新工科背景下微机原理课程混合式教学实践与思考

潘继强 郑坤 陈勇 和斌涛

摘要：为满足当前新工科背景下应用技术型人才培养目标，确保微机原理课程教学满足学生未来发展需要，文章在明确新工科背景下微机原理课程教学目标的基础上，针对当前该课程教学现状及存在的问题，提出课前线上自学、课中课堂前测与课堂精讲、课后巩固与拓展延伸、课程资源建设、课程考核评价等教学实践策略，以期为培养新工科背景下应用技术型人才提供新思路。

关键词：新工科;微机原理;混合式教学;课后巩固

中图分类号：G642.0        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）22-0149-03

《微型计算机原理》是计算机科学与技术专业的一门面向应用、具有很强实践性与综合性的课程。教学中，课程的主要学习内容包括微机系统的基本原理、CPU（Central Processing Unit） 与半导体存储器和接口芯片的连接以及典型接口芯片的应用，后继课程包括《单片机原理及应用》《计算机系统结构》等[1]。《微型计算机原理》课程以Intel8086微处理器为主线介绍微机系统的基本原理，主要包括16位微处理8086的编程结构、外部特性、指令系统、半导体存储器基本知识和8086的存储器组织、CPU与外设之间的数据传送方式、可编程接口芯片的工作原理及应用等内容[2]。为坚持“以学生为中心、成果导向、持续改进”理念，实现对微机原理课程教学的改革，并对其教学过程进行重构，确保涵盖课程教学全过程优化，促进教学中线上线下有机融合，教学团队开展了新工科背景下微机原理课程混合式教学实践研究。

1 新工科背景下微机原理课程教学目标

结合陕西理工大学培养具有爱国情怀、具备扎实的计算机基础知识、完备的计算机应用系统开发能力的应用型工程技术人才培养目标，根据课程在课程体系中的地位和课程性质从知识、能力、素养三个方面设置课程目标。

第一，知识目标：要求学生在完成系统化教学后，掌握Intel8086微处理器的内部结构和外部特性、存储器的组织方式、8086的寻址方式、指令系统和汇编语言程序格式等知识，具备运用汇编语言进行程序设计所必须具备的硬件基础知识[3];掌握微型计算机系统中存储器的体系结构、半导体存储器的分类、存储器与CPU的连接、存储器的扩展等内容;掌握中央处理器CPU与外设之间数据传输的方式和常见可编程接口芯片的内部结构、工作原理、使用方法等基础知识。

第二，能力目标：要求学生在学习课程之后，可以通过对程序与指令的分析，掌握程序编译方式，不仅能夠识别或读懂其他人编写的程序，也能够深度解析不同程序的实现方式，并具备运用汇编语言进行结构化程序设计的能力，能够独立编写具有一定难度的汇编语言程序;能够运用微型计算机系统中存储器相关知识就应用问题进行计算、分析、绘图和设计，具备分析存储器扩展和画扩展图的能力;具备分析微型计算机硬件体系结构的能力，具备设计数据传输程序和常用接口芯片初始化及初步使用的能力，使学生得到设计解决方案、使用现代工具、沟通和交流、终身学习能力的锻炼。

第三，素质目标：教学过程中通过编写程序培养学生耐心、细致、有条理的工作作风，通过调试程序培养学生面对问题时自信、沉着、冷静的心理素质，培养学生在解决复杂工程问题时，把握全局、统筹规划的能力;加强职业道德意识，使学生在完成学习后，具有团队协作的精神，保证学生在完成学习后，具有后续继续主动探索的能力。

2 微机原理课程教学现状及存在问题

通过对该门课程的多年教学现状进行分析，发现课程教学过程中存在以下若干问题：

第一，授课方式单一，无法提高学生对知识的兴趣度。传统课堂传授信息的方向往往是单向的，授课教师无法对课堂中所有学生的学习情况进行整体明确的把握。但是线上教学只是简单的信息传递，教学视频中无法体现教师上课的态度、情绪以及感情。利用现代信息技术手段和数字化工具，积极开展混合式教学，就是要把传统课堂教学的优势（知识传播+情感激发） 和线上教学的优势（单纯的知识传播） 结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习主体的主动性。

