信息化教学在《微机原理》课程中的应用研究

摘 要： 本文以一种新的创新教育思想为指导，提出了信息化教学模式，分析了该教学模式的概念、特点及其在《微机原理》课程的应用等一些问题，具体阐述了实现方法，得出了该教学模式对教学活动具有较大的指导意义的结论。

关键词： 信息化教学 《微机原理》 应用研究

高等学校作为培养高素质人才的基地，也是知识创新的重要基地和国家创新体系的重要组成部分。高素质创造性人才不仅要具备扎实的基础理论功底和一定的专业知识，还必须具有较强的动手操作、综合分析和创造性思维能力，而这些能力的获得需要通过教学与实践环节。因此，教学与实践作为整个高等教育体系的一个重要环节，对于提高学生的综合素质，特别是培养学生的创新思维和创新能力，必将发挥出独特的、不可替代的作用[1—3]。笔者根据多年教学经验及《微机原理》课程的特点，建立了一套信息化教学平台，该平台依托互联网，运用计算机仿真、虚拟现实等先进技术，实现了数字化教学，它对实施创新教育、远程教育和培养高素质新型人才具有十分重要的意义。

一、实施微机原理课程教学信息化的必要性

《微机原理》课程长期以来普遍采用的模式是传递-接受教学模式。这种模式的基本程序是：激发学习动机→复习旧课→讲授原理→实际操作→综合实践。可以看出这种模式的优点有利于教师主导作用的发挥，便于教师对课堂教学的组织、管理与控制；但它存在一个很大的缺陷，就是忽略学生的主动性、创造性，没有充分体现出学生认知主体的作用[4]。在具体教学实施过程中，强调的是使学生消化、理解教师所讲授的内容，把学生当做灌输的对象、外部刺激的接收器、前人知识经验的存储器，忽视学生是有主观能动性的、有创造性思维的活生生的人。久而久之，大多数学生养成了不爱问、不想问“为什么”也不知道要问“为什么”的习惯，形成了盲目崇拜书本和教师的迷信思想，认为对书本和教师不能怀疑。可见传统的这种教学模式束缚了学生的发散性思维、逆向性思维，扼杀了敢于冲破传统的新思想、新观念，折断了大胆幻想的翅膀。作为认知主体的学生其主动性无从发挥，这就等于从基底上移走了具有创新思想和创新能力人才赖以孕育、滋生和成长的全部土壤，创造型人才的培养就成了难以实现的空中楼阁。《微机原理》课程内容横跨电子、计算机、自动化等多个学科，这要求学生具备广博坚实的理论基础、纵横捭阖的联想能力和创新求异的思维能力。如果仍沿袭传统的传递—接受教学模式，只强调掌握局部专业知识，而不重视培养学生的主观参与意识、自学能力和创新能力，就无法与不断发展的装备技术相适应。

二、信息化教学模式的概念

信息化教学模式[5—6]是根据现代化教学环境中信息的传递方式和学生对知识信息加工的心理过程，充分利用现代教育技术手段的支持，调动尽可能多的教学媒体、信息资源，构建良好的学习环境，在教师的组织和指导下，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，使学生真正成为知识信息的主动建构者，达到良好的教学效果。

三、微机原理课程信息化教学工程

实现《微机原理》课程信息化教学需要建设硬件与软件两个平台。

1.硬件平台。硬件平台如下图所示，由互联网将教室、自习室、教师办公室、实验室和电子图书馆连接在一起。学生在教室、实验室、宿舍、图书馆等地学习时，可以通过电脑、手机、掌上电脑等通信工具即可完成学习、提问、试验和考试；可通过互联网与校内其他院系及相关科研院所、兄弟院校连接，同相近专业学生、专家探讨技术难题。教师在课余时间，可以坐在办公室，回答学生的提问、发布练习题目，批改学生作业。实验室包括实物实验室和虚拟实验室两部分，实物实验室通过实验系统来验证理论课程所学习内容或自己设计相关实验内容；虚拟实验室则由老师设计一些综合性较强且具有一定实用价值的虚拟实验，比如：中断级联的设计、键盘接口的设计、并口打印机接口设计等，用以培养学生独立分析问题、解决问题能力及提升其创新能力。

2.软件平台。软件平台包括以下六部分：

（1）多媒体实验教学软件：该软件是介绍实验课题的基本原理和实验过程，通过动画、文字和声音等手段，利用互动方式，学生在学习的过程中不仅可以更改电路组成、程序代码，而且可以提出自己的设计思想并通过虚拟试验来检验自己的设计思路，通过网络连接，得到教师和专家人员的解答。

（2）电子实验指导教材：该教材是依据课本内容，由教师根据教学大纲的要求编写。它具有言简意赅的特点，使学生在较短的时间里可把握住实验的目的、重点，以及试验步骤等。

（3）原理仿真软件：该软件是解决学生在学习过程中系统仿真问题，由学生根据所学原理，构造系统模式、搭建实验结构和编写代码等。学生也可以对所学的内容通过虚拟示波器等方式进行仿真实验，比如：在学习可编程的定时/计数器8253时，可以自己编写程序调整输出信号波形，并通过示波器对结果进行验证。有能力的学生还可以进一步地拓展自己的思维。比如，思考设计一段音乐并驱动声器发声，并通过仿真示波器观测各点波形。

