微机原课程学生创新能力培养的几点思考

李忠武 陈丽清

【摘 要】创新能力的培养是一项综合性的系统工程，需要社会和学校各方面的共同努力。本文就“微型计算机原理与接口技术”课程教学中如何注重培养学生的实际应用能力和创新意识谈谈我们的做法和体会。

【关键词】微型机硬件；创新实验

1.问题的提出

所谓创新能力，应是具有科学的质疑能力及独立思考和实践的能力。随着国民经济的发展，国家建设不仅需要具有一定理论研究能力的研究型人才，更需要既具备理论基础、又具有创新意识和实际应用能力的应用型人才，这就为大学的教育提出了新的要求。

长期以来，我国高校在教学过程中还大多是以应试教育传授知识为教学主体，采取的是教师授课、学生听讲、以理论学习为主的方式。学生基本处于被动接受状态，教师很少注意培养学生的创新思维能力。经过四年的本科学习，毕业的学生基本都具有以下两个特点。

（1）具备一定的基础理论和相关专业知识，但实际应用能力比较弱；

（2）基本是全盘接收和消化教师所讲授内容，缺乏自主创新意识和创新能力。

以这种方式培养出的学生，从近的角度讲，由于应用能力较差，毕业后在工作上不能很快上手，难以达到用人单位的初步要求；从远的方面看，它严重影响了我国科技的进步，也影响了我国在国际上的竞争力。

以上这些问题在计算机类课程的教学中也不同程度地存在着。在国内有关软件方面，特别是高级语言程序设计方面的书籍很多。另外，从事软件设计和编程所需要的条件也比较简单，有一台PC机和相关软件环境就可以工作，故学生对软件的学习比较有兴趣，也容易上手。相反，硬件系统及其设计和调试方面的书籍却较少，且需要一定的实验条件。因此，虽然也有许多学生对硬件的设计有很大兴趣，但局限于各种原因，不是难以实现，就是有一定的畏惧感，结果造成了长于硬件设计的学生少之又少。

为了改变这种社会现状，培养更多的既具备一定的硬件控制系统设计能力、又具有一定的创新意识和实践应用能力的综合人才，同时也为了提高学生对微机原理课程的学习兴趣、提高对硬件系统的认知能力和接口电路的设计能力，我们对课程教学等方面进行了一系列改革外，更在教学实验上做了一些探索，力求提高学生的实践和创新能力。

2.实验教学的三个层次

针对计算机专业学生开设的“微型计算机原理与接口技术”是一门理论性和实践性都很强的必修课程，也是学生们学习起来比较困难的一门课程。在多年的教学实践中，发现学生的学习难点主要集中在以下三个方面。

（1）结构和原理。主要是由于它们的抽象性，微型机不同于一般的机器，主要由大规模集成电路组成。我们看得到CPU，但看不到它的构成；看得见内存条，但看不到里面的数据。所以，硬件系统虽然很实在地摆在我们面前，但它的内部结构和工作原理却很抽象。

（2）汇编语言程序设计。汇编语言不仅是计算机能提供给用户的最快、最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件，并能直接控制硬件的唯一语言。要真正理解计算机的工作原理，实现对硬件系统的直接控制，必须学习汇编语言。

（3）硬件线路的设计。相对而言，学生对软件的熟悉程度要远远大于硬件。特别是非电类专业的学生，在电子技术方面的基础较弱，使得在硬件系统的学习，特别是接口电路的设计上存在一定的困难。

以上三个方面的知识，实际上就是这门课的主要内容。要解决学生在学习上的困难，仅靠课堂上的理论讲授是无法实现的，那些抽象的内容也是很难让学生完全理解的。只能通过实验操作，让学生自己动起手来，才能真正达到熟练掌握的目的。

为了加深学生对所学知识的理解、培养学生的创新实践能力，我们将实验分为基础实验、综合实验和创新实验三个层次。其中基础实验和综合实验属于课内实验，创新实验属于课外开放实验。

2.1 基础实验

基礎实验主要是对单一知识点的验证。如在汇编程序设计部分，对各大类指令都设计了专门的验证实验，以帮助理解这些指令的功能和执行过程。如：数据传送、算术和逻辑运算、字符及字符串的输入和输出等。在接口电路部分有：I/O地址译码、存储器扩充、简单并行接口实验以及可编程接口芯片的基本实验（8255并行接口和8253定时器等）。

2.2 综合实验

综合实验通常是在一个实验题目中综合了几个知识点的内容，目的是帮助学生进一步加强对课堂所学内容的理解。如：综合程序设计、交通灯控制实验、串行通信接口实验、步进电机控制实验等。由于这类实验具有一定的难度，教师一般都会做一定的讲解或在实验指导书中作详细的说明。

