(天津理工大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院300384)
微機原理與接口實驗差異化教學(xué)改革實踐
潘明 鄭剛 薛彥兵(天津理工大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院300384)
文章闡述了對微機原理與接口實驗課進行的差異化教學(xué)改革實踐。針對學(xué)生在態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異,對實驗課程的內(nèi)容、教學(xué)及考核方法進行改革探索。增加自主設(shè)計實驗、有針對性地進行教學(xué)指導(dǎo)、考核增加答辯環(huán)節(jié)等考核方法,實行新的評分規(guī)則。通過激發(fā)學(xué)習興趣,促進學(xué)生獨立思考、主動學(xué)習,進而提高實驗教學(xué)質(zhì)量,保證學(xué)生都能學(xué)有所得。
微機原理與接口差異化教學(xué)教學(xué)改革
“微機原理與接口技術(shù)”是高校計算機硬件的基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習可以深入了解微型計算機系統(tǒng)的組成、工作原理及常規(guī)接口技術(shù),掌握針對系統(tǒng)和接口的程序設(shè)計,對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說是一門非常重要的基礎(chǔ)課,但在實驗教學(xué)中,有部分學(xué)生的學(xué)習興趣低,參與程度不高。有的同學(xué)不能按照老師的實驗要求完成實驗,個別同學(xué)甚至完全不參與實驗教學(xué)。原因在于:實驗課程多為驗證性實驗,實驗現(xiàn)象、結(jié)果千篇一律。對于基礎(chǔ)好的同學(xué),課程內(nèi)容簡單、無趣,缺乏深入學(xué)習、自主學(xué)習的機會;而基礎(chǔ)差的同學(xué)(由于實驗教學(xué)傳統(tǒng)的考核方式是考勤和實驗報告)不會去主動學(xué)習相關(guān)的實驗內(nèi)容,而是選擇抄襲實驗報告來提高成績。如何更好地因材施教,讓基礎(chǔ)好的學(xué)生“不餓”,下游的學(xué)生“不脹”,開展差異化教學(xué)就顯得尤為必要了。為了適應(yīng)不同學(xué)生的需要,我們進行了如下教學(xué)改革實踐:制定了有差異的學(xué)習目標;調(diào)整學(xué)習內(nèi)容,使學(xué)生自主選擇學(xué)習難度;改革考核方法促進學(xué)生自主學(xué)習、獨立思考。差異化教學(xué)改革的目標是提升學(xué)生學(xué)習興趣、端正其學(xué)習態(tài)度,實現(xiàn)學(xué)生最大發(fā)展。
在原有的驗證性實驗基礎(chǔ)上設(shè)置綜合設(shè)計實驗,增加自主設(shè)計實驗的范圍,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,借鑒項目驅(qū)動方式,引導(dǎo)學(xué)生從被動實踐到主動實踐,真正促進學(xué)生自主學(xué)習、提高實踐和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實驗的自主性和設(shè)計性改變了傳統(tǒng)的以驗證為目的的實驗?zāi)J?,鼓勵學(xué)生自主選題,自主構(gòu)思,自主完成,力求使學(xué)生掌握實驗的主動權(quán),讓所學(xué)知識在實驗設(shè)計和應(yīng)用中得到升華,讓學(xué)生在解決難題中得到樂趣。通過系統(tǒng)綜合設(shè)計實驗環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,使學(xué)生建立微機系統(tǒng)整體概念,學(xué)會站在系統(tǒng)的高度分析問題和解決問題,初步具備微機系統(tǒng)的設(shè)計和實驗?zāi)芰Γ⒂?xùn)練學(xué)生自主獲取知識的能力和創(chuàng)新意識。本部分改革目標是:對上游學(xué)生,通過自主設(shè)計實驗給予足夠的發(fā)揮空間,學(xué)生可以根據(jù)自己興趣進行深入學(xué)習、自主學(xué)習。對下游的學(xué)生,通過強化單元實驗提高學(xué)生基礎(chǔ)實驗知識、技能,再輔以適當難度的自主設(shè)計實驗,循序漸進地引導(dǎo)下游學(xué)生主動完成教學(xué)實驗。
(一)選取單元實驗提高實驗效率
根據(jù)課程設(shè)置選取A/D轉(zhuǎn)換實驗、8255并行接口實驗、8254定時/計數(shù)器應(yīng)用實驗、步進電機實驗、8259中斷控制實驗為基礎(chǔ)單元實驗。要求學(xué)生在實驗課前作好預(yù)習,開始實驗時要做到實驗?zāi)康拿鞔_、實驗原理明了、實驗步驟清晰。因為都是驗證性實驗,充分的預(yù)習可以極大地提高實驗效率。
