張鵬寧　程紅

摘 ?要：《微機(jī)原理及應(yīng)用》是電氣工程專業(yè)學(xué)生的重要學(xué)科必修課，在教學(xué)過(guò)程中存在眾多難點(diǎn)，包括教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一與內(nèi)容枯燥、考核方式局限性大等。該文利用“導(dǎo)師制”對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組，通過(guò)改善教學(xué)效率、充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力和檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)的方式，探索了解決教學(xué)過(guò)程中存在的以上3個(gè)方面難點(diǎn)，為電氣工程專業(yè)的新工科建設(shè)提供了有益借鑒。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)師制 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué) ?雨課堂 ?微機(jī)原理

中圖分類號(hào)：G64 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2021）02（a）-0124-03

Reform and Exploration of Microcomputer Principle and Application Course under the Mode of "Tutorial System"

ZHANG Pengning ?CHENG Hong

（China University of Mining and Technology（Beijing）， Beijing， 100083 China）

Abstract：Microcomputer Principle and Application is an important compulsory course for students majoring in electrical engineering. There are many difficulties in the teaching process， including lack of innovation in teaching methods， monotonous and boring experimental teaching contents， and large limitations in assessment methods. In this paper， the "tutorial system" is used to group the students. By improving the teaching efficiency， giving full play to the students' innovation ability and testing the way of students' mastering knowledge， the paper explores the solutions to the above three difficulties in the teaching process， which provides a useful reference for the new engineering construction of electrical engineering specialty.

Key Words： Tutorial system; Experimental teaching; Rain class; Microcomputer principle

《微機(jī)原理及應(yīng)用》作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的必修課程，其教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握微機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)、硬件組成與工作原理、匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)等內(nèi)容，提高學(xué)生的軟、硬件的設(shè)計(jì)能力以及解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力，這門(mén)課程直接面向應(yīng)用，是電氣專業(yè)后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)[1]。

課程包含48個(gè)理論學(xué)時(shí)和8個(gè)實(shí)踐課程學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容包括微控制器硬件結(jié)構(gòu)與工作原理、指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行總線與通信技術(shù)、人機(jī)與模擬接口技術(shù)。其中，微機(jī)原理的部分內(nèi)容本身較為枯燥抽象，難理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通常感到學(xué)時(shí)較少，無(wú)法掌握所學(xué)知識(shí)，進(jìn)而失去了學(xué)習(xí)興趣[2]。為了提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，需要針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象多上機(jī)練習(xí)，進(jìn)而加深對(duì)微機(jī)原理的理解。該文結(jié)合筆者學(xué)校人才培養(yǎng)的發(fā)展定位，提出了采用與“導(dǎo)師制”相結(jié)合的《微機(jī)原理及應(yīng)用》的課程改革措施。

1 ?課程改革的內(nèi)容、目標(biāo)及擬解決的問(wèn)題

1.1 改革內(nèi)容

在對(duì)不同高校關(guān)于《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程開(kāi)展了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在的不足，提出基于特色“導(dǎo)師制”模式下《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程的多元化教學(xué)模式，以解決目前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

1.2 改革目的

優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，注重理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，使學(xué)生更好地了解和掌握微機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)、硬件組成與工作原理、匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)等內(nèi)容，提高學(xué)生的軟、硬件的設(shè)計(jì)及解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力。

1.3 課程改革擬解決的問(wèn)題

1.3.1 教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新

《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程包含的教學(xué)內(nèi)容繁多，同時(shí)具有非常強(qiáng)的實(shí)踐和應(yīng)用性，而傳統(tǒng)的教學(xué)方法是將知識(shí)教授給學(xué)生，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，不僅枯燥乏味，同時(shí)也難以理解，最終導(dǎo)致學(xué)生掌握知識(shí)的效果非常差。在課程的開(kāi)展過(guò)程中，一般都是先講授知識(shí)，最后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使得理論與實(shí)踐脫節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生不能學(xué)以致用。

