“导师制”模式下《微机原理及应用》课程改革与探索

张鹏宁　程红

摘  要：《微机原理及应用》是电气工程专业学生的重要学科必修课，在教学过程中存在众多难点，包括教学方式缺乏创新、实验教学内容单一与内容枯燥、考核方式局限性大等。该文利用“导师制”对学生进行项目分组，通过改善教学效率、充分发挥学生的创新能力和检验学生掌握知识的方式，探索了解决教学过程中存在的以上3个方面难点，为电气工程专业的新工科建设提供了有益借鉴。

关键词：导师制  实验教学  雨课堂  微机原理

中图分类号：G64         文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2021）02（a）-0124-03

Reform and Exploration of Microcomputer Principle and Application Course under the Mode of "Tutorial System"

ZHANG Pengning  CHENG Hong

（China University of Mining and Technology（Beijing）， Beijing， 100083 China）

Abstract：Microcomputer Principle and Application is an important compulsory course for students majoring in electrical engineering. There are many difficulties in the teaching process， including lack of innovation in teaching methods， monotonous and boring experimental teaching contents， and large limitations in assessment methods. In this paper， the "tutorial system" is used to group the students. By improving the teaching efficiency， giving full play to the students' innovation ability and testing the way of students' mastering knowledge， the paper explores the solutions to the above three difficulties in the teaching process， which provides a useful reference for the new engineering construction of electrical engineering specialty.

Key Words： Tutorial system; Experimental teaching; Rain class; Microcomputer principle

《微机原理及应用》作为电气工程及其自动化专业的必修课程，其教学目的是培养学生了解和掌握微机的基础知识、硬件组成与工作原理、汇编语言设计和微机接口技术等内容，提高学生的软、硬件的设计能力以及解决实际问题的动手能力，这门课程直接面向应用，是电气专业后续课程的理论基础[1]。

课程包含48个理论学时和8个实践课程学时，教学内容包括微控制器硬件结构与工作原理、指令系统与汇编程序设计基础、中断系统、定时器/计数器、串行总线与通信技术、人机与模拟接口技术。其中，微机原理的部分内容本身较为枯燥抽象，难理解，学生在学习过程中通常感到学时较少，无法掌握所学知识，进而失去了学习兴趣[2]。为了提高学生的动手实践能力，需要针对不同应用对象多上机练习，进而加深对微机原理的理解。该文结合笔者学校人才培养的发展定位，提出了采用与“导师制”相结合的《微机原理及应用》的课程改革措施。

1  课程改革的内容、目标及拟解决的问题

1.1 改革内容

在对不同高校关于《微机原理及应用》课程开展了充分调研的基础上，通过分析实际教学过程中存在的不足，提出基于特色“导师制”模式下《微机原理及应用》课程的多元化教学模式，以解决目前教学过程中存在的问题。

1.2 改革目的

优化课程体系结构，注重理论知识与实践操作相结合，使学生更好地了解和掌握微机的基础知识、硬件组成与工作原理、汇编语言设计和微机接口技术等内容，提高学生的软、硬件的设计及解决实际问题的动手能力。

1.3 课程改革拟解决的问题

1.3.1 教學方式缺乏创新

《微机原理及应用》课程包含的教学内容繁多，同时具有非常强的实践和应用性，而传统的教学方法是将知识教授给学生，学生被动学习知识，不仅枯燥乏味，同时也难以理解，最终导致学生掌握知识的效果非常差。在课程的开展过程中，一般都是先讲授知识，最后再进行实验教学，使得理论与实践脱节，进而导致学生不能学以致用。

1.3.2  实验教学内容单一，内容枯燥

目前《微机原理及应用》课程的实验环节的教学内容单一，采用的实验箱电路接线大部分已经固定，不能随意改动，只是让学生按照实验报告内已设计好的流程进行操作，这对于掌握普通的知识内容具有促进作用，但无法满足学生根据自己的想法进行创新性设计，因此导致很多学生在短时间内就能完成基础性的实验，缺少继续探索的兴趣。

