《微機原理與接口技術(shù)》模塊化教學改革初探

王懷智 薛雯麗

摘要：《微機原理與接口技術(shù)》是自動化等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，具有理論與實驗并重的特點。文章分析了該課程教學過程中存在的一些問題，提出了一種模塊化教學改革方案，并以此為載體提出了幾點改進措施。模塊化教學改革方案旨在提高學生對《微機原理與接口技術(shù)》課程的學習興趣，達到熟練掌握該課程理論和實踐知識的目的。同時，通過教學實踐培養(yǎng)學生的實際操作能力，讓學生能夠按照工業(yè)控制目標要求完成相應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計。

關(guān)鍵詞：微機原理與接口技術(shù);模塊化教學改革;教學實踐

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）43-0114-02

一、引言

隨著計算機科學技術(shù)的快速發(fā)展，高等院校自動化等專業(yè)對學生知識的實踐性要求也日漸提高。《微機原理與接口技術(shù)》是一門集電路原理、模擬電路和數(shù)字電路為一體的綜合性應(yīng)用技術(shù)課程，為許多工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程。該課程不僅是學生初次接觸的軟硬件相結(jié)合的專業(yè)課程，也是DSP、ARM等高級開發(fā)課程的入門課程。同時，現(xiàn)代測控、機電、電氣等領(lǐng)域普遍采用微機作為智能化控制工具，因此微機的綜合知識是高等學校工科畢業(yè)生要掌握的基本知識。可見，培養(yǎng)學生對《微機原理與接口技術(shù)》課程的學習興趣、克服實驗單一化、改進課程的教學方法是高校課堂教學迫在眉睫的任務(wù)。本文旨在讓學生更好地掌握微機基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)擁有知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。

二、 傳統(tǒng)課堂教學的常見問題

目前高等院校自動化等專業(yè)的專業(yè)課教學模式多為大班教學和學分制教學等。這一類教學模式應(yīng)試教育現(xiàn)象普遍，教學方法以講課為主，容易導(dǎo)致學生實踐能力欠缺等一系列問題。該教學模式下，學生通常只會跟著教師的思路走，無法將課堂上所學的理論知識與實際應(yīng)用操作結(jié)合起來，無法培養(yǎng)學生獨立思考的能力，這是造成目前教學質(zhì)量普遍較低的主要原因。這類教學模式主要存在以下問題：

（一）理論部分教學內(nèi)容抽象

《微機原理與接口技術(shù)》基本采用通用教材和統(tǒng)一教學內(nèi)容的方式進行教學。教學主要內(nèi)容包括微機工作原理、硬件組成、匯編語言以及接口技術(shù)等內(nèi)容。這些內(nèi)容主要用來提高學生對微機整體結(jié)構(gòu)和匯編語言的認識。然而，由于學生課前預(yù)習不充分、課下不鞏固知識、課程實踐性強，學生很難提起對這門課程的興趣。另外，由于教學內(nèi)容抽象，教師按部就班教學會導(dǎo)致學生難以理解課堂知識內(nèi)容，從而加大本課程的學習的難度。

（二）實驗部分多采用單項實驗教學

目前許多高校的實驗部分主要采用單項實驗教學法：單項實驗之間的內(nèi)容相互獨立，學生只需按照實驗手冊進行實驗，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，最終提交一篇格式化的實驗報告就可以完成。例如，軟件實驗中的排序/數(shù)制轉(zhuǎn)換，實驗內(nèi)容僅要求學生將實驗手冊中提供的匯編語言寫入軟件，簡單運行即可得到結(jié)果。這類實驗不要求學生深入探索實驗原理，思考實驗結(jié)果。因此，在單項實驗教學中，學生缺少系統(tǒng)觀和整體觀，無法結(jié)合各個功能模塊實現(xiàn)項目開發(fā)，從而導(dǎo)致學生缺乏知識連貫性的運用[1-2]。

（三）考核方式較為單一

目前，該課程的考核方式較為單一：總成績一般分為平時成績（30%）和期末考試成績（70%）。平時成績包括出勤率、作業(yè)完成情況以及實驗成績，而期末考試多為閉卷純筆試考試。這種成績分布情況過于突出期末考試成績的重要性，忽視了這門課程軟硬件結(jié)合的重要特點，也忽視了學生在實驗操作方面的成績，極大地限制了學生的綜合實踐能力的提升。

綜上所述，解決理論教學和實驗教學中存在的各類問題，例如理論教學抽象、單項實驗教學和考核方式單一等，是提高微機教學質(zhì)量的有效途徑，也是微機課程教學改革迫在眉睫的任務(wù)。

三、 模塊化教學模式改革要求及相關(guān)措施

針對《微機原理與接口技術(shù)》課程在教學方面存在的一系列問題，本文在教學模式改革、課程考核等方面，提出了一種模塊化的教學模式。模塊化教學模式是指根據(jù)知識點應(yīng)用的不同，把課程內(nèi)容劃分為多個具體的應(yīng)用小模塊，然后再次整合這些知識點并應(yīng)用于一個綜合設(shè)計[3]。針對該定義，以下從幾個方面介紹本文所提出的模塊化教學模式。

