計算機(jī)實驗教學(xué)的探索與研究

摘要： 計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)所開設(shè)的課程都是實踐性很強(qiáng)的課程，計算機(jī)知識的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上有賴于學(xué)生的上機(jī)實驗。加強(qiáng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的上機(jī)動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運(yùn)用能力。實驗教學(xué)在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中起著不可替代作用。本文以《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)為例，從實驗內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗設(shè)備、考核方式、實驗室管理五個方面出發(fā)，對微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)提出了一些改革設(shè)想。

關(guān)鍵詞： 微機(jī)原理 接口技術(shù) 實驗教學(xué) 教學(xué)改革

計算機(jī)基礎(chǔ)教育是面向計算機(jī)專業(yè)和非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)，其教學(xué)的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的計算機(jī)基礎(chǔ)知識，掌握相關(guān)的軟硬件技術(shù)，以及利用計算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域中的問題的能力。達(dá)到這個目標(biāo)的關(guān)鍵是要按照“以人為本，傳授知識，培養(yǎng)能力，提高素質(zhì)，協(xié)調(diào)發(fā)展”的教育理念來組織教學(xué)。我們以為，要使學(xué)生的計算機(jī)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，關(guān)鍵要抓住能力培養(yǎng)，它既是知識的活化，又是素質(zhì)的原生態(tài)。計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)所開設(shè)的課程都是實踐性很強(qiáng)的課程，計算機(jī)知識的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上有賴于學(xué)生的上機(jī)實驗。加強(qiáng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生上機(jī)動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運(yùn)用能力等。實驗教學(xué)在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中起著不可替代作用。在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，理論教學(xué)與實驗教學(xué)互為依存條件。不能簡單地認(rèn)為計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)只是輔助性的教學(xué)，是配合理論教學(xué)的，這就大錯特錯了。計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)實際上有著豐富的內(nèi)涵和作用。計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的兩個能力，尤其是在研究創(chuàng)新能力和意識的培養(yǎng)方面有著不可取代的作用。實驗教學(xué)是整個計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的“綱”和“靈魂”，只有它才能使整個計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)做到“授人以魚，更要授人以漁”。實驗教學(xué)對于每個大學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和主動應(yīng)用計算機(jī)起著至關(guān)重要的作用。因此還可以說，實驗教學(xué)決定了某些課程或整個計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的成敗。

目前，計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中還存在許多問題，如師生對實驗教學(xué)的認(rèn)識不足，考核重知識、輕能力，習(xí)慣于紙上談兵；教學(xué)內(nèi)容選擇脫離各個專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方向，實用性較差；教學(xué)組織過于模仿計算機(jī)專業(yè)教學(xué)，實驗教學(xué)與理論教學(xué)比重不適合計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的特征與目標(biāo)；教學(xué)方法手段簡單老套，上課和實驗照“片”宣科，師生交流、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)、各種不同類型數(shù)字資源利用等都有不同層次的減弱；教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，講授的技術(shù)方法往往不是當(dāng)時的主流技術(shù)方法；實驗教學(xué)隊伍建設(shè)相對偏弱，重使用、輕培養(yǎng)，教師的素質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)；實驗教學(xué)環(huán)境建設(shè)普遍存在重硬件、輕軟件和資源問題，等等。實驗教學(xué)改革相對滯后，嚴(yán)重影響了學(xué)生能力的培養(yǎng)。教育部高等教育司張堯?qū)W司長在實驗教學(xué)示范中心工作會議上說：“學(xué)生動手實踐能力培養(yǎng)是弱項，也是提高高等教育教學(xué)質(zhì)量的重中之重。”

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是我院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、電氣工程、機(jī)械電子工程等多個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是一門實用性和動手性很強(qiáng)的計算機(jī)硬件類課程。在以往的教學(xué)中，微機(jī)原理實驗教學(xué)以教師講課為主，學(xué)生以驗證的實驗為主，無法提高學(xué)生在該課程實驗的積極性和創(chuàng)造性，造成學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維能力下降。

我院結(jié)合自身的實際情況，對微機(jī)原理的實驗教學(xué)進(jìn)行了改革，逐漸探索并總結(jié)出了一套獨(dú)特的實驗教學(xué)方法及手段，取得了良好的效果。

