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摘要：针对“微机原理”课程教学内容多、实践性强、技术更新快等特点，为了提高了教学质量，实现了良好的教学效果，从教学内容、教学手段、实验教学及考核方式等几个主要方面对“微机原理”课程建设进行了探讨，对提高教学质量和效果做了一些有益的尝试研究。
关键词：微机原理；全程式考核；PBL教学法
作者简介：张志伟（1977-），女，河北卢龙人，河北工业大学信息工程学院，讲师；马杰（1978-），男，回族，山东泰安人，河北工业大学信息工程学院，副教授。（天津?300410）
基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：60972106）、天津市自然科学基金（项目编号：11JCYBJC00900）、河北工业大学2012年教研立项“模式识别双语教学平台建设”重点项目资助的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0055-02
“微机原理”是电子信息及计算机专业一门非常重要的专业基础课，该课程以Intelx86为主线，系统介绍了微型计算机的工作原理、硬件组成、汇编语言和接口技术等方面的内容，重点培养学生对微型计算机硬件系统的整体认识及软硬件的分析设计能力。学生学好这门课不仅能为后续课程打好坚实基础，更会提高他们的就业竞争力。
“微机原理”课程教学量大，实践环节多，在教学实践中学生普遍反映该门课程较难，因此，大力推进该课程的教学改革，着重培养学生的应用能力和创新能力，对于提高“微机原理”课程的教学质量和人才培养质量具有十分重要的意义。
一、教学中存在的问题
“微机原理与接口技术”是各高校电子信息、通信类专业的一门必修课程，也是一门具有近三十年历史的课程，同时是一门技术更新快、应用范围广、信息量大，对基础性、先进性和前沿性都有很高要求的课程。本课程以CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、汇编语言、存储器以及一些常用的微机接口芯片。学习这门课程，学生能了解微机的结构与工作流程，具备一定的软硬件开发能力。“微机原理”课程在整个专业课程中起到了承上启下的作用——它是计算机文化基础、计算机编程等先修课程的后续扩展，又是单片机、嵌入式系统、DSP等课程的必须基础。通过教学现状的分析和笔者多年的教学体会，该课程在实践教学过程中还存在如下问题：
1.教学内容众多，技术更新快，难以在有限的学时内完成全部教学内容的精讲
“微机原理与接口技术”是计算机测试与控制系统的重要技术基础，涵盖的内容十分广泛，且随着计算机技术、微电子技术和大规模集成电路技术的高速发展，课程内容的更新与扩展十分迅速，传统的教学方法和手段不可能在有限的课堂教学中对“微机原理与接口技术”讲透讲全，更不可能使学生透彻掌握与灵活运用。
2.缺乏具体应用和实践互动环节，学生学习积极性受挫
微机原理与接口技术工程实践性极强，然而传统的微机原理采用的是以理论讲解为主，实验教学为辅的授课方式，缺乏在实际中的具体应用，学生弄不清学习该课程的目的及在实际中应该如何应用，从而挫伤学习积极性，学生难以真正成为教学的主体。如何让学生在学习该课程过程中紧密结合工程实际，将枯燥的知识转换为学生感兴趣的工程实际问题，将成为该课程教学成败的关键。
3.课程考核方式不合理
建立起一套科学规范的课程考核评价体系有助于衡量教学效果，目前微机原理课程采用的是传统考核方式——?学生在规定的时间内完成一张考卷，教师根据得分判断学生的学习效果。这种考核方式容易把学生引导到过分追求结果而忽略其学习过程的错误方向，甚至部分学生平时不认真学习而在考前突击复习，极大地影响了教学效果。
二、教学改革的具体措施
