《微机原理与接口技术》模块化教学改革初探
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作者:王怀智 薛雯丽
摘要：《微机原理与接口技术》是自动化等专业的必修基础课，具有理论与实验并重的特点。文章分析了该课程教学过程中存在的一些问题，提出了一种模块化教学改革方案，并以此为载体提出了几点改进措施。模块化教学改革方案旨在提高学生对《微机原理与接口技术》课程的学习兴趣，达到熟练掌握该课程理论和实践知识的目的。同时，通过教学实践培养学生的实际操作能力，让学生能够按照工业控制目标要求完成相应的应用设计。
关键词：微机原理与接口技术;模块化教学改革;教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）43-0114-02
一、引言
隨着计算机科学技术的快速发展，高等院校自动化等专业对学生知识的实践性要求也日渐提高。《微机原理与接口技术》是一门集电路原理、模拟电路和数字电路为一体的综合性应用技术课程，为许多工科专业的基础课程。该课程不仅是学生初次接触的软硬件相结合的专业课程，也是DSP、ARM等高级开发课程的入门课程。同时，现代测控、机电、电气等领域普遍采用微机作为智能化控制工具，因此微机的综合知识是高等学校工科毕业生要掌握的基本知识。可见，培养学生对《微机原理与接口技术》课程的学习兴趣、克服实验单一化、改进课程的教学方法是高校课堂教学迫在眉睫的任务。本文旨在让学生更好地掌握微机基础知识，培养拥有知识创新和技术创新能力的复合型人才。
二、 传统课堂教学的常见问题
目前高等院校自动化等专业的专业课教学模式多为大班教学和学分制教学等。这一类教学模式应试教育现象普遍，教学方法以讲课为主，容易导致学生实践能力欠缺等一系列问题。该教学模式下，学生通常只会跟着教师的思路走，无法将课堂上所学的理论知识与实际应用操作结合起来，无法培养学生独立思考的能力，这是造成目前教学质量普遍较低的主要原因。这类教学模式主要存在以下问题：
（一）理论部分教学内容抽象
《微机原理与接口技术》基本采用通用教材和统一教学内容的方式进行教学。教学主要内容包括微机工作原理、硬件组成、汇编语言以及接口技术等内容。这些内容主要用来提高学生对微机整体结构和汇编语言的认识。然而，由于学生课前预习不充分、课下不巩固知识、课程实践性强，学生很难提起对这门课程的兴趣。另外，由于教学内容抽象，教师按部就班教学会导致学生难以理解课堂知识内容，从而加大本课程的学习的难度。
（二）实验部分多采用单项实验教学
目前许多高校的实验部分主要采用单项实验教学法：单项实验之间的内容相互独立，学生只需按照实验手册进行实验，获得相应数据，最终提交一篇格式化的实验报告就可以完成。例如，软件实验中的排序/数制转换，实验内容仅要求学生将实验手册中提供的汇编语言写入软件，简单运行即可得到结果。这类实验不要求学生深入探索实验原理，思考实验结果。因此，在单项实验教学中，学生缺少系统观和整体观，无法结合各个功能模块实现项目开发，从而导致学生缺乏知识连贯性的运用[1-2]。
（三）考核方式较为单一
目前，该课程的考核方式较为单一：总成绩一般分为平时成绩（30%）和期末考试成绩（70%）。平时成绩包括出勤率、作业完成情况以及实验成绩，而期末考试多为闭卷纯笔试考试。这种成绩分布情况过于突出期末考试成绩的重要性，忽视了这门课程软硬件结合的重要特点，也忽视了学生在实验操作方面的成绩，极大地限制了学生的综合实践能力的提升。
综上所述，解决理论教学和实验教学中存在的各类问题，例如理论教学抽象、单项实验教学和考核方式单一等，是提高微机教学质量的有效途径，也是微机课程教学改革迫在眉睫的任务。
三、 模块化教学模式改革要求及相关措施
针对《微机原理与接口技术》课程在教学方面存在的一系列问题，本文在教学模式改革、课程考核等方面，提出了一种模块化的教学模式。模块化教学模式是指根据知识点应用的不同，把课程内容划分为多个具体的应用小模块，然后再次整合这些知识点并应用于一个综合设计[3]。针对该定义，以下从几个方面介绍本文所提出的模块化教学模式。
