（天津理工大學計算機與通信工程學院300384）

微機原理與接口實驗差異化教學改革實踐

潘明 鄭剛 薛彥兵（天津理工大學計算機與通信工程學院300384）

文章闡述了對微機原理與接口實驗課進行的差異化教學改革實踐。針對學生在態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異，對實驗課程的內(nèi)容、教學及考核方法進行改革探索。增加自主設計實驗、有針對性地進行教學指導、考核增加答辯環(huán)節(jié)等考核方法，實行新的評分規(guī)則。通過激發(fā)學習興趣，促進學生獨立思考、主動學習，進而提高實驗教學質量，保證學生都能學有所得。

微機原理與接口差異化教學教學改革

“微機原理與接口技術”是高校計算機硬件的基礎課程。通過該課程的學習可以深入了解微型計算機系統(tǒng)的組成、工作原理及常規(guī)接口技術,掌握針對系統(tǒng)和接口的程序設計，對于計算機專業(yè)的學生來說是一門非常重要的基礎課，但在實驗教學中，有部分學生的學習興趣低，參與程度不高。有的同學不能按照老師的實驗要求完成實驗，個別同學甚至完全不參與實驗教學。原因在于：實驗課程多為驗證性實驗，實驗現(xiàn)象、結果千篇一律。對于基礎好的同學，課程內(nèi)容簡單、無趣，缺乏深入學習、自主學習的機會；而基礎差的同學（由于實驗教學傳統(tǒng)的考核方式是考勤和實驗報告）不會去主動學習相關的實驗內(nèi)容，而是選擇抄襲實驗報告來提高成績。如何更好地因材施教，讓基礎好的學生“不餓”，下游的學生“不脹”，開展差異化教學就顯得尤為必要了。為了適應不同學生的需要，我們進行了如下教學改革實踐：制定了有差異的學習目標；調(diào)整學習內(nèi)容，使學生自主選擇學習難度；改革考核方法促進學生自主學習、獨立思考。差異化教學改革的目標是提升學生學習興趣、端正其學習態(tài)度，實現(xiàn)學生最大發(fā)展。

一、教學內(nèi)容改革

在原有的驗證性實驗基礎上設置綜合設計實驗，增加自主設計實驗的范圍，發(fā)揮學生的主觀能動性，借鑒項目驅動方式，引導學生從被動實踐到主動實踐，真正促進學生自主學習、提高實踐和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實驗的自主性和設計性改變了傳統(tǒng)的以驗證為目的的實驗模式，鼓勵學生自主選題，自主構思，自主完成，力求使學生掌握實驗的主動權,讓所學知識在實驗設計和應用中得到升華，讓學生在解決難題中得到樂趣。通過系統(tǒng)綜合設計實驗環(huán)節(jié)的訓練，使學生建立微機系統(tǒng)整體概念，學會站在系統(tǒng)的高度分析問題和解決問題，初步具備微機系統(tǒng)的設計和實驗能力，并訓練學生自主獲取知識的能力和創(chuàng)新意識。本部分改革目標是：對上游學生，通過自主設計實驗給予足夠的發(fā)揮空間，學生可以根據(jù)自己興趣進行深入學習、自主學習。對下游的學生，通過強化單元實驗提高學生基礎實驗知識、技能，再輔以適當難度的自主設計實驗，循序漸進地引導下游學生主動完成教學實驗。

（一）選取單元實驗提高實驗效率

根據(jù)課程設置選取A/D轉換實驗、8255并行接口實驗、8254定時/計數(shù)器應用實驗、步進電機實驗、8259中斷控制實驗為基礎單元實驗。要求學生在實驗課前作好預習，開始實驗時要做到實驗目的明確、實驗原理明了、實驗步驟清晰。因為都是驗證性實驗，充分的預習可以極大地提高實驗效率。

（二）學生自主設計

學生在完成基礎單元實驗后，根據(jù)自己的實際情況選擇一個或多個單元實驗進行擴展、融合設計自己的實驗內(nèi)容。綜合設計型實驗對學生的硬件、軟件設計、動手能力均有較高要求，因此，在設計開始前，列出幾個示意性的由易到難的題目供學生自主選擇。

簡單的：流水燈、交通燈實驗，屬于在8255并行接口實驗的基礎上進行擴展，學生對原實驗部分硬件連線及部分源程序進行修改即可完成。

稍難的：計時交通燈，屬于在交通燈實驗的基礎上融合8254定時/計數(shù)器基礎實驗，學生需要重新設計硬件連線及實驗程序才能完成。

當然學生也可以完全自主地設計自己的實驗題目。在這一階段不再向學生提供實驗連線圖和實驗程序，讓學生自行設計實驗方案、實驗電路和編寫實驗程序，從而培養(yǎng)學生的獨立設計能力。

對于基礎好的學生，通過自主設計能夠給予他們足夠的發(fā)揮空間，激發(fā)學習興趣。對于基礎差的學生，因為是自主設計，在實驗設計的細節(jié)、實驗現(xiàn)象等方面擺脫了驗證性實驗千篇一律的局面，從而避免了學生之間抄襲實驗報告的現(xiàn)象，也促使學生主動學習、獨立思考。實驗教學內(nèi)容，改進前后的對比見下表：

表1 實驗內(nèi)容改進表

二、教學方法改革

在實驗教學中教師始終起到一個啟發(fā)和引導的作用：啟發(fā)學生的思維，引導學生運用已掌握的理論知識去分析思考，自己動腦、動手找到并排除錯誤，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。對于那些確實真的無法做出實驗的學生，指導教師要配合學生協(xié)同做出實驗，重點是幫助學生分析自己為何沒有獨立做出實驗，找出失敗原因，便于日后提高。實驗課程的輔導工作量很大，調(diào)整后教學、考核內(nèi)容又都增加了很多。因此，按照傳統(tǒng)的教學方法，做到對每個學生的實驗情況深入了解、細致輔導，有一定的困難。為了適應差異化教學改革、提高課堂教學質量，我們從以下幾個方面進行了嘗試。

