《微機原理及接口技術》課程教學實踐與探索

一、跨專業平臺課背景
通過構建跨院系、跨專業的基礎平臺課，對課程培養方案進行更加合理、靈活的設置，能夠有效緩解高等教育大規模擴張所帶來的教學資源供需矛盾問題，因此成為目前越來越多的高等院校專業及課程建設的模式與趨勢。近年來，上海工程技術大學不斷進行教學培養計劃的改革與修訂，其中結合電子電氣類專業的培養目標與要求，設置了相應的公共基礎平臺課和學科基礎平臺課模塊，共涉及計算機科學與技術、電氣工程及其自動化、電子封裝技術、廣播電視工程、自動化、軌道交通信號與控制6個專業，近500名來自電子電氣工程學院和城市軌道交通學院的本科生。
《微機原理及接口技術》是我校一門重要的電子電氣類學科基礎平臺課程，是學生學習和掌握計算機硬件基本知識及匯編語言程序設計的入門課程，培養學生利用硬軟件結合的方法分析解決電子電氣類學科專業領域問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業中開設此同類課程，且將其劃為重要專業基礎和主干課程。該課程理論與實踐性均很強，涉及知識點繁多，與數字電子技術、嵌入式系統、計算機控制系統等課程又有著緊密的關系，在教學環節中起著承上啟下的作用，而課程教學則需要兼顧各個專業方向，因此教學難度較大。
二、教學現狀
本課程目前以8088/8086為背景機進行教學，主要介紹計算機基礎知識、微處理器結構、指令系統、匯編語言程序設計、存儲器系統、輸入輸出和中斷技術、常用數字接口電路等內容，根據教學改革的實際需求，目前本課程總學時僅為48，然而微機原理課程內容繁雜且匯編指令多，作為主要的專業核心課程對學生的學習要求也在不斷提高，此外48學時全部作為理論教學課時，缺乏相應的配套實踐教學環節，而不在學校專業大類平臺內的電子信息工程專業。微機原理綜合實驗是作為一門集中實踐教學環節課程單獨安排教學的，但往往安排在理論課程全部結束之后，容易造成學生在學習過程中理論與實踐出現一定的脫節，也不便于學生對知識的在線理解與消化。同時，作為平臺課面向多個電子電氣類本科專業開展教學，不同專業的學生知識背景與基礎能力不同，教學目標也不同，因此過去分專業小班授課的傳統教學模式已經*不能適應不同專業合班上課的需求，我們需要進一步對專業基礎等教學內容和方法進行優化和改革，求同存異，發揮平臺課的優勢，用相同的課程滿足不同專業的培養目標。
三、教學實踐與探索
根據跨專業平臺課模式下本課程的教學現狀及上述存在的問題，在教學實踐過程中對課程內容、教學手段和方法、實踐教學等方面進行了積極的探索。
1.整合優化教學內容。結合不同專業學生的特點和發展方向，進一步整合和優化教學內容，使學生更好地與先修及后續專業課程銜接，避免相關知識點的重復講解和脫節。例如，學生雖已有數字電子技術課程的學習基礎，但仍然表現出對硬件部分的學習和理解較為困難，因此在授課過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；學生已經學過程序設計語言，因此刪掉重復的計數制內容，把重點放在補碼運算上，簡化程序控制結構的介紹，把重點放在匯編指令應用和匯編程序設計上；有限學時內學生很難一時消化大量新的指令知識，在講解時不是僅一味地向學生快速灌輸全部指令，而是通過挑選常用匯編指令做重點講解，并結合示例幫助學生理解和掌握，其余留給學生課后自主學習；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似的，可以通過這些內容的整合提高教學效率；部分專業學生同時在修讀單片機課程，存在部分教學內容的重疊，更重要的是一部分學生出現了單片機與8088指令混淆使用的現象，因此教學時要特別注意加以引導，幫助學生正確區分和理解不同的指令系統；計算機專業的學生在編程方面有著敏銳的洞察力和快速的理解力，在課后作業和課外練習的部分加強了編程能力的訓練設計，更適合該專業學生未來的學習和發展方向。
2.改革教學手段和方法。多媒體教學更加靈活和形象，如講解從內存或堆棧存取數據時，用圖例、動畫的形式能夠十分直觀的進行演示，能夠有效提高教師的授課效率，避免大量基本概念和術語的板書抄寫，從而使教師更加專注于重點和難點內容的講解。但微機原理課程知識點繁多且比較抽象，傳統的板書教學不能被*取代，通過對課程內容脈絡和重難點部分的板書使教學過程更加連貫，便于學生更加深入的理解教學內容，同時能夠適當調節教學進度，提高教學效果。同時，由于匯編程序設計的內容較多，學生又普遍認為該部分學起來較為枯燥，難以掌握，因此通過利用匯編仿真軟件進行課堂演示引導及翻轉課堂等方式與學生互動學習，學生在課后進行實際的匯編程序設計及調試等操作完成自主學習，強調教學過程中教與學的互動和學生的主導作用。另外，還可進一步采用任務驅動的教學方法，讓學生在完成“任務”的過程中，培養學生創新探索的精神。
3.強化創新實踐能力的培養。為了充分調動學生的學習積極性，激發學生的學習興趣，同時彌補有限課時條件下實踐學時不夠甚至缺失實踐環節的情況，本課程通過建立微機原理及接口技術仿真實驗平臺，引入匯編仿真軟件EMU8086和EDA仿真軟件Proteus，進行驗證性、設計性和綜合性實驗等多層次的實踐教學設計，使其與理論教學相輔相成，擴展和深化學生對微機理論的認識及各功能模塊工作原理的理解，培養學生的實踐動手能力、創新能力、綜合應用知識的能力，達到強化教學效果的目標，同時面向不同專業學生的學習需求，讓學生更自由、更有針對性地去自主學習，充分體現了個性化的教學思想。
鼓勵學生以團隊形式積極參加大學生創新訓練項目、大學生電子競賽等課外電子科技創新類活動，或積極參加教師的科研項目，讓學生真正做到學以致用，在實踐中培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，通過相互配合培養學生團隊協作的精神。
4.加強課程資源建設。為了提高學生自主學習的意識和個性發展的需求，必須加強課程資源建設，豐富和完善網絡教學資源，課程的大綱、教案、電子課件、部分試題及參考答案等教學資源全部上網，將網絡教學作為一種重要的教學手段和教學場合，實現立體化資源的共享，更好地為教學服務。
四、結語
本文針對跨專業平臺課“微機原理及接口技術”的教學現狀及出現的問題，對教學內容、教學手段和方法、創新實踐能力培養、課程資源建設等方面進行了積極的探索，未來也將在此基礎上繼續研究平臺課模式下實踐教學改革和教師團隊隊伍建設等。