新工科背景下微機原理課程混合式教學實踐與思考

潘繼強 鄭坤 陳勇 和斌濤

摘要：為滿足當前新工科背景下應用技術型人才培養目標，確保微機原理課程教學滿足學生未來發展需要，文章在明確新工科背景下微機原理課程教學目標的基礎上，針對當前該課程教學現狀及存在的問題，提出課前線上自學、課中課堂前測與課堂精講、課后鞏固與拓展延伸、課程資源建設、課程考核評價等教學實踐策略，以期為培養新工科背景下應用技術型人才提供新思路。

關鍵詞：新工科;微機原理;混合式教學;課后鞏固

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）22-0149-03

《微型計算機原理》是計算機科學與技術專業的一門面向應用、具有很強實踐性與綜合性的課程。教學中，課程的主要學習內容包括微機系統的基本原理、CPU（Central Processing Unit） 與半導體存儲器和接口芯片的連接以及典型接口芯片的應用，后繼課程包括《單片機原理及應用》《計算機系統結構》等[1]。《微型計算機原理》課程以Intel8086微處理器為主線介紹微機系統的基本原理，主要包括16位微處理8086的編程結構、外部特性、指令系統、半導體存儲器基本知識和8086的存儲器組織、CPU與外設之間的數據傳送方式、可編程接口芯片的工作原理及應用等內容[2]。為堅持“以學生為中心、成果導向、持續改進”理念，實現對微機原理課程教學的改革，并對其教學過程進行重構，確保涵蓋課程教學全過程優化，促進教學中線上線下有機融合，教學團隊開展了新工科背景下微機原理課程混合式教學實踐研究。

1 新工科背景下微機原理課程教學目標

結合陜西理工大學培養具有愛國情懷、具備扎實的計算機基礎知識、完備的計算機應用系統開發能力的應用型工程技術人才培養目標，根據課程在課程體系中的地位和課程性質從知識、能力、素養三個方面設置課程目標。

第一，知識目標：要求學生在完成系統化教學后，掌握Intel8086微處理器的內部結構和外部特性、存儲器的組織方式、8086的尋址方式、指令系統和匯編語言程序格式等知識，具備運用匯編語言進行程序設計所必須具備的硬件基礎知識[3];掌握微型計算機系統中存儲器的體系結構、半導體存儲器的分類、存儲器與CPU的連接、存儲器的擴展等內容;掌握中央處理器CPU與外設之間數據傳輸的方式和常見可編程接口芯片的內部結構、工作原理、使用方法等基礎知識。

第二，能力目標：要求學生在學習課程之后，可以通過對程序與指令的分析，掌握程序編譯方式，不僅能夠識別或讀懂其他人編寫的程序，也能夠深度解析不同程序的實現方式，并具備運用匯編語言進行結構化程序設計的能力，能夠獨立編寫具有一定難度的匯編語言程序;能夠運用微型計算機系統中存儲器相關知識就應用問題進行計算、分析、繪圖和設計，具備分析存儲器擴展和畫擴展圖的能力;具備分析微型計算機硬件體系結構的能力，具備設計數據傳輸程序和常用接口芯片初始化及初步使用的能力，使學生得到設計解決方案、使用現代工具、溝通和交流、終身學習能力的鍛煉。

第三，素質目標：教學過程中通過編寫程序培養學生耐心、細致、有條理的工作作風，通過調試程序培養學生面對問題時自信、沉著、冷靜的心理素質，培養學生在解決復雜工程問題時，把握全局、統籌規劃的能力;加強職業道德意識，使學生在完成學習后，具有團隊協作的精神，保證學生在完成學習后，具有后續繼續主動探索的能力。

2 微機原理課程教學現狀及存在問題

通過對該門課程的多年教學現狀進行分析，發現課程教學過程中存在以下若干問題：

第一，授課方式單一，無法提高學生對知識的興趣度。傳統課堂傳授信息的方向往往是單向的，授課教師無法對課堂中所有學生的學習情況進行整體明確的把握。但是線上教學只是簡單的信息傳遞，教學視頻中無法體現教師上課的態度、情緒以及感情。利用現代信息技術手段和數字化工具，積極開展混合式教學，就是要把傳統課堂教學的優勢（知識傳播+情感激發） 和線上教學的優勢（單純的知識傳播） 結合起來，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習主體的主動性。

