基于OBE的“匯編語言程序設計”課程建設與教學實踐

李珍香

摘要：結合計算機專業(yè)人才培養(yǎng)目標、匯編語言的特點及匯編語言課程的教學現(xiàn)狀，制定了基于OBE教育理念的匯編語言課程建設方案與建設目標，并主要從OBE實驗指導書、CAI多媒體課件與微視頻、試題庫方面闡述了匯編語言課程資源的建設，從教學手段與教學方法、課程的考核與評價方面闡述了OBE教學實施過程。實踐證明，OBE課程建設行之有效，有助于培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力，能極大地提高教學效果。

關鍵詞：OBE教育理念;匯編語言;課程建設

中圖分類號：TP313? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0100-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Course Construction and Teaching Practice of "Assembly Language Programming" Based on OBE Educational Concept

LI Zhen-xiang

（College of Computer， Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China）

Abstract： Combining with the training objectives of computer professionals， the characteristics of assembly language and the current teaching situation of assembly language programming course， the construction scheme and objectives of assembly language course are formulated based on OBE education concept. The construction of curriculum resources is mainly elaborated from the aspects of the OBE experiment guide book， CAI multimedia courseware， micro video and exam question corpus. This paper expounds the implementation process of OBE teaching from the aspects of teaching methods and strategies， course assessment and evaluation. Practice has proved that the construction of OBE courses is effective. It helps to cultivate students' independent learning ability and innovation ability. It also greatly improves the teaching effect.

Key words：OBE educational concept; assembly language programming; curriculum construction

1引言

OBE（Outcome Based Education）成果導向教育，是一種基于學習結果的教育模式，其核心理念之一是以“學習者為中心”[1]，關注學習者在整個學習過程中對知識的理解和掌握，以及學習者在學習過程中所產生的可能的情緒和心理反應。這就要求教師需努力為學生創(chuàng)造和提供實現(xiàn)學習目標的最佳學習環(huán)境、學習方式和機會。

匯編語言是一種面向機器的低級程序設計語言，是架起軟、硬件知識的一座橋梁，是硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和嵌入式系統(tǒng)的常用編程工具;匯編代碼簡短、占用內存少、執(zhí)行速度快，能直接訪問硬件及端口，在程序優(yōu)化、代碼調試、解密加密、系統(tǒng)維護等方面具有其他語言無可比擬的優(yōu)勢;匯編編程基于具體的處理器，所以匯編語言具有很強的理論抽象性及與硬件的相關性?！皡R編語言程序設計”是計算機類專業(yè)的專業(yè)基礎課，是計算機組成原理、操作系統(tǒng)、編譯原理等課程的前導課;學習和使用匯編語言，不僅能使學生深入理解計算機的組成和工作原理，形成一個軟硬兼?zhèn)涞木幊讨R體系，從而能夠對計算機硬件和應用程序之間的聯(lián)系形成一個清晰的認識[2]，而且對于培養(yǎng)學生的程序設計能力也起著十分重要的作用。但相對于高級語言，由于匯編語言指令多、語法繁瑣、知識點較零散抽象，加之匯編編程與操作跟硬件緊密相關、上機環(huán)境也不像可視化集成開發(fā)環(huán)境簡單方便，所以在習慣了面向對象的可視化編程環(huán)境、面向事務處理的思維下，學生剛開始接觸入門不是太順利，從主觀上對匯編課程的學習有畏懼心理[3]。隨著近年來嵌入式系統(tǒng)與系統(tǒng)能力培養(yǎng)的大力發(fā)展，從事匯編課程的同仁們進一步認識到了匯編語言課程在計算機類專業(yè)中首屈一指的重要性，就更加重視匯編語言課程教學，并在積極研究且提出了許多行之有效的教學思想和方法。

我校計算機專業(yè)正在做工程專業(yè)認證，在此背景下，匯編語言課程組以OBE教育為導向，圍繞專業(yè)的學習產出和能力培養(yǎng)，通過與前導課、后續(xù)課程之間的內在邏輯聯(lián)系，對課程內容進行了整體優(yōu)化，建立了OBE下的課程建設目標，開發(fā)了線上線下教學資源，編寫了OBE實驗指導書，并展開了行之有效的理論與實驗教學。

