基于學(xué)生能力培養(yǎng)開(kāi)展微機(jī)原理及接口技術(shù)的課程教學(xué)改革

方紅　葛一楠

摘要：為了適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心的素質(zhì)教育的要求，通過(guò)微機(jī)原理及接口技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)兩門課程的合并進(jìn)行課程內(nèi)容的整合；以學(xué)生為主，基于翻轉(zhuǎn)課堂改革教學(xué)方法；以緊密聯(lián)系實(shí)際和應(yīng)用，增加綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為手段改革實(shí)踐教學(xué)；以注重過(guò)程和能力為核心改革課程的考試方式等手段，對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；翻轉(zhuǎn)課堂；微機(jī)原理與接口技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）50-0059-03

一、引言

微機(jī)原理及接口技術(shù)是電類本科院校一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門在人才培養(yǎng)方案的課程體系中能銜接模擬電路、數(shù)字電路、程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電機(jī)電器課程的綜合應(yīng)用技術(shù)課程。該課程不僅理論性強(qiáng)，而且具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)學(xué)生的知識(shí)拓展和創(chuàng)新實(shí)踐具有重要的作用。但該課程不管是在教學(xué)內(nèi)容上還是在教學(xué)方法上，都難于滿足當(dāng)前工程教育改革突出強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的要求，再加課程本身具有一定的難度，導(dǎo)致學(xué)生普遍感到內(nèi)容抽象、乏味，難學(xué)、難掌握，嚴(yán)重地影響了這門課的教學(xué)效果。因此著眼于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行深入的改革和探索是很有必要的[1-3]。

二、課程教學(xué)內(nèi)容的整合

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，微機(jī)原理及接口技術(shù)包含的知識(shí)不斷擴(kuò)大，成為眾多技術(shù)學(xué)科的交叉點(diǎn)，是工程教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)課程。目前開(kāi)展的工程教育和卓越工程師教育計(jì)劃，著重強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此在教學(xué)改革中不僅壓縮了人才培養(yǎng)方案中教學(xué)總學(xué)時(shí)，而且還增加了實(shí)踐教學(xué)課時(shí)所占的比例，這必然要減少理論教學(xué)的學(xué)時(shí)。微機(jī)原理及接口技術(shù)和單片機(jī)原理及應(yīng)用是工科院校電類專業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的兩門重要課程，前者注重系統(tǒng)原理，后者強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用，但兩門課程在內(nèi)容上有較多的重復(fù)，而且以8086/8088為核心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)缺乏實(shí)際應(yīng)用背景，不能與學(xué)生的課外科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽緊密結(jié)合，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，因此在電類專業(yè)教學(xué)中可以將這兩門課程合并為一門課程。在內(nèi)容安排上刪去與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的8086/8088相關(guān)內(nèi)容，以通用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)介紹微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以8051單片機(jī)為基礎(chǔ)來(lái)講解微機(jī)的編程和接口技術(shù)，通過(guò)增加工程案例和引導(dǎo)學(xué)生課外科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，從而加強(qiáng)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)[4，5]。

三、基于翻轉(zhuǎn)課堂改革理論教學(xué)方法

微機(jī)原理及接口技術(shù)課程的教學(xué)大綱要求學(xué)生能較清楚地了解微機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，建立起系統(tǒng)的概念，配以適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)鍛煉，使學(xué)生具有一定的軟硬件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力，為未來(lái)的工作和后繼課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因此，本課程重點(diǎn)在于微機(jī)系統(tǒng)軟硬件的“開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)”能力，教學(xué)的重點(diǎn)亦應(yīng)放在學(xué)生對(duì)軟硬件“開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)”能力的培養(yǎng)上，而不是“死記硬背”一些抽象的理論[6]。這就要求教師在教學(xué)中要盡可能理論聯(lián)系實(shí)際，比如在講述存儲(chǔ)器的分類和用途時(shí)，教師可以用家里的各種家具及冰箱為例：各種存儲(chǔ)器用于存放各種數(shù)據(jù)，各種家具和冰箱用于存放各類物品和食物，功能一樣只是用途不同而已；在講解CPU時(shí)鐘信號(hào)的作用時(shí)，可以用人的脈搏為例進(jìn)行講解，人沒(méi)了脈搏就休克乃至死亡，CPU沒(méi)了時(shí)鐘信號(hào)就停止了工作。

