基于慕课的“微型计算机原理与接口技术”教学模式

韩璐　李鹏

摘 要： “微型计算机原理与接口技术”是高等院校计算机专业的必修课程，知识体系庞大。课程旨在培养学生建立对微机系统的整体概念结构的理解，特别是各类寄存器的使用及对芯片编程。针对本门课程的内容和特点，在分析目前课堂教学的现状的基础上，提出基于慕课的教学模式，以提升学生的自主学习的能力。教学实践表明，所提出的慕课教学模式能较大地提升该课程的教学效果。

关键词： 慕课教学； 自主学习； 计算机接口技术； 寄存器

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）08-94-03

A MOOC based teaching mode of microcomputer principle and interface technology

Han Lu， Li Peng

（Nanjing University of Posts & Telecommunications， Nanjing， Jiangsu 210003， China）

Abstract： "Microcomputer Principle and Interface Technology"， having a huge knowledge system， is a required course for students of computer specialty in colleges and universities. The aim of the course is to cultivate students' understanding of the overall conceptual structure of the microcomputer system， especially the utilizing of registers and programming the chips. Focusing on the contents and characteristics of the course and according to the situation of traditional classroom teaching， a MOOC based teaching mode of this course is proposed to improve the students' autonomous learning ability. The teaching practice shows that the proposed MOOC based teaching mode can improve the effect of the course obviously.

Key words： massive open online courses teaching； autonomous learning； computer interface technology； register

0 引言

微型計算机原理与接口技术是高等院校计算机专业的必修课，课程内容涵盖了微机基本组成、接口技术、微处理器等软硬件方面的知识体系，是本专业其他基础课和专业课的重要衔接课程。学生对本门课程知识点的良好把握能为其将来从事软硬件开发工作打下坚实基础。

微型计算机原理与接口技术课程所包含的知识体系庞大、理论性强[1]。学生在初学本门课程时，经常会在似懂非懂的情况下出现混淆众多术语、概念等问题，尤其在学习实践性、操作性较强的知识点（如指令与相关芯片等）时不知从何处去学，以致难以理解透彻[2]。此外，该课程的知识点之间联系紧密，比如传送、输入输出指令学不好就无法对8254进行初始化编程等等。如果长期积累下来便会陷入一种恶性循环，严重损伤学生对本门课程的学习积极性，甚至致使学生放弃对本门课程的学习。因此，在本门课程的内容规划过程中，需要科学有效地统筹理论与实践各个层面的关系，使学生更好地把握知识点间的关系，进而学习到对复杂问题的解决方法和技巧并提高学生自主学习的能力。

1 基于慕课的《微型计算机原理与接口技术》教学模式

互联网的飞速发展，深刻浸染人们的日常生活，把偌大的世界变成了方便人们交流的地球村。在新时代背景与信息技术条件下，“微型计算机原理与接口技术”课程也应打破单一枯燥的课堂教学模式，推陈出新，尝试采纳新的教学方法。本文在分析传统课堂教学模式基础上，提出基于慕课的微型计算机原理与接口技术教学模式。该教学模式能使每个知识点的教学更有针对性，帮助学生更为直观形象地学习课程知识点，提高学习兴趣与自主学习的能力。

1.1 微型计算机原理与接口技术课堂教学特点

微型计算机原理与接口技术是理论与实践并重的一门课程[3]。传统的课堂教学主要关注于本门课程理论部分的讲解，实践部分由于没有实物演示，在课堂上只能以PPT的形式配合介绍，然后再利用实践教学进行实验。这种教学模式具有两面性。优点在于能够使学生在充分了解到专业知识之后，以理论为指导进行实践。缺点在于，本门课程知识点环环相扣，某一知识点理解不清楚便容易造成后续知识点更无法理解。同时由于实践教学时理论和实践相脱节，学生难以很好的掌握各类芯片的工作原理及工作过程。

1.2 慕课

慕课是信息技术大潮中新近涌现出来的一种新型在线课程学习模式，可以弥补传统课堂教学中的不足之处。慕课（MOOC），由四个单词的首字母组成，分别是：massive（大规模的）、open（开放的）、online（在线的）和course（课程）[4-5]。实质上为在线教材、在线评测和协作学习三者结合。慕课对目录和大纲进行整理，将教材划分为若干个知识单元，每个知识单元由多个知识点组成。每个知识点录制作为一个独立的视频，时间一般控制在6-10分钟。与课堂上一节课的教学时间相比，慕课时间的缩短使得学生能更有耐心的去学习，而且不懂的地方可以重复学习，弥补在课堂上听不懂一个知识点，致使后面的知识点就更无法理解的尴尬局面。

1.3 微型计算机原理与接口技术慕课建设

微型计算机原理与接口技术课程的应用部分主要体现为对各类芯片的编程，实践性较强。在本门课程的教学设计中，要在芯片编程教学中体现出慕课相对于课堂教学的优势，培养学生的创造思维和应用能力。下文将重点阐述本门课程的慕课录制环节：

⑴ 在建设微型计算机原理与接口技术慕课的过程中，课题组首先列出详细地授课大纲，包括课程的性质和目的、课程教学内容及基本要求。对每一章节教学内容及知识模块顺序进行梳理，形成多个知识单元，每个知识单元又划分为多个知识点，并给出每个知识单元的教学基本要求。对微型计算机原理与接口技术课程内容进行划分后，形成11个知识单元，每个知识单元的知识点分布大致如下：计算机基础4个；8086微处理器2个；指令系统5个；宏汇编语言3个；汇编语言程序设计6个； 总线3个；存储器系统3个；输入/输出系统7个；中断系统9个；串行通信6个；并行I/O接口5个。对一些比较抽象的知识单元例如总线、存储器系统等增加单独的讨论和答疑环节，并对每个知识单元附有单元测验和答案讲解。并且在整个理论部分的讲解过程中，从之前的以某个微处理系统为主线的教学形式，转变为以通用计算机系统的基本原理为主线的教学模式。慕课能够充分体现在线教育的优势，授课形式生动活泼，广泛采用视频、动画、多媒体、微课程等多种教学手段，能够充分调动学生的感官系统，引发课程学习兴趣。

