新工科背景下微機(jī)原理課程混合式教學(xué)實(shí)踐與思考

潘繼強(qiáng) 鄭坤 陳勇 和斌濤

摘要：為滿足當(dāng)前新工科背景下應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)，確保微機(jī)原理課程教學(xué)滿足學(xué)生未來(lái)發(fā)展需要，文章在明確新工科背景下微機(jī)原理課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前該課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，提出課前線上自學(xué)、課中課堂前測(cè)與課堂精講、課后鞏固與拓展延伸、課程資源建設(shè)、課程考核評(píng)價(jià)等教學(xué)實(shí)踐策略，以期為培養(yǎng)新工科背景下應(yīng)用技術(shù)型人才提供新思路。

關(guān)鍵詞：新工科;微機(jī)原理;混合式教學(xué);課后鞏固

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）22-0149-03

《微型計(jì)算機(jī)原理》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門面向應(yīng)用、具有很強(qiáng)實(shí)踐性與綜合性的課程。教學(xué)中，課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容包括微機(jī)系統(tǒng)的基本原理、CPU（Central Processing Unit） 與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和接口芯片的連接以及典型接口芯片的應(yīng)用，后繼課程包括《單片機(jī)原理及應(yīng)用》《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等[1]。《微型計(jì)算機(jī)原理》課程以Intel8086微處理器為主線介紹微機(jī)系統(tǒng)的基本原理，主要包括16位微處理8086的編程結(jié)構(gòu)、外部特性、指令系統(tǒng)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基本知識(shí)和8086的存儲(chǔ)器組織、CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式、可編程接口芯片的工作原理及應(yīng)用等內(nèi)容[2]。為堅(jiān)持“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)原理課程教學(xué)的改革，并對(duì)其教學(xué)過(guò)程進(jìn)行重構(gòu)，確保涵蓋課程教學(xué)全過(guò)程優(yōu)化，促進(jìn)教學(xué)中線上線下有機(jī)融合，教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展了新工科背景下微機(jī)原理課程混合式教學(xué)實(shí)踐研究。

1 新工科背景下微機(jī)原理課程教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合陜西理工大學(xué)培養(yǎng)具有愛(ài)國(guó)情懷、具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、完備的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力的應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)課程在課程體系中的地位和課程性質(zhì)從知識(shí)、能力、素養(yǎng)三個(gè)方面設(shè)置課程目標(biāo)。

第一，知識(shí)目標(biāo)：要求學(xué)生在完成系統(tǒng)化教學(xué)后，掌握Intel8086微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特性、存儲(chǔ)器的組織方式、8086的尋址方式、指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序格式等知識(shí)，具備運(yùn)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)所必須具備的硬件基礎(chǔ)知識(shí)[3];掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的體系結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類、存儲(chǔ)器與CPU的連接、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展等內(nèi)容;掌握中央處理器CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞胶统Ｒ?jiàn)可編程接口芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、使用方法等基礎(chǔ)知識(shí)。

第二，能力目標(biāo)：要求學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之后，可以通過(guò)對(duì)程序與指令的分析，掌握程序編譯方式，不僅能夠識(shí)別或讀懂其他人編寫的程序，也能夠深度解析不同程序的實(shí)現(xiàn)方式，并具備運(yùn)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的能力，能夠獨(dú)立編寫具有一定難度的匯編語(yǔ)言程序;能夠運(yùn)用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器相關(guān)知識(shí)就應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算、分析、繪圖和設(shè)計(jì)，具備分析存儲(chǔ)器擴(kuò)展和畫擴(kuò)展圖的能力;具備分析微型計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)的能力，具備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸程序和常用接口芯片初始化及初步使用的能力，使學(xué)生得到設(shè)計(jì)解決方案、使用現(xiàn)代工具、溝通和交流、終身學(xué)習(xí)能力的鍛煉。

第三，素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)過(guò)程中通過(guò)編寫程序培養(yǎng)學(xué)生耐心、細(xì)致、有條理的工作作風(fēng)，通過(guò)調(diào)試程序培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)問(wèn)題時(shí)自信、沉著、冷靜的心理素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生在解決復(fù)雜工程問(wèn)題時(shí)，把握全局、統(tǒng)籌規(guī)劃的能力;加強(qiáng)職業(yè)道德意識(shí)，使學(xué)生在完成學(xué)習(xí)后，具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，保證學(xué)生在完成學(xué)習(xí)后，具有后續(xù)繼續(xù)主動(dòng)探索的能力。

2 微機(jī)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

通過(guò)對(duì)該門課程的多年教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)過(guò)程中存在以下若干問(wèn)題：

第一，授課方式單一，無(wú)法提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣度。傳統(tǒng)課堂傳授信息的方向往往是單向的，授課教師無(wú)法對(duì)課堂中所有學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行整體明確的把握。但是線上教學(xué)只是簡(jiǎn)單的信息傳遞，教學(xué)視頻中無(wú)法體現(xiàn)教師上課的態(tài)度、情緒以及感情。利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和數(shù)字化工具，積極開展混合式教學(xué)，就是要把傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)（知識(shí)傳播+情感激發(fā)） 和線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)（單純的知識(shí)傳播） 結(jié)合起來(lái)，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)性。

