以考促學助力微機原理與接口技術課程教學探析

楊玫　李瑛　李祁

關鍵詞：以考促學；微機原理與接口技術；成果導向；BOPPPS

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）10-0166-03

成果導向（OBE，Outcome Based Education）[1-2]教育理念非常重視學生對知識的應用，但是教學中經常會遇到很多學生學習完課程卻達不到應用目標的情況，這是因為任何知識的學習都包含兩個階段：第一個階段是記憶理解基本概念、術語和相關原理；第二個階段才是知識的應用。如果基礎不扎實，應用是很難走深走遠。本文將結合微機原理與接口技術課程，討論以考促學如何幫助學生快速通過基礎知識的學習。

1 微機原理與接口技術課程特點

微機原理與接口技術課程是面向非計算機專業開設的一門計算機基礎課程，課程以Intel 8086/8088 微處理器為例，介紹了微處理器的內部結構、外部引腳和工作原理，以及指令系統、存儲器、接口與微處理器的連接，學生通過學習能闡述微型計算機的工作原理，能進行簡單微機應用系統的開發與設計。課程存在如下特點：

1.1 課程主線清晰，思維要求高

微機原理與接口技術課程以微機工作原理為主線，教學內容圍繞其展開，從微機組成開始，分別介紹微處理器、存儲器、總線和接口的組成結構和工作原理，邏輯結構清晰明了。但是由于日常所說的微機實際上指的是微型計算機系統，與計算機科學中的微機在概念上存有差別，學生在理解上存在誤區，不能很好地把握課程主線，導致對課程認知存在偏差，很多學生誤解課程是要學習計算機硬件維修。

隨著計算機的發展，特別是智能手機的普及，操作計算機變得越來越簡單，但是理解計算機工作原理卻變得越來越難。對于非計算機專業的學生，在學習本課程前，只學習了大學計算機基礎和計算機程序設計兩門課程，計算思維尚未建立起來，增加了課程學習的難度。

1.2 概念術語龐雜，抽象難理解

微機原理與接口技術課程包含大量計算機學科的概念術語，比如物理地址、邏輯地址、尋址方式、中斷、并行、串行等，都比較抽象，較難理解。對于非計算機專業的學生，本課程所涉及的眾多概念術語都是第一次接觸，理工科專業的學生通常學過數字電子技術，接觸過寄存器、觸發器和譯碼器等，理解上可能容易些，對于偏文科的學生會很困難。由于歷史等原因，很多微機原理與接口技術教材上的電路圖繪制不規范，芯片引腳命名不統一，也會引起學生學習困擾。

1.3 綜合應用廣泛，知識跨度大

微機原理與接口技術課程前半部分學習微機工作原理，后半部分是接口，課程最終落腳點放在了接口芯片的應用上，部分學生學習前半部分時雖然感覺難，但還能跟上，等到了接口芯片的應用，感覺很難，有學生甚至覺得這是學了兩門課嗎？接口芯片的應用部分綜合應用了前面所學的知識，因為應用必然需要應用情境。當前教學改革強調基礎課程與學生專業結合，情境往往與專業背景有關，提前讓學生接觸專業背景目的是好的，但是知識跨度大，無形中可能增加基礎課程的教學難度。

另外，微機系統由硬件系統和軟件系統共同構成，二者相輔相成，缺一不可。為了便于教學，硬件系統和軟件系統分別開設課程，微機原理與接口技術課程為硬件類課程，但包含匯編語言程序設計；計算機程序設計屬于軟件類課程，可以零基礎學習，但是如果對硬件理解較深，可以更深刻地理解計算機內部執行程序的過程和原理。在微機原理與接口技術課程中，可以繼續分類，將教學內容分為微處理器、存儲器、總線和接口幾個部分，幾個部分之間都是“你中有我，我中有你”，但是學生在學習完微處理器、存儲器、總線和接口后，一到接口芯片幾乎全是綜合應用，好像完全沒有過渡，學生能明顯地感受到知識間存在的割裂感。

2 以考促學助力微機原理與接口技術課程教學

2.1 以考促學融入教學各環節

混合式教學[3-4]背景下，課程教學包含課前、課中和課后三個階段。課前，教師提供學習任務單幫助學生進行自主學習，學習內容包括本節課所需的預備知識和部分簡單的知識點，教師提供微課等視頻，主要針對知識內化；課中，教師指導學生開展學習，主要針對知識的初級應用；課后，學生對本節課內容進行復盤，主要針對知識的高級應用與綜合應用。三個階段作為一個整體，共同支撐教學過程的完成。前面階段的學習效果直接影響后續階段的學習效果。引入以考促學可以檢驗每一階段的學習效果，進而對下一階段的教學進行有效調整。

