基于項目驅動的自動化專業微機原理課程模塊化教學探索

周皓陽 李靜 馮寶 艾志偉 徐龍

[摘 要] 微機原理是自動化專業的一門多學科交叉且理論性和實踐性都較強的專業基礎課;針對微機原理課程中計算機的概念性結構與功能特性復雜、抽象，且通常不與某一實際硬件相掛鉤的特點;采用模塊化教學理念對理論體系及實踐體系進行構建，使學生掌握微機原理的基本知識和技能，通過項目驅動，完善學生的微機原理和專業知識體系，提高學生的綜合設計能力。

[關鍵詞] 項目驅動;模塊化;微機原理

[基金項目] 2019年廣西高等教育本科教學改革工程項目“新工科視域下地方院校自動化類專業工程創新人才培養模式研究與實踐”（2019JGA337）

[作者簡介] 周皓陽（1992—），男（侗族），廣西桂林人，碩士，桂林航天工業學院助教，研究方向為醫學影像處理。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）42-0200-02? ? [收稿日期] 2020-02-24

微機原理是自動化類專業的必修專業基礎課，是一門理論性和實踐性都較強的課程，并且涉及較多的概念性知識，需要學生對模擬電路、數字電路等先修課程有較深刻的理解，是單片機原理、DSP應用技術、嵌入式系統等課程的先修課程，是自動化專業知識系構建中不可或缺的一環。隨著計算機技術的發展，面向對象程序設計方法、EDA工具軟件等新技術、新概念的不斷涌現，使傳統的微機原理課程的教學方法不適應培養應用型人才的教學要求。在微機原理課程的教學過程中，采用基于項目驅動的模塊化教學方法，提高學生的綜合設計能力和學習積極性。[1]

一、微機原理教學改革的思路

（一）教學改革的方向

我校辦學類型定位為：應用型本科高校;人才培養目標定位為：培養德智體美全面發展，基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高，具有創新創業意識的應用型人才。因此，微機原理課程教學改革以“應用型”為主旨，依據模塊化及項目驅動的教學理念開展。主要改革方向是將傳統的以微機原理的記憶性知識輸出為導向，轉變為以概念性知識體系和項目應用能力輸出為導向;完善學生的微機原理和自動化專業知識體系，提高學生的軟硬件設計能力并應用于具體項目，為電類競賽活動的參與、后續課程的學習及畢業設計的完成夯實基礎[2]。

（二）教學改革的目的

項目驅動的自動化專業微機原理課程模塊化教學改革的目的主要是培養學生將知識體系轉換為能力體系的能力;通過對8086計算機系統、尋址方式與指令系統、存儲器、中斷與中斷管理、匯編語言等內容的學習，使學生完整正確的理解計算機系統的設計思想、邏輯結構及各部分的功能特征;通過對輸入輸出接口、可編程接口芯片、數模及模數轉換等內容的學習，深化學生對計算機系統的理解，使學生掌握基本的接口技術;在此基礎上，通過項目驅動，深化對數電、模電、CAD等知識的理解，使學生掌握軟、硬件的設計及制作的方法;最終通過課程的學習使學生具有：電路分析能力、軟件分析能力、芯片的選型及應用能力、按要求設計及制作8086硬件系統的能力、自主學習能力、創新能力[1，3]。

二、模塊化教學法與項目驅動

我校自動化專業的微機原理教學過程中存在兩大問題：一是8086微型計算機系統的理論性、概念性、邏輯性偏強，系統與接口技術的知識體系相對復雜不是層層遞進的關系，學生學習難度大，授課過程相對枯燥的問題。二是能力培養的達成度不足，實驗內容按簡單步驟即可完成，影響學生8086系統軟硬件設計能力的達成。

（一）微機原理知識點的模塊化

模塊化教學是以素質為核心、能力為本位的，本課程的目的為培養學生的8086硬件系統分析及設計能力、軟件分析及設計能力、芯片選型及應用能力。圍繞以上三大能力，將微機原理的知識點按照一定層次結構和內在聯系進行模塊化構建，使學生更容易理解各知識點間的邏輯關系，從而構建出自身的微機原理知識體系[4-7]。

