熊旺平 周嫻

江西中醫(yī)學院計算機學院 江西 南昌 330004

PBL教學模式在《微機原理與接口技術(shù)》課程的應(yīng)用與思考

熊旺平 周嫻

江西中醫(yī)學院計算機學院 江西 南昌 330004

PBL教學模式是一種建構(gòu)主義指導下的，以學生為主體的教學模式，有利于促進學習者的問題解決能力和自主學習能力的發(fā)展。本研究以微機原理與接口技術(shù)課程為例，對整個計算機硬件教學基于問題的教學方法展開研究與探討。

PBL；微機原理與接口技術(shù)；計算機硬件教學

1.PBL教學模式概述及在計算機教學運用的現(xiàn)狀分析

目前本科階段計算機專業(yè)的教學存在著重軟件、輕硬件的傾向，在對我校06、07、08級計算機專業(yè)、生物醫(yī)學與工程專業(yè)等600余名學生做過的調(diào)查中，81%的學生更熱衷軟件的學習，73%的學生反映硬件學習困難。43%的學生反映學習硬件就是應(yīng)付考試?！捌圮浥掠病眱A向的背后隱藏著硬件課程教學過程中的引入先進教學方法的欠缺。

以問題為導向的教學模式（problembased learning，PBL），是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式，1969年由美國的神經(jīng)病學教授Barrows在麥克馬斯特大學首創(chuàng)，是近年來國際上受到廣泛重視的一種教學模式，它強調(diào)把學習設(shè)置于復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學習者合作解決真實性，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，培養(yǎng)自主學習的能力。

國內(nèi)對PBL的研究主要對PBL進行理性思考和大范圍應(yīng)用。比如結(jié)合我國的教育實踐，對PBL引入后的應(yīng)用前景和是否符合目前的教育現(xiàn)實進行思考。陜西師大的“PBL網(wǎng)絡(luò)課程的教學設(shè)計研究”、華南師大的“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于問題學習(PBL)的教學設(shè)計方法的試驗研究”、南京師大的“新課程改革背景下基于問題學習理論研究”、華東師大的“支持PBL的師范生教育技術(shù)網(wǎng)上培訓系統(tǒng)研究”等都是比較前沿的研究課題，他們從一定程度上引領(lǐng)國內(nèi)PBL研究的進展。

微機原理與接口技術(shù)是計算機專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是學生普遍感到比較難學的一門課程，也是一門實踐性非常強的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學時間和實驗資源有限的條件下，如何使學生能學有所獲、學有所得是從事微機原理與接口技術(shù)課程教學的高校教師非常關(guān)注的問題。本研究結(jié)合PBL教學方法，以微機原理與接口課程為例，對整個計算機硬件教學基于問題的教學方法進行研究目前是比較少見的。

2. PBL教學模式在實際教學中的應(yīng)用探索

2.1 教學實施過程

微機原理與接口技術(shù)課程理論抽象、學習難度大，傳統(tǒng)教學重點多放在理論部分，如各類接口芯片的設(shè)計與學習，而實驗環(huán)節(jié)的設(shè)置與安排僅僅只是對理論的初級驗證，往往缺少代表性的獨立硬件編程綜合實驗訓練，在一定程度上影響了學生對芯片設(shè)計原理及內(nèi)部處理機制的深入理解。結(jié)合PBL教學模式，根據(jù)教學內(nèi)容，將研究對象設(shè)計分為單元PBL教學、綜合PBL開放性實驗教學和實踐PBL設(shè)計性教學三方面來開展：

（1）單元PBL教學

微機原理與接口技術(shù)課程有很多經(jīng)典芯片，單元PBL教學內(nèi)容的設(shè)計以課程經(jīng)典芯片的理論學習和編程實現(xiàn)為主。如可編程中斷控制器8259A，可編程接口芯片8255A，可編程定時/計數(shù)器接口芯片8253，8086CPU的輸入/輸出等具有代表性的教學內(nèi)容，我們讓學生在理解掌握匯編語言、管腳分布等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以學生小組為單位(6人～10人一組),教師在傳授知識和技能后,學生相互切磋學習,然后逐個主持演練硬件編程技能或探討分析過程,其他學生指出錯誤或者不規(guī)范,教師更正和講解錯誤或者不規(guī)范的原因或者要點。

（2）綜合PBL開放性實驗教學

傳統(tǒng)實驗教學主要偏重硬件設(shè)計各階段的實現(xiàn)，較少涉及完整硬件項目構(gòu)造?？紤]到學生實際設(shè)計能力，利用基于DVCC8086JH創(chuàng)新型實驗平臺，通過該平臺實現(xiàn)了綜合PBL開放性實驗，平臺以匯編語言為編程語言，實現(xiàn)從主機到DVCC試驗箱的程序的連接。

