進(jìn)階式的微機(jī)原理課程教學(xué)改革研究

吳瓊 周昕 于茵

摘 要：微機(jī)原理課程是電子信息類學(xué)科的一門主干課程，其由理論課、實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)三個(gè)獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)組成。針對微機(jī)原理課程理論抽象化、實(shí)驗(yàn)獨(dú)立化、課程設(shè)計(jì)文字化的問題，提出了一種多層次的、階梯式的教學(xué)方法，提高微機(jī)原理課程教學(xué)的效果，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

關(guān)鍵詞：進(jìn)階式；微機(jī)原理；教學(xué)改革

一、 引言

信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，電子類的課程在高等教育中日益重要。微機(jī)原理作為重要的電子類課程，具有理論性深、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的微機(jī)原理課程教學(xué)模式無法適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求。

二、 教學(xué)現(xiàn)狀分析

在傳統(tǒng)微機(jī)原理教學(xué)中，課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)獨(dú)立開來。課堂教學(xué)旨在理論知識教學(xué)，主要包括：匯編語言程序設(shè)計(jì)和硬件接口電路原理兩個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排在理論結(jié)束后，或與理論環(huán)節(jié)間插開設(shè)。實(shí)驗(yàn)操作完成實(shí)驗(yàn)箱既定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，硬件電路板集成，實(shí)驗(yàn)程序直接下載運(yùn)行。教師同時(shí)扮演了導(dǎo)演兼主演的角色，學(xué)生則是群眾演員。教師主宰課堂教學(xué)，灌輸理論知識，學(xué)生的參與度低，學(xué)習(xí)興趣不高，就會(huì)出現(xiàn)缺勤、睡覺、看手機(jī)等現(xiàn)象發(fā)生。因此，以學(xué)生為主體，吸引學(xué)生入課堂，改變傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式方法，對微機(jī)原理教學(xué)至關(guān)重要。

三、 進(jìn)階式教學(xué)模式構(gòu)建

（一） 構(gòu)建從板書到操作，從理論到案例的教學(xué)體系

板書作為原始的教學(xué)手段之一，是指教師在黑板上書寫授課綱要、重難點(diǎn)，演算計(jì)算過程的教學(xué)方式，其優(yōu)勢體現(xiàn)在理論演算過程，有助于學(xué)生聽課進(jìn)度與教師講解進(jìn)度保持一致，充分理解演算原理；其劣勢體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)操作過程，缺乏傳送高科技信息的有效途徑。多媒體教學(xué)手段適用于通過圖形、聲音、動(dòng)畫等信息，直觀地展示課程教學(xué)內(nèi)容，尤其是虛擬仿真教學(xué)，輔助效果非常顯著。在微機(jī)原理課程授課過程中，兼顧黑板板書和電腦操作兩種教學(xué)手段，取長補(bǔ)短、相輔相成，合理整合教學(xué)方式方法。

微機(jī)原理課程具有理論難度深和實(shí)踐應(yīng)用強(qiáng)的特點(diǎn)。通過深入分析課程的理論知識體系，可以將知識劃分為：微機(jī)的工作原理、微處理器的結(jié)構(gòu)、I/O接口電路功能及匯編語言程序設(shè)計(jì)。教師既要講解教科書的理論內(nèi)容，又要緊密結(jié)合基本原理，設(shè)計(jì)并講解典型系統(tǒng)案例，強(qiáng)調(diào)由理論到實(shí)踐的遞進(jìn)式教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)原理課程的原理、技術(shù)與應(yīng)用并重。進(jìn)而，培養(yǎng)了學(xué)生軟硬件結(jié)合的思維方式，提高了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的設(shè)計(jì)能力。

課堂教學(xué)示例融合虛擬仿真技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，以“實(shí)踐—課堂”的方式實(shí)現(xiàn)“理論—案例”的教學(xué)目標(biāo)。

