“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的“微機(jī)原理”實(shí)踐教學(xué)的改革與探索

張秋艷 王麗

摘 要：?針對(duì)“微機(jī)原理”技術(shù)實(shí)踐教學(xué)目前存在重理論，輕實(shí)踐，教學(xué)模式單一等問(wèn)題，以榆林學(xué)院開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)改革，將“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)理念融入到該課程的實(shí)踐教學(xué)中。結(jié)合“雨課堂”及“微課”等新教學(xué)理念，合理分配實(shí)踐課程時(shí)間，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，簡(jiǎn)化考試形式、強(qiáng)化實(shí)踐能力，同時(shí)給學(xué)生提供學(xué)科競(jìng)賽的實(shí)踐平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。

關(guān)鍵詞：?互聯(lián)網(wǎng)+ ; 微機(jī)原理; 雨課堂; 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Reform and Exploration of Practical Teaching of "Microcomputer Principle"

under the Background of "Internet Plus"

ZHANG Qiuyan， WANG Li

（School of Energy Engineering， Yulin University， Yulin， Shanxi? 719000， China）

Abstract：

In the practical teaching of microcomputer principle technology， there are many problems such as heavy theory， light practice and single teaching mode. Yulin College carries out the practical reform by incorporating the "Internet +" teaching concept into the practical teaching. By combining the new teaching concepts of “rain class” and “micro-course”， we reasonably allocate practical course time， optimize experimental content， simplify examination form， strengthen practical ability， and provide students with a practical platform for academic competition to stimulate students' initiative and enthusiasm.

Key words：

the Internet plus; microcomputer; rain class; teaching reform

0 引言

微機(jī)原理課程是榆林學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)及機(jī)械設(shè)計(jì)等多個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)課程[1-2]。隨著科技的飛速發(fā)展，工業(yè)、航天、汽車業(yè)等很多領(lǐng)域都逐步實(shí)現(xiàn)了部分或全部自動(dòng)化，這都與編程控制分不開(kāi)。而微機(jī)原理與接口技術(shù)是單片機(jī)、DSP等電子信息編程類的入門基礎(chǔ)，其匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生掌握基本的硬件概念和軟件編程有不少好處[3]，但目前該課程的實(shí)踐教學(xué)存在一些問(wèn)題，比如實(shí)驗(yàn)課時(shí)較短，教學(xué)內(nèi)容陳舊，理論和實(shí)際聯(lián)系不密切。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的不斷推廣，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”在高校教學(xué)中逐漸顯現(xiàn)出其特有的教學(xué)效果，教師與學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、總結(jié)、討論交流等線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式，確保學(xué)生與教師最大化的了解學(xué)習(xí)與交流互動(dòng)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，逐步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)性，從而提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率[4-5]。

1 微機(jī)原理實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊

微機(jī)原理是電類學(xué)生接觸和掌握后續(xù)微機(jī)控制類課程的基礎(chǔ)，目的是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決相關(guān)工程實(shí)踐中的基本問(wèn)題的能力[6-7]。該課程內(nèi)容龐雜，又比較抽象，而在相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，由于硬件條件的不成熟，學(xué)生只是應(yīng)用emu8086匯編軟件進(jìn)行模擬仿真，對(duì)問(wèn)題的分析仍然只是理論分析，如實(shí)驗(yàn)一，重點(diǎn)放在了尋址方式的練習(xí)，加之emu8086本身存在一些Bug，學(xué)生只能通過(guò)讀取一些寄存器來(lái)驗(yàn)證代碼，對(duì)存儲(chǔ)單元的定義及其尋址仍然是一知半解。再者，對(duì)硬件的應(yīng)用了解不夠深入，對(duì)微機(jī)原理課程在實(shí)踐中的用途不明確，從而挫敗了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.2 硬件設(shè)備欠缺

由于微機(jī)原理的CUP主要是以8086經(jīng)典處理器為例講授，學(xué)生在接口電路中，對(duì)控制器8086與被控對(duì)象之間的硬件的連接概念模糊。由于8086試驗(yàn)箱損壞較多，在調(diào)試過(guò)程中，遇到的問(wèn)題較多，故而采用Proteus進(jìn)行模擬仿真，仿真過(guò)程中，學(xué)生不理解端口地址的確定，導(dǎo)致輸出指令不能控制預(yù)設(shè)的流水燈。這些問(wèn)題主要源于該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)本質(zhì)還是在虛擬學(xué)習(xí)，學(xué)生不能親身動(dòng)手設(shè)計(jì)硬件，連接硬件。

