微机原理与接口实验差异化教学改革实践

（天津理工大学计算机与通信工程学院300384）

微机原理与接口实验差异化教学改革实践

潘明 郑刚 薛彦兵（天津理工大学计算机与通信工程学院300384）

文章阐述了对微机原理与接口实验课进行的差异化教学改革实践。针对学生在态度、兴趣、知识水平等方面的差异，对实验课程的内容、教学及考核方法进行改革探索。增加自主设计实验、有针对性地进行教学指导、考核增加答辩环节等考核方法，实行新的评分规则。通过激发学习兴趣，促进学生独立思考、主动学习，进而提高实验教学质量，保证学生都能学有所得。

微机原理与接口差异化教学教学改革

“微机原理与接口技术”是高校计算机硬件的基础课程。通过该课程的学习可以深入了解微型计算机系统的组成、工作原理及常规接口技术,掌握针对系统和接口的程序设计，对于计算机专业的学生来说是一门非常重要的基础课，但在实验教学中，有部分学生的学习兴趣低，参与程度不高。有的同学不能按照老师的实验要求完成实验，个别同学甚至完全不参与实验教学。原因在于：实验课程多为验证性实验，实验现象、结果千篇一律。对于基础好的同学，课程内容简单、无趣，缺乏深入学习、自主学习的机会；而基础差的同学（由于实验教学传统的考核方式是考勤和实验报告）不会去主动学习相关的实验内容，而是选择抄袭实验报告来提高成绩。如何更好地因材施教，让基础好的学生“不饿”，下游的学生“不胀”，开展差异化教学就显得尤为必要了。为了适应不同学生的需要，我们进行了如下教学改革实践：制定了有差异的学习目标；调整学习内容，使学生自主选择学习难度；改革考核方法促进学生自主学习、独立思考。差异化教学改革的目标是提升学生学习兴趣、端正其学习态度，实现学生最大发展。

一、教学内容改革

在原有的验证性实验基础上设置综合设计实验，增加自主设计实验的范围，发挥学生的主观能动性，借鉴项目驱动方式，引导学生从被动实践到主动实践，真正促进学生自主学习、提高实践和创新能力。创新实验的自主性和设计性改变了传统的以验证为目的的实验模式，鼓励学生自主选题，自主构思，自主完成，力求使学生掌握实验的主动权,让所学知识在实验设计和应用中得到升华，让学生在解决难题中得到乐趣。通过系统综合设计实验环节的训练，使学生建立微机系统整体概念，学会站在系统的高度分析问题和解决问题，初步具备微机系统的设计和实验能力，并训练学生自主获取知识的能力和创新意识。本部分改革目标是：对上游学生，通过自主设计实验给予足够的发挥空间，学生可以根据自己兴趣进行深入学习、自主学习。对下游的学生，通过强化单元实验提高学生基础实验知识、技能，再辅以适当难度的自主设计实验，循序渐进地引导下游学生主动完成教学实验。

（一）选取单元实验提高实验效率

根据课程设置选取A/D转换实验、8255并行接口实验、8254定时/计数器应用实验、步进电机实验、8259中断控制实验为基础单元实验。要求学生在实验课前作好预习，开始实验时要做到实验目的明确、实验原理明了、实验步骤清晰。因为都是验证性实验，充分的预习可以极大地提高实验效率。

（二）学生自主设计

学生在完成基础单元实验后，根据自己的实际情况选择一个或多个单元实验进行扩展、融合设计自己的实验内容。综合设计型实验对学生的硬件、软件设计、动手能力均有较高要求，因此，在设计开始前，列出几个示意性的由易到难的题目供学生自主选择。

简单的：流水灯、交通灯实验，属于在8255并行接口实验的基础上进行扩展，学生对原实验部分硬件连线及部分源程序进行修改即可完成。

稍难的：计时交通灯，属于在交通灯实验的基础上融合8254定时/计数器基础实验，学生需要重新设计硬件连线及实验程序才能完成。

当然学生也可以完全自主地设计自己的实验题目。在这一阶段不再向学生提供实验连线图和实验程序，让学生自行设计实验方案、实验电路和编写实验程序，从而培养学生的独立设计能力。

对于基础好的学生，通过自主设计能够给予他们足够的发挥空间，激发学习兴趣。对于基础差的学生，因为是自主设计，在实验设计的细节、实验现象等方面摆脱了验证性实验千篇一律的局面，从而避免了学生之间抄袭实验报告的现象，也促使学生主动学习、独立思考。实验教学内容，改进前后的对比见下表：

表1 实验内容改进表

二、教学方法改革

在实验教学中教师始终起到一个启发和引导的作用：启发学生的思维，引导学生运用已掌握的理论知识去分析思考，自己动脑、动手找到并排除错误，培养学生的动手能力和创新能力。对于那些确实真的无法做出实验的学生，指导教师要配合学生协同做出实验，重点是帮助学生分析自己为何没有独立做出实验，找出失败原因，便于日后提高。实验课程的辅导工作量很大，调整后教学、考核内容又都增加了很多。因此，按照传统的教学方法，做到对每个学生的实验情况深入了解、细致辅导，有一定的困难。为了适应差异化教学改革、提高课堂教学质量，我们从以下几个方面进行了尝试。