將微機原理的理論知識圍繞三大能力整合為三大模塊進行教學：8086微型計算機系統模塊、匯編語言模塊、接口技術模塊。8086微型計算機系統模塊內容包括微型計算機系統結構、8086CPU結構與引腳、片內總線與片級總線、尋址方式、存儲器、中斷與中斷管理。匯編語言模塊包括指令系統、偽指令、DOS系統功能調用、程序設計、上機過程。接口技術模塊包括輸入輸出接口、可編程接口芯片、數模及模數轉換、系統總線與外部總線。三大模塊與三大能力之間的關系如圖所示，8086硬件系統分析及設計能力主要由8086微型計算機系統模塊支撐，由于模塊之間或多或少存在著一定的聯系，其余兩個模塊也對能力的支撐起著輔助作用。其余兩個能力與三大模塊之間的關系與此類似，不再闡述。三大模塊包括了微機原理所有的內容，知識點對學生能力的支撐脈絡也更為明顯，可以使學生的學習目的更明確，增強學習興趣。

（二）模塊化和項目驅動的實驗內容

依據理論指導實踐，模塊支撐能力的原則，將實驗內容分為三個模塊，分別是8086最小系統設計模塊、DOS系統的計算器程序設計模塊、電壓表設計模塊。8086最小系統設計模塊主要要求學生對8086的結構、片內及片級總線時序、8086微型計算機系統的存儲器組織等教學內容有充分的理解，并能夠熟練運用模電、數電、CAD等課程中學會的內容，在Proteus上仿真設計一個最小模式的最小系統，包括時鐘電路、電源電路、存儲器等，可以提高學生的8086硬件系統分析及設計能力。DOS系統的計算器程序設計模塊主要要求學生對匯編指令及偽指令、DOS系統功能的調用、上機過程等教學內容有充分的理解，基于匯編語言編寫簡單的十進制計算器程序，并在DOS系統上編譯運行，可以提高學生的軟件分析及設計能力。電壓表設計模塊可以在8086最小系統設計模塊的結果上更改，要求學生對輸入輸出接口、模數轉換、系統總線等諸多教學內容有足夠的認識，設計出一個具有檢測及顯示功能的電壓表，提高了學生的芯片選型及應用能力、8086硬件系統分析及設計能力、軟件分析及設計能力。8086最小系統設計模塊、DOS系統的計算器程序設計模塊、電壓表設計模塊都沒有明確的實驗步驟指導，學生在完成實驗的過程中有較大的自由度，一定程度上提升學生的自主學習能力和創新能力。

三、結論

本課程通過采用模塊化教學理念，使得微機原理理論課程各模塊的教學內容層次及邏輯更清晰、更體系化，從而使得學生更易于接受理解。將項目驅動的教學理念應用于實驗模塊，可以增強學生對理論的理解，完善學生的知識結構，激發學生的學習興趣，提高了學生的8086硬件系統分析及設計能力、軟件分析及設計能力、芯片選型及應用能力、自主學習能力和創新能力。通過隨堂反饋、座談會、實驗課程結果和期末教學評價的結果可知，學生對模塊化的教學內容更容易接受，對項目驅動的實驗內容充滿了興趣，三大能力的教學目標基本達到。

參考文獻

[1]王軍，倪驍驊，宦海祥.微機原理應用課程模塊化教學探討[J].高校實驗室工作研究，2013（04）：9-10.

[2]李翠花，段惠敏，譚敏.項目驅動模電課程模塊化教學實踐[J].教育現代化，2019（37）.

[3]顧暉.微機原理與接口技術：基于8086和Proteus仿真[M].北京：電子工業出版社，2011.

[4]胡春玲，呂剛，項響琴.“數據結構與算法”模塊化教學改革研究——以合肥學院計算機科學與技術專業為例[J].合肥學院學報（綜合版），2019，36（02）：119-124.

[5]徐理勤，趙東福，顧建民.從德國漢諾威應用科學大學模塊化教學改革看學生能力的培養[J].高教探索，2008（03）：72-74.

[6]邵一江，劉紅.基于能力導向的模塊化教學體系構建——合肥學院模塊化教學改革的理論與實踐[J].合肥學院學報（綜合版），2013（04）：62-67.

[7]肖寶，李璞.基于項目驅動法的模塊化教學改革研究[J].欽州學院學報，2016（31）：55.

Exploring the Project-driven Modular Teaching of the Course on Microcomputer Principle for Project-driven Automation

ZHOU Hao-yang，LI Jing，FENG Bao，AI Zhi-wei，XU Long

（Guilin Institute of Aerospace Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Microcomputer Principle is a multi-disciplinary and theoretical and practical basic course for automation majors.In view of complex and abstract conceptual structures and functional characteristics usually irrelevant with the actual hardware，the modular teaching concept is used to construct the theoretical system and the practical system，so that students can master the basic knowledge and skills of microcomputer principles through project-driven teaching to improve students' and professional knowledge system and comprehensive designing ability of Microcomputer Principle.

Key words：project-driven teaching;modular;Microcomputer Principle