基于學生能力培養開展微機原理及接口技術的課程教學改革

方紅　葛一楠

摘要：為了適應培養創新能力為核心的素質教育的要求，通過微機原理及接口技術和單片機技術兩門課程的合并進行課程內容的整合；以學生為主，基于翻轉課堂改革教學方法；以緊密聯系實際和應用，增加綜合性設計性實驗項目為手段改革實踐教學；以注重過程和能力為核心改革課程的考試方式等手段，對微機原理與接口技術課程的教學進行改革，提高學生的工程實踐能力和創新能力。

關鍵詞：創新能力；翻轉課堂；微機原理與接口技術；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）50-0059-03

一、引言

微機原理及接口技術是電類本科院校一門非常重要的專業基礎課，是一門在人才培養方案的課程體系中能銜接模擬電路、數字電路、程序設計、計算機控制技術和電機電器課程的綜合應用技術課程。該課程不僅理論性強，而且具有較強的實踐性，對學生的知識拓展和創新實踐具有重要的作用。但該課程不管是在教學內容上還是在教學方法上，都難于滿足當前工程教育改革突出強調對學生創新能力和創新精神培養的要求，再加課程本身具有一定的難度，導致學生普遍感到內容抽象、乏味，難學、難掌握，嚴重地影響了這門課的教學效果。因此著眼于學生創新能力的培養，對課程的教學內容和教學方法上進行深入的改革和探索是很有必要的[1-3]。

二、課程教學內容的整合

隨著電子信息技術的快速發展，微機原理及接口技術包含的知識不斷擴大，成為眾多技術學科的交叉點，是工程教育培養學生創新能力的重要基礎課程。目前開展的工程教育和卓越工程師教育計劃，著重強調了對學生工程實踐能力的培養，因此在教學改革中不僅壓縮了人才培養方案中教學總學時，而且還增加了實踐教學課時所占的比例，這必然要減少理論教學的學時。微機原理及接口技術和單片機原理及應用是工科院校電類專業普遍開設的兩門重要課程，前者注重系統原理，后者強調工程應用，但兩門課程在內容上有較多的重復，而且以8086/8088為核心的實驗平臺缺乏實際應用背景，不能與學生的課外科技活動、學科競賽緊密結合，不利于調動學生的學習積極性，不利于學生工程能力的培養，因此在電類專業教學中可以將這兩門課程合并為一門課程。在內容安排上刪去與實際應用脫節的8086/8088相關內容，以通用微型計算機系統和嵌入式計算機系統介紹微型計算機系統的軟硬件體系結構及微型計算機技術的發展趨勢，以8051單片機為基礎來講解微機的編程和接口技術，通過增加工程案例和引導學生課外科技活動、學科競賽來提高學生的學習興趣和積極性，從而加強學生工程能力的培養[4，5]。

三、基于翻轉課堂改革理論教學方法

微機原理及接口技術課程的教學大綱要求學生能較清楚地了解微機的結構與工作原理，建立起系統的概念，配以適當的實驗教學培養學生的獨立分析問題和解決問題的能力，通過系統的實踐教學鍛煉，使學生具有一定的軟硬件開發設計能力，為未來的工作和后繼課程的學習打下基礎。因此，本課程重點在于微機系統軟硬件的“開發設計”能力，教學的重點亦應放在學生對軟硬件“開發設計”能力的培養上，而不是“死記硬背”一些抽象的理論[6]。這就要求教師在教學中要盡可能理論聯系實際，比如在講述存儲器的分類和用途時，教師可以用家里的各種家具及冰箱為例：各種存儲器用于存放各種數據，各種家具和冰箱用于存放各類物品和食物，功能一樣只是用途不同而已；在講解CPU時鐘信號的作用時，可以用人的脈搏為例進行講解，人沒了脈搏就休克乃至死亡，CPU沒了時鐘信號就停止了工作。

講述過程中要充分調動學生的學習積極性，發揮學生的聰明才智。課程教學要以學生為中心，學生能力培養為核心，精講多練。將傳統教學與MOOC和翻轉課堂教學方式結合起來；將課程核心內容分解成幾個小的部分并錄制為教學視頻微片段；將一個班的學生隨機分成5-6個小組，每個小組選一個組長，以小組為基礎組織課堂上及課堂下的教學。要求各小組學生在課下完成規定的MOOC課程學習內容，而課堂上以小組為單位對課下學習的內容進行總結，提出學習中遇到的困難，把課堂的主動權留給學生，把課堂變成教師與學生之間和學生與學生之間互動的場所。教師主要負責知識的總結和提煉，對學生答疑解惑、組織引導學生開展問題討論、知識運用等[7]。教師在課堂教學過程中要挖掘學生的潛力，充分肯定學生的能力，激勵學生的學習熱情，要讓學生相信只要充分發揮自己的主動能動性，課堂上積極思考、大膽提問，養成良好的學習習慣，課前多預習，課后多復習，勇于實踐，就一定學有所獲。通過采用采用多媒體課件、Flash動畫演示、仿真軟件演示等各種新的教學手段，使難學難懂的知識生動化、立體化、可視化，降低學生的學習難度[8，9]。同時推行“教育+互聯網”的理念，課程緊密結合現代信息和地方經濟的最新發展，站在新的起點與新的高度，將傳統、封閉、單一的教學突破為開放、活潑，能有效激發學生綜合創新素質與實踐能力的特色鮮明的研究式、討論式教學。

