發(fā)布時(shí)間：2022-11-09 03:12:20
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:微機(jī)原理;接口技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0187-03
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是工科學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,通過該課程的教學(xué),使學(xué)生能夠利用單片微機(jī)器件進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編程開發(fā),為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的建設(shè)人才。該門課專業(yè)技術(shù)性極強(qiáng),無論從課程本身的特點(diǎn),還是從專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)來看,加強(qiáng)該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是很重要的。有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理、基本方法,必須靠大量的上機(jī)實(shí)踐和動(dòng)手實(shí)驗(yàn),才能加深理解并且較好地掌握。通過實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和編程手段分析、解決專業(yè)領(lǐng)域的各種問題的能力和意識(shí),并進(jìn)一步感受微機(jī)發(fā)展的新技術(shù)和新方法。因此微機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)微機(jī)教學(xué)中重要的環(huán)節(jié),它與理論課程相得益彰,是課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、延伸和深化,通過與課堂教學(xué)的密切配合,使《微機(jī)原理與接口技術(shù)》真正成為專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作為《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的重要組成部分,許多高校已把微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)列為一門課,緊隨理論課開設(shè),并且單獨(dú)計(jì)算學(xué)分。然而實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在著一些教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面的問題,不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)及向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)化,本文結(jié)合我校的實(shí)際情況,對(duì)微機(jī)原理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。
一、深化教學(xué)內(nèi)容改革,實(shí)施高效教學(xué)
微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生今后從事信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究、開發(fā)和應(yīng)用起著極其關(guān)鍵的作用,結(jié)合其課程特點(diǎn),充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使之集知識(shí)性、設(shè)計(jì)性和綜合性于一體。微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包含以下幾部分:
(一)原理部分
包括8086/8088指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器與I/O機(jī)理的認(rèn)知等內(nèi)容,著重幫助學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)及其基本組成部分的工作原理和工作機(jī)制,訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用匯編語言編寫應(yīng)用程序,解決實(shí)際問題的能力。
(二)接口部分
包括典型的可編程接口芯片的擴(kuò)展、性能驗(yàn)證及輸入輸出應(yīng)用等內(nèi)容,主要包括可編程中斷控制器8259、可編程定時(shí)器8253、可編程接口芯片8255和8251以及模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換等,著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用典型可編程接口芯片和數(shù)字電路芯片進(jìn)行I/O接口設(shè)計(jì)和擴(kuò)展的能力。
(三)綜合應(yīng)用
包括多種接口芯片的組合、自動(dòng)實(shí)時(shí)控制等方面的內(nèi)容,著重培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用微機(jī)原理和接口技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力,解決實(shí)際問題。
參考以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,我校編訂的實(shí)驗(yàn)教材分為軟件部分和硬件部分兩部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。軟件部分為匯編語言程序設(shè)計(jì),主要讓學(xué)生熟悉8086的指令系統(tǒng)、DOS功能調(diào)用以及BIOS中斷調(diào)用,要求學(xué)生掌握基本的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法,能熟練掌握基本的編程與調(diào)試技巧。硬件部分為接口部分,是根據(jù)學(xué)校購(gòu)買的硬件接口實(shí)驗(yàn)箱以及所配套的軟件等進(jìn)行編制而成的,主要讓學(xué)生熟悉各種接口芯片的編程方法,實(shí)驗(yàn)涵蓋了基本的接口技術(shù),包含驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以及綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)接口電路圖編寫實(shí)驗(yàn)程序、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)功能。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)接口電路、畫出流程圖并編寫出接口程序,注重設(shè)計(jì)性。
二、合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,層次教學(xué),從基礎(chǔ)到深入,循序漸進(jìn)
微機(jī)原理與接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程主要分為四個(gè)層次,循序漸進(jìn),逐漸提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力以及創(chuàng)新能力。
(一)軟件基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)
軟件基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì),目的是讓學(xué)生熟悉編程環(huán)境,學(xué)會(huì)利用不同的調(diào)試工具調(diào)試匯編語言程序,并學(xué)會(huì)根據(jù)流程圖編寫簡(jiǎn)單程序。在這個(gè)過程中,主要是為了讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的、步驟以及方法。以第一次實(shí)驗(yàn)為例,該實(shí)驗(yàn)的目的是:(1)讓學(xué)生掌握debug的常用命令,學(xué)會(huì)用debug和Emu8086調(diào)試程序;(2)讓學(xué)生深入了解數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存取辦法,以及堆棧中數(shù)據(jù)的壓入和彈出;(3)讓學(xué)生掌握各種尋址辦法以及簡(jiǎn)單指令的執(zhí)行過程。在教學(xué)過程中,我們先讓學(xué)生在預(yù)習(xí)報(bào)告里通過理論分析寫好各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的答案。然后在debug中完成這些實(shí)驗(yàn),讓他們熟悉在debug中如何利用R命令修改寄存器;熟悉如何利用E或者F命令修改內(nèi)存單元;熟悉如何利用D命令或者單步執(zhí)行命令T查看內(nèi)存單元和單步運(yùn)行程序并查看寄存器和標(biāo)志位的值等。接下來再介紹另外一個(gè)調(diào)試工具Emu8086,并讓他們?cè)贓mu8086上完成剛才的實(shí)驗(yàn),然后比較Emu8086和debug在匯編語言程序調(diào)試方面的異同點(diǎn)以及各自的優(yōu)缺點(diǎn),為他們?cè)诤竺娴能浖O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中可以充分熟悉利用不同的調(diào)試工具來進(jìn)行調(diào)試做好準(zhǔn)備,最后通過上面兩種不同的調(diào)試工具所得到的結(jié)果和理論分析的結(jié)果進(jìn)行比較。
(二)軟件設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
軟件部分的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在這個(gè)過程中學(xué)生需根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求,畫出實(shí)驗(yàn)流程圖,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程編寫程序,然后進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。在這個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師通過分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?啟發(fā)學(xué)生根據(jù)要求畫出流程圖,然后在教師的輔助下完成程序代碼的編寫。比如在做“兩個(gè)多位十進(jìn)制數(shù)相加”的實(shí)驗(yàn)時(shí),由于要顯示被加數(shù)、加數(shù)和結(jié)果,這邊就可以提示學(xué)生利用DOS功能調(diào)用中的9號(hào)或者2號(hào)顯示功能。通過提示,讓學(xué)生回憶理論課堂中講過的這部分內(nèi)容,并讓他們清楚9號(hào)和2號(hào)DOS顯示功能使用時(shí)的區(qū)別。當(dāng)學(xué)生完成顯示部分程序之后,就可以開始編寫兩個(gè)數(shù)相加部分的程序了,但是因?yàn)轭}目中要求的是十進(jìn)制數(shù)相加,而匯編語言中默認(rèn)的是按十六進(jìn)制數(shù)相加,所以這邊可以采用提問的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行提示,這時(shí)候?qū)W生就會(huì)知道要將結(jié)果進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制了。由于是多位相加,所以應(yīng)該根據(jù)位數(shù)來定義循環(huán)相加的次數(shù),并對(duì)進(jìn)位位進(jìn)行處理等。通過這樣的引導(dǎo),學(xué)生就很容易畫出實(shí)驗(yàn)流程圖,然后編寫出程序,完成這部分設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
(三)硬件設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
硬件設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生熟悉各種接口芯片的程序編寫方法以及工作原理,包括可編程定時(shí)器8253、并行通信和可編程接口芯片8255、串行通信和可編程接口芯片8251、可編程中斷控制器8259、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換以及8237DMA控制器等。通過這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí),可以著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用典型可編程接口芯片和數(shù)字電路芯片進(jìn)行I/O接口設(shè)計(jì)和擴(kuò)展的能力。比如通過“交通燈控制”實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生明白如何設(shè)置控制字來控制各端口的工作方式、各個(gè)端口在不同工作方式下的狀態(tài)以及各端口的輸入和輸出等。
(四)硬件綜合性實(shí)驗(yàn)
硬件綜合性實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)構(gòu)建具有一定意義的實(shí)用系統(tǒng),學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計(jì)技術(shù),充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用,進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉,通過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。
三、多種教學(xué)方法相結(jié)合,提高教學(xué)效率
教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)共同的教學(xué)目標(biāo),完成共同的教學(xué)任務(wù),在教學(xué)過程中運(yùn)用的方式與手段的總稱。在微機(jī)原理與接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)程度的層次要求,我們采用不同的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué),這樣可以取得更好的教學(xué)效果。
(一)演示法在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用
演示法是指教師通過展示實(shí)物、教具,進(jìn)行示范性實(shí)驗(yàn),或通過現(xiàn)代化教學(xué)手段,使學(xué)生獲取知識(shí)的教學(xué)方法。對(duì)于軟件基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以及硬件設(shè)備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)我們可以采用演示法進(jìn)行教學(xué)。由于學(xué)生在剛接觸微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課時(shí),對(duì)匯編語言調(diào)試工具并不熟悉,所以在這一階段的教學(xué)過程中,我們可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行演示,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。比如在做“匯編語言的編寫與調(diào)試實(shí)驗(yàn)”時(shí),我們可以在教師電腦上對(duì)debug和Emu8086的程序書寫過程以及調(diào)試方法、步驟等進(jìn)行演示,讓學(xué)生深入了解這些軟件的使用方法。對(duì)第一次接觸硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)時(shí),我們同樣先向?qū)W生演示實(shí)驗(yàn)室硬件配套實(shí)驗(yàn)箱以及配套軟件的操作方式以及調(diào)試過程,比如我校采用的是清華大學(xué)科教儀器廠的TPC2003A實(shí)驗(yàn)箱,其配套軟件為TPC-USB,在課堂上我們可以以一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)為例,接上導(dǎo)線,連上硬件,然后通過演示,可以讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)箱,并熟悉利用這個(gè)軟件進(jìn)行編寫、調(diào)試、運(yùn)行程序等實(shí)驗(yàn)步驟,對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能熟練利用這些配套軟件來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)起到了很大的幫助作用。
(二)啟發(fā)式教學(xué)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用
啟發(fā)式教學(xué)是指教師在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律,從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),采用多種方式,以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性,促使他們生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。在匯編語言軟件和接口硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中,我們可以采用啟發(fā)式教學(xué)的方法。根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求,教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯l(fā)和引導(dǎo),讓學(xué)生在教師的幫助下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和調(diào)試,發(fā)揮自己的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
(三)討論法在綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用
討論法就是學(xué)生根據(jù)教師所提出的問題,在集體中相互交流小組的觀點(diǎn)或個(gè)人的看法,相互啟發(fā)、相互學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法。在綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一階段,學(xué)生2～3人為一個(gè)小組,通過學(xué)生之間的討論以及資料查詢等,取長(zhǎng)補(bǔ)短以完成整個(gè)設(shè)計(jì)。這樣不僅可以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生感到自我存在的價(jià)值,激發(fā)學(xué)生的智慧,也可以讓學(xué)生進(jìn)行積極的思維活動(dòng)。況且某些學(xué)生的獨(dú)特見解許多時(shí)候更勝于教師循規(guī)蹈矩的講解,有利于學(xué)生鞏固和加強(qiáng)對(duì)基本概念和理論的理解和掌握。
四、嚴(yán)格要求學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的補(bǔ)充、延伸和深化,是課程教學(xué)的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是通過與課堂教學(xué)的密切配合,鞏固和擴(kuò)充課堂講授的理論知識(shí),加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解;訓(xùn)練科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能和方法,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng),培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)獨(dú)立分析、解決實(shí)際問題的能力和實(shí)際動(dòng)手能力。為了完成以上的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?我們要求學(xué)生在進(jìn)行微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)過程中完成以下任務(wù)要求:
(一)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)
在每一次實(shí)驗(yàn)課之前,學(xué)生都必須寫好預(yù)習(xí)報(bào)告。要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上畫出程序流程圖并編寫出程序(硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)還需要畫出電路圖)。
(二)課堂實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
在實(shí)驗(yàn)課堂上學(xué)生通過對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告中的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)試和修改,直至符合實(shí)驗(yàn)要求為止。
(三)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后,學(xué)生都必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,并對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。
五、完善實(shí)驗(yàn)課程考核方式
對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核是驗(yàn)證學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)的一種手段,也是督促學(xué)生鉆研基本理論和提高基本技能的重要措施。為了有效提高微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,更好的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,我們采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作的方式進(jìn)行期末考核?？己说念}目由教師在考試之前準(zhǔn)備若干份,然后由學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定?？荚嚨某煽?jī)由教師在學(xué)生的操作過程中,根據(jù)學(xué)生對(duì)所涉及題目要求的設(shè)計(jì)方案、程序設(shè)計(jì)代碼、動(dòng)手驗(yàn)證操作以及故障排除等方面進(jìn)行給分。學(xué)生最后的綜合成績(jī)包括其期末實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、平時(shí)完成實(shí)驗(yàn)情況及出勤表現(xiàn)等來進(jìn)行綜合評(píng)定。制定一個(gè)嚴(yán)格的考核方式有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及主動(dòng)性,并能在平時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中以及期末考核中了解學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的情況,對(duì)于今后改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很大的幫助。
六、結(jié)語
微機(jī)原理與接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程,只有不斷總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境,探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法,提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)與管理水平,才能培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)的人才。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)接口技術(shù)；教學(xué)改革；proteus
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）05-0112-02
Abstract： Computer interface technology is an important professional course to the major of medical information engineering. With the course theoretical and Strong practical， a series of reform measures such as applying software of proteus，Optimizing experimental teaching content and improving the examination system are put forword to achieve the goals of inspiring students' enthusiasm for learning， and improving the effect of teaching.
