“微機原理與匯編語言”課程教學范式改革的思考*

王穎鋒 焦銳麗 胡慧敏 趙靜玉

（1.河南財經(jīng)政法大學計算機與信息工程學院；2.河南水利與環(huán)境職業(yè)學院機電與信息工程系）

“微機原理與匯編語言”這門課程要求既要掌握微機原理的知識又要掌握匯編語言的技能。[1,2]這里既涉及掌握計算機的基本硬件知識，又涉及在熟悉硬件知識基礎上的匯編程序設計。它是學習后續(xù)課程的基礎，也是前面電子技術、邏輯設計的延續(xù)，也是鍛煉編程思維的重要階梯。然而由于課時的壓縮、內(nèi)容的繁雜瑣碎，加上這門課程本身前后知識的連貫性，導致很多初學者將它列為計算機類比較難學的課程之一。[3,4]如何有效地提高該門課程的教學效果，一直是廣大教育界人士重點關注的問題，可以借鑒微機原理、匯編語言的教學范式的成功經(jīng)驗，并根據(jù)這門課程的特色，探索適合該課程的教學改革范式。

一、改革的內(nèi)容

（一）優(yōu)化教學內(nèi)容和順序

“微機原理與匯編語言”主要內(nèi)容包括：微型計算機概述，計算機中地址的表示方法、80X86系列微型計算機的體系結構、指令系統(tǒng)和尋址方式、匯編語言程序設計、存儲器、輸入/輸出系統(tǒng)、中斷。內(nèi)容瑣碎而又前后關聯(lián)。而我校在該門課程的規(guī)劃上對理論課時進行了壓縮。長期使用的微機原理與匯編語言教材和參考教材存在一些疏漏，教學內(nèi)容中在硬件知識方面已經(jīng)稍顯陳舊，已經(jīng)跟不上現(xiàn)有計算機的發(fā)展步伐。所以在教授教學大綱規(guī)定的內(nèi)容的同時，應該不斷引入現(xiàn)有計算機的結構、功能和特點，在制訂新的教學大綱時應將比較前沿的計算機硬件知識引進到教學內(nèi)容中，并刪除一些已經(jīng)過時的知識。適當增加多線程、多核、共享存儲和分級存儲方面的內(nèi)容，也要引進一些更前沿的知識 （包括光子計算、生物計算機、細胞計算機原理，等等）來擴充教學內(nèi)容，拓寬學生視野。另外因為實驗課時較少，而理論內(nèi)容較實驗內(nèi)容滯后，所以需要根據(jù)課程內(nèi)容的獨立性和銜接性，調(diào)整教學內(nèi)容的順序，以便實現(xiàn)兩者的同步。

（二）改革教學方法和手段

“微機原理與匯編語言”的教學應根據(jù)教學內(nèi)容和課程特點設計合理的教學方法，綜合運用多種教學方法對課程進行教授。有些知識以直觀的操作方式演示更容易理解和識記，穿插一定的操作于理論中，便于學生通過觀察教師的操作過程和結果，總結規(guī)律，培養(yǎng)學生的觀察分析能力。對于PPT應該采用動態(tài)和靜態(tài)相結合的方式，根據(jù)教學內(nèi)容的特點采取不同展現(xiàn)方式，這樣做既可以調(diào)動學生學習的積極主動性，又能使課程變得形象生動，提高教學效率。將一個章節(jié)的部分內(nèi)容拿出來讓學生分組輪流講解。為了激發(fā)學生的熱情，可以將章節(jié)講解納入平時成績。這樣學生就會認真準備相關知識，通過準備課程深入理解相關知識，同時也訓練了他們授課技能、制作PPT的水平。將板書作為多媒體教學的補充。特別是一些數(shù)值計算問題，板書可以使學生一邊思考計算規(guī)則，一邊和教師一起計算，并能夠輕松記住一些容易出錯的地方，從而在以后遇到類似問題就能有效避免。教學中，往往在新知識的學習中會涉及一些舊知識。這時教師就可以適時地將舊知識復習，既加深了對舊知識的記憶，又為學生學習新知識奠定了基礎。

（三）改革課程實驗

實驗指導書應進一步改革，使每個實驗都有相應的原理、內(nèi)容、方法和手段的介紹，讓學生給出實驗步驟、分析。為了彌補實驗課時的不足，應該將實驗內(nèi)容劃分為課內(nèi)實驗和課后實驗。實驗內(nèi)容設計應遵循學生由易到難、循序漸進的認知規(guī)律，并聯(lián)系實際應用，從實例程序調(diào)試入手，到最后培養(yǎng)學生具有復雜綜合程序的設計能力。通過強化技能訓練，培養(yǎng)學生的實際動手能力、理論聯(lián)系實際能力。在實驗內(nèi)容上涵蓋驗證型、設計型、綜合型、開放型等實驗方式。

（四）調(diào)整課程考核方式

按照學校、本課程、考核目標的要求，使用多種綜合方式對學生進行考核。例如根據(jù)學生出勤情況、課堂表現(xiàn)情況、課后作業(yè)完成情況、實驗操作情況和考試成績等來完成對學生的課程考核。改變傳統(tǒng)的考試方式，通過準備題庫、隨機組卷發(fā)放電子試卷以進行在線測試和在線考試，借助泛雅網(wǎng)絡課程平臺完成期末考試工作。每年的試卷可以由題庫中的內(nèi)容自動生成，完成自動組卷，形式靈活、難易適中。而且由于客觀題由系統(tǒng)自動打分，可以避免閱卷的疏漏，也避免了漏題、抄襲、作弊、打錯分等問題。

