非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)探索

魯程，張華，張海濤

（安徽科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，安徽蚌埠 230601）

微型計(jì)算機(jī)原理是多數(shù)高校機(jī)械類、電氣信息、計(jì)算機(jī)類等工科專業(yè)本科高年級(jí)的一門專業(yè)課程[1]，通過對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以掌握微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論和匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法，而且會(huì)對(duì)微型計(jì)算機(jī)的工作原理和硬件系統(tǒng)有更加深刻的認(rèn)識(shí)，為今后微型計(jì)算機(jī)的工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)[2]。

由于該門課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容豐富抽象、部分概念難于理解，并且由于不同專業(yè)先修課程的不同，造成不同專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)具有一定差異。由于電氣類、計(jì)算機(jī)類等專業(yè)的數(shù)字電路、模擬電路等先修專業(yè)基礎(chǔ)課程的深度與廣度高于其他工科專業(yè)的同類課程，因此非電類、非計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)相對(duì)較弱，對(duì)于微型計(jì)算機(jī)相關(guān)概念的掌握速度不及電氣類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)的質(zhì)量[3]。因此，需要針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)采用合理的教學(xué)方法，合理安排教學(xué)內(nèi)容并采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和手段，以提高課程質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的探討

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程這門課是以因特爾8086CPU為背景，講述為微型計(jì)算機(jī)的工作原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)以及接口技術(shù)的課程。雖然8086屬于早期的CPU芯片，但之后的因特爾公司各型號(hào)CPU的工作原理和編程方法是在其基礎(chǔ)上演化而來，之后的各型號(hào)芯片相對(duì)復(fù)雜。對(duì)于微型計(jì)算機(jī)原理的學(xué)習(xí)，8086較為合適非計(jì)算機(jī)類專業(yè)。

成功的教學(xué)需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生的興趣。部分大學(xué)生因?yàn)槿狈?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)又無升學(xué)壓力，因此缺乏學(xué)習(xí)興趣。僅僅講授參考書上的知識(shí)可能讓學(xué)生覺得枯燥，但如果課堂講授中穿插一些學(xué)科發(fā)展前沿的知識(shí)，會(huì)讓學(xué)生覺得可以學(xué)以致用，將會(huì)大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)成為高校教師的共識(shí)和習(xí)慣，為適應(yīng)現(xiàn)代化的教學(xué)手段多媒體教學(xué)，可將聲音、圖像、文檔及動(dòng)畫等吸引人的手段穿插在課堂課件中，使課堂教學(xué)效果更加生動(dòng)、形象、直觀，有利于提高教學(xué)效果及效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。雖然8086較為適合非計(jì)算機(jī)類專業(yè)對(duì)于微型計(jì)算機(jī)原理的學(xué)習(xí)，但畢竟是早期的產(chǎn)品，不能體現(xiàn)課程教學(xué)的前沿性，勢(shì)必會(huì)引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的缺乏。因此，可以在學(xué)習(xí)該門課程的主體內(nèi)容前導(dǎo)入計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的前沿科學(xué)，尤其是我國(guó)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿發(fā)展。例如，目前我國(guó)第四代計(jì)算機(jī)在進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)與構(gòu)想過程中對(duì)人腦的模擬研究，以及我國(guó)的第五代計(jì)算機(jī)對(duì)于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與人溝通目標(biāo)的研究[5]。通過對(duì)計(jì)算機(jī)類學(xué)科前沿知識(shí)的講解，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神，還能使學(xué)生更加了解我國(guó)的科技水平，提升學(xué)生對(duì)民族自尊心和自豪感。

二、理論教學(xué)方法的探討

（一）板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法

由于該門課程教學(xué)內(nèi)容很多，全部采用板書的方式不現(xiàn)實(shí)，因此需要板書結(jié)合PPT的教學(xué)方式。采用PPT向?qū)W生展示微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理等；采用板書詳細(xì)講解重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，以節(jié)約課堂時(shí)間和提示教學(xué)效果。另外，由于該門課程所需的先修基礎(chǔ)知識(shí)較多，課堂教學(xué)時(shí)間上不允許將所授內(nèi)容相關(guān)的先修基礎(chǔ)知識(shí)帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，線上教學(xué)方式能很好地彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間充足的問題。例如可以利用雨課堂向?qū)W生推送添加相關(guān)的先修課程知識(shí)點(diǎn)、教學(xué)重難點(diǎn)的預(yù)習(xí)課件，幫助學(xué)生回顧先修知識(shí)和理解課堂教學(xué)內(nèi)容，以此加快課堂教學(xué)的速度、加強(qiáng)課堂效果。

