微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)差異化教學(xué)改革實(shí)踐

（天津理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院300384）

微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)差異化教學(xué)改革實(shí)踐

潘明 鄭剛 薛彥兵（天津理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院300384）

文章闡述了對微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行的差異化教學(xué)改革實(shí)踐。針對學(xué)生在態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異，對實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容、教學(xué)及考核方法進(jìn)行改革探索。增加自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、有針對性地進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)、考核增加答辯環(huán)節(jié)等考核方法，實(shí)行新的評分規(guī)則。通過激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考、主動學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，保證學(xué)生都能學(xué)有所得。

微機(jī)原理與接口差異化教學(xué)教學(xué)改革

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是高校計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)可以深入了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、工作原理及常規(guī)接口技術(shù),掌握針對系統(tǒng)和接口的程序設(shè)計(jì)，對于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說是一門非常重要的基礎(chǔ)課，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低，參與程度不高。有的同學(xué)不能按照老師的實(shí)驗(yàn)要求完成實(shí)驗(yàn)，個(gè)別同學(xué)甚至完全不參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。原因在于：實(shí)驗(yàn)課程多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果千篇一律。對于基礎(chǔ)好的同學(xué)，課程內(nèi)容簡單、無趣，缺乏深入學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的機(jī)會；而基礎(chǔ)差的同學(xué)（由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳統(tǒng)的考核方式是考勤和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）不會去主動學(xué)習(xí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是選擇抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告來提高成績。如何更好地因材施教，讓基礎(chǔ)好的學(xué)生“不餓”，下游的學(xué)生“不脹”，開展差異化教學(xué)就顯得尤為必要了。為了適應(yīng)不同學(xué)生的需要，我們進(jìn)行了如下教學(xué)改革實(shí)踐：制定了有差異的學(xué)習(xí)目標(biāo)；調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)難度；改革考核方法促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考。差異化教學(xué)改革的目標(biāo)是提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、端正其學(xué)習(xí)態(tài)度，實(shí)現(xiàn)學(xué)生最大發(fā)展。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

在原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)置綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，增加自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的范圍，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，借鑒項(xiàng)目驅(qū)動方式，引導(dǎo)學(xué)生從被動實(shí)踐到主動實(shí)踐，真正促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、提高實(shí)踐和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的自主性和設(shè)計(jì)性改變了傳統(tǒng)的以驗(yàn)證為目的的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑膭?lì)學(xué)生自主選題，自主構(gòu)思，自主完成，力求使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的主動權(quán),讓所學(xué)知識在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中得到升華，讓學(xué)生在解決難題中得到樂趣。通過系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生建立微機(jī)系統(tǒng)整體概念，學(xué)會站在系統(tǒng)的高度分析問題和解決問題，初步具備微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并?xùn)練學(xué)生自主獲取知識的能力和創(chuàng)新意識。本部分改革目標(biāo)是：對上游學(xué)生，通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)給予足夠的發(fā)揮空間，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣進(jìn)行深入學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)。對下游的學(xué)生，通過強(qiáng)化單元實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識、技能，再輔以適當(dāng)難度的自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)下游學(xué)生主動完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

（一）選取單元實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)效率

根據(jù)課程設(shè)置選取A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、8255并行接口實(shí)驗(yàn)、8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)、8259中斷控制實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)單元實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前作好預(yù)習(xí)，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、實(shí)驗(yàn)原理明了、實(shí)驗(yàn)步驟清晰。因?yàn)槎际球?yàn)證性實(shí)驗(yàn)，充分的預(yù)習(xí)可以極大地提高實(shí)驗(yàn)效率。

（二）學(xué)生自主設(shè)計(jì)

學(xué)生在完成基礎(chǔ)單元實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇一個(gè)或多個(gè)單元實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展、融合設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的硬件、軟件設(shè)計(jì)、動手能力均有較高要求，因此，在設(shè)計(jì)開始前，列出幾個(gè)示意性的由易到難的題目供學(xué)生自主選擇。

簡單的：流水燈、交通燈實(shí)驗(yàn)，屬于在8255并行接口實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，學(xué)生對原實(shí)驗(yàn)部分硬件連線及部分源程序進(jìn)行修改即可完成。

稍難的：計(jì)時(shí)交通燈，屬于在交通燈實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融合8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要重新設(shè)計(jì)硬件連線及實(shí)驗(yàn)程序才能完成。

當(dāng)然學(xué)生也可以完全自主地設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)題目。在這一階段不再向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)連線圖和實(shí)驗(yàn)程序，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)電路和編寫實(shí)驗(yàn)程序，從而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。

對于基礎(chǔ)好的學(xué)生，通過自主設(shè)計(jì)能夠給予他們足夠的發(fā)揮空間，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。對于基礎(chǔ)差的學(xué)生，因?yàn)槭亲灾髟O(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等方面擺脫了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)千篇一律的局面，從而避免了學(xué)生之間抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，也促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)前后的對比見下表：

表1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改進(jìn)表

二、教學(xué)方法改革

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師始終起到一個(gè)啟發(fā)和引導(dǎo)的作用：啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已掌握的理論知識去分析思考，自己動腦、動手找到并排除錯(cuò)誤，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。對于那些確實(shí)真的無法做出實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，指導(dǎo)教師要配合學(xué)生協(xié)同做出實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)是幫助學(xué)生分析自己為何沒有獨(dú)立做出實(shí)驗(yàn)，找出失敗原因，便于日后提高。實(shí)驗(yàn)課程的輔導(dǎo)工作量很大，調(diào)整后教學(xué)、考核內(nèi)容又都增加了很多。因此，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，做到對每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況深入了解、細(xì)致輔導(dǎo)，有一定的困難。為了適應(yīng)差異化教學(xué)改革、提高課堂教學(xué)質(zhì)量，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了嘗試。