2 課程建設方案與目標

基于OBE教育理念，開展以“學生為主體，教師為主導”的集“知識、能力、素質”一體化、遞進化培養(yǎng)的課程建設方案[4]，如圖1所示。

課程的教學目標是讓學生學會針對一種具體的計算機系統(tǒng)，深入其內部研究CPU和寄存器、內存儲器、I/O端口以及它們間的相互邏輯關系，體會并掌握如何以匯編指令形成控制流和數(shù)據(jù)流，進而使學生能夠從宏觀到微觀、從原理到應用、從理論到實踐，真正理解計算機的軟、硬件關系，從軟件角度理解計算機的工作原理，為后續(xù)課程學習及日后工作打下堅實基礎。本課程的具體教學目標為：

（1）了解匯編語言的作用、匯編指令與機器指令間的關系，熟悉寄存器和存儲器組織，加深對微機內部工作機制與運行過程的理解。

（2）熟悉匯編操作環(huán)境與具體工具的功能與操作方法，掌握匯編語言的基本語法、語句格式與源程序結構，熟悉計算機如何表示數(shù)據(jù)，匯編語言中使用常量和變量的方法。

（3）理解尋址方式的含義，熟悉Intel 80x86的數(shù)據(jù)傳送類、算術運算類、邏輯運算和移位操作類等基本指令的功能和編寫順序程序的方法;掌握控制轉移類指令、串指令及編寫分支和循環(huán)程序的方法;掌握子程序的定義、調用及編寫子程序的方法。

（4）了解DOS應用程序特點和DOS功能調用，熟悉I/O指令，能熟練運用DOS與BIOS功能調用方法設計磁盤文件讀寫等功能的程序。

（5）使學生具備一定的自學能力和能夠利用計算機網(wǎng)絡等渠道跟蹤獲取新知識、新技術的方法和能力，具有跟蹤現(xiàn)代化工具搭建實驗環(huán)境的能力，為將來從事程序研發(fā)和調試打下堅實基礎。

3 課程建設與實踐

圍繞課程建設目標，在專業(yè)建設指導委員會的指導下，開展了師資隊伍、課程內容、教學模式、課程資源與教學平臺、實驗教學、教學手段與教學方法、課程考核與評價等課程內容的建設與實踐。

3.1 開發(fā)課程資源

為了利于學生的課下或線下自主學習，課程組非常重視課程資源的建設。如圖2所示為所開發(fā)的主要教學資源。

1）OBE實驗指導書

我校開設的匯編語言課程共54時（含18時實驗），其中的一個問題是教學內容偏多，實驗學時不足，缺少綜合設計。為此，課程組采取通過加強實驗實踐環(huán)節(jié)來理解、鞏固、創(chuàng)新知識內容，并編寫了OBE實驗指導書。指導書中的每個實驗都有明確的實驗目標、實驗內容、實驗準備與要求、實驗步驟，要求每次實驗后撰寫實驗報告，實驗報告中需包含有程序說明（說明程序的功能、結構），調試說明（包括上機調試的情況、上機調試步驟、調試過程中的問題及解決辦法，問題分析與結果分析），源程序清單和執(zhí)行結果（必要時需畫出流程圖）。其中的實驗內容分為4個層次，對各層次實驗實施的實驗目標、時間點和相應的重點能力培養(yǎng)[5]，如表1所示。

2）CAI多媒體課件與微視頻。匯編課程的部分知識點較抽象，譬如8086 CPU中，通過BIU和EU執(zhí)行指令的流水過程，7種尋址方式，數(shù)據(jù)定義偽指令中對于不同偽指令的理解，串指令，子程序的調用與返回，I/O指令的執(zhí)行過程等等，采用傳統(tǒng)的授課方式學生較難以理解。通過Flash將靜態(tài)的文字表示制作成形象、直觀、生動的CAI動畫，能極大的激發(fā)學生的學習興趣和熱情，能有效提高教學效果。目前已做CAI多媒體課件50個，如圖3所示為其中之一的執(zhí)行“IN AL，21H”指令過程的CAI動畫界面。