Key words： computer interface technology； teaching reform； proteus
1引言
《算機(jī)接口技術(shù)》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，是大學(xué)本科生掌握計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)和常用接口技術(shù)的入門課程[1]。課程由微型計(jì)算機(jī)工作原理和微處理器、匯編語言程序設(shè)計(jì)、常用接口技術(shù)三個(gè)部分組成。該課程目的使學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，建立起整機(jī)概念，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的獨(dú)立分析和解決問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于本門課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，并且具有知識(shí)點(diǎn)多、概念抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，學(xué)生掌握起來并非易事，就以往學(xué)生的反應(yīng)，此門課程學(xué)習(xí)難度大，知識(shí)不易理解，普遍存在“重軟件、輕硬件”的現(xiàn)象，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)也受到很大的限制，如何能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，是需要解決的問題，筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中進(jìn)行了一些教學(xué)改革的初步探索。
2 引用proteus仿真軟件
Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)是英國(guó)labcenter electronics公司開發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它包括原理圖編輯與仿真軟件包isis和布線編輯軟件包ares兩部分組成。Proteus 7.5SP3及其以上版本新增對(duì)8086CPU及其相關(guān)接口芯片的仿真。硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于結(jié)構(gòu)固定、資源有限且成本高、損耗大以及壽命低等缺點(diǎn)，proteus的引用對(duì)于改善教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的求知欲，以及學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，此外，學(xué)生只要在自己的電腦上安裝proteus軟件后，可以不受時(shí)間和空間的限制，進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真操作，既節(jié)約了成本，又能充分發(fā)揮學(xué)生自己的思維和想象，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說是一個(gè)課堂的延伸[2]。
對(duì)于8086來說，將其編寫好的源程序可通過外加EMU8086編譯器生成.exe文件，然后在proteus上進(jìn)行仿真，達(dá)到教學(xué)目的。Proteus的引用不僅可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上使用，也可在理論教學(xué)中使用，教師可以在課堂上邊講理論知識(shí)，邊進(jìn)行教學(xué)演示，直觀形象，使學(xué)生對(duì)生澀難懂的知識(shí)進(jìn)行有效的消化、吸收，是教學(xué)的有力的輔助工具。實(shí)踐證明，引用proteus，達(dá)到了提高教學(xué)效果的目的，更加利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。
Proteus是教學(xué)的一個(gè)有利的補(bǔ)充，但它只是一個(gè)仿真軟件，不能完全代替實(shí)物實(shí)踐，仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)還是有區(qū)別的，由于實(shí)際電路運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)的各種電氣特性等，使在proteus上調(diào)通的，在硬件上不一定能夠成功的實(shí)現(xiàn)，基于以上認(rèn)知，采取proteus仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)。要求學(xué)生先課下通過proteus軟件進(jìn)行仿真，模擬實(shí)驗(yàn)效果，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際硬件電路的操作，查看實(shí)驗(yàn)效果，這種教學(xué)搭配，充分利用proteus仿真軟件的形象直觀性，增強(qiáng)學(xué)生好奇心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。
3課時(shí)安排
計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程主要分為微機(jī)原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)和接口技術(shù)三大模塊，共64學(xué)時(shí)，為兼顧各個(gè)模塊之間的承上啟下以及知識(shí)的連續(xù)性，主要分配學(xué)時(shí)如下表1：
微機(jī)原理主要講授微機(jī)基本知識(shí)，如微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)的概念以及微機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理、時(shí)序知識(shí)、指令系統(tǒng)等，匯編語言程序設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容有匯編語言源程序的格式、變量屬性、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序設(shè)計(jì)，接口技術(shù)涉及內(nèi)容有存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、常用I/O接口芯片等。
實(shí)踐教學(xué)在整個(gè)課程中起著重要作用，通過實(shí)踐，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行消化和理解，同時(shí)學(xué)生的動(dòng)手能力能夠得到很好的鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力，做到理論與實(shí)踐有效的結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)總學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)，具體分配如下表2，其中匯編語言程序設(shè)計(jì)部分安排4學(xué)時(shí)，由于此部分上機(jī)實(shí)踐只需計(jì)算機(jī)即可，不需其他硬件，學(xué)生在課上學(xué)習(xí)好程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法后，可以利用課下時(shí)間在圖書館或宿舍完成作業(yè)和上機(jī)實(shí)踐，節(jié)約課上學(xué)時(shí)，為其他內(nèi)容的講授提供充足的時(shí)間。
接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)共分為6次實(shí)驗(yàn)，分別為proteus的使用、8259中斷控制器、8255并行接口芯片、8253定時(shí)計(jì)數(shù)器以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換。每次實(shí)驗(yàn)安排2學(xué)時(shí)，要求學(xué)生課下提前預(yù)習(xí)，為下次實(shí)驗(yàn)做充分的準(zhǔn)備，保證每次實(shí)驗(yàn)順利地進(jìn)行，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。其中proteus的使用這一實(shí)驗(yàn)安排1次，是因?yàn)樵诒鹃T課程學(xué)習(xí)之先，學(xué)生已學(xué)習(xí)過《電路制圖與仿真》這門課程，此門課程主要介紹proteus軟件的使用，因此在proteus的實(shí)驗(yàn)主要介紹EMU8086編譯器的使用，學(xué)會(huì)使用proteus進(jìn)行8086的仿真。
常用接口芯片部分的5次實(shí)驗(yàn)均設(shè)置了基本實(shí)驗(yàn)部分和提高部分兩個(gè)層次，其中基本部分要求每一個(gè)學(xué)生必須完成，按照電路原理圖進(jìn)行連線，編寫實(shí)驗(yàn)程序，完成實(shí)驗(yàn)效果。提高部分要求學(xué)生在完成基本部分后，有余力的學(xué)生可對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并編寫相應(yīng)的程序改善接口的性能。每一個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。
4實(shí)驗(yàn)考核
實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分為實(shí)驗(yàn)操作部分、現(xiàn)場(chǎng)提問環(huán)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)部分組成。學(xué)生抽簽決定實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程、結(jié)果以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的提問回答情況等形式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分，以激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，達(dá)到教學(xué)目的。
實(shí)驗(yàn)操作部分占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的比例為50%，現(xiàn)場(chǎng)提問環(huán)節(jié)所占比例為30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%，其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生重點(diǎn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)過程中遇到什么問題，以及解決此問題的思路和方法以及實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，避免抄襲和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式化。
5充分利用多媒體
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，充分利用多媒體，提升教學(xué)效果。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，對(duì)于在實(shí)驗(yàn)過程中難懂的知識(shí)點(diǎn)，可以采用動(dòng)畫進(jìn)行直觀形象的演示，使學(xué)生更加能蛄旎崾笛櫚哪諶鶯湍康模便于理解和記憶。
6結(jié)論
《計(jì)算機(jī)接口技術(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，對(duì)于此門課程的教學(xué)也是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和探索的過程。對(duì)于本門課程的改革實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果有了很大改善，學(xué)生主動(dòng)性、學(xué)習(xí)熱情有所提高。此課程是一門公認(rèn)的教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程[3]。隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，需要不斷完善教學(xué)體系，更新教學(xué)內(nèi)容，尋求新的教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的綜合能力、科學(xué)素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)更多高素質(zhì)的復(fù)合型人才。本課程的改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)，需要不斷探索和完善。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王志軍，楊延軍，王道憲.微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的層次化設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（1）：105-106.
