非計算機類專業的微型計算機原理及應用課程教學探索

魯程，張華，張海濤

（安徽科技學院機械工程學院，安徽蚌埠 230601）

微型計算機原理是多數高校機械類、電氣信息、計算機類等工科專業本科高年級的一門專業課程[1]，通過對這門課程的學習，學生不僅可以掌握微型計算機的基礎理論和匯編語言程序設計的基本方法，而且會對微型計算機的工作原理和硬件系統有更加深刻的認識，為今后微型計算機的工程應用提供理論基礎[2]。

由于該門課程理論性強、內容豐富抽象、部分概念難于理解，并且由于不同專業先修課程的不同，造成不同專業學生的基礎具有一定差異。由于電氣類、計算機類等專業的數字電路、模擬電路等先修專業基礎課程的深度與廣度高于其他工科專業的同類課程，因此非電類、非計算機類專業學生的基礎相對較弱，對于微型計算機相關概念的掌握速度不及電氣類、計算機類專業的學生。課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養的質量[3]。因此，需要針對不同專業學生的學習特點采用合理的教學方法，合理安排教學內容并采用適當的教學方法和手段，以提高課程質量。

一、教學內容的探討

微型計算機原理及應用課程這門課是以因特爾8086CPU為背景，講述為微型計算機的工作原理、匯編語言程序設計以及接口技術的課程。雖然8086屬于早期的CPU芯片，但之后的因特爾公司各型號CPU的工作原理和編程方法是在其基礎上演化而來，之后的各型號芯片相對復雜。對于微型計算機原理的學習，8086較為合適非計算機類專業。

成功的教學需要的不是強制，而是激發學生的興趣。部分大學生因為缺乏實踐經驗，同時又無升學壓力，因此缺乏學習興趣。僅僅講授參考書上的知識可能讓學生覺得枯燥，但如果課堂講授中穿插一些學科發展前沿的知識，會讓學生覺得可以學以致用，將會大大提高學生的學習興趣[4]。利用計算機輔助教學已經成為高校教師的共識和習慣，為適應現代化的教學手段多媒體教學，可將聲音、圖像、文檔及動畫等吸引人的手段穿插在課堂課件中，使課堂教學效果更加生動、形象、直觀，有利于提高教學效果及效率，激發學生學習主動性和積極性。雖然8086較為適合非計算機類專業對于微型計算機原理的學習，但畢竟是早期的產品，不能體現課程教學的前沿性，勢必會引起學生學習興趣的缺乏。因此，可以在學習該門課程的主體內容前導入計算機學科發展的前沿科學，尤其是我國微型計算機技術的前沿發展。例如，目前我國第四代計算機在進行研發設計與構想過程中對人腦的模擬研究，以及我國的第五代計算機對于實現計算機與人溝通目標的研究[5]。通過對計算機類學科前沿知識的講解，不僅能激發學生的學習興趣和創新精神，還能使學生更加了解我國的科技水平，提升學生對民族自尊心和自豪感。

二、理論教學方法的探討

（一）板書結合PPT的教學方法

由于該門課程教學內容很多，全部采用板書的方式不現實，因此需要板書結合PPT的教學方式。采用PPT向學生展示微型計算機的內部結構、工作原理等；采用板書詳細講解重點、難點內容，以節約課堂時間和提示教學效果。另外，由于該門課程所需的先修基礎知識較多，課堂教學時間上不允許將所授內容相關的先修基礎知識帶領學生學習。但隨著信息技術的發展，線上教學方式能很好地彌補課堂教學時間充足的問題。例如可以利用雨課堂向學生推送添加相關的先修課程知識點、教學重難點的預習課件，幫助學生回顧先修知識和理解課堂教學內容，以此加快課堂教學的速度、加強課堂效果。

（二）互動的情境教學方法

該門課程的知識點非常多，很多概念晦澀難懂，勢必會造成學生缺乏學習興趣。可以通過互動的情境教學方法提高學生的興趣和課堂參與度。例如，講述微型計算機的工作原理時，教師可以將自己設想為CPU，將教室設想為內存，將學生設想為儲存單元，將學生學號設想為物理地址，構建一個匯編程序的“運行環境”，讓所有學生都參與進來，和學生一起“運行”一段匯編源程序。課堂教學普遍存在的一個問題是學生玩手機，上課注意力不集中，針對這個問題也可采用線上教學互動的方式進行改善。例如，利用雨課堂手機微信與幻燈片結合的線上教學模式，在課堂上將練習題發送至學生手機，并要求學生在規定時間內作答。這樣不僅能改善學生在課堂上玩手機的問題，還能了解學生對當節課內容的掌握情況，在線上線下的互動過程中增強教學效果。

（三）翻轉課堂的教學方法

對于該門課程，學生如果沒有充足的課前預習很難跟上教師的授課進度。而傳統課堂是以教師為主的“講述加粉筆”的授課方式，學生被動接受新知識，缺乏學習的主動性和積極性，因此達不到預期的教學效果。與傳統的課堂教學模式相比，翻轉課堂要求學生必須有充足的準備，然后帶著問題進入課堂，在課堂上積極地和教師交流互動[6]。可以將學生分成幾個小組，以翻轉課堂的方式進行教學，強迫學生進行課前預習，從而達到較好的學習效果。

三、實驗教學的探討

實驗教學是該門課程重要的教學環節，是理解和應用所學知識的重要手段。微型計算機原理及應用課程是一門既包含硬件設計又包含程序設計的綜合性課程，學生需要根據實驗任務完成硬件設計、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調試運行[7]。對于該門課程的實驗教學而言，面臨的首要問題是學生對實驗硬件和程序缺乏理解，以完成實驗報告為目的，盲目按照實驗指導用書搭建硬件電路和編寫程序以達到期望的實驗結果。