二、教學范式改革要達成的目標

做好課程的銜接，建立規(guī)范完善的課件以及教案、實驗指導書、資料、微課視頻等資料。完善“微機原理與匯編語言”所需要的教學實驗箱，根據(jù)當前主流計算機操作系統(tǒng)升級相應的實驗軟件。在實驗內(nèi)容上側(cè)重設計型、綜合型、開放型等實驗方式，以提高學生的實驗操作能力、理論結合實際的能力，從而打下堅實的軟硬件基礎。

完善泛雅教學平臺上的資源，學生和教師以此平臺為輔助，展開有效的授課和學習。特別是以此平臺為工具進行在線測試和在線考試。進一步建設相應MOOC資源、培訓優(yōu)秀名師，加強團隊建設。通過課程教學范式的探索性實施，實現(xiàn)教學與科研的有機結合，人才培養(yǎng)與學科建設的有機結合。學生有機會參與教學和科研工作，接觸先進科技知識，形成開闊的知識視野，在教學過程中通過優(yōu)化課程結構建立一種基于研究探索的學習模式，教師通過教學范式的實施形成先進教育理念與優(yōu)秀教學成果，并力爭申請省級甚至國家級相應教改項目。

三、需要解決的關鍵問題

（一）教學內(nèi)容的調(diào)整和補充

為了在有限的課時能達到預期的教學效果，做到教學和實驗的有效銜接，這就需要調(diào)整教學內(nèi)容的前后順序。另外，為了將比較前沿的計算機硬件知識引進到教學內(nèi)容中，而有些過時的知識或者相對于現(xiàn)代計算機的發(fā)展是錯誤的內(nèi)容就需要刪除。解決這一問題的關鍵是合理的教材及配套教案、課件。而目前所使用的和流行的教材都不能滿足這一要求，應全力做好課程教材、教案、課件等資料的編撰，整理、優(yōu)化工作。

（二）探索以研究為本的學習模式

為學生提供探索知識的寬松環(huán)境，提供研究問題的時間和空間，激發(fā)創(chuàng)新的欲望，以學生為主體，注重學生素質(zhì)的培養(yǎng)。通過教學活動，完成專業(yè)能力的培養(yǎng)。提高學生的專業(yè)素質(zhì)，使其能將所學的理論知識用于實際問題的求解，學會發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，在實踐中獲得興趣，引導學生參與到教學和科研活動中。

（三）微泛雅網(wǎng)絡平臺的充分利用

該平臺提供了來自全國各地高校的名師視頻課程、網(wǎng)絡精品共享課程，以及與課程相關的電子圖書、期刊、論文、視頻講座、課程知識點、微視頻、圖片素材、動畫、課件等課程教學資源。這需要團隊成員認真學習，并根據(jù)本課程的特點和需要建立健全我們自己的泛雅網(wǎng)絡平臺資源。

（四）根據(jù)課程特點和內(nèi)容選擇教學方法

在教學過程當中不應拘泥于一種教學方法，而應該把幾種教學方法結合到一起實施到課堂中。操作演示法、多媒體演示法、教學體驗法、傳統(tǒng)板書法和滲透教學法等方法應根據(jù)課程內(nèi)容、實施效果靈活選擇和綜合使用。

四、制訂實施方案

學習其他課程教學范式改革的成功經(jīng)驗，并借鑒其他學校該門課程的方案，制定總體的微機原理與匯編語言教學范式改革思路和方案，以及制訂出符合我校實際情況而又著實有效的課程教學范式具體實施方案。在課程改革推進過程中，通過觀摩學習、專家研討、同行評價、學生課堂教學反饋及教學和實驗效果，及時調(diào)整及完善教學和實驗的實施方案。在教學范式實施過程中，及時總結經(jīng)驗，發(fā)表相關的教學改革論文。通過教學范式改革，激發(fā)學生學習興趣，提高學生的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。并組織學生參加一些全國大學生計算機大賽、河南省計算機大賽等類似的競賽活動，使學生在實戰(zhàn)中提高能力，加深對知識的理解。

五、優(yōu)化實施方法

“微機原理與匯編語言”是一門軟硬件結合的課程，兼具理論性和實用性。課程在完整系統(tǒng)地介紹微型計算機的基本原理的同時，也要介紹在熟悉硬件知識基礎上的匯編程序設計，教學內(nèi)容與計算機組成原理和單片機有著密切聯(lián)系。因此在教學和實驗中需要滲透它們之間的聯(lián)系。在本課程教學范式制定實施過程中，根據(jù)教學內(nèi)容和課程特點，綜合使用多種教學方法，并嘗試開拓新的教學方法。例如采用虛擬機模擬計算機的結構進行展示和驗證實驗的教學方法、開放式辯論教學方法。根據(jù)課程的內(nèi)容和特點采用混合式的教學方法來教授學生，以達到激發(fā)學生興趣、調(diào)動研究創(chuàng)新的熱情、取得良好教學效果的目的。

以提高“微機原理與匯編語言”課程的教學效果和教學質(zhì)量為出發(fā)點，本文就該門課程的教學范式改革深入研究，確定了改革的內(nèi)容，明確了改革的目標，指出需要解決的關鍵問題，并提出了實施方法和實施方案。這對“微機原理與匯編語言”課程的建設和發(fā)展有著重要的推動作用，也對相關研究工作的開展具有重要的指導價值。