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理 接口技術(shù) 教學(xué)現(xiàn)狀 教學(xué)嘗試
中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0175-02
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)非常重要的一門基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容涉及微機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程兩方面，同時(shí)還要與實(shí)踐相結(jié)合，要求學(xué)生建立微機(jī)系統(tǒng)與整機(jī)概念，邏輯嚴(yán)密，動(dòng)靜結(jié)合，內(nèi)容繁雜，在課程體系中處于承上啟下的位置。高職高專院校的計(jì)算機(jī)類專業(yè)均設(shè)有這門課。
1 高職高專《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
1.1 《微機(jī)原理與接口技術(shù)》學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生易產(chǎn)生畏難情緒
對(duì)于初學(xué)者而言，本課程入門難度非常大。因其課程內(nèi)容涵蓋面廣，涉及的專有名詞多、概念多、接口芯片多，同時(shí)涉及硬件和軟件兩方面的知識(shí)，知識(shí)記憶點(diǎn)多且抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常有力不從心的感覺，稍有松懈就可能掉隊(duì)，容易產(chǎn)生畏難乃至厭學(xué)情緒。隨著授課內(nèi)容的深入，有些學(xué)生會(huì)感覺到越學(xué)越亂，思路難以理清，經(jīng)常顧此失彼，窮于應(yīng)付，甚至越學(xué)越糊涂，最后為了考試過關(guān)而不得不死記硬背，更談不上理解并加以應(yīng)用了。
微機(jī)與接口設(shè)備之間的軟件編程多采用匯編語言編寫，該語言指令豐富，程序書寫量大，編程枯燥復(fù)雜，程序可讀性和移植性較差。雖然不少高職高專院校在開設(shè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程之前，已專門開設(shè)了《匯編語言》課程的學(xué)習(xí)，但相對(duì)于高級(jí)語言（如C語言、VB語言等）而言，能真正學(xué)好匯編語言的學(xué)生并不多。加上各類接口芯片的編程要求各有不同，記憶量大，學(xué)生接觸的芯片一多，相互之間容易混淆，加大了學(xué)習(xí)難度。如果匯編語言掌握不好，將直接影響到后期接口技術(shù)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和教學(xué)效果。
1.2 課程教學(xué)內(nèi)容與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)脫節(jié)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，與之相關(guān)的《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程也不斷涌現(xiàn)出新概念、新技術(shù)。而教學(xué)內(nèi)容往往滯后于現(xiàn)實(shí)科技的發(fā)展，來不及更新和補(bǔ)充，造成了教學(xué)和實(shí)際的脫節(jié)。
計(jì)算機(jī)科學(xué)高速發(fā)展與本課程教學(xué)內(nèi)容陳舊落后相矛盾。目前教材中多數(shù)以16位的8086/8088CPU為核心介紹計(jì)算機(jī)的工作原理。之所以這樣選擇主要是因?yàn)檫@兩類CPU結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充分體現(xiàn)了馮諾依曼計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是目前CPU的基礎(chǔ)。在教學(xué)中采用結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單的CPU和接口芯片能降低學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生快速掌握其基本工作原理。但現(xiàn)在主流的CPU采用的是64位技術(shù)，多核CPU已成微機(jī)的基本配置；傳統(tǒng)教材中介紹的各類接口芯片多是早期結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的，但現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中多已被淘汰。由于與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)較嚴(yán)重，很多學(xué)生對(duì)這門課程的用途深有疑慮，感覺對(duì)未來就業(yè)幫助不大，因此也降低了學(xué)習(xí)興趣，無法體會(huì)該課程在整體知識(shí)體系中的重要位置。
高職高專院校主要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，而本課程教學(xué)內(nèi)容與計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)聯(lián)系不夠緊密，就業(yè)應(yīng)用面相對(duì)較窄?，F(xiàn)在就業(yè)形式嚴(yán)峻，加之軟件類課程應(yīng)用面廣，學(xué)習(xí)實(shí)踐起來要比硬件類課程容易得多。因此高職高專計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生“重軟輕硬”的現(xiàn)象比較普遍。一些高職高專院校根據(jù)市場(chǎng)需求，在制訂人才培養(yǎng)方案時(shí)，不得不逐步縮減硬件類課程，增加就業(yè)使用面較廣的應(yīng)用類軟件課程。
1.3 實(shí)踐課主要進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占比例很低
在實(shí)踐課堂上，學(xué)生大多照本宣科，參照現(xiàn)有的程序，在實(shí)驗(yàn)中按部就班地錄入程序，僅觀察和分析實(shí)驗(yàn)運(yùn)行及結(jié)果，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)能力得不到很好的鍛煉。
本課程的許多實(shí)驗(yàn)需要特定的配套軟硬件環(huán)境，需要前期投資購(gòu)買大量硬件設(shè)備及相關(guān)支持軟件，后期設(shè)備零部件更新維護(hù)保養(yǎng)也較復(fù)雜。部分高職高專院校沒有足夠條件提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，因而學(xué)生往往難以通過實(shí)驗(yàn)得到很好的實(shí)操鍛煉和加深對(duì)理論知識(shí)的理解。個(gè)別缺乏條件的高職高專院校甚至取消了實(shí)驗(yàn)，全盤進(jìn)行理論教學(xué)。
1.4 學(xué)生自身素質(zhì)和接受能力
高職高專院校生源在高考中錄取批次相對(duì)較后，且有相當(dāng)一部分是由中職升學(xué)而來。學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)較薄弱，抽象思維較差，參加各項(xiàng)活動(dòng)積極性較高，樂于動(dòng)手實(shí)踐。他們學(xué)習(xí)較為情緒化，對(duì)感興趣的內(nèi)容或工作中應(yīng)用面較廣的課程，如網(wǎng)頁(yè)制作、圖像處理等應(yīng)用軟件，學(xué)習(xí)積極性相對(duì)較高，而對(duì)內(nèi)容枯燥的理論課程學(xué)習(xí)動(dòng)力則相應(yīng)降低。
2 高職高?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)嘗試與方法探討
2.1 針對(duì)高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，有針對(duì)性地選擇教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》在組織教學(xué)時(shí)必須充分調(diào)查了解學(xué)生的實(shí)際水平，在盡可能降低教學(xué)坡度的前提下，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦鲅a(bǔ)和刪改，使學(xué)生能比較輕松地理解和接受新知識(shí)。
從8088/8086開始，發(fā)展到80286，80386，80486，再到Pentium等系列，這些CPU采用了IA-32架構(gòu)，在基本結(jié)構(gòu)上是向前兼容的，保持了程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行的連續(xù)性，便于我們進(jìn)行相關(guān)課程的教學(xué)；但另一方面，隨著多核CPU的出現(xiàn)，微機(jī)升級(jí)換代速度越來越快，操作越來越簡(jiǎn)便，功能越來越強(qiáng)大，64位新技術(shù)的大量應(yīng)用，使得本課程必須及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。
盡管微機(jī)性能提高很快，但其內(nèi)部組成與外部接口的基本工作原理多數(shù)是沒有變化的。就存儲(chǔ)器而言，雖然容量呈幾何級(jí)數(shù)增加，但基本存儲(chǔ)元的工作原理沒有變，存儲(chǔ)器構(gòu)成的基本原理沒有變，CPU與存儲(chǔ)器的連接方法也沒有變。對(duì)于外設(shè)而言，微機(jī)與外設(shè)的I/O接口的基本連接方法沒有多大的變化，中斷原理及中斷處理也沒有變。在具體教學(xué)中，還是以Intel 8086為主線，系統(tǒng)介紹微機(jī)的基本組成、IA-32體系結(jié)構(gòu)；介紹處理器與總線技術(shù)，這里穿插介紹流水線技術(shù)、多核CPU、PCI-Express總線技術(shù)和串行通用總線USB等以及它們?cè)诠こ虒?shí)踐中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)；存儲(chǔ)器的組成是重點(diǎn)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，這里穿插介紹閃存、固態(tài)硬盤等新型存儲(chǔ)器技術(shù)；中斷技術(shù)與應(yīng)用是重難點(diǎn)，以8259芯片為中心講授中斷程序設(shè)計(jì)；I/0接口原理和應(yīng)用也是重點(diǎn)內(nèi)容，主要是讓學(xué)生能針對(duì)不同功能的芯片如8237、8253/8254、8255、8251等進(jìn)行設(shè)計(jì)和編程。將硬件實(shí)現(xiàn)與匯編語言編程相結(jié)合，重點(diǎn)突出8088和8086，著眼于對(duì)Intel Architecture-32結(jié)構(gòu)微處理器的系統(tǒng)理解，使學(xué)生正確建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念。
2.2 改革教學(xué)方法
高職學(xué)生素質(zhì)參差不齊，有些學(xué)生善于聽課，能夠抓住老師講的重點(diǎn)內(nèi)容，積極向老師請(qǐng)教各種問題，自學(xué)能力較強(qiáng)；而有些學(xué)生一上課就昏昏欲睡，心不在焉，得過且過，需要老師不停地督促學(xué)習(xí)。針對(duì)學(xué)生的這些心理特點(diǎn)，首先應(yīng)樹立以學(xué)生為中心的思想，教師在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)上要注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。除教學(xué)內(nèi)容改革外，教師還應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心組織和安排，仔細(xì)教研，改革教學(xué)方法，盡可能解決學(xué)生學(xué)習(xí)能力和分析理解能力兩極分化的問題。
在課堂教學(xué)中，針對(duì)高職高專學(xué)生缺乏抽象思維的特點(diǎn)，在講解CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操作時(shí)序、尋址方式、指令的執(zhí)行過程、總線結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)原理、通信接口等抽象的內(nèi)容時(shí)，可制作相應(yīng)的多媒體CAI動(dòng)畫課件和電子教案。通過文字、圖片和動(dòng)畫流程來演示和講解，將抽象的難以理解的內(nèi)容形象化、具體化、直觀化。這樣不僅能幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能增加課堂教學(xué)的信息量，拓展學(xué)生的知識(shí)范圍，加快教學(xué)進(jìn)度，彌補(bǔ)教學(xué)課時(shí)數(shù)的不足。
現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段非常實(shí)用，它讓教師從粉筆+黑板中解放出來，減輕了教師的工作量。但其中一個(gè)明顯的不足在于講解的速度很快，短時(shí)間向?qū)W生灌輸大量知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生沒有足夠時(shí)間來理解和消化所學(xué)內(nèi)容。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)該結(jié)合傳統(tǒng)板書教學(xué)。特別是在講授存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器地址范圍計(jì)算、各類芯片的使用及相關(guān)匯編程序設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)時(shí)，在講解案例時(shí)，通過板書可逐步展現(xiàn)例題的分析步驟、解題思路，增加學(xué)生理解的時(shí)間，給學(xué)生思考的空間，也可畫一些簡(jiǎn)單示意圖，幫助學(xué)生理清學(xué)習(xí)頭緒，從而達(dá)到掌握新知識(shí)并能夠靈活運(yùn)用的目的。
對(duì)于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到枯燥無味、難度較大又十分重要的內(nèi)容時(shí)，可嘗試采用類比教學(xué)法，將其與學(xué)生熟悉的生活實(shí)踐相聯(lián)系，就能收到事半功倍的效果。例如，我們?cè)谥v解內(nèi)存地址的時(shí)候，可以以教學(xué)樓做類比，每間課室都有一個(gè)編號(hào)，對(duì)應(yīng)的是內(nèi)存單元應(yīng)該也有編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就是它的地址；我們還可以將樓層號(hào)比作段地址，將課室房間號(hào)比作有效地址或偏移地址。只要我們能將課本中許多枯燥抽象的問題與現(xiàn)實(shí)中的事物聯(lián)系起來，比喻恰當(dāng)，學(xué)生就容易理解，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.3 改革考核方法
考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有著非常明確的指導(dǎo)性作用。閉卷考試由于其種種限制，難以全面考查學(xué)生對(duì)知識(shí)整體掌握的程度和綜合應(yīng)用的能力。相當(dāng)一部分學(xué)生采取死記硬背的方法進(jìn)行考前沖刺，考試結(jié)束后卻感覺自己對(duì)這門課沒有什么深刻的印象。
考核方式應(yīng)側(cè)重學(xué)生綜合能力培養(yǎng)，盡量脫離應(yīng)試教育的模式。考試命題盡量科學(xué)合理，應(yīng)有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及分析解決問題的能力?？己顺煽?jī)應(yīng)從平時(shí)上課、作業(yè)情況，實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫，期末考試成績(jī)?nèi)糠謥砜紤]。在總評(píng)成績(jī)里，平時(shí)成績(jī)占10%，實(shí)驗(yàn)占30%（其中實(shí)驗(yàn)操作占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%），期末考試占60%，三者綜合起來，能比較客觀地反映出學(xué)生對(duì)這門課程掌握的情況。
參考文獻(xiàn)
[1] 侯寶生.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)改革創(chuàng)新探討，教改縱橫，2009（2）.