1.3 教學(xué)模式單一、考核形式化

微機(jī)原理實(shí)踐教學(xué)是“理論+實(shí)踐”模式，老師講述20分鐘左右，學(xué)生在emu8086軟件及Proteus軟件仿真中進(jìn)行模擬仿真80分鐘，有些知識(shí)點(diǎn)較難，學(xué)生預(yù)習(xí)吃力，而實(shí)踐課程時(shí)間短且比較零散，沒(méi)有按時(shí)做完的學(xué)生不具備繼續(xù)探索學(xué)習(xí)的條件，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去主動(dòng)思考與突破問(wèn)題的動(dòng)力，而每次考核方式單一且形式化，有些學(xué)生從中蒙混過(guò)關(guān)，而教師又不能全面掌握實(shí)踐效果。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的實(shí)踐教學(xué)改革

針對(duì)上述影響微機(jī)原理實(shí)踐教學(xué)效果的因素，結(jié)合90后的思維模式、學(xué)習(xí)習(xí)慣，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓學(xué)生在學(xué)中玩轉(zhuǎn)MCU8086，玩轉(zhuǎn)中學(xué)MCU8086控制程序，提高實(shí)踐能力。同時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新改革，形成一套較完善的任務(wù)驅(qū)動(dòng)與過(guò)程互動(dòng)且評(píng)價(jià)反饋體系。其整體設(shè)計(jì)思想，如圖1所示。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段創(chuàng)新

摒棄純理論仿真，引入電路設(shè)計(jì)-編程控制-調(diào)試測(cè)試環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從純理論分析中走出，進(jìn)入微機(jī)原理實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中。在微機(jī)原理實(shí)踐課程中，不應(yīng)該是emu8086軟件的純仿真，也不只是購(gòu)買MCU8086實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生只是搭線-下載，而是給學(xué)生提供一些面包板或是測(cè)試板及一些分立的元器件，要求學(xué)生經(jīng)歷元器件的選型-電路設(shè)計(jì)-編程測(cè)試的每個(gè)環(huán)節(jié)，綜合掌握專業(yè)知識(shí)。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系優(yōu)化

該課程只有8個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，在少課時(shí)的客觀條件下，為了最大化提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。首先，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探究性，通過(guò)設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單實(shí)用功能的題目，如兩位數(shù)相加、相減，存儲(chǔ)其結(jié)果到指定單元，讓學(xué)生帶著探究的心態(tài)，結(jié)合理論課程知識(shí)，逐步完成既定功能，不僅鞏固了基本指令知識(shí)的學(xué)習(xí)，而且對(duì)存儲(chǔ)尋址知識(shí)有了更直觀的認(rèn)識(shí);其次，加強(qiáng)四次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，層層推進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在完成編程指令操作的實(shí)例之后，引入Proteus仿真軟件，設(shè)計(jì)流水燈循環(huán)點(diǎn)亮功能，將程序調(diào)試后下載仿真其功能，仿真通過(guò)后，學(xué)生在面包板搭建實(shí)際硬件電路，并進(jìn)一步作調(diào)試，調(diào)試成功后，在PCB電路板上焊接電路，從而掌握硬件與軟件之間的接口知識(shí)，同時(shí)鞏固了Proteus仿真工具，PCB焊接知識(shí)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性;最后，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考核中，提高內(nèi)容綜合性，應(yīng)用該課程理論知識(shí)，綜合設(shè)計(jì)，完成一個(gè)小作品，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框架，如圖2所示。

