張鵬寧　程紅

摘 ?要：《微機原理及應用》是電氣工程專業(yè)學生的重要學科必修課，在教學過程中存在眾多難點，包括教學方式缺乏創(chuàng)新、實驗教學內(nèi)容單一與內(nèi)容枯燥、考核方式局限性大等。該文利用“導師制”對學生進行項目分組，通過改善教學效率、充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力和檢驗學生掌握知識的方式，探索了解決教學過程中存在的以上3個方面難點，為電氣工程專業(yè)的新工科建設提供了有益借鑒。

關鍵詞：導師制 ?實驗教學 ?雨課堂 ?微機原理

中圖分類號：G64 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2021）02（a）-0124-03

Reform and Exploration of Microcomputer Principle and Application Course under the Mode of "Tutorial System"

ZHANG Pengning ?CHENG Hong

（China University of Mining and Technology（Beijing）， Beijing， 100083 China）

Abstract：Microcomputer Principle and Application is an important compulsory course for students majoring in electrical engineering. There are many difficulties in the teaching process， including lack of innovation in teaching methods， monotonous and boring experimental teaching contents， and large limitations in assessment methods. In this paper， the "tutorial system" is used to group the students. By improving the teaching efficiency， giving full play to the students' innovation ability and testing the way of students' mastering knowledge， the paper explores the solutions to the above three difficulties in the teaching process， which provides a useful reference for the new engineering construction of electrical engineering specialty.

Key Words： Tutorial system; Experimental teaching; Rain class; Microcomputer principle

《微機原理及應用》作為電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課程，其教學目的是培養(yǎng)學生了解和掌握微機的基礎知識、硬件組成與工作原理、匯編語言設計和微機接口技術等內(nèi)容，提高學生的軟、硬件的設計能力以及解決實際問題的動手能力，這門課程直接面向應用，是電氣專業(yè)后續(xù)課程的理論基礎[1]。

課程包含48個理論學時和8個實踐課程學時，教學內(nèi)容包括微控制器硬件結(jié)構(gòu)與工作原理、指令系統(tǒng)與匯編程序設計基礎、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行總線與通信技術、人機與模擬接口技術。其中，微機原理的部分內(nèi)容本身較為枯燥抽象，難理解，學生在學習過程中通常感到學時較少，無法掌握所學知識，進而失去了學習興趣[2]。為了提高學生的動手實踐能力，需要針對不同應用對象多上機練習，進而加深對微機原理的理解。該文結(jié)合筆者學校人才培養(yǎng)的發(fā)展定位，提出了采用與“導師制”相結(jié)合的《微機原理及應用》的課程改革措施。

1 ?課程改革的內(nèi)容、目標及擬解決的問題

1.1 改革內(nèi)容

在對不同高校關于《微機原理及應用》課程開展了充分調(diào)研的基礎上，通過分析實際教學過程中存在的不足，提出基于特色“導師制”模式下《微機原理及應用》課程的多元化教學模式，以解決目前教學過程中存在的問題。

1.2 改革目的

優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，注重理論知識與實踐操作相結(jié)合，使學生更好地了解和掌握微機的基礎知識、硬件組成與工作原理、匯編語言設計和微機接口技術等內(nèi)容，提高學生的軟、硬件的設計及解決實際問題的動手能力。

1.3 課程改革擬解決的問題

1.3.1 教學方式缺乏創(chuàng)新

《微機原理及應用》課程包含的教學內(nèi)容繁多，同時具有非常強的實踐和應用性，而傳統(tǒng)的教學方法是將知識教授給學生，學生被動學習知識，不僅枯燥乏味，同時也難以理解，最終導致學生掌握知識的效果非常差。在課程的開展過程中，一般都是先講授知識，最后再進行實驗教學，使得理論與實踐脫節(jié)，進而導致學生不能學以致用。

1.3.2 ?實驗教學內(nèi)容單一，內(nèi)容枯燥

目前《微機原理及應用》課程的實驗環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容單一，采用的實驗箱電路接線大部分已經(jīng)固定，不能隨意改動，只是讓學生按照實驗報告內(nèi)已設計好的流程進行操作，這對于掌握普通的知識內(nèi)容具有促進作用，但無法滿足學生根據(jù)自己的想法進行創(chuàng)新性設計，因此導致很多學生在短時間內(nèi)就能完成基礎性的實驗，缺少繼續(xù)探索的興趣。