一、改革實驗教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是實踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，設(shè)置本課程的目的是使學(xué)生從理論和實踐上掌握微型計算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理及典型接口技術(shù)，建立微機(jī)系統(tǒng)整體概念，使學(xué)生具有運(yùn)用現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟、硬件開發(fā)的初步能力。精心選擇和更新實驗教學(xué)內(nèi)容，本著將驗證性、設(shè)計性和綜合性實驗有機(jī)結(jié)合的原則編寫實驗教材。我校根據(jù)各專業(yè)的特點和理論教學(xué)的情況，將實驗內(nèi)容分成3個層次。

1.基礎(chǔ)實驗

緊跟理論教學(xué)進(jìn)程，以單元實驗為基礎(chǔ)，通過實驗使學(xué)生掌握計算機(jī)軟硬件工作原理及常用接口芯片的功能和使用方法。在內(nèi)容上主要安排了一些驗證性和簡單的設(shè)計性實驗。比如流水燈顯示實驗，通過對8255A芯片實現(xiàn)LED燈的流水顯示，從而使學(xué)生了解和掌握8255A芯片的編程方法。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計一些簡單的功能，如8255A芯片的選通輸入/輸出方式及雙向輸入/輸出方式操作，從而鞏固學(xué)生對8255A芯片的理解。其他還有接口電路譯碼、中斷、串行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等實驗。通過這些基礎(chǔ)實驗，學(xué)生加深了對所學(xué)知識的理解。

2.設(shè)計性實驗

在較好地完成基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，開展設(shè)計性實驗。設(shè)計性實驗是指教師給定實驗?zāi)康暮蛯嶒炓螅寣W(xué)生自己設(shè)計實驗方案和編寫程序，并最終實現(xiàn)相應(yīng)功能。比如在學(xué)生完成8255A并行接口實驗和8255A中斷控制器實驗的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生實現(xiàn)通過中斷來控制8255A的輸入和輸出。要實現(xiàn)這樣的功能必須將8255A并行接口芯片和8259A中斷控制器芯片組合使用，讓學(xué)生自行搭建線路并編寫相應(yīng)的程序。這樣既能鞏固學(xué)生前面所學(xué)的知識，又可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計能力。

3.綜合性實驗

綜合性實驗的目的是要將學(xué)生學(xué)過的主要功能部件有機(jī)地結(jié)合進(jìn)來，形成一個有意義的整體，使學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng)整合的基本方法。該類實驗一般較復(fù)雜，也比較難實現(xiàn)，因此我院該類實驗安排在課程設(shè)計階段。綜合性實驗是由教師給出實驗?zāi)康模瑢W(xué)生根據(jù)所掌握的知識，通過不同的方法和不同的途徑來完成實驗。例如溫度監(jiān)控系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)等。通過這類綜合性實驗?zāi)軌蚴沟脤W(xué)生對微機(jī)原理與接口技術(shù)這門課程有一個全新的認(rèn)識。

在綜合性實驗和設(shè)計性實驗中，學(xué)生必須運(yùn)用自己掌握的知識進(jìn)行分析和探討，學(xué)習(xí)主動、目的明確，通過不同的途徑和方法來達(dá)到實驗?zāi)康模欣趧?chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)方法的改革

實驗教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整要求實驗教學(xué)與指導(dǎo)方法也要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)大體上都是“課堂預(yù)習(xí)—課堂實驗—課后完成實驗報告”的模式，在這樣的模式中教師始終處于主導(dǎo)地位，學(xué)生總是按教師的指導(dǎo)或?qū)嶒炛笇?dǎo)書走，機(jī)械地照搬實驗指導(dǎo)書上的連線圖和程序，這樣無法發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀能力性。

筆者在實際教學(xué)中，采用了“精講—示例—設(shè)問—點撥”的四個環(huán)節(jié)教學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)效果良好。精講就是在實驗前教師要充分給學(xué)生講清楚實驗的相關(guān)知識，讓學(xué)生心中有數(shù)；示例就是針對實驗問題引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該怎么走，盡量減少走彎路的現(xiàn)象；設(shè)問就是要引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，最終解決問題，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心；點撥就是針對不同的學(xué)生在實驗中提出的問題及暴露的問題，給予必要的提示。這四個環(huán)節(jié)是緊密相連的，它改變了原來學(xué)生完成任務(wù)了事的被動模式，通過系統(tǒng)而有計劃的實驗教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的原創(chuàng)力。

