不同专业背景微机原理差异化本科教学

1、不同专业背景微机原理差异化本科教学0引言民用芯片技术一直以来都是我国半导体行业的痛点，尽管在某方面有所突破，但是离世界前沿还有很长的路要走。面对新一轮的工业革命，面对新工科建设，高校必须不断审视和调整相关课程的教学。“微机原理”是大学工科各专业关于计算机硬件技术的基础课程，是自动化、电子、通信等专业的核心课。该课程对学生理解微型计算机的工作过程、提高软件开发能力以及适应未来电子信息技术的发展有着重要作用1。但是由于不同专业背景学生有着不同的先验课程，课程大纲不尽相同，不同专业学生对该课的理解能力也不同，因此针对不同专业需要结合相关先验课程进行课堂设计。目前“微机原理”课程教学大致存在以下问题。

2、多数学校在课程讲授时重应用轻原理。原因在于教材多以8086、ARM系列等CPU为框架，由于技术封锁无法掌握核心技术等多种原因，没有办法获得底层原理，因此教材对8086内核的介绍非常有限，这就导致在多数时候学生听起来枯燥无味，无法理解。“微机原理”是一门需要理论与实践深入结合的课程，课程内容纷繁复杂，比如设计CPU内部机构及系统以及与外部各部件、引脚之间时序逻辑等相互联动的动态过程。但是由于课时缩减，教学过程中理论与实践无法很好兼顾，加之填鸭式教学，导致学生理论上无法建立完整的知识框架，更不能深层次理解知识结构，实践能力也得不到提升。1教学分析“微机原理”是工科专业了解计算机硬件技术的入门课程，

3、几乎国内高校所有的工科专业都开设了本门课程，但是针对不同专业又有不同针对性的课程设计，同时也反映了各高校的课程特色。文章选取通信工程、软件工程、机械设计三个专业作为研究对象，如图1所示，从三种不同的培养课程学习目标可以看出：通信工程与软件工程对课程深度要求较高，要求学生了解微机的工作原理，掌握常用的I/O接口软硬件技术，还需要学生理论联合实际，有一定的软硬件设计能力，教学安排对应着40理论课时+16实验课时的课程时间；机械专业只对需了解一定的发展历史和浅层次的工作原理，对软硬件的设计能力要求较低。教学安排对应着28理论课时+8实验课时的课程时间。从图2可以看出，三个专业中，通信工程的先验课程多

4、达5门，主要涉及硬件的基础知识，主要包括数字电路、模拟电路，语言预备基础为C语言；软件工程的硬件基础课程为数字电路，语言基础为C语言程序设计和汇编语言；机械专业相关的硬件课程只为电工与电子技术，语言基础为C语言程序设计。从前序课程安排来看，学生在该门课的基础不同，势必影响对课程的理解力。从后续课程安排来看，通信工程后续相关专业课程最多，为四门课；软件工程后续相关课程两门，有一门为选修课程；机械只有一门，且为选修课。由此可见，不同专业学生由于专业课程安排，理解力和学习目标都存在差异，那么在教学过程中需要探究不同的教学方法，以获得更好的学习效率。当前各高校也积极探索，通过多种教学途径提高教学质量。

5、冯其红在“基于以学生为中心理念的课程改革与实践”中提出要树立以学生为中心的教育理念，明晰教学过程中教与学的关系，充分尊重学生主体性、差异性和理论联系实际的能力2。授课过程中要按照课堂情况转变教育教学理念、融合信息化教育技术、改革教育教学方法、深化协同育人模式3。教学方法大致归纳为启发式、互动式、讨论式、任务驱动式等多种方式，这些无一例外都需要考虑学生自身实际，因此对教师理解大纲、理解学生有很高要求。2教学设计2.1以竞赛课题带动通信工程专业微机原理的教学竞赛对教学的促进作用是有目共睹的，但是竞赛的难度对普通学生而言过高，参加过竞赛的尖子生在课堂上的带动作用也比较小。另外以竞赛促进教学对实验室的

6、硬件设施需求量也比较大，对于单纯某个专业的教学改革来讲，还可承受，但是对于多种专业多个班级，则对实验室的管理、设施提出很高要求。因此，如何做好竞赛题目分解、利用虚拟仿真环境、做好小组安排是非常值得研究的。本文引入“CDIO”的教学理念，通过让学生构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate）全面获得提升综合能力4。智能车竞赛是电子类的主要竞赛项目，对“模电”和“数电”的基础有较高要求，对通信工程的后续课程-单片机的学习也有促进作用。该专业可以结合单片机的使用来开展教学。课堂上可分组教学，每组5人左右，配备一套开发板，从整体上介绍I/O口、处理

7、器、存储器等内容，给出简单的实验供学生实验，比如：点亮LED等。在该专业的C语言和“模电”、“数电”基础上，可以很快提高学生的兴趣。当学生具备一定的实践基础后再进行理论学习。同样的，理论课用PPT形式讲解。微机原理与单片机不一样的地方是：微机系统更加复杂，微机原理多是以8086CPU为框架结构、汇编语言进行教学。因此在教学过程中教师需要将涉及的知识点有机串联，加强学生认知。在进入课程设计单元，合理分解竞赛题目，让学生完成电机驱动、舵机使用等内容。此种教学方式对教学设计和课堂组织有着较高要求，但能快速提高学生自驱力和学习效率。2.2以慕课+翻转课堂相结合方式对软件工程授课针对软件工程专业，该专业

8、的硬件要求稍许降低，学生着重学习跟专业更为密切的内容，因此可以选择慕课结合翻转课堂的方式进行授课。经过疫情，学生早已适应在线课堂的节奏，网路课程为异步传授，可以不受时间和空间的约束，但需要注意几点问题：一、学生上课主动性不足。在线课程的学习需要学生有更强的自驱力和自我约束力，多数学生不能抵御网络诱惑，一心二用。虽然完成了视频浏览时长，但学习效果低于线下课堂。二、课堂讨论达不到预期。翻转课堂的目的是让课堂回归培养学生能力的目标，但是如果慕课效果达不到预期，那么课堂实践、课堂讨论的效果必然不佳。三、考核程度标准不一。目前考核的形式已不再拘泥于一张试卷，一般参考实验、实践、大作业等方式。如果以翻转课

9、堂的形式展开教学，那么课堂表现应占较大的考核比重。因此设定课堂占比和课堂考核标准变得与教师个人标准密切相关，某种程度上过于主观。2.3主题式联动教学针对机械专业教学，从教学目标上来看，课程深度要求不高，那么从可以调整内容维度，适当增加内容趣味性。在教学设计上，可以以书本章节为主线开辟主题式讨论，适当增加当前局势、课程思政、最新产品技术等内容。比如：就缺芯问题、半导体行业历史展开课堂讨论，并要求学生制作小视频。在实践环节，可以就实验主题倒推理论知识，让学生自主查阅资料并实施。整个过程中学生创新思维、动手能力以及与专业结合的能力都能得到提升，教学过程教师也能碰撞出思维火花。这种方式能够增加课程趣味性，提高大部分学生的主观能动性，同时对教师知识的广度、课程创新能力、新信息接受能力等素质有着较高要求，需要深度挖掘。3结束语教育的重要功能之一是要把人的创造与创新力量诱导激发出来，激发潜能、发展个性、活跃思维。许多高校一直致力于课堂教学创新，推动精品课程建设，慕课、微课层出不穷5，以期待获得更好的教学效果和学习热情。但是知识的横向和纵向的要求不可兼得，在短短的安排的课时里学生主动获得的知识量一般不会超过总量的80%。因此，因材施教，提升