1.3.3 考核方式局限性大

目前《微機原理及應用》的考核方式包括兩個部分：一是試卷考試，這對于學生掌握教材知識點具有促進作用。二是實驗考核，實驗考核的方式為：3個學生一組，共做一道實踐操作題，題目分為基礎題和拔高題兩個層次，這在一定程度上能夠考察和提高學生的實踐能力。但由于題目數(shù)量較少，同時分組里有可能出現(xiàn)只有一個學生操作能力較高，其他兩名學生依靠他人的能力將題目實現(xiàn)的現(xiàn)象，最終組里其他2位學生會得到相同分數(shù)，導致了很大一部分學生的實踐能力沒有得到顯著的提升。

2 ?教學對策

2.1 基于“導師制”項目分組的學習方式

“導師制”是中國礦業(yè)大學（北京）實施的一項創(chuàng)新性教學方法，為全體新入校本科生配備導師，一般每位老師全程指導4名學生，根據(jù)不同學習階段分別制訂導師指導計劃。在學業(yè)規(guī)劃、專業(yè)輔導、科研探索以及品德培育等方面，實現(xiàn)本科生培養(yǎng)各階段、各環(huán)節(jié)的導師全程指導。

由于微機原理與應用是一門綜合性的課程，在學習此門課程之前需要掌握《電路原理》《大學計算機基礎》《C語言》《信號分析與系統(tǒng)》等基礎課程，因此在《微機原理與應用》開課之前，要以“導師制”為項目組單位，讓每位導師對所帶學生的基礎知識進行統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果適當?shù)卣{(diào)整課堂授課學時，僅將課程中大部分學生之前沒有接觸過的、至關重要的內(nèi)容放在課堂上進行講授，例如尋址方式、常用匯編指令、工作原理等，注意理論聯(lián)系實際、重點突出，并指出每章的難點部分。注意將最新的科技成果融入教學中，使學生具有較寬的知識面。講課時注意通過板書、電子課件、實驗等多種形式展示、討論，啟迪學生的思維，使學生對基本概念、硬件設計方法，程序設計方法等內(nèi)容加深理解和掌握。

對于在先修課程中已經(jīng)介紹過的和較容易理解的知識點，例如：計算機系統(tǒng)組成、微控制器硬件結(jié)構(gòu)及基本工作原理等，提前錄制完教學視頻，要求學生課下自主學習這些內(nèi)容，并在上課時采用“雨課堂”中的實時答題功能檢查學生知識點掌握程度，以便教師實時跟蹤學生的學習進度。對于課程中理解特別困難的知識點，要求學生以“導師制”項目組的形式進行討論。在知識點不斷討論的過程中，會加深學生對知識點的理解，掌握程度較好的同學也可幫助其他同學梳理知識點內(nèi)容，做到團隊協(xié)作，同時，導師也可參與到學生的課余討論中，幫助所帶學生更好地掌握該門課程。

最后，每講完一個章節(jié)的知識點后均布置適當?shù)淖鳂I(yè)，目的是加深對基本概念的理解，提高分析解決問題的能力。在講到匯編語言程序設計這部分內(nèi)容時，可讓學生利用匯編軟件進行匯編程序的設計、調(diào)試;使用Proteus仿真軟件對系統(tǒng)硬件進行仿真，利用各種芯片搭建簡單的微機系統(tǒng);最終在實驗箱上實現(xiàn) Proteus仿真系統(tǒng)的硬件設計（在Proteus仿真實現(xiàn)后進行實現(xiàn)），使得學習和實踐過程形成一個閉環(huán)[3]。

2.2 專題化的教學模式

專題化教學模式是一種按照課程的教育目標，將所教課程劃分為若干個獨立有相互聯(lián)系的專題，將各個專題組合形成完整的教學體系，實踐表明專題化教學模式在多門課程中有著較好的應用效果[4-5]。結(jié)合教學大綱的要求，對該課程的理論知識內(nèi)容分為如下8個專題：計算機概述、運算基礎、80X86微型計算機體系結(jié)構(gòu)、8086/8088 CPU指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、存儲器、中斷技術、輸入輸出接口技術。

為了配合以上8個專題的教學，在課程教學過程中，將每周的課時集中安排在相鄰的兩個工作日里，這樣在講一個專題的過程中，間隔的時間不會很長，有利于學生在學習枯燥難懂知識點時形成連續(xù)性，同時每次講課都會對課程進度有更好的把控，間隔較短的授課方式也能使得教學內(nèi)容更為明確和突出，有利于學生更好地掌握知識點。這樣就避免了授課間隔時間長會導致上課開始前需對上節(jié)課的內(nèi)容進行回憶梳理的過程，進而使得學生記憶知識的碎片化。同時教學專題化會更突出教學的重點，使得學生在掌握和復習課堂知識過程中更加得心應手。

