PBL教学模式在《微机原理与接口技术》课程的应用与思考

熊旺平 周娴

江西中医学院计算机学院 江西 南昌 330004

PBL教学模式在《微机原理与接口技术》课程的应用与思考

熊旺平 周娴

江西中医学院计算机学院 江西 南昌 330004

PBL教学模式是一种建构主义指导下的，以学生为主体的教学模式，有利于促进学习者的问题解决能力和自主学习能力的发展。本研究以微机原理与接口技术课程为例，对整个计算机硬件教学基于问题的教学方法展开研究与探讨。

PBL；微机原理与接口技术；计算机硬件教学

1.PBL教学模式概述及在计算机教学运用的现状分析

目前本科阶段计算机专业的教学存在着重软件、轻硬件的倾向，在对我校06、07、08级计算机专业、生物医学与工程专业等600余名学生做过的调查中，81%的学生更热衷软件的学习，73%的学生反映硬件学习困难。43%的学生反映学习硬件就是应付考试。“欺软怕硬”倾向的背后隐藏着硬件课程教学过程中的引入先进教学方法的欠缺。

以问题为导向的教学模式（problembased learning，PBL），是基于现实世界的以学生为中心的教育方式，1969年由美国的神经病学教授Barrows在麦克马斯特大学首创，是近年来国际上受到广泛重视的一种教学模式，它强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，培养自主学习的能力。

国内对PBL的研究主要对PBL进行理性思考和大范围应用。比如结合我国的教育实践，对PBL引入后的应用前景和是否符合目前的教育现实进行思考。陕西师大的“PBL网络课程的教学设计研究”、华南师大的“网络环境下基于问题学习(PBL)的教学设计方法的试验研究”、南京师大的“新课程改革背景下基于问题学习理论研究”、华东师大的“支持PBL的师范生教育技术网上培训系统研究”等都是比较前沿的研究课题，他们从一定程度上引领国内PBL研究的进展。

微机原理与接口技术是计算机专业的必修专业基础课，是学生普遍感到比较难学的一门课程，也是一门实践性非常强的专业基础课，在教学时间和实验资源有限的条件下，如何使学生能学有所获、学有所得是从事微机原理与接口技术课程教学的高校教师非常关注的问题。本研究结合PBL教学方法，以微机原理与接口课程为例，对整个计算机硬件教学基于问题的教学方法进行研究目前是比较少见的。

2. PBL教学模式在实际教学中的应用探索

2.1 教学实施过程

微机原理与接口技术课程理论抽象、学习难度大，传统教学重点多放在理论部分，如各类接口芯片的设计与学习，而实验环节的设置与安排仅仅只是对理论的初级验证，往往缺少代表性的独立硬件编程综合实验训练，在一定程度上影响了学生对芯片设计原理及内部处理机制的深入理解。结合PBL教学模式，根据教学内容，将研究对象设计分为单元PBL教学、综合PBL开放性实验教学和实践PBL设计性教学三方面来开展：

（1）单元PBL教学

微机原理与接口技术课程有很多经典芯片，单元PBL教学内容的设计以课程经典芯片的理论学习和编程实现为主。如可编程中断控制器8259A，可编程接口芯片8255A，可编程定时/计数器接口芯片8253，8086CPU的输入/输出等具有代表性的教学内容，我们让学生在理解掌握汇编语言、管脚分布等内容的基础上，以学生小组为单位(6人～10人一组),教师在传授知识和技能后,学生相互切磋学习,然后逐个主持演练硬件编程技能或探讨分析过程,其他学生指出错误或者不规范,教师更正和讲解错误或者不规范的原因或者要点。

（2）综合PBL开放性实验教学

传统实验教学主要偏重硬件设计各阶段的实现，较少涉及完整硬件项目构造。考虑到学生实际设计能力，利用基于DVCC8086JH创新型实验平台，通过该平台实现了综合PBL开放性实验，平台以汇编语言为编程语言，实现从主机到DVCC试验箱的程序的连接。

开放性创新型实验平台提供编译、动态调试、芯片查询、代码生成、代码优化等五个模块，其中每个模块被设计为一个单独的插件。任务分配时，不同的小组完成芯片不同模块的设计；具体实现时，学生并不需要考虑其他模块的设计与实现，只要专心设计完成相应的插件，就能得到一个完整的硬件驱动程序。

2.2 教学中需解决的关键问题

（1）创新型的课程如何设计

如何围绕硬件课程目标来设计问题并以此引出相关学习内容；设计的芯片项目如何与实际应用接轨，更好地提高学生的学习兴趣；如何组织学生独立完成控制字的设计、调试工作，使学生更好地将课本知识与实践活动相结合。这些都是有待研究与解决的。

（2）考核标准的制定

为保证PBL教学模式的切实贯彻，研究有效的动态评价模式非常必要。通过有机结合教师评价、小组评价、自我评价，从多个角度地对学生学习活动即问题解决过程怎样进行全面、客观的评价，有待我们去解决。

（3）教师观念转变

开展PBL教学，教师承担着多种角色的变换，因此对教师的专业能力、实际问题的开发经验提出了更高的要求。

（4）学生学习惯性的改变

传统的LBL模式下的大堂授课,学生之间是相对独立的学习个体,学生对课堂传授内容的掌握程度,很大程度上取决于学员本身学习的积极性和学习能力,学生之间无协作学习的必要性。如何使学生从长期的LBL模式进入到PBL模式，这也是本课题最关键的问题之一。

3. PBL教学模式的体会

1）有利于培养学生主动学习的能力和形成双向交流。学生运用现代化手段如文献检索、虚拟软件等形式进行自学；指导老师长期与同一小组学生接触,了解学生的个体差异,在学习过程中做到有的放矢的指导。

2）有利于实用性知识的传授和培养计算机硬件整体思维。PBL模式是使学生面对具体硬件问题,置身于一个现实的问题场景来思考。各学科相互渗透，培养学生立足专业的发散思维和横向思维。

3）学生小组为单位进行硬件编程，有利于学生团队精神和协作能力的培养。

4）根据每次讨论会学生发言的次数、质量及资料复习、书面报告进行综合评估,从基本概念、解决问题的能力、方法、思路以及讨论活跃程度等方面考查。评估体系科学,能准确评估教学绩效。

4.总结与展望

通过PBL试点的微机原理与接口技术课程阶段性的总结，得出PBL教学模式和学习模式的基本框架和PBL质量检测体系的雏形，在原有的PBL试点课程上再增加若干硬件门课程（例如《计算机组成原理》课程等），把PBL教学方法和学习模式的基本框架和PBL质量检测体系的雏形运用于这些课程进行检测，并不断的修正和完善。

将PBL教学模式引入到计算机硬件课程教学中，旨在结合专业教学特点，研究PBL典型教学过程如典型问题的设计，并围绕问题重新设计课程教学体系，为计算机专业教学改革提供新的解决思路,初期，受益学生数为学院PBL教改实施试点课堂学生。中期，推广成功的PBL教改项目，扩大受益面至学习硬件的其他学生。长期，通过本研究的实施，积极探索学校提升教学质量的新路子，革新传统计算机硬件的“填鸭式”教学模式，调动学生的自主学习的积极性，增强师生的互动、活泼、进取、有效的创新创造能力。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.157

江西中医学院精品课程《微机原理与接口技术》、校级教改课题“计算机硬件课程PBL教学方法的应用研究-微机原理与接口技术课程的实例教学”