1.3.2 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，內(nèi)容枯燥

目前《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容單一，采用的實(shí)驗(yàn)箱電路接線大部分已經(jīng)固定，不能隨意改動(dòng)，只是讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)已設(shè)計(jì)好的流程進(jìn)行操作，這對(duì)于掌握普通的知識(shí)內(nèi)容具有促進(jìn)作用，但無(wú)法滿足學(xué)生根據(jù)自己的想法進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，因此導(dǎo)致很多學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就能完成基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，缺少繼續(xù)探索的興趣。

1.3.3 考核方式局限性大

目前《微機(jī)原理及應(yīng)用》的考核方式包括兩個(gè)部分：一是試卷考試，這對(duì)于學(xué)生掌握教材知識(shí)點(diǎn)具有促進(jìn)作用。二是實(shí)驗(yàn)考核，實(shí)驗(yàn)考核的方式為：3個(gè)學(xué)生一組，共做一道實(shí)踐操作題，題目分為基礎(chǔ)題和拔高題兩個(gè)層次，這在一定程度上能夠考察和提高學(xué)生的實(shí)踐能力。但由于題目數(shù)量較少，同時(shí)分組里有可能出現(xiàn)只有一個(gè)學(xué)生操作能力較高，其他兩名學(xué)生依靠他人的能力將題目實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象，最終組里其他2位學(xué)生會(huì)得到相同分?jǐn)?shù)，導(dǎo)致了很大一部分學(xué)生的實(shí)踐能力沒(méi)有得到顯著的提升。

2 ?教學(xué)對(duì)策

2.1 基于“導(dǎo)師制”項(xiàng)目分組的學(xué)習(xí)方式

“導(dǎo)師制”是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）實(shí)施的一項(xiàng)創(chuàng)新性教學(xué)方法，為全體新入校本科生配備導(dǎo)師，一般每位老師全程指導(dǎo)4名學(xué)生，根據(jù)不同學(xué)習(xí)階段分別制訂導(dǎo)師指導(dǎo)計(jì)劃。在學(xué)業(yè)規(guī)劃、專業(yè)輔導(dǎo)、科研探索以及品德培育等方面，實(shí)現(xiàn)本科生培養(yǎng)各階段、各環(huán)節(jié)的導(dǎo)師全程指導(dǎo)。

由于微機(jī)原理與應(yīng)用是一門(mén)綜合性的課程，在學(xué)習(xí)此門(mén)課程之前需要掌握《電路原理》《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》《C語(yǔ)言》《信號(hào)分析與系統(tǒng)》等基礎(chǔ)課程，因此在《微機(jī)原理與應(yīng)用》開(kāi)課之前，要以“導(dǎo)師制”為項(xiàng)目組單位，讓每位導(dǎo)師對(duì)所帶學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果適當(dāng)?shù)卣{(diào)整課堂授課學(xué)時(shí)，僅將課程中大部分學(xué)生之前沒(méi)有接觸過(guò)的、至關(guān)重要的內(nèi)容放在課堂上進(jìn)行講授，例如尋址方式、常用匯編指令、工作原理等，注意理論聯(lián)系實(shí)際、重點(diǎn)突出，并指出每章的難點(diǎn)部分。注意將最新的科技成果融入教學(xué)中，使學(xué)生具有較寬的知識(shí)面。講課時(shí)注意通過(guò)板書(shū)、電子課件、實(shí)驗(yàn)等多種形式展示、討論，啟迪學(xué)生的思維，使學(xué)生對(duì)基本概念、硬件設(shè)計(jì)方法，程序設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容加深理解和掌握。

