计算机接口技术课程教学的探索与实践

肖隽亚 刘磊坡 王晓红 卜文绍

河南科技大学信息工程学院 河南洛阳 471023

计算机接口技术课程教学的探索与实践

肖隽亚 刘磊坡 王晓红 卜文绍

河南科技大学信息工程学院 河南洛阳 471023

论述了“教、学、评”三环节在教改中的体系性作用。针对计算机接口技术课程专业性、实践性、工程性强，教学呈现“两高”的特点，提出将工程思想、方法和手段贯穿于整个教学环节的教改措施。旨在夯实学生基础理论知识，发挥学生主观能动性，提高学生将基础知识运用于工程实践的能力。

接口技术；教学方法；教学改革

任何课程均涉及“教、学、评”3个环节，课程的总体目标是让学生学会应当理解掌握的知识，“教”环节满足了“应当”这一目标要求，“学”环节满足了“学会”这一目标要求，“评”环节检验总体目标的完成质量，三者是有机的整体，而“学会”是其重点、难点。

计算机接口技术课程既是计算机科学与技术专业的专业课程，也是自动控制、通信、电子技术等专业的必修课程。课程呈现出理论基础要求高和实践环节要求高的“两高”特点。

随着科学技术的不断进步，社会对实用创新型人才要求越来越高。因此，加强学生的自主创新能力和综合设计能力成为本课程教学改革的方向。

1 教学改革前课程存在的问题

1.1 单方面理论教学改革的局限性

理论教学曾对教材进行多次更新。在教学过程中采用启发式教学和质疑答疑式教学改革，但由于课程的理论环节占比例过大，单方面的理论教学改革收效不大。

1.2 实验设备的局限性

现有实验设备陈旧匮乏，仅能满足基础验证型实验。实验设备资源对用户开放的有限性，限制了综合实验和设计实验的开发。实验必须在实验室完成的局限性，在时间和空间上阻断了创新思想的实践，从而直接导致学生动脑动手的机会少，很大程度上影响学生参与实践的积极性和主动性。

1.3 成绩评定的片面性

由于长期偏重理论教学，多以理论试卷的形式结束课程。成绩评定时理论权重过大，造成理论与实践脱节，违背了本课程的教学目标。由于不能全方位评价学生的真实能力，因而打击了部分实践动手能力强的同学的积极性。不利于对学生动手能力、创新能力和综合应用能力的培养。

2 深化课程教学改革的探索

2.1 基于实例引入式工程设计场景的“教”

本课程教学目标是以学生熟练扎实掌握接口技术为基础，培养和提高学生的工程运用能力，引导学生建立系统设计思想，促使学生不断提高工程实践能力。因此，本课程的理论教学环节不能再大篇幅的照本宣科的讲述理论知识。

实例引入式工程设计场景的教是以教学内容为基础，选择一个与教学内容相吻合的实例，该实例涉及教学内容的各模块。在每个章节讲授时，以实例中的具体模块为例子，在讲解基础理论时详细阐述在实例中的实施与应用。以实例贯穿整个教学主线，课程讲授完，实例相关模块也介绍完毕。从局部上看，学生通过对具体实例各模块的学习，理论与实践相结合，更好地掌握本课程内容。从全局上看，让学生熟悉工程设计的设计方法和设计流程。

讲解原理的同时，充分利用图例、动画、视频等多种方式，直观地演示案例的设计及工作的全过程。例如我校学生在各类全国大赛中的获奖项目的视频、在全国大学生机器人大赛中的竞赛视频、在全国“飞思卡尔”智能车竞赛中的竞赛视频以及机器人智能实验室的最新创新成果等。通过围绕课程的设计实例的横向、纵向的讲解与演示，拓宽学生的视野。

以多路温度巡检仪为例，该题目的系统结构如图1所示。CPU的右侧是模拟量输入通道，含有模拟量/数字量转换技术和总线技术，上部连接上位机、键盘、显示器和打印机，含人机接口、并行、串行通信技术。左侧连接存储器等模块，含存储器、定时、中断、看门狗等技术。作为一个内容全面结构明晰的例子，学生易于接受。考虑到学生前期实践环节的薄弱，在选择工程实例过程中，应选择程度适中的例子进行讲解，例如，多路温湿度巡检仪、智能家居安防系统等典型例子。还可以选择如避障机器人、仓储式机器人、导航仪等实例作为拓展题目。

图1 多路巡检仪系统结构图

2.2 基于任务目标导向的工程设计的“学”

为了使授课对象——学生能积极参与课程的学习，实施了任务目标导向的工程设计的改革。基本课程执行流程如图2所示。不再是以往教师按章节次序讲授理论，课程结束时以考试或大作业的形式结课；而是在课程的初期，以设计作业的形式下达任务题目，从而使学生在教师预先给定“任务”导向的明确目标下有的放矢地进行学习。设计作业应将课程的几大模块都涵盖在内，如：压力测试系统的设计、计算机控制的顺序控制系统、家用电热淋浴器的设计、小区安全报警系统等题目。

图2 课程执行流程图

在课程进行中，教师和学生通过实践环节的充分交流，教师可根据学生反馈的信息，动态地调整教学，引导学生由简到繁、由易到难，使其获得清晰的思路、方法和知识脉络，从而达到学生自主地完成设计题目的目的。由此可见，实践环节就是教与学的重中之重的环节。

