《微機原理與應用》課程成績的統計分析及對策

劉劍橋, 金國華, 翟朝霞

(大連海事大學 信息科學技術學院, 遼寧 大連 116026)

《微機原理與應用》課程成績的統計分析及對策

劉劍橋, 金國華, 翟朝霞

(大連海事大學 信息科學技術學院, 遼寧 大連 116026)

《微機原理與應用》是信息大類專業的一門極其重要的專業基礎課,其知識點多,內容抽象,學生理解難度高,是諸多專業課中最難的課程之一。以大連海事大學信息類專業學生考試成績為樣本,對各個知識點的得分率進行深入統計分析。分析表明,目前的教學方法在課程教學最重要的硬件擴展應用部分以及匯編語言程序設計部分并不理想。針對教學中存在的問題,課程組在“十二五”國家級實驗教學示范中心建設的支持下,提出了詳盡的對策,包括更新實驗教學器材、改革實驗教學內容以及建立教學環節中的激勵機制。實踐表明,教學改革方案實施效果良好,學生學習效果有明顯改善,掌握知識能力有較大幅度提高,課程考試成績也有較大提升。

微機原理; 成績分析; 硬件擴展; 教學改革

《微機原理與應用》是信息大類專業的一門專業必修課[1-2],其課程知識點較多,要同時兼顧軟硬件2個方面,學生理解難度高[3],是諸多專業課中最難的課程之一[4-5]。課程的特點是內容較抽象,其理論性、實踐性都很強[6-7]。課程要求學生掌握微機系統的基本知識、匯編語言程序設計和基本的硬件接口技術[8-9]該課程在人才培養方案中起著承前啟后的重要作用[10-12]。為了進一步推動高等學校實驗教學改革,促進優質教學資源整合與共享,教育部2005年啟動了國家級實驗教學示范中心建設和評審工作[13],并取得了顯著成果[14]。近年來,大連海事大學電子信息技術實驗教學中心通過不斷的努力,被教育部遴選為“十二五”國家級實驗教學示范中心。在示范中心建設的帶動下,微機原理與應用課程教學質量和實驗室條件也逐步提升。

本文通過對《微機原理與應用》課程學生理論考試成績的分析,尋找課程教學體系中的薄弱點,發現學生學習過程中的困難之處,并給出了相應的對策。教學實踐表明,所提出的教學改革方案可以有效的提高學生的學習效果,化解教學過程中的難題。

1 研究樣本

本文所采取的學生成績樣本,來自于大連海事大學信息類專業2010級和2011級學生的《微機原理與應用》課程期末考試成績。有效樣本共計250份,其中2010級103份,2011級147份。本課程考試滿分為100分,在成績分析中,將題目按知識點內容分為3個部分,即微機基礎知識部分、匯編語言與程序設計部分和硬件及芯片擴展部分。

2 研究內容

2.1成績分析

圖1 2010級學生考試成績分布

為尋找課程教學中存在的問題,筆者對2010級學生的考試成績進行了詳盡分析。宏觀上看,實際參加考試的103名學生的平均成績為55.0分。學生成績分布如圖1所示,49.5%的考生(53人)成績在平均分以上,成績及格率(60分及以上)為44.7%。若將試卷按照知識點進行分析,可以大致分為微機基礎知識、匯編語言與程序設計和硬件及芯片擴展3個部分[15-16],這3個部分的得分率如表1所示。在考核的幾種芯片擴展題目中,學生也展現出不同的掌握水平。在存儲器擴展部分,試卷的平均得分率較高,達到57%,而對于首次接觸的8251和8259芯片,平均得分率僅為48%～49%。

表1 試卷各部分的平均得分率

如果對全體學生在這2個知識點上的成績進行進一步分析,可以發現,大多數學生的成績分布在分界線以下,這意味著他們在這兩個部分的得分率低于試卷整體得分率,如圖2和圖3所示。更有個別高分學生在這兩個部分失分較多。這也就說明,目前的教學方法在課程教學最重要的硬件擴展應用部分并不理想。圖2和圖3也用虛線給出了成績分布的線性回歸方程。方程根據有效成績樣本依據式(1)～式(3)計算得出,其中a是方程的斜率,b是截距。可以看出,高分數段的學生在8251芯片擴展的得分率上表現不佳。

圖2 2010級學生的8251芯片擴展得分率與試卷得分分布關系

圖3 2010級學生的8259芯片擴展得分率與試卷得分分布關系

2.2問題分析

通過以上的分析,意識到在《微機原理與應用》課程實踐教學環節中存在一定的問題。首先在匯編語言方面,由于實驗教學內容更側重于算法,與匯編語言的主要實際應用脫節。其次,在硬件與芯片擴展的實驗內容方面,在實驗任務設計上,將任務難度設定為中等。然而在實際教學中發現,這種“平均主義”的思想會導致一系列的問題。第三,在實驗器材上,本課程教學采用的TDN86/88實驗儀,其的優勢在于將教學所涉及到的各個芯片單元化和模塊化,8086CPU與接口芯片之間的總線大多數已經在儀器內部連接,學生只需要連接很少的外圍電路即可完成實驗。但是,這種操作上的便捷性容易讓學生誤認為芯片間只需要幾根線就可以組成一個微機系統。最后,課程使用的TDN86/88實驗儀是于2002年購置的,經過十余年的使用,儀器的接口損壞較多,導致學生的學習效率的降低。

