具有專業特色的微機原理課程延續性教學模式研究

萬勇 戴永壽 李立剛 孫偉峰 楊華

摘 要 以電氣信息類各專業的學科基礎課——微機原理為研究對象，建立具有專業特色的課程教學模式，提出有專業特色的課堂教學內容、教學方法和實驗教學內容、教學方法的改革方案；提出延續性教學模式的建立方法，并建立部分電氣信息類專業的延續性教學體系。研究結果可為各高校各專業具有類似問題的課程的教學改革提供參考。

關鍵詞 微機原理；專業特色；延續性教學模式；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）10-0064-04

Study on Specialized Characteristic Continuity Teaching Model

of Principle of Microcomputer Course//WAN Yong， DAI Yong-shou， LI Ligang， SUN Weifeng， YANG Hua

Abstract In this paper， based on Principle of Microcomputer which

is a discipline basic course for all majors of electric information style，

a specialized characteristic continuity teaching model was established.

Some reform scheme about specialized characteristic teaching con-tents and teaching method for classroom and experiment were pre-sented also. And establishing method of a continuity teaching model was presented and a continuity teaching system for some electrical and information engineering majors were established. The results can provide references for teaching reform of relative courses in va-rious majors and various universities.

Key words principle of microcomputer； specialized characteristic； continuity teaching model； experiment teaching

1 引言

為了適應經濟社會的發展需求，培養出更多更好的專業科技人才，中國石油大學（華東）提出構建“三三三”本科教育培養體系，以“三型、三化、三性”為核心，全面推進本科教育教學改革與建設，努力提高本科教育教學水平。在實現該目標的過程中，學科基礎課和專業課的課程改革與建設是推進本科教育教學改革與建設的重要內容，課程改革與建設的優劣將直接影響本科教育教學的質量和水平。學科基礎課是各高校各專業制訂培養方案和教學計劃時重點考慮的部分。目前，一些專業的學科基礎課的設置普遍存在兩個問題。

1）相當一部分專業擁有共同的學科基礎課的設置，這些課程的教學內容對于各個專業而言并無太大的差別甚至沒有差別，因此造成課程內容的設計沒有專業針對性，對各專業的區分度不夠。在這種模式下，學生只是簡單機械地掌握了一些基本概念和基本理論，不知道如何將所學知識應用到本專業的實際工程問題之中，無法實現教學內容與實際應用的有效銜接；學生的學習積極性、主動性不夠，課程內容的設置并沒有讓學生感受到和后續課程以及后續工作就業有必然聯系，無法充分調動學生的學習積極性。

2）學科基礎課程的設置缺乏延續性，沒有形成課程體系，學生只是為了拿到這一門課程的學分，缺乏繼續深入學習和研究的動力；課程學習結束一段時間之后，學生就會忘記所學內容，無法真正達到掌握知識的目的。

目前已有部分學者針對高校課程的專業特色和延續性等問題進行了較為深入的研究與探索。李宏等人開展了結合專業特色的大學物理課程教學改革的探索，提出根據學生的專業課程內容和特點，結合學生需求精選教學內容，讓學生感受到學以致用[1]。

賈艷萍等人總結了微生物學實驗教學的改革與實踐，根據專業特色設置基礎驗證性實驗以加強基本操作技能訓練，開設有專業特色的綜合、設計性實驗以強化學生實踐能力。采用該方法有效提高了實驗效率和實驗教學質量[2]。

辜智慧等人針對城市規劃專業GIS教學的獨特性和復雜性，通過理論與實踐的結合，設置了與城市規劃相關的課程項目，有效提高了教學質量[3]；蘭新國等人根據環境科學專業GIS課程教學的特色需求，提出GIS教學過程中貫穿專業實例課程化的改革方式，對推進GIS課程的教學具有很好的參考價值[4]。