三、提供先進(jìn)的實驗設(shè)備，提高實驗效率

提供先進(jìn)的實驗設(shè)備是實驗教學(xué)改革成功的保證。我院于2007年購買了西安唐都科教儀器有限公司的TD—PITC32位微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)40套，它是基于PCI總線擴(kuò)展的32位微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)，通過PCI總線擴(kuò)展卡將32位PCI擴(kuò)展總線連接到實驗平臺上，通過邏輯電路轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)32位系統(tǒng)總線，可以完成32位微機(jī)原理、32位微機(jī)接口技術(shù)、PCI總線技術(shù)與Windows下驅(qū)動程序開發(fā)技術(shù)的實驗教學(xué)。在具體開展實驗課時，我院實行小班制，即40人為一班，保證每人一臺實驗設(shè)備。良好的實驗環(huán)境既增加了學(xué)生鍛煉的機(jī)會，同時也培養(yǎng)了他們獨(dú)立解決問題的能力。

四、改進(jìn)考核方式，調(diào)動學(xué)生積極性

考核方式是教學(xué)過程中一個重要輔助手段，發(fā)揮考核方式的導(dǎo)向和監(jiān)督作用是保證實驗教學(xué)順利進(jìn)行的有力保證。為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，讓學(xué)生重視微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗課，我院將考核方式作了相應(yīng)改進(jìn)。

實驗結(jié)束后，由指導(dǎo)教師對學(xué)生進(jìn)行全面考核，按5分制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）評定成績。評分依據(jù)包括以下幾個方面：

1.平時成績。包括平時考勤、遵守紀(jì)律、學(xué)習(xí)中的工作態(tài)度、預(yù)習(xí)情況、實驗程序的編寫情況、提問、實驗報告完成等。

2.考試成績。包括完成依次隨機(jī)抽取的實驗的操作能力、完成能力、完成結(jié)果及總結(jié)報告等。

3.實驗總成績。70%平時成績+30%實驗考試成績。

其他注意事項：教師要把關(guān)，確認(rèn)實驗結(jié)果確實是由實驗者做出的。對弄虛作假者給予不及格的成績。

五、提供開放式的實驗環(huán)境，增加學(xué)生實踐機(jī)會

良好的實驗環(huán)境不僅要滿足內(nèi)教學(xué)的需要，還要為一些優(yōu)等生進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供方便。因此，我院實行開放性的實驗環(huán)境，每周實驗室開放3天，并且配備專業(yè)教師值班。建立開放性的實驗環(huán)境，包括教學(xué)時間開放、教學(xué)內(nèi)容開放、實驗元器件開放。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，學(xué)生被教師限制在多個限定條件下，不能發(fā)揮自己的才能和創(chuàng)造性，我院允許學(xué)生結(jié)合課程學(xué)習(xí)和自己的時間安排，根據(jù)自己的興趣提出實驗題目和實驗設(shè)計方便，并可在一個較寬松的實驗環(huán)境中完成。教師積極鼓勵學(xué)生大膽提出自己的思路和實驗構(gòu)想，盡力創(chuàng)造條件引導(dǎo)和支持他們開展有意義的實驗研究，對于學(xué)生創(chuàng)造性的實驗成果給予獎勵。設(shè)置這樣的實驗環(huán)境和條件，有利于培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識和創(chuàng)造能力。

綜合前面的觀點，我們認(rèn)為，實驗教學(xué)的建設(shè)是一項系統(tǒng)工程。提高實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是不斷加強(qiáng)自身建設(shè)，深化實驗教學(xué)改革的核心是培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力，推進(jìn)實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ)是建立計算機(jī)實驗教學(xué)大環(huán)境，實施實驗教學(xué)的載體是實驗教學(xué)體系和內(nèi)容，加速實驗教學(xué)改革的催化劑是實驗教學(xué)手段和方法的改革，實驗教學(xué)改革的重要標(biāo)志是出版高水平的實驗教材。

高職院校實驗教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)造能力，掌握科學(xué)的方法和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度至關(guān)重要。只有不斷總結(jié)經(jīng)驗教學(xué)經(jīng)驗，改善實驗環(huán)境，探索實驗教學(xué)新方法，提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)與管理水平，才能培養(yǎng)出滿足社會需求的高素質(zhì)的人才來。

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