第二，課程實(shí)踐性強(qiáng)，存在學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力弱的問(wèn)題。為了解決學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)內(nèi)容缺失的問(wèn)題，目前大部分高校采用了集中開展實(shí)踐教學(xué)的措施，即在完成基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)后，在一個(gè)指定時(shí)段內(nèi)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練，但由于在此過(guò)程中教師沒(méi)有全面考慮到不同學(xué)生群體在學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)知識(shí)掌握能力存在差異，導(dǎo)致不同學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解存在差異[4]。

第三，課程內(nèi)容在教學(xué)中存在交叉與重疊現(xiàn)象。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生對(duì)學(xué)習(xí)的厭倦性心理，即認(rèn)為此部分內(nèi)容已經(jīng)學(xué)過(guò)，不需要再投入精力學(xué)習(xí)，另一部分學(xué)生會(huì)由于知識(shí)點(diǎn)概念存在差異，導(dǎo)致學(xué)生會(huì)在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)一定的困惑，影響學(xué)生在學(xué)習(xí)中知識(shí)點(diǎn)的遷移過(guò)程。

第四，課程考核方式單一，考核項(xiàng)目相對(duì)偏少。傳統(tǒng)教學(xué)一直以閉卷方式的理論考試分?jǐn)?shù)為主，平時(shí)成績(jī)構(gòu)成比例中僅包含作業(yè)和實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，目前針對(duì)微機(jī)原理課程開展的教學(xué)工作仍存在一定的問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅制約了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，也影響了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升，因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)效果的優(yōu)化，應(yīng)在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中存在的不足，提出對(duì)應(yīng)的整改措施。

3 新工科背景下微機(jī)原理課程混合式教學(xué)實(shí)踐

3.1 課前線上自學(xué)

針對(duì)當(dāng)前微機(jī)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，首先在課前準(zhǔn)備階段，將線上課程資源建設(shè)作為重要核心，結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)課程資源的建設(shè)，同時(shí)利用智慧樹平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)線上微機(jī)原理課程教學(xué)資源的自主開發(fā)，例如對(duì)教學(xué)視頻、課程教案、文獻(xiàn)資料、作業(yè)和習(xí)題、討論話題等各類資源的開發(fā)。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)線上教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類資源的建設(shè)，通過(guò)智慧樹、超星學(xué)習(xí)通、QQ群直播等方式在平臺(tái)上開展微機(jī)原理課程教學(xué)[5]。學(xué)生在平臺(tái)上完成賬號(hào)的注冊(cè)，并完成學(xué)習(xí)通班級(jí)群的建設(shè)，查詢或觀看教師在平臺(tái)當(dāng)中建設(shè)的各類教學(xué)資源。在課前，教師還需要將本節(jié)課程所需掌握的知識(shí)點(diǎn)在平臺(tái)上完成發(fā)布，由學(xué)生自主完成在線學(xué)習(xí)，并獲取相關(guān)資料，與其他學(xué)生在教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行討論，共同完成教師在課前為學(xué)生布置的課前學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.2 課中課堂前測(cè)與課堂精講

在完成課前的線上自主學(xué)習(xí)后，教師需要在課堂教學(xué)開始前對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行檢驗(yàn)，因此需要完成課堂前測(cè)任務(wù)。在設(shè)置課堂前測(cè)題目時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇具有針對(duì)性的問(wèn)題，從而根據(jù)學(xué)生的回答情況，了解學(xué)生掌握知識(shí)的具體情況。根據(jù)課堂前測(cè)的結(jié)果，教師對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的評(píng)價(jià)，將其作為教學(xué)重點(diǎn)，進(jìn)行講解。在明確學(xué)生課前對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況后，在課堂中教師應(yīng)當(dāng)設(shè)定相應(yīng)的情景，并拋出與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的話題，學(xué)生分組完成討論，并將討論的結(jié)果匯報(bào)展示。教師在學(xué)生完成匯報(bào)后，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。同時(shí)，為了能夠確保學(xué)生能夠更扎實(shí)地掌握微機(jī)原理課程知識(shí)，在完成上述教學(xué)活動(dòng)后，教師需要在課堂當(dāng)中完成對(duì)學(xué)生的隨堂檢測(cè)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固。最后，由教師結(jié)合課堂作業(yè)完成情況，針對(duì)本節(jié)課程的教學(xué)效果以及內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并向?qū)W生布置課后需完成的作業(yè)內(nèi)容以及下一節(jié)課課前需要完成的自主學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.3 課后鞏固與拓展延伸

課后，學(xué)生在自主完成教師為其布置的學(xué)習(xí)任務(wù)后，在超星學(xué)習(xí)通、QQ群直播當(dāng)中，可通過(guò)學(xué)生相互評(píng)價(jià)和教師點(diǎn)評(píng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)課后點(diǎn)評(píng)。教師可在這一階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，并對(duì)完成作業(yè)時(shí)遇到的具體問(wèn)題進(jìn)行分組討論，以此在得到準(zhǔn)確的結(jié)果后，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步鞏固。除此之外，在超星學(xué)習(xí)通、QQ群直播中，教師可以針對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行延伸，并完成拓展學(xué)習(xí)。具體組織與實(shí)施過(guò)程如圖1所示。