（二）互動(dòng)的情境教學(xué)方法

該門課程的知識(shí)點(diǎn)非常多，很多概念晦澀難懂，勢(shì)必會(huì)造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。可以通過互動(dòng)的情境教學(xué)方法提高學(xué)生的興趣和課堂參與度。例如，講述微型計(jì)算機(jī)的工作原理時(shí)，教師可以將自己設(shè)想為CPU，將教室設(shè)想為內(nèi)存，將學(xué)生設(shè)想為儲(chǔ)存單元，將學(xué)生學(xué)號(hào)設(shè)想為物理地址，構(gòu)建一個(gè)匯編程序的“運(yùn)行環(huán)境”，讓所有學(xué)生都參與進(jìn)來，和學(xué)生一起“運(yùn)行”一段匯編源程序。課堂教學(xué)普遍存在的一個(gè)問題是學(xué)生玩手機(jī)，上課注意力不集中，針對(duì)這個(gè)問題也可采用線上教學(xué)互動(dòng)的方式進(jìn)行改善。例如，利用雨課堂手機(jī)微信與幻燈片結(jié)合的線上教學(xué)模式，在課堂上將練習(xí)題發(fā)送至學(xué)生手機(jī)，并要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)作答。這樣不僅能改善學(xué)生在課堂上玩手機(jī)的問題，還能了解學(xué)生對(duì)當(dāng)節(jié)課內(nèi)容的掌握情況，在線上線下的互動(dòng)過程中增強(qiáng)教學(xué)效果。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法

對(duì)于該門課程，學(xué)生如果沒有充足的課前預(yù)習(xí)很難跟上教師的授課進(jìn)度。而傳統(tǒng)課堂是以教師為主的“講述加粉筆”的授課方式，學(xué)生被動(dòng)接受新知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，因此達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生必須有充足的準(zhǔn)備，然后帶著問題進(jìn)入課堂，在課堂上積極地和教師交流互動(dòng)[6]。可以將學(xué)生分成幾個(gè)小組，以翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)迫學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，從而達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該門課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的重要手段。微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是一門既包含硬件設(shè)計(jì)又包含程序設(shè)計(jì)的綜合性課程，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計(jì)、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調(diào)試運(yùn)行[7]。對(duì)于該門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，面臨的首要問題是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)硬件和程序缺乏理解，以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告為目的，盲目按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用書搭建硬件電路和編寫程序以達(dá)到期望的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

造成這種現(xiàn)象的主要原因，一是理論課上教師沒有事先對(duì)實(shí)驗(yàn)課的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解和實(shí)驗(yàn)后的反饋，理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，上實(shí)驗(yàn)課時(shí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)相關(guān)的理論內(nèi)容發(fā)生了遺忘。二是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和課本往往并非配套教材，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是提前設(shè)置好的，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只關(guān)注程序是否正確，能否得到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而不去思考能否用其他方法進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。這使得學(xué)生的軟硬的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力并沒有得到提高，阻礙了本科院校實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。針對(duì)以上兩點(diǎn)影響實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的原因，可以采取以下措施提升教學(xué)效果：

（一）理論課提前進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解并布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用這門課程可以進(jìn)行軟件實(shí)驗(yàn)，也可以進(jìn)行軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)。但不論哪種類型的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都需要進(jìn)行編程操作，由于大部分非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生缺乏編程基礎(chǔ)，對(duì)于匯編語言的獨(dú)立編程有一定困難，很難獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)課上臨時(shí)布置的編程任務(wù)。因此實(shí)驗(yàn)課前的理論課教學(xué)時(shí)，教師可以提前講解實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，并布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生帶著任務(wù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課的準(zhǔn)備，不僅能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解，而且可以提升實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果[8]。

（二）合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)難度

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否合理直接關(guān)系到學(xué)生能力的培養(yǎng)，教師應(yīng)該根據(jù)培養(yǎng)方案的要求合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)的難度。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的任務(wù)可以讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐，對(duì)于難度較大的實(shí)驗(yàn)可以提供部分關(guān)鍵程序，對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)可以提供一些思路。此外，還可以設(shè)置一些學(xué)生的認(rèn)知中比較熟悉的事物，例如姓名、學(xué)號(hào)等，激發(fā)學(xué)生的興趣。