⑵ 作為汇编指令的组成部分之一：7种寻址方式，是指令系统中比较重要的一部分，学生在学习该知识点时经常容易混淆概念。该知识点也是初学本门课程的大部分学生遇到的第一个难点。在7种寻址方式全部介绍完后，发现学生在判断某个语句具体的寻址方式时经常会判断错误。本课题组在慕课的制作过程中，对该知识点的介绍进行改进，将这7种寻址方式用一张总表的形式来方便学生快速查阅，如表1所示（16位寻址为例）。另外，很多软件相关专业的学生在学过诸如Java或C语言的高级语言后再接触汇编语言，往往会用“语法+数据结构+算法”的学习模式来学习汇编，而这种学习模式并不大适合于汇编语言的学习。汇编语言程序是符号化的机器语言，主要介绍80486的基本指令集如传送指令、算术运算指令等，在现代的软件开发中已很少采用。在慕课中嵌入随堂测试，通过在线平台及时打分，学生可以即时获知自己的测试结果正确与否，实时唤起学生的学习记忆。而在介绍汇编语言程序时，重点应落在如何帮助学生更好地理解高级语言程序的相关原理，以及介绍与后续芯片编程密切相关的语句，淡化对复杂算法和复杂指令的讲解。

⑶ 微型计算机原理与接口技术课程中关于芯片的编程是实践性很强的一个环节，贯穿多个章节的知识点。在课堂教学时，教师经常感到自己说的起劲，学生却越听越打不起精神。慕课则强调课程学习中的教学互动，在虚拟社区中可以“一人发问，多人回答”，教师和学生的传统界限开始模糊化，彼此间亦学亦师，极大地促进了教师与学生之间的互动，学生与学生之间的协同。在慕课的具体课程建设中，将芯片编程的讲解独立出来，放到实验讲解知识单元中，设置互动的实验仿真教学环节，建立基于PROTUES[6]的实验管理平台。首先从整体上介绍各个芯片的功能结构、各芯片在PC机主机箱的位置及芯片之间如何连接如何协同工作，然后对各个芯片的编程进行讲解并与仿真实验演示相结合，最后在实验测试环节中通过对芯片设置不同的编程环境以供学生进行编程，上传的编程结果也可供其他学生参考和评价，使学生更好地把握芯片的工作过程，培养学生的自主学习能力。

1.4 微型计算机原理与接口技术教学体系架构

慕课教学能提高学生自主学习的能力，进而可以有效地提高本门课程的教学质量。然而，在微型计算机原理与接口技术的教学过程中，不能完全依赖慕课。主要原因有：①慕课以学生在课外学习为主，课后时间如何分配，学生学习自觉性如何控制等，这些因素会干扰学生自主学习的效率；②慕课学习的形式是在线学习，与传统的课堂教学不同，学生对有疑惑的问题难以像在课堂教学中一样即时得到解决；③虽然在实践环节有实验仿真系统，学生对芯片能更好的理解和掌握，但并不能完全替代实验室教学实验环节。慕课的实验环节只是更好的帮助学生理解芯片的工作过程，要更好地掌握芯片的原理，还是要到实验室进行真实的实验。而集中授课可以集中解决慕课线上学习中遇到的普遍问题，并且为上机实验提供具体的硬件、软件与网络环境。通过集中学习，教师能更全面了解学生在学习过程中的主观态度、学习成效与分阶段任务完成情况，为课程评价提供更多可靠的依据。因此，课堂教学和慕课教学相结合，能使学生加深对本门课程各个知识点的理解。本门课程具体的教学流程由课堂教学和慕课教学两个部分组成，具体如图1所示。

2 结束语

“课堂教学+慕课教学”模式下的《微型计算机原理与接口技术》教学既能体现课堂教学面对面授课的优势，又能体现慕课教学模式下以学生为主体，发挥学生自主学习，培养创造思维的特点。可以看出，在该模式的教学环境下，学生对本门课程的兴趣能得到较好地激发，学生自主学习的能力、运用所学知识解决实际问题的能力都能得到较好地提升。

在未来的研究工作中，将进一步调研与分析“课堂教学+慕课教学”模式下还存在哪些不足，从而进一步优化该模式的结构形态，增进教学效果。

参考文献（References）：

[1] 周宁宁，王伟，成卫青.微机原理与接口技术课程教学模式研

究[J].实验科学与技术，2011.9（4）：117-119

[2] 孟锐.“微机原理与汇编语言”教学改革的探索[J].计算机时

代，2015.5：64-65

[3] 中国工程教育认证协会秘书处.工程教育认证工作指南

（2013版）[Z]，2013.

[4] 王峥，苏小红.MOOC+SPOC混合式教学研究[J].计算机教

育，2017.1：91-94

[5] 马立平，范岩.微机原理课程的MOOC建设[J].计算机教育，

2016.253（1）：128-131

[6] 朱敏玲，张伟，侯凌燕.基于Proteus的微机原理与接口技术教

学改革[J].实验室研究与探索，2016.35（1）：155-160