信息化教學(xué)在《微機(jī)原理》課程中的應(yīng)用研究

摘 要： 本文以一種新的創(chuàng)新教育思想為指導(dǎo)，提出了信息化教學(xué)模式，分析了該教學(xué)模式的概念、特點(diǎn)及其在《微機(jī)原理》課程的應(yīng)用等一些問(wèn)題，具體闡述了實(shí)現(xiàn)方法，得出了該教學(xué)模式對(duì)教學(xué)活動(dòng)具有較大的指導(dǎo)意義的結(jié)論。

關(guān)鍵詞： 信息化教學(xué) 《微機(jī)原理》 應(yīng)用研究

高等學(xué)校作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才的基地，也是知識(shí)創(chuàng)新的重要基地和國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分。高素質(zhì)創(chuàng)造性人才不僅要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論功底和一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還必須具有較強(qiáng)的動(dòng)手操作、綜合分析和創(chuàng)造性思維能力，而這些能力的獲得需要通過(guò)教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此，教學(xué)與實(shí)踐作為整個(gè)高等教育體系的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，必將發(fā)揮出獨(dú)特的、不可替代的作用[1—3]。筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及《微機(jī)原理》課程的特點(diǎn)，建立了一套信息化教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)依托互聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化教學(xué)，它對(duì)實(shí)施創(chuàng)新教育、遠(yuǎn)程教育和培養(yǎng)高素質(zhì)新型人才具有十分重要的意義。

一、實(shí)施微機(jī)原理課程教學(xué)信息化的必要性

《微機(jī)原理》課程長(zhǎng)期以來(lái)普遍采用的模式是傳遞-接受教學(xué)模式。這種模式的基本程序是：激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)→復(fù)習(xí)舊課→講授原理→實(shí)際操作→綜合實(shí)踐?？梢钥闯鲞@種模式的優(yōu)點(diǎn)有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，便于教師對(duì)課堂教學(xué)的組織、管理與控制；但它存在一個(gè)很大的缺陷，就是忽略學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，沒(méi)有充分體現(xiàn)出學(xué)生認(rèn)知主體的作用[4]。在具體教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)的是使學(xué)生消化、理解教師所講授的內(nèi)容，把學(xué)生當(dāng)做灌輸?shù)膶?duì)象、外部刺激的接收器、前人知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的存儲(chǔ)器，忽視學(xué)生是有主觀能動(dòng)性的、有創(chuàng)造性思維的活生生的人。久而久之，大多數(shù)學(xué)生養(yǎng)成了不愛(ài)問(wèn)、不想問(wèn)“為什么”也不知道要問(wèn)“為什么”的習(xí)慣，形成了盲目崇拜書(shū)本和教師的迷信思想，認(rèn)為對(duì)書(shū)本和教師不能懷疑。可見(jiàn)傳統(tǒng)的這種教學(xué)模式束縛了學(xué)生的發(fā)散性思維、逆向性思維，扼殺了敢于沖破傳統(tǒng)的新思想、新觀念，折斷了大膽幻想的翅膀。作為認(rèn)知主體的學(xué)生其主動(dòng)性無(wú)從發(fā)揮，這就等于從基底上移走了具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力人才賴(lài)以孕育、滋生和成長(zhǎng)的全部土壤，創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)就成了難以實(shí)現(xiàn)的空中樓閣。《微機(jī)原理》課程內(nèi)容橫跨電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等多個(gè)學(xué)科，這要求學(xué)生具備廣博堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、縱橫捭闔的聯(lián)想能力和創(chuàng)新求異的思維能力。如果仍沿襲傳統(tǒng)的傳遞—接受教學(xué)模式，只強(qiáng)調(diào)掌握局部專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而不重視培養(yǎng)學(xué)生的主觀參與意識(shí)、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，就無(wú)法與不斷發(fā)展的裝備技術(shù)相適應(yīng)。

二、信息化教學(xué)模式的概念

信息化教學(xué)模式[5—6]是根據(jù)現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境中信息的傳遞方式和學(xué)生對(duì)知識(shí)信息加工的心理過(guò)程，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段的支持，調(diào)動(dòng)盡可能多的教學(xué)媒體、信息資源，構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在教師的組織和指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，使學(xué)生真正成為知識(shí)信息的主動(dòng)建構(gòu)者，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

