關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育；微機(jī)原理與接口技術(shù)；混合式教學(xué)；自主學(xué)習(xí)；動手實(shí)踐；創(chuàng)新思維

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）03-0124-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID） ：

0引言

隨著習(xí)近平總書記提出“加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”政策，高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)面臨更高要求。當(dāng)前，各高校亟需培養(yǎng)具有卓越創(chuàng)新能力的拔尖人才[1-3]，尤其是應(yīng)用型本科高校，需要緊密結(jié)合科技發(fā)展與社會需求，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，設(shè)置專業(yè)并制定人才培養(yǎng)目標(biāo)。隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)迫切需要大量掌握人工智能技術(shù)和自動控制技術(shù)的技能型人才，這要求高校在人才培養(yǎng)中更加注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，將培養(yǎng)目標(biāo)從“以知識為主”轉(zhuǎn)向“以能力為先”。

微機(jī)原理與接口技術(shù)課程作為自動化專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，為了培養(yǎng)與企業(yè)需求高度吻合的技能型人才，在授課過程中需要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生動手實(shí)踐能力和綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)。然而，該課程授課內(nèi)容不僅涵蓋微處理器的底層硬件組成原理，還包括軟件程序設(shè)計。在課時不斷縮減的情況下，若繼續(xù)沿用以往的授課方式，難以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)要求。因此，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革引起了國內(nèi)眾多研究者的關(guān)注。例如：張少澤調(diào)整了該課程的考核方式，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)學(xué)生的過程性評價[4]；曹婷等人針對課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的思路，增加了綜合性實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新思維實(shí)驗(yàn)[5]；馬義德等人從教學(xué)模式入手，構(gòu)建了線上線下混合式教學(xué)模式[6]；曹大偉等人[7]和崔永利等人[8]則在教學(xué)理念上進(jìn)行了創(chuàng)新，提出了基于OBE理念的課程改革方案；朱颯爽等人[9]采用EMU8086軟件對課程的數(shù)據(jù)尋址方式進(jìn)行實(shí)例講解，直觀展示了微機(jī)底層指令的地址；董寅雪從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面進(jìn)行了突破，構(gòu)建了一個虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，該平臺采用C++語言搭建內(nèi)核，Java語言構(gòu)建平臺界面[10]；張佳明等人[11]利用Proteus仿真軟件平臺設(shè)計了基于電壓報警系統(tǒng)的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)設(shè)計；程和生等人[12]通過虛擬平臺增加了學(xué)生的實(shí)踐預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)以可視化方式呈現(xiàn)給學(xué)生。

然而，由于生源質(zhì)量及其他因素的限制，上述教學(xué)改革方式并不一定完全適應(yīng)本校學(xué)生的實(shí)際情況。因此，本文在對學(xué)生進(jìn)行充分學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，以茅臺學(xué)院釀酒工程自動化系自動化專業(yè)開設(shè)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程為例，開展教學(xué)改革探索，以提升學(xué)生的三大能力——“自主學(xué)習(xí)能力”“動手實(shí)踐能力”及“創(chuàng)新思維能力”為目標(biāo)，秉承OBE理念的成果導(dǎo)向教育，以學(xué)生為中心，聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)成果的產(chǎn)出。本文對該課程進(jìn)行了為期2年的教學(xué)改革探索與實(shí)踐，從學(xué)生的成績、實(shí)踐應(yīng)用及思維開發(fā)等方面來看，取得了良好的改革效果。

1 微機(jī)原理與接口技術(shù)課程現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新

傳統(tǒng)授課的教學(xué)內(nèi)容通常局限于教材，而該課程的教材內(nèi)容較多，既涵蓋了晦澀難懂的微機(jī)底層抽象性原理，又包括難學(xué)、難理解、難記憶的匯編程序設(shè)計，部分內(nèi)容還涉及邏輯思維要求較高的C語言程序設(shè)計。整體教學(xué)知識點(diǎn)雖然豐富，但呈現(xiàn)方式較為枯燥，學(xué)生在學(xué)習(xí)時難以串聯(lián)各知識點(diǎn)，導(dǎo)致普遍認(rèn)為課程難度較高、學(xué)習(xí)興趣不高。

1.2 教學(xué)目標(biāo)聚焦考試結(jié)果

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教學(xué)目標(biāo)往往集中于學(xué)生的考試成績，而忽視了對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的關(guān)注。這種教學(xué)模式對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)不足，導(dǎo)致部分學(xué)生平時缺乏認(rèn)真學(xué)習(xí)的動力，通常在期末考試前用一至兩周集中復(fù)習(xí)考試題庫或者通過投機(jī)方法應(yīng)付考試。這種現(xiàn)象不僅使學(xué)生缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練和全面發(fā)展，還讓他們對自身掌握課程內(nèi)容產(chǎn)生錯誤認(rèn)知，畢業(yè)時無法滿足社會需求，形成“畢業(yè)即失業(yè)”的問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合性不足