第二，课程实践性强，存在学生实践动手能力弱的问题。为了解决学生实践学习内容缺失的问题，目前大部分高校采用了集中开展实践教学的措施，即在完成基础知识教学后，在一个指定时段内，对学生进行实践教学训练，但由于在此过程中教师没有全面考虑到不同学生群体在学习中的基础知识掌握能力存在差异，导致不同学生对知识的理解存在差异[4]。

第三，课程内容在教学中存在交叉与重叠现象。在传统教学模式下，部分学生会产生对学习的厌倦性心理，即认为此部分内容已经学过，不需要再投入精力学习，另一部分学生会由于知识点概念存在差异，导致学生会在学习中出现一定的困惑，影响学生在学习中知识点的迁移过程。

第四，课程考核方式单一，考核项目相对偏少。传统教学一直以闭卷方式的理论考试分数为主，平时成绩构成比例中仅包含作业和实验。

综上所述，目前针对微机原理课程开展的教学工作仍存在一定的问题，这些问题不仅制约了学生对知识点的理解，也影响了学生学习能力的提升，因此，要实现对教学效果的优化，应在现有工作的基础上，结合教学过程中存在的不足，提出对应的整改措施。

3 新工科背景下微机原理课程混合式教学实践

3.1 课前线上自学

针对当前微机原理课程教学现状及存在的问题，首先在课前准备阶段，将线上课程资源建设作为重要核心，结合超星学习通平台实现对课程资源的建设，同时利用智慧树平台实现对线上微机原理课程教学资源的自主开发，例如对教学视频、课程教案、文献资料、作业和习题、讨论话题等各类资源的开发。在教学过程中，教师可以通过线上教学平台实现对各类资源的建设，通过智慧树、超星学习通、QQ群直播等方式在平台上开展微机原理课程教学[5]。学生在平台上完成账号的注册，并完成学习通班级群的建设，查询或观看教师在平台当中建设的各类教学资源。在课前，教师还需要将本节课程所需掌握的知识点在平台上完成发布，由学生自主完成在线学习，并获取相关资料，与其他学生在教学平台上进行讨论，共同完成教师在课前为学生布置的课前学习任务。

3.2 课中课堂前测与课堂精讲

在完成课前的线上自主学习后，教师需要在课堂教学开始前对学生自主学习的效果进行检验，因此需要完成课堂前测任务。在设置课堂前测题目时应当选择具有针对性的问题，从而根据学生的回答情况，了解学生掌握知识的具体情况。根据课堂前测的结果，教师对其进行针对性的评价，将其作为教学重点，进行讲解。在明确学生课前对教学内容的掌握情况后，在课堂中教师应当设定相应的情景，并抛出与课程教学内容相关的话题，学生分组完成讨论，并将讨论的结果汇报展示。教师在学生完成汇报后，对其进行评价[6]。同时，为了能够确保学生能够更扎实地掌握微机原理课程知识，在完成上述教学活动后，教师需要在课堂当中完成对学生的随堂检测，以此实现对学生所学知识的进一步巩固。最后，由教师结合课堂作业完成情况，针对本节课程的教学效果以及内容进行总结，并向学生布置课后需完成的作业内容以及下一节课课前需要完成的自主学习任务。

3.3 课后巩固与拓展延伸

课后，学生在自主完成教师为其布置的学习任务后，在超星学习通、QQ群直播当中，可通过学生相互评价和教师点评相结合的方式实现课后点评。教师可在这一阶段对学生进行分组，并对完成作业时遇到的具体问题进行分组讨论，以此在得到准确的结果后，对所学的知识进行进一步巩固。除此之外，在超星学习通、QQ群直播中，教师可以针对学生的综合素质进行延伸，并完成拓展学习。具体组织与实施过程如图1所示。

完成上述教学环节后，还应当根据教学工作的实际情况，鼓勵学生利用课后时间，自主完成或主动参与课后实践教学，包括汇编程序的设计、程序指令调试，通过此种方式，提高学生在学习中的自主学习能力。此外，应强调或重点关注学生在学习中与教师的信息交互能力，根据学生的实际需求，采用任务与真实项目驱动的方式，引导学生自主或通过与他人协作的方式，进行任务完成，并在执行任务的同时，完成教师布置给学生的学习任务。同时，在这一过程中，教师应及时给予学生一定的鼓励，从而更好地提高学生创新意识与探索精神。