丁長河等人論述了圍繞專業特色進行專業基礎課程教學改革的必要性，并預測了在食品化學課程中的實施效果[5]。

以上研究工作對于建立專業特色的課程延續性教學模式具有較好的借鑒作用。

微機原理課程是中國石油大學（華東）獲批建設的山東省省級精品課程，是本校電子信息工程專業、自動化專業、電氣工程專業、測控專業、機電專業以及應用物理專業的學科基礎課或專業課，也是各高校相關專業的研究生入學考試的重要課程。該課程旨在幫助學生充分理解微機系統及其接口所涉及的基本概念，通過實驗環節的訓練，掌握計算機系統基本接口設計方法，掌握微機系統及其應用的基本技術，為后續相關課程的學習奠定理論基礎和計算機軟硬件應用開發能力，并為今后所從事的專業及有關科研工作打好基礎。

目前針對該課程的教學內容和教學方法，各專業學生、各專業專業課教師以及各用人單位普遍反映缺乏專業特色，缺乏延續性，內容相對較為陳舊，已有一些針對微機原理課程的教學改革工作。例如：孫洪濤對微機原理實驗教學的內容和方法的改革進行了研究與探索，提出一些可行的改革方法[6]；張元濤分析了微機原理及應用課程在教學方面存在的問題，分別從理論教學、實驗教學和考核方式上進行了研究和探索[7]；盧倩等人重點對機電專業微機原理應用課程的實驗教學進行了教學改革的研究與探討[8]；邱應強對微機原理和單片機課程合并后的教學內容、教學方法和教學目標進行了研究和探索[9]。

以上研究工作對微機原理課程的改革與建設有一定的借鑒作用，但是并未解決課程的專業針對性和延續性弱等問題。為此，本文針對目前存在的問題，開展微機原理課程具有專業特色的延續性教學模式的研究與探索，研究結果可為各高校各專業具有類似問題課程的教學改革提供參考。

2 具有專業特色的課程教學模式的建立

具有專業特色的課堂教學內容和教學方法 微機原理課程面向的專業較多，各專業的特點和就業需求各不相同，目前的課堂教學無論從教學內容上還是從教學方法上，都沒有明確考慮與各專業的特點和需求相結合。此外，微機原理課程內容相對較龐雜，不容易理解和學習，加上缺乏專業針對性，無法幫助學生認識到與后續課程的聯系，以及學習該門課程之后到底對自身的發展有何作用，造成學生學習積極性不高、教學效果不佳的局面。為此，首先需要在教學內容和教學方法上進行深入變革，改革措施如下。

1）按專業定制教學內容。教學內容的改革是實現課程專業化的基礎。首先，詳細調研各專業的培養方案和后續的工作選擇領域，摸清各專業培養的目標、各專業的特點、后續課程的安排以及今后就業可以從事的相關工作等。其次，綜合考慮各專業的特點和未來的應用需求，將專業實例引入理論教學內容中，讓學生利用微機原理課程中學到的基礎知識來解決專業的實際應用問題，以實際應用為目標，引導學生開展與專業相關的應用問題的方案設計。在課堂學習階段主要完成方案設計，具體實施穿插在實驗的環節完成。通過這種方式可以提高學生的學習積極性，讓學生感受到學有所用。

以電子信息工程專業為例，該專業的培養目標是培養能從事各類電子信息系統的科學研究、產品設計、應用開發、系統運營和技術管理的高素質人才；后續相關的課程有電子技術課程設計、高頻電子線路、電子信息系統設計、嵌入式系統原理及應用、FPGA系統設計、計算機控制、數據采集系統、計算機測控綜合實驗；就業后可從事的相關工作有電子線路設計系統工程師、計算機測控系統設計工程師、計算機系統軟硬件開發工程師等。在該專業的課堂教學過程中，需要充分結合以上特點設計專業實例，例如：