（4）系统验证仿真软件：该软件是为了开发学生的创造性思维能力而设计的。学生在进行创造性思维时，可以自己根据一些实际问题利用8086CPU搭建不同的应用系统，并通过仿真软件进行测试，不断地调整系统使之完善，最后再通过实物制作来完成整个制作。这种仿真既可使学生的思维得到了开发，提高了他们分析问题、解决问题的能力，又避免了在设计初期大量无谓的浪费。

（5）实验综合考试软件：该软件包括笔试和实做两部分，笔试部分考查学生原理核试验现象的掌握情况；实做部分通过对虚拟设备的操作，考查学生分析问题、解决问题的能力。

（6）管理软件：该软件是实现对实验软件平台的监控、维护，采用高、中、低三级管理体制，低级管理由学生和非本专业教师组成，只限于浏览、信息咨询；中级管理由教师和电子方面的专家组成，可以修改、补充试题库和资源库；高级管理由学校网络专家组成，负责软件平台的维护和改进。

四、微机原理信息化教学的特点

信息化教学模式的关键在于从现代教学媒体构成理想教学环境的角度，探讨如何充分发挥学生的主动性、积极性和创造性。以计算机为主的现代教学媒体—网络的出现带来了传统教学媒体所无法具备的特性：计算机交互性、多媒体特性、超文本特性、网络特性。这些特性能够使学生在课堂上的地位有所改变，使学生真正积极主动地探索知识，而不再被动地接受知识信息，成为知识信息的主动建构者。在这种模式下，教师成为课堂教学的组织者、指导者，学生建构意义的帮助者、促进者，而不是知识的灌输者和课堂的主宰。《微机原理》信息化教学具有以下几个鲜明的特点：

1.信息源丰富、知识量大、有利于环境的创建。校园网为课堂教学所提供的教学环境，使得课堂上信息来源变得丰富多彩，教师和课本不再是唯一的信息源，多种媒体的运用不仅能够扩大知识信息的含量，还能够充分调动学生的多种感官，为学生提供一个良好的学习情境。

2.有利于提高学生的主动性、积极性。校园网与互联网的加入，教师的主要作用不再是提供信息，而是培养学生自身获取知识的能力，指导学生的学习探索活动，让学生主动思考、主动探索、主动发现，从而形成一种新的教学活动进程的稳定结构形式：在整个进程中教师有时处于中心地位（以便起主导作用），但并非自始至终如此；学生有时处于传递-接受学习状态（这时教师要特别注意帮助学生建立“新知”与“旧知”之间的联系以便使学生实现有意义的学习），但更多的时候是在教师指导下进行主动思考与探索；教学媒体有时作为辅助教学的教具，有时作为学生自主学习的认知工具，教材既是教师向学生传递的内容，又是学生建构意认的对象。可见，这样有利于提高学生的主动性和积极性。

3.个别化教学，有利于因材施教。计算机的交互给学生提供了个别化学习的可能，学习可以通过多媒体技术完整呈现学习内容与过程，自主选择学习内容的难易、进度，并随时与教师、同学进行交互。在校园网所构造的教学环境下，学生可逐步摆脱传统的教师中心模式，变传统的被迫学习为主动学习，在学习过程中包含更多的主动获取知识、处理信息、促进发展的成分，有利于教师因材施教。

4.互助互动，培养协作式学习。计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习。在网络的帮助下，学习者通过互相协同、互相竞争或分角色扮演等多种不同形式来参加学习，这对于问题的深化理解和知识的掌握运用很有好处，而且对认知能力的发展、合作精神的培养和良好人际关系的形成也有明显的促进作用。

5.有利于培养创新精神和信息能力。多媒体的超文本特性与网络特性的结合，为培养学生的信息获取、信息分析与信息加工能力营造了理想的环境。校园网与互联网拥有最丰富的信息资源，而且这些知识库和资源库都是按照符合人类联想思维的超文本结构组织起来的，因而特别适合于学生进行“自主发现、自主探索”式的学习，这样就为学生发散思维、创造性思维发展和创新能力的孕育提供了肥沃的土壤。

五、结语

研究和探讨新的教学模式和手段，利用现代技术提高教学质量，是目前专业课程建设的中心工作。信息化教学在现代教学手段中日益受到关注，《微机原理》课程的信息化教学不仅可以有效提高学生的学习积极性，培养其创新能力，而且对学生实际动手操作能力及社会适应能力将起到重要作用。通过网络技术将不同学校、相关公司和科研院所联系在一起，资源共享，教与学统一，将更有利于学生综合素质的提升。

参考文献：

[1]王东，杨磊，付彬，等.计算机网络课程引导式教学的实践示例[J].计算机教育，2012，2：58-61.

[2]祝鹏飞，包先明，刘飞，等.高校环境质量评价课程实践教学改革初探[J].考试周刊，2012，16：12-13.

[3]侴金贵.理实一体化教学的实践与探索[J].职业，2012（5）：61-62.

[4]高文，教学法.教学模式论[M].上海教育出版社，2002.

[5]许浩，宁玉文，高东怀，等.基于网络课程的信息化教学模式设计[J].中国医学教育技术，2012，26（2）：129-132.

[6]赵太祥，马玉龙，周雨.也谈计算机教学信息化[J].考试周刊，2012（18）：131-131.

*本文受安徽大学校学术与技术带头人引进工程（02303203）资助。