關(guān)鍵詞： 微機(jī)原理 接口技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育是面向計(jì)算機(jī)專業(yè)和非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)，其教學(xué)的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握相關(guān)的軟硬件技術(shù)，以及利用計(jì)算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域中的問題的能力。達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的關(guān)鍵是要按照“以人為本，傳授知識(shí)，培養(yǎng)能力，提高素質(zhì)，協(xié)調(diào)發(fā)展”的教育理念來組織教學(xué)。我們以為，要使學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，關(guān)鍵要抓住能力培養(yǎng)，它既是知識(shí)的活化，又是素質(zhì)的原生態(tài)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)所開設(shè)的課程都是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，計(jì)算機(jī)知識(shí)的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上有賴于學(xué)生的上機(jī)實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生上機(jī)動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題能力及知識(shí)綜合運(yùn)用能力等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中起著不可替代作用。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)互為依存條件。不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是輔的教學(xué)，是配合理論教學(xué)的，這就大錯(cuò)特錯(cuò)了。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際上有著豐富的內(nèi)涵和作用。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的兩個(gè)能力，尤其是在研究創(chuàng)新能力和意識(shí)的培養(yǎng)方面有著不可取代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的“綱”和“靈魂”，只有它才能使整個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)做到“授人以魚，更要授人以漁”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于每個(gè)大學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和主動(dòng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)起著至關(guān)重要的作用。因此還可以說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)決定了某些課程或整個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的成敗。
目前，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在許多問題，如師生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)不足，考核重知識(shí)、輕能力，習(xí)慣于紙上談兵；教學(xué)內(nèi)容選擇脫離各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方向，實(shí)用性較差；教學(xué)組織過于模仿計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)比重不適合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的特征與目標(biāo)；教學(xué)方法手段簡(jiǎn)單老套，上課和實(shí)驗(yàn)照“片”宣科，師生交流、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)、各種不同類型數(shù)字資源利用等都有不同層次的減弱；教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，講授的技術(shù)方法往往不是當(dāng)時(shí)的主流技術(shù)方法；實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)相對(duì)偏弱，重使用、輕培養(yǎng)，教師的素質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)普遍存在重硬件、輕軟件和資源問題，等等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革相對(duì)滯后，嚴(yán)重影響了學(xué)生能力的培養(yǎng)。教育部高等教育司張堯?qū)W司長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心工作會(huì)議上說：“學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力培養(yǎng)是弱項(xiàng)，也是提高高等教育教學(xué)質(zhì)量的重中之重?！?/p>
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、電氣工程、機(jī)械電子工程等多個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是一門實(shí)用性和動(dòng)手性很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)硬件類課程。在以往的教學(xué)中，微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師講課為主，學(xué)生以驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)為主，無法提高學(xué)生在該課程實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性，造成學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力下降。
我院結(jié)合自身的實(shí)際情況，對(duì)微機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，逐漸探索并總結(jié)出了一套獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及手段，取得了良好的效果。
一、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，設(shè)置本課程的目的是使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理及典型接口技術(shù)，建立微機(jī)系統(tǒng)整體概念，使學(xué)生具有運(yùn)用現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟、硬件開發(fā)的初步能力。精心選擇和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，本著將驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的原則編寫實(shí)驗(yàn)教材。我校根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和理論教學(xué)的情況，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成3個(gè)層次。
1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
緊跟理論教學(xué)進(jìn)程，以單元實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)軟硬件工作原理及常用接口芯片的功能和使用方法。在內(nèi)容上主要安排了一些驗(yàn)證性和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。比如流水燈顯示實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)8255A芯片實(shí)現(xiàn)LED燈的流水顯示，從而使學(xué)生了解和掌握8255A芯片的編程方法。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的功能，如8255A芯片的選通輸入/輸出方式及雙向輸入/輸出方式操作，從而鞏固學(xué)生對(duì)8255A芯片的理解。其他還有接口電路譯碼、中斷、串行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等實(shí)驗(yàn)。通過這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。
2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
在較好地完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指教師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和編寫程序，并最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。比如在學(xué)生完成8255A并行接口實(shí)驗(yàn)和8255A中斷控制器實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)通過中斷來控制8255A的輸入和輸出。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能必須將8255A并行接口芯片和8259A中斷控制器芯片組合使用，讓學(xué)生自行搭建線路并編寫相應(yīng)的程序。這樣既能鞏固學(xué)生前面所學(xué)的知識(shí)，又可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。
3.綜合性實(shí)驗(yàn)
綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是要將學(xué)生學(xué)過的主要功能部件有機(jī)地結(jié)合進(jìn)來，形成一個(gè)有意義的整體，使學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng)整合的基本方法。該類實(shí)驗(yàn)一般較復(fù)雜，也比較難實(shí)現(xiàn)，因此我院該類實(shí)驗(yàn)安排在課程設(shè)計(jì)階段。綜合性實(shí)驗(yàn)是由教師給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生根據(jù)所掌握的知識(shí)，通過不同的方法和不同的途徑來完成實(shí)驗(yàn)。例如溫度監(jiān)控系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)等。通過這類綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴沟脤W(xué)生對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)這門課程有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。
在綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生必須運(yùn)用自己掌握的知識(shí)進(jìn)行分析和探討，學(xué)習(xí)主動(dòng)、目的明確，通過不同的途徑和方法來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模欣趧?chuàng)新能力的培養(yǎng)。
二、教學(xué)方法的改革
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)與指導(dǎo)方法也要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大體上都是“課堂預(yù)習(xí)―課堂實(shí)驗(yàn)―課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的模式，在這樣的模式中教師始終處于主導(dǎo)地位，學(xué)生總是按教師的指導(dǎo)或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書走，機(jī)械地照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的連線圖和程序，這樣無法發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀能力性。
筆者在實(shí)際教學(xué)中，采用了“精講―示例―設(shè)問―點(diǎn)撥”的四個(gè)環(huán)節(jié)教學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)效果良好。精講就是在實(shí)驗(yàn)前教師要充分給學(xué)生講清楚實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生心中有數(shù)；示例就是針對(duì)實(shí)驗(yàn)問題引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該怎么走，盡量減少走彎路的現(xiàn)象；設(shè)問就是要引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，最終解決問題，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心；點(diǎn)撥就是針對(duì)不同的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出的問題及暴露的問題，給予必要的提示。這四個(gè)環(huán)節(jié)是緊密相連的，它改變了原來學(xué)生完成任務(wù)了事的被動(dòng)模式，通過系統(tǒng)而有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的原創(chuàng)力。
三、提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)效率
提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成功的保證。我院于2007年購(gòu)買了西安唐都科教儀器有限公司的TD―PITC32位微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)40套，它是基于PCI總線擴(kuò)展的32位微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過PCI總線擴(kuò)展卡將32位PCI擴(kuò)展總線連接到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，通過邏輯電路轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)32位系統(tǒng)總線，可以完成32位微機(jī)原理、32位微機(jī)接口技術(shù)、PCI總線技術(shù)與Windows下驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在具體開展實(shí)驗(yàn)課時(shí)，我院實(shí)行小班制，即40人為一班，保證每人一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境既增加了學(xué)生鍛煉的機(jī)會(huì)，同時(shí)也培養(yǎng)了他們獨(dú)立解決問題的能力。
四、改進(jìn)考核方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性
考核方式是教學(xué)過程中一個(gè)重要輔助手段，發(fā)揮考核方式的導(dǎo)向和監(jiān)督作用是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行的有力保證。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，讓學(xué)生重視微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課，我院將考核方式作了相應(yīng)改進(jìn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考核，按5分制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）評(píng)定成績(jī)。評(píng)分依據(jù)包括以下幾個(gè)方面：
1.平時(shí)成績(jī)。包括平時(shí)考勤、遵守紀(jì)律、學(xué)習(xí)中的工作態(tài)度、預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)程序的編寫情況、提問、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成等。
2.考試成績(jī)。包括完成依次隨機(jī)抽取的實(shí)驗(yàn)的操作能力、完成能力、完成結(jié)果及總結(jié)報(bào)告等。
3.實(shí)驗(yàn)總成績(jī)。70%平時(shí)成績(jī)+30%實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。
其他注意事項(xiàng)：教師要把關(guān)，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確實(shí)是由實(shí)驗(yàn)者做出的。對(duì)弄虛作假者給予不及格的成績(jī)。
五、提供開放式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)