2.3 教學(xué)模式新探索

該課程少課時(shí)且實(shí)踐性強(qiáng)，而現(xiàn)在90后學(xué)生善于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，習(xí)慣網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)，故充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢(shì)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將“雨課堂”教學(xué)模式引入微機(jī)原理實(shí)踐教學(xué)中。雨課堂是近幾年興起的一款將教師-學(xué)生連接起來(lái)的智能終端，可實(shí)現(xiàn)課前-課上-課后環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)互動(dòng)。教師可將學(xué)習(xí)視頻、試題、測(cè)試等推送到學(xué)生手機(jī)，學(xué)生通過(guò)微信可隨時(shí)隨地進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，如圖3所示。首先在教師在裝有“雨課堂”軟件的電腦上制作教學(xué)PPT，學(xué)生通過(guò)手機(jī)微信掃描二維碼登錄進(jìn)入課堂;其次，教師將需要預(yù)習(xí)掌握的基本知識(shí)通過(guò)“雨課堂”推送給學(xué)生，可在討論區(qū)互動(dòng)了解;再次，在課堂上，通過(guò)在線講解與測(cè)試掌握學(xué)習(xí)情況;最后，教師與學(xué)生通過(guò)“雨課堂”討論區(qū)隨時(shí)交流學(xué)習(xí)心得。

2.3.1 線上學(xué)習(xí)與討論

考慮到學(xué)生實(shí)踐課時(shí)短，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的相關(guān)知識(shí)，如基本指令、尋址方式等基礎(chǔ)知識(shí)的預(yù)習(xí)提前兩周由“雨課堂”平臺(tái)中的作業(yè)區(qū)推送，學(xué)生在線上接收到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求時(shí)，提前預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，了解需要用到的相關(guān)元器件。一周后，將學(xué)生進(jìn)行線上分組，4-5人一組進(jìn)行分區(qū)討論，教師可實(shí)時(shí)了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，解答相關(guān)知識(shí);之后，教師將該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的典型知識(shí)學(xué)習(xí)視頻共享群中，學(xué)生可以進(jìn)行提前感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)，學(xué)生也可將自己搜集到的相關(guān)學(xué)習(xí)資料在群中共享，達(dá)到資源的共享，有效提高學(xué)習(xí)效率;一周后，學(xué)生以小組的形式在指定實(shí)驗(yàn)室自由安排時(shí)間，進(jìn)行選器件，設(shè)計(jì)電路，編程下載調(diào)試，并將所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳在與課程作業(yè)區(qū)，進(jìn)行分享與討論。

2.3.2 線下互動(dòng)與實(shí)踐

在實(shí)踐課堂中，學(xué)生帶著提前做好的實(shí)驗(yàn)作品，進(jìn)行演示分析，說(shuō)出小組在完成該作品中，遇到的問(wèn)題，及如何解決，將實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)與大家共享;同時(shí)，提出自己的新想法，有哪些地方可進(jìn)行改進(jìn)，或是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程，哪些問(wèn)題仍然沒(méi)有解決，師生互動(dòng)，討論分析，最后再完善優(yōu)化小組作品。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，而且也增加了學(xué)生自我展示的自信心和團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.3.3 線上線下聯(lián)合實(shí)踐

學(xué)生在課余時(shí)間撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告之外，觀看相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的微課視頻，總結(jié)視頻中圈點(diǎn)出的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，最后需完成課后推送的提升小實(shí)驗(yàn)，并推送到雨課堂作業(yè)區(qū)，教師在線掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，并給出反饋信息。線上與線下的實(shí)踐學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力，克服少課時(shí)的弊端。

3 改革后結(jié)果分析

微機(jī)原理實(shí)踐課程進(jìn)行了教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系及引入“雨課堂”等新教學(xué)模式等方面的改革，為了與傳統(tǒng)教學(xué)方法之前的差異進(jìn)行驗(yàn)證，在近兩年的教學(xué)中對(duì)電氣和測(cè)控兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)課上觀察學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、課后調(diào)查、雨課堂投票及成績(jī)考核等手段進(jìn)行了記錄與綜合統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的影響下，學(xué)生更傾向于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，手機(jī)微信討論等方式，學(xué)習(xí)積極性明顯提高，課后的自主討論與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也顯著增強(qiáng);動(dòng)手能力逐漸提升;實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的分析總結(jié)更豐富，不再是傳統(tǒng)教學(xué)下的敷衍形式。通過(guò)以上分析，改革后的實(shí)踐教學(xué)能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及動(dòng)手操作能力。

4 總結(jié)

“互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)踐教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾?，學(xué)生的積極性與主動(dòng)性明顯提高，課堂氣氛更活躍，師生互動(dòng)良好，最后，該模式的應(yīng)用，提高了學(xué)生對(duì)微機(jī)原理的實(shí)踐應(yīng)用能力，從而為后續(xù)的相關(guān)課程打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

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（收稿日期： 2019.07.22）