然而在实践教学环节中，原有的实验设备仅能完成基础教学实验。对于实践环节要求高的课程，凸显了成本高、局限性大的问题。因此在充分利用Proteus仿真软件的灵活性和开放性的基础之上，我们建立了虚拟实验室网络平台。在设计平台方面，比原来实验箱提供的有限的、固定的硬件资源更丰富、更灵活，开发成本也更低。在实验时间和空间方面，由原先的固定时间固定地点固定人的实验室工作，变成只要学生有一台装有Proteus仿真软件的计算机就可以随时随地工作。由原来的局限于实验室做实验，延伸到实验室之外的空间。在实验结果方面，比原来实验箱的千篇一律的结果更丰富多彩。同时，由于实验工作延伸到实验室之外，学生课外答疑采用目前通用的通信工具QQ和微信，解决了师生间实时互动的问题。

2.3 基于以人为本、学有所长、学以致用的“评”

在学生的培养方面，主要体现在两方面：更人性化的评分机制和竞争机制的引入。学生通过上述点-线-面的培养，在成绩评定上不再以报告为唯一评分材料。评分标准更注重创新和动手能力，更注重实践过程和提交内容的可重现性。使学习的目的转变为自我挖掘自身的潜能和创造力，而不是在限定的框架下实现既定的千篇一律的标准答案。在自主设计类的题目中，鼓励学生采用不同的方法完成个性设计。加大实践环节的成绩在课程总成绩的权重， 激发学生设计的积极性和创新性。同时，学校在每个年级每个专业设立一个卓越班（人数控制在30人左右），由德才兼备勤奋好学的学生组成。在每学期末，根据综合评定结果，非卓越班的学生能通过自己的努力进入卓越班。

在教师的培养方面，本课程实行“雁队”结构式的团队教学。以科研为龙头，教学为主线。教师每年有多次学术、教学交流活动，有多次组织学生参加院、校、省、国家级各类大赛的机会，从而积累了大量的参赛经验。为了更好地提高教学质量，促使学生渗入工程设计项目中，学习新技术、新的设计理念和行业的新发展趋势。以学生自愿的方式，将感兴趣的学生引入到科研项目中，利用课余时间参加研发，从而提高学生独立解决问题的能力和综合运用所学知识的能力。教学团队近4年立项纵向课题：国家级4项，省级3项，厅级4项。横向课题6项。学生通过参与科学研究，将所学知识与实际工程相结合，从而提高学生的综合运用知识的能力。

3 “教、学、评”三位一体的培养模式

“教、学、评”三位一体的培养模式是以评价为导向，以理论为基础，以实践技能训练为中心，以贯穿整个教学过程的应用实例为手段的培养模式。是将基础理论与应用实践有机结合“无缝”的体系化教学模式。

“教”的环节，以教师为主导。在授课和实践环节上，对教师自身的教学和科研能力是个挑战。“学”的环节，以学生为主导。只有“教”的合理化、科学化，“学”才能方向正确，目标明确。通过师生的充分交流，教师可以不断修改教的侧重点，使绝大部分的学生学懂学会。“评”的环节，充分注重评价的导向作用，改变以往一次卷面考试论英雄的局面，以更为公平、公正、合理、科学的评价方法调动学生的主观能动性，助其学有所长，学有所用。

在整个教学过程中，不断提升学生在“教”与“学”过程中的从属地位。学生以“任务”为目标，采用边理论边实践，边设计边讨论，边学习边总结的方法，在实践的过程中逐步深化学生对基础理论知识的理解，不断提高学生在工程运用中的技能。引导学生发挥主观能动性，将基础理论知识有机的运用于工程实践中，有利于提高学生工程运用能力和自主创新能力。

4 结束语

以实践为根本，通过对本课程在“教、学、评”3个主要环节上实施的三位一体的体系化改革。构建了全方位、系统化的计算机接口技术课程教学体系，使该课程的教学水平达到了新的高度。锻炼并形成了一支结构层次合理、具有较高学术和教学水平的师资队伍，对青年教师的培养取得了良好的成效。本次教学改革完成校级教改项目1项，发表相关教改论文1篇。

本次探索性改革通过虚拟实验室平台的建设，为学生设计和创新搭建了实践平台。通过工程实例的全程分析，培养了学生工程设计思想。通过对评价体系系统化的完善，激发了学生的学习兴趣。从而帮助学生更好地掌握基础知识，提升学生的实际动手能力，培养学生的创造性思维，提高毕业生的实际应用能力和就业竞争力，同时为其他类似特点的课程的教改提供了体系化思路和有益的探索。

［1］ 王龙辉.项目教学法在电子类实验课程中的应用［J］.中国现代教育装备，2013（19）:66-67.

［2］ 田会峰，周瑜，赵丽.面向应用型人才的“单片机”课程教学改革［J］.电气电子教学学报2014（12）:47-49.

［3］ 刘珊中，宋晓娜.自动控制理论立体化课程教学体系的构建［J］.中国现代教育装备，2014（21）:38-40.

A Reform in Teaching Methods on the Course of Computer Interface Technology

Xiao Junya， Liu Leipo， Wang Xiaohong， Bu Wenshao
Henan University of Science and Technology， Luoyang， 471023， China

This article discusses the "teaching， learning and assessment，" three-link system role in the reform of teaching methods in the course of Computer Interface Technology. Because this course is professional， practical and strong engineering and teaching presents "two high" characteristics， the author proposes engineering ideas， methods and means of teaching throughout the reform measures. It aims to reinforce the students basic theoretical knowledge and help students develop initiative to improve students' ability to apply the basic knowledge to engineering practice.

interface technology； teaching method； teaching reform

2015-04-19

肖隽亚，硕士，讲师。刘磊坡，博士，副教授。

河南省教育厅科学技术研究重点项目资助（编号：14A413001）。