基于項目驅(qū)動的自動化專業(yè)微機原理課程模塊化教學探索

周皓陽 李靜 馮寶 艾志偉 徐龍

[摘 要] 微機原理是自動化專業(yè)的一門多學科交叉且理論性和實踐性都較強的專業(yè)基礎(chǔ)課;針對微機原理課程中計算機的概念性結(jié)構(gòu)與功能特性復(fù)雜、抽象，且通常不與某一實際硬件相掛鉤的特點;采用模塊化教學理念對理論體系及實踐體系進行構(gòu)建，使學生掌握微機原理的基本知識和技能，通過項目驅(qū)動，完善學生的微機原理和專業(yè)知識體系，提高學生的綜合設(shè)計能力。

[關(guān)鍵詞] 項目驅(qū)動;模塊化;微機原理

[基金項目] 2019年廣西高等教育本科教學改革工程項目“新工科視域下地方院校自動化類專業(yè)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究與實踐”（2019JGA337）

[作者簡介] 周皓陽（1992—），男（侗族），廣西桂林人，碩士，桂林航天工業(yè)學院助教，研究方向為醫(yī)學影像處理。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）42-0200-02? ? [收稿日期] 2020-02-24

微機原理是自動化類專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和實踐性都較強的課程，并且涉及較多的概念性知識，需要學生對模擬電路、數(shù)字電路等先修課程有較深刻的理解，是單片機原理、DSP應(yīng)用技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等課程的先修課程，是自動化專業(yè)知識系構(gòu)建中不可或缺的一環(huán)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法、EDA工具軟件等新技術(shù)、新概念的不斷涌現(xiàn)，使傳統(tǒng)的微機原理課程的教學方法不適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學要求。在微機原理課程的教學過程中，采用基于項目驅(qū)動的模塊化教學方法，提高學生的綜合設(shè)計能力和學習積極性。[1]

一、微機原理教學改革的思路

（一）教學改革的方向

我校辦學類型定位為：應(yīng)用型本科高校;人才培養(yǎng)目標定位為：培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質(zhì)高，具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的應(yīng)用型人才。因此，微機原理課程教學改革以“應(yīng)用型”為主旨，依據(jù)模塊化及項目驅(qū)動的教學理念開展。主要改革方向是將傳統(tǒng)的以微機原理的記憶性知識輸出為導向，轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿拍钚灾R體系和項目應(yīng)用能力輸出為導向;完善學生的微機原理和自動化專業(yè)知識體系，提高學生的軟硬件設(shè)計能力并應(yīng)用于具體項目，為電類競賽活動的參與、后續(xù)課程的學習及畢業(yè)設(shè)計的完成夯實基礎(chǔ)[2]。

（二）教學改革的目的

項目驅(qū)動的自動化專業(yè)微機原理課程模塊化教學改革的目的主要是培養(yǎng)學生將知識體系轉(zhuǎn)換為能力體系的能力;通過對8086計算機系統(tǒng)、尋址方式與指令系統(tǒng)、存儲器、中斷與中斷管理、匯編語言等內(nèi)容的學習，使學生完整正確的理解計算機系統(tǒng)的設(shè)計思想、邏輯結(jié)構(gòu)及各部分的功能特征;通過對輸入輸出接口、可編程接口芯片、數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換等內(nèi)容的學習，深化學生對計算機系統(tǒng)的理解，使學生掌握基本的接口技術(shù);在此基礎(chǔ)上，通過項目驅(qū)動，深化對數(shù)電、模電、CAD等知識的理解，使學生掌握軟、硬件的設(shè)計及制作的方法;最終通過課程的學習使學生具有：電路分析能力、軟件分析能力、芯片的選型及應(yīng)用能力、按要求設(shè)計及制作8086硬件系統(tǒng)的能力、自主學習能力、創(chuàng)新能力[1，3]。

二、模塊化教學法與項目驅(qū)動

我校自動化專業(yè)的微機原理教學過程中存在兩大問題：一是8086微型計算機系統(tǒng)的理論性、概念性、邏輯性偏強，系統(tǒng)與接口技術(shù)的知識體系相對復(fù)雜不是層層遞進的關(guān)系，學生學習難度大，授課過程相對枯燥的問題。二是能力培養(yǎng)的達成度不足，實驗內(nèi)容按簡單步驟即可完成，影響學生8086系統(tǒng)軟硬件設(shè)計能力的達成。

（一）微機原理知識點的模塊化

模塊化教學是以素質(zhì)為核心、能力為本位的，本課程的目的為培養(yǎng)學生的8086硬件系統(tǒng)分析及設(shè)計能力、軟件分析及設(shè)計能力、芯片選型及應(yīng)用能力。圍繞以上三大能力，將微機原理的知識點按照一定層次結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系進行模塊化構(gòu)建，使學生更容易理解各知識點間的邏輯關(guān)系，從而構(gòu)建出自身的微機原理知識體系[4-7]。

