非计算机类专业的微型计算机原理及应用课程教学探索

2022-11-26鲁程张华张海涛

科学咨询 2022年5期

鲁程，张华，张海涛

（安徽科技学院机械工程学院，安徽蚌埠 230601）

微型计算机原理是多数高校机械类、电气信息、计算机类等工科专业本科高年级的一门专业课程[1]，通过对这门课程的学习，学生不仅可以掌握微型计算机的基础理论和汇编语言程序设计的基本方法，而且会对微型计算机的工作原理和硬件系统有更加深刻的认识，为今后微型计算机的工程应用提供理论基础[2]。

由于该门课程理论性强、内容丰富抽象、部分概念难于理解，并且由于不同专业先修课程的不同，造成不同专业学生的基础具有一定差异。由于电气类、计算机类等专业的数字电路、模拟电路等先修专业基础课程的深度与广度高于其他工科专业的同类课程，因此非电类、非计算机类专业学生的基础相对较弱，对于微型计算机相关概念的掌握速度不及电气类、计算机类专业的学生。课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养的质量[3]。因此，需要针对不同专业学生的学习特点采用合理的教学方法，合理安排教学内容并采用适当的教学方法和手段，以提高课程质量。

一、教学内容的探讨

微型计算机原理及应用课程这门课是以因特尔8086CPU为背景，讲述为微型计算机的工作原理、汇编语言程序设计以及接口技术的课程。虽然8086属于早期的CPU芯片，但之后的因特尔公司各型号CPU的工作原理和编程方法是在其基础上演化而来，之后的各型号芯片相对复杂。对于微型计算机原理的学习，8086较为合适非计算机类专业。

成功的教学需要的不是强制，而是激发学生的兴趣。部分大学生因为缺乏实践经验，同时又无升学压力，因此缺乏学习兴趣。仅仅讲授参考书上的知识可能让学生觉得枯燥，但如果课堂讲授中穿插一些学科发展前沿的知识，会让学生觉得可以学以致用，将会大大提高学生的学习兴趣[4]。利用计算机辅助教学已经成为高校教师的共识和习惯，为适应现代化的教学手段多媒体教学，可将声音、图像、文档及动画等吸引人的手段穿插在课堂课件中，使课堂教学效果更加生动、形象、直观，有利于提高教学效果及效率，激发学生学习主动性和积极性。虽然8086较为适合非计算机类专业对于微型计算机原理的学习，但毕竟是早期的产品，不能体现课程教学的前沿性，势必会引起学生学习兴趣的缺乏。因此，可以在学习该门课程的主体内容前导入计算机学科发展的前沿科学，尤其是我国微型计算机技术的前沿发展。例如，目前我国第四代计算机在进行研发设计与构想过程中对人脑的模拟研究，以及我国的第五代计算机对于实现计算机与人沟通目标的研究[5]。通过对计算机类学科前沿知识的讲解，不仅能激发学生的学习兴趣和创新精神，还能使学生更加了解我国的科技水平，提升学生对民族自尊心和自豪感。

二、理论教学方法的探讨

（一）板书结合PPT的教学方法

由于该门课程教学内容很多，全部采用板书的方式不现实，因此需要板书结合PPT的教学方式。采用PPT向学生展示微型计算机的内部结构、工作原理等；采用板书详细讲解重点、难点内容，以节约课堂时间和提示教学效果。另外，由于该门课程所需的先修基础知识较多，课堂教学时间上不允许将所授内容相关的先修基础知识带领学生学习。但随着信息技术的发展，线上教学方式能很好地弥补课堂教学时间充足的问题。例如可以利用雨课堂向学生推送添加相关的先修课程知识点、教学重难点的预习课件，帮助学生回顾先修知识和理解课堂教学内容，以此加快课堂教学的速度、加强课堂效果。

（二）互动的情境教学方法

该门课程的知识点非常多，很多概念晦涩难懂，势必会造成学生缺乏学习兴趣。可以通过互动的情境教学方法提高学生的兴趣和课堂参与度。例如，讲述微型计算机的工作原理时，教师可以将自己设想为CPU，将教室设想为内存，将学生设想为储存单元，将学生学号设想为物理地址，构建一个汇编程序的“运行环境”，让所有学生都参与进来，和学生一起“运行”一段汇编源程序。课堂教学普遍存在的一个问题是学生玩手机，上课注意力不集中，针对这个问题也可采用线上教学互动的方式进行改善。例如，利用雨课堂手机微信与幻灯片结合的线上教学模式，在课堂上将练习题发送至学生手机，并要求学生在规定时间内作答。这样不仅能改善学生在课堂上玩手机的问题，还能了解学生对当节课内容的掌握情况，在线上线下的互动过程中增强教学效果。

（三）翻转课堂的教学方法

对于该门课程，学生如果没有充足的课前预习很难跟上教师的授课进度。而传统课堂是以教师为主的“讲述加粉笔”的授课方式，学生被动接受新知识，缺乏学习的主动性和积极性，因此达不到预期的教学效果。与传统的课堂教学模式相比，翻转课堂要求学生必须有充足的准备，然后带着问题进入课堂，在课堂上积极地和教师交流互动[6]。可以将学生分成几个小组，以翻转课堂的方式进行教学，强迫学生进行课前预习，从而达到较好的学习效果。