1.3.3 考核方式局限性大

目前《微机原理及应用》的考核方式包括两个部分：一是试卷考试，这对于学生掌握教材知识点具有促进作用。二是实验考核，实验考核的方式为：3个学生一组，共做一道实践操作题，题目分为基础题和拔高题两个层次，这在一定程度上能够考察和提高学生的实践能力。但由于题目数量较少，同时分组里有可能出现只有一个学生操作能力较高，其他两名学生依靠他人的能力将题目实现的现象，最终组里其他2位学生会得到相同分数，导致了很大一部分学生的实践能力没有得到显著的提升。

2  教学对策

2.1 基于“导师制”项目分组的学习方式

“导师制”是中国矿业大学（北京）实施的一项创新性教学方法，为全体新入校本科生配备导师，一般每位老师全程指导4名学生，根据不同学习阶段分别制订导师指导计划。在学业规划、专业辅导、科研探索以及品德培育等方面，实现本科生培养各阶段、各环节的导师全程指导。

由于微机原理与应用是一门综合性的课程，在学习此门课程之前需要掌握《电路原理》《大学计算机基础》《C语言》《信号分析与系统》等基础课程，因此在《微机原理与应用》开课之前，要以“导师制”为项目组单位，让每位导师对所带学生的基础知识进行统计，根据统计的结果适当地调整课堂授课学时，仅将课程中大部分学生之前没有接触过的、至关重要的内容放在课堂上进行讲授，例如寻址方式、常用汇编指令、工作原理等，注意理论联系实际、重点突出，并指出每章的难点部分。注意将最新的科技成果融入教学中，使学生具有较宽的知识面。讲课时注意通过板书、电子课件、实验等多种形式展示、讨论，启迪学生的思维，使学生对基本概念、硬件设计方法，程序设计方法等内容加深理解和掌握。

对于在先修课程中已经介绍过的和较容易理解的知识点，例如：计算机系统组成、微控制器硬件结构及基本工作原理等，提前录制完教学视频，要求学生课下自主学习这些内容，并在上课时采用“雨课堂”中的实时答题功能检查学生知识点掌握程度，以便教师实时跟踪学生的学习进度。对于课程中理解特别困难的知识点，要求学生以“导师制”项目组的形式进行讨论。在知识点不断讨论的过程中，会加深学生对知识点的理解，掌握程度较好的同学也可帮助其他同学梳理知识点内容，做到团队协作，同时，导师也可参与到学生的课余讨论中，帮助所带学生更好地掌握该门课程。

最后，每讲完一个章节的知识点后均布置适当的作业，目的是加深对基本概念的理解，提高分析解决问题的能力。在讲到汇编语言程序设计这部分内容时，可让学生利用汇编软件进行汇编程序的设计、调试;使用Proteus仿真软件对系统硬件进行仿真，利用各种芯片搭建简单的微机系统;最终在实验箱上实现 Proteus仿真系统的硬件设计（在Proteus仿真实现后进行实现），使得学习和实践过程形成一个闭环[3]。

2.2 专题化的教学模式

专题化教学模式是一种按照课程的教育目标，将所教课程划分为若干个独立有相互联系的专题，将各个专题组合形成完整的教学体系，实践表明专题化教学模式在多门课程中有着较好的应用效果[4-5]。结合教学大纲的要求，对该课程的理论知识内容分为如下8个专题：计算机概述、运算基础、80X86微型计算机体系结构、8086/8088 CPU指令系统、汇编语言程序设计、存储器、中断技术、输入输出接口技术。

为了配合以上8个专题的教学，在课程教学过程中，将每周的课时集中安排在相邻的两个工作日里，这样在讲一个专题的过程中，间隔的时间不会很长，有利于学生在学习枯燥难懂知识点时形成连续性，同时每次讲课都会对课程进度有更好的把控，间隔较短的授课方式也能使得教学内容更为明确和突出，有利于学生更好地掌握知识点。这样就避免了授课间隔时间长会导致上课开始前需对上节课的内容进行回忆梳理的过程，进而使得学生记忆知识的碎片化。同时教学专题化会更突出教学的重点，使得学生在掌握和复习课堂知识过程中更加得心应手。

