微机原理课程设计中分层设计的实施和探讨

许雪林+蔡文培+陈敏

摘 要：针对微机原理课程设计中普遍存在的学生消极等待设计结果的现象，分析该现象产生的主要原因，提出微机原理课程的分层课程设计改革方法，并介绍具体实施步骤，分析分层设计实施后出现的问题，说明关键问题的解决办法。

关键词：分层设计；微机原理；课程设计

文章编号：1672-5913（2017）07-0069-04

中图分类号：G642

0 引 言

在微机原理课程设计的教学改革中，主要通过改革实验设备（如张国安[1]和金文[2]）或项目导向方法（如龚雪梅[3]）来激发学生的学习兴趣。由于微机原理课程设计涵盖软硬件的知识，内容繁琐复杂，入门较难，能力差的学生需要树立强大的自信心来激发学习兴趣，能力强的学生则需要自我发展的空间。因此，如果课程设计内容不加以区别，能力差的学生体验不到设计的快乐，导致积极性不高，而能力强的学生则局限在同一题目的框架内无法提高。如果能根据学生的能力进行分层教学，课程设计题目也根据难易程度分层设置，能力不同的学生选择适合自己的题目进行课程设计，既能保证能力差的学生独立完成设计而激发后续学习的动力，还能保证能力强的学生学习到更全更难的知识和技术。

1 微机原理课程设计分层设计的研究内容

微机原理课程分层设计包含两个方面：

1）按能力对学生分层。

教师除了让学生自我选择外，还需通过教学阶段进行区分。

2）按难度对课程设计内容分层。

课程设计内容由基本内容和扩展内容组成。基本内容包含构造完整系统的基本功能，而扩展功能包含完整系统的优化和特色内容。

在课程设计过程中，教师先对学生进行分层，然后布置相应的设计内容，确保每一个学生在设计过程中能够很好地完成设计要求，实现课程设计的目的，让每一个学生都能动手操作实践。

分层课程设计实施需要包含以下几方面内容：

1）课程讲授阶段通过作业和实验对学生能力进行测评和分类。

在微机原理课程讲授阶段，教师通过作业测评和实验考核来确定每一位学生的学习情况，并进行能力分层。

2）课程设计过程需要明确设计的基本内容和扩展内容。

课程设计的指导教师需要详细规划课程设计的内容。课程设计内容首先被分为基本设计和擴展设计，然后指导教师详细描述基本内容的实现步骤，而对于扩展内容仅提供实现思路。

3）指导教师辅导监督机制要到位。

指导教师应针对学生的基础作详细指导，并提供详细的设计思路，入门引导工作主要通过教室板书、演示等手段完成。除此之外，指导教师必须控制课程设计实施进度，做到有问题及时处理，否则很容易让学生遇难而退，达不到教改的效果。

2 具体实施步骤

分层课程设计实施阶段有4个班级参与，分别是通信10级、电气13级、光电应用12级和电子13级。

1）对学生能力分层。

课程初通过宣讲，学生自愿组建小于3人的合作异质小组（即能力强弱组合）[4]。整个教学过程中，学生在小组内一起完成作业和实验。在实验阶段，实行组长负责制。

2）对同一课题设计内容进行分层。

以设计公交车上具有温度显示的智能电子时钟为例，首先，教师通过实地调研和采购，获取对应的电子时钟。接着，以实物为模型，制订课程设计任务书，包含基本设计和扩展设计，尽量详细描述基本设计。例如，将时钟设计中时间和温度巡显、时钟的调校、温度的标度转换、闹钟的设置等作为基本的设计内容，扩展内容包含日期显示、时间进制切换、巡显时间的设置等。最后，在设计任务书上对基本设计内容进行详细的需求描述，并设置好必要的软硬件框架。例如，设置基本的软件功能模块，包括按键输入识别模块、数码管显示等基本模块，系统流程图见图1[4]。采用proteus提供相应的硬件仿真平台，学生能有更多的时间进行系统调试。扩展内容简要描述要求即可，如电子时钟巡显时间的设置功能等。

3）对不同的多课题进行分层。

为了丰富学生的知识面，应根据不同专业进行多课题设计，即学生根据自己的兴趣完成课题选择。4个班级实施多课题的情况见表1。

4）分层布置课程设计任务。

首先，确定学生的分组情况和选题情况。针对通信2010级和光电应用2012级学生分组情况，有部分学生与教师同组，课题也比较简单，如多功能电子时钟。考虑电气2013级部分学生参加过电子设计大赛，有一定的设计基础，因此该班级没有教师作为组长的小组，能力弱的学生直接由能力强的学生带领。