良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不僅要滿足內(nèi)教學(xué)的需要，還要為一些優(yōu)等生進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供方便。因此，我院實(shí)行開放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，每周實(shí)驗(yàn)室開放3天，并且配備專業(yè)教師值班。建立開放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，包括教學(xué)時(shí)間開放、教學(xué)內(nèi)容開放、實(shí)驗(yàn)元器件開放。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生被教師限制在多個(gè)限定條件下，不能發(fā)揮自己的才能和創(chuàng)造性，我院允許學(xué)生結(jié)合課程學(xué)習(xí)和自己的時(shí)間安排，根據(jù)自己的興趣提出實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方便，并可在一個(gè)較寬松的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成。教師積極鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己的思路和實(shí)驗(yàn)構(gòu)想，盡力創(chuàng)造條件引導(dǎo)和支持他們開展有意義的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)于學(xué)生創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)成果給予獎(jiǎng)勵(lì)。設(shè)置這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件，有利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和創(chuàng)造能力。
綜合前面的觀點(diǎn)，我們認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是不斷加強(qiáng)自身建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的核心是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)是建立計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大環(huán)境，實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的載體是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容，加速實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的催化劑是實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法的改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要標(biāo)志是出版高水平的實(shí)驗(yàn)教材。
高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力，掌握科學(xué)的方法和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度至關(guān)重要。只有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法，提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)與管理水平，才能培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)的人才來。
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一、教學(xué)現(xiàn)狀
該課程包含理論課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分。由于理論課堂教學(xué)部分的內(nèi)容比較抽象，加上學(xué)生匯編語言程序設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)不扎實(shí)，導(dǎo)致學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力不強(qiáng)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，甚至出現(xiàn)學(xué)生無法獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的現(xiàn)象。筆者認(rèn)為主要原因大致有以下幾點(diǎn)：
1.課程內(nèi)容涵蓋的知識(shí)面廣導(dǎo)致學(xué)生對(duì)它失去信心、耐心和興趣
表面上看來，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程屬于硬件課程范疇，而實(shí)質(zhì)上它的教學(xué)內(nèi)容綜合了微型計(jì)算機(jī)軟、硬件的理論知識(shí)，既要有良好的硬件基礎(chǔ)，還要有扎實(shí)的能面向機(jī)器語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的能力的同學(xué)，才能真正理解課程內(nèi)容的含義。這對(duì)于大多數(shù)沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，特別是基礎(chǔ)又不是很扎實(shí)的同學(xué)而言，就會(huì)覺得這門課程很難懂、枯燥，從而導(dǎo)致興趣下降，主動(dòng)性、積極性也受到了影響。
2.太多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容阻礙了發(fā)散性的思維
目前的教學(xué)大綱在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上規(guī)定了太多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這使得學(xué)生不用上實(shí)驗(yàn)室也知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么，結(jié)果數(shù)據(jù)是什么，實(shí)驗(yàn)報(bào)告在宿舍里就可以完成了。久而久之，使學(xué)生有了惰性，原本強(qiáng)烈的好奇心和動(dòng)手、動(dòng)腦欲望在必須要完成的作業(yè)中消失了。
鑒于這些原因，必須進(jìn)行《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)方法的改革。
二、新的教學(xué)方法改革
1.從理論課堂教學(xué)內(nèi)容入手，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段
（1）重新整合教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)突出，言簡(jiǎn)意賅，化繁為簡(jiǎn)。例如一些計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換、數(shù)的表示、數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算可以略去不講。一方面，這些內(nèi)容與理解微機(jī)系統(tǒng)的整體概念和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用開發(fā)能力關(guān)系不大，另一方面，可以減少和先修課程內(nèi)容上的重復(fù)，造成課時(shí)浪費(fèi)。而雖然計(jì)算機(jī)組成原理課程中講解過尋址方式，匯編語言程序設(shè)計(jì)課上學(xué)過機(jī)器指令，C或C++課程上涉及到程序設(shè)計(jì)思想，先修課程中接觸過中斷、DMA等概念，但在《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程中卻仍然要重點(diǎn)講解，因?yàn)檫@些概念和設(shè)計(jì)思想是理解課程內(nèi)容的基礎(chǔ)，是開發(fā)設(shè)計(jì)思路的源泉。
（2）改變先理論再實(shí)踐的教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生的興趣和信心。原本的教學(xué)中是老師的一味灌輸，學(xué)生只能被動(dòng)接收。造成考試前死記硬背，考完試了，也不知道學(xué)了啥?，F(xiàn)在的教學(xué)模式采用先給出問題，再回到理論；先從個(gè)別現(xiàn)象，再到一般情況；先從零散知識(shí)的積累，再到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。例如：在講授總線和接口技術(shù)部分時(shí)，在課堂教學(xué)中先讓同學(xué)講述自己生活中感覺到新鮮的電子產(chǎn)品，并闡述之所以引起他興趣的原因。然后一邊讓學(xué)生思考他感興趣的部分都采用了哪些先進(jìn)技術(shù)，一邊告訴同學(xué)目前大多數(shù)的電子產(chǎn)品都采用了嵌入式的單片機(jī)技術(shù)，甚至有些是實(shí)時(shí)的嵌入式系統(tǒng)，最后引導(dǎo)學(xué)生在系統(tǒng)中如何進(jìn)行總線和接口的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了接口技術(shù)這一章節(jié)的內(nèi)容講解。
（3）先進(jìn)的教學(xué)手段的應(yīng)用，可以將枯燥、晦澀難懂的課堂內(nèi)容變得生動(dòng)、一目了然?，F(xiàn)代化的多媒體技術(shù)在課堂上的采用，使得同學(xué)耳目一新。當(dāng)動(dòng)態(tài)的畫面配以同步的解說，真實(shí)而直觀地將程序的流程、指令的執(zhí)行過程或者微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部呈現(xiàn)在學(xué)生面前時(shí)，學(xué)生有身臨其境的感覺。這樣生動(dòng)的教學(xué)手段，將幫助學(xué)生將教學(xué)內(nèi)容化難為易、化繁為簡(jiǎn)。
2.從實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分入手，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>
（1）設(shè)計(jì)不同程度和類型的實(shí)驗(yàn)供學(xué)生選擇，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容因人而異，因材施教。首先將教學(xué)大綱中要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成兩部分，一部分在課堂上配合課堂教學(xué)內(nèi)容演示給同學(xué)，這部分大多是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。剩下的一部分，屬于基礎(chǔ)性的，是幫助同學(xué)理解基本教學(xué)內(nèi)容的，留給同學(xué)自己在實(shí)驗(yàn)室完成。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還設(shè)計(jì)有一些創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)可供同學(xué)選擇，例如，8255A和8253A芯片組合實(shí)驗(yàn)等。這部分適合有了一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)的同學(xué)做，若同學(xué)們選擇了做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，就可以代替基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中8255A和8253A芯片設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。最后一部分是創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，也是最具挑戰(zhàn)性和誘惑力的部分。學(xué)生可以選擇已有的可參考的實(shí)驗(yàn)題目，可以是在課堂上討論過的、自己看到過的、曾經(jīng)吸引自己注意力的產(chǎn)品的部分功能，也可以是經(jīng)過自己獨(dú)立思考、自己設(shè)計(jì)并完成的系統(tǒng)。目前，我們給出可以參照的實(shí)驗(yàn)有：路口紅綠燈語音提示系統(tǒng)、私家車出入驗(yàn)證系統(tǒng)等。這些實(shí)驗(yàn)比較實(shí)用但又不是很復(fù)雜，學(xué)生選擇了這些實(shí)驗(yàn)并最終能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能的，便可以免做所有的實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分按難易程度分成基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性和創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容因人而異、教育因材施教。
（2）實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開放，讓學(xué)生隨時(shí)能設(shè)計(jì)、思考并驗(yàn)證自己的想法。以前學(xué)生要進(jìn)實(shí)驗(yàn)室要任課老師安排，老師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，規(guī)定好時(shí)間，全部同學(xué)做同樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在，選擇做創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以自己在網(wǎng)上向?qū)嶒?yàn)室老師登記使用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，自己和實(shí)驗(yàn)室老師聯(lián)系需要的器材和元件，也可以自己帶設(shè)備和元器件進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，有問題可以隨時(shí)和任課老師電話或當(dāng)面交流。這樣，經(jīng)過自己的努力完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)造力、成就感、滿足感增強(qiáng)。
(華北理工大學(xué)理學(xué)院，河北唐山063009)摘要：分析地方高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力為目標(biāo)，提出將虛擬實(shí)驗(yàn)體系融入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建集虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)平臺(tái)和綜合測(cè)試平臺(tái)為一體的虛實(shí)融合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供豐富的課內(nèi)外實(shí)踐訓(xùn)練，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)提高其應(yīng)用技能和創(chuàng)新素質(zhì)。
關(guān)鍵詞 ：大學(xué)計(jì)算機(jī)；虛實(shí)融合；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；教學(xué)改革
基金項(xiàng)目：全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)( 201448；201449)。
第一作者簡(jiǎn)介：張春英，女，教授，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)教育，zchunying@ncst．edu．cn。
1 地方高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)能力需求的變化，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，教學(xué)過程中也凸顯出各種問題。尤其在地方高校，各種條件的制約讓計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨一系列問題。
(1)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)不強(qiáng)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是大學(xué)生入學(xué)后的第一門計(jì)算機(jī)課程，大部分學(xué)生沒有意識(shí)到課程的重要性，他們的學(xué)習(xí)意識(shí)仍停留在簡(jiǎn)單操作上，沒有對(duì)計(jì)算機(jī)原理性知識(shí)的渴求，沒有意識(shí)到計(jì)算機(jī)知識(shí)的系統(tǒng)性，沒有深入理解計(jì)算機(jī)處理事務(wù)的過程，缺乏“計(jì)算思維”。遇到陌生、復(fù)雜的問題時(shí)，不知從何下手，不能用計(jì)算機(jī)知識(shí)對(duì)問題進(jìn)行分析解決。
(2)教師對(duì)改革認(rèn)識(shí)不深。課程改革一直是授課教師考慮的重要課題。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程也經(jīng)歷了多次的改革，從一開始的“文化技術(shù)基礎(chǔ)”到后來的“信息技術(shù)基礎(chǔ)”，再到現(xiàn)在的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”，每次變革主要體現(xiàn)為形式的變化，而不是內(nèi)容的變革。教師因受諸多因素（如教學(xué)大綱、社會(huì)需求、固化的教學(xué)模式等）的制約，思維被長(zhǎng)期禁錮于軟件訓(xùn)練和操作培養(yǎng)方面，對(duì)于實(shí)質(zhì)內(nèi)容的改革認(rèn)識(shí)深度不夠。
(3)管理層的重視程度不夠。越來越多的人會(huì)簡(jiǎn)單使用計(jì)算機(jī)，這就造成很多教育管理層的人員懷疑大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門課程的重要性，甚至其存在的必要性。目前在很多學(xué)校，這門課程的課時(shí)已被縮減，教學(xué)設(shè)施配備也顯得匱乏；部分學(xué)校甚至已停止該課程的開設(shè)。
2 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革勢(shì)在必行
目前，各大高校積極開展將“計(jì)算思維”納人大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的相關(guān)教學(xué)改革中，但效果并不明顯。究其根源，在于高校對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)還不夠成熟，沒有形成完整的指導(dǎo)體系，思路不清晰。
我國(guó)高校教育有著明顯的層次關(guān)系，各級(jí)院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是不同的，基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革必須分類型、分層次進(jìn)行。地方院校既不能完全放棄現(xiàn)有的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，搞“一刀切”；也不能完全沿用以前的內(nèi)容，任由課程形勢(shì)惡化。在此背景下，華北理工大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革如何實(shí)施，是任課教師需要思考的關(guān)鍵問題。