造成這種現象的主要原因，一是理論課上教師沒有事先對實驗課的相關內容進行講解和實驗后的反饋，理論和實驗教學間隔時間較長，上實驗課時學生已經對相關的理論內容發生了遺忘。二是實驗指導書和課本往往并非配套教材，實驗內容是提前設置好的，學生在實驗過程中只關注程序是否正確，能否得到實驗指導書中的實驗結果而不去思考能否用其他方法進行軟硬件設計。這使得學生的軟硬的設計和開發能力并沒有得到提高，阻礙了本科院校實現應用型人才培養目標的實現。針對以上兩點影響實驗課教學效果的原因，可以采取以下措施提升教學效果：

（一）理論課提前進行相關知識的講解并布置實驗任務

微型計算機原理及應用這門課程可以進行軟件實驗，也可以進行軟硬件相結合的實驗。但不論哪種類型的實驗，學生都需要進行編程操作，由于大部分非計算機專業的學生缺乏編程基礎，對于匯編語言的獨立編程有一定困難，很難獨立完成實驗課上臨時布置的編程任務。因此實驗課前的理論課教學時，教師可以提前講解實驗課程相關的知識點，并布置實驗任務，讓學生帶著任務進行實驗課的準備，不僅能提高學生對實驗過程的理解，而且可以提升實驗課的教學效果[8]。

（二）合理設置實驗難度

實驗內容是否合理直接關系到學生能力的培養，教師應該根據培養方案的要求合理設置實驗的難度。對于比較簡單的任務可以讓學生自己動手實踐，對于難度較大的實驗可以提供部分關鍵程序，對于綜合性實驗可以提供一些思路。此外，還可以設置一些學生的認知中比較熟悉的事物，例如姓名、學號等，激發學生的興趣。

（三）因材施教合理設置實驗要求

每個班級中總會有一些動手能力比較強的學生，他們能在短時間內完成實驗任務，對于這些學生可以適當增加一些臨時任務讓他們繼續實驗，以便充分利用實驗課的資源使這部分學生的能力得到進一步的鍛煉。也有一些只為應付實驗任務的學生，這些學生在實驗過程中可能會直接抄襲其他學生的程序和硬件連接，對于這些學生可以讓他們在課堂上講解硬件原理和解析實驗程序，以便督促他們進行能力的鍛煉。

（四）設立實驗考核方式

傳統的實驗教學考核機制采用出勤點名簽到和實驗報告批改結合的方式，最后可能造成動手能力好的同學成績不如動手能力差的同學，達不到培養學生理論聯系實際能力、綜合分析解決問題能力、創新能力以及動手能力的目標。因此，通過設置課程設計題目以學生最終完成的結果作為考核手段，激發學生的實驗積極性，培養學生的發散性思維和創新能力。

（五）設立固定的實驗室開放時段

微型計算機原理及應用課程作為一門實踐性和應用性較強的課程，僅僅幾次的教學實驗課無法鞏固學生的動手能力。所以對本門課程感興趣的學生可以利用開放時間的實驗室進行學習探討，有利于微機原理知識的拓展和推廣，有利于學生自身潛力的發揮和創造意識的提升。針對實驗教學內容往往以驗證為主要目的，學生無法真正地去思考、分析問題，教師可以精選課程設計題目，培養學生的團隊合作精神，采取啟發式的教學方式。對于學生在實驗中提出的問題，老師不立即給出正面解答，鼓勵學生獨立解決問題，以加強學生對課程的深入理解，培養解決問題的能力。最后在實驗教學中采取優差生搭配方式以提高雙方的課程理解和動手能力，讓更多學生對微機原理實驗充滿興趣，為以后的專業課以及工作打下堅實的基礎。

四、課程思政教育的探討

微型計算機原理及應用課程是一門綜合性很強，而且理論與實踐緊密結合的課程，通過理論課程和實驗課程的學習可以很好地促進學生對微型計算機原理和接口技術的掌握，這對于學生將所學知識運用于工程實踐中以及學校培養創新型應用人才都起到了重要的作用。因此，為了貫徹我國的教育方針，培養德、智、體全面發展的社會主義建設者和接班人，該門課程的授課教師應當巧妙地以課程內容為切入點，融入思政元素，在講解課程內容的過程中穿插愛國主義教育、社會主義核心價值觀等課程思政內容，實現樹德育人的目標[9]。例如，在講解微處理器的相關知識點之前導入華為、中興的芯片危機事件，激發學生的民族自尊心與使命感，不但能提高學生對該門課程的學習熱情，還能幫助引導學生建立肩負中華民族偉大復興重任的意識。再例如，在講解匯編語言相關知識點時，培養學生嚴謹的學習態度，穿插講解精益求精的工匠精神，引導學生建立正確的人生觀、價值觀，潛移默化地將課程思政內容傳授給學生。

課程思政教育不僅僅是輔導員和專任思政課教師的專屬，專業課教師也應該將思政元素融入課程教學中，專業課知識點與思政教育相結合更有說服力，讓學生在課程教學中更好地去理解思政內容，獲得知識和掌握技能的同時政治理論也得到了加強。思政元素與微型計算機專業知識相結合的教學探索，符合社會對德才兼備的應用型人才的培養需求。

五、結束語

微型計算機原理及應用課程是理論性強、內容豐富抽象、難于理解的重要專業課程，對于先修基礎較弱的非計算機專業學生學習難度較大。教師需要針對不同專業學生的特點，通過合理的教學方法與手段提升學生學習的興趣、主動性、參與度和思想政治水平，達到教書育人的目的。