课程设计的第一天，教师在教室布置设计任务，展示实物，并详细分析基本设计内容。例如，使用哪些硬件模块实现温度采集和显示？搭建软件模块框架设计需要哪些功能模块？

在学生设计过程中，每次结束时教师汇总每个学生遇到的问题，然后在下个教学时段进行解答。对于问题解答，能力强的学生点拨即可，对能力弱的学生教师将仔细讲解功能模块流程，力求每个学生都能独立编写代码并调试成功。

5）设计过程中的监管和辅导。

设计过程中，需要阶段性检查学生的完成情况，这样不仅能掌握学生进度，还能鼓励学生尽可能多地实现功能。

在4个班的实施过程中，如果采用小组进行设计，则要求小组长每天记录调试和设计的内容；没有采用小组的班级则由个人直接完成记录内容。教师主要根据记录内容跟踪学生的进展情况。

由于每个学生的设计过程不可能出现完全相同的错误，所以调试记录不仅能够了解学生的掌握情况，还能了解学生是否存在抄袭行为。

多题目的情况下，教师直接和组长沟通，如光电应用2012级由教师直接辅导能力弱的学生，教师作为组长每天需要花2节课的时间辅导这部分学生。对于单题目设计，如2013级电子专业班级，前半部分教师侧重辅导基础知识，后半部分侧重辅导扩展知识。

6）设计考核。

4个班级的分层课程设计考核分3个部分完成，即验收、答辩和课程设计报告。

验收主要让学生演示自己实现的系统功能，了解其能够达到的大致范围。

答辩是考核的主要部分，通过答辩能够了解学生对自己系统的了解程度。一次答辩不通过，允许一周后参加第二次答辩，如果两次答辩均不通过，则为不及格。答辩的内容主要根据验收内容定制。

课程设计报告要求包含设计过程中设计背景要求、系统功能描述、调试记录和个人总结。

为了让所有学生了解其他小组的完成情况，我们在电气2013级多课题设计中采用小组展示答辩的方式，即3人小组先向教师和学生介绍他们的作品，然后由教师和学生提问题。

最后，总评成绩由10%的平时考勤、10%的验收成绩、50%的答辩成绩和30%的课程设计报告成绩组成。

3 实施后问题分析

根据调查问卷反馈的信息，值得肯定的是分层设计能让基础较差的学生容易入门，提高自信心，而能力强的学生可以选择自己喜欢的内容进行设计。

1）能力分层、实行小组合作机制，能够带来好的教学效果。

在小组合作学习过程中，部分学生在调查报告中反馈，希望能够强强联合，这样在设计过程中能互相促进，因此，后期实行基础较差的学生由教师直接做组长，其他学生自由组合。这样一来，能力强的学生负担减少，能力弱的学生不再有依赖性。

2）能力分层、实行设计内容分层，同样能带来好的教学效果。

能力弱的学生只要在教师指导下独立完成基本设计要求，就可以逐步增加设计内容。能力强的学生为了获得优秀，必须全力以赴完成所有内容。

3）不同的学生采用不同的题目完成设计。

能力弱的学生可以逐步实现从简单到困难的内容。对于能力强的学生而言，基本设计内容不足以激发其热情。不同学生采用不同题目完成设计，可以兼顾能力强学生的学习热情以及能力弱学生的信心。

4 结 语

让所有学生学有所成是微机原理课程设计采用分层设计教改的目的。通过3年的实践，经过“实施—调查—调整”逐步完善了分层设计在微机原理课程设计中的实施方案，激发了课程设计过程中学生的积极性，提高了学生的动手能力。

參考文献：

[1] 张国安， 余力， 许雪林. 微机控制系统实验教学研究[J]. 计算机教育， 2010（18）： 133-136.

[2] 金文， 张惠群， 陈曦. 微机原理课程设计的改革与实践[J]. 中国大学教学， 2012（10）： 49-50.

[3] 贡雪梅. 项目教学法在单片机原理课程设计中的应用[J]. 实验技术与管理， 2009（26）： 115-116.

[4] 许雪林， 张国安， 陈敏. 卓越工程师计划下的微机原理课程教学设计[J]. 计算机教育， 2014（9）：56-59.

（编辑：孙怡铭）