完成上述教學(xué)環(huán)節(jié)后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)工作的實(shí)際情況，鼓勵(lì)學(xué)生利用課后時(shí)間，自主完成或主動(dòng)參與課后實(shí)踐教學(xué)，包括匯編程序的設(shè)計(jì)、程序指令調(diào)試，通過(guò)此種方式，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主學(xué)習(xí)能力。此外，應(yīng)強(qiáng)調(diào)或重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中與教師的信息交互能力，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求，采用任務(wù)與真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主或通過(guò)與他人協(xié)作的方式，進(jìn)行任務(wù)完成，并在執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)，完成教師布置給學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)。同時(shí)，在這一過(guò)程中，教師應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生一定的鼓勵(lì)，從而更好地提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與探索精神。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)課后學(xué)習(xí)內(nèi)容的延展與拓展，還應(yīng)在完成上述教育指導(dǎo)工作中，增設(shè)多種與學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)踐教育活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生參與到由學(xué)校和社會(huì)組織的大型大學(xué)生科技競(jìng)賽中，對(duì)于在競(jìng)賽中取得成績(jī)的學(xué)生，教師應(yīng)采取實(shí)質(zhì)性措施對(duì)其進(jìn)行表?yè)P(yáng)。并根據(jù)真實(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)度，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師課下教研中，通過(guò)在課下與教師的協(xié)同工作，使教師及時(shí)感知學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度及學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，從而更好地調(diào)整學(xué)習(xí)方向，保證所提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)需求匹配，在真正意義上做到對(duì)課下時(shí)間的良好利用，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)中對(duì)“第二課堂”的深度挖掘。

3.4 課程資源建設(shè)

通過(guò)上述論述，明確了微機(jī)原理課程在教學(xué)中的全過(guò)程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)課前、課中和課后的全覆蓋。在上述各個(gè)階段，都需要各類課程資源的支撐。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)課程資源的合理建設(shè)，引入超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，將該平臺(tái)作為主平臺(tái)，在平臺(tái)上教師可完成對(duì)各類線上作業(yè)的布置，對(duì)教學(xué)資源的發(fā)布以及課前線上點(diǎn)名和對(duì)線上教學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。為了進(jìn)一步完善線上教學(xué)，將智慧樹平臺(tái)作為輔助平臺(tái)。目前，微機(jī)原理課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在智慧樹平臺(tái)上完成了《微型計(jì)算機(jī)原理》課程資源的開發(fā)，其中包含了各類教學(xué)所需視頻、授課PPT、學(xué)習(xí)資料等。通過(guò)兩種線上教學(xué)平臺(tái)的相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)原理課程混合式教學(xué)基礎(chǔ)的夯實(shí)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)“1+1”主副雙平臺(tái)線上優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)的強(qiáng)化。

3.5 課程考核評(píng)價(jià)

在實(shí)現(xiàn)對(duì)課程資源的建設(shè)后，引入多元化的評(píng)價(jià)體系，借助于各類現(xiàn)代信息化教學(xué)工具，對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行全程化的統(tǒng)計(jì)以及智能化的分析，以此能夠讓教師和學(xué)生本身更加客觀且全面地了解針對(duì)微機(jī)原理課程相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)情況，從而為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供重要的依據(jù)。在實(shí)際進(jìn)行課程考核與評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將課程成績(jī)考核體系劃分為平時(shí)過(guò)程考核成績(jī)和期末考試成績(jī)兩部分，其中前者占比為40%，后者占比為60%，平時(shí)過(guò)程考核包含：線上視頻學(xué)習(xí)、線上教案/課件資料學(xué)習(xí)、線上作業(yè)（練習(xí)） 、線上單元測(cè)驗(yàn)、線上考勤、討論（線上+線下） 、實(shí)驗(yàn)（操作+報(bào)告） ，實(shí)現(xiàn)了考核項(xiàng)目的多元化。在設(shè)置考核問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)課程目標(biāo)確?？己松婕罢n前、課中和課后所有教學(xué)環(huán)節(jié)的線上和線下等各項(xiàng)內(nèi)容，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的全覆蓋。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，文章針對(duì)當(dāng)前微機(jī)原理課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，針對(duì)課程教學(xué)的課前、課中和課后分別進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，并對(duì)課程資源建設(shè)和課程考核評(píng)價(jià)進(jìn)行積極地探索。未來(lái)針對(duì)各類課程教育的平臺(tái)資源及相關(guān)線上教學(xué)技術(shù)還將不斷創(chuàng)新和豐富，因此在今后的研究中也將針對(duì)各類現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)在課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行探究，并提出更合理的應(yīng)用方案，從而促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。同時(shí)，在這一過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)教育的重視程度進(jìn)一步提升，從而培養(yǎng)出能夠滿足當(dāng)前新工科時(shí)代發(fā)展背景所需的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

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