2.3尋找對策

面對存在的問題,在下一年度的教學過程中,課程組有針對性的采取了一系列的措施,以提升教學質量。

首先,在“十二五”國家級實驗教學示范中心建設的資助下,實驗室更換了新的實驗教學器材----STAR ES598PCI實驗儀。該實驗儀能滿足微機原理和單片機原理等課程的教學需求,提供了完整的教學平臺。另外,該實驗儀采用通用串行總線USB與計算機進行通信,使通信更加可靠,提升了實驗效率和教學效果。該實驗儀附帶的學習資料中還具有CPU與各個接口芯片間的電氣連接圖,課程組將其制作成電子課件,在實驗教學中因地制宜的進行講解,這樣就能夠清晰的反應出CPU與接口芯片間的信號傳遞過程,極大的增強了微機系統的直觀性,教學質量顯著提高。

其次,改革實驗教學內容,在內容上更加注重與硬件的結合,減少對算法的要求。雖然教學時間減少,但內容上更加有的放矢,將剩余的教學時間應用在提高學生主動進行程序設計上,確保每個學生能親手編寫一段完整的程序。此外,在教學過程中注重理論與實踐的結合,在理論教學中穿插實際應用的講解,在實驗環節中加入理論課堂的知識,使學生在不斷的重復中加深對知識的理解和記憶。

最后,建立實驗教學的激勵機制。將每次實驗分為基礎部分和提高部分。基礎部分為所有學生必須完成的部分,而提高部分則為學習成績較好的學生留下了發揮的空間,而完成這一部分將可以得到一定分值的獎勵。這樣,就可以改變以往“一刀切”的狀況,讓不同層次的學生能夠根據自己的情況進行學習。

2.4實施效果

表2 教學改革后各部分知識點得分率和提高率

課程組將以上改革內容應用到新學期的教學當中。經過一個學期的努力,2011級學生的微機原理課程成績有了顯著的提高,試卷各部分得分率及提升效果如表2所示。在試卷難易程度基本相同的情況下,參加考試的147名學生的卷面平均成績為56.7,提高了3%。其中,匯編語言部分平均得分率達到61%,提高了22個百分點;8251和8259芯片擴展部分平均得分率分別達到53%和59%,提高了10%和20%。

圖4和圖5給出了147名參加考試的學生的8251和8259芯片擴展題的得分率與各自成績的關系。與圖2和圖3相比,學生的成績整體向分界線上方偏移,說明大多數學生在這兩個知識點上能夠達到或高于自己的試卷整體得分率。同樣,圖4和圖5也給出了成績分布的線性回歸方程。與圖2和圖3相比,方程斜率都有不同程度的提升。這也說明,學生對知識的掌握水平有了很好的提高。

圖4 2011級學生的8251芯片擴展得分率與試卷得分分布關系

圖5 2010級學生的8259芯片擴展得分率與試卷得分分布關系

3 結 論

本文以“十二五”國家級實驗教學示范中心建設為背景,對學生《微機原理與應用》課程理論考試成績進行了分析,發現在實驗教學環節中的諸多問題,例如實驗內容安排不合理、與實際應用脫節、缺乏激勵機制、儀器老舊等。為此,在示范中心建設的支持下,實驗室更換了教學設備,從實驗內容等方面入手,加強理論課堂與實驗環節的結合,并建立激勵機制,滿足不同層次學生的學習需求。在采用新的教學方法后,學生的學習效果有顯著的提高,實現了良好的教學效果。

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Statisticalanalysisandstrategyoncourseof“MicrocomputerPrincipleandApplications”

LIUJianqiao,JINGuohua,ZHAIZhaoxia

(College of Information Science and Technology, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

Microcomputer Principle and Applications is one of the most fundamental courses in the major of Information Science. It consists of a large quantity of knowledge points, which are abstract and difficult to understand. These characteristics bring the course to be one of the most difficult courses. The present work takes the exam results from students of Information Science and Engineering College, Dalian Maritime University as the sample, analyzed them in a statistical manner. The analysis shows that the teaching methods are insufficient for the sections of hardware expansion and program design. Therefore, strategies are proposed under the support of national experimental teaching illustration center, including updating of teaching devices, teaching contents and establishing the stimulating mechanism. The results reveal that the effects of teaching reformation are of excellence. The students are benefited in effective learning effects and improvement of knowledge. Their results of examination are also improved.

microcomputer principle; result analysis; hardware expansion; teaching reformation

2014-08-02。

國家自然科學基金資助項目(61301131); 國家級電工電子教學實驗中心教改項目(BCA060016); 大連海事大學教學改革項目(2013Q08)。

劉劍橋(1984-),河北豐寧人,大連海事大學博士研究生,講師。

1673-5862(2014)04-0541-04

G40-051

: A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2014.04.018