针对上述问题，通过分析现有的课程培养体系，结合几年的教学实际，本文从课程规划、课堂授课、实验教学、考核方式四方面对微机原理课程进行了改革，重点培养学生的应用能力和创新能力。
“微机原理与接口技术”是一门理论性实践性都很强的专业基础课，在专业课程中起到承上启下的作用。拟从以下三个方面开展教学改革：调整教学大纲，构建基础+方向+前沿性三个不同层次的教学体系；以工程实际问题为导向，综合采用项目驱动式等多种课堂教学模式，激发学生的兴趣；打造模块化多层次的实验平台，提升学生综合实践能力；建立差异性、多方位的课程考核和评价体系，注重能力培养和素质考核。
1.教学内容的规划
本课程是面向计算机、电子信息、通信等专业开设的一门重要专业基础课程，课程紧扣通信与信息类专业的人才需求，在教学过程中遵循“必需、够用”的原则，在教学内容上采用了“基础+方向+前沿”的多层次结合的教学内容组织形式。
（1）基础内容部分。根据微机原理与接口技术的内在特点，将各专业人才必须掌握的微型计算机原理、汇编语言、存储器、I/O接口等计算机硬件知识作为基础内容。
（2）方向内容部分。针对通信类、电子信息类等不同专业方向设置相应的特色内容。如通信专业侧重于微机原理与接口技术在通信网络和设备开发中的应用，将接口技术、总线技术和嵌入式技术应用于3G终端中，并让学生参与开发3G无线上网卡；电子信息类专业侧重于硬件开发能力和汇编语言编程能力的培养，为后续的嵌入式系统开发等能力的培养奠定基础。
（3）前沿内容部分。随着微机新技术的进一步发展，课程组紧跟技术前沿，将多核技术、浮体单元技术等新技术及时补充到教学内容之中。同时，积极邀请国内外专家教授，以及HP、Intel、IBM等大型IT企业技术工程师开设课内外讲座，介绍硬件设计的新理念，新技术。
2.教学模式的改进
由于目前大部分高校微机原理教学都采用“自下而上”的教学方式，课程的重点都集中在微处理器及芯片的内部结构、工作原理及汇编语言程序设计等方面，这种教学模式不仅跟工程设计相违背，还导致学生在学习中只看到了树木，看不到森林——只看到芯片，看不到系统，因此教学应按照一个自顶向下的进程，按模块一次讲解体系架构和各个抽象层，采用“自上而下”的教学模式。另外在课堂教学中需要综合运用多种教学方法。 （1）启发式和互动式。对于新引入的知识点和内容，首先介绍其重要性及其在整个课程中的作用，以激发学生学习该内容的欲望，吸引学生的听课注意力和参与度。然后通过具体实例结合flash动画、板书等手段，讲解新内容，注重突出重点、深入浅出；并随时注意学生的表情，通过询问、反问等方式，反馈学生掌握情况，实时调整讲课进度。
（2）问题式和小结式。对于每章内容的教学以问题为引导，首先提出一些需要本章知识才能解决的问题，让学生带着问题听课、思考和学习；课程结束前几分钟进行已讲解内容的梳理和知识点的归纳总结，每章课件结束有2～3页总结和思考，帮助学生掌握和巩固阶段性学习内容。
（3）项目驱动式。对于一些和工程实践联系紧密的内容，要留给学生足够时间去思考实践，培养学生自主学习能力；对于知识的综合应用方面，采用项目驱动式教学，例如，课程组依托数据采集卡项目，讲解A/D及总线技术，使学生可以直观理解A/D的转换原理以及总线的使用方法；又如，以交通信号灯控制为案例，讲解可编程定时计数器芯片8253的原理与应用。
3.实验平台的搭建
为加强学生实践能力和创新能力的培养，在模块化多功能微机实验系统的基础上，设计了多层次递进式的实验内容；开展了课外实践活动、学科竞赛指导等多元化的实践活动，以此提升学生的实践能力和工程能力。
（1）实验系统模块化。将实验内容分解成基本单元，然后将单元功能模块化，最后形成实物化的功能模块。通过模块的取舍、更替，既满足了多层次实验内容的设计，同时也奠定了实验内容与教材内容同步低成本灵活配置的可能性。
（2）实验内容层次化。对每一类软硬件实验均设计了基础型、设计型和综合型三个层次、三个水平的实验内容，努力做到由浅入深，从基础知识理解到综合能力培养，并与时俱进地增加实验内容，更新实验项目。