另外，還將課程部分中的重點難點內容與實驗操作演示過程錄制成了10分鐘左右的微視頻。

3）試題庫。依據(jù)教學大綱中的8章內容（分別為匯編語言基礎知識、計算機基本原理、尋址方式與指令系統(tǒng)、匯編語言順序程序設計、分支與循環(huán)程序設計、子程序設計、宏匯編、I/O與中斷程序設計），開發(fā)了附有試題解析的試題庫，試題涵蓋了課程的所有知識點，每章的題型有主觀題也有客觀題[6]。

3.2 創(chuàng)新教學手段與教學方法

OBE教學需采用先進的教學手段與相適應的教學方法，匯編課程的教學從整門課程到每節(jié)課堂都精心設計、認真教學。

首先在教學手段上，不再是填鴨式的滿堂灌，而是結合所開發(fā)的課程資源與網(wǎng)絡、微信（群），采取“互動+開放”的線上+線下、課前+課中+課后的混合式教學，將教學重心從以“教”為中心轉向以“學”為中心，最大滿足學生的需求，培養(yǎng)學生的自學能力，發(fā)掘學生的創(chuàng)造性思維。

在教學方法上，主要采用了啟發(fā)誘導式、案例式、問題式與對比式方法，針對不同的內容采用相適應的教學方法。譬如，對于計算機中的常用進制數(shù)的理解，就與日常生活中的一年為12個月（可看成是12進制數(shù)），1小時等于60分（可看成是60進制數(shù)）相聯(lián)系;對于ASSUME偽指令，通過觀眾看電影分配座位來理解;對于中斷嵌套，通過正在寫作業(yè)時的來電——接聽電話——按門鈴過程理解;將堆棧操作與洗碗中的摞碗取碗相聯(lián)系;將直接尋址、相對寄存器尋址、相對基址變址尋址等具體的尋址方式與高級語言中的一維數(shù)組、二維數(shù)組、三維數(shù)組相聯(lián)系;將內存單元的地址和內容與C語言中的指針相聯(lián)系，等等，這些內容采用的是啟發(fā)式與對比式教學方法。對于程序設計部分，主要采用案例式和問題式教學方法[7]。

3.3課程考核與評價

科學合理的考核與評價是OBE教學的重要保證，同時也是保證學生自主學習的重要手段。我們的結課考核所采取的是過程化考核并以多種形式進行（如表2所示）。課程總成績=期末成績+平時成績+實驗成績，將期末閉卷成績占總評成績的比例降低，加強對平時作業(yè)、小測試、實驗報告等的評分，采用合理的權重系數(shù)來處理“平時過程性評價”和“期末結果性評價”的關系[8]。

4 結語

本OBE教學已在我校計算機專業(yè)的2016～2018級實施，從課程考核成績、對后續(xù)課程的支撐及2016級的畢業(yè)設計情況看，取得了很好的教學效果，也得到了專家、同行的好評。OBE教學改革是一個持續(xù)改進和不斷提升的過程，我們將繼續(xù)在教學實踐中不斷改進與持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 雷艷靜，等.OBE理念下計算機硬件課程群建設研究與實踐[J].計算機教育，2016（4）：88-90.

[2] 張佳佳，等.基于計算思維的匯編語言教學實驗設計[J].實驗技術與管理，2016，33（12）：200-203.

[3] 王爽.匯編語言[M].3版.北京：清華大學出版社，2013.

[4] 顧佩華，等.基于學習產出（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[5] 于慶梅，等.匯編語言程序設計課程微實驗教學模式探討[J].計算機教育，2014（22）：111-114.

[6] 姚富光.高校計算機專業(yè)“匯編語言”課程教學改革探究[J].重慶教育學院學報，2012，25（3）：62-64.

[7] 刁紅軍，楊季文.匯編語言實驗教學與實踐[J].計算機教育，2015（15）：97-99.

[8] 要志義.解析工程教育專業(yè)認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

【通聯(lián)編輯：王力】