陳丹丹　門洪　倫向敏　劉寅東

摘要：針對《微型計算機原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)中存在的問題，將ARCS動機設(shè)計模型的思想引入到課堂教學(xué)中來。實踐證明，該方法能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加自信心，獲得滿足感，使學(xué)生在輕松愉快的氣氛中掌握較難理解的知識點，對提高課堂教學(xué)效果有一定幫助。

關(guān)鍵詞：ARCS動機設(shè)計模型；微型計算機原理及接口技術(shù)；課堂教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）18-0090-02

ARCS動機設(shè)計模型是美國弗羅里達(dá)州立大學(xué)心理學(xué)教授John Keller在1983年提出的。模型的核心思想是，影響學(xué)生學(xué)習(xí)動機的因素分為四種：注意（Attention）、相關(guān)（Relevance）、自信（Confidence）和滿足（Satisfaction）。

注意是指教師應(yīng)喚醒學(xué)生的好奇心并吸引注意力。相關(guān)是指學(xué)習(xí)內(nèi)容與過去的經(jīng)驗或以往學(xué)習(xí)的知識或某種利益有關(guān)聯(lián)。自信是指學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)能力充滿信心。滿足是指學(xué)生能夠從學(xué)習(xí)經(jīng)歷中獲得滿足感。本文結(jié)合《微型計算機原理及接口技術(shù)》課程，探討了ARCS動機設(shè)計模型在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

1.課程現(xiàn)狀

《微型計算機原理及接口技術(shù)》是高校工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。目前我院面向自動化專業(yè)、測控技術(shù)與儀器專業(yè)、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)開課。課程內(nèi)容主要介紹微型計算機基本工作原理、匯編語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、存儲器、接口技術(shù)和應(yīng)用設(shè)計，目的是使學(xué)生掌握計算機的基本組成，工作原理、各類接口部件功能及其與系統(tǒng)的連接、建立計算機系統(tǒng)整機的概念，并以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)能力，以便為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和技術(shù)開發(fā)打下基礎(chǔ)。

目前，本課程仍然采用“理論+實驗”的方式進(jìn)行授課。即主講教師先以講授幾十個學(xué)時的理論知識來引導(dǎo)學(xué)生入門，然后由實驗教師講解并開展若干個學(xué)時的實驗-引。各實驗項目的設(shè)置主要基于DICE-5212單片機綜合實驗箱，實驗內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)傳送實驗、多位數(shù)加法實驗、查表程序?qū)嶒灐?shù)據(jù)排序?qū)嶒?、外部中斷實驗、定時器肘數(shù)器實驗、串行通信實驗等。學(xué)生進(jìn)行實驗時，需要親自動手完成的僅僅是一些接孔連線，而這些硬件接法往往是固定不變的，學(xué)生不必動腦思考只是機械的照做即可，實踐動手能力和創(chuàng)新思維能力得不到很好的開發(fā)。這種授課方式導(dǎo)致在結(jié)課以后，大多數(shù)理論考試分?jǐn)?shù)較高的同學(xué)，并沒有真正理解微型計算機的工作原理，甚至不知道微機芯片為何物，更談不上利用芯片進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計了，“高分低能”的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。因此，如何講解晦澀難懂的理論知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新思維，是目前課程組改革的重點。

2.ARCS動機設(shè)計模型在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

中斷系統(tǒng)歷來是微機原理課程中的重點和難點，教學(xué)內(nèi)容主要包括：中斷及中斷源的概念、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、中斷允許控制及優(yōu)先級控制、中斷處理、外部中斷的實現(xiàn)、多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計等。該部分內(nèi)容知識點繁多，內(nèi)容抽象，尤其對于多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計來說，教師講起來難以生動，學(xué)生很難提起學(xué)習(xí)興趣，大部分教師選擇避開不講，或只是簡單介紹。但該部分內(nèi)容在許多場合都有實際應(yīng)用，若講授方法得當(dāng)，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的有效平臺。以下具體介紹如何將ARCS動機設(shè)計模型應(yīng)用到多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計的課堂教學(xué)之中。

2.1選擇恰當(dāng)實例，吸引注意力

ARCS動機設(shè)計模型第一個因素是注意（Attention）。教師要想抓住學(xué)生的注意力，必須選擇恰當(dāng)?shù)膶嵗?，為此課程開始開門見山的舉出多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計的一個典型實例—搶答器的設(shè)計。由于大多數(shù)同學(xué)都觀看或參加過知識競賽，對搶答器有一定的了解，這樣的實例更貼近生活實際，所以能很好的吸引學(xué)生的注意力。