講述過(guò)程中要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮學(xué)生的聰明才智。課程教學(xué)要以學(xué)生為中心，學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，精講多練。將傳統(tǒng)教學(xué)與MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式結(jié)合起來(lái)；將課程核心內(nèi)容分解成幾個(gè)小的部分并錄制為教學(xué)視頻微片段；將一個(gè)班的學(xué)生隨機(jī)分成5-6個(gè)小組，每個(gè)小組選一個(gè)組長(zhǎng)，以小組為基礎(chǔ)組織課堂上及課堂下的教學(xué)。要求各小組學(xué)生在課下完成規(guī)定的MOOC課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，而課堂上以小組為單位對(duì)課下學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，提出學(xué)習(xí)中遇到的困難，把課堂的主動(dòng)權(quán)留給學(xué)生，把課堂變成教師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所。教師主要負(fù)責(zé)知識(shí)的總結(jié)和提煉，對(duì)學(xué)生答疑解惑、組織引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展問(wèn)題討論、知識(shí)運(yùn)用等[7]。教師在課堂教學(xué)過(guò)程中要挖掘?qū)W生的潛力，充分肯定學(xué)生的能力，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，要讓學(xué)生相信只要充分發(fā)揮自己的主動(dòng)能動(dòng)性，課堂上積極思考、大膽提問(wèn)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，課前多預(yù)習(xí)，課后多復(fù)習(xí)，勇于實(shí)踐，就一定學(xué)有所獲。通過(guò)采用采用多媒體課件、Flash動(dòng)畫演示、仿真軟件演示等各種新的教學(xué)手段，使難學(xué)難懂的知識(shí)生動(dòng)化、立體化、可視化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度[8，9]。同時(shí)推行“教育+互聯(lián)網(wǎng)”的理念，課程緊密結(jié)合現(xiàn)代信息和地方經(jīng)濟(jì)的最新發(fā)展，站在新的起點(diǎn)與新的高度，將傳統(tǒng)、封閉、單一的教學(xué)突破為開(kāi)放、活潑，能有效激發(fā)學(xué)生綜合創(chuàng)新素質(zhì)與實(shí)踐能力的特色鮮明的研究式、討論式教學(xué)。

四、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)

微機(jī)原理及接口技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的電類專業(yè)基礎(chǔ)課程，要學(xué)好這門課程必須將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合[8，9]。這門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)一般包含有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，通常實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容都是基于實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫離實(shí)際應(yīng)用，再加上受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地的限制，很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。尤其在當(dāng)今大力提倡以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心的素質(zhì)教育，不少學(xué)校又在進(jìn)行卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃和推進(jìn)專業(yè)工程認(rèn)證工作，要達(dá)到卓越工程師培養(yǎng)和專業(yè)工程認(rèn)證的要求，必須在實(shí)踐教學(xué)中堅(jiān)持以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新研發(fā)能力的培養(yǎng)。在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容上要緊密聯(lián)系實(shí)際，要增加綜合性和設(shè)計(jì)性的項(xiàng)目，要盡可能的將教師的科研與學(xué)生的課外科創(chuàng)活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽內(nèi)容納入實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。各學(xué)習(xí)小組可以自擬感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法。在實(shí)踐教學(xué)方法上要以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，加大開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的力度，以競(jìng)賽、課外科創(chuàng)活動(dòng)激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣和積極性，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，讓學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，做到學(xué)以致用、活學(xué)活用。使學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，實(shí)現(xiàn)從“我想做”向“我會(huì)做”的提升，解決學(xué)生不斷提的高創(chuàng)新意識(shí)和有限的創(chuàng)新能力間的矛盾，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和工程創(chuàng)新的能力。