2.3 實驗教學實現(xiàn)多樣化

該課程是實踐性較強的課程，課程實驗的目的是結(jié)合各章節(jié)課程內(nèi)容的學習，通過安排實驗上機操作，加深學生對微機原理各章節(jié)學習內(nèi)容的理解，并著重培養(yǎng)學生的動手能力、獨立解決問題的能力。應結(jié)合專業(yè)的培養(yǎng)目的和要求，編寫適合學生掌握微機操作的實驗指導書，并對實驗教學的重點內(nèi)容錄制視頻，以供學生在課下自學的需求。實驗項目選定采用必做和選做實驗，分層次、有梯度地組織基礎層次和設計層次的實驗教學。要求學生結(jié)合理論課，對每個實驗進行認真的預習和操作，仔細觀察和記錄，思考實驗中出現(xiàn)的問題，并對其進行理論解釋，做好實驗報告，達到輔助教學、增強感性認識、提高實踐動手能力的目的。

提高多媒體實驗室的利用效率，如果實驗室無課的情況下，學生可申請進入實驗室自主學習，使得實驗室中的各類資源得到充分利用。鼓勵以“導師制”項目組為單位參加省級或全國電子競賽，如果某隊獲獎，則按照獲獎等級對其期末考試進行獎勵性加分，調(diào)動學生學習微機原理的積極性。同時，在除了實驗箱等基本的實驗設備之外，對實驗裝置實現(xiàn)多樣化，將操作面板上的接線靈活化，可以讓學生對各類實驗設備進行任意組合以實現(xiàn)某些功能，給予學生充分自主學習與實踐探索的機會，更能發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力。

2.4 制定科學合理的考核方式

合理的考核方式是檢驗學生學習效果的最直接有效的途徑，通過考核能使得學生更好地理解所學知識，并優(yōu)化學習方法，并提高學習效率。具體的考核方式如下：課程考核分為兩部分，一部分是理論考核，采用閉卷考試的方式對學生的理論知識開展考核，此部分考核分為3個方面，分別為試卷的卷面分數(shù)占比為70%、平時出勤和作業(yè)分數(shù)的占比為10%、期中考試分數(shù)的占比為20%，雖然平時和其中考試成績占比相對較低，但能在學生學習理論課知識的過程中起到督促的作用。

另一部分是實驗考核，在實驗考核環(huán)節(jié)，成績主要包括25%的正常出勤和實驗過程成績、25%的實驗報告成績、50%的實驗測試成績。平時的實驗作業(yè)可從傳統(tǒng)的實驗中選出部分進行驗證，在此基礎上，增加若干個設計性實驗。由教師給出設計內(nèi)容和設計要求，學生通過自主查閱資料，確定實施方案，并親自動手完成硬件系統(tǒng)的搭建及軟件驅(qū)動程序的編寫。在最終實驗考核環(huán)節(jié)，以“導師制”項目組為單位，每個組分配一道實踐題，并規(guī)定限時完成，完成后讓每位成員都回答實踐環(huán)節(jié)的一個操作環(huán)節(jié)，避免未參與實驗的學生拿到與其他組員相同的分數(shù)，確保每位學生都能參與實驗，并更好地理解所學知識。最終理論考核和實驗考核各按照50%的比例相加即得到最終的考核成績。

3 ?結(jié)語

《微機原理及應用》作為一門電氣工程專業(yè)的必修課，探索其課堂教學建設有著重要意義。該文針對《微機原理及應用》在實際教學中遇到的困難，結(jié)合“導師制”的方法，探索了解決以下3個方面問題的方法：（1）教學方式?jīng)]有創(chuàng)新;（2）實驗教學內(nèi)容單一，內(nèi)容枯燥;（3）考核方式局限性大。一方面，通過以“導師制”進行項目分組，通過導師對各位學生的基礎知識掌握情況進行統(tǒng)計，合理分配課上課下的學習內(nèi)容，全面提高了教師授課的效率;另一方面，通過改進實驗教學方法和考核方式，在幫助學生掌握課該知識的同時，也加強了學生的動手和實踐能力。因此，結(jié)合“導師制”的《微機原理及應用》教學改革方法是一次有益探索。

參考文獻

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[2] 王桂蘭，秦金磊，朱有產(chǎn).微機原理與接口技術課程改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2019（12）：74-76，102.

[3] 趙仁濤，李穎宏，關叢榮，等.單片機原理及應用課堂與實踐教學改革與探討[J].教育教學論壇，2020（42）：156-158.

[4] 宋瀟雅.N大學本科生班級導師制實施現(xiàn)狀調(diào)查研究[D].南昌大學，2019.

[5] 劉加玲.中國高校本科生導師制實施的問題與對策研究[D].揚州大學，2019.

[6] 尚航.高等學校本科生學業(yè)指導體系研究[D].大連理工大學，2019.