基于工程對象法的微機原理課程教學實踐

苑廣軍，孫繼元，白 晶( 北華大學 電氣信息工程學院，吉林 吉林 132021 )

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基于工程對象法的微機原理課程教學實踐

苑廣軍，孫繼元，白 晶
( 北華大學 電氣信息工程學院，吉林 吉林 132021 )

摘 要：分析微機原理課程的特點，提出工程對象教學法，即課堂教學以某一工程專題為核心，采用任務驅動模式講解課程的知識點，強調在實踐教學的過程中利用實驗教學平臺并結合課程的知識點，分步設計實現各個專題的功能模塊，在課程設計和實習中完成該工程專題。

關鍵詞：工程對象教學法；微機原理；教學實踐；創新

0　引　言

微機原理課程是高校工科非計算機專業類的重要專業基礎課之一[1]。雖然微機原理課程以電路理論、模擬電子技術和數字電子技術為基礎，但是其核心知識點也廣泛應用在單片機、嵌入式系統和DSP相關課程中。此外，通過學習該課程中的匯編語言，學生編程邏輯的嚴謹性也可得到很大的提高。但是，微機原理課程還存在知識點比較抽象、教學內容分散、理論與實際脫節、課程教學不能引起學生的學習興趣等問題，學生普遍反映課程不好學，也加大了課程的教學難度。如何對微機原理課程進行教學改革，是擺在教師面前的重要課題[2]。通過分析，筆者認為在微機原理課程中引入工程對象教學法可以有效解決以上問題。

1　工程對象教學法的教學思路及教學模式

1.1教學思路

工程對象教學法的目標是服務于學生的實踐教學和課程教學，這不僅體現了工程教育的需要，還體現了本教學法的自身特點，即淺顯易懂又易于概念推廣。大學的工程教育應該重點提高學生的實踐能力以及創新能力已經成為共識[3-4]，但在教學方法上不能僅從工程訓練環節入手，應該從教材編排、教學方法、教學模式、實驗平臺設計、工程訓練體系、工程訓練平臺設計等多方面系統考慮，應該涵蓋學生微機原理課程學習的整個過程。

1.2教學模式

工程對象教學法的教學模式是一種基于典型工程對象進行教學，是MBA案例教學法在工程教育中的應用[5]。工程對象教學法的特征是在將工程對象引入理論教學中時，使學生深入理解微機原理各要點及其運用；將工程對象引入實踐教學中時，使學生更系統全面地理解并掌握所學知識和各項技能，使學生對知識點融會貫通；豐富而實際的對象類型可使學生對課程產生濃厚的學習興趣[6]。工程對象教學法的優勢在于，適當的工程對象可代表部分或多項典型的專業應用，可適用于某大類專業或具有一定的專業覆蓋面，可靈活拆解或擴展。工程對象教學法的體系構架是按“任務驅動”的模式分解各個知識點，用“實踐—歸納—推理—再實踐”的模式進行授課，將授課和實驗合二為一，老師“在講中做、在做中講”，學生“在學中做、在做中學”。教學方案的進程將理論教學和實踐教學分為不同層次和階段，如此來實現提高創新能力、實踐能力和工程素質的目標。

2　微機原理課程的改革模式

工程對象教學法教學模式的研究是培養學生的工程素質與能力，課程方案需針對學生特點和課程特點進行全面改革。因此，需要在新的理念基礎上編寫教材、培養師資和制作課件，需要利用新的教學平臺，創建新的教學模式和教學方法，開展新的工程教學設備及教學工作的研究。

2.1工程對象的選擇

工程對象的選擇決定了課程改革的成敗。選擇工程對象的原則是：學生易于接受，即以學生現有的理論基礎能夠理解該工程對象；涵蓋面廣，即可涵蓋微機原理課程大綱要求的所有知識點；可擴展性強，即與微機原理相關的后續課程所選的工程對象可在微機原理的工程對象基礎上進行擴展[7]。在微機原理課程中選擇8086和80286作為主要講解芯片，因為這兩款CPU內部基本結構、匯編指令的尋址方式、中斷的基本概念、響應流程等對目前的科研和生產仍然具有指導意義，有利于學生后續對嵌入式系統和DSP的學習[8]；8086和80286內部沒有集成RAM、ROM、中斷控制器等功能模塊，可以鍛煉學生擴展芯片的能力，也為學生后續學習和理解單片機課程打下基礎。此外，教師在講解基本概念的同時，還可以介紹其在當前技術中的發展和應用。

2.2課堂教學內容的組織

課堂教學分為課程導入、知識點講解及任務節點解析和課程總結3個部分。其中，課程導入是最關鍵的部分，教師利用多媒體flash、結合自身科研工程經驗將工程對象按知識點分解成多個任務節點，使學生直觀地了解微機原理課程的主線以及各知識點之間的關系；知識點講解及任務節點解析中，教師通過講解知識點，使學生了解如何完成任務節點，因此，講解一定要注意承上啟下，這樣才能使各個知識點聯系得更緊密，任務節點解析則是將知識點和任務節點聯系在一起并啟發學生利用知識點解決問題；在課程總結的有效途徑中，應用桑紅石老師的“三明治”教學法使得課堂氣氛活躍，有效提高了學生學習的主動性，此外，針對每章需要掌握的重點內容，教師可以通過動畫的方式加強設計舉例的生動性[9]。