3 構(gòu)建“虛實(shí)融合”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
3.1 引入虛擬實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維
2014年3月，我們走訪了北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部，李鳳霞教授介紹了由她的教學(xué)團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)的計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)體系，以及“以虛擬實(shí)驗(yàn)方法促進(jìn)計(jì)算思維落地的教學(xué)研究”的整個(gè)實(shí)施過程。經(jīng)過深度交流討論，我們體會(huì)到，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革起到很大的推動(dòng)作用，將虛擬實(shí)驗(yàn)引入實(shí)踐教學(xué)過程，在深化理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)兼顧應(yīng)用能力的培養(yǎng)。結(jié)合學(xué)校地方特色和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革現(xiàn)狀，我們制定了一套基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的虛實(shí)融合教學(xué)模式：從北京理工大學(xué)開發(fā)的18個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)中，選取其中6個(gè)實(shí)驗(yàn)融入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并為此重新制定了教學(xué)日歷，調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，見表1。該模式于2014年9月正式實(shí)施。
3.2 構(gòu)建虛實(shí)融合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)思維落地
針對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力，我們構(gòu)建了虛實(shí)融合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將課程的實(shí)踐教學(xué)分為虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)平臺(tái)和綜合測(cè)試平臺(tái)，如圖1所示。
虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)旨在通過仿真軟件的交互演示使學(xué)生真實(shí)體會(huì)計(jì)算機(jī)的思維模式。平臺(tái)部分實(shí)踐了計(jì)算思維在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中的表達(dá)問題，如“圖靈機(jī)模型與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)虛擬拆裝”“字符編碼與信息交換”等實(shí)驗(yàn)，不同程度地展示了基于計(jì)算機(jī)的問題求解的優(yōu)勢(shì)和限制，說明了形式化方法的基本理論和概貌。
實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)旨在提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)際操作技能。平臺(tái)共設(shè)計(jì)了16個(gè)實(shí)驗(yàn)和8個(gè)綜合能力訓(xùn)練，主要內(nèi)容包括操作系統(tǒng)基礎(chǔ)、文字處理基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)含實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；綜合能力訓(xùn)練共包括26個(gè)題目。
網(wǎng)絡(luò)作業(yè)平臺(tái)旨在跟蹤檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平和知識(shí)掌握情況。平臺(tái)針對(duì)每個(gè)章節(jié)設(shè)計(jì)了選擇題、填空題、判斷題、問答題和操作題；章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后將題目通過系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可登錄平臺(tái)隨時(shí)完成作業(yè)，在作業(yè)截止日期前，對(duì)該項(xiàng)作業(yè)學(xué)生可多次提交，平臺(tái)以最后一次為準(zhǔn)。在作業(yè)評(píng)判后，學(xué)生可查看作業(yè)成績(jī)和作業(yè)中的錯(cuò)誤。
綜合測(cè)試平臺(tái)旨在檢驗(yàn)并激勵(lì)學(xué)生提高自己的知識(shí)水平和計(jì)算機(jī)操作能力。其中設(shè)計(jì)了分章節(jié)的試題庫(kù)，引入了其他高校的多套大學(xué)計(jì)算機(jī)課程試卷。每學(xué)期組織學(xué)生進(jìn)行1～2次階段測(cè)驗(yàn)，我們采取按一定的難易度比例隨機(jī)抽題的策略，題目來自多所大學(xué)，如此可以使學(xué)生緊跟全國(guó)高校學(xué)生的水平。
4 新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下的教學(xué)改革實(shí)踐
我們?cè)谠械摹捌脚_(tái)+軟件”框架下，引入新的教學(xué)模式，具體表現(xiàn)為：
1)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)部分實(shí)踐了計(jì)算思維的表達(dá)問題。
引入的6個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)側(cè)重于計(jì)算機(jī)原理性、基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性的教學(xué)內(nèi)容展示。虛擬實(shí)驗(yàn)的演示、交互和驗(yàn)證，使得抽象、枯燥的原理變得生動(dòng)并易于理解；虛擬實(shí)驗(yàn)深度剖析計(jì)算機(jī)的基本原理，讓學(xué)生在分析實(shí)際問題時(shí)能夠站在計(jì)算機(jī)的角度思考，從而利用計(jì)算機(jī)解決問題，引導(dǎo)學(xué)生建立計(jì)算思維的方式。
“圖靈機(jī)模型與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)虛擬拆裝”實(shí)驗(yàn)，采用動(dòng)畫形式展示了圖靈機(jī)模型和馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，使學(xué)生更深刻地理解計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心問題，真正認(rèn)識(shí)計(jì)算的本質(zhì)；通過對(duì)實(shí)際微機(jī)的虛擬拆裝，學(xué)生可以從系統(tǒng)級(jí)的角度直觀地了解微機(jī)的硬件系統(tǒng)組成及各部件的作用。該實(shí)驗(yàn)解決了地方院校計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)資源缺乏的問題，能促進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)可計(jì)算問題和可計(jì)算系統(tǒng)的深刻理解。
“計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與計(jì)算”實(shí)驗(yàn)，結(jié)合二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)、計(jì)算和處理來說明計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與計(jì)算規(guī)則，使學(xué)生理解并掌握數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法及特性。通過數(shù)的精度、溢出等概念演示，學(xué)生可以了解計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)所具有的優(yōu)勢(shì)及所受的限制，在運(yùn)用計(jì)算機(jī)時(shí)就會(huì)考慮數(shù)據(jù)的約束。
“字符編碼與信息交換”實(shí)驗(yàn)，主要涉及字符型數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的編碼表示與輸入輸出的信息交換。通過對(duì)西文字符和漢字字符的輸入、查找與顯示的過程演示，學(xué)生可以了解AsciI碼、漢字輸入碼、國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼、字形碼等多種編碼的作用及編碼方法，加深對(duì)編碼方法、信息交換等技術(shù)的理解，進(jìn)而掌握計(jì)算機(jī)信息處理的基本原理。
“一條指令的執(zhí)行過程”實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示指令執(zhí)行的過程，展示計(jì)算機(jī)有關(guān)部件的工作方式及各類信息的流動(dòng)方式。通過該實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生以最簡(jiǎn)單的方式體驗(yàn)微指令的作用以及計(jì)算機(jī)各主要部件協(xié)調(diào)工作的過程；加深對(duì)指令、微指令以及指令系統(tǒng)的理解，了解指令執(zhí)行的3個(gè)重要階段：取指令、譯碼、執(zhí)行；進(jìn)一步認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)工作原理，體會(huì)硬件的支持和限制，將計(jì)算思維運(yùn)用到問題求解中。
每個(gè)實(shí)驗(yàn)演示結(jié)束后，學(xué)生必須填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以深入理解和掌握實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)點(diǎn)。報(bào)告以提問的方式記錄了實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程。通過填寫虛擬實(shí)驗(yàn)中每一步驟所引發(fā)的部件變化和運(yùn)行結(jié)果，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過程再現(xiàn)，深度思考計(jì)算機(jī)工作的原理，了解計(jì)算機(jī)解決問題的機(jī)制，建立計(jì)算思維的思考過程。
2)實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作技能。
將實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為課內(nèi)指導(dǎo)與課外強(qiáng)化。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)由教師布置并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行，訓(xùn)練基本操作技能。課外實(shí)驗(yàn)拓展知識(shí)學(xué)習(xí)、強(qiáng)化綜合應(yīng)用和課程設(shè)計(jì)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)中涉及的部分實(shí)驗(yàn)見表2。
課內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先按照實(shí)驗(yàn)步驟要求進(jìn)行簡(jiǎn)單練習(xí)，達(dá)到掌握基本操作技能的水平；然后在沒有提示的情況下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證之前的操作方法；最后根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)作品，使其操作能力得到鞏固提高。
拓展學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)不局限于課程大綱要求，以問題或?qū)ｎ}導(dǎo)向?yàn)橹?，設(shè)計(jì)的內(nèi)容反映當(dāng)前的新技術(shù)和新問題，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，使教和學(xué)都能有自主空間。
綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于教學(xué)環(huán)節(jié)中的大作業(yè)，適合小組協(xié)作完成，可以和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)配合作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)與實(shí)際結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究精神。
課程設(shè)計(jì)是針對(duì)某個(gè)知識(shí)模塊設(shè)計(jì)的綜合性應(yīng)用案例，兼顧基礎(chǔ)內(nèi)容和拓展知識(shí)，為學(xué)生提供更自由、更主動(dòng)的發(fā)揮空間，鍛煉學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。
3)調(diào)整綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，體現(xiàn)虛實(shí)融合的實(shí)踐效果。
課程考核方式采用過程考核與終結(jié)考核相結(jié)合的方式進(jìn)行：最終成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(30%)+階段成績(jī)(30%)+期末成績(jī)(40%)。
(1)平時(shí)成績(jī)。由出勤(5%)、模塊成績(jī)(15%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(10%)組成。模塊成績(jī)指每個(gè)模塊結(jié)束之后的綜合練習(xí)成績(jī)，學(xué)生利用課外時(shí)間來完成，可根據(jù)自己實(shí)際情況練習(xí)多次，以最后一次成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告就是6個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)必須在l學(xué)時(shí)內(nèi)完成。學(xué)生在課堂內(nèi)一邊做實(shí)驗(yàn)一邊填寫報(bào)告內(nèi)容，這讓他們有思考和探討空間，但課堂結(jié)束前必須提交報(bào)告。
(2)階段成績(jī)。每部分內(nèi)容結(jié)束后，設(shè)定一次隨堂測(cè)驗(yàn)，在規(guī)定時(shí)間完成規(guī)定內(nèi)容，當(dāng)堂記錄成績(jī)。這是對(duì)每個(gè)模塊學(xué)習(xí)效果的一個(gè)驗(yàn)收，以此考核學(xué)生掌握知識(shí)的情況。
(3)期末成績(jī)。期末考試采用上機(jī)考試，題型包括選擇題和操作題。選擇題不是簡(jiǎn)單的概念考核，而是從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)角度設(shè)定合理題目，體現(xiàn)計(jì)算思維；操作題仍是對(duì)應(yīng)用軟件的綜合考核。
綜合考核方式符合既定的教學(xué)大綱要求，能真實(shí)體現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)融合后的教學(xué)效果。
5 結(jié)語
在以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為目標(biāo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革中，構(gòu)建虛實(shí)融合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將北京理工大學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)體系融人實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)、圖形圖像、可視化、人機(jī)交互等多種技術(shù)，將難以表達(dá)的概念、理論和方法以虛擬軟件方式呈現(xiàn)，既方便了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，又形象直觀地展示了計(jì)算機(jī)原理性內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解掌握。今后我們還要進(jìn)一步改革教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置，充分體現(xiàn)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李鳳霞，陳宇峰，李仲君，等．大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)[M]．北京：高等教育出版社，2013.
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：TP368.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1672-5913（2007）08-0028-03
The Teaching Reform and Exploration of Single Chip Computer Experiment
ZHANG Xin, ZHANG Yan, YANG Li, GAO Qun
(School of Information and Electronics Engineering, Shandong Institute of Business and Technology, Shandong, Yantai, 264005, China)
Abstract: The necessity of experiment teaching reform of " Single chip computer Principle and Application" curriculum has been analyzed in the paper. the new experiment educational reform plan has be proposed, which’s goal lies in to stimulate the enthusiasm which the student studies, to train the project consciousness and the ability to analysis question and solves question and to enhance student's innovation ability and comprehensive quality.