對(duì)于在先修課程中已經(jīng)介紹過(guò)的和較容易理解的知識(shí)點(diǎn)，例如：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、微控制器硬件結(jié)構(gòu)及基本工作原理等，提前錄制完教學(xué)視頻，要求學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，并在上課時(shí)采用“雨課堂”中的實(shí)時(shí)答題功能檢查學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握程度，以便教師實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。對(duì)于課程中理解特別困難的知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生以“導(dǎo)師制”項(xiàng)目組的形式進(jìn)行討論。在知識(shí)點(diǎn)不斷討論的過(guò)程中，會(huì)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，掌握程度較好的同學(xué)也可幫助其他同學(xué)梳理知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，做到團(tuán)隊(duì)協(xié)作，同時(shí)，導(dǎo)師也可參與到學(xué)生的課余討論中，幫助所帶學(xué)生更好地掌握該門(mén)課程。

最后，每講完一個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)后均布置適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)，目的是加深對(duì)基本概念的理解，提高分析解決問(wèn)題的能力。在講到匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容時(shí)，可讓學(xué)生利用匯編軟件進(jìn)行匯編程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試;使用Proteus仿真軟件對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行仿真，利用各種芯片搭建簡(jiǎn)單的微機(jī)系統(tǒng);最終在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn) Proteus仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（在Proteus仿真實(shí)現(xiàn)后進(jìn)行實(shí)現(xiàn)），使得學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程形成一個(gè)閉環(huán)[3]。

2.2 專題化的教學(xué)模式

專題化教學(xué)模式是一種按照課程的教育目標(biāo)，將所教課程劃分為若干個(gè)獨(dú)立有相互聯(lián)系的專題，將各個(gè)專題組合形成完整的教學(xué)體系，實(shí)踐表明專題化教學(xué)模式在多門(mén)課程中有著較好的應(yīng)用效果[4-5]。結(jié)合教學(xué)大綱的要求，對(duì)該課程的理論知識(shí)內(nèi)容分為如下8個(gè)專題：計(jì)算機(jī)概述、運(yùn)算基礎(chǔ)、80X86微型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、8086/8088 CPU指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器、中斷技術(shù)、輸入輸出接口技術(shù)。

為了配合以上8個(gè)專題的教學(xué)，在課程教學(xué)過(guò)程中，將每周的課時(shí)集中安排在相鄰的兩個(gè)工作日里，這樣在講一個(gè)專題的過(guò)程中，間隔的時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)枯燥難懂知識(shí)點(diǎn)時(shí)形成連續(xù)性，同時(shí)每次講課都會(huì)對(duì)課程進(jìn)度有更好的把控，間隔較短的授課方式也能使得教學(xué)內(nèi)容更為明確和突出，有利于學(xué)生更好地掌握知識(shí)點(diǎn)。這樣就避免了授課間隔時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致上課開(kāi)始前需對(duì)上節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行回憶梳理的過(guò)程，進(jìn)而使得學(xué)生記憶知識(shí)的碎片化。同時(shí)教學(xué)專題化會(huì)更突出教學(xué)的重點(diǎn)，使得學(xué)生在掌握和復(fù)習(xí)課堂知識(shí)過(guò)程中更加得心應(yīng)手。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)多樣化

該課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，課程實(shí)驗(yàn)的目的是結(jié)合各章節(jié)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，通過(guò)安排實(shí)驗(yàn)上機(jī)操作，加深學(xué)生對(duì)微機(jī)原理各章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，并著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。應(yīng)結(jié)合專業(yè)的培養(yǎng)目的和要求，編寫(xiě)適合學(xué)生掌握微機(jī)操作的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容錄制視頻，以供學(xué)生在課下自學(xué)的需求。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選定采用必做和選做實(shí)驗(yàn)，分層次、有梯度地組織基礎(chǔ)層次和設(shè)計(jì)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。要求學(xué)生結(jié)合理論課，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)和操作，仔細(xì)觀察和記錄，思考實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行理論解釋，做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，達(dá)到輔助教學(xué)、增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)、提高實(shí)踐動(dòng)手能力的目的。