開放性創(chuàng)新型實驗平臺提供編譯、動態(tài)調(diào)試、芯片查詢、代碼生成、代碼優(yōu)化等五個模塊，其中每個模塊被設(shè)計為一個單獨的插件。任務(wù)分配時，不同的小組完成芯片不同模塊的設(shè)計；具體實現(xiàn)時，學生并不需要考慮其他模塊的設(shè)計與實現(xiàn)，只要專心設(shè)計完成相應(yīng)的插件，就能得到一個完整的硬件驅(qū)動程序。

2.2 教學中需解決的關(guān)鍵問題

（1）創(chuàng)新型的課程如何設(shè)計

如何圍繞硬件課程目標來設(shè)計問題并以此引出相關(guān)學習內(nèi)容；設(shè)計的芯片項目如何與實際應(yīng)用接軌，更好地提高學生的學習興趣；如何組織學生獨立完成控制字的設(shè)計、調(diào)試工作，使學生更好地將課本知識與實踐活動相結(jié)合。這些都是有待研究與解決的。

（2）考核標準的制定

為保證PBL教學模式的切實貫徹，研究有效的動態(tài)評價模式非常必要。通過有機結(jié)合教師評價、小組評價、自我評價，從多個角度地對學生學習活動即問題解決過程怎樣進行全面、客觀的評價，有待我們?nèi)ソ鉀Q。

（3）教師觀念轉(zhuǎn)變

開展PBL教學，教師承擔著多種角色的變換，因此對教師的專業(yè)能力、實際問題的開發(fā)經(jīng)驗提出了更高的要求。

（4）學生學習慣性的改變

傳統(tǒng)的LBL模式下的大堂授課,學生之間是相對獨立的學習個體,學生對課堂傳授內(nèi)容的掌握程度,很大程度上取決于學員本身學習的積極性和學習能力,學生之間無協(xié)作學習的必要性。如何使學生從長期的LBL模式進入到PBL模式，這也是本課題最關(guān)鍵的問題之一。

3. PBL教學模式的體會

1）有利于培養(yǎng)學生主動學習的能力和形成雙向交流。學生運用現(xiàn)代化手段如文獻檢索、虛擬軟件等形式進行自學；指導老師長期與同一小組學生接觸,了解學生的個體差異,在學習過程中做到有的放矢的指導。

2）有利于實用性知識的傳授和培養(yǎng)計算機硬件整體思維。PBL模式是使學生面對具體硬件問題,置身于一個現(xiàn)實的問題場景來思考。各學科相互滲透，培養(yǎng)學生立足專業(yè)的發(fā)散思維和橫向思維。

3）學生小組為單位進行硬件編程，有利于學生團隊精神和協(xié)作能力的培養(yǎng)。

4）根據(jù)每次討論會學生發(fā)言的次數(shù)、質(zhì)量及資料復習、書面報告進行綜合評估,從基本概念、解決問題的能力、方法、思路以及討論活躍程度等方面考查。評估體系科學,能準確評估教學績效。

4.總結(jié)與展望

通過PBL試點的微機原理與接口技術(shù)課程階段性的總結(jié)，得出PBL教學模式和學習模式的基本框架和PBL質(zhì)量檢測體系的雛形，在原有的PBL試點課程上再增加若干硬件門課程（例如《計算機組成原理》課程等），把PBL教學方法和學習模式的基本框架和PBL質(zhì)量檢測體系的雛形運用于這些課程進行檢測，并不斷的修正和完善。

將PBL教學模式引入到計算機硬件課程教學中，旨在結(jié)合專業(yè)教學特點，研究PBL典型教學過程如典型問題的設(shè)計，并圍繞問題重新設(shè)計課程教學體系，為計算機專業(yè)教學改革提供新的解決思路,初期，受益學生數(shù)為學院PBL教改實施試點課堂學生。中期，推廣成功的PBL教改項目，擴大受益面至學習硬件的其他學生。長期，通過本研究的實施，積極探索學校提升教學質(zhì)量的新路子，革新傳統(tǒng)計算機硬件的“填鴨式”教學模式，調(diào)動學生的自主學習的積極性，增強師生的互動、活潑、進取、有效的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.157

江西中醫(yī)學院精品課程《微機原理與接口技術(shù)》、校級教改課題“計算機硬件課程PBL教學方法的應(yīng)用研究-微機原理與接口技術(shù)課程的實例教學”