信息化教學在《微機原理》課程中的應用研究

摘 要： 本文以一種新的創新教育思想為指導，提出了信息化教學模式，分析了該教學模式的概念、特點及其在《微機原理》課程的應用等一些問題，具體闡述了實現方法，得出了該教學模式對教學活動具有較大的指導意義的結論。

關鍵詞： 信息化教學 《微機原理》 應用研究

高等學校作為培養高素質人才的基地，也是知識創新的重要基地和國家創新體系的重要組成部分。高素質創造性人才不僅要具備扎實的基礎理論功底和一定的專業知識，還必須具有較強的動手操作、綜合分析和創造性思維能力，而這些能力的獲得需要通過教學與實踐環節。因此，教學與實踐作為整個高等教育體系的一個重要環節，對于提高學生的綜合素質，特別是培養學生的創新思維和創新能力，必將發揮出獨特的、不可替代的作用[1—3]。筆者根據多年教學經驗及《微機原理》課程的特點，建立了一套信息化教學平臺，該平臺依托互聯網，運用計算機仿真、虛擬現實等先進技術，實現了數字化教學，它對實施創新教育、遠程教育和培養高素質新型人才具有十分重要的意義。

一、實施微機原理課程教學信息化的必要性

《微機原理》課程長期以來普遍采用的模式是傳遞-接受教學模式。這種模式的基本程序是：激發學習動機→復習舊課→講授原理→實際操作→綜合實踐。可以看出這種模式的優點有利于教師主導作用的發揮，便于教師對課堂教學的組織、管理與控制；但它存在一個很大的缺陷，就是忽略學生的主動性、創造性，沒有充分體現出學生認知主體的作用[4]。在具體教學實施過程中，強調的是使學生消化、理解教師所講授的內容，把學生當做灌輸的對象、外部刺激的接收器、前人知識經驗的存儲器，忽視學生是有主觀能動性的、有創造性思維的活生生的人。久而久之，大多數學生養成了不愛問、不想問“為什么”也不知道要問“為什么”的習慣，形成了盲目崇拜書本和教師的迷信思想，認為對書本和教師不能懷疑。可見傳統的這種教學模式束縛了學生的發散性思維、逆向性思維，扼殺了敢于沖破傳統的新思想、新觀念，折斷了大膽幻想的翅膀。作為認知主體的學生其主動性無從發揮，這就等于從基底上移走了具有創新思想和創新能力人才賴以孕育、滋生和成長的全部土壤，創造型人才的培養就成了難以實現的空中樓閣。《微機原理》課程內容橫跨電子、計算機、自動化等多個學科，這要求學生具備廣博堅實的理論基礎、縱橫捭闔的聯想能力和創新求異的思維能力。如果仍沿襲傳統的傳遞—接受教學模式，只強調掌握局部專業知識，而不重視培養學生的主觀參與意識、自學能力和創新能力，就無法與不斷發展的裝備技術相適應。

二、信息化教學模式的概念

信息化教學模式[5—6]是根據現代化教學環境中信息的傳遞方式和學生對知識信息加工的心理過程，充分利用現代教育技術手段的支持，調動盡可能多的教學媒體、信息資源，構建良好的學習環境，在教師的組織和指導下，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，使學生真正成為知識信息的主動建構者，達到良好的教學效果。

三、微機原理課程信息化教學工程

實現《微機原理》課程信息化教學需要建設硬件與軟件兩個平臺。

1.硬件平臺。硬件平臺如下圖所示，由互聯網將教室、自習室、教師辦公室、實驗室和電子圖書館連接在一起。學生在教室、實驗室、宿舍、圖書館等地學習時，可以通過電腦、手機、掌上電腦等通信工具即可完成學習、提問、試驗和考試；可通過互聯網與校內其他院系及相關科研院所、兄弟院校連接，同相近專業學生、專家探討技術難題。教師在課余時間，可以坐在辦公室，回答學生的提問、發布練習題目，批改學生作業。實驗室包括實物實驗室和虛擬實驗室兩部分，實物實驗室通過實驗系統來驗證理論課程所學習內容或自己設計相關實驗內容；虛擬實驗室則由老師設計一些綜合性較強且具有一定實用價值的虛擬實驗，比如：中斷級聯的設計、鍵盤接口的設計、并口打印機接口設計等，用以培養學生獨立分析問題、解決問題能力及提升其創新能力。

2.軟件平臺。軟件平臺包括以下六部分：

（1）多媒體實驗教學軟件：該軟件是介紹實驗課題的基本原理和實驗過程，通過動畫、文字和聲音等手段，利用互動方式，學生在學習的過程中不僅可以更改電路組成、程序代碼，而且可以提出自己的設計思想并通過虛擬試驗來檢驗自己的設計思路，通過網絡連接，得到教師和專家人員的解答。

（2）電子實驗指導教材：該教材是依據課本內容，由教師根據教學大綱的要求編寫。它具有言簡意賅的特點，使學生在較短的時間里可把握住實驗的目的、重點，以及試驗步驟等。

（3）原理仿真軟件：該軟件是解決學生在學習過程中系統仿真問題，由學生根據所學原理，構造系統模式、搭建實驗結構和編寫代碼等。學生也可以對所學的內容通過虛擬示波器等方式進行仿真實驗，比如：在學習可編程的定時/計數器8253時，可以自己編寫程序調整輸出信號波形，并通過示波器對結果進行驗證。有能力的學生還可以進一步地拓展自己的思維。比如，思考設計一段音樂并驅動聲器發聲，并通過仿真示波器觀測各點波形。