2.2明確學(xué)習(xí)目的，強調(diào)相關(guān)性

ARCS動機設(shè)計模型第二個因素是相關(guān)（Relevance）。在抓住學(xué)生的注意力以后，教師要馬上告知學(xué)生，現(xiàn)在進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動與他們過去的經(jīng)驗或以前學(xué)習(xí)的知識是有關(guān)聯(lián)的，而且對以后的學(xué)習(xí)有幫助。本次課教師要強調(diào)搶答器的設(shè)計涉及到以前學(xué)習(xí)的按鍵開關(guān)和指撥開關(guān)基礎(chǔ)知識、LED數(shù)碼管基礎(chǔ)知識、蜂鳴器基礎(chǔ)知識等。而且本次課的內(nèi)容對以后進(jìn)行課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及參加電子競賽等都有很大的幫助。

2.3合理設(shè)置任務(wù)，建立自信心

ARCS動機設(shè)計模型第三個因素是自信（Confidence）。為了使學(xué)生更好地建立起自信心，不懷疑自己的學(xué)習(xí)能力，教師要合理設(shè)置教學(xué)任務(wù)。所謂合理指的是任務(wù)即不能太復(fù)雜也不能太簡單，“太復(fù)雜”學(xué)生很容易失去信心，“太簡單”學(xué)生又不會獲得成功感。如何掌握“合理”這個度，本次課設(shè)置了三個層次的教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計的原理。

第一層次先講解一個單一中斷控制LED的程序。要求通過開關(guān)K0實現(xiàn)單一外部中斷，開機后點亮8只LED，當(dāng)有外部中斷0發(fā)生時，8只LED閃爍5次。注意此時要重點強調(diào)K0連接P3.2引腳，表示控制外部中斷0。教師要在課前利用ProteusISIS繪制好系統(tǒng)硬件原理圖，然后在課上通過Keil軟件工具講解如何編寫程序，并產(chǎn)生目標(biāo)代碼文件，添加到硬件電路的主芯片中，運行后學(xué)生可直接看到仿真結(jié)果。這樣學(xué)生可以快速掌握單一中斷源的設(shè)計。

第二層次練習(xí)兩級中斷控制。教師在第一層次的硬件原理圖中，現(xiàn)場添加一個開關(guān)Kl，連接P3.3引腳，控制外部中斷1。之后在Keil中調(diào)出單一中斷的軟件程序，在初始化程序中講解如何設(shè)置優(yōu)先級，其中外部中斷0為低優(yōu)先級，外部中斷1為高優(yōu)先級。然后要求學(xué)生自行編寫外部中斷1的中斷服務(wù)程序，為了便于觀察仿真結(jié)果，可編寫8只燈中的兩個燈左右移動4次，之后恢復(fù)閃爍。通過此實例學(xué)生鞏固了中斷源的設(shè)計，同時又深人理解中斷優(yōu)先級的概念，為學(xué)習(xí)多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計起到了很好的鋪墊作用。

第三層次進(jìn)行8路搶答器的設(shè)計實例。有了前兩個層次的基礎(chǔ)，在第三層次可將學(xué)生分成若干小組，每組4-6人，由學(xué)生自行完成設(shè)計任務(wù)，教師從旁指導(dǎo)，重點強調(diào)三個方面：一是要求設(shè)計主持人按鍵，控制是否允許搶答；二是搶答成功后，蜂鳴器響，同時可顯示座位號；三是優(yōu)先級要按時間優(yōu)先原則，還應(yīng)考慮多個按鍵同時按下的情況。

經(jīng)過這三個層次的實例學(xué)習(xí)，學(xué)生的自信心呈階梯式增長，教學(xué)效果也得到了顯著提高。

2.4給予外部激勵，獲得滿足感

ARCS動機設(shè)計模型第四個因素是滿足（Satisfaction）。為此，教師要在學(xué)生每完成一個學(xué)習(xí)任務(wù)時，及時地給予外部激勵，如適當(dāng)?shù)乇頁P、設(shè)置平時成績加分等手段，以強化學(xué)生心理上的滿足感。

3.應(yīng)用效果

將ARCS動機設(shè)計模型的思想引入到《微型計算機原理及接口技術(shù)》課堂教學(xué)中來，教師與學(xué)生之間的交互得到了充分地發(fā)揮，學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)情緒也得到了充分地調(diào)動，大部分同學(xué)都主動地參與到課堂學(xué)習(xí)活動中，在輕松愉快地氛圍下很好的掌握了難以理解的多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計的問題。參照這種教學(xué)模式，可在其它章節(jié)的教學(xué)中進(jìn)行推廣。