提高多媒體實(shí)驗(yàn)室的利用效率，如果實(shí)驗(yàn)室無(wú)課的情況下，學(xué)生可申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主學(xué)習(xí)，使得實(shí)驗(yàn)室中的各類資源得到充分利用。鼓勵(lì)以“導(dǎo)師制”項(xiàng)目組為單位參加省級(jí)或全國(guó)電子競(jìng)賽，如果某隊(duì)獲獎(jiǎng)，則按照獲獎(jiǎng)等級(jí)對(duì)其期末考試進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)性加分，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)微機(jī)原理的積極性。同時(shí)，在除了實(shí)驗(yàn)箱等基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之外，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)多樣化，將操作面板上的接線靈活化，可以讓學(xué)生對(duì)各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行任意組合以實(shí)現(xiàn)某些功能，給予學(xué)生充分自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐探索的機(jī)會(huì)，更能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.4 制定科學(xué)合理的考核方式

合理的考核方式是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最直接有效的途徑，通過(guò)考核能使得學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，并優(yōu)化學(xué)習(xí)方法，并提高學(xué)習(xí)效率。具體的考核方式如下：課程考核分為兩部分，一部分是理論考核，采用閉卷考試的方式對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)開(kāi)展考核，此部分考核分為3個(gè)方面，分別為試卷的卷面分?jǐn)?shù)占比為70%、平時(shí)出勤和作業(yè)分?jǐn)?shù)的占比為10%、期中考試分?jǐn)?shù)的占比為20%，雖然平時(shí)和其中考試成績(jī)占比相對(duì)較低，但能在學(xué)生學(xué)習(xí)理論課知識(shí)的過(guò)程中起到督促的作用。

另一部分是實(shí)驗(yàn)考核，在實(shí)驗(yàn)考核環(huán)節(jié)，成績(jī)主要包括25%的正常出勤和實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)、25%的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、50%的實(shí)驗(yàn)測(cè)試成績(jī)。平時(shí)的實(shí)驗(yàn)作業(yè)可從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中選出部分進(jìn)行驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，增加若干個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。由教師給出設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求，學(xué)生通過(guò)自主查閱資料，確定實(shí)施方案，并親自動(dòng)手完成硬件系統(tǒng)的搭建及軟件驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)。在最終實(shí)驗(yàn)考核環(huán)節(jié)，以“導(dǎo)師制”項(xiàng)目組為單位，每個(gè)組分配一道實(shí)踐題，并規(guī)定限時(shí)完成，完成后讓每位成員都回答實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個(gè)操作環(huán)節(jié)，避免未參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生拿到與其他組員相同的分?jǐn)?shù)，確保每位學(xué)生都能參與實(shí)驗(yàn)，并更好地理解所學(xué)知識(shí)。最終理論考核和實(shí)驗(yàn)考核各按照50%的比例相加即得到最終的考核成績(jī)。

3 ?結(jié)語(yǔ)

《微機(jī)原理及應(yīng)用》作為一門(mén)電氣工程專業(yè)的必修課，探索其課堂教學(xué)建設(shè)有著重要意義。該文針對(duì)《微機(jī)原理及應(yīng)用》在實(shí)際教學(xué)中遇到的困難，結(jié)合“導(dǎo)師制”的方法，探索了解決以下3個(gè)方面問(wèn)題的方法：（1）教學(xué)方式?jīng)]有創(chuàng)新;（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，內(nèi)容枯燥;（3）考核方式局限性大。一方面，通過(guò)以“導(dǎo)師制”進(jìn)行項(xiàng)目分組，通過(guò)導(dǎo)師對(duì)各位學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合理分配課上課下的學(xué)習(xí)內(nèi)容，全面提高了教師授課的效率;另一方面，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核方式，在幫助學(xué)生掌握課該知識(shí)的同時(shí)，也加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力。因此，結(jié)合“導(dǎo)師制”的《微機(jī)原理及應(yīng)用》教學(xué)改革方法是一次有益探索。

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