微機原理與接口技術(shù)課程研究性教學(xué)的探索與實踐

耿聰 劉偉

摘 要：“微機原理與接口技術(shù)”具有實踐性強和應(yīng)用靈活的特點，適合開展研究性教學(xué)。該文探討了在研究性教學(xué)的實施過程中，通過設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)、對教學(xué)過程進行有效控制以及開展綜合評價討論課，更好地提高該課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微機原理與接口技術(shù) 研究性教學(xué) 教學(xué)實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

“微機原理與接口技術(shù)”課程作為北京交通大學(xué)電子信息類專業(yè)的專業(yè)選修課，在整個專業(yè)建設(shè)和課程體系中占據(jù)著重要地位，對學(xué)生的知識拓展和創(chuàng)新實踐具有重要作用。作為理科學(xué)生的一門專業(yè)選修課，“微機原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)與專業(yè)基礎(chǔ)課有很大的不同。這是由以下方面決定的：（1）學(xué)生已修完大部分專業(yè)基礎(chǔ)課，進入專業(yè)選修階段，學(xué)生主體為大三下學(xué)期學(xué)生；（2）理論教學(xué)和實驗教學(xué)完成后，沒有后續(xù)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)；（3）選修的學(xué)生帶有很強的目的性，相對于考試成績，學(xué)生更看重實踐能力的提升。因此，如何將課堂知識有效地應(yīng)用于實踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，是“微機原理與接口技術(shù)”課程研究性教學(xué)改革的中心任務(wù)。

1 “微機原理與接口技術(shù)”課程現(xiàn)狀

筆者所在學(xué)院“微機原理與接口技術(shù)”課程設(shè)定學(xué)分數(shù)為4，學(xué)時數(shù)為64，其中理論教學(xué)48學(xué)時，實驗教學(xué)16學(xué)時。教材選用趙嘉蔚等編著，清華大學(xué)出版社出版的《單片機原理與接口技術(shù)》。課程需要學(xué)生掌握匯編語言、8086微處理器與接口電路，目的旨在培養(yǎng)學(xué)生軟硬件開發(fā)能力。針對理學(xué)院的學(xué)生特點，并結(jié)合11屆學(xué)生的教學(xué)效果分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在一些問題。

1.1 內(nèi)容抽象，記憶量大，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低

“微機原理與接口技術(shù)”課程的名詞術(shù)語多，講到的接口芯片數(shù)量大，前后內(nèi)容之間缺乏聯(lián)系，學(xué)生需要進行大量枯燥的記憶工作，容易喪失學(xué)習(xí)興趣。

1.2 課程涉及面廣，難度大

“微機原理與接口技術(shù)”課程包含了計算機硬件、軟件、數(shù)字邏輯、匯編語言等學(xué)科的知識，學(xué)生在沒有真正掌握計算機硬件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，很難理解匯編語言的編程方式。

1.3 以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視了學(xué)生的認知主體作用，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

略。

2 研究性教學(xué)在“微機原理與接口技術(shù)”課程中的實施

2.1 研究性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

根據(jù)課程的性質(zhì)和學(xué)生的特點與需求，考慮實施過程的有效性、可控制性，以及對學(xué)生團隊協(xié)作能力、動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將研究性教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計為以下4個步驟。

（1）學(xué)期初學(xué)生自由組合成若干組，每組5-6人，在2-3周的時間內(nèi)自由選題，即設(shè)計一個單片機系統(tǒng)來完成一個任務(wù)。

（2）在課堂學(xué)習(xí)過程中，重點去理解和掌握為完成小組選題而需要的理論知識，包括單片機外圍硬件電路設(shè)計、元器件選型以及軟件編程等。

（3）下課之后小組成員分工協(xié)作，完成硬件設(shè)計、電路板加工、程序編寫與調(diào)試等工作。

（4）在學(xué)期末組織講評課，每個小組用PPT介紹自己的作品原理、設(shè)計圖紙、制作過程，并現(xiàn)場演示作品的功能，由教師和在場的全體學(xué)生對每組作品進行無記名評分。

2.2 “微機原理與接口技術(shù)”研究性教學(xué)的過程控制

在“微機原理與接口技術(shù)”課程研究性教學(xué)的實施過程中，抓住研究問題、學(xué)習(xí)資源、研究方法、組織形式和教學(xué)評價5個關(guān)鍵要素，緊密圍繞教學(xué)目標，設(shè)計研究性教學(xué)過程，以保證研究性教學(xué)有序、順利地進行。

（1）教學(xué)目標

研究性教學(xué)的目標包括自主構(gòu)建靈活的知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)研究、判斷、反思等高階的思維能力以及實事求是、銳意進取的科學(xué)精神。在“微機原理與接口技術(shù)”課程的研究性教學(xué)實踐中，教師首先向?qū)W生介紹教學(xué)目標，并共同探討為達成該目標需要完成的具體任務(wù)。然后把上一屆學(xué)生的成果向本屆學(xué)生介紹，對本屆學(xué)生闡述學(xué)習(xí)目標，從而實現(xiàn)了學(xué)習(xí)目標的可視化。學(xué)生通過感受前人的成果，激發(fā)自己的學(xué)習(xí)熱情，并產(chǎn)生超越前人的學(xué)習(xí)動力。