（4）系統驗證仿真軟件：該軟件是為了開發學生的創造性思維能力而設計的。學生在進行創造性思維時，可以自己根據一些實際問題利用8086CPU搭建不同的應用系統，并通過仿真軟件進行測試，不斷地調整系統使之完善，最后再通過實物制作來完成整個制作。這種仿真既可使學生的思維得到了開發，提高了他們分析問題、解決問題的能力，又避免了在設計初期大量無謂的浪費。

（5）實驗綜合考試軟件：該軟件包括筆試和實做兩部分，筆試部分考查學生原理核試驗現象的掌握情況；實做部分通過對虛擬設備的操作，考查學生分析問題、解決問題的能力。

（6）管理軟件：該軟件是實現對實驗軟件平臺的監控、維護，采用高、中、低三級管理體制，低級管理由學生和非本專業教師組成，只限于瀏覽、信息咨詢；中級管理由教師和電子方面的專家組成，可以修改、補充試題庫和資源庫；高級管理由學校網絡專家組成，負責軟件平臺的維護和改進。

四、微機原理信息化教學的特點

信息化教學模式的關鍵在于從現代教學媒體構成理想教學環境的角度，探討如何充分發揮學生的主動性、積極性和創造性。以計算機為主的現代教學媒體—網絡的出現帶來了傳統教學媒體所無法具備的特性：計算機交互性、多媒體特性、超文本特性、網絡特性。這些特性能夠使學生在課堂上的地位有所改變，使學生真正積極主動地探索知識，而不再被動地接受知識信息，成為知識信息的主動建構者。在這種模式下，教師成為課堂教學的組織者、指導者，學生建構意義的幫助者、促進者，而不是知識的灌輸者和課堂的主宰。《微機原理》信息化教學具有以下幾個鮮明的特點：

1.信息源豐富、知識量大、有利于環境的創建。校園網為課堂教學所提供的教學環境，使得課堂上信息來源變得豐富多彩，教師和課本不再是唯一的信息源，多種媒體的運用不僅能夠擴大知識信息的含量，還能夠充分調動學生的多種感官，為學生提供一個良好的學習情境。

2.有利于提高學生的主動性、積極性。校園網與互聯網的加入，教師的主要作用不再是提供信息，而是培養學生自身獲取知識的能力，指導學生的學習探索活動，讓學生主動思考、主動探索、主動發現，從而形成一種新的教學活動進程的穩定結構形式：在整個進程中教師有時處于中心地位（以便起主導作用），但并非自始至終如此；學生有時處于傳遞-接受學習狀態（這時教師要特別注意幫助學生建立“新知”與“舊知”之間的聯系以便使學生實現有意義的學習），但更多的時候是在教師指導下進行主動思考與探索；教學媒體有時作為輔助教學的教具，有時作為學生自主學習的認知工具，教材既是教師向學生傳遞的內容，又是學生建構意認的對象。可見，這樣有利于提高學生的主動性和積極性。

3.個別化教學，有利于因材施教。計算機的交互給學生提供了個別化學習的可能，學習可以通過多媒體技術完整呈現學習內容與過程，自主選擇學習內容的難易、進度，并隨時與教師、同學進行交互。在校園網所構造的教學環境下，學生可逐步擺脫傳統的教師中心模式，變傳統的被迫學習為主動學習，在學習過程中包含更多的主動獲取知識、處理信息、促進發展的成分，有利于教師因材施教。

4.互助互動，培養協作式學習。計算機網絡特性有利于實現培養合作精神并促進高級認知能力發展的協作式學習。在網絡的幫助下，學習者通過互相協同、互相競爭或分角色扮演等多種不同形式來參加學習，這對于問題的深化理解和知識的掌握運用很有好處，而且對認知能力的發展、合作精神的培養和良好人際關系的形成也有明顯的促進作用。

5.有利于培養創新精神和信息能力。多媒體的超文本特性與網絡特性的結合，為培養學生的信息獲取、信息分析與信息加工能力營造了理想的環境。校園網與互聯網擁有最豐富的信息資源，而且這些知識庫和資源庫都是按照符合人類聯想思維的超文本結構組織起來的，因而特別適合于學生進行“自主發現、自主探索”式的學習，這樣就為學生發散思維、創造性思維發展和創新能力的孕育提供了肥沃的土壤。

五、結語

研究和探討新的教學模式和手段，利用現代技術提高教學質量，是目前專業課程建設的中心工作。信息化教學在現代教學手段中日益受到關注，《微機原理》課程的信息化教學不僅可以有效提高學生的學習積極性，培養其創新能力，而且對學生實際動手操作能力及社會適應能力將起到重要作用。通過網絡技術將不同學校、相關公司和科研院所聯系在一起，資源共享，教與學統一，將更有利于學生綜合素質的提升。

參考文獻：

[1]王東，楊磊，付彬，等.計算機網絡課程引導式教學的實踐示例[J].計算機教育，2012，2：58-61.

[2]祝鵬飛，包先明，劉飛，等.高校環境質量評價課程實踐教學改革初探[J].考試周刊，2012，16：12-13.

[3]侴金貴.理實一體化教學的實踐與探索[J].職業，2012（5）：61-62.

[4]高文，教學法.教學模式論[M].上海教育出版社，2002.

[5]許浩，寧玉文，高東懷，等.基于網絡課程的信息化教學模式設計[J].中國醫學教育技術，2012，26（2）：129-132.

[6]趙太祥，馬玉龍，周雨.也談計算機教學信息化[J].考試周刊，2012（18）：131-131.

*本文受安徽大學校學術與技術帶頭人引進工程（02303203）資助。