《微機原理與接口技術》模塊化教學改革初探

王懷智 薛雯麗

摘要：《微機原理與接口技術》是自動化等專業(yè)的必修基礎課，具有理論與實驗并重的特點。文章分析了該課程教學過程中存在的一些問題，提出了一種模塊化教學改革方案，并以此為載體提出了幾點改進措施。模塊化教學改革方案旨在提高學生對《微機原理與接口技術》課程的學習興趣，達到熟練掌握該課程理論和實踐知識的目的。同時，通過教學實踐培養(yǎng)學生的實際操作能力，讓學生能夠按照工業(yè)控制目標要求完成相應的應用設計。

關鍵詞：微機原理與接口技術;模塊化教學改革;教學實踐

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）43-0114-02

一、引言

隨著計算機科學技術的快速發(fā)展，高等院校自動化等專業(yè)對學生知識的實踐性要求也日漸提高?！段C原理與接口技術》是一門集電路原理、模擬電路和數(shù)字電路為一體的綜合性應用技術課程，為許多工科專業(yè)的基礎課程。該課程不僅是學生初次接觸的軟硬件相結合的專業(yè)課程，也是DSP、ARM等高級開發(fā)課程的入門課程。同時，現(xiàn)代測控、機電、電氣等領域普遍采用微機作為智能化控制工具，因此微機的綜合知識是高等學校工科畢業(yè)生要掌握的基本知識。可見，培養(yǎng)學生對《微機原理與接口技術》課程的學習興趣、克服實驗單一化、改進課程的教學方法是高校課堂教學迫在眉睫的任務。本文旨在讓學生更好地掌握微機基礎知識，培養(yǎng)擁有知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新能力的復合型人才。

二、 傳統(tǒng)課堂教學的常見問題

目前高等院校自動化等專業(yè)的專業(yè)課教學模式多為大班教學和學分制教學等。這一類教學模式應試教育現(xiàn)象普遍，教學方法以講課為主，容易導致學生實踐能力欠缺等一系列問題。該教學模式下，學生通常只會跟著教師的思路走，無法將課堂上所學的理論知識與實際應用操作結合起來，無法培養(yǎng)學生獨立思考的能力，這是造成目前教學質(zhì)量普遍較低的主要原因。這類教學模式主要存在以下問題：

（一）理論部分教學內(nèi)容抽象

《微機原理與接口技術》基本采用通用教材和統(tǒng)一教學內(nèi)容的方式進行教學。教學主要內(nèi)容包括微機工作原理、硬件組成、匯編語言以及接口技術等內(nèi)容。這些內(nèi)容主要用來提高學生對微機整體結構和匯編語言的認識。然而，由于學生課前預習不充分、課下不鞏固知識、課程實踐性強，學生很難提起對這門課程的興趣。另外，由于教學內(nèi)容抽象，教師按部就班教學會導致學生難以理解課堂知識內(nèi)容，從而加大本課程的學習的難度。

（二）實驗部分多采用單項實驗教學

目前許多高校的實驗部分主要采用單項實驗教學法：單項實驗之間的內(nèi)容相互獨立，學生只需按照實驗手冊進行實驗，獲得相應數(shù)據(jù)，最終提交一篇格式化的實驗報告就可以完成。例如，軟件實驗中的排序/數(shù)制轉換，實驗內(nèi)容僅要求學生將實驗手冊中提供的匯編語言寫入軟件，簡單運行即可得到結果。這類實驗不要求學生深入探索實驗原理，思考實驗結果。因此，在單項實驗教學中，學生缺少系統(tǒng)觀和整體觀，無法結合各個功能模塊實現(xiàn)項目開發(fā)，從而導致學生缺乏知識連貫性的運用[1-2]。

（三）考核方式較為單一

目前，該課程的考核方式較為單一：總成績一般分為平時成績（30%）和期末考試成績（70%）。平時成績包括出勤率、作業(yè)完成情況以及實驗成績，而期末考試多為閉卷純筆試考試。這種成績分布情況過于突出期末考試成績的重要性，忽視了這門課程軟硬件結合的重要特點，也忽視了學生在實驗操作方面的成績，極大地限制了學生的綜合實踐能力的提升。

綜上所述，解決理論教學和實驗教學中存在的各類問題，例如理論教學抽象、單項實驗教學和考核方式單一等，是提高微機教學質(zhì)量的有效途徑，也是微機課程教學改革迫在眉睫的任務。

三、 模塊化教學模式改革要求及相關措施

針對《微機原理與接口技術》課程在教學方面存在的一系列問題，本文在教學模式改革、課程考核等方面，提出了一種模塊化的教學模式。模塊化教學模式是指根據(jù)知識點應用的不同，把課程內(nèi)容劃分為多個具體的應用小模塊，然后再次整合這些知識點并應用于一個綜合設計[3]。針對該定義，以下從幾個方面介紹本文所提出的模塊化教學模式。