1）验证性实验。在学习微机原理的初级阶段，学生还难以深入理解微机的内部结构，更别提利用汇编程序去控制微机系统了。验证性实验主要以具体内容的验证为主，实验的设计应该从学生的实践经验出发，在充分考虑学生理解、动手能力和专业特点的基础上，设计若干个对理解课程内容有利的、学生付出一定努力能够实现的实验，以帮助学生理解课程内容。实验时学生要去查阅资料，先设计硬件，再一步一步进行程序调试、汇编、连接、装入、运行，观察输出，得出正确的实验结果。这一层次的实验目的主要是熟悉实验装置和实验步骤，对接口芯片各个引脚信号的实际接线方法有一个初步的体会，逐步提高做实验的兴趣，通过实验，学生对系统有一个初步的认识。
2）设计性实验。设计性实验是指教师给出设计任务，提供基本设计思想，学生自主设计硬件电路、独立完成软件程序的实验。因为这时学生已经具备了一定的软硬件知识，有能力自己做一些修改和设计，并且对做实验有了一定的兴趣。
例如在这个阶段，给学生安排一个步进电机测速实验，要求学生利用计算机控制步进电机的启停、正反转及转速。此实验中，要求学生自己查找步进电机的相关资料，了解步进电机的工作原理和特性及应用场合，在查找资料的基础上，完成硬件选择、硬件电路的搭建及软件设计调试。
3）综合性实验。综合应用实验是在验证性和设计性实验的基础，让学生综合运用微机原理及其他相关课程所学知识，结合工程实际综合设计、独立完成的实验。综合应用实验由学生独立进行方案设计、编程、调试，观察实验现象，分析实验结果，写出实验报告。通过综合实验增强学生应用微机解决实际问题的能力、组装与调试能力，培养了学生的科研能力和综合应用能力。
（3）实践活动多样化。通过结合课外实践活动与学科竞赛，提升学生综合实践能力。近几年课程组老师参与了全国大学生电子设计大赛和其他电子竞赛等的指导工作，这些实践活动使本课程实践教学得以很好地延伸和发展，进一步全面提高学生的思维能力、动手能力和创新能力，并且令学生获得学以致用的成就感。
4.采用全程式考核方式
为实施差异性培养和贯彻多元化评价体系，提出了“优生免考”和“综合评价”两个举措。
（1）优生免考。针对课程教学过程中学生基础和学习能力的差异，课程组提出并实施了基于“项目学习”的PBL（Project Based Learning）优生免考举措，以研究性学习和项目实施的整个过程代替期末100分钟的考试，将考核贯穿于整个教学过程，体现了“以人为本”、“因材施教”的教学思想。也充分发挥了优秀学生的潜能和创造力。
（2）综合评价。采用过程和结果并重的评价体系，使学生注重学习过程和多方面能力的培养，有效避免了“期末考定终身”的情况，体现了过程重于结果的考核思想。课程学习成绩从平时作业和表现、实践环节、期中考试和期末考试几方面进行评定。学生的期末综合成绩中，考试成绩只占50%，其他为平时成绩占20%，实验成绩占30%，这种考核方式既减轻学生在期末的心理、身体负担，同时也督促他们注意平时对课程的复习，受到学生的欢迎。
三、结束语
实践表明，工科信息类专业的“微机原理”课程不再是一门单纯的理论课，课程的理论分析和应用意义并重，应该多强调理论对实际的指导作用，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发学生的学习本课程的兴趣。“微机原理”课程的教学改革必须从转变教育观念、整合教学内容、改善教学方式和优化教学手段等方面出发，培养学生具有较深的基础理论和较强的综合运用能力，提高课程的教学质量，为信息社会培养更多有用人才。
参考文献：
[1]周明德.微机原理与接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]李明.微机原理与接口技术课程实验教学改革探究与实践[J].南昌教育学院学报,2011,26,(2):50-54.
[3]微机原理与接口教学大纲[S].天津:河北工业大学信息工程学院,
2011.