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分高校采用TD-PITE實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱出廠時已經(jīng)封裝好硬件電路。學(xué)生僅需在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行簡單的線路連接，然后編寫程序即可完成實(shí)驗(yàn)。這種方式導(dǎo)致學(xué)生難以從硬件底層深入學(xué)習(xí)電路設(shè)計，面對綜合性設(shè)計實(shí)驗(yàn)時常難以順利開展，而學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)也因此受到限制。此外，由于實(shí)驗(yàn)箱固定在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)供學(xué)生使用，在教學(xué)過程中容易出現(xiàn)設(shè)備損壞、線頭斷裂、線路及插孔接觸不良等問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境相對薄弱。這種情況不僅限制了學(xué)生隨時隨地開展實(shí)驗(yàn)的可能性，也對其綜合性能力的培養(yǎng)產(chǎn)生了一定影響。

2 課程教學(xué)改革

2.1 改革思路

針對上述微機(jī)原理與接口技術(shù)課程存在的問題，本次教學(xué)改革以提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力以及創(chuàng)新思維能力為目標(biāo)，秉承OBE教學(xué)理念，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，聚焦學(xué)生學(xué)習(xí)過程，并以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，構(gòu)建了一個線上線下、“課內(nèi)+課外”“虛擬+ 現(xiàn)實(shí)”相結(jié)合的混合式教學(xué)改革模式。該模式深度融合課內(nèi)外教學(xué)內(nèi)容，緊密結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并與企業(yè)需求高度吻合。具體的混合式教學(xué)改革思路如圖1所示。

2.2 具體改革措施

1） 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與方法

在教學(xué)內(nèi)容上，摒棄陳舊的教材知識，積極引入前沿的計算機(jī)技術(shù)，以拓寬學(xué)生視野并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例如，在課堂中融入量子計算機(jī)、生物計算機(jī)、華為鯤鵬處理器、人工智能大模型技術(shù)等前沿知識；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，圍繞“藍(lán)橋杯”“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“中國機(jī)器人及人工智能大賽”等競賽內(nèi)容，設(shè)計實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生興趣，鼓勵參賽，并全面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。

在教學(xué)方法上，采用多樣化教學(xué)方式。

① 利用學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)、雨課堂等線上平臺，開展線上線下混合式教學(xué)，結(jié)合國內(nèi)高校精品課程和在線資源，讓學(xué)生與C9高校同上一堂課，從而提升教學(xué)質(zhì)量；

② 實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，課前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生主動學(xué)習(xí)，課堂中講解重難點(diǎn)，并通過互動答疑提高教學(xué)效率；

③ 推行PBL（問題式分組學(xué)習(xí)） 教學(xué)，通過教師下發(fā)任務(wù)，讓學(xué)生分組協(xié)作完成，之后在課堂中匯報成果，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和語言表達(dá)能力；

④ 實(shí)施探究式教學(xué)，根據(jù)學(xué)生興趣布置探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究完成，從而培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)意識與思維能力。

2） 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

秉承OBE（成果導(dǎo)向教育） 教學(xué)理念，始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，摒棄單一以考試成績評估效果的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，從知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)層面引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)與探索。教師在課堂中不再僅是知識的灌輸者，而是引導(dǎo)者，引學(xué)、導(dǎo)學(xué)，與學(xué)生形成學(xué)習(xí)共同體。通過這種方式，學(xué)生能逐步培養(yǎng)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，同時培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為未來的課程學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3） 搭建虛擬實(shí)驗(yàn)平臺

針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中TD-PITE實(shí)驗(yàn)箱的局限性（地理限制、耗材損耗、系統(tǒng)封閉性等問題） ，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入 emu8086 匯編編程軟件和春軟虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺：

emu8086匯編軟件：學(xué)生僅需在個人電腦上安裝該工具，即可編程實(shí)踐，適用于簡單匯編程序的調(diào)試；

春軟虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺：學(xué)生通過該平臺可實(shí)現(xiàn)硬件線路布局設(shè)計、電路布線操作，配合程序編寫與調(diào)試，完成綜合性實(shí)驗(yàn)。這種平臺對電腦性能要求較低，學(xué)生只需在常規(guī)電腦上安裝，即可在宿舍、家里隨時完成實(shí)驗(yàn)操作。

這種靈活的虛擬實(shí)驗(yàn)方式顯著提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度，使學(xué)生擺脫物理實(shí)驗(yàn)室的束縛，同時在持續(xù)實(shí)踐中培養(yǎng)了邏輯思維、創(chuàng)新意識和動手能力。

