ARCS动机设计模型在《微型计算机原理及接口技术》课堂教学中的应用

陈丹丹　门洪　伦向敏　刘寅东

摘要：针对《微型计算机原理及接口技术》课程教学中存在的问题，将ARCS动机设计模型的思想引入到课堂教学中来。实践证明，该方法能激发学生学习兴趣，增加自信心，获得满足感，使学生在轻松愉快的气氛中掌握较难理解的知识点，对提高课堂教学效果有一定帮助。

关键词：ARCS动机设计模型；微型计算机原理及接口技术；课堂教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）18-0090-02

ARCS动机设计模型是美国弗罗里达州立大学心理学教授John Keller在1983年提出的。模型的核心思想是，影响学生学习动机的因素分为四种：注意（Attention）、相关（Relevance）、自信（Confidence）和满足（Satisfaction）。

注意是指教师应唤醒学生的好奇心并吸引注意力。相关是指学习内容与过去的经验或以往学习的知识或某种利益有关联。自信是指学生对自己的学习能力充满信心。满足是指学生能够从学习经历中获得满足感。本文结合《微型计算机原理及接口技术》课程，探讨了ARCS动机设计模型在课堂教学中的应用。

1.课程现状

《微型计算机原理及接口技术》是高校工科专业一门重要的专业基础必修课。目前我院面向自动化专业、测控技术与仪器专业、机械设计制造及其自动化专业开课。课程内容主要介绍微型计算机基本工作原理、汇编语言程序设计基础、存储器、接口技术和应用设计，目的是使学生掌握计算机的基本组成，工作原理、各类接口部件功能及其与系统的连接、建立计算机系统整机的概念，并以此为基础培养学生的计算机应用系统软、硬件开发能力，以便为后续专业课的学习和技术开发打下基础。

目前，本课程仍然采用“理论+实验”的方式进行授课。即主讲教师先以讲授几十个学时的理论知识来引导学生入门，然后由实验教师讲解并开展若干个学时的实验-引。各实验项目的设置主要基于DICE-5212单片机综合实验箱，实验内容主要包括数据传送实验、多位数加法实验、查表程序实验、数据排序实验、外部中断实验、定时器肘数器实验、串行通信实验等。学生进行实验时，需要亲自动手完成的仅仅是一些接孔连线，而这些硬件接法往往是固定不变的，学生不必动脑思考只是机械的照做即可，实践动手能力和创新思维能力得不到很好的开发。这种授课方式导致在结课以后，大多数理论考试分数较高的同学，并没有真正理解微型计算机的工作原理，甚至不知道微机芯片为何物，更谈不上利用芯片进行系统设计了，“高分低能”的现象十分严重。因此，如何讲解晦涩难懂的理论知识，提高学生学习兴趣，进一步培养学生的实践动手能力和创新思维，是目前课程组改革的重点。

2.ARCS动机设计模型在课堂教学中的应用

中断系统历来是微机原理课程中的重点和难点，教学内容主要包括：中断及中断源的概念、中断系统结构、中断允许控制及优先级控制、中断处理、外部中断的实现、多外部中断源系统设计等。该部分内容知识点繁多，内容抽象，尤其对于多外部中断源系统设计来说，教师讲起来难以生动，学生很难提起学习兴趣，大部分教师选择避开不讲，或只是简单介绍。但该部分内容在许多场合都有实际应用，若讲授方法得当，是培养学生动手能力的有效平台。以下具体介绍如何将ARCS动机设计模型应用到多外部中断源系统设计的课堂教学之中。

2.1选择恰当实例，吸引注意力

ARCS动机设计模型第一个因素是注意（Attention）。教师要想抓住学生的注意力，必须选择恰当的实例，为此课程开始开门见山的举出多外部中断源系统设计的一个典型实例—抢答器的设计。由于大多数同学都观看或参加过知识竞赛，对抢答器有一定的了解，这样的实例更贴近生活实际，所以能很好的吸引学生的注意力。

2.2明确学习目的，强调相关性

ARCS动机设计模型第二个因素是相关（Relevance）。在抓住学生的注意力以后，教师要马上告知学生，现在进行的学习活动与他们过去的经验或以前学习的知识是有关联的，而且对以后的学习有帮助。本次课教师要强调抢答器的设计涉及到以前学习的按键开关和指拨开关基础知识、LED数码管基础知识、蜂鸣器基础知识等。而且本次课的内容对以后进行课程设计、毕业设计及参加电子竞赛等都有很大的帮助。

2.3合理设置任务，建立自信心

ARCS动机设计模型第三个因素是自信（Confidence）。为了使学生更好地建立起自信心，不怀疑自己的学习能力，教师要合理设置教学任务。所谓合理指的是任务即不能太复杂也不能太简单，“太复杂”学生很容易失去信心，“太简单”学生又不会获得成功感。如何掌握“合理”这个度，本次课设置了三个层次的教学任务，使学生循序渐进的掌握多外部中断源系统设计的原理。

第一层次先讲解一个单一中断控制LED的程序。要求通过开关K0实现单一外部中断，开机后点亮8只LED，当有外部中断0发生时，8只LED闪烁5次。注意此时要重点强调K0连接P3.2引脚，表示控制外部中断0。教师要在课前利用ProteusISIS绘制好系统硬件原理图，然后在课上通过Keil软件工具讲解如何编写程序，并产生目标代码文件，添加到硬件电路的主芯片中，运行后学生可直接看到仿真结果。这样学生可以快速掌握单一中断源的设计。

第二层次练习两级中断控制。教师在第一层次的硬件原理图中，现场添加一个开关Kl，连接P3.3引脚，控制外部中断1。之后在Keil中调出单一中断的软件程序，在初始化程序中讲解如何设置优先级，其中外部中断0为低优先级，外部中断1为高优先级。然后要求学生自行编写外部中断1的中断服务程序，为了便于观察仿真结果，可编写8只灯中的两个灯左右移动4次，之后恢复闪烁。通过此实例学生巩固了中断源的设计，同时又深人理解中断优先级的概念，为学习多外部中断源系统设计起到了很好的铺垫作用。

第三层次进行8路抢答器的设计实例。有了前两个层次的基础，在第三层次可将学生分成若干小组，每组4-6人，由学生自行完成设计任务，教师从旁指导，重点强调三个方面：一是要求设计主持人按键，控制是否允许抢答；二是抢答成功后，蜂鸣器响，同时可显示座位号；三是优先级要按时间优先原则，还应考虑多个按键同时按下的情况。

经过这三个层次的实例学习，学生的自信心呈阶梯式增长，教学效果也得到了显著提高。

2.4给予外部激励，获得满足感

ARCS动机设计模型第四个因素是满足（Satisfaction）。为此，教师要在学生每完成一个学习任务时，及时地给予外部激励，如适当地表扬、设置平时成绩加分等手段，以强化学生心理上的满足感。

3.应用效果

将ARCS动机设计模型的思想引入到《微型计算机原理及接口技术》课堂教学中来，教师与学生之间的交互得到了充分地发挥，学生在课堂上的学习情绪也得到了充分地调动，大部分同学都主动地参与到课堂学习活动中，在轻松愉快地氛围下很好的掌握了难以理解的多外部中断源系统设计的问题。参照这种教学模式，可在其它章节的教学中进行推广。