將微機原理的理論知識圍繞三大能力整合為三大模塊進行教學：8086微型計算機系統(tǒng)模塊、匯編語言模塊、接口技術(shù)模塊。8086微型計算機系統(tǒng)模塊內(nèi)容包括微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、8086CPU結(jié)構(gòu)與引腳、片內(nèi)總線與片級總線、尋址方式、存儲器、中斷與中斷管理。匯編語言模塊包括指令系統(tǒng)、偽指令、DOS系統(tǒng)功能調(diào)用、程序設(shè)計、上機過程。接口技術(shù)模塊包括輸入輸出接口、可編程接口芯片、數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)總線與外部總線。三大模塊與三大能力之間的關(guān)系如圖所示，8086硬件系統(tǒng)分析及設(shè)計能力主要由8086微型計算機系統(tǒng)模塊支撐，由于模塊之間或多或少存在著一定的聯(lián)系，其余兩個模塊也對能力的支撐起著輔助作用。其余兩個能力與三大模塊之間的關(guān)系與此類似，不再闡述。三大模塊包括了微機原理所有的內(nèi)容，知識點對學生能力的支撐脈絡(luò)也更為明顯，可以使學生的學習目的更明確，增強學習興趣。

（二）模塊化和項目驅(qū)動的實驗內(nèi)容

依據(jù)理論指導實踐，模塊支撐能力的原則，將實驗內(nèi)容分為三個模塊，分別是8086最小系統(tǒng)設(shè)計模塊、DOS系統(tǒng)的計算器程序設(shè)計模塊、電壓表設(shè)計模塊。8086最小系統(tǒng)設(shè)計模塊主要要求學生對8086的結(jié)構(gòu)、片內(nèi)及片級總線時序、8086微型計算機系統(tǒng)的存儲器組織等教學內(nèi)容有充分的理解，并能夠熟練運用模電、數(shù)電、CAD等課程中學會的內(nèi)容，在Proteus上仿真設(shè)計一個最小模式的最小系統(tǒng)，包括時鐘電路、電源電路、存儲器等，可以提高學生的8086硬件系統(tǒng)分析及設(shè)計能力。DOS系統(tǒng)的計算器程序設(shè)計模塊主要要求學生對匯編指令及偽指令、DOS系統(tǒng)功能的調(diào)用、上機過程等教學內(nèi)容有充分的理解，基于匯編語言編寫簡單的十進制計算器程序，并在DOS系統(tǒng)上編譯運行，可以提高學生的軟件分析及設(shè)計能力。電壓表設(shè)計模塊可以在8086最小系統(tǒng)設(shè)計模塊的結(jié)果上更改，要求學生對輸入輸出接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)總線等諸多教學內(nèi)容有足夠的認識，設(shè)計出一個具有檢測及顯示功能的電壓表，提高了學生的芯片選型及應(yīng)用能力、8086硬件系統(tǒng)分析及設(shè)計能力、軟件分析及設(shè)計能力。8086最小系統(tǒng)設(shè)計模塊、DOS系統(tǒng)的計算器程序設(shè)計模塊、電壓表設(shè)計模塊都沒有明確的實驗步驟指導，學生在完成實驗的過程中有較大的自由度，一定程度上提升學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)論

本課程通過采用模塊化教學理念，使得微機原理理論課程各模塊的教學內(nèi)容層次及邏輯更清晰、更體系化，從而使得學生更易于接受理解。將項目驅(qū)動的教學理念應(yīng)用于實驗?zāi)K，可以增強學生對理論的理解，完善學生的知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學生的學習興趣，提高了學生的8086硬件系統(tǒng)分析及設(shè)計能力、軟件分析及設(shè)計能力、芯片選型及應(yīng)用能力、自主學習能力和創(chuàng)新能力。通過隨堂反饋、座談會、實驗課程結(jié)果和期末教學評價的結(jié)果可知，學生對模塊化的教學內(nèi)容更容易接受，對項目驅(qū)動的實驗內(nèi)容充滿了興趣，三大能力的教學目標基本達到。

參考文獻

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[7]肖寶，李璞.基于項目驅(qū)動法的模塊化教學改革研究[J].欽州學院學報，2016（31）：55.

Exploring the Project-driven Modular Teaching of the Course on Microcomputer Principle for Project-driven Automation

ZHOU Hao-yang，LI Jing，F(xiàn)ENG Bao，AI Zhi-wei，XU Long

（Guilin Institute of Aerospace Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Microcomputer Principle is a multi-disciplinary and theoretical and practical basic course for automation majors.In view of complex and abstract conceptual structures and functional characteristics usually irrelevant with the actual hardware，the modular teaching concept is used to construct the theoretical system and the practical system，so that students can master the basic knowledge and skills of microcomputer principles through project-driven teaching to improve students' and professional knowledge system and comprehensive designing ability of Microcomputer Principle.

Key words：project-driven teaching;modular;Microcomputer Principle