第二，課程實踐性強，存在學生實踐動手能力弱的問題。為了解決學生實踐學習內容缺失的問題，目前大部分高校采用了集中開展實踐教學的措施，即在完成基礎知識教學后，在一個指定時段內，對學生進行實踐教學訓練，但由于在此過程中教師沒有全面考慮到不同學生群體在學習中的基礎知識掌握能力存在差異，導致不同學生對知識的理解存在差異[4]。

第三，課程內容在教學中存在交叉與重疊現象。在傳統教學模式下，部分學生會產生對學習的厭倦性心理，即認為此部分內容已經學過，不需要再投入精力學習，另一部分學生會由于知識點概念存在差異，導致學生會在學習中出現一定的困惑，影響學生在學習中知識點的遷移過程。

第四，課程考核方式單一，考核項目相對偏少。傳統教學一直以閉卷方式的理論考試分數為主，平時成績構成比例中僅包含作業和實驗。

綜上所述，目前針對微機原理課程開展的教學工作仍存在一定的問題，這些問題不僅制約了學生對知識點的理解，也影響了學生學習能力的提升，因此，要實現對教學效果的優化，應在現有工作的基礎上，結合教學過程中存在的不足，提出對應的整改措施。

3 新工科背景下微機原理課程混合式教學實踐

3.1 課前線上自學

針對當前微機原理課程教學現狀及存在的問題，首先在課前準備階段，將線上課程資源建設作為重要核心，結合超星學習通平臺實現對課程資源的建設，同時利用智慧樹平臺實現對線上微機原理課程教學資源的自主開發，例如對教學視頻、課程教案、文獻資料、作業和習題、討論話題等各類資源的開發。在教學過程中，教師可以通過線上教學平臺實現對各類資源的建設，通過智慧樹、超星學習通、QQ群直播等方式在平臺上開展微機原理課程教學[5]。學生在平臺上完成賬號的注冊，并完成學習通班級群的建設，查詢或觀看教師在平臺當中建設的各類教學資源。在課前，教師還需要將本節課程所需掌握的知識點在平臺上完成發布，由學生自主完成在線學習，并獲取相關資料，與其他學生在教學平臺上進行討論，共同完成教師在課前為學生布置的課前學習任務。

3.2 課中課堂前測與課堂精講

在完成課前的線上自主學習后，教師需要在課堂教學開始前對學生自主學習的效果進行檢驗，因此需要完成課堂前測任務。在設置課堂前測題目時應當選擇具有針對性的問題，從而根據學生的回答情況，了解學生掌握知識的具體情況。根據課堂前測的結果，教師對其進行針對性的評價，將其作為教學重點，進行講解。在明確學生課前對教學內容的掌握情況后，在課堂中教師應當設定相應的情景，并拋出與課程教學內容相關的話題，學生分組完成討論，并將討論的結果匯報展示。教師在學生完成匯報后，對其進行評價[6]。同時，為了能夠確保學生能夠更扎實地掌握微機原理課程知識，在完成上述教學活動后，教師需要在課堂當中完成對學生的隨堂檢測，以此實現對學生所學知識的進一步鞏固。最后，由教師結合課堂作業完成情況，針對本節課程的教學效果以及內容進行總結，并向學生布置課后需完成的作業內容以及下一節課課前需要完成的自主學習任務。

3.3 課后鞏固與拓展延伸

課后，學生在自主完成教師為其布置的學習任務后，在超星學習通、QQ群直播當中，可通過學生相互評價和教師點評相結合的方式實現課后點評。教師可在這一階段對學生進行分組，并對完成作業時遇到的具體問題進行分組討論，以此在得到準確的結果后，對所學的知識進行進一步鞏固。除此之外，在超星學習通、QQ群直播中，教師可以針對學生的綜合素質進行延伸，并完成拓展學習。具體組織與實施過程如圖1所示。

完成上述教學環節后，還應當根據教學工作的實際情況，鼓勵學生利用課后時間，自主完成或主動參與課后實踐教學，包括匯編程序的設計、程序指令調試，通過此種方式，提高學生在學習中的自主學習能力。此外，應強調或重點關注學生在學習中與教師的信息交互能力，根據學生的實際需求，采用任務與真實項目驅動的方式，引導學生自主或通過與他人協作的方式，進行任務完成，并在執行任務的同時，完成教師布置給學生的學習任務。同時，在這一過程中，教師應及時給予學生一定的鼓勵，從而更好地提高學生創新意識與探索精神。

