《微型计算机原理与接口技术》实验教学体系改革

2016-05-20贾小云周玲羽田延安

新西部下半月 2016年4期

贾小云?周玲羽?田延安

【摘要】本文结合上海星研微机原理实验教学仪器—STAR ES598PCIS和陕西科技大学实际，提出了设计层次化的新实验内容、新实验教学方式、新实验学习方式以及新实验考核方式等关于《微型计算机原理与接口技术》实验教学体系的改革思路，以期培养具有能分析、能实践、能创新、能协作的“四能”优秀学生。

【关键词】微型计算机原理与接口技术；实验教学体系；改革思路

一、前言

随着计算机技术的发展，社会对人才的计算机应用与开发水平的要求也日益提高，培养动手能力强、综合素质高、创新能力强的高素质人才是当前社会对高等教育提出的现实要求。高校实验教学在对学生能力培养方面起着理论教学不可替代的作用，是培养学生实验技能、应用能力和科学作风的重要环节。《微型计算机原理与接口技术》是电气大类多个专业的基础课。《微机原理与接口技术实验》是该课程实践的重要环节，其目的使学生建立微机系统的整体概念、加深理解微型计算机组成和工作原理、汇编语言程序设计方法以及接口电路的组成、工作原理和设计方法，使学生获得在专业领域内应用微型计算机的初步能力；提高学生的动手、动脑能力和理论应用能力，为后继课程的学习打下坚实的基础。[1]随着教学的不断深入和实验仪器的改进，陕西科技大学也逐渐探索并总结出了一种新的实验教学内容、教学管理方法和手段，以促进该门课程的教学效果。

二、传统的教学模式

《微机原理与接口技术实验》使学生由理论到实践掌握微型计算机的基本组成结构、工作原理及典型接口技术，使学生具有软、硬件开发的初步能力。以往的实验教材内容按照教学环节，分为软件汇编语言程序设计实验和硬件接口实验。从实验特征来看主要分为传统的验证性实验和设计性实验。设计性实验主要要求学生掌握汇编语言程序设计的三大结构，学生自行编写程序完成实验任务的源程序，上机调试分析期间的现象，撰写实验报告。验证性实验主要是传统接口芯片的扩展，包括简单接口的扩展：实现开关控制发光二极管、可编程中断控制器8259相关实验以及可编程并行接口8255实现交通灯、流水灯实验等实验。这些实验主要验证芯片的工作过程工作原理。从教学实践看来，这些实验在一定程度上促进的课堂理论教学的效果，学生能够感性的深入认识相关原理，学生更多的是传统的思维模式，创造性思维还不够。

三、改革思路

1、建立层次化的新实验内容

计算机学科是目前更新换代最快的学科之一，实验内容和手段的设计必须是以培养具有好的实践能力和一定创新能力的学生为目标。因此，实验内容分三个层次：（1）基础验证型：主要用于验证课程中所讲的核心内容，加深对课堂知识的理解，培养学生基本专业技能和实际操作能力。这类实验包括所有的软件程序设计和验证性实验电路的搭建和验证，我们提供基本的设计思想和设计方法，学生进行详细的程序设计和线路设计以及相关实验程序的设计。这类实验项目基本与成传统的实验教学内容一致，完成传统教学的目的。（2）开放设计型：这类实验加强学生对课堂内容的延伸理解，培养学生综合分析和解决问题的能力、团队协作能力。采用半启发式的教学，提高学生的学习兴趣和积极性，对课程基础知识的掌握也有帮助。[2]一些实验比如“计时交通灯”，在交通灯实验的基础上融合 8254 定时，计数器基础实验。学生需要重新设计硬件连线及实验程序才能完成。再比如“数字式温度计”，需要使用DS18B20测量温度，以及STAR实验仪扩展模块构成实验系统。[3]这类实验项目列举了项目要求、方案、硬件设计手册、软件设计手册和系统调试记录等内容。（3）创新研究性：学生自行设计目标并进行实验内容的设计；进过反复实验，分析缺陷原因、探究式改进方案，以达到理想的效果。最后，撰写创新性实验项目的设计报告。培养学生的创新意识、创造性思维，使学生的想象力、判断力、思维能力和实践能力得到提高。对于优秀学生参加各级电子设计大赛或是科研实践都有积极影响[3]。

2、建立新的实验教学方式

建立了新的层次化实验内容，实验教学方式也要随之改革。针对第一类基础型实验，引导学生复习课程内容、分析实验内容、预测实验结果进而验证结果。对于开放设计型实验，提前两个星期发布设计题目，指导教师和学生不断沟通解决实验调试前的各种问题，实验指导、设计和调试全部开放。创新研究型实验，学生要根据自己的设计完成实验连线图、程序流程图以及源程序。这部分实验的辅导和及时、正确的解决学生的问题，辅导难度和工作量是必不可少的。为了解决这个矛盾，教师的工作重点应该是在完整了解学生设计目的、设计思想的基础上及时纠正其中的错误，对设计的难点以及努力的方向进行及时的指导。[4]通过这类项目实验，鼓励学生发散思维，挖掘学生创新性思维的潜能。

3、建立合理的新实验学习方式

由于实验内容的层次化，实验难度由浅入深，对学生能力的要求由低到高。验证性实验要求本科生独立完成所有实验内容；第二类实验，要求学生形成小团队，采取结对实验的形式，一般完成2个实验项目。创新研究型实验属于开放性实验，针对本科生课外兴趣小组或进行毕业设计，研究生阶段借助实验仪进行二次开发。

4、建立灵活的实验考核方式

为了严格把关实验教学，提高实验教学质量，实验考核分两种形式：百分制和定性制，其中验证性和设计性实验是百分制，创新性实验采用定性评价机制。

验证性实验考核方式从二个方面进行：（1）实验过程的跟踪考核：首先对实验预习报告检查评价，占30%，然后对实验过程中的主要环节进行记录、评价，占40%。（2）实验报告撰写：完成实验总结，这部分占30%。

设计型实验，实验步骤分为实验线路设计（25%），程序编写（15%），实验仪调试（40%），实验报告（20%）。由于采用结对实验方式，学生要在总分为100的基础上完成实验，结队中的成员在2个设计型实验中必须互换角色。

创新性实验项目针对个别本科生和一些研究生，旨在培养学生的创新意识、创造性思维及创造性能力，不进行量化考核，采取答辩的形式进行考核，给出定性的评价。[5]

四、结语

实验教学工作是高等教育的一个重要组成部分，通过教学改革将不断深化，推动我国各种人才的培养和造就。通过对《微机原理与接口技术实验教学》的改革两年来的实施情况观察，学生的实际操作能力得到了很大程度的提高，同时学生的综合实践能力和开拓创新精神等综合素质，均取得了了良好的效果，得到了用人单位的普遍好评。

【参考文献】

[1] 刘民岷.《微机原理及接口技术》课程教学及实验改革实践[J].实验科学与技术，2013（1）64-66.

[2] 孟颖，王陆，曾轶男，韩文波，宋鸿飞.微机原理实验教学的探索与研究[J].吉林省教育学院学报，2014 （9）48-49.