微機(jī)原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究

摘 要： 微機(jī)原理是一門(mén)實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，是理工類專業(yè)必修基礎(chǔ)課程。因此，教學(xué)中，教師應(yīng)注重改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 微機(jī)原理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革 探索

一、引言

“微機(jī)原理”是我院理工類必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于計(jì)算機(jī)工作原理抽象，工作過(guò)程難以理解，作為微機(jī)原理課程重要組成部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和能力培養(yǎng)方面起著理論教學(xué)不可替代的作用。由于種種原因，我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)非常薄弱，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能與實(shí)際專業(yè)教學(xué)體系很好融合，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)還停留在驗(yàn)證性的初級(jí)階段，影響了該課程的教學(xué)效果，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行探索和改革，以提高教學(xué)質(zhì)量。

二、現(xiàn)狀分析

我校微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課是面向全校工科類學(xué)生的，有計(jì)算機(jī)類的、汽車(chē)工程類的、通信類的，還有機(jī)械類的，各個(gè)專業(yè)要求的層次不一樣，用統(tǒng)一的同一種教學(xué)模式去對(duì)待不同的學(xué)生，主次輕重不分，導(dǎo)致有些專業(yè)根本沒(méi)有達(dá)到要求，有些專業(yè)甚至是“趕鴨子上架”，使教師頭痛，學(xué)生痛苦。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式實(shí)行的是教師講解并操作演示，學(xué)生動(dòng)手操作驗(yàn)證、課后學(xué)生完成報(bào)告教師批閱的模式，實(shí)驗(yàn)課以教師為中心，學(xué)生跟著教師指導(dǎo)走，機(jī)械地照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)接線圖進(jìn)行連線，學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性，不利于學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備集成度高，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊化高，硬件操作減少，軟件接口驅(qū)動(dòng)程序完善，基本上學(xué)生處于驗(yàn)證性操作。這當(dāng)然有有利的一面，如：實(shí)驗(yàn)過(guò)程快；設(shè)備損壞率低；實(shí)驗(yàn)成功率高，增強(qiáng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的信心等。但是也包含不利的一面，讓學(xué)生離素質(zhì)教育相去甚遠(yuǎn)，如：由于設(shè)備連線限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為驗(yàn)證性，使學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，嚴(yán)重影響了學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性的積極性。

三、措施及方法

1.根據(jù)專業(yè)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)不同專業(yè)知識(shí)體系的不同特點(diǎn)，并針對(duì)不同的專業(yè)，開(kāi)設(shè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，靈活調(diào)整實(shí)驗(yàn)課的重心，并采取不同的實(shí)驗(yàn)方法，使每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都能達(dá)到課程規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)。按照學(xué)生專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考查的知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的原則，將微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為3個(gè)層次。

第1層次是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)部分。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)完成了支撐基礎(chǔ)知識(shí)的作用，任何專業(yè)都要完成基本驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目前保留的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：并行接口電路8255實(shí)驗(yàn)；定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253實(shí)驗(yàn)；鍵盤(pán)/顯示控制器8279實(shí)驗(yàn)；中斷控制器8259實(shí)驗(yàn)；串行通信控制器8250實(shí)驗(yàn)；存儲(chǔ)器6264擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。通過(guò)本層次的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)微機(jī)知識(shí)會(huì)有一個(gè)基本的了解和掌握。

第2層次是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)的不同，在較好完成驗(yàn)證性單元實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入與專業(yè)知識(shí)結(jié)合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。教師只提供基本的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，不提供具體的、詳細(xì)的電路與程序。學(xué)生自己查閱有關(guān)資料，自定設(shè)計(jì)方案，自行設(shè)計(jì)、調(diào)試接口電路和控制程序。例如自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)中，讓學(xué)生自己完成設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。將前面學(xué)習(xí)的條件輸出實(shí)驗(yàn)、循環(huán)程序設(shè)計(jì)、DOS中斷調(diào)用等內(nèi)容結(jié)合起來(lái)。此類設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

第3層次綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是要將學(xué)生學(xué)過(guò)的主要功能部件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)有意義的整體。因此我院將該類實(shí)驗(yàn)安排在課程設(shè)計(jì)階段。綜合性實(shí)驗(yàn)是由教師根據(jù)不同專業(yè)給出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)所掌握的知識(shí)，跳開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀器的限制，通過(guò)不同的方法和不同的途徑來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。例如數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)等。這類綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴沟脤W(xué)生對(duì)微機(jī)原理與接口這門(mén)課程有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。

2.改革教學(xué)方式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)與指導(dǎo)方法也要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，這是實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的三個(gè)層次，分別采取不同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)安排上采取統(tǒng)一安排與實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放相結(jié)合的方法。

首先在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)部分，采用扶持的教學(xué)模式。在此階段由教師“扶著”學(xué)生走。這時(shí)的學(xué)生由于剛接觸微機(jī)軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，往往會(huì)感到無(wú)從下手，實(shí)驗(yàn)中遇到故障往往不知如何排除。因此，教師需耐心細(xì)致地向?qū)W生傳授軟硬件設(shè)計(jì)方法，協(xié)助學(xué)生排除故障，使其掌握程序調(diào)試及故障分析與排除的基本方法和技能，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

其次在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分，采用預(yù)先設(shè)計(jì)加抽查講解的辦法。實(shí)驗(yàn)前學(xué)生進(jìn)行理論上設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)隨機(jī)讓學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的基本原理、操作過(guò)程，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與更正，然后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)操作。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程有一個(gè)非常透徹的理解，對(duì)于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中遇到的問(wèn)題會(huì)主動(dòng)去查閱理論教材，對(duì)于理論課上所學(xué)的相關(guān)知識(shí)是一個(gè)很好的復(fù)習(xí)鞏固過(guò)程。同時(shí)，采用學(xué)生自己上講臺(tái)講課的方式，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

再次在綜合性實(shí)驗(yàn)階段，采用開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式。學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)調(diào)試。教師要放手讓學(xué)生自己摸索，相信學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生敢試敢闖的精神。教師只作技術(shù)上的咨詢和結(jié)果上的考核驗(yàn)收，使學(xué)生的聰明才智得到充分發(fā)揮。

3.建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

微機(jī)原理課程的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于不同專業(yè)的學(xué)生，完成實(shí)驗(yàn)難度不同，大部分專業(yè)的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)有一定的困難。為了幫助學(xué)生更好地理解接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，掌握設(shè)計(jì)的基本方法，在實(shí)驗(yàn)中教師要充分利用多媒體課件輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可制作基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的“微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)”多媒體課件。課件以課程要求的實(shí)驗(yàn)為藍(lán)本，利用多媒體技術(shù)，介紹實(shí)驗(yàn)，調(diào)試實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)程序。通過(guò)多媒體課件，學(xué)生可以感受到實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制反復(fù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力，而掌握科學(xué)的方法和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度是至關(guān)重要的。我們只有不斷總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法，才能培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)的人才。