①油田聯合站溫濕度流量信息采集計算機系統設計，引導學生以微處理器為基礎，利用總線技術和外部接口芯片實現模擬量的采集，采集聯合站的溫濕度和流量等傳感器的信息，構成一個小型的計算機系統，達到培養應用開發型人才的需求。

②電梯核心控制電路的設計，引導學生以微處理器為基礎，利用總線技術和外部接口芯片實現控制電路板的設計，實現信息的采集和控制信號的輸出，構成一個模擬的單片機控制系統，達到培養產品設計型人才的需求。

此外，還可以設計更多相關的專業實例或者由學生自擬專業實例，實現按專業定制教學內容。

2）學時的精細化設計。近幾年，為了適應新的就業形勢以及復合型人才培養需要，各高校普遍推行培養計劃改革，在培養計劃改革過程中增加一些新的課程，同時壓縮部分已有課程的學時。微機原理課程的學時從原來的64學時縮減為56學時，但是需要講解的知識量并沒有縮減。此外，由于需要增加具有專業特色的專業實例這一新教學內容，需要額外的理論課學時。

針對學時有減無增的現狀，可以優化并整合現有的教學內容，對學時進行精細化設計，合理分配學時。將教學內容進行分類，按學習的難易程度分成三類：容易，較難，難。容易學習的內容將不安排課堂講解，留給學生自學，在課堂上不定期抽查學生的自學效果；較難的內容由教師在課堂上有針對性地講解；難的內容作為重點講解的內容。優化學時后，可以順利將專業實例引入理論課的課堂。此外，針對不同的專業，教學內容難易程度的劃分上也可以有所不同，在學時的設計上體現專業針對性。

3）教學方法的改進。在實現專業特色教學模式的過程中，除了要設計有專業特色的教學內容和學時分配計劃之外，還需要對目前的教學方法進行有針對性的改進，以實現在有限的學時內，既能把基礎知識講清楚，又能引入專業實例的新內容。對于一些相似的內容，可以只講一個代表性的問題。如“指令系統”這一章，上課的時候講解的是每條指令的格式、功能，使用的方法和注意事項，可以考慮只講一條有代表性的指令，其他指令大同小異，可安排學生自學，為學生安排課后自學的練習題，在每一次上課的時候集中檢查自學的效果。對于一些相似的章節，如8255A和8253，基本的學習思路是一致的，可以考慮只講一種芯片，另一種芯片由學生自學，上課的時候通過提問的方式和學生互動，重點解答學生感覺比較困難的知識點。采用這種方式，既可以把教師從講解基礎內容的重復性勞動中解放出來，又可以調動學生的學習積極性，滿足其參與感，最終形成有專業特色的教學過程。

具有專業特色的實驗教學內容和教學方法 實驗教學環節是微機原理課程體系中的重要內容，通過實際的動手操作，學生才能夠進一步理解和掌握課堂上所學的知識。目前設置的實驗教學內容主要分成匯編語言程序設計部分和接口電路設計部分。雖然從字面意義上看是程序設計和電路設計，但是從本質上講，可由學生自主設計的內容非常少。另外，實驗內容的設置上也看不到專業特色的影子，實驗教學內容比較單一，無法發揮各專業學生的特點，達不到專業培養的目標。為了實現專業特色的教學目標，需要在實驗環節開展和理論課環節同步的改革，具體措施如下。

1）實驗教學內容改革。微機原理課程一般是在大學二年級開設，學習的內容主要是低級程序設計語言——匯編語言和接口電路設計方法，這些內容對于二年級的學生而言難度相對較高，因此，在對實驗教學內容進行改革時，不能一味追求內容的深度。學生的認知有一個逐漸深入的過程，實驗教學內容的設置首先還是需要保證有一些共性的、基礎性的實驗內容。如對于匯編語言部分的實驗內容，由于學生剛開始接觸一門新的編程語言，這部分的實驗內容不需要過多考慮專業特色和個體之間的差別。隨著學習的不斷深入，在后續的接口電路設計部分，可以根據各專業的特點，加入具有專業特色以及個體區分度的實驗內容，實驗內容的設置為理論課部分的專業實例環節服務，達到“理論課設計，實驗課實施”的目的，實現分類分層次人才培養的模式。

