單片機相關的基本概念、基本接口等知識；

2.將《單片計算機原理及應用》課程提前到大學二年級，以便讓學生及早地接觸廣泛使用的單片機知識，為大三進一步學習ARM、DSP和FPGA等應用性課程打下基礎；

3.一些電子信息類的基礎課程，如《電路分析基礎》、《數字電子技術基礎》、《模擬電子技術基礎》等課程也要進行一系列地相應改變，即將“常用半導體器件基礎”納入到《電路分析基礎》中，大學一年級第一學期開始《電路分析基礎》；這樣做的目的是為了可以將《數字電子技術基礎》課程提前到大學一年級的第二學期講述，而將《數字電子技術基礎》課程提前的目的則又是為了可以將《單片計算機原理及應用》課程提前到大學二年級的第一學期。

通過這樣的調整，本科的理論教學任務基本能在大學前三年完成，為“卓越工程師計劃”安排學生在大四去企業實地實踐創造了良好機會。

三、以《微機原理》為例進行教學改革

根據“卓越工程師”培養計劃的要求，我們對《微機原理》教學內容進行適當改革：

1.優化理論教學內容，為實踐奠定基礎。常規的《微機原理》教學內容圍繞微機原理主題，以Inte18086CPU為主線，介紹微型計算機的基本知識、基本組成、體系結構和工作模式等，但這些內容都帶有“原理”性質，看不見摸不著。為增強《微機原理》課程的實踐性，提高學生的創新思維和能力，本文嘗試針對《微機原理》課程的教學內容進行改革。在常規教學內容的基礎上，增加對現代微機系統中涉及的總線技術、高速緩存技術、數據傳輸方法、高性能計算機的體系結構和主要技術的簡要分析，逐步推進以32位微機為基礎的教學內容，對80486和Pentium的技術關鍵作簡單說明和歸納，并和學生日常聊QQ、玩游戲的PC機進行對比和操作，增強《微機原理》課程的實踐性。

2.精選實驗教學內容，培養創新技能。在以前的《微機原理》教學過程中，由于條件的限制以及對實驗課的作用缺乏認識，在實驗課內容的組織及具體實施等方面都存在一些問題，其目的僅僅是為了配合理論教學環節，實驗內容也主要是驗證理論課教學的內容。在當今以卓越工程師和創新能力培養為目標的教學理念下，應當重新認識實驗課的作用，改進實驗內容和教學要求，使實驗課成為素質教育及創新能力培養的重要環節。

將實驗環節分成三個組成部分：必要的功能模塊驗證實驗；設計性實驗和綜合性實驗。對必要的功能模塊驗證實驗而言，應當精簡至少量，讓這些驗證性實驗起到鞏固課堂教學內容、加深理論理解的，從而起到拋磚引玉的作用。對設計性實驗而言，選題緊密結合理論教學內容，學生自己動手設計，重點是做好規劃、設計以及對其可行性進行實際制作驗證。每個設計性實驗的題目必須緊密結合理論教學的內容和進度，設計內容在實現上具有一定的伸縮性，對于能力弱一些的學生通過努力可以達到和完成基本的設計要求；而對于能力強的學生又可以讓他們感覺到有充分的發揮余地，從而培養學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力，激發學生潛意識中的創造性。對綜合性實驗而言，將學過的主要功能部件有機地組合起來，形成一個具有一定實際意義的整體，使學生掌握微機系統整合的基本方法。為了在設計實驗過程中激發同學的創新性，實驗中鼓勵同學突破所給的設計原理圖大膽進行創新設計（采用不同的實現方法，選用不同的器件，提供更高的性能），或者在功能電路設計的基礎上進行應用設計，并且在成績上給以體現。

3.利用課外資源，積極聯合企業參與培養。“卓越計劃”應當積極主動地加強與企業的聯系與合作，與企業聯合制定本校的“卓越計劃”人才培養標準，邀請企業共同建設課程體系和教學內容，與企業共同實施培養過程，共同評價培養質量。以作者所帶課程《微機原理》為例，我們充分利用大學同學的關系，已經與“武漢若比特機器人有限公司”、“深圳零點科技有限公司”等單位深入合作，一起構建“卓越計劃”校企聯合培養人才的新機制，與這些企業一道，共同制定參與計劃專業的培養目標。

四、結語

“卓越工程師培養計劃”作為《國家中長期教育改革與發展規劃綱要》組織實施的一項重大項目，旨在全面提高我國工程人才培養質量，培養造就一大批創新能力強，適應經濟社會發展需要的高素質各類型工程技術人才。本文對面向“卓越工程師計劃”培養的電子信息類課程教學改革進行了探討，并以通信工程專業學生必修的《微機原理》課程作為試驗平臺，對“卓越工程師培養計劃”在《微機原理》課程開展實施過程中的教學內容進行改革。通過對上述改革措施的實施，以引導學生獨立思考、積極探索、自覺地掌握科學知識、提高分析問題和解決問題的能力，從而達到卓越工程師培養的目的。

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基金項目：武漢理工大學2011年度校級教學研究項目