（三）因材施教合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)要求

每個(gè)班級(jí)中總會(huì)有一些動(dòng)手能力比較強(qiáng)的學(xué)生，他們能在短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，對(duì)于這些學(xué)生可以適當(dāng)增加一些臨時(shí)任務(wù)讓他們繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，以便充分利用實(shí)驗(yàn)課的資源使這部分學(xué)生的能力得到進(jìn)一步的鍛煉。也有一些只為應(yīng)付實(shí)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)生，這些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)直接抄襲其他學(xué)生的程序和硬件連接，對(duì)于這些學(xué)生可以讓他們?cè)谡n堂上講解硬件原理和解析實(shí)驗(yàn)程序，以便督促他們進(jìn)行能力的鍛煉。

（四）設(shè)立實(shí)驗(yàn)考核方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核機(jī)制采用出勤點(diǎn)名簽到和實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改結(jié)合的方式，最后可能造成動(dòng)手能力好的同學(xué)成績(jī)不如動(dòng)手能力差的同學(xué)，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、綜合分析解決問題能力、創(chuàng)新能力以及動(dòng)手能力的目標(biāo)。因此，通過設(shè)置課程設(shè)計(jì)題目以學(xué)生最終完成的結(jié)果作為考核手段，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新能力。

（五）設(shè)立固定的實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)段

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程作為一門實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，僅僅幾次的教學(xué)實(shí)驗(yàn)課無法鞏固學(xué)生的動(dòng)手能力。所以對(duì)本門課程感興趣的學(xué)生可以利用開放時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)探討，有利于微機(jī)原理知識(shí)的拓展和推廣，有利于學(xué)生自身潛力的發(fā)揮和創(chuàng)造意識(shí)的提升。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往以驗(yàn)證為主要目的，學(xué)生無法真正地去思考、分析問題，教師可以精選課程設(shè)計(jì)題目，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，采取啟發(fā)式的教學(xué)方式。對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出的問題，老師不立即給出正面解答，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立解決問題，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的深入理解，培養(yǎng)解決問題的能力。最后在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取優(yōu)差生搭配方式以提高雙方的課程理解和動(dòng)手能力，讓更多學(xué)生對(duì)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)充滿興趣，為以后的專業(yè)課以及工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、課程思政教育的探討

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是一門綜合性很強(qiáng)，而且理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，通過理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)可以很好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理和接口技術(shù)的掌握，這對(duì)于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于工程實(shí)踐中以及學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才都起到了重要的作用。因此，為了貫徹我國(guó)的教育方針，培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，該門課程的授課教師應(yīng)當(dāng)巧妙地以課程內(nèi)容為切入點(diǎn)，融入思政元素，在講解課程內(nèi)容的過程中穿插愛國(guó)主義教育、社會(huì)主義核心價(jià)值觀等課程思政內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)樹德育人的目標(biāo)[9]。例如，在講解微處理器的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之前導(dǎo)入華為、中興的芯片危機(jī)事件，激發(fā)學(xué)生的民族自尊心與使命感，不但能提高學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)熱情，還能幫助引導(dǎo)學(xué)生建立肩負(fù)中華民族偉大復(fù)興重任的意識(shí)。再例如，在講解匯編語言相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，穿插講解精益求精的工匠精神，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的人生觀、價(jià)值觀，潛移默化地將課程思政內(nèi)容傳授給學(xué)生。

課程思政教育不僅僅是輔導(dǎo)員和專任思政課教師的專屬，專業(yè)課教師也應(yīng)該將思政元素融入課程教學(xué)中，專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)與思政教育相結(jié)合更有說服力，讓學(xué)生在課程教學(xué)中更好地去理解思政內(nèi)容，獲得知識(shí)和掌握技能的同時(shí)政治理論也得到了加強(qiáng)。思政元素與微型計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)探索，符合社會(huì)對(duì)德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。

五、結(jié)束語

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是理論性強(qiáng)、內(nèi)容豐富抽象、難于理解的重要專業(yè)課程，對(duì)于先修基礎(chǔ)較弱的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。教師需要針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，通過合理的教學(xué)方法與手段提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、主動(dòng)性、參與度和思想政治水平，達(dá)到教書育人的目的。