四、實踐教學環節加強學生能力的培養

微機原理及接口技術是一門實踐性很強的電類專業基礎課程，要學好這門課程必須將理論和實踐緊密結合[8，9]。這門課程的實踐環節一般包含有課內實驗和課程設計，通常實驗課和課程設計的內容都是基于實驗箱的驗證實驗，實驗內容脫離實際應用，再加上受實驗設備和場地的限制，很難達到實驗教學目的。尤其在當今大力提倡以培養創新能力為核心的素質教育，不少學校又在進行卓越工程師教育培養計劃和推進專業工程認證工作，要達到卓越工程師培養和專業工程認證的要求，必須在實踐教學中堅持以學生為中心，以能力培養為導向，強化工程實踐能力和創新研發能力的培養。在實踐教學內容上要緊密聯系實際，要增加綜合性和設計性的項目，要盡可能的將教師的科研與學生的課外科創活動、學科競賽內容納入實踐教學內容。各學習小組可以自擬感興趣的實驗項目，自己設計實驗方法。在實踐教學方法上要以教師為主導、學生為主體，加大開放性實驗的力度，以競賽、課外科創活動激發學生的實踐興趣和積極性，增加學生學習的成就感，讓學生在“做中學，學中做”，做到學以致用、活學活用。使學生從“要我學”轉變為“我要學”，實現從“我想做”向“我會做”的提升，解決學生不斷提的高創新意識和有限的創新能力間的矛盾，提高學生分析問題、解決問題的能力和工程創新的能力。

五、改革微機原理及接口技術的考試方式

目前課程的考試方式一般都是以期末試卷考試的答題情況來決定學生成績，由于受出題、監考、閱卷等諸多情況的影響，很難客觀地反映學生的學習效果，更難體現學生創新實踐的能力。這種考試方法削弱了學生的學習積極性，不能促進學生能力的培養，因此應對目前的考試方法進行大膽的改革。考試改革的目標是基于工程教育OBE的模式，以學生通過微機原理及接口技術學習最后所取得的學習成果作為評價學生成績的依據，積極培養學生的創新精神和實踐能力。新的課程考核方法要能調動學生學習的主動性，提升學生的學習興趣，有利于學生分析問題與解決問題能力、實際動手能力、創新能力和團隊合作能力的培養[10，11]。

具體改革措施是改變大學傳統考試全部以筆試為主的考試方法，注重學生的學習效果考核，以學生真正掌握知識并能運用知識為根本任務，竭力培養學生的創新能力、自學能力和實際動手的能力。讓學生在“學中做，做中學”，親身體會到學習用途和取得成果后的喜悅，認識到學習課程的目的不是考試，而是運用所學的知識去解決實際問題。改革的具體方法是為了適應學生個體在微機原理及接口技術這門課程中呈現出多元化的興趣、愛好、觀念、思維方式和知識結構等的要求，積極挖掘學生的潛力，充分體現以學生為中心、以結果為導向的理念，將差異性培養原則引入考核環節，根據每個學生的具體情況引入不同的考試方式。學生可選擇以試卷考試為主的課程考核方式和以項目實作為主的考核方式，甚至可以申請免考。試卷考試可以由學生自由報名組隊設計試卷。教師給出試卷的題型和分值，由學生根據本課程教學內容設計題目，并給出出題理由、題目分析和答案。學生所設計的試卷將由教師和出題小組長共同評定質量，從題目的合理性、新穎度等方面考慮。這一方式不僅可以幫助學生梳理一學期來的所學知識，學生所設計的部分題目還可以作為新的試題，豐富課程的試題庫。選擇以項目實作為主考核的學生，可以從教師擬定的5-10個綜合設計制作題目中自主選擇一個題目進行設計制作。讓學生按4人一組自己組隊并民主選出一個組長，小組在組長組織下完成題目的設計、制作和報告的撰寫，最終根據學生制作的實物、答辯及提交的報告來確定學生的成績。對于在課外科技活動或學科競賽中取得過優異成績的學生可以申請免于課程考核，直接按參賽成績評定課程的學習成績，從而引導和促進不同學生個體創新精神和實踐能力的發展[12，14]。

六、結語

微機原理及接口技術是電類專業學生一門非常重要的專業基礎課程，其教學質量的高低對人才培養的質量有重要的影響。微機原理及接口技術課程改革應按照工程認證的要求，基于OBE的思想，緊扣專業人才培養的目標和要求，緊緊圍繞培養學生工程實踐能力和創新能力這個核心，以學生為中心，對教學內容、教學方法及課程評價方式進行大膽的改革，提高課程的教學質量，從而提升學生的工程實踐和創新能力，滿足社會對人才培養能力的要求[15，16]。

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