（2）研究問題

問題是研究性教學(xué)的出發(fā)點和歸宿。在“微機原理與接口技術(shù)”課程的研究性教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，重點關(guān)注在自然情景和社會情景下發(fā)生的真實問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的意識與能力。而解決問題本質(zhì)上是一種連續(xù)性的思維活動，在解決的過程中又產(chǎn)生新的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生，通過解決關(guān)鍵性問題，促進研究的深入和問題解決方法的有效遷移。學(xué)生提出有實用價值或者具有娛樂性質(zhì)的項目如會場出入人數(shù)統(tǒng)計裝置，然后教師加以引導(dǎo)，使其工作量控制在合理范圍。

（3）學(xué)習(xí)資源

信息時代的研究性教學(xué)，需要重視信息資源的利用。在“微機原理與接口技術(shù)”課程研究性教學(xué)的實踐過程中，教師預(yù)先為學(xué)生提供核心資源、相關(guān)資源和拓展資源三類信息資源，以引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)進行有效探究。

（4）研究方法

研究性教學(xué)常用的研究方法有文獻研究法、觀察法、調(diào)查法、實驗法、個案研究法和設(shè)計研究法等。根據(jù)“微機原理與接口技術(shù)”課程的特點和不同的研究問題，選擇和運用合適的研究方法。在實際的研究性教學(xué)過程中，較多學(xué)生采用了文獻研究法、實驗法、設(shè)計研究法等兩種或兩種以上的方法。

（5）組織形式

德國教育家洪堡提出：“在大學(xué)中，聽課只是次要的事情，重要的是使學(xué)生與情趣一致、年齡相同以及具有自覺性的人緊密合作”。在高校，研究性教學(xué)的組織形式豐富，“微機原理與接口技術(shù)”課程根據(jù)其特點和性質(zhì)，讓學(xué)生組織成學(xué)習(xí)小組進行協(xié)作學(xué)習(xí)、合作探究，同時加強組內(nèi)管理和考評，促進合理分工協(xié)作，并注意營造組內(nèi)成員之間和不同組之間的交流氛圍，形成良好的人際關(guān)系。

（6）教學(xué)評價

研究性教學(xué)的評價指標由原來單一的知識技能測評轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生在研究性教學(xué)過程中展現(xiàn)出的態(tài)度和能力等綜合素質(zhì)的測評。采取教師、學(xué)生本人和同學(xué)共同評價的多元化評價主體和學(xué)生自我評價、小組評價、教師評價、師生互評等多樣化評價方式，并且重視過程性評價。

2.3 “微機原理與接口技術(shù)”課程學(xué)生成果

（1）多功能時鐘

采用LCD液晶屏幕顯示系統(tǒng)，以STC89C52RC單片機為核心，由鍵盤、溫度采集、定時鬧鈴等功能模塊組成。

（2）轉(zhuǎn)數(shù)儀

測量轉(zhuǎn)動物體的轉(zhuǎn)數(shù)，可以完成如汽車里程統(tǒng)計等功能。

（3）公共場所人數(shù)實時自動監(jiān)控儀

本系統(tǒng)可實現(xiàn)對室內(nèi)進出人數(shù)的實時監(jiān)控，可以有效對市內(nèi)公共場所進出人數(shù)進行控制?？捎糜诮淌摇h室、禮堂、體育館等各種公共場所的人數(shù)清點。

3 結(jié)語

在“微機原理與接口技術(shù)”課程研究性教學(xué)實踐中，教師合理設(shè)計教學(xué)方案，主動通過教學(xué)目標、學(xué)習(xí)資源、研究方法、組織形式和教學(xué)評價等方面把握研究性教學(xué)的過程，并通過評價討論的形式對教學(xué)成果進行檢驗。學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)、取長補短，完成了多功能時鐘、轉(zhuǎn)數(shù)儀、公共場所人數(shù)實時自動監(jiān)控儀、貪吃蛇游戲機、多功能音樂盒等多種作品。在設(shè)計、制作作品的過程中，充分調(diào)動了學(xué)生主動探究的積極性，在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新精神的方面收到了良好的效果。

參考文獻

[1] 陳剛，石晉陽.高校研究性教學(xué)過程控制研究[J].軟件導(dǎo)刊教育技術(shù)，2010（12）：15-17.

[2] 王焱，鄭俊輝，易發(fā)勝.“微機原理與接口技術(shù)”課程的案例教學(xué)探討[J].計算機教育，2009（23）：136-138.

[3] 王曉萍，劉玉玲.微機原理與接口技術(shù)實踐教學(xué)過程和內(nèi)容的改革與探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2009（12）：39-40.

[4] 王昊.“微機原理與接口技術(shù)”教學(xué)改革探索與實踐[J].中國電力教育，2012（31）：84-85.

[5] 張?zhí)m紅，陸廣平，周云龍.“微機原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)的探索與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008，30（5）：93-95.

[6] 柳飛.創(chuàng)新機制下“微機原理與接口技術(shù)”教學(xué)改革研究[J].中國電力教育，2012（26）：81-82.

[7] 左冬紅，張林.“微機原理與接口技術(shù)” 教學(xué)內(nèi)容改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2012，34（3）：31-33.