2.2 以考促學改進教學目標的可操作性

“以學生為中心”的教育理念提倡教學目標的可操作性，教學大綱中的了解、理解等字眼可操作性比較差，學生對其理解與教師的理解可能天差地別。以“理解微機工作原理”這句話為例，教師通常是這樣認為的：能說出微機的組成，能結合8086/8088微處理器說出如何取指令、分析指令、執行指令，而學生往往是這樣認為的：微機的工作原理是程序存儲程序控制。

以考促學可以通過填空等形式，將教學目標分解細化，提高其可操作性。仍以“理解微機工作原理”為例，教學目標修改為：能說出微機的組成，能說出8086/8088微處理器的組成，能結合8086/8088微處理器舉例說明如何取指令、分析指令、執行指令。對應的測試題可以設置如下：①微型計算機的組成包括________、________、________和________。②8086/8088 微處理器由兩部分組成，分別是________和________。③以指令ADD AL， 5為例，說明8086/8088 微處理器中如何取指令、分析指令、執行指令?？吹竭@樣的測試題目，學生很直觀地了解自己的學習狀況，教師拿到答卷也很清楚地了解學生的學習情況。

2.3 以考促學關鍵在于試題設計

以考促學往往被認為等同于應試教育，但是應試教育是相對于素質教育而言的，二者并不是以是否有考試來進行劃分的。是不是應試教育跟考不考試無關，關鍵還是要看試題的使用目的，目的不同相同知識點的試題設計是不同的。以標志寄存器為例，初學時要求學生能根據運算結果判斷CF、SF、OF和ZF四個標志位的值，出題如下：計算-55+108，判斷標志寄存器CF、SF、OF和ZF四個標志位的值。待課程結束時，直接給出計算式判斷標志位知識點單一，不符合綜合應用的目的，出題如下：

有以下程序段：

MOV AX， 119E

XOR BX， BX

MOV AL， 20

MOV BL， 30

SUB AL， BL 請問：上述程序段執行后，AX、BX、CF和ZF的值是什么。

2.4 以考促學不是知識應用的終點

以考促學是課程教學中的輔助手段，借助考試這一手段，可以加強學生對知識點的鞏固，助力知識點應用，但是考試不能代替知識的應用。教學設計時，不應將考試作為對知識應用考核的唯一手段。以考促學是利用考試這一形式促進學習，絕不是以考定學，不能用考試來判定學習效果。針對微機原理與接口技術課程應用性強的特點，用考試的形式幫助學生較快通過基礎關，有效銜接應用關，為通過應用關打好基礎。

3 教學案例

以微機原理與接口技術課程的微處理器一節為例，介紹如何將以考促學引入教學設計，課堂教學采用BOPPPS教學模型[5-6]。表1給出了以考促學應用前后教學設計框架對比。

4 教學效果

筆者從2002年開始從事微機原理與接口技術課程的教學工作，平均每年承擔一個教學班次，這期間沒有采用以考促學，直至2016年開始嘗試翻轉課堂、BOPPPS模型和對分課堂等，在教學過程中逐漸意識到以考促學的重要性，特別是對基本理論知識的理解非常重要，同時也在思考如何在教學中通過測試的形式提高學生學習效率。2020年，課程教學由線下轉為線上教學，采用“騰訊課堂+雨課堂”的形式，線上教學雖然可以通過攝像頭看到學生，但是失去了線下教學現場的真實感，教師很難通過表情等即時獲得學生的學習反饋，知識點學習結束進行一個小測試可以即時獲得學習反饋，有助于教師及時調整教學內容和教學進度。在雨課堂的隨堂測試中因為題量少時間限制在30 秒～120 秒之間，所有學生可以分發相同的題目，但是發布課后作業時，因為題量大，時間設置也長，需要采用一人一卷的形式。經過幾輪教學，初步形成相對成型的教學模式，針對課程特點相繼建設了作業庫和試題庫，教學效果也獲得了提升，圖2為近五年微機原理與接口技術課程平均成績。

5 結論

將以考促學應用到微機原理與接口技術課程以后，學生學習效果有所提高，但是對課前、課中和課后三個階段的試題設計仍需加強，應明確不同階段的測試目的，針對測試目的針對性進行題目設計，幫助學生刻意練習，為知識應用夯實基礎。