三、实验教学的探讨

实验教学是该门课程重要的教学环节，是理解和应用所学知识的重要手段。微型计算机原理及应用课程是一门既包含硬件设计又包含程序设计的综合性课程，学生需要根据实验任务完成硬件设计、搭建主体电路，然后编写程序，最后调试运行[7]。对于该门课程的实验教学而言，面临的首要问题是学生对实验硬件和程序缺乏理解，以完成实验报告为目的，盲目按照实验指导用书搭建硬件电路和编写程序以达到期望的实验结果。

造成这种现象的主要原因，一是理论课上教师没有事先对实验课的相关内容进行讲解和实验后的反馈，理论和实验教学间隔时间较长，上实验课时学生已经对相关的理论内容发生了遗忘。二是实验指导书和课本往往并非配套教材，实验内容是提前设置好的，学生在实验过程中只关注程序是否正确，能否得到实验指导书中的实验结果而不去思考能否用其他方法进行软硬件设计。这使得学生的软硬的设计和开发能力并没有得到提高，阻碍了本科院校实现应用型人才培养目标的实现。针对以上两点影响实验课教学效果的原因，可以采取以下措施提升教学效果：

（一）理论课提前进行相关知识的讲解并布置实验任务

微型计算机原理及应用这门课程可以进行软件实验，也可以进行软硬件相结合的实验。但不论哪种类型的实验，学生都需要进行编程操作，由于大部分非计算机专业的学生缺乏编程基础，对于汇编语言的独立编程有一定困难，很难独立完成实验课上临时布置的编程任务。因此实验课前的理论课教学时，教师可以提前讲解实验课程相关的知识点，并布置实验任务，让学生带着任务进行实验课的准备，不仅能提高学生对实验过程的理解，而且可以提升实验课的教学效果[8]。

（二）合理设置实验难度

实验内容是否合理直接关系到学生能力的培养，教师应该根据培养方案的要求合理设置实验的难度。对于比较简单的任务可以让学生自己动手实践，对于难度较大的实验可以提供部分关键程序，对于综合性实验可以提供一些思路。此外，还可以设置一些学生的认知中比较熟悉的事物，例如姓名、学号等，激发学生的兴趣。

（三）因材施教合理设置实验要求

每个班级中总会有一些动手能力比较强的学生，他们能在短时间内完成实验任务，对于这些学生可以适当增加一些临时任务让他们继续实验，以便充分利用实验课的资源使这部分学生的能力得到进一步的锻炼。也有一些只为应付实验任务的学生，这些学生在实验过程中可能会直接抄袭其他学生的程序和硬件连接，对于这些学生可以让他们在课堂上讲解硬件原理和解析实验程序，以便督促他们进行能力的锻炼。

（四）设立实验考核方式

传统的实验教学考核机制采用出勤点名签到和实验报告批改结合的方式，最后可能造成动手能力好的同学成绩不如动手能力差的同学，达不到培养学生理论联系实际能力、综合分析解决问题能力、创新能力以及动手能力的目标。因此，通过设置课程设计题目以学生最终完成的结果作为考核手段，激发学生的实验积极性，培养学生的发散性思维和创新能力。

（五）设立固定的实验室开放时段

微型计算机原理及应用课程作为一门实践性和应用性较强的课程，仅仅几次的教学实验课无法巩固学生的动手能力。所以对本门课程感兴趣的学生可以利用开放时间的实验室进行学习探讨，有利于微机原理知识的拓展和推广，有利于学生自身潜力的发挥和创造意识的提升。针对实验教学内容往往以验证为主要目的，学生无法真正地去思考、分析问题，教师可以精选课程设计题目，培养学生的团队合作精神，采取启发式的教学方式。对于学生在实验中提出的问题，老师不立即给出正面解答，鼓励学生独立解决问题，以加强学生对课程的深入理解，培养解决问题的能力。最后在实验教学中采取优差生搭配方式以提高双方的课程理解和动手能力，让更多学生对微机原理实验充满兴趣，为以后的专业课以及工作打下坚实的基础。

四、课程思政教育的探讨

微型计算机原理及应用课程是一门综合性很强，而且理论与实践紧密结合的课程，通过理论课程和实验课程的学习可以很好地促进学生对微型计算机原理和接口技术的掌握，这对于学生将所学知识运用于工程实践中以及学校培养创新型应用人才都起到了重要的作用。因此，为了贯彻我国的教育方针，培养德、智、体全面发展的社会主义建设者和接班人，该门课程的授课教师应当巧妙地以课程内容为切入点，融入思政元素，在讲解课程内容的过程中穿插爱国主义教育、社会主义核心价值观等课程思政内容，实现树德育人的目标[9]。例如，在讲解微处理器的相关知识点之前导入华为、中兴的芯片危机事件，激发学生的民族自尊心与使命感，不但能提高学生对该门课程的学习热情，还能帮助引导学生建立肩负中华民族伟大复兴重任的意识。再例如，在讲解汇编语言相关知识点时，培养学生严谨的学习态度，穿插讲解精益求精的工匠精神，引导学生建立正确的人生观、价值观，潜移默化地将课程思政内容传授给学生。

课程思政教育不仅仅是辅导员和专任思政课教师的专属，专业课教师也应该将思政元素融入课程教学中，专业课知识点与思政教育相结合更有说服力，让学生在课程教学中更好地去理解思政内容，获得知识和掌握技能的同时政治理论也得到了加强。思政元素与微型计算机专业知识相结合的教学探索，符合社会对德才兼备的应用型人才的培养需求。