[4]邓蕾蕾.微机原理与接口技术课程实践教学改革对策性研究[J].长春师范学院学报(自然科学版),2011,30(10):80-83.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：微机原理；全程式考核；PBL教学法
作者简介：张志伟（1977-），女，河北卢龙人，河北工业大学信息工程学院，讲师；马杰（1978-），男，回族，山东泰安人，河北工业大学信息工程学院，副教授。（天津?300410）
基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：60972106）、天津市自然科学基金（项目编号：11JCYBJC00900）、河北工业大学2012年教研立项“模式识别双语教学平台建设”重点项目资助的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0055-02
“微机原理”是电子信息及计算机专业一门非常重要的专业基础课，该课程以Intelx86为主线，系统介绍了微型计算机的工作原理、硬件组成、汇编语言和接口技术等方面的内容，重点培养学生对微型计算机硬件系统的整体认识及软硬件的分析设计能力。学生学好这门课不仅能为后续课程打好坚实基础，更会提高他们的就业竞争力。
“微机原理”课程教学量大，实践环节多，在教学实践中学生普遍反映该门课程较难，因此，大力推进该课程的教学改革，着重培养学生的应用能力和创新能力，对于提高“微机原理”课程的教学质量和人才培养质量具有十分重要的意义。
一、教学中存在的问题
“微机原理与接口技术”是各高校电子信息、通信类专业的一门必修课程，也是一门具有近三十年历史的课程，同时是一门技术更新快、应用范围广、信息量大，对基础性、先进性和前沿性都有很高要求的课程。本课程以CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、汇编语言、存储器以及一些常用的微机接口芯片。学习这门课程，学生能了解微机的结构与工作流程，具备一定的软硬件开发能力。“微机原理”课程在整个专业课程中起到了承上启下的作用——它是计算机文化基础、计算机编程等先修课程的后续扩展，又是单片机、嵌入式系统、DSP等课程的必须基础。通过教学现状的分析和笔者多年的教学体会，该课程在实践教学过程中还存在如下问题：
1.教学内容众多，技术更新快，难以在有限的学时内完成全部教学内容的精讲
“微机原理与接口技术”是计算机测试与控制系统的重要技术基础，涵盖的内容十分广泛，且随着计算机技术、微电子技术和大规模集成电路技术的高速发展，课程内容的更新与扩展十分迅速，传统的教学方法和手段不可能在有限的课堂教学中对“微机原理与接口技术”讲透讲全，更不可能使学生透彻掌握与灵活运用。
2.缺乏具体应用和实践互动环节，学生学习积极性受挫
微机原理与接口技术工程实践性极强，然而传统的微机原理采用的是以理论讲解为主，实验教学为辅的授课方式，缺乏在实际中的具体应用，学生弄不清学习该课程的目的及在实际中应该如何应用，从而挫伤学习积极性，学生难以真正成为教学的主体。如何让学生在学习该课程过程中紧密结合工程实际，将枯燥的知识转换为学生感兴趣的工程实际问题，将成为该课程教学成败的关键。
3.课程考核方式不合理
建立起一套科学规范的课程考核评价体系有助于衡量教学效果，目前微机原理课程采用的是传统考核方式——?学生在规定的时间内完成一张考卷，教师根据得分判断学生的学习效果。这种考核方式容易把学生引导到过分追求结果而忽略其学习过程的错误方向，甚至部分学生平时不认真学习而在考前突击复习，极大地影响了教学效果。
二、教学改革的具体措施
针对上述问题，通过分析现有的课程培养体系，结合几年的教学实际，本文从课程规划、课堂授课、实验教学、考核方式四方面对微机原理课程进行了改革，重点培养学生的应用能力和创新能力。