五、改革微機(jī)原理及接口技術(shù)的考試方式

目前課程的考試方式一般都是以期末試卷考試的答題情況來(lái)決定學(xué)生成績(jī)，由于受出題、監(jiān)考、閱卷等諸多情況的影響，很難客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更難體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的能力。這種考試方法削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此應(yīng)對(duì)目前的考試方法進(jìn)行大膽的改革?？荚嚫母锏哪繕?biāo)是基于工程教育OBE的模式，以學(xué)生通過(guò)微機(jī)原理及接口技術(shù)學(xué)習(xí)最后所取得的學(xué)習(xí)成果作為評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)的依據(jù)，積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。新的課程考核方法要能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)[10，11]。

具體改革措施是改變大學(xué)傳統(tǒng)考試全部以筆試為主的考試方法，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)效果考核，以學(xué)生真正掌握知識(shí)并能運(yùn)用知識(shí)為根本任務(wù)，竭力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、自學(xué)能力和實(shí)際動(dòng)手的能力。讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”，親身體會(huì)到學(xué)習(xí)用途和取得成果后的喜悅，認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)課程的目的不是考試，而是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。改革的具體方法是為了適應(yīng)學(xué)生個(gè)體在微機(jī)原理及接口技術(shù)這門課程中呈現(xiàn)出多元化的興趣、愛(ài)好、觀念、思維方式和知識(shí)結(jié)構(gòu)等的要求，積極挖掘?qū)W生的潛力，充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心、以結(jié)果為導(dǎo)向的理念，將差異性培養(yǎng)原則引入考核環(huán)節(jié)，根據(jù)每個(gè)學(xué)生的具體情況引入不同的考試方式。學(xué)生可選擇以試卷考試為主的課程考核方式和以項(xiàng)目實(shí)作為主的考核方式，甚至可以申請(qǐng)免考。試卷考試可以由學(xué)生自由報(bào)名組隊(duì)設(shè)計(jì)試卷。教師給出試卷的題型和分值，由學(xué)生根據(jù)本課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)題目，并給出出題理由、題目分析和答案。學(xué)生所設(shè)計(jì)的試卷將由教師和出題小組長(zhǎng)共同評(píng)定質(zhì)量，從題目的合理性、新穎度等方面考慮。這一方式不僅可以幫助學(xué)生梳理一學(xué)期來(lái)的所學(xué)知識(shí)，學(xué)生所設(shè)計(jì)的部分題目還可以作為新的試題，豐富課程的試題庫(kù)。選擇以項(xiàng)目實(shí)作為主考核的學(xué)生，可以從教師擬定的5-10個(gè)綜合設(shè)計(jì)制作題目中自主選擇一個(gè)題目進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。讓學(xué)生按4人一組自己組隊(duì)并民主選出一個(gè)組長(zhǎng)，小組在組長(zhǎng)組織下完成題目的設(shè)計(jì)、制作和報(bào)告的撰寫，最終根據(jù)學(xué)生制作的實(shí)物、答辯及提交的報(bào)告來(lái)確定學(xué)生的成績(jī)。對(duì)于在課外科技活動(dòng)或?qū)W科競(jìng)賽中取得過(guò)優(yōu)異成績(jī)的學(xué)生可以申請(qǐng)免于課程考核，直接按參賽成績(jī)?cè)u(píng)定課程的學(xué)習(xí)成績(jī)，從而引導(dǎo)和促進(jìn)不同學(xué)生個(gè)體創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的發(fā)展[12，14]。

六、結(jié)語(yǔ)

微機(jī)原理及接口技術(shù)是電類專業(yè)學(xué)生一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)質(zhì)量的高低對(duì)人才培養(yǎng)的質(zhì)量有重要的影響。微機(jī)原理及接口技術(shù)課程改革應(yīng)按照工程認(rèn)證的要求，基于OBE的思想，緊扣專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力這個(gè)核心，以學(xué)生為中心，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及課程評(píng)價(jià)方式進(jìn)行大膽的改革，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，從而提升學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，滿足社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)能力的要求[15，16]。

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