计算机实验教学的探索与研究

来源:用户上传      作者: 丁　畅

　　摘要： 计算机基础教学所开设的课程都是实践性很强的课程，计算机知识的掌握与能力的培养在很大程度上有赖于学生的上机实验。加强实验教学环节，有利于培养学生的上机动手能力、解决实际问题能力及知识综合运用能力。实验教学在计算机基础教学中起着不可替代作用。本文以《微机原理与接口技术》教学为例，从实验内容、教学方法、实验设备、考核方式、实验室管理五个方面出发，对微机原理与接口技术实验教学提出了一些改革设想。
　　关键词： 微机原理 接口技术 实验教学 教学改革
　　
　　计算机基础教育是面向计算机专业和非计算机专业学生的教学，其教学的基本目标是培养学生具备一定的计算机基础知识，掌握相关的软硬件技术，以及利用计算机解决本专业领域中的问题的能力。达到这个目标的关键是要按照“以人为本，传授知识，培养能力，提高素质，协调发展”的教育理念来组织教学。我们以为，要使学生的计算机知识、能力、素质协调发展，关键要抓住能力培养，它既是知识的活化，又是素质的原生态。计算机基础教学所开设的课程都是实践性很强的课程，计算机知识的掌握与能力的培养在很大程度上有赖于学生的上机实验。加强实验教学环节，有利于培养学生上机动手能力、解决实际问题能力及知识综合运用能力等。实验教学在计算机基础教学中起着不可替代作用。在计算机基础教学中，理论教学与实验教学互为依存条件。不能简单地认为计算机基础实验教学只是辅助性的教学，是配合理论教学的，这就大错特错了。计算机基础实验教学实际上有着丰富的内涵和作用。计算机基础实验教学对于培养学生的两个能力，尤其是在研究创新能力和意识的培养方面有着不可取代的作用。实验教学是整个计算机基础教学的“纲”和“灵魂”，只有它才能使整个计算机基础教学做到“授人以鱼，更要授人以渔”。实验教学对于每个大学生的终身学习和主动应用计算机起着至关重要的作用。因此还可以说，实验教学决定了某些课程或整个计算机基础教学的成败。
　　目前，计算机基础实验教学中还存在许多问题，如师生对实验教学的认识不足，考核重知识、轻能力，习惯于纸上谈兵；教学内容选择脱离各个专业领域应用方向，实用性较差；教学组织过于模仿计算机专业教学，实验教学与理论教学比重不适合计算机基础教学的特征与目标；教学方法手段简单老套，上课和实验照“片”宣科，师生交流、网络化教学、各种不同类型数字资源利用等都有不同层次的减弱；教学内容更新缓慢，讲授的技术方法往往不是当时的主流技术方法；实验教学队伍建设相对偏弱，重使用、轻培养，教师的素质远远不能适应计算机基础教学；实验教学环境建设普遍存在重硬件、轻软件和资源问题，等等。实验教学改革相对滞后，严重影响了学生能力的培养。教育部高等教育司张尧学司长在实验教学示范中心工作会议上说：“学生动手实践能力培养是弱项，也是提高高等教育教学质量的重中之重。”
　　《微机原理与接口技术》是我院计算机科学与技术、电子信息工程、电气工程、机械电子工程等多个专业的专业基础课，它是一门实用性和动手性很强的计算机硬件类课程。在以往的教学中，微机原理实验教学以教师讲课为主，学生以验证的实验为主，无法提高学生在该课程实验的积极性和创造性，造成学生的动手能力和创新思维能力下降。
　　我院结合自身的实际情况，对微机原理的实验教学进行了改革，逐渐探索并总结出了一套独特的实验教学方法及手段，取得了良好的效果。
　　
　　一、改革实验教学内容，强化学生能力的培养
　　
　　《微机原理与接口技术》课程是实践性很强的专业基础课，设置本课程的目的是使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成结构、工作原理及典型接口技术，建立微机系统整体概念，使学生具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力。精心选择和更新实验教学内容，本着将验证性、设计性和综合性实验有机结合的原则编写实验教材。我校根据各专业的特点和理论教学的情况，将实验内容分成3个层次。
　　1.基础实验
　　紧跟理论教学进程，以单元实验为基础，通过实验使学生掌握计算机软硬件工作原理及常用接口芯片的功能和使用方法。在内容上主要安排了一些验证性和简单的设计性实验。比如流水灯显示实验，通过对8255A芯片实现LED灯的流水显示，从而使学生了解和掌握8255A芯片的编程方法。在此基础上，让学生进一步设计一些简单的功能，如8255A芯片的选通输入/输出方式及双向输入/输出方式操作，从而巩固学生对8255A芯片的理解。其他还有接口电路译码、中断、串行接口、A/D和D/A转换等实验。通过这些基础实验，学生加深了对所学知识的理解。
　　2.设计性实验
　　在较好地完成基础性实验的基础上，开展设计性实验。设计性实验是指教师给定实验目的和实验要求，让学生自己设计实验方案和编写程序，并最终实现相应功能。比如在学生完成8255A并行接口实验和8255A中断控制器实验的基础上，让学生实现通过中断来控制8255A的输入和输出。要实现这样的功能必须将8255A并行接口芯片和8259A中断控制器芯片组合使用，让学生自行搭建线路并编写相应的程序。这样既能巩固学生前面所学的知识，又可以培养学生的独立设计能力。
　　3.综合性实验
　　综合性实验的目的是要将学生学过的主要功能部件有机地结合进来，形成一个有意义的整体，使学生掌握微机系统整合的基本方法。该类实验一般较复杂，也比较难实现，因此我院该类实验安排在课程设计阶段。综合性实验是由教师给出实验目的，学生根据所掌握的知识，通过不同的方法和不同的途径来完成实验。例如温度监控系统、交通灯控制系统等。通过这类综合性实验能够使得学生对微机原理与接口技术这门课程有一个全新的认识。
　　在综合性实验和设计性实验中，学生必须运用自己掌握的知识进行分析和探讨，学习主动、目的明确，通过不同的途径和方法来达到实验目的，有利于创新能力的培养。
　　
　　二、教学方法的改革
　　
　　实验教学内容的调整要求实验教学与指导方法也要相应地进行调整。传统的实验教学大体上都是“课堂预习―课堂实验―课后完成实验报告”的模式，在这样的模式中教师始终处于主导地位，学生总是按教师的指导或实验指导书走，机械地照搬实验指导书上的连线图和程序，这样无法发挥学生的想象力和主观能力性。
　　笔者在实际教学中，采用了“精讲―示例―设问―点拨”的四个环节教学方法，发现效果良好。精讲就是在实验前教师要充分给学生讲清楚实验的相关知识，让学生心中有数；示例就是针对实验问题引导学生应该怎么走，尽量减少走弯路的现象；设问就是要引导学生提出问题、分析问题，最终解决问题，增强学生的好奇心；点拨就是针对不同的学生在实验中提出的问题及暴露的问题，给予必要的提示。这四个环节是紧密相连的，它改变了原来学生完成任务了事的被动模式，通过系统而有计划的实验教学培养了学生的学习兴趣，激发了学生的原创力。
　　
　　三、提供先进的实验设备，提高实验效率
　　
　　提供先进的实验设备是实验教学改革成功的保证。我院于2007年购买了西安唐都科教仪器有限公司的TD―PITC32位微机原理与接口技术教学实验系统40套，它是基于PCI总线扩展的32位微机原理与接口技术教学实验系统，通过PCI总线扩展卡将32位PCI扩展总线连接到实验平台上，通过逻辑电路转换为准32位系统总线，可以完成32位微机原理、32位微机接口技术、PCI总线技术与Windows下驱动程序开发技术的实验教学。在具体开展实验课时，我院实行小班制，即40人为一班，保证每人一台实验设备。良好的实验环境既增加了学生锻炼的机会，同时也培养了他们独立解决问题的能力。