“微机原理与接口技术”是一门理论性实践性都很强的专业基础课，在专业课程中起到承上启下的作用。拟从以下三个方面开展教学改革：调整教学大纲，构建基础+方向+前沿性三个不同层次的教学体系；以工程实际问题为导向，综合采用项目驱动式等多种课堂教学模式，激发学生的兴趣；打造模块化多层次的实验平台，提升学生综合实践能力；建立差异性、多方位的课程考核和评价体系，注重能力培养和素质考核。
1.教学内容的规划
本课程是面向计算机、电子信息、通信等专业开设的一门重要专业基础课程，课程紧扣通信与信息类专业的人才需求，在教学过程中遵循“必需、够用”的原则，在教学内容上采用了“基础+方向+前沿”的多层次结合的教学内容组织形式。
（1）基础内容部分。根据微机原理与接口技术的内在特点，将各专业人才必须掌握的微型计算机原理、汇编语言、存储器、I/O接口等计算机硬件知识作为基础内容。
（2）方向内容部分。针对通信类、电子信息类等不同专业方向设置相应的特色内容。如通信专业侧重于微机原理与接口技术在通信网络和设备开发中的应用，将接口技术、总线技术和嵌入式技术应用于3G终端中，并让学生参与开发3G无线上网卡；电子信息类专业侧重于硬件开发能力和汇编语言编程能力的培养，为后续的嵌入式系统开发等能力的培养奠定基础。
（3）前沿内容部分。随着微机新技术的进一步发展，课程组紧跟技术前沿，将多核技术、浮体单元技术等新技术及时补充到教学内容之中。同时，积极邀请国内外专家教授，以及HP、Intel、IBM等大型IT企业技术工程师开设课内外讲座，介绍硬件设计的新理念，新技术。
2.教学模式的改进
由于目前大部分高校微机原理教学都采用“自下而上”的教学方式，课程的重点都集中在微处理器及芯片的内部结构、工作原理及汇编语言程序设计等方面，这种教学模式不仅跟工程设计相违背，还导致学生在学习中只看到了树木，看不到森林——只看到芯片，看不到系统，因此教学应按照一个自顶向下的进程，按模块一次讲解体系架构和各个抽象层，采用“自上而下”的教学模式。另外在课堂教学中需要综合运用多种教学方法。 （1）启发式和互动式。对于新引入的知识点和内容，首先介绍其重要性及其在整个课程中的作用，以激发学生学习该内容的欲望，吸引学生的听课注意力和参与度。然后通过具体实例结合flash动画、板书等手段，讲解新内容，注重突出重点、深入浅出；并随时注意学生的表情，通过询问、反问等方式，反馈学生掌握情况，实时调整讲课进度。
（2）问题式和小结式。对于每章内容的教学以问题为引导，首先提出一些需要本章知识才能解决的问题，让学生带着问题听课、思考和学习；课程结束前几分钟进行已讲解内容的梳理和知识点的归纳总结，每章课件结束有2～3页总结和思考，帮助学生掌握和巩固阶段性学习内容。
（3）项目驱动式。对于一些和工程实践联系紧密的内容，要留给学生足够时间去思考实践，培养学生自主学习能力；对于知识的综合应用方面，采用项目驱动式教学，例如，课程组依托数据采集卡项目，讲解A/D及总线技术，使学生可以直观理解A/D的转换原理以及总线的使用方法；又如，以交通信号灯控制为案例，讲解可编程定时计数器芯片8253的原理与应用。
3.实验平台的搭建
为加强学生实践能力和创新能力的培养，在模块化多功能微机实验系统的基础上，设计了多层次递进式的实验内容；开展了课外实践活动、学科竞赛指导等多元化的实践活动，以此提升学生的实践能力和工程能力。
（1）实验系统模块化。将实验内容分解成基本单元，然后将单元功能模块化，最后形成实物化的功能模块。通过模块的取舍、更替，既满足了多层次实验内容的设计，同时也奠定了实验内容与教材内容同步低成本灵活配置的可能性。
（2）实验内容层次化。对每一类软硬件实验均设计了基础型、设计型和综合型三个层次、三个水平的实验内容，努力做到由浅入深，从基础知识理解到综合能力培养，并与时俱进地增加实验内容，更新实验项目。