2.3實踐教學內容的組織及相關案例

實踐教學內容分成實驗和課程設計兩類。實驗主要是針對關鍵任務節點（子對象），可將以往的實驗預習報告改寫成項目申請，實驗過程是項目實現，實驗報告則為結項報告。由此，每個實驗就是整個工程對象（工程項目）的子項目，只要把這些子項目有效地連接在一起，就可以完成整個工程項目，即為課程設計。項目設計的具體步驟有：①題目設立（占用1個課時），題目要在工程對象的基礎上略加功能擴展；②撰寫項目申請書（占用1個課時），包括項目的目的、意義、方案論證、項目計劃（時間節點）、項目測試條件等；③項目制作以及項目測試（占用4個課時）；④結項報告（占用2個課時）。學生利用周末或課余時間完成項目設計任務，具體教學案例如下。

1）任務的提出。

以8255交通燈實驗的展開為例，選取十字路口交通燈為工程對象。那么，對交通燈的管制則為工程項目，項目中的定時器模塊、中斷、燈顯等各模塊為此工程項目的子項目。

在實際教學過程中，針對實驗給學生分配具體任務：2名相鄰學號的學生組成1個小組，各組成員根據對知識掌握的不同程度分工合作，每人負責若干個子項目，最后將所有子項目組合到一起，搭建成一個完整的項目，即交通燈設計。本實驗不僅可以幫助學生熟悉并掌握各個部件和芯片的工作原理，還可以讓學生明白芯片接口之間是如何建立聯系和相互通信的，既能覆蓋教學內容，又能調動學生的積極性[10]。

2）任務節點解析。

對于給定的任務，教師應鼓勵學生之間廣泛開展討論，分析問題、解決問題并預測效果，充分發揮學生的自主學習能力，讓學生自發尋找任務中的相關知識點，教師則重點講解學生忽略和缺失的知識點，必要時輔助學生進行任務分解。

3）任務的實施。

通過查閱資料，熟悉所用芯片的引腳說明、芯片的模式設定、部件間的布局以及簡單的調試，學生能復習以前學過的知識點，在通力合作中體驗完成任務的成就感。任務實施期間，教師可以提供基本芯片的控制程序，同步對程序做出必要的講解，以提高學生對匯編語言的熟悉程度。

3　實施效果

基于工程對象教學法的微機原理課程教學

改革，我們首先在北華大學的吉林省電力電子應用技術科技創新中心的四十多名學生中試運行了一個學期。通過試運行，這些學生對課程產生了濃厚的興趣，基本能夠掌握課程中所涉及的知識點，很好地完成了相關的實驗實習；學生的工程意識和創新意識得到了加強；在后續課程的學習中，學生能將微機原理課程中的工程對象針對新的課程進行更改和擴展；在畢業設計中，學生能應用微機原理課程中的工程對象進行設計，并取得較好成績。

4　結　語

工程對象教學法的核心教學模式是“實踐—歸納—推理—再實踐”，這正好符合人類認識過程“感性認識—理性認識—再認識”的客觀規律。因此，學生在該教學法下可以很好地學會理論知識，而該教學法的“再實踐”部分則是引導學生運用已有的知識去解決未知的問題，即“溫故而知新”的過程，這也正是“創新”的精髓。在此基礎上，通過不斷地嘗試，我校微機原理課程的教學效果和教學質量有了明顯的改善。

參考文獻：

[1] 姚大杰.“微機原理與接口技術”課程教學改革探索[J]. 黑龍江科技信息,2015(2): 100-101.

[2] 張妍, 王詠梅. 任務驅動法在微機原理及應用課程中的應用[J]. 實驗科學與技術, 2015, 13(1): 172-175.

[3] 趙樹寬, 王茵. 吸引優秀創新創業人才協同高校創新創業教育[N]. 遼源日報, 2013-08-19(03).

[4] 孫繼元, 苑廣軍. 工程對象教學法培養創新能力的應用研究[J]. 實驗技術與管理, 2014, 31(2): 21-22.

[5] 蔣華平. 基于機器人綜合實訓平臺工程對象教學法的實踐[J]. 職教通訊, 2013(3): 71-72.

[6] 陳賾, 鄒道勝. 電子創新設計技術[M]. 北京: 科學出版社, 2008: 154-158.

[7] 鐘國輝. 以設計性實驗為牽引的微機原理課程教學[J]. 高等工程教育研究, 2013(3): 154-158.

[8] 張宏偉.“微型計算機原理與接口技術”教學的幾點探討[J]. 當代教育實踐與教學研究, 2015(2): 85.

[9] 桑紅石. 以討論和應用為主的微機原理教學探索[J]. 中國現代教育裝備, 2015(8): 67-69.

[10] 蘇日建, 郭功兵. 基于項目驅動的微機原理與接口技術教學方法研究[J]. 河南教育: 高教, 2015(8): 76-77.

（見習編輯：趙盼）

第一作者簡介：苑廣軍，女，講師，研究方向為檢測技術與自動化裝置，ygj791223@163.com。

基金項目：國家專業綜合改革試點項目“電氣工程及其自動化”（ZG0119）。

中圖分類號：G642

文章編號：1672-5913(2016)04-0127-02