（一）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分：強(qiáng)調(diào)學(xué)生預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)前對重點(diǎn)進(jìn)行精講

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)應(yīng)注重基礎(chǔ)較差的學(xué)生，確保他們能夠正確、有效地完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。這部分學(xué)生因?yàn)榛A(chǔ)、態(tài)度等原因不能進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)或者不預(yù)習(xí)，如果不對他們進(jìn)行輔導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)效率必定大打折扣甚至根本不能完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。針對這些學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)前對重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行精講、演示（時(shí)間控制在10分鐘以內(nèi)避免過多占用實(shí)驗(yàn)時(shí)間），可以解決學(xué)生大量的共性問題，對驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)可以起到很好的輔導(dǎo)效果，確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒚髁藢?shí)驗(yàn)原理、清楚實(shí)驗(yàn)步驟，確?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分的實(shí)驗(yàn)效率，為下一階段自主設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

（二）自主設(shè)計(jì)部分：重點(diǎn)輔導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)

自主設(shè)計(jì)部分學(xué)生要根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)連線圖、程序流程圖以及源程序，完成設(shè)計(jì)，需要解決一系列的問題，這部分實(shí)驗(yàn)的輔導(dǎo)由于學(xué)生自主設(shè)計(jì)的不確定性而大大增加。而且學(xué)生初次進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，及時(shí)、正確的輔導(dǎo)難度和工作量是必不可少的。為了解決這個(gè)矛盾，教師的工作重點(diǎn)應(yīng)該是在完整了解學(xué)生設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上及時(shí)糾正其中的錯(cuò)誤部分、對設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及努力方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。對一些共性問題，要及時(shí)進(jìn)行講解，可以組織全體同學(xué)對典型性的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。要兼顧所有學(xué)生，著重糾正設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤。學(xué)生在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分對相關(guān)芯片、實(shí)驗(yàn)原理都有詳細(xì)的了解，具備了完成設(shè)計(jì)的必要條件，教師可以減少相應(yīng)的輔導(dǎo)工作，把精力放到指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)上，如有學(xué)生通過自學(xué)數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換值的數(shù)碼管顯示，也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

（三）各層次學(xué)生之間的輔導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)過程中輔導(dǎo)的工作量是十分巨大的，相對于有限的教師輔導(dǎo)，學(xué)生之間的相互輔導(dǎo)也是一種很好的補(bǔ)充方式。特別是相關(guān)芯片、實(shí)驗(yàn)原理等基礎(chǔ)部分，一些基礎(chǔ)好的同學(xué)完全能夠勝任對其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)工作，這樣教師也能把更多的精力放到指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)上。

三、考核方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方式主要依據(jù)考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告給予成績。由于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上千篇一律，從實(shí)驗(yàn)報(bào)告上并不能真實(shí)地反映出學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰皩W(xué)習(xí)水平的高低。新的考核方式由兩部分組成：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分20分；自主設(shè)計(jì)部分（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告）80分；總計(jì)100分。同時(shí)加入項(xiàng)目答辯環(huán)節(jié)，重視學(xué)生的過程表現(xiàn)。

（—）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)評分規(guī)則：

由于增加了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分考核方式采取隨機(jī)選取1個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生進(jìn)行考核，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)對實(shí)驗(yàn)相關(guān)芯片、實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行簡要的陳述。教師根據(jù)學(xué)生的陳述及實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)行提問。評分規(guī)則見下表：

表2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)評分規(guī)則

（二）自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評分規(guī)則

學(xué)生在完成5個(gè)基礎(chǔ)單元實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身?xiàng)l件對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展、融合，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?？己藭r(shí)，學(xué)生對設(shè)計(jì)進(jìn)行陳述和展示，教師根據(jù)學(xué)生的陳述、展示、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)難度、實(shí)驗(yàn)的新穎程度及實(shí)驗(yàn)報(bào)告給予成績。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容著重自主設(shè)計(jì)部分，因此在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等方面擺脫了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)千篇一律的局面，從而避免了學(xué)生之間抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。評分規(guī)則見下表：

表3 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評分規(guī)則

四、實(shí)踐效果

到目前為止，本實(shí)驗(yàn)課程的改革已經(jīng)進(jìn)行過兩屆，把之前一屆與調(diào)整后的兩屆學(xué)生成績對進(jìn)行比，可以看出在新方法下總成績有了普遍提高，特別是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分成績較之前有了顯著的提高，各個(gè)層次的學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中主動參與并有所收獲。具體效果可見表4。

表4 調(diào)整前后學(xué)生成績對比表

五、結(jié)束語

差異化教學(xué)針對學(xué)生態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異，力求滿足不同學(xué)生群體的求知需求，為學(xué)生創(chuàng)造寬松的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、能力特點(diǎn)選擇實(shí)驗(yàn)，利于其正常的心理健康成長。差異化教學(xué)增強(qiáng)了不同學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)積極性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的積極探索、主動求知、開拓創(chuàng)新的能力，有利于教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生素質(zhì)的提高。本文嘗試對微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)及考核方法進(jìn)行調(diào)整：通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，給予各個(gè)層次學(xué)生相應(yīng)的空間，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考；通過調(diào)整教學(xué)方法，在不同教學(xué)環(huán)節(jié)有針對性的加強(qiáng)對各層次學(xué)生的輔導(dǎo)；通過新考核方法正確評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及努力程度，只有對學(xué)生的主觀努力做出正確評價(jià)，學(xué)生才會更主動地努力學(xué)習(xí)，從而學(xué)有所成。

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（責(zé)編 張景賢）

天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目：B01-0809

潘明（1980—），男，碩士，助理工程師。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

鄭剛（1970—），男，博士，教授。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。