三、微機(jī)原理課程信息化教學(xué)工程

實(shí)現(xiàn)《微機(jī)原理》課程信息化教學(xué)需要建設(shè)硬件與軟件兩個(gè)平臺(tái)。

1.硬件平臺(tái)。硬件平臺(tái)如下圖所示，由互聯(lián)網(wǎng)將教室、自習(xí)室、教師辦公室、實(shí)驗(yàn)室和電子圖書(shū)館連接在一起。學(xué)生在教室、實(shí)驗(yàn)室、宿舍、圖書(shū)館等地學(xué)習(xí)時(shí)，可以通過(guò)電腦、手機(jī)、掌上電腦等通信工具即可完成學(xué)習(xí)、提問(wèn)、試驗(yàn)和考試；可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與校內(nèi)其他院系及相關(guān)科研院所、兄弟院校連接，同相近專(zhuān)業(yè)學(xué)生、專(zhuān)家探討技術(shù)難題。教師在課余時(shí)間，可以坐在辦公室，回答學(xué)生的提問(wèn)、發(fā)布練習(xí)題目，批改學(xué)生作業(yè)。實(shí)驗(yàn)室包括實(shí)物實(shí)驗(yàn)室和虛擬實(shí)驗(yàn)室兩部分，實(shí)物實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)驗(yàn)證理論課程所學(xué)習(xí)內(nèi)容或自己設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；虛擬實(shí)驗(yàn)室則由老師設(shè)計(jì)一些綜合性較強(qiáng)且具有一定實(shí)用價(jià)值的虛擬實(shí)驗(yàn)，比如：中斷級(jí)聯(lián)的設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)接口的設(shè)計(jì)、并口打印機(jī)接口設(shè)計(jì)等，用以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力及提升其創(chuàng)新能力。

2.軟件平臺(tái)。軟件平臺(tái)包括以下六部分：

（1）多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件：該軟件是介紹實(shí)驗(yàn)課題的基本原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)動(dòng)畫(huà)、文字和聲音等手段，利用互動(dòng)方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅可以更改電路組成、程序代碼，而且可以提出自己的設(shè)計(jì)思想并通過(guò)虛擬試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，得到教師和專(zhuān)家人員的解答。

（2）電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材：該教材是依據(jù)課本內(nèi)容，由教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求編寫(xiě)。它具有言簡(jiǎn)意賅的特點(diǎn)，使學(xué)生在較短的時(shí)間里可把握住實(shí)驗(yàn)的目的、重點(diǎn)，以及試驗(yàn)步驟等。

（3）原理仿真軟件：該軟件是解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中系統(tǒng)仿真問(wèn)題，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)原理，構(gòu)造系統(tǒng)模式、搭建實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)代碼等。學(xué)生也可以對(duì)所學(xué)的內(nèi)容通過(guò)虛擬示波器等方式進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，比如：在學(xué)習(xí)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253時(shí)，可以自己編寫(xiě)程序調(diào)整輸出信號(hào)波形，并通過(guò)示波器對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。有能力的學(xué)生還可以進(jìn)一步地拓展自己的思維。比如，思考設(shè)計(jì)一段音樂(lè)并驅(qū)動(dòng)聲器發(fā)聲，并通過(guò)仿真示波器觀測(cè)各點(diǎn)波形。

（4）系統(tǒng)驗(yàn)證仿真軟件：該軟件是為了開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力而設(shè)計(jì)的。學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)造性思維時(shí)，可以自己根據(jù)一些實(shí)際問(wèn)題利用8086CPU搭建不同的應(yīng)用系統(tǒng)，并通過(guò)仿真軟件進(jìn)行測(cè)試，不斷地調(diào)整系統(tǒng)使之完善，最后再通過(guò)實(shí)物制作來(lái)完成整個(gè)制作。這種仿真既可使學(xué)生的思維得到了開(kāi)發(fā)，提高了他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，又避免了在設(shè)計(jì)初期大量無(wú)謂的浪費(fèi)。

（5）實(shí)驗(yàn)綜合考試軟件：該軟件包括筆試和實(shí)做兩部分，筆試部分考查學(xué)生原理核試驗(yàn)現(xiàn)象的掌握情況；實(shí)做部分通過(guò)對(duì)虛擬設(shè)備的操作，考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（6）管理軟件：該軟件是實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)的監(jiān)控、維護(hù)，采用高、中、低三級(jí)管理體制，低級(jí)管理由學(xué)生和非本專(zhuān)業(yè)教師組成，只限于瀏覽、信息咨詢(xún)；中級(jí)管理由教師和電子方面的專(zhuān)家組成，可以修改、補(bǔ)充試題庫(kù)和資源庫(kù)；高級(jí)管理由學(xué)校網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家組成，負(fù)責(zé)軟件平臺(tái)的維護(hù)和改進(jìn)。

四、微機(jī)原理信息化教學(xué)的特點(diǎn)

