《微機原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)實(shí)踐與探索

一、跨專(zhuān)業(yè)平臺課背景
通過(guò)構建跨院系、跨專(zhuān)業(yè)的基礎平臺課，對課程培養方案進(jìn)行更加合理、靈活的設置，能夠有效緩解高等教育大規模擴張所帶來(lái)的教學(xué)資源供需矛盾問(wèn)題，因此成為目前越來(lái)越多的高等院校專(zhuān)業(yè)及課程建設的模式與趨勢。近年來(lái)，上海工程技術(shù)大學(xué)不斷進(jìn)行教學(xué)培養計劃的改革與修訂，其中結合電子電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的培養目標與要求，設置了相應的公共基礎平臺課和學(xué)科基礎平臺課模塊，共涉及計算機科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動(dòng)化、電子封裝技術(shù)、廣播電視工程、自動(dòng)化、軌道交通信號與控制6個(gè)專(zhuān)業(yè)，近500名來(lái)自電子電氣工程學(xué)院和城市軌道交通學(xué)院的本科生。
《微機原理及接口技術(shù)》是我校一門(mén)重要的電子電氣類(lèi)學(xué)科基礎平臺課程，是學(xué)生學(xué)習和掌握計算機硬件基本知識及匯編語(yǔ)言程序設計的入門(mén)課程，培養學(xué)生利用硬軟件結合的方法分析解決電子電氣類(lèi)學(xué)科專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題的思維方式和初步能力。眾多高校也一直持續多年在理工科專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設此同類(lèi)課程，且將其劃為重要專(zhuān)業(yè)基礎和主干課程。該課程理論與實(shí)踐性均很強，涉及知識點(diǎn)繁多，與數字電子技術(shù)、嵌入式系統、計算機控制系統等課程又有著(zhù)緊密的關(guān)系，在教學(xué)環(huán)節中起著(zhù)承上啟下的作用，而課程教學(xué)則需要兼顧各個(gè)專(zhuān)業(yè)方向，因此教學(xué)難度較大。
二、教學(xué)現狀
本課程目前以8088/8086為背景機進(jìn)行教學(xué)，主要介紹計算機基礎知識、微處理器結構、指令系統、匯編語(yǔ)言程序設計、存儲器系統、輸入輸出和中斷技術(shù)、常用數字接口電路等內容，根據教學(xué)改革的實(shí)際需求，目前本課程總學(xué)時(shí)僅為48，然而微機原理課程內容繁雜且匯編指令多，作為主要的專(zhuān)業(yè)核心課程對學(xué)生的學(xué)習要求也在不斷提高，此外48學(xué)時(shí)全部作為理論教學(xué)課時(shí)，缺乏相應的配套實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，而不在學(xué)校專(zhuān)業(yè)大類(lèi)平臺內的電子信息工程專(zhuān)業(yè)。微機原理綜合實(shí)驗是作為一門(mén)集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節課程單獨安排教學(xué)的，但往往安排在理論課程全部結束之后，容易造成學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中理論與實(shí)踐出現一定的脫節，也不便于學(xué)生對知識的在線(xiàn)理解與消化。同時(shí)，作為平臺課面向多個(gè)電子電氣類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)展教學(xué)，不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生知識背景與基礎能力不同，教學(xué)目標也不同，因此過(guò)去分專(zhuān)業(yè)小班授課的傳統教學(xué)模式已經(jīng)*不能適應不同專(zhuān)業(yè)合班上課的需求，我們需要進(jìn)一步對專(zhuān)業(yè)基礎等教學(xué)內容和方法進(jìn)行優(yōu)化和改革，求同存異，發(fā)揮平臺課的優(yōu)勢，用相同的課程滿(mǎn)足不同專(zhuān)業(yè)的培養目標。
三、教學(xué)實(shí)踐與探索
根據跨專(zhuān)業(yè)平臺課模式下本課程的教學(xué)現狀及上述存在的問(wèn)題，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中對課程內容、教學(xué)手段和方法、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了積極的探索。