（二） 構(gòu)建從簡單到復(fù)雜，從驗(yàn)證到綜合的實(shí)踐體系

從微機(jī)原理硬件接口電路的應(yīng)用出發(fā)，按照難易程度構(gòu)建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。常用的I/O接口芯片包括：并行接口芯片8255、串行接口芯片8251、中斷接口芯片8259、鍵盤顯示接口芯片8279以及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口芯片，大多數(shù)的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱均配置這些基本接口模塊電路。因此，簡單基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)采用硬件實(shí)驗(yàn)箱來完成，使學(xué)生建立硬件電路板和硬件系統(tǒng)的直觀印象。

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種高層次的、啟發(fā)性的、自主性的實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于微機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維意識，提高學(xué)生工程應(yīng)用能力。但是，綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)不是一朝一夕就能完成的，需要有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。首先，學(xué)生虛擬仿真已完成的硬件實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立模塊化的仿真接口電路系統(tǒng)，掌握硬件電路與仿真電路之間的內(nèi)在聯(lián)系。然后，根據(jù)系統(tǒng)功能需要，將模塊化的接口電路進(jìn)行組合及擴(kuò)展，構(gòu)成較大的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握“模塊-系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)方法。最后，從應(yīng)用需求出發(fā)，獨(dú)立開發(fā)新型的電路系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)創(chuàng)新開發(fā)能力。

為了進(jìn)一步系統(tǒng)擴(kuò)展需要以及避免無意義重復(fù)設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)模塊劃分基礎(chǔ)常用模塊和特定功能模塊。基礎(chǔ)常用模塊包括：8086CPU模塊、最小模式總線模塊、I/O地址譯碼模塊，這三種模塊是每種系統(tǒng)里必不可少的組成部分，具有廣泛的通用性。特定功能模塊包括：并行接口擴(kuò)展模塊、串行接口模塊、定時(shí)計(jì)數(shù)模塊、中斷模塊等。

（三） 構(gòu)建從出勤到作業(yè)，從理論到實(shí)踐的考核體系

期末考試成績是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要手段，同時(shí)也是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主要途徑。為了提高學(xué)生的實(shí)踐主動(dòng)性，加強(qiáng)應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，改革期末成績的構(gòu)成成分和分配比例，構(gòu)建三層考核體系：“課堂出勤+小組作業(yè)”“實(shí)驗(yàn)操作+小組設(shè)計(jì)”“理論重點(diǎn)+綜合設(shè)計(jì)”。

將整個(gè)班級同學(xué)按照2-3人一組的模式進(jìn)行組合，小組討論產(chǎn)生“創(chuàng)新金點(diǎn)子”，提交金點(diǎn)子電路系統(tǒng)的論證報(bào)告，由教師給出小組作業(yè)成績。基于已論證過的設(shè)計(jì)報(bào)告，小組開展創(chuàng)新的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目開發(fā)，提交仿真項(xiàng)目或設(shè)計(jì)實(shí)物。為避免部分同學(xué)的“乘車”心理，建立“過篩子”式答辯機(jī)制，逐人考核參與程度和設(shè)計(jì)能力，并給出相應(yīng)的評價(jià)成績。針對考核評分分?jǐn)?shù)較高的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)國家實(shí)用新型項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和提高學(xué)生的成就感。

期末試題題型除涵蓋重點(diǎn)、難點(diǎn)理論知識點(diǎn)外，融合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，加大分析綜合題型分值比例，同時(shí)弱化簡答類文字表述題型，以試卷考試為形式，以實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)，進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)踐的自主意識。

四、 結(jié)語

通過構(gòu)建“理論-實(shí)踐-考試-創(chuàng)新”階梯式遞進(jìn)的課程教學(xué)體系，著力轉(zhuǎn)變學(xué)生唯試卷成績論的思想，優(yōu)化教育教學(xué)資源的整合，提高自主學(xué)習(xí)的意識，增強(qiáng)創(chuàng)新能力的引導(dǎo)，不斷推進(jìn)微機(jī)原理課程的教學(xué)改革進(jìn)程。

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作者簡介：吳瓊，周昕，于茵，遼寧省沈陽市，沈陽大學(xué)信息工程學(xué)院。