1）验证性实验。在学习微机原理的初级阶段，学生还难以深入理解微机的内部结构，更别提利用汇编程序去控制微机系统了。验证性实验主要以具体内容的验证为主，实验的设计应该从学生的实践经验出发，在充分考虑学生理解、动手能力和专业特点的基础上，设计若干个对理解课程内容有利的、学生付出一定努力能够实现的实验，以帮助学生理解课程内容。实验时学生要去查阅资料，先设计硬件，再一步一步进行程序调试、汇编、连接、装入、运行，观察输出，得出正确的实验结果。这一层次的实验目的主要是熟悉实验装置和实验步骤，对接口芯片各个引脚信号的实际接线方法有一个初步的体会，逐步提高做实验的兴趣，通过实验，学生对系统有一个初步的认识。
2）设计性实验。设计性实验是指教师给出设计任务，提供基本设计思想，学生自主设计硬件电路、独立完成软件程序的实验。因为这时学生已经具备了一定的软硬件知识，有能力自己做一些修改和设计，并且对做实验有了一定的兴趣。
例如在这个阶段，给学生安排一个步进电机测速实验，要求学生利用计算机控制步进电机的启停、正反转及转速。此实验中，要求学生自己查找步进电机的相关资料，了解步进电机的工作原理和特性及应用场合，在查找资料的基础上，完成硬件选择、硬件电路的搭建及软件设计调试。
3）综合性实验。综合应用实验是在验证性和设计性实验的基础，让学生综合运用微机原理及其他相关课程所学知识，结合工程实际综合设计、独立完成的实验。综合应用实验由学生独立进行方案设计、编程、调试，观察实验现象，分析实验结果，写出实验报告。通过综合实验增强学生应用微机解决实际问题的能力、组装与调试能力，培养了学生的科研能力和综合应用能力。
（3）实践活动多样化。通过结合课外实践活动与学科竞赛，提升学生综合实践能力。近几年课程组老师参与了全国大学生电子设计大赛和其他电子竞赛等的指导工作，这些实践活动使本课程实践教学得以很好地延伸和发展，进一步全面提高学生的思维能力、动手能力和创新能力，并且令学生获得学以致用的成就感。
4.采用全程式考核方式
为实施差异性培养和贯彻多元化评价体系，提出了“优生免考”和“综合评价”两个举措。
（1）优生免考。针对课程教学过程中学生基础和学习能力的差异，课程组提出并实施了基于“项目学习”的PBL（Project Based Learning）优生免考举措，以研究性学习和项目实施的整个过程代替期末100分钟的考试，将考核贯穿于整个教学过程，体现了“以人为本”、“因材施教”的教学思想。也充分发挥了优秀学生的潜能和创造力。
（2）综合评价。采用过程和结果并重的评价体系，使学生注重学习过程和多方面能力的培养，有效避免了“期末考定终身”的情况，体现了过程重于结果的考核思想。课程学习成绩从平时作业和表现、实践环节、期中考试和期末考试几方面进行评定。学生的期末综合成绩中，考试成绩只占50%，其他为平时成绩占20%，实验成绩占30%，这种考核方式既减轻学生在期末的心理、身体负担，同时也督促他们注意平时对课程的复习，受到学生的欢迎。
三、结束语
实践表明，工科信息类专业的“微机原理”课程不再是一门单纯的理论课，课程的理论分析和应用意义并重，应该多强调理论对实际的指导作用，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发学生的学习本课程的兴趣。“微机原理”课程的教学改革必须从转变教育观念、整合教学内容、改善教学方式和优化教学手段等方面出发，培养学生具有较深的基础理论和较强的综合运用能力，提高课程的教学质量，为信息社会培养更多有用人才。
参考文献：
[1]周明德.微机原理与接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]李明.微机原理与接口技术课程实验教学改革探究与实践[J].南昌教育学院学报,2011,26,(2):50-54.
[3]微机原理与接口教学大纲[S].天津:河北工业大学信息工程学院,
2011.
[4]邓蕾蕾.微机原理与接口技术课程实践教学改革对策性研究[J].长春师范学院学报(自然科学版),2011,30(10):80-83.
（责任编辑：宋秀丽）