(二)學(xué)生自主設(shè)計
學(xué)生在完成基礎(chǔ)單元實驗后,根據(jù)自己的實際情況選擇一個或多個單元實驗進行擴展、融合設(shè)計自己的實驗內(nèi)容。綜合設(shè)計型實驗對學(xué)生的硬件、軟件設(shè)計、動手能力均有較高要求,因此,在設(shè)計開始前,列出幾個示意性的由易到難的題目供學(xué)生自主選擇。
簡單的:流水燈、交通燈實驗,屬于在8255并行接口實驗的基礎(chǔ)上進行擴展,學(xué)生對原實驗部分硬件連線及部分源程序進行修改即可完成。
稍難的:計時交通燈,屬于在交通燈實驗的基礎(chǔ)上融合8254定時/計數(shù)器基礎(chǔ)實驗,學(xué)生需要重新設(shè)計硬件連線及實驗程序才能完成。
當然學(xué)生也可以完全自主地設(shè)計自己的實驗題目。在這一階段不再向?qū)W生提供實驗連線圖和實驗程序,讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、實驗電路和編寫實驗程序,從而培養(yǎng)學(xué)生的獨立設(shè)計能力。
對于基礎(chǔ)好的學(xué)生,通過自主設(shè)計能夠給予他們足夠的發(fā)揮空間,激發(fā)學(xué)習興趣。對于基礎(chǔ)差的學(xué)生,因為是自主設(shè)計,在實驗設(shè)計的細節(jié)、實驗現(xiàn)象等方面擺脫了驗證性實驗千篇一律的局面,從而避免了學(xué)生之間抄襲實驗報告的現(xiàn)象,也促使學(xué)生主動學(xué)習、獨立思考。實驗教學(xué)內(nèi)容,改進前后的對比見下表:
表1 實驗內(nèi)容改進表
在實驗教學(xué)中教師始終起到一個啟發(fā)和引導(dǎo)的作用:啟發(fā)學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生運用已掌握的理論知識去分析思考,自己動腦、動手找到并排除錯誤,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。對于那些確實真的無法做出實驗的學(xué)生,指導(dǎo)教師要配合學(xué)生協(xié)同做出實驗,重點是幫助學(xué)生分析自己為何沒有獨立做出實驗,找出失敗原因,便于日后提高。實驗課程的輔導(dǎo)工作量很大,調(diào)整后教學(xué)、考核內(nèi)容又都增加了很多。因此,按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法,做到對每個學(xué)生的實驗情況深入了解、細致輔導(dǎo),有一定的困難。為了適應(yīng)差異化教學(xué)改革、提高課堂教學(xué)質(zhì)量,我們從以下幾個方面進行了嘗試。
(一)基礎(chǔ)實驗部分:強調(diào)學(xué)生預(yù)習,實驗前對重點進行精講
基礎(chǔ)實驗部分教學(xué)應(yīng)注重基礎(chǔ)較差的學(xué)生,確保他們能夠正確、有效地完成基礎(chǔ)實驗。這部分學(xué)生因為基礎(chǔ)、態(tài)度等原因不能進行充分的預(yù)習或者不預(yù)習,如果不對他們進行輔導(dǎo),實驗效率必定大打折扣甚至根本不能完成基礎(chǔ)實驗。針對這些學(xué)生,在實驗前對重點內(nèi)容進行精講、演示(時間控制在10分鐘以內(nèi)避免過多占用實驗時間),可以解決學(xué)生大量的共性問題,對驗證型實驗可以起到很好的輔導(dǎo)效果,確保學(xué)生在實驗時明確實驗?zāi)康?、明了實驗原理、清楚實驗步驟,確?;A(chǔ)實驗部分的實驗效率,為下一階段自主設(shè)計打好基礎(chǔ)。
(二)自主設(shè)計部分:重點輔導(dǎo)學(xué)生設(shè)計
自主設(shè)計部分學(xué)生要根據(jù)自己的設(shè)計,完成實驗連線圖、程序流程圖以及源程序,完成設(shè)計,需要解決一系列的問題,這部分實驗的輔導(dǎo)由于學(xué)生自主設(shè)計的不確定性而大大增加。而且學(xué)生初次進行設(shè)計實驗,及時、正確的輔導(dǎo)難度和工作量是必不可少的。為了解決這個矛盾,教師的工作重點應(yīng)該是在完整了解學(xué)生設(shè)計目的、設(shè)計思想的基礎(chǔ)上及時糾正其中的錯誤部分、對設(shè)計的難點及努力方向進行適當?shù)闹笇?dǎo)。對一些共性問題,要及時進行講解,可以組織全體同學(xué)對典型性的設(shè)計進行討論。要兼顧所有學(xué)生,著重糾正設(shè)計上的錯誤。學(xué)生在基礎(chǔ)實驗部分對相關(guān)芯片、實驗原理都有詳細的了解,具備了完成設(shè)計的必要條件,教師可以減少相應(yīng)的輔導(dǎo)工作,把精力放到指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計上,如有學(xué)生通過自學(xué)數(shù)碼管實驗,實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換值的數(shù)碼管顯示,也驗證了這一點。