　　
　　四、改进考核方式，调动学生积极性
　　
　　考核方式是教学过程中一个重要辅助手段，发挥考核方式的导向和监督作用是保证实验教学顺利进行的有力保证。为了调动学生学习的主动性和积极性，让学生重视微机原理与接口技术实验课，我院将考核方式作了相应改进。
　　实验结束后，由指导教师对学生进行全面考核，按5分制（优、良、中、及格、不及格）评定成绩。评分依据包括以下几个方面：
　　1.平时成绩。包括平时考勤、遵守纪律、学习中的工作态度、预习情况、实验程序的编写情况、提问、实验报告完成等。
　　2.考试成绩。包括完成依次随机抽取的实验的操作能力、完成能力、完成结果及总结报告等。
　　3.实验总成绩。70%平时成绩+30%实验考试成绩。
　　其他注意事项：教师要把关，确认实验结果确实是由实验者做出的。对弄虚作假者给予不及格的成绩。
　　
　　五、提供开放式的实验环境，增加学生实践机会
　　
　　良好的实验环境不仅要满足内教学的需要，还要为一些优等生进一步学习提供方便。因此，我院实行开放性的实验环境，每周实验室开放3天，并且配备专业教师值班。建立开放性的实验环境，包括教学时间开放、教学内容开放、实验元器件开放。在传统的实验教学模式下，学生被教师限制在多个限定条件下，不能发挥自己的才能和创造性，我院允许学生结合课程学习和自己的时间安排，根据自己的兴趣提出实验题目和实验设计方便，并可在一个较宽松的实验环境中完成。教师积极鼓励学生大胆提出自己的思路和实验构想，尽力创造条件引导和支持他们开展有意义的实验研究，对于学生创造性的实验成果给予奖励。设置这样的实验环境和条件，有利于培养学生主动学习的意识和创造能力。
　　综合前面的观点，我们认为，实验教学的建设是一项系统工程。提高实验教学质量的关键是不断加强自身建设，深化实验教学改革的核心是培养学生实践和创新能力，推进实验教学改革的基础是建立计算机实验教学大环境，实施实验教学的载体是实验教学体系和内容，加速实验教学改革的催化剂是实验教学手段和方法的改革，实验教学改革的重要标志是出版高水平的实验教材。
　　高职院校实验教学的目标是培养学生的实践能力和创造能力，掌握科学的方法和培养学生严谨的科学态度至关重要。只有不断总结经验教学经验，改善实验环境，探索实验教学新方法，提高自身业务素质与管理水平，才能培养出满足社会需求的高素质的人才来。
　　
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