2.3 实验教学实现多样化

该课程是实践性较强的课程，课程实验的目的是结合各章节课程内容的学习，通过安排实验上机操作，加深学生对微机原理各章节学习内容的理解，并着重培养学生的动手能力、独立解决问题的能力。应结合专业的培养目的和要求，编写适合学生掌握微机操作的实验指导书，并对实验教学的重点内容录制视频，以供学生在课下自学的需求。实验项目选定采用必做和选做实验，分层次、有梯度地组织基础层次和设计层次的实验教学。要求学生结合理论课，对每个实验进行认真的预习和操作，仔细观察和记录，思考实验中出现的问题，并对其进行理论解释，做好实验报告，达到辅助教学、增强感性认识、提高实践动手能力的目的。

提高多媒体实验室的利用效率，如果实验室无课的情况下，学生可申请进入实验室自主学习，使得实验室中的各类资源得到充分利用。鼓励以“导师制”项目组为单位参加省级或全国电子竞赛，如果某队获奖，则按照获奖等级对其期末考试进行奖励性加分，调动学生学习微机原理的积极性。同时，在除了实验箱等基本的实验设备之外，对实验装置实现多样化，将操作面板上的接线灵活化，可以让学生对各类实验设备进行任意组合以实现某些功能，给予学生充分自主学习与实践探索的机会，更能发挥学生的创新能力。

2.4 制定科学合理的考核方式

合理的考核方式是检验学生学习效果的最直接有效的途径，通过考核能使得学生更好地理解所学知识，并优化学习方法，并提高学习效率。具体的考核方式如下：课程考核分为两部分，一部分是理论考核，采用闭卷考试的方式对学生的理论知识开展考核，此部分考核分为3个方面，分别为试卷的卷面分数占比为70%、平时出勤和作业分数的占比为10%、期中考试分数的占比为20%，虽然平时和其中考试成绩占比相对较低，但能在学生学习理论课知识的过程中起到督促的作用。

另一部分是实验考核，在实验考核环节，成绩主要包括25%的正常出勤和实验过程成绩、25%的实验报告成绩、50%的实验测试成绩。平时的实验作业可从传统的实验中选出部分进行验证，在此基础上，增加若干个设计性实验。由教师给出设计内容和设计要求，学生通过自主查阅资料，确定实施方案，并亲自动手完成硬件系统的搭建及软件驱动程序的编写。在最终实验考核环节，以“导师制”项目组为单位，每个组分配一道实践题，并规定限时完成，完成后让每位成员都回答实践环节的一个操作环节，避免未参与实验的学生拿到与其他组员相同的分数，确保每位学生都能参与实验，并更好地理解所学知识。最终理论考核和实验考核各按照50%的比例相加即得到最终的考核成绩。

3  结语

《微机原理及应用》作为一门电气工程专业的必修课，探索其课堂教学建设有着重要意义。该文针对《微机原理及应用》在实际教学中遇到的困难，结合“导师制”的方法，探索了解决以下3个方面问题的方法：（1）教学方式没有创新;（2）实验教学内容单一，内容枯燥;（3）考核方式局限性大。一方面，通过以“导师制”进行项目分组，通过导師对各位学生的基础知识掌握情况进行统计，合理分配课上课下的学习内容，全面提高了教师授课的效率;另一方面，通过改进实验教学方法和考核方式，在帮助学生掌握课该知识的同时，也加强了学生的动手和实践能力。因此，结合“导师制”的《微机原理及应用》教学改革方法是一次有益探索。

参考文献

[1] 曾卫华.“单片机原理及应用”课程的教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2018，40（5）：65-67，97.

[2] 王桂兰，秦金磊，朱有产.微机原理与接口技术课程改革研究[J].教育现代化，2019（12）：74-76，102.

[3] 赵仁涛，李颖宏，关丛荣，等.单片机原理及应用课堂与实践教学改革与探讨[J].教育教学论坛，2020（42）：156-158.

[4] 宋潇雅.N大学本科生班级导师制实施现状调查研究[D].南昌大学，2019.

[5] 刘加玲.中国高校本科生导师制实施的问题与对策研究[D].扬州大学，2019.

[6] 尚航.高等学校本科生学业指导体系研究[D].大连理工大学，2019.