2.3 创新实验

无论是基础实验还是综合实验，都属于验证性实验。其实验教学的目的就是帮助学生加深对书本知识的了解和印象。这类实验都有实验指导书，学生基本上是按照指导书上详细的讲授一步一步完成，难以激发学生进行独立思考的热情以及进行创新能力的培养。由于课程本身安排的实验学时只有14学时，在这个课时内已不可能安排更多的能发掘学生创新潜力的实验内容了。

为了培养学生的独立思考和实践的能力、激发大家学习微机原理的兴趣、为今后的工作打下一点实际应用能力方面的基础，我们把一些具有开拓思维、创新性质的实验以课外开放实验的形式开设，弥补了课内学时的不足，为学生提供了自己动手进行设计、调试的机会。

3.开放式创新实验的实施

由于开放性实验需要课外进行，不仅学生要有热情，教师也必须付出一定的劳动，同时还需要实验室配合。在开展创新实验的实践中，我们总结出以下几个方面的必要因素及相应的解决办法：

（1）要使学生愿意参与。学生们往往有一种顾虑，就是怕做不好。对此我们除在思想上给与鼓励外，就是要采取做不出来没有关系，而做好了会在期末成绩中给予一定奖励的方法。让学生自愿报名，中途如果因为学业或其他方面的原因而无法继续，也可随时退出。

（2）需要提供一定的实验环境和实验条件。我们教学中心的硬件实验室以往只用于课内上机实验。开展创新实验后，实验期间，由教师轮流值班，为参加课外创新实验的学生免费开放，另外还提供实验中需要的器材等。

（3）要使学生知道做什么。一般情况下，我们建议学生在自己所学专业中找课题，也可自己设计一个课题，然后用课程所学知识来解决。对于一部分很愿意参加，却不知道该做什么课题的同学，我们则根据学生的能力和专业方向，分别设计了一些汇编语言程序设计和接口电路应用方面的题目，学生们可从中选取感兴趣的来做。

（4）要立足于培养学生的独立工作能力。创新实验以小组为单位，也可一人一组。要求最终提交完整的设计文档和运行文件。整个过程中，从资料查找、实验设计、程序设计、电路连接、系统调试直到最后的文档编写，我们都鼓励学生独立完成，教师只进行必要的指导。

（5）杜绝“搭车”现象。为保证公平性，文档提交后我们对每一位参加创新实验的学生都进行答辩，根据实验情况和答辩结果给出相应的成绩，并将部分优秀作品发布在互联网上。

（6）提高教师的积极性。开展创新实验，从题目设置、人员管理、实验室开放到最后的答辩、文档汇总及优秀作品评选，教师都需要付出很多精力。为了鼓励教师在这方面工作的积极性，教学实验中心每学期都会根据实际情况，给予教师一定的奖励。

4.结束语

“微型计算机原理与接口技术”课程内容比较庞杂，涵盖的知识点较多，包含了微型机硬件系统的组成、汇编语言的设计方法及接口技术三大部分。学习中既需要一定的电子线路基础，还需要一定的抽象思维和逻辑思维能力，仅依靠课堂上的理论教学学生很难理解。如果辅助一些验证性的基础实验，就能帮助学生基本掌握讲授内容。但由于这类实验一般都有详细的实验指导，难以提高学生的独立思考和创新能力。为此，我们设立了三个层次的实验教学。它不仅提高了学生学习这门课的兴趣，还培养了学生独立研究的能力。

创新实验也为教师提出了更高的要求。在几年的教学改革实践中，我们深感只有不断提高自身学术水平、紧跟学科发展，才能真正承担起课程教学的工作。而提高学术水平的重要手段之一就是從事一定的相关科学研究。为此，我们在完成教学任务的同时，还先后承担了科技攻关、教学改革和一些横向科研任务，通过科研活动提高业务水平，并把从事科研的心得体会及时教授给学生，使他们能够迅速掌握一些工程实践经验与实际应用系统的开发技巧，为今后的科研实践打下良好的基础。另外，承担教学任务的教师也只有与科研活动结合起来，才能真正具备指导学生进行开放式综合实验的能力。

参考文献：

[1]陈长海.关于创新教育的几点思考[J].计算机教育，2004.

[2]陈春华.通过综合性设计性实验提高学生计算机硬件设计应用能力[J].实验室研究与探索，2005.

[3]王克义.非计算机专业“微机原理”课程的改革实践与研究[J].计算机教育，2005（11）.

[4]唐永红，龚安.微机原理实验[J].

作者简介：

李忠武（1976—），男，云南保山人，大学本科，讲师，主要研究方向：计算机科学。

陈丽清（1977—），女，云南大理人，大学本科，副教授，主要研究方向：声乐教学。