為進一步實現課后學習內容的延展與拓展，還應在完成上述教育指導工作中，增設多種與學生學習內容相關的實踐教育活動，鼓勵學生參與到由學校和社會組織的大型大學生科技競賽中，對于在競賽中取得成績的學生，教師應采取實質性措施對其進行表揚。并根據真實的學習進度，鼓勵學生參與教師課下教研中，通過在課下與教師的協同工作，使教師及時感知學生學習進度及學生在學習中存在的問題，從而更好地調整學習方向，保證所提供給學生的學習內容與學生學習需求匹配，在真正意義上做到對課下時間的良好利用，實現在教學中對“第二課堂”的深度挖掘。

3.4 課程資源建設

通過上述論述，明確了微機原理課程在教學中的全過程設計，實現了對課前、課中和課后的全覆蓋。在上述各個階段，都需要各類課程資源的支撐。為了實現對課程資源的合理建設，引入超星學習通平臺，將該平臺作為主平臺，在平臺上教師可完成對各類線上作業的布置，對教學資源的發布以及課前線上點名和對線上教學數據的統計。為了進一步完善線上教學，將智慧樹平臺作為輔助平臺。目前，微機原理課程教學團隊在智慧樹平臺上完成了《微型計算機原理》課程資源的開發，其中包含了各類教學所需視頻、授課PPT、學習資料等。通過兩種線上教學平臺的相互補充，實現對微機原理課程混合式教學基礎的夯實，同時也實現了對“1+1”主副雙平臺線上優質資源建設的強化。

3.5 課程考核評價

在實現對課程資源的建設后，引入多元化的評價體系，借助于各類現代信息化教學工具，對學習數據進行全程化的統計以及智能化的分析，以此能夠讓教師和學生本身更加客觀且全面地了解針對微機原理課程相關知識的學習情況，從而為后續教學內容的設計和優化提供重要的依據。在實際進行課程考核與評價時，應當將課程成績考核體系劃分為平時過程考核成績和期末考試成績兩部分，其中前者占比為40%，后者占比為60%，平時過程考核包含：線上視頻學習、線上教案/課件資料學習、線上作業（練習） 、線上單元測驗、線上考勤、討論（線上+線下） 、實驗（操作+報告） ，實現了考核項目的多元化。在設置考核問題時，應當根據課程目標確保考核涉及課前、課中和課后所有教學環節的線上和線下等各項內容，確保實現對學生所學知識點的全覆蓋。

4 結束語

總而言之，文章針對當前微機原理課程的教學現狀及存在的問題，針對課程教學的課前、課中和課后分別進行創新實踐，并對課程資源建設和課程考核評價進行積極地探索。未來針對各類課程教育的平臺資源及相關線上教學技術還將不斷創新和豐富，因此在今后的研究中也將針對各類現代化的教學技術在課程教學中的實踐應用進行探究，并提出更合理的應用方案，從而促進課程教學質量的進一步提升。同時，在這一過程中，應當將對學生綜合素質教育的重視程度進一步提升，從而培養出能夠滿足當前新工科時代發展背景所需的高素質應用型人才。

參考文獻：

[1] 劉麗，李擎，董潔，等.新工科背景下自動化專業課程思政探索與實踐——以“微機原理及應用”課程為例[J].高等理科教育，2022（1）：117-123.

[2] 潘操，張繼，劉鎖蘭，等.基于微機原理與接口技術的線上線下混合式一流本科課程建設探索與實踐[J].電腦知識與技術，2021，17（35）：238-240.

[3] 梅鵬江，陳逸菲，宋瑩，等.疫情下學生在線學習過程指標與學習效果分析——以微機原理及單片機技術課程為例[J].軟件導刊，2021，20（5）：192-196.

[4] 周昕，李蘭英，韓劍輝，等.融合思政育人目標的微機原理與接口技術課程大綱設計的探索實踐[J].中國現代教育裝備，2021（13）：90-92.

[5] 陳逸菲，馬辰來，翟慧茹，等.SPOC課程學習行為數據分析——以微機原理及單片機技術課程為例[J].軟件導刊，2021，20（9）：248-252.

[6] 張強，孫雪瑩，齊亮，等.課程思政融入微機原理與接口技術課程教學的設計與研究[J].科教文匯（中旬刊），2021（10）：94-96.

【通聯編輯：代影】