微機原理與接口技術課程研究性教學的探索與實踐

耿聰 劉偉

摘 要：“微機原理與接口技術”具有實踐性強和應用靈活的特點，適合開展研究性教學。該文探討了在研究性教學的實施過程中，通過設計教學環節、對教學過程進行有效控制以及開展綜合評價討論課，更好地提高該課程的教學效果。

關鍵詞：微機原理與接口技術 研究性教學 教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

“微機原理與接口技術”課程作為北京交通大學電子信息類專業的專業選修課，在整個專業建設和課程體系中占據著重要地位，對學生的知識拓展和創新實踐具有重要作用。作為理科學生的一門專業選修課，“微機原理與接口技術”課程的教學與專業基礎課有很大的不同。這是由以下方面決定的：（1）學生已修完大部分專業基礎課，進入專業選修階段，學生主體為大三下學期學生；（2）理論教學和實驗教學完成后，沒有后續的課程設計環節；（3）選修的學生帶有很強的目的性，相對于考試成績，學生更看重實踐能力的提升。因此，如何將課堂知識有效地應用于實踐，提高學生的創新實踐能力，是“微機原理與接口技術”課程研究性教學改革的中心任務。

1 “微機原理與接口技術”課程現狀

筆者所在學院“微機原理與接口技術”課程設定學分數為4，學時數為64，其中理論教學48學時，實驗教學16學時。教材選用趙嘉蔚等編著，清華大學出版社出版的《單片機原理與接口技術》。課程需要學生掌握匯編語言、8086微處理器與接口電路，目的旨在培養學生軟硬件開發能力。針對理學院的學生特點，并結合11屆學生的教學效果分析，發現傳統的教學過程中存在一些問題。

1.1 內容抽象，記憶量大，學生學習興趣低

“微機原理與接口技術”課程的名詞術語多，講到的接口芯片數量大，前后內容之間缺乏聯系，學生需要進行大量枯燥的記憶工作，容易喪失學習興趣。

1.2 課程涉及面廣，難度大

“微機原理與接口技術”課程包含了計算機硬件、軟件、數字邏輯、匯編語言等學科的知識，學生在沒有真正掌握計算機硬件的內部結構的情況下，很難理解匯編語言的編程方式。

1.3 以教師為中心的傳統教學模式忽視了學生的認知主體作用，不利于學生創新思維能力的培養

略。

2 研究性教學在“微機原理與接口技術”課程中的實施

2.1 研究性教學環節的設計

根據課程的性質和學生的特點與需求，考慮實施過程的有效性、可控制性，以及對學生團隊協作能力、動手實踐能力和創新能力的培養，將研究性教學環節設計為以下4個步驟。

（1）學期初學生自由組合成若干組，每組5-6人，在2-3周的時間內自由選題，即設計一個單片機系統來完成一個任務。

（2）在課堂學習過程中，重點去理解和掌握為完成小組選題而需要的理論知識，包括單片機外圍硬件電路設計、元器件選型以及軟件編程等。

（3）下課之后小組成員分工協作，完成硬件設計、電路板加工、程序編寫與調試等工作。

（4）在學期末組織講評課，每個小組用PPT介紹自己的作品原理、設計圖紙、制作過程，并現場演示作品的功能，由教師和在場的全體學生對每組作品進行無記名評分。

2.2 “微機原理與接口技術”研究性教學的過程控制

在“微機原理與接口技術”課程研究性教學的實施過程中，抓住研究問題、學習資源、研究方法、組織形式和教學評價5個關鍵要素，緊密圍繞教學目標，設計研究性教學過程，以保證研究性教學有序、順利地進行。

（1）教學目標

研究性教學的目標包括自主構建靈活的知識基礎，培養研究、判斷、反思等高階的思維能力以及實事求是、銳意進取的科學精神。在“微機原理與接口技術”課程的研究性教學實踐中，教師首先向學生介紹教學目標，并共同探討為達成該目標需要完成的具體任務。然后把上一屆學生的成果向本屆學生介紹，對本屆學生闡述學習目標，從而實現了學習目標的可視化。學生通過感受前人的成果，激發自己的學習熱情，并產生超越前人的學習動力。

（2）研究問題

問題是研究性教學的出發點和歸宿。在“微機原理與接口技術”課程的研究性教學過程中，教師引導學生自主發現問題，重點關注在自然情景和社會情景下發生的真實問題，培養學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的意識與能力。而解決問題本質上是一種連續性的思維活動，在解決的過程中又產生新的問題，教師引導學生，通過解決關鍵性問題，促進研究的深入和問題解決方法的有效遷移。學生提出有實用價值或者具有娛樂性質的項目如會場出入人數統計裝置，然后教師加以引導，使其工作量控制在合理范圍。

（3）學習資源

信息時代的研究性教學，需要重視信息資源的利用。在“微機原理與接口技術”課程研究性教學的實踐過程中，教師預先為學生提供核心資源、相關資源和拓展資源三類信息資源，以引導學生利用網絡進行有效探究。

（4）研究方法

研究性教學常用的研究方法有文獻研究法、觀察法、調查法、實驗法、個案研究法和設計研究法等。根據“微機原理與接口技術”課程的特點和不同的研究問題，選擇和運用合適的研究方法。在實際的研究性教學過程中，較多學生采用了文獻研究法、實驗法、設計研究法等兩種或兩種以上的方法。

（5）組織形式

德國教育家洪堡提出：“在大學中，聽課只是次要的事情，重要的是使學生與情趣一致、年齡相同以及具有自覺性的人緊密合作”。在高校，研究性教學的組織形式豐富，“微機原理與接口技術”課程根據其特點和性質，讓學生組織成學習小組進行協作學習、合作探究，同時加強組內管理和考評，促進合理分工協作，并注意營造組內成員之間和不同組之間的交流氛圍，形成良好的人際關系。

（6）教學評價

研究性教學的評價指標由原來單一的知識技能測評轉向對學生在研究性教學過程中展現出的態度和能力等綜合素質的測評。采取教師、學生本人和同學共同評價的多元化評價主體和學生自我評價、小組評價、教師評價、師生互評等多樣化評價方式，并且重視過程性評價。

2.3 “微機原理與接口技術”課程學生成果

（1）多功能時鐘

采用LCD液晶屏幕顯示系統，以STC89C52RC單片機為核心，由鍵盤、溫度采集、定時鬧鈴等功能模塊組成。

（2）轉數儀

測量轉動物體的轉數，可以完成如汽車里程統計等功能。

（3）公共場所人數實時自動監控儀

本系統可實現對室內進出人數的實時監控，可以有效對市內公共場所進出人數進行控制。可用于教室、會議室、禮堂、體育館等各種公共場所的人數清點。

3 結語

在“微機原理與接口技術”課程研究性教學實踐中，教師合理設計教學方案，主動通過教學目標、學習資源、研究方法、組織形式和教學評價等方面把握研究性教學的過程，并通過評價討論的形式對教學成果進行檢驗。學生通過主動學習、取長補短，完成了多功能時鐘、轉數儀、公共場所人數實時自動監控儀、貪吃蛇游戲機、多功能音樂盒等多種作品。在設計、制作作品的過程中，充分調動了學生主動探究的積極性，在培養學生的綜合能力和創新精神的方面收到了良好的效果。

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