Keywords: single chip computer experiment; experimental teaching;teaching reform
1 引言
作為典型代表，單片機(jī)推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中重要的智能化工具。無論是尖端科技，如軍事、通信、能源、機(jī)器人、交通、IT，還是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、玩具及個(gè)人信息終端等諸多領(lǐng)域，都離不開單片機(jī)，其使用率和普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他類型的計(jì)算機(jī)。因此“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程也在高校的計(jì)算機(jī)類、電子類、電氣類、機(jī)械類等專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中有著特殊的地位。這些專業(yè)除了單獨(dú)設(shè)課程外，在涉及的許多實(shí)踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是應(yīng)用最廣泛的手段之一。近年來，在高校中大力推行的各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，單片機(jī)已成為主要方法。
2 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)改革的必要性
“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，在重視理論教學(xué)的同時(shí)，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)硬件電路、編制軟件程序、仿真調(diào)試等實(shí)驗(yàn)過程，才能更好地掌握單片機(jī)的理論知識(shí)和應(yīng)用技能。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、方法呆板，實(shí)驗(yàn)課一直以教師為中心，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，用統(tǒng)一的模式，按照指導(dǎo)書上規(guī)定的步驟做相同的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)、手段相對(duì)較落后，效率不高。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，也不能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)單片機(jī)行業(yè)人才的需求，必須對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。
3 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索
要使學(xué)生真正掌握知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)，必須通過學(xué)生的親身實(shí)踐。如何通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和消化課堂上所學(xué)知識(shí)，掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，同時(shí)又培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，造就綜合型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，具有重要的意義。
3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革
根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要有硬件的認(rèn)知、指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?？紤]到學(xué)生已學(xué)習(xí)了一些相關(guān)的課程，掌握了一定的硬件知識(shí)、軟件知識(shí)以及編程方法，基于學(xué)時(shí)的限制，這部分的內(nèi)容可讓學(xué)生利用課外時(shí)間自行完成。
基本接口實(shí)驗(yàn)安排在課堂進(jìn)行，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。它包括硬件接線與軟件編程兩部分。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計(jì)、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調(diào)試。
實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常是理論知識(shí)的驗(yàn)證，很少有應(yīng)用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)旨在幫助學(xué)生全面掌握所學(xué)內(nèi)容，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。安排的內(nèi)容主要是簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，指導(dǎo)書只給出了任務(wù)、要求和原理性說明，學(xué)生必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和要求，獨(dú)立完成軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。學(xué)生要自己分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的理解。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
正確處理好三類實(shí)驗(yàn)關(guān)系?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)是綜合型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。必要的基本實(shí)驗(yàn)是不可缺少的，學(xué)生可以通過基本實(shí)驗(yàn)掌握單片機(jī)的基本原理。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；緦?shí)驗(yàn)可安排在教學(xué)環(huán)節(jié)的前期，其目的在于在教學(xué)開始之初幫助學(xué)生熟悉單片機(jī)軟硬件環(huán)境。而綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使學(xué)生受到更為實(shí)際、更加全面的科學(xué)研究訓(xùn)練，沒有現(xiàn)成的模式可循，主要利用實(shí)驗(yàn)后期、開放實(shí)驗(yàn)室結(jié)合課程設(shè)計(jì)、課外興趣小組、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)雖然有一定難度和深度，但對(duì)學(xué)生很有吸引力，能使學(xué)生從被動(dòng)應(yīng)付實(shí)驗(yàn)變成主動(dòng)實(shí)驗(yàn)，不僅提高了基本操作技能，也發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。
3.2 精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取要做到典型的芯片都安排有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要適應(yīng)不同層次學(xué)生的需要，將單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步向綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)類型發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增加以設(shè)計(jì)性、系統(tǒng)性為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)既要進(jìn)行硬件接線，又要編寫程序，且程序的準(zhǔn)確編寫是實(shí)驗(yàn)成功的前提條件；有些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要在有限的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)是不容易的。因此，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書時(shí)，要精心設(shè)計(jì)，對(duì)程序比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，給出部分的程序，并將其中的關(guān)鍵語句刪去或是用錯(cuò)誤的語句來取代，由學(xué)生去完善。這樣可以縮短學(xué)生編寫程序的時(shí)間，又能使學(xué)生掌握其中的關(guān)鍵。重視思考分析題的設(shè)計(jì)，使學(xué)生通過完成思考分析題，拓寬知識(shí)面、提高分析問題和解決問題的能力。
3.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
3.3.1 要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí).
實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是提高實(shí)驗(yàn)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在每次實(shí)驗(yàn)完成后，就布置下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，并在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)通過提問、檢查預(yù)習(xí)報(bào)告等形式進(jìn)行檢查。學(xué)生通過預(yù)習(xí)并聽了教師的講授之后，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)就能做到心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作的過程也比較容易實(shí)現(xiàn)，還能提出一些問題與指導(dǎo)教師探討，效果較好。
3.3.2 啟發(fā)式教學(xué)
在實(shí)驗(yàn)過程中，積極對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，最大限度地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用。對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出的問題，不做正面的回答，而是圍繞問題引導(dǎo)學(xué)生積極地對(duì)待實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，并自己動(dòng)手獨(dú)立解決問題。將傳統(tǒng)的以教師和課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式，逐步演變成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以教師為主導(dǎo)，綜合實(shí)驗(yàn)教師與學(xué)生并重，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主的多種形式。鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際自己立項(xiàng)，獨(dú)立完成項(xiàng)目。
在實(shí)驗(yàn)過程中啟發(fā)學(xué)生尋找解決方法，就能訓(xùn)練學(xué)生遇到問題（提出問題）─尋找方法（分析問題）─解決問題的方法和技巧，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，使實(shí)驗(yàn)更具有實(shí)踐性和實(shí)用性。
3.3.3 通過多種渠道實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)
教學(xué)過程中要與學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)緊密結(jié)合；通過課堂實(shí)踐教學(xué)、課外科研訓(xùn)練實(shí)踐、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等多種渠道實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)。利用課程設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)級(jí)綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生將各章學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行綜合歸納，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用水平。以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、山東省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為契機(jī)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
3.3.4 鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間到開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
開放實(shí)驗(yàn)室是由教師組織學(xué)生利用課余時(shí)間開展的教學(xué)活動(dòng)，它是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充和完善，是學(xué)生獨(dú)立思考、親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，也是解決學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多這一矛盾的重要手段。指導(dǎo)教師可以結(jié)合課堂上的內(nèi)容，提出一些設(shè)計(jì)性題目或?qū)W生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目與方案，由學(xué)生獨(dú)立操作調(diào)試，最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告及收獲。基礎(chǔ)好的同學(xué)得到了施展才能的機(jī)會(huì)，可以設(shè)計(jì)出頗有特色的實(shí)驗(yàn)方案，寫出很好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一般同學(xué)也會(huì)感到有壓力，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的自覺性。
3.3.5 充分利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室
充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求，將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器、實(shí)驗(yàn)所用到的芯片工作原理和外形通過多媒體技術(shù)設(shè)計(jì)制作出將文字、圖形、圖像、聲音、視頻、動(dòng)畫等集于一體的多媒體虛擬實(shí)驗(yàn)軟件。形象逼真地將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前，產(chǎn)生動(dòng)靜結(jié)合的畫面和智能性啟發(fā)誘導(dǎo)功能，使學(xué)生身臨其境，直接去感受、體驗(yàn)，便于學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)的基礎(chǔ)理論，同時(shí)了解實(shí)驗(yàn)基本技能，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較多的信息量，為教學(xué)提供高效、交互、實(shí)時(shí)的操作環(huán)境和良好的服務(wù)。大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
3.4 在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中融入單片機(jī)內(nèi)容
為了進(jìn)一步加強(qiáng)單片機(jī)的應(yīng)用，在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中融入單片機(jī)應(yīng)用內(nèi)容，使之成為專業(yè)課程設(shè)計(jì)的重要組成部分，從而使學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)獲得綜合培養(yǎng)和鍛煉，具備單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)能力。
3.5 規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告，改革考核模式
實(shí)驗(yàn)完成后，要求學(xué)生按規(guī)范寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范完成，是實(shí)驗(yàn)效果的綜合反映。
改革考核模式，從理論和實(shí)踐兩方面進(jìn)行，重點(diǎn)考核和評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力。考試成績(jī)采用百分制：期末考試占60%、平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、答疑、課堂提問）占10%、實(shí)驗(yàn)占30%，加大實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)谡麄€(gè)課程成績(jī)的比重，以促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。若實(shí)驗(yàn)成績(jī)不合格，則取消其筆試資格。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定方法為：預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，硬件電路連接占25%，軟件設(shè)計(jì)占25%，系統(tǒng)調(diào)試占25%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占15%。另外，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，根據(jù)解決的情況可獎(jiǎng)勵(lì)0～50分（百分制）。
為了充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，全天開放實(shí)驗(yàn)室。保證學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)順利完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)面考核。
3.6 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的培養(yǎng)，提高教師素質(zhì)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)教師，由于加強(qiáng)了綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得學(xué)生進(jìn)行同一項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)電路有所不同，這就對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求。必須加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的培訓(xùn)，造就一支穩(wěn)定的、高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。