（一）理論部分教學

在所提出的模塊化教學模式中，針對知識點的不同，將微機課程教學內(nèi)容劃分為：微型計算機基礎(chǔ)、指令介紹與運用、中斷、定時/計數(shù)器和串行通訊。教師按照這些模塊分別進行教學。而學生則以問題為導(dǎo)向，針對不同模塊提出大量的硬軟件問題，直接從課堂上尋找答案。這種教學模式課堂目標明確，互動性較強。它不僅能體現(xiàn)教師的教學能力以及知識水平，還能使學生在掌握計算機系統(tǒng)整體概念的同時有效提高對微機的學習興趣，從而鍛煉學生的軟硬件開發(fā)能力，更好地為工程實際應(yīng)用服務(wù)。同時，在開始課堂教學前，教師最好能提供多個應(yīng)用實例，讓學生了解該課程在日常生活中的具體應(yīng)用，從而加深學生對本課程的認知。

（二）實驗部分教學

針對學生基本按照實驗手冊進行實驗，缺少獨立思考的問題，我們認為，實驗部分不應(yīng)再過于強調(diào)微機的理論知識。反之，重點要求學生能完成基礎(chǔ)驗證性實驗，如，如何燒寫程序、如何查詢RAM/ROM存儲器中數(shù)據(jù)、掌握單步調(diào)試方法和匯編語言編譯方法等。接下來重點掌握某一項綜合性設(shè)計應(yīng)用。例如：數(shù)碼管動態(tài)顯示、時鐘設(shè)計、信號發(fā)生器設(shè)計等。同時，在完成基礎(chǔ)驗證性實驗之后，綜合性實驗設(shè)計也應(yīng)按照模塊化方式授課。如此，各個模塊化學習成果可以結(jié)合組成一個具有實際功能的綜合設(shè)計。例如，基于單片機的GPS定位系統(tǒng)可以按照系統(tǒng)要求模塊化為初始化模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)接收與處理模塊，各子模塊之中需融入中斷、定時等應(yīng)用程序。因此，模塊化教學不僅能夠讓學生熟悉各子模塊的功能，還能夠促使學生思考，從系統(tǒng)方面掌握各模塊之間的聯(lián)系，從而積累從事實際應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗。可見，模塊化教學不僅體現(xiàn)在理論和基礎(chǔ)實驗教學中知識點的模塊化分布，還體現(xiàn)在應(yīng)用實驗的模塊化綜合設(shè)計，可有效推動理論知識和實驗操作的有機結(jié)合，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀和整體觀。

（三）期末綜合評分

針對本課程期末考核方式單一的問題，我們認為，模塊化教學模式的期末綜合評分按照以下比例劃分比較合適：課程設(shè)計（50%）、期末考核（50%）。同時，期末考核不再過于看重筆試成績，而是實驗與筆試并存，既注重學生的動手能力，也注重學生的理論思維能力。課程設(shè)計部分要求學生先自行擬定實用性較強的題目并交由教師審核。若審核通過，學生首先需按照實驗教學中綜合設(shè)計要求，自行將系統(tǒng)劃分為多個含具體應(yīng)用的子模塊，并畫出系統(tǒng)的軟件流程圖。然后，按照軟件流程圖分別對各個模塊進行編程實現(xiàn)其功能。最后，整合連接各子模塊即構(gòu)成了一個含實際用途的綜合應(yīng)用設(shè)計。另外，期末考核主要考查微機硬件知識、指令結(jié)構(gòu)、單片機尋址方式、寄存器功能、單片機時序、匯編語言、中斷、I/O口、定時/計數(shù)器計算方法等內(nèi)容。

四、 結(jié)論

《微機原理與接口技術(shù)》是一門以單片機為核心，多門知識融合的綜合性應(yīng)用技術(shù)課程。本文提出了一種模塊化教學模式。該教學改革模式不僅能提高學生對微機的學習興趣、幫助學生掌握課程知識，還能夠提高學生的實際動手能力。同時，模塊化教學有助于學生實現(xiàn)微機課程和后續(xù)專業(yè)課程的無縫銜接，從而實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才的要求。筆者實際授課結(jié)果也表明，模塊化教學模式能夠最大可能地傳授微機理論知識、培養(yǎng)學生自主學習能力和提高教師教學能力。其考核模式也比傳統(tǒng)方法更為高效、合理，教學效果得到了很大的提高。

參考文獻：

[1]陳薇.微機原理與接口技術(shù)課程教學改革與探索[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（08）：112-113.

[2]王莉，陳岱.微機原理與接口技術(shù)實驗教學改革探索[J].科技視界，2017，（30）：44+28.

[3]程紅麗.模塊化教學方法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].教育教學論壇，2018，（38）：200-201.

[4]郭博，王慧玲，韓天鵬.微機原理與接口技術(shù)實驗課程教學探討[J].阜陽師范學院學報（自然科學版），2012，29（04）：85-87.