（一）理论部分教学
在所提出的模块化教学模式中，针对知识点的不同，将微机课程教学内容划分为：微型计算机基础、指令介绍与运用、中断、定时/计数器和串行通讯。教师按照这些模块分别进行教学。而学生则以问题为导向，针对不同模块提出大量的硬软件问题，直接从课堂上寻找答案。这种教学模式课堂目标明确，互动性较强。它不仅能体现教师的教学能力以及知识水平，还能使学生在掌握计算机系统整体概念的同时有效提高对微机的学习兴趣，从而锻炼学生的软硬件开发能力，更好地为工程实际应用服务。同时，在开始课堂教学前，教师最好能提供多个应用实例，让学生了解该课程在日常生活中的具体应用，从而加深学生对本课程的认知。
（二）实验部分教学
针对学生基本按照实验手册进行实验，缺少独立思考的问题，我们认为，实验部分不应再过于强调微机的理论知识。反之，重点要求学生能完成基础验证性实验，如，如何烧写程序、如何查询RAM/ROM存储器中数据、掌握单步调试方法和汇编语言编译方法等。接下来重点掌握某一项综合性设计应用。例如：数码管动态显示、时钟设计、信号发生器设计等。同时，在完成基础验证性实验之后，综合性实验设计也应按照模块化方式授课。如此，各个模块化学习成果可以结合组成一个具有实际功能的综合设计。例如，基于单片机的GPS定位系统可以按照系统要求模块化为初始化模块、串口通信模块、液晶显示模块、数据接收与处理模块，各子模块之中需融入中断、定时等应用程序。因此，模块化教学不仅能够让学生熟悉各子模块的功能，还能够促使学生思考，从系统方面掌握各模块之间的联系，从而积累从事实际应用产品的开发经验。可见，模块化教学不仅体现在理论和基础实验教学中知识点的模块化分布，还体现在应用实验的模块化综合设计，可有效推动理论知识和实验操作的有机结合，培养学生的系统观和整体观。
（三）期末综合评分
针对本课程期末考核方式单一的问题，我们认为，模块化教学模式的期末综合评分按照以下比例划分比较合适：课程设计（50%）、期末考核（50%）。同时，期末考核不再过于看重笔试成绩，而是实验与笔试并存，既注重学生的动手能力，也注重学生的理论思维能力。课程设计部分要求学生先自行拟定实用性较强的题目并交由教师审核。若审核通过，学生首先需按照实验教学中综合设计要求，自行将系统划分为多个含具体应用的子模块，并画出系统的软件流程图。然后，按照软件流程图分别对各个模块进行编程实现其功能。最后，整合连接各子模块即构成了一个含实际用途的综合应用设计。另外，期末考核主要考查微机硬件知识、指令结构、单片机寻址方式、寄存器功能、单片机时序、汇编语言、中断、I/O口、定时/计数器计算方法等内容。
四、 结论
《微机原理与接口技术》是一门以单片机为核心，多门知识融合的综合性应用技术课程。本文提出了一种模块化教学模式。该教学改革模式不仅能提高学生对微机的学习兴趣、帮助学生掌握课程知识，还能够提高学生的实际动手能力。同时，模块化教学有助于学生实现微机课程和后续专业课程的无缝衔接，从而实现培养创新型和复合型人才的要求。笔者实际授课结果也表明，模块化教学模式能够最大可能地传授微机理论知识、培养学生自主学习能力和提高教师教学能力。其考核模式也比传统方法更为高效、合理，教学效果得到了很大的提高。
参考文献：
[1]陈薇.微机原理与接口技术课程教学改革与探索[J].科技经济导刊，2018，26（08）：112-113.
[2]王莉，陈岱.微机原理与接口技术实验教学改革探索[J].科技视界，2017，（30）：44+28.
[3]程红丽.模块化教学方法在模拟电子技术课程中的应用[J].教育教学论坛，2018，（38）：200-201.
[4]郭博，王慧玲，韩天鹏.微机原理与接口技术实验课程教学探讨[J].阜阳师范学院学报（自然科学版），2012，29（04）：85-87.
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