（一）基础实验部分：强调学生预习，实验前对重点进行精讲

基础实验部分教学应注重基础较差的学生，确保他们能够正确、有效地完成基础实验。这部分学生因为基础、态度等原因不能进行充分的预习或者不预习，如果不对他们进行辅导，实验效率必定大打折扣甚至根本不能完成基础实验。针对这些学生，在实验前对重点内容进行精讲、演示（时间控制在10分钟以内避免过多占用实验时间），可以解决学生大量的共性问题，对验证型实验可以起到很好的辅导效果，确保学生在实验时明确实验目的、明了实验原理、清楚实验步骤，确保基础实验部分的实验效率，为下一阶段自主设计打好基础。

（二）自主设计部分：重点辅导学生设计

自主设计部分学生要根据自己的设计，完成实验连线图、程序流程图以及源程序，完成设计，需要解决一系列的问题，这部分实验的辅导由于学生自主设计的不确定性而大大增加。而且学生初次进行设计实验，及时、正确的辅导难度和工作量是必不可少的。为了解决这个矛盾，教师的工作重点应该是在完整了解学生设计目的、设计思想的基础上及时纠正其中的错误部分、对设计的难点及努力方向进行适当的指导。对一些共性问题，要及时进行讲解，可以组织全体同学对典型性的设计进行讨论。要兼顾所有学生，着重纠正设计上的错误。学生在基础实验部分对相关芯片、实验原理都有详细的了解，具备了完成设计的必要条件，教师可以减少相应的辅导工作，把精力放到指导学生设计上，如有学生通过自学数码管实验，实现了A/D转换值的数码管显示，也验证了这一点。

（三）各层次学生之间的辅导

实验过程中辅导的工作量是十分巨大的，相对于有限的教师辅导，学生之间的相互辅导也是一种很好的补充方式。特别是相关芯片、实验原理等基础部分，一些基础好的同学完全能够胜任对其他同学的实验辅导工作，这样教师也能把更多的精力放到指导学生设计上。

三、考核方式

传统的实验考核方式主要依据考勤、实验报告给予成绩。由于验证性实验在实验细节、实验结果、实验现象上千篇一律，从实验报告上并不能真实地反映出学生实验能力及学习水平的高低。新的考核方式由两部分组成：基础实验部分20分；自主设计部分（包括实验报告）80分；总计100分。同时加入项目答辩环节，重视学生的过程表现。

（—）基础实验评分规则：

由于增加了实验内容，基础实验部分考核方式采取随机选取1个基础实验对学生进行考核，学生进行实验操作，同时对实验相关芯片、实验流程进行简要的陈述。教师根据学生的陈述及实验操作，进行提问。评分规则见下表：

表2 基础实验评分规则

（二）自主设计实验评分规则

学生在完成5个基础单元实验的基础上，根据自身条件对基础实验进行扩展、融合，自主设计实验。考核时，学生对设计进行陈述和展示，教师根据学生的陈述、展示、实验结果、实验难度、实验的新颖程度及实验报告给予成绩。实验报告内容着重自主设计部分，因此在实验细节、实验现象等方面摆脱了验证性实验千篇一律的局面，从而避免了学生之间抄袭实验报告的现象。评分规则见下表：

表3 自主设计实验评分规则

四、实践效果

到目前为止，本实验课程的改革已经进行过两届，把之前一届与调整后的两届学生成绩对进行比，可以看出在新方法下总成绩有了普遍提高，特别是基础实验部分成绩较之前有了显著的提高，各个层次的学生都能在实验教学过程中主动参与并有所收获。具体效果可见表4。

表4 调整前后学生成绩对比表

五、结束语

差异化教学针对学生态度、兴趣、知识水平等方面的差异，力求满足不同学生群体的求知需求，为学生创造宽松的实验环境。学生可以根据自己的兴趣、爱好、能力特点选择实验，利于其正常的心理健康成长。差异化教学增强了不同学生的自信心和学习积极性，也有利于培养学生的积极探索、主动求知、开拓创新的能力，有利于教学质量和学生素质的提高。本文尝试对微机原理与接口实验教学内容、教学及考核方法进行调整：通过自主设计实验，给予各个层次学生相应的空间，激发学习兴趣、促使学生主动学习、独立思考；通过调整教学方法，在不同教学环节有针对性的加强对各层次学生的辅导；通过新考核方法正确评价学生的学习能力及努力程度，只有对学生的主观努力做出正确评价，学生才会更主动地努力学习，从而学有所成。

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（责编 张景贤）

天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划项目：B01-0809

潘明（1980—），男，硕士，助理工程师。研究方向：计算机应用。

郑刚（1970—），男，博士，教授。研究方向：计算机应用。