微机原理与接口技术课程研究性教学的探索与实践

耿聪 刘伟

摘 要：“微机原理与接口技术”具有实践性强和应用灵活的特点，适合开展研究性教学。该文探讨了在研究性教学的实施过程中，通过设计教学环节、对教学过程进行有效控制以及开展综合评价讨论课，更好地提高该课程的教学效果。

关键词：微机原理与接口技术 研究性教学 教学实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0-02

“微机原理与接口技术”课程作为北京交通大学电子信息类专业的专业选修课，在整个专业建设和课程体系中占据着重要地位，对学生的知识拓展和创新实践具有重要作用。作为理科学生的一门专业选修课，“微机原理与接口技术”课程的教学与专业基础课有很大的不同。这是由以下方面决定的：（1）学生已修完大部分专业基础课，进入专业选修阶段，学生主体为大三下学期学生；（2）理论教学和实验教学完成后，没有后续的课程设计环节；（3）选修的学生带有很强的目的性，相对于考试成绩，学生更看重实践能力的提升。因此，如何将课堂知识有效地应用于实践，提高学生的创新实践能力，是“微机原理与接口技术”课程研究性教学改革的中心任务。

1 “微机原理与接口技术”课程现状

笔者所在学院“微机原理与接口技术”课程设定学分数为4，学时数为64，其中理论教学48学时，实验教学16学时。教材选用赵嘉蔚等编著，清华大学出版社出版的《单片机原理与接口技术》。课程需要学生掌握汇编语言、8086微处理器与接口电路，目的旨在培养学生软硬件开发能力。针对理学院的学生特点，并结合11届学生的教学效果分析，发现传统的教学过程中存在一些问题。

1.1 内容抽象，记忆量大，学生学习兴趣低

“微机原理与接口技术”课程的名词术语多，讲到的接口芯片数量大，前后内容之间缺乏联系，学生需要进行大量枯燥的记忆工作，容易丧失学习兴趣。

1.2 课程涉及面广，难度大

“微机原理与接口技术”课程包含了计算机硬件、软件、数字逻辑、汇编语言等学科的知识，学生在没有真正掌握计算机硬件的内部结构的情况下，很难理解汇编语言的编程方式。

1.3 以教师为中心的传统教学模式忽视了学生的认知主体作用，不利于学生创新思维能力的培养

略。

2 研究性教学在“微机原理与接口技术”课程中的实施

2.1 研究性教学环节的设计

根据课程的性质和学生的特点与需求，考虑实施过程的有效性、可控制性，以及对学生团队协作能力、动手实践能力和创新能力的培养，将研究性教学环节设计为以下4个步骤。

（1）学期初学生自由组合成若干组，每组5-6人，在2-3周的时间内自由选题，即设计一个单片机系统来完成一个任务。

（2）在课堂学习过程中，重点去理解和掌握为完成小组选题而需要的理论知识，包括单片机外围硬件电路设计、元器件选型以及软件编程等。

（3）下课之后小组成员分工协作，完成硬件设计、电路板加工、程序编写与调试等工作。

（4）在学期末组织讲评课，每个小组用PPT介绍自己的作品原理、设计图纸、制作过程，并现场演示作品的功能，由教师和在场的全体学生对每组作品进行无记名评分。

2.2 “微机原理与接口技术”研究性教学的过程控制

在“微机原理与接口技术”课程研究性教学的实施过程中，抓住研究问题、学习资源、研究方法、组织形式和教学评价5个关键要素，紧密围绕教学目标，设计研究性教学过程，以保证研究性教学有序、顺利地进行。

（1）教学目标

研究性教学的目标包括自主构建灵活的知识基础，培养研究、判断、反思等高阶的思维能力以及实事求是、锐意进取的科学精神。在“微机原理与接口技术”课程的研究性教学实践中，教师首先向学生介绍教学目标，并共同探讨为达成该目标需要完成的具体任务。然后把上一届学生的成果向本届学生介绍，对本届学生阐述学习目标，从而实现了学习目标的可视化。学生通过感受前人的成果，激发自己的学习热情，并产生超越前人的学习动力。

（2）研究问题

问题是研究性教学的出发点和归宿。在“微机原理与接口技术”课程的研究性教学过程中，教师引导学生自主发现问题，重点关注在自然情景和社会情景下发生的真实问题，培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的意识与能力。而解决问题本质上是一种连续性的思维活动，在解决的过程中又产生新的问题，教师引导学生，通过解决关键性问题，促进研究的深入和问题解决方法的有效迁移。学生提出有实用价值或者具有娱乐性质的项目如会场出入人數统计装置，然后教师加以引导，使其工作量控制在合理范围。

（3）学习资源

信息时代的研究性教学，需要重视信息资源的利用。在“微机原理与接口技术”课程研究性教学的实践过程中，教师预先为学生提供核心资源、相关资源和拓展资源三类信息资源，以引导学生利用网络进行有效探究。

（4）研究方法

研究性教学常用的研究方法有文献研究法、观察法、调查法、实验法、个案研究法和设计研究法等。根据“微机原理与接口技术”课程的特点和不同的研究问题，选择和运用合适的研究方法。在实际的研究性教学过程中，较多学生采用了文献研究法、实验法、设计研究法等两种或两种以上的方法。

（5）组织形式

德国教育家洪堡提出：“在大学中，听课只是次要的事情，重要的是使学生与情趣一致、年龄相同以及具有自觉性的人紧密合作”。在高校，研究性教学的组织形式丰富，“微机原理与接口技术”课程根据其特点和性质，让学生组织成学习小组进行协作学习、合作探究，同时加强组内管理和考评，促进合理分工协作，并注意营造组内成员之间和不同组之间的交流氛围，形成良好的人际关系。

（6）教学评价

研究性教学的评价指标由原来单一的知识技能测评转向对学生在研究性教学过程中展现出的态度和能力等综合素质的测评。采取教师、学生本人和同学共同评价的多元化评价主体和学生自我评价、小组评价、教师评价、师生互评等多样化评价方式，并且重视过程性评价。

2.3 “微机原理与接口技术”课程学生成果

（1）多功能時钟

采用LCD液晶屏幕显示系统，以STC89C52RC单片机为核心，由键盘、温度采集、定时闹铃等功能模块组成。

（2）转数仪

测量转动物体的转数，可以完成如汽车里程统计等功能。

（3）公共场所人数实时自动监控仪

本系统可实现对室内进出人数的实时监控，可以有效对市内公共场所进出人数进行控制。可用于教室、会议室、礼堂、体育馆等各种公共场所的人数清点。

3 结语

在“微机原理与接口技术”课程研究性教学实践中，教师合理设计教学方案，主动通过教学目标、学习资源、研究方法、组织形式和教学评价等方面把握研究性教学的过程，并通过评价讨论的形式对教学成果进行检验。学生通过主动学习、取长补短，完成了多功能时钟、转数仪、公共场所人数实时自动监控仪、贪吃蛇游戏机、多功能音乐盒等多种作品。在设计、制作作品的过程中，充分调动了学生主动探究的积极性，在培养学生的综合能力和创新精神的方面收到了良好的效果。

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