1.整合優(yōu)化教學(xué)內容。結合不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和發(fā)展方向，進(jìn)一步整合和優(yōu)化教學(xué)內容，使學(xué)生更好地與先修及后續專(zhuān)業(yè)課程銜接，避免相關(guān)知識點(diǎn)的重復講解和脫節。例如，學(xué)生雖已有數字電子技術(shù)課程的學(xué)習基礎，但仍然表現出對硬件部分的學(xué)習和理解較為困難，因此在授課過(guò)程中適當淡化芯片內部的結構介紹，強調芯片外部引腳及其應用編程，淡化硬件本身的細節講解，強調整體系統結構的工作原理；學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)程序設計語(yǔ)言，因此刪掉重復的計數制內容，把重點(diǎn)放在補碼運算上，簡(jiǎn)化程序控制結構的介紹，把重點(diǎn)放在匯編指令應用和匯編程序設計上；有限學(xué)時(shí)內學(xué)生很難一時(shí)消化大量新的指令知識，在講解時(shí)不是僅一味地向學(xué)生快速灌輸全部指令，而是通過(guò)挑選常用匯編指令做重點(diǎn)講解，并結合示例幫助學(xué)生理解和掌握，其余留給學(xué)生課后自主學(xué)習；在課程內容的組織上注重提煉共性知識，如存儲器地址與I/O接口的編址、譯碼等內容的原理是類(lèi)似的，可以通過(guò)這些內容的整合提高教學(xué)效率；部分專(zhuān)業(yè)學(xué)生同時(shí)在修讀單片機課程，存在部分教學(xué)內容的重疊，更重要的是一部分學(xué)生出現了單片機與8088指令混淆使用的現象，因此教學(xué)時(shí)要特別注意加以引導，幫助學(xué)生正確區分和理解不同的指令系統；計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在編程方面有著(zhù)敏銳的洞察力和快速的理解力，在課后作業(yè)和課外練習的部分加強了編程能力的訓練設計，更適合該專(zhuān)業(yè)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習和發(fā)展方向。
2.改革教學(xué)手段和方法。多媒體教學(xué)更加靈活和形象，如講解從內存或堆棧存取數據時(shí)，用圖例、動(dòng)畫(huà)的形式能夠十分直觀(guān)的進(jìn)行演示，能夠有效提高教師的授課效率，避免大量基本概念和術(shù)語(yǔ)的板書(shū)抄寫(xiě)，從而使教師更加專(zhuān)注于重點(diǎn)和難點(diǎn)內容的講解。但微機原理課程知識點(diǎn)繁多且比較抽象，傳統的板書(shū)教學(xué)不能被*取代，通過(guò)對課程內容脈絡(luò )和重難點(diǎn)部分的板書(shū)使教學(xué)過(guò)程更加連貫，便于學(xué)生更加深入的理解教學(xué)內容，同時(shí)能夠適當調節教學(xué)進(jìn)度，提高教學(xué)效果。同時(shí)，由于匯編程序設計的內容較多，學(xué)生又普遍認為該部分學(xué)起來(lái)較為枯燥，難以掌握，因此通過(guò)利用匯編仿真軟件進(jìn)行課堂演示引導及翻轉課堂等方式與學(xué)生互動(dòng)學(xué)習，學(xué)生在課后進(jìn)行實(shí)際的匯編程序設計及調試等操作完成自主學(xué)習，強調教學(xué)過(guò)程中教與學(xué)的互動(dòng)和學(xué)生的主導作用。另外，還可進(jìn)一步采用任務(wù)驅動(dòng)的教學(xué)方法，讓學(xué)生在完成“任務(wù)”的過(guò)程中，培養學(xué)生創(chuàng )新探索的精神。
3.強化創(chuàng )新實(shí)踐能力的培養。為了充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，同時(shí)彌補有限課時(shí)條件下實(shí)踐學(xué)時(shí)不夠甚至缺失實(shí)踐環(huán)節的情況，本課程通過(guò)建立微機原理及接口技術(shù)仿真實(shí)驗平臺，引入匯編仿真軟件EMU8086和EDA仿真軟件Proteus，進(jìn)行驗證性、設計性和綜合性實(shí)驗等多層次的實(shí)踐教學(xué)設計，使其與理論教學(xué)相輔相成，擴展和深化學(xué)生對微機理論的認識及各功能模塊工作原理的理解，培養學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力、綜合應用知識的能力，達到強化教學(xué)效果的目標，同時(shí)面向不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習需求，讓學(xué)生更自由、更有針對性地去自主學(xué)習，充分體現了個(gè)性化的教學(xué)思想。
鼓勵學(xué)生以團隊形式積極參加大學(xué)生創(chuàng )新訓練項目、大學(xué)生電子競賽等課外電子科技創(chuàng )新類(lèi)活動(dòng)，或積極參加教師的科研項目，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用，在實(shí)踐中培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，通過(guò)相互配合培養學(xué)生團隊協(xié)作的精神。
4.加強課程資源建設。為了提高學(xué)生自主學(xué)習的意識和個(gè)性發(fā)展的需求，必須加強課程資源建設，豐富和完善網(wǎng)絡(luò )教學(xué)資源，課程的大綱、教案、電子課件、部分試題及參考答案等教學(xué)資源全部上網(wǎng)，將網(wǎng)絡(luò )教學(xué)作為一種重要的教學(xué)手段和教學(xué)場(chǎng)合，實(shí)現立體化資源的共享，更好地為教學(xué)服務(wù)。
四、結語(yǔ)
本文針對跨專(zhuān)業(yè)平臺課“微機原理及接口技術(shù)”的教學(xué)現狀及出現的問(wèn)題，對教學(xué)內容、教學(xué)手段和方法、創(chuàng )新實(shí)踐能力培養、課程資源建設等方面進(jìn)行了積極的探索，未來(lái)也將在此基礎上繼續研究平臺課模式下實(shí)踐教學(xué)改革和教師團隊隊伍建設等。