2）實驗教學方法改革。在完成有專業特色的實驗教學內容設置之后，還需要在實驗教學方法上進行有針對性的改革，以促成新的教學目標的達成。

①鼓勵引導學生自主選擇設計和專業相近的實驗內容，組成團隊開展綜合性實驗。將理論課階段設計的專業實例的方案在實驗環節付諸實現，或者由學生自主設計和專業相近的實驗內容。對于一些難度相對較高的實驗項目，可以由學生自愿組成團隊，協作完成相關的實驗內容。

②嘗試專業特色和個體差異的培養模式，教師設計多套不同的實驗內容和方案，根據學生自身的興趣和能力確定實驗的內容，實現分專業分層次培養。

③在踐行新培養模式時，對實驗教師的能力提出更高的要求，實驗教師需要不斷提高自身的知識水平和實踐能力，為學生提供專業、細致的指導，而不僅僅是幫助學生得到實驗的結果。

3 課程延續性教學模式的建立

延續性教學的必要性 微機原理課程目前的教學過程中還面臨一個重大問題，即課程學習結束一段時間之后，大部分學生就會忘記所學的內容，腦子里除了幾個概念、符號外其他一片空白，學習的目的只是應付考試，無法真正實現掌握知識的目的，對于后續課程的學習和今后的就業考核均無明顯幫助。專業知識在腦海里的印象不深刻，無法形成有效的知識體系。針對這一問題，需要以微機原理理論課課程為中心，開發并設置與之配套的帶有專業特色的實驗環節、課程設計環節以及現場實訓環節，以實現課程理論學習到實際應用的無縫銜接，實現課程教學的延續性，建設較為完善的微機原理課程體系，為學生搭建持續穩定的基礎課和專業課學習平臺，進一步調動學生的學習積極性和主動性，有效推動微機原理省級精品課程的建設。

延續性教學模式的建立 微機原理課程延續性教學模式的設計思想是：首先，將具有專業特色的理論教學和實驗教學有機結合起來，設置與該課程內容相關的后續專業課程；然后，在此基礎上增加后續的課程設計環節以及現場實訓環節，以實現課程教學內容到現場實際應用的延續性，建設較為完善的課程培養體系，為學生搭建持續穩定的基礎課和專業課學習平臺，充分調動學生的學習積極性和主動性；最后，可以遴選表現突出的學生參與教師和微機應用相關的科研活動中，通過科研鍛煉進一步強化對課程理論知識的掌握，同時可以為學生后續的研究生階段和工作階段提前做好鋪墊。

按照以上設計思想，設計部分專業延續性課程教學體系，如表1所示。參考該表的設計，可以探索并建立各電類專業微機原理課程的延續性教學體系。

4 總結

學科基礎課的內容設置和教學方法對于本科生能力的培養具有舉足輕重的作用。目前各相關專業的部分學科基礎課具有相同的內容設置，從教學內容和教學方法上來看都沒有專業針對性和區分度，學生學習的積極性普遍不高，教學效果不好。此外，大部分學科基礎課缺乏延續性，課程學習完成后無法對學生后續的學習和工作產生持續的影響。

本文以微機原理課程為研究對象，建立該課程具有專業特色和延續性的新教學模式，提出具有專業特色的課程教學和實驗教學的改革方案，提出電氣信息類部分專業的延續性教學體系設置方案。本文的研究工作只是在課程專業特色和延續性教學領域開展的初步研究，提出初步的解決方案，在實際教學過程中還需要在教學內容、教學方法和課程體系設置方面結合實際情況進行動態調整和探索，形成具有可操作性的教學模式，為同類課程的教學改革提供有價值的參考。

參考文獻

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