（一）基礎實驗部分：強調(diào)學生預習，實驗前對重點進行精講

基礎實驗部分教學應注重基礎較差的學生，確保他們能夠正確、有效地完成基礎實驗。這部分學生因為基礎、態(tài)度等原因不能進行充分的預習或者不預習，如果不對他們進行輔導，實驗效率必定大打折扣甚至根本不能完成基礎實驗。針對這些學生，在實驗前對重點內(nèi)容進行精講、演示（時間控制在10分鐘以內(nèi)避免過多占用實驗時間），可以解決學生大量的共性問題，對驗證型實驗可以起到很好的輔導效果，確保學生在實驗時明確實驗目的、明了實驗原理、清楚實驗步驟，確?；A實驗部分的實驗效率，為下一階段自主設計打好基礎。

（二）自主設計部分：重點輔導學生設計

自主設計部分學生要根據(jù)自己的設計，完成實驗連線圖、程序流程圖以及源程序，完成設計，需要解決一系列的問題，這部分實驗的輔導由于學生自主設計的不確定性而大大增加。而且學生初次進行設計實驗，及時、正確的輔導難度和工作量是必不可少的。為了解決這個矛盾，教師的工作重點應該是在完整了解學生設計目的、設計思想的基礎上及時糾正其中的錯誤部分、對設計的難點及努力方向進行適當?shù)闹笇Аσ恍┕残詥栴}，要及時進行講解，可以組織全體同學對典型性的設計進行討論。要兼顧所有學生，著重糾正設計上的錯誤。學生在基礎實驗部分對相關芯片、實驗原理都有詳細的了解，具備了完成設計的必要條件，教師可以減少相應的輔導工作，把精力放到指導學生設計上，如有學生通過自學數(shù)碼管實驗，實現(xiàn)了A/D轉換值的數(shù)碼管顯示，也驗證了這一點。

（三）各層次學生之間的輔導

實驗過程中輔導的工作量是十分巨大的，相對于有限的教師輔導，學生之間的相互輔導也是一種很好的補充方式。特別是相關芯片、實驗原理等基礎部分，一些基礎好的同學完全能夠勝任對其他同學的實驗輔導工作，這樣教師也能把更多的精力放到指導學生設計上。

三、考核方式

傳統(tǒng)的實驗考核方式主要依據(jù)考勤、實驗報告給予成績。由于驗證性實驗在實驗細節(jié)、實驗結果、實驗現(xiàn)象上千篇一律，從實驗報告上并不能真實地反映出學生實驗能力及學習水平的高低。新的考核方式由兩部分組成：基礎實驗部分20分；自主設計部分（包括實驗報告）80分；總計100分。同時加入項目答辯環(huán)節(jié)，重視學生的過程表現(xiàn)。

（—）基礎實驗評分規(guī)則：

由于增加了實驗內(nèi)容，基礎實驗部分考核方式采取隨機選取1個基礎實驗對學生進行考核，學生進行實驗操作，同時對實驗相關芯片、實驗流程進行簡要的陳述。教師根據(jù)學生的陳述及實驗操作，進行提問。評分規(guī)則見下表：

表2 基礎實驗評分規(guī)則

（二）自主設計實驗評分規(guī)則

學生在完成5個基礎單元實驗的基礎上，根據(jù)自身條件對基礎實驗進行擴展、融合，自主設計實驗?？己藭r，學生對設計進行陳述和展示，教師根據(jù)學生的陳述、展示、實驗結果、實驗難度、實驗的新穎程度及實驗報告給予成績。實驗報告內(nèi)容著重自主設計部分，因此在實驗細節(jié)、實驗現(xiàn)象等方面擺脫了驗證性實驗千篇一律的局面，從而避免了學生之間抄襲實驗報告的現(xiàn)象。評分規(guī)則見下表：

表3 自主設計實驗評分規(guī)則

四、實踐效果

到目前為止，本實驗課程的改革已經(jīng)進行過兩屆，把之前一屆與調(diào)整后的兩屆學生成績對進行比，可以看出在新方法下總成績有了普遍提高，特別是基礎實驗部分成績較之前有了顯著的提高，各個層次的學生都能在實驗教學過程中主動參與并有所收獲。具體效果可見表4。

表4 調(diào)整前后學生成績對比表

五、結束語

差異化教學針對學生態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異，力求滿足不同學生群體的求知需求，為學生創(chuàng)造寬松的實驗環(huán)境。學生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、能力特點選擇實驗，利于其正常的心理健康成長。差異化教學增強了不同學生的自信心和學習積極性，也有利于培養(yǎng)學生的積極探索、主動求知、開拓創(chuàng)新的能力，有利于教學質量和學生素質的提高。本文嘗試對微機原理與接口實驗教學內(nèi)容、教學及考核方法進行調(diào)整：通過自主設計實驗，給予各個層次學生相應的空間，激發(fā)學習興趣、促使學生主動學習、獨立思考；通過調(diào)整教學方法，在不同教學環(huán)節(jié)有針對性的加強對各層次學生的輔導；通過新考核方法正確評價學生的學習能力及努力程度，只有對學生的主觀努力做出正確評價，學生才會更主動地努力學習，從而學有所成。

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（責編 張景賢）

天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃項目：B01-0809

潘明（1980—），男，碩士，助理工程師。研究方向：計算機應用。

鄭剛（1970—），男，博士，教授。研究方向：計算機應用。