为进一步实现课后学习内容的延展与拓展，还应在完成上述教育指导工作中，增设多种与学生学习内容相关的实践教育活动，鼓励学生参与到由学校和社会组织的大型大学生科技竞赛中，对于在竞赛中取得成绩的学生，教师应采取实质性措施对其进行表扬。并根据真实的学习进度，鼓励学生参与教师课下教研中，通过在课下与教师的协同工作，使教师及时感知学生学习进度及学生在学习中存在的问题，从而更好地调整学习方向，保证所提供给学生的学习内容与学生学习需求匹配，在真正意义上做到对课下时间的良好利用，实现在教学中对“第二课堂”的深度挖掘。

3.4 课程资源建设

通过上述论述，明确了微机原理课程在教学中的全过程设计，实现了对课前、课中和课后的全覆盖。在上述各个阶段，都需要各类课程资源的支撑。为了实现对课程资源的合理建设，引入超星学习通平台，将该平台作为主平台，在平台上教师可完成对各类线上作业的布置，对教学资源的发布以及课前线上点名和对线上教学数据的统计。为了进一步完善线上教学，将智慧树平台作为辅助平台。目前，微机原理课程教学团队在智慧树平台上完成了《微型计算机原理》课程资源的开发，其中包含了各类教学所需视频、授课PPT、学习资料等。通过两种线上教学平台的相互补充，实现对微机原理课程混合式教学基础的夯实，同时也实现了对“1+1”主副双平台线上优质资源建设的强化。

3.5 课程考核评价

在实现对课程资源的建设后，引入多元化的评价体系，借助于各类现代信息化教学工具，对学习数据进行全程化的统计以及智能化的分析，以此能够让教师和学生本身更加客观且全面地了解针对微机原理课程相关知识的学习情况，从而为后续教学内容的设计和优化提供重要的依据。在实际进行课程考核与评价时，应当将课程成绩考核体系划分为平时过程考核成绩和期末考试成绩两部分，其中前者占比为40%，后者占比为60%，平时过程考核包含：线上视频学习、线上教案/课件资料学习、线上作业（练习） 、线上单元测验、线上考勤、讨论（线上+线下） 、实验（操作+报告） ，实现了考核项目的多元化。在设置考核问题时，应当根据课程目标确保考核涉及课前、课中和课后所有教学环节的线上和线下等各项内容，确保实现对学生所学知识点的全覆盖。

4 结束语

总而言之，文章针对当前微机原理课程的教学现状及存在的问题，针对课程教学的课前、课中和课后分别进行创新实践，并对课程资源建设和课程考核评价进行积极地探索。未来针对各类课程教育的平台资源及相关线上教学技术还将不断创新和丰富，因此在今后的研究中也将针对各类现代化的教学技术在课程教学中的实践应用进行探究，并提出更合理的应用方案，从而促进课程教学质量的进一步提升。同时，在这一过程中，应当将对学生综合素质教育的重视程度进一步提升，从而培养出能够满足当前新工科时代发展背景所需的高素质应用型人才。

参考文献：

[1] 刘丽，李擎，董洁，等.新工科背景下自动化专业课程思政探索与实践——以“微机原理及应用”课程为例[J].高等理科教育，2022（1）：117-123.

[2] 潘操，张继，刘锁兰，等.基于微机原理与接口技术的线上线下混合式一流本科课程建设探索与实践[J].电脑知识与技术，2021，17（35）：238-240.

[3] 梅鹏江，陈逸菲，宋莹，等.疫情下学生在线学习过程指标与学习效果分析——以微机原理及单片机技术课程为例[J].软件导刊，2021，20（5）：192-196.

[4] 周昕，李兰英，韩剑辉，等.融合思政育人目标的微机原理与接口技术课程大纲设计的探索实践[J].中国现代教育装备，2021（13）：90-92.

[5] 陈逸菲，马辰来，翟慧茹，等.SPOC课程学习行为数据分析——以微机原理及单片机技术课程为例[J].软件导刊，2021，20（9）：248-252.

[6] 张强，孙雪莹，齐亮，等.课程思政融入微机原理与接口技术课程教学的设计与研究[J].科教文汇（中旬刊），2021（10）：94-96.

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