信息化教學(xué)模式的關(guān)鍵在于從現(xiàn)代教學(xué)媒體構(gòu)成理想教學(xué)環(huán)境的角度，探討如何充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。以計(jì)算機(jī)為主的現(xiàn)代教學(xué)媒體—網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)帶來(lái)了傳統(tǒng)教學(xué)媒體所無(wú)法具備的特性：計(jì)算機(jī)交互性、多媒體特性、超文本特性、網(wǎng)絡(luò)特性。這些特性能夠使學(xué)生在課堂上的地位有所改變，使學(xué)生真正積極主動(dòng)地探索知識(shí)，而不再被動(dòng)地接受知識(shí)信息，成為知識(shí)信息的主動(dòng)建構(gòu)者。在這種模式下，教師成為課堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者，學(xué)生建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的灌輸者和課堂的主宰?！段C(jī)原理》信息化教學(xué)具有以下幾個(gè)鮮明的特點(diǎn)：

1.信息源豐富、知識(shí)量大、有利于環(huán)境的創(chuàng)建。校園網(wǎng)為課堂教學(xué)所提供的教學(xué)環(huán)境，使得課堂上信息來(lái)源變得豐富多彩，教師和課本不再是唯一的信息源，多種媒體的運(yùn)用不僅能夠擴(kuò)大知識(shí)信息的含量，還能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)情境。

2.有利于提高學(xué)生的主動(dòng)性、積極性。校園網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的加入，教師的主要作用不再是提供信息，而是培養(yǎng)學(xué)生自身獲取知識(shí)的能力，指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，從而形成一種新的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式：在整個(gè)進(jìn)程中教師有時(shí)處于中心地位（以便起主導(dǎo)作用），但并非自始至終如此；學(xué)生有時(shí)處于傳遞-接受學(xué)習(xí)狀態(tài)（這時(shí)教師要特別注意幫助學(xué)生建立“新知”與“舊知”之間的聯(lián)系以便使學(xué)生實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)），但更多的時(shí)候是在教師指導(dǎo)下進(jìn)行主動(dòng)思考與探索；教學(xué)媒體有時(shí)作為輔助教學(xué)的教具，有時(shí)作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具，教材既是教師向?qū)W生傳遞的內(nèi)容，又是學(xué)生建構(gòu)意認(rèn)的對(duì)象。可見(jiàn)，這樣有利于提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。

3.個(gè)別化教學(xué)，有利于因材施教。計(jì)算機(jī)的交互給學(xué)生提供了個(gè)別化學(xué)習(xí)的可能，學(xué)習(xí)可以通過(guò)多媒體技術(shù)完整呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容與過(guò)程，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的難易、進(jìn)度，并隨時(shí)與教師、同學(xué)進(jìn)行交互。在校園網(wǎng)所構(gòu)造的教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生可逐步擺脫傳統(tǒng)的教師中心模式，變傳統(tǒng)的被迫學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中包含更多的主動(dòng)獲取知識(shí)、處理信息、促進(jìn)發(fā)展的成分，有利于教師因材施教。

4.互助互動(dòng)，培養(yǎng)協(xié)作式學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特性有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)合作精神并促進(jìn)高級(jí)認(rèn)知能力發(fā)展的協(xié)作式學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)的幫助下，學(xué)習(xí)者通過(guò)互相協(xié)同、互相競(jìng)爭(zhēng)或分角色扮演等多種不同形式來(lái)參加學(xué)習(xí)，這對(duì)于問(wèn)題的深化理解和知識(shí)的掌握運(yùn)用很有好處，而且對(duì)認(rèn)知能力的發(fā)展、合作精神的培養(yǎng)和良好人際關(guān)系的形成也有明顯的促進(jìn)作用。

5.有利于培養(yǎng)創(chuàng)新精神和信息能力。多媒體的超文本特性與網(wǎng)絡(luò)特性的結(jié)合，為培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取、信息分析與信息加工能力營(yíng)造了理想的環(huán)境。校園網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)擁有最豐富的信息資源，而且這些知識(shí)庫(kù)和資源庫(kù)都是按照符合人類(lèi)聯(lián)想思維的超文本結(jié)構(gòu)組織起來(lái)的，因而特別適合于學(xué)生進(jìn)行“自主發(fā)現(xiàn)、自主探索”式的學(xué)習(xí)，這樣就為學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)造性思維發(fā)展和創(chuàng)新能力的孕育提供了肥沃的土壤。

五、結(jié)語(yǔ)

研究和探討新的教學(xué)模式和手段，利用現(xiàn)代技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量，是目前專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的中心工作。信息化教學(xué)在現(xiàn)代教學(xué)手段中日益受到關(guān)注，《微機(jī)原理》課程的信息化教學(xué)不僅可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，而且對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力及社會(huì)適應(yīng)能力將起到重要作用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同學(xué)校、相關(guān)公司和科研院所聯(lián)系在一起，資源共享，教與學(xué)統(tǒng)一，將更有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。

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*本文受安徽大學(xué)校學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人引進(jìn)工程（02303203）資助。