4 結(jié)束語
通過對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性；使學(xué)生能夠?qū)W到更多的知識(shí)，實(shí)際操作能力也得到了一定程度的提高。同時(shí)也更新了教師知識(shí)，提高了教師的綜合能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的任務(wù)。我們只有立足單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際，逐步深入，取長(zhǎng)補(bǔ)短，推陳出新，才能建立起一套完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，新的教學(xué)方法才能日趨完善，也才能更好地適應(yīng)時(shí)展的需要。
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作者簡(jiǎn)介：
張?chǎng)危?965.5-），女，黑龍江省慶安縣人，山東工商學(xué)院信電學(xué)院教師，副教授，系副主任。主要從事單片機(jī)原理及應(yīng)用、微機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和智能控制系統(tǒng)的開發(fā)工作。
通信方式：山東煙臺(tái)山東工商學(xué)院信電學(xué)院，264005
關(guān)鍵詞：多媒體CAI；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1009-0118（2012）10-0159-02
化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)貫穿于整個(gè)化學(xué)的學(xué)習(xí)過程，也是培養(yǎng)化學(xué)創(chuàng)新人才的重要途徑。目前，許多高校都致力于實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)管理體制方面的改革，并取得了一定成效，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式和手段卻變化不大。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用多媒體CAI（Computer Aided Instruction簡(jiǎn)稱CAI），改進(jìn)教學(xué)手段，能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性、可聽性、直觀性、可控性，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)感、形象感、立體感，自然會(huì)激發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，營(yíng)造實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)良好的氛圍。本文結(jié)合一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，就多媒體CAI輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面作一些探索和思考。
一、利用多媒體CAI模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)
通過計(jì)算機(jī)模擬為學(xué)生建立一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，在這種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，學(xué)生可以進(jìn)入互動(dòng)、三維局面，直觀地了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，選擇正確的儀器組裝實(shí)驗(yàn)裝置，模擬實(shí)驗(yàn)操作，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。
（一）模擬微觀運(yùn)動(dòng)世界
現(xiàn)代教育教學(xué)技術(shù)具有豐富的表現(xiàn)能力，可以沖破時(shí)間和空間的限制，為學(xué)生提供豐富的感知對(duì)象，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，再現(xiàn)各種事物的細(xì)節(jié)和物體的運(yùn)動(dòng)，明確展示客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系，提高教學(xué)效果。運(yùn)用多媒體模擬微觀，以“宏觀”透視“微觀”，以“動(dòng)”示“靜”，展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)在變化原因，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)，促使認(rèn)識(shí)過程從感性到理性產(chǎn)生飛躍，達(dá)以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)之目的。例如物理化學(xué)中對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究，有碰撞理論和過渡態(tài)理論兩種模型，教師可以通過多媒體課件形象生動(dòng)的表示這兩種理論的具體內(nèi)涵，化抽象為具體，使學(xué)生在大腦中對(duì)這兩個(gè)具體的過程有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，以便于學(xué)生更快更好地掌握。
（二）模擬儀器分析實(shí)驗(yàn)
目前儀器分析已作為化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課開設(shè)，但面臨的問題是學(xué)生對(duì)分析儀器的了解較少，儀器原理抽象，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生多而一些大型儀器的數(shù)量不足和短缺，如核磁共振譜、X射線熒光光譜、電子能譜、質(zhì)譜儀等。即便對(duì)現(xiàn)有的紅外光譜儀、高壓液相色譜儀、氣相色譜儀等儀器，學(xué)生的使用和操作也非常有限，沒有足夠的動(dòng)手機(jī)會(huì)。借助計(jì)算機(jī)三維圖像和軟件技術(shù)，可以對(duì)儀器原理和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行智能化仿真模擬，展現(xiàn)各種儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)演示微觀分析過程，通過仿真圖形界面操作儀器，完成分析任務(wù)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前若能首先在計(jì)算機(jī)上熟悉這些模擬裝置和使用方法，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，就會(huì)更加輕松自信，也有利于儀器設(shè)備的維護(hù)、延長(zhǎng)儀器使用壽命。
（三）模擬現(xiàn)象模糊或不明顯或操作失敗的實(shí)驗(yàn)
在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)對(duì)元素單質(zhì)及化合物性質(zhì)和反應(yīng)的掌握非常重要。但在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，常出現(xiàn)觀察到的現(xiàn)象與理論不符或現(xiàn)象不明顯等情況，而影響學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的感性認(rèn)識(shí)。采用CAI動(dòng)畫模擬，可以使學(xué)生清晰而形象地看到加入試劑發(fā)生反應(yīng)后正確的顏色狀態(tài)變化，了解試劑用量、濃度及試劑加入順序，掌握正確的操作，分析實(shí)際實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象與理論不符的原因，提高思維分析能力。
實(shí)驗(yàn)中有時(shí)也因種種因素導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，而由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間、試劑所限不能重復(fù)進(jìn)行，在學(xué)生心里留下缺憾。采用CAI模擬可以再現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，模擬真實(shí)的操作，使操作者身臨其境地觀察反應(yīng)、記錄結(jié)果；同時(shí)可對(duì)比自身的操作，找出問題所在，提高實(shí)驗(yàn)技能。
（四）模擬一些特殊的實(shí)驗(yàn)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常涉及到一些有毒有害物質(zhì)的反應(yīng)，如二氧化氮、氯氣、二氧化硫、硫化氫等等。由于實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備限制及對(duì)有毒氣體的恐懼，實(shí)驗(yàn)時(shí)忙中出亂的情況時(shí)有發(fā)生，結(jié)果造成空氣污染，影響學(xué)生情緒而不能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用CAI模擬，不僅可以達(dá)到與實(shí)際操作相同的逼真效果也可以減少環(huán)境污染，有利于學(xué)生樹立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。
實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足等因素限制了一些儀器和試劑昂貴、操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)的開出。另外，實(shí)驗(yàn)操作危險(xiǎn)性較大的實(shí)驗(yàn)也不便在實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生進(jìn)行。采用CAI模擬則可以彌補(bǔ)以上不足，而且可以多次重復(fù)，有助于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野。
一些實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)會(huì)引起不良后果，甚至釀成事故。用CAI模擬違規(guī)操作，將產(chǎn)生的后果展示給學(xué)生，讓學(xué)生看到錯(cuò)誤操作產(chǎn)生后果的嚴(yán)重性，可有效地防止錯(cuò)誤操作的發(fā)生。例如，模擬停止減壓過濾時(shí)模擬先關(guān)水結(jié)果導(dǎo)致水倒吸至吸濾瓶的現(xiàn)象；用氫還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先通氫氣后加熱，利用CAI模擬先加熱后通氫氣即發(fā)生爆炸的現(xiàn)象；再如模擬高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣時(shí)誤加濃硫酸的現(xiàn)象,經(jīng)過反向?qū)嶒?yàn)?zāi)M，形成強(qiáng)烈的視覺反差效果，從而突出一些特殊性質(zhì)和特殊操作，達(dá)到激活思維強(qiáng)化記憶的目的，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。
（五）模擬一些反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)或較短的實(shí)驗(yàn)
有些反應(yīng)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而課堂教學(xué)時(shí)間有限，無法直接觀察結(jié)果，學(xué)生情緒受到干擾，不利于教學(xué)。如鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕問題，可將二根鐵釘放在盛有水的水槽內(nèi)，鐵釘上罩有試管，打出字幕“一段時(shí)間后”，通過電腦模擬存在的變化、有無色氣體產(chǎn)生，啟發(fā)學(xué)生思考原因。這樣的模擬使學(xué)生如臨其境，更易發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，提高分析問題的能力。
有些反應(yīng)反應(yīng)時(shí)間較短，學(xué)生無法捕捉到反應(yīng)的具體細(xì)節(jié)。一方面使學(xué)生的好奇心無法得到滿足，另一方面使學(xué)生知識(shí)掌握的不夠牢固。如氯水分解反應(yīng)速度非常慢，課堂上難以演示；再如濃H2SO4的稀釋時(shí)錯(cuò)誤地將水倒入濃H2SO4，會(huì)帶來什么后果呢？這是不能用實(shí)驗(yàn)來演示的，但都可通過動(dòng)畫模擬及加配音得到解決。
二、利用多媒體CAI建立實(shí)驗(yàn)習(xí)題、資料庫(kù)
利用微機(jī)存儲(chǔ)信息量大的特點(diǎn)，可以建立實(shí)驗(yàn)習(xí)題庫(kù)，并配備相應(yīng)答案，為解答學(xué)生的疑難問題提供方便。充分利用微機(jī)文字處理系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)多機(jī)分配和多窗口分配，使學(xué)生可以根據(jù)自身問題或興趣進(jìn)行選擇，既能發(fā)揮學(xué)生的參與性和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí)。
利用微機(jī)多媒體還可以建立各類資料庫(kù)。如元素原子量、常用酸堿常數(shù)、無機(jī)物溶解度、有機(jī)溶劑數(shù)據(jù)、干燥劑類型等。學(xué)生在完成模擬仿真實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也能方便地查閱有關(guān)數(shù)據(jù)資料。也可以在資料庫(kù)中設(shè)立各類實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式樣本，根據(jù)不同類別的實(shí)驗(yàn)給出不同要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，供學(xué)生學(xué)習(xí)參考，使學(xué)生較快地掌握完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方法，有利于提高學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。
三、學(xué)生實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生逆反心理時(shí)運(yùn)用CAI
在做中教法實(shí)驗(yàn)時(shí)，有些實(shí)驗(yàn)如：在稀釋濃硫酸時(shí)，將水倒入濃硫酸中；撤消制取氧氣的裝置時(shí)先撤去酒精燈等錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的后果，雖然老師作了強(qiáng)調(diào)，但單靠教師口頭講解，學(xué)生憑空想象，學(xué)生心理很難滿足，個(gè)別學(xué)生反其道而行之，偏偏錯(cuò)誤的進(jìn)行操作，等看到實(shí)驗(yàn)后果方肯罷休，學(xué)生的這種做法，往往給實(shí)驗(yàn)帶來較大的危險(xiǎn)性。
如何使學(xué)生既能順利完成實(shí)驗(yàn)，又能消除他們的逆反心理呢？等學(xué)生正確的做完實(shí)驗(yàn)后，教師可以利用錄像或計(jì)算機(jī)課件等多媒體材料演示錯(cuò)誤的操作及造成的后果，這樣做，既不會(huì)造成儀器、藥品的不必要浪費(fèi)，又能讓學(xué)生從另一個(gè)方面來加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的印象。
四、對(duì)多媒體CAI輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考
計(jì)算機(jī)多媒體在教學(xué)中的作用是不容置疑的，但它是為教學(xué)服務(wù)的，是輔助教學(xué)。在現(xiàn)代教學(xué)中，多媒體教學(xué)仍是從屬地位，所以不能用多媒體完全代替化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，只能作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和延伸。
目前，現(xiàn)有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體CAI教學(xué)軟件中模擬的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還很有限，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)差距較大。因此，一方面應(yīng)加大經(jīng)費(fèi)投入，購(gòu)置一些相關(guān)的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)軟件來充實(shí)多媒體CAI輔助系統(tǒng)，以滿足教學(xué)需要；另一方面應(yīng)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師與熟悉軟件應(yīng)用的人員共同協(xié)作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型和內(nèi)容特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)，盡快研制出內(nèi)容豐富、制作水平較高的模擬軟件包。在軟件制作中還應(yīng)溶入先進(jìn)的教學(xué)思想和教學(xué)方法，畫面設(shè)計(jì)既要給人以美感，又要避免過多的修飾分散學(xué)生注意力，使重點(diǎn)突出；同時(shí)還應(yīng)合理設(shè)計(jì)框架，給學(xué)生留下思考和觀察的空間。
五、結(jié)論
教師要熟練使用多媒體輔助教學(xué)，就必須有創(chuàng)新精神、科研意識(shí)、樹立終生學(xué)習(xí)的觀念和不斷進(jìn)取的精神，這正是教學(xué)改革的動(dòng)力源泉。綜上所述，應(yīng)用多媒體課件輔助化學(xué)教學(xué)，具有其它手段無法替代的功能。只要善于將這種現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合、互相滲透、互相補(bǔ)充和完善，必將大大優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)多媒體CAI輔助系統(tǒng)既可用于教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)，又可用于學(xué)生課前預(yù)習(xí)，也可作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)后的補(bǔ)充，使學(xué)生進(jìn)入“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情，使教和學(xué)在時(shí)空上得到突破和延伸。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只有明確目標(biāo)，注意多媒體CAI與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化組合，才能相得益彰，達(dá)到提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的。
參考文獻(xiàn)：
［1］徐占林,賈樹勇,任玉榮.高師化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐［J］.大學(xué)化學(xué),2004,19（5）：11-14.