4） 促進(jìn)賽教融合

推進(jìn)“賽教融合”理念，在教學(xué)中鼓勵學(xué)生參加如“藍(lán)橋杯”“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”等競賽，通過示范作用激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，優(yōu)化班級學(xué)習(xí)氛圍。此外，獲得競賽證書不僅為學(xué)生就業(yè)增添競爭力，也為教師職稱評審與職業(yè)發(fā)展提供了優(yōu)勢。這種雙向激勵機(jī)制不僅調(diào)動了教師的教學(xué)積極性，還持續(xù)推動了學(xué)生參與競賽，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升和教學(xué)成果產(chǎn)出，全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的優(yōu)化。

5） 完善教學(xué)評價

課程采用多維度評價體系，通過過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，全面客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

平時表現(xiàn)：包括學(xué)生出勤率、課堂參與度、小組項(xiàng)目匯報、學(xué)習(xí)通上的作業(yè)成績、線下作業(yè)完成質(zhì)量等；

實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)：主要評價編程技能、實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量和綜合性挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)完成情況；

競賽加分政策：對參賽學(xué)生設(shè)置加分激勵措施，鼓勵更多學(xué)生參賽；

期末考試：主要考查學(xué)生對理論知識、電路設(shè)計和應(yīng)用能力的掌握情況。

這一評價體系多角度關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，注重過程性與能力的培養(yǎng)，確保學(xué)生全面發(fā)展，從而為實(shí)際需求導(dǎo)向的課程目標(biāo)服務(wù)。教學(xué)評價體系的具體構(gòu)成如圖2所示。

3 改革效果

3.1 學(xué)生三大能力增強(qiáng)

通過課程教學(xué)改革的實(shí)施與評估，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力方面取得了顯著進(jìn)步。從第一輪教學(xué)改革實(shí)施時，學(xué)生只能使用 emu8086 和 TD-PITE 實(shí)驗(yàn)箱完成實(shí)驗(yàn)，到第二輪教學(xué)改革時，學(xué)生能夠采用春軟虛擬實(shí)驗(yàn)平臺和 Proteus 軟件進(jìn)行仿真。在參加競賽方面，學(xué)生設(shè)計作品參賽獲獎也取得了較大的突破。第一輪教學(xué)實(shí)踐時，學(xué)生參加“藍(lán)橋杯”大賽僅有一名學(xué)生獲得貴州賽區(qū)嵌入式設(shè)計與開發(fā)大學(xué)組三等獎；而在第二輪教學(xué)實(shí)踐中，有5名學(xué)生獲得貴州賽區(qū)二等獎，2名學(xué)生獲得貴州賽區(qū)一等獎，且有1名學(xué)生獲得全國總決賽三等獎。在學(xué)生創(chuàng)新思維方面也有一定提升，學(xué)生從一開始只能按照書本給定的樣例進(jìn)行思考，發(fā)展到現(xiàn)在可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求進(jìn)行創(chuàng)新性思考。具體改革成效如圖3、圖4、圖5所示。

3.2學(xué)生綜合成績提升

課程改革實(shí)施以來，從學(xué)生的成績表現(xiàn)、知識掌握程度、能力發(fā)展和素養(yǎng)提升等方面來看，課程的目標(biāo)達(dá)成度及學(xué)生對課程的滿意度逐年提高。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中的用時逐漸減少，畢業(yè)設(shè)計的功能性和創(chuàng)新性不斷增強(qiáng)，這反映了學(xué)生的動手實(shí)踐能力和自信心得到了穩(wěn)步提升，表明本課程的教學(xué)改革取得了良好的效果。圖6展示了學(xué)生最近3年在該課程上的期末平均成績，可以明顯看出課程成績逐年上升，這不僅表明學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性逐步提高，也進(jìn)一步證實(shí)了以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向教育結(jié)合線上線下混合式教學(xué)改革的成效顯著。

4結(jié)束語

以成果為導(dǎo)向的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教學(xué)改革從線上線下、“課內(nèi)+課外”、“虛擬+現(xiàn)實(shí)”等6個方面入手，從教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法、模式及評價等多維度進(jìn)行改革探索與實(shí)施。改革過程中始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心，堅(jiān)定學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和內(nèi)驅(qū)力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，提升學(xué)生的動手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階創(chuàng)新思維能力，達(dá)成了知識傳授與能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。通過兩輪教學(xué)改革的成效來看，初步表明該教學(xué)改革方案在提升教學(xué)效果和質(zhì)量方面發(fā)揮了一定的積極作用。在未來的教學(xué)過程中，我們將借助人工智能技術(shù)構(gòu)建課程知識圖譜，重構(gòu)課程畫像，打造可視化的教學(xué)空間，同時深入挖掘思政元素，并以案例教學(xué)的形式將這些元素融入課程教學(xué)，努力實(shí)現(xiàn)知識傳授與德育引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一。