（一）理論部分教學

在所提出的模塊化教學模式中，針對知識點的不同，將微機課程教學內(nèi)容劃分為：微型計算機基礎、指令介紹與運用、中斷、定時/計數(shù)器和串行通訊。教師按照這些模塊分別進行教學。而學生則以問題為導向，針對不同模塊提出大量的硬軟件問題，直接從課堂上尋找答案。這種教學模式課堂目標明確，互動性較強。它不僅能體現(xiàn)教師的教學能力以及知識水平，還能使學生在掌握計算機系統(tǒng)整體概念的同時有效提高對微機的學習興趣，從而鍛煉學生的軟硬件開發(fā)能力，更好地為工程實際應用服務。同時，在開始課堂教學前，教師最好能提供多個應用實例，讓學生了解該課程在日常生活中的具體應用，從而加深學生對本課程的認知。

（二）實驗部分教學

針對學生基本按照實驗手冊進行實驗，缺少獨立思考的問題，我們認為，實驗部分不應再過于強調(diào)微機的理論知識。反之，重點要求學生能完成基礎驗證性實驗，如，如何燒寫程序、如何查詢RAM/ROM存儲器中數(shù)據(jù)、掌握單步調(diào)試方法和匯編語言編譯方法等。接下來重點掌握某一項綜合性設計應用。例如：數(shù)碼管動態(tài)顯示、時鐘設計、信號發(fā)生器設計等。同時，在完成基礎驗證性實驗之后，綜合性實驗設計也應按照模塊化方式授課。如此，各個模塊化學習成果可以結合組成一個具有實際功能的綜合設計。例如，基于單片機的GPS定位系統(tǒng)可以按照系統(tǒng)要求模塊化為初始化模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)接收與處理模塊，各子模塊之中需融入中斷、定時等應用程序。因此，模塊化教學不僅能夠讓學生熟悉各子模塊的功能，還能夠促使學生思考，從系統(tǒng)方面掌握各模塊之間的聯(lián)系，從而積累從事實際應用產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗。可見，模塊化教學不僅體現(xiàn)在理論和基礎實驗教學中知識點的模塊化分布，還體現(xiàn)在應用實驗的模塊化綜合設計，可有效推動理論知識和實驗操作的有機結合，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀和整體觀。

（三）期末綜合評分

針對本課程期末考核方式單一的問題，我們認為，模塊化教學模式的期末綜合評分按照以下比例劃分比較合適：課程設計（50%）、期末考核（50%）。同時，期末考核不再過于看重筆試成績，而是實驗與筆試并存，既注重學生的動手能力，也注重學生的理論思維能力。課程設計部分要求學生先自行擬定實用性較強的題目并交由教師審核。若審核通過，學生首先需按照實驗教學中綜合設計要求，自行將系統(tǒng)劃分為多個含具體應用的子模塊，并畫出系統(tǒng)的軟件流程圖。然后，按照軟件流程圖分別對各個模塊進行編程實現(xiàn)其功能。最后，整合連接各子模塊即構成了一個含實際用途的綜合應用設計。另外，期末考核主要考查微機硬件知識、指令結構、單片機尋址方式、寄存器功能、單片機時序、匯編語言、中斷、I/O口、定時/計數(shù)器計算方法等內(nèi)容。

四、 結論

《微機原理與接口技術》是一門以單片機為核心，多門知識融合的綜合性應用技術課程。本文提出了一種模塊化教學模式。該教學改革模式不僅能提高學生對微機的學習興趣、幫助學生掌握課程知識，還能夠提高學生的實際動手能力。同時，模塊化教學有助于學生實現(xiàn)微機課程和后續(xù)專業(yè)課程的無縫銜接，從而實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型和復合型人才的要求。筆者實際授課結果也表明，模塊化教學模式能夠最大可能地傳授微機理論知識、培養(yǎng)學生自主學習能力和提高教師教學能力。其考核模式也比傳統(tǒng)方法更為高效、合理，教學效果得到了很大的提高。

參考文獻：

[1]陳薇.微機原理與接口技術課程教學改革與探索[J].科技經(jīng)濟導刊，2018，26（08）：112-113.

[2]王莉，陳岱.微機原理與接口技術實驗教學改革探索[J].科技視界，2017，（30）：44+28.

[3]程紅麗.模塊化教學方法在模擬電子技術課程中的應用[J].教育教學論壇，2018，（38）：200-201.

[4]郭博，王慧玲，韓天鵬.微機原理與接口技術實驗課程教學探討[J].阜陽師范學院學報（自然科學版），2012，29（04）：85-87.