(三)各層次學(xué)生之間的輔導(dǎo)
實驗過程中輔導(dǎo)的工作量是十分巨大的,相對于有限的教師輔導(dǎo),學(xué)生之間的相互輔導(dǎo)也是一種很好的補充方式。特別是相關(guān)芯片、實驗原理等基礎(chǔ)部分,一些基礎(chǔ)好的同學(xué)完全能夠勝任對其他同學(xué)的實驗輔導(dǎo)工作,這樣教師也能把更多的精力放到指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計上。
傳統(tǒng)的實驗考核方式主要依據(jù)考勤、實驗報告給予成績。由于驗證性實驗在實驗細節(jié)、實驗結(jié)果、實驗現(xiàn)象上千篇一律,從實驗報告上并不能真實地反映出學(xué)生實驗?zāi)芰皩W(xué)習水平的高低。新的考核方式由兩部分組成:基礎(chǔ)實驗部分20分;自主設(shè)計部分(包括實驗報告)80分;總計100分。同時加入項目答辯環(huán)節(jié),重視學(xué)生的過程表現(xiàn)。
(—)基礎(chǔ)實驗評分規(guī)則:
由于增加了實驗內(nèi)容,基礎(chǔ)實驗部分考核方式采取隨機選取1個基礎(chǔ)實驗對學(xué)生進行考核,學(xué)生進行實驗操作,同時對實驗相關(guān)芯片、實驗流程進行簡要的陳述。教師根據(jù)學(xué)生的陳述及實驗操作,進行提問。評分規(guī)則見下表:
表2 基礎(chǔ)實驗評分規(guī)則
(二)自主設(shè)計實驗評分規(guī)則
學(xué)生在完成5個基礎(chǔ)單元實驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)自身條件對基礎(chǔ)實驗進行擴展、融合,自主設(shè)計實驗??己藭r,學(xué)生對設(shè)計進行陳述和展示,教師根據(jù)學(xué)生的陳述、展示、實驗結(jié)果、實驗難度、實驗的新穎程度及實驗報告給予成績。實驗報告內(nèi)容著重自主設(shè)計部分,因此在實驗細節(jié)、實驗現(xiàn)象等方面擺脫了驗證性實驗千篇一律的局面,從而避免了學(xué)生之間抄襲實驗報告的現(xiàn)象。評分規(guī)則見下表:
表3 自主設(shè)計實驗評分規(guī)則
到目前為止,本實驗課程的改革已經(jīng)進行過兩屆,把之前一屆與調(diào)整后的兩屆學(xué)生成績對進行比,可以看出在新方法下總成績有了普遍提高,特別是基礎(chǔ)實驗部分成績較之前有了顯著的提高,各個層次的學(xué)生都能在實驗教學(xué)過程中主動參與并有所收獲。具體效果可見表4。
表4 調(diào)整前后學(xué)生成績對比表
差異化教學(xué)針對學(xué)生態(tài)度、興趣、知識水平等方面的差異,力求滿足不同學(xué)生群體的求知需求,為學(xué)生創(chuàng)造寬松的實驗環(huán)境。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、能力特點選擇實驗,利于其正常的心理健康成長。差異化教學(xué)增強了不同學(xué)生的自信心和學(xué)習積極性,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的積極探索、主動求知、開拓創(chuàng)新的能力,有利于教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生素質(zhì)的提高。本文嘗試對微機原理與接口實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)及考核方法進行調(diào)整:通過自主設(shè)計實驗,給予各個層次學(xué)生相應(yīng)的空間,激發(fā)學(xué)習興趣、促使學(xué)生主動學(xué)習、獨立思考;通過調(diào)整教學(xué)方法,在不同教學(xué)環(huán)節(jié)有針對性的加強對各層次學(xué)生的輔導(dǎo);通過新考核方法正確評價學(xué)生的學(xué)習能力及努力程度,只有對學(xué)生的主觀努力做出正確評價,學(xué)生才會更主動地努力學(xué)習,從而學(xué)有所成。
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(責編 張景賢)
天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計劃項目:B01-0809
潘明(1980—),男,碩士,助理工程師。研究方向:計算機應(yīng)用。
鄭剛(1970—),男,博士,教授。研究方向:計算機應(yīng)用。