“微机原理与系统设计”实践课程教学改革探索_李欣荣.pdf
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1、信息化与计算机教育本栏目责任编辑:王 力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第18期(2023年6月)第19卷第18期(2023年6月)“微机原理与系统设计”实践课程教学改革探索李欣荣,刘博,杨力,李江涛(西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710126)摘要:为了满足国家创新型专业人才的需求,培养学生的工程思维及创新能力,对“微机原理与系统设计”实践课程进行教学改革探索。针对实践教学里存在的实验软硬件平台陈旧、教学模式单一、考核方式简单和教学内容缺乏创新性等问题,通过系统优化课程软硬件平台和教学内容,构建了融合先进理念的混合
2、式实践教学模式,经过这些改革措施,提高了学生的学习积极性和综合创新能力。关键词:微机原理;实践课程;教学改革;教学模式;创新能力中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2023)18-0135-03开放科学(资源服务)标识码(OSID):0 引言“微机原理与系统设计”是高等院校计算机、电子信息、自动化等相关专业学生的必修专业基础课,是包含计算机硬件基础、汇编语言以及计算机接口技术应用等知识体系的综合性课程1-2。课程的学习与掌握程度,对提高学生的计算机硬件应用能力至关重要,同时也是学习后续专业课程的重要基础3。该课程概念抽象、实践性强4,尤其强调理论到实践的转换和学生
3、动手能力的培养。作为课堂理论教学的重要补充,配套的随堂实验和课程设计两门实践类课程环节是其他教学环节无法代替的。实践课程的教学能使学生深入理解微型计算机应用系统的硬件组成与设计方法,锻炼学生的程序设计及系统调试能力,提高学生的工程思维及综合运用专业知识分析问题、解决问题的能力。近些年,随着国家和学校对实践教学能力的重视,实验教学质量有了较大的改善,各大高校也陆续推出了各种新型实验仪器和虚拟课堂形式用于教学,但是基于实验的教学应用还较少。国内各个高校在微机原理相关实践课程中也面临着实验设备陈旧、教学模式单一、教学方法落后等问题5-6。尤其是新冠疫情期间,很多学生无法到校学习,严重影响教学效果,亟
4、待进行改革创新。为了保障课程教学效果,提高实践教学质量,相关院校也积极尝试了多种改革。广东药科大学7使用Proteus与EMU8086联合仿真,并配合实验箱进行虚实结合的实验教学,但没有提及对实践课程内容的综合项目优化;浙江工业大学8使用西安唐都科教仪器公司的TO-PITE微机实验平台,全面支持多种操作系统下汇编和C程序的混编,但没有提及虚实结合的教学模式;西安航空学院9更换成了FPGS的SOC技术的8086系统,提高了教学效果和学生的工程实践能力,但学习内容和我校“微机原理与系统设计”理论课程教学大纲不太契合。为改善教学效果,本文依托西安电子科技大学计算机网络与信息安全国家教学示范中心的实践
5、教学平台,通过改善实践教学软硬件系统,利用学校的“学在西电”校内信息平台和多个公共网络平台,构建“教学-虚拟课堂-虚拟仿真-实验-综合训练-考核”的闭环课程教学体系,加深学生对课程理论知识的理解,加强学生的实践动手能力。1“微机原理与系统设计”实践课程的教学现状1.1 实验软硬件系统陈旧以西安电子科技大学的实验课程为例,“微机原理与系统设计”的实践课程包括随堂实验和课程设计。随堂实验一般为16学时,主要包括4个必做的基础实验和7个选做实验,由于实验箱价格昂贵、容易损坏、维修周期长等原因,实验箱数量有限,学生必须在专用实验室完成所有实验内容。而受限于课程安排与实验条件,学生无法在非授课时间进行实
6、验预习操作或创新设计。因此,在有限的课程实践教学环节,大部分同学只能完成四个必做实验。而现有课程配套的编程软件通用性差,QTC-PCI软件只能在Windows XP系统下使用,XP系统的开机速度和软件的运行速度比较缓慢,影响学生的学习效率,无法在学生电脑端安装使用,导致疫情期间相关实践教学环节无法进行,造成了教学资源的浪费,影响学校整体课程体系的教学计划与安排。而“微机原理与系统设计”课程设计需要学生完成一个小型微机应用系统的开发项目。受限于实验条件和设备数量,课程设计可选收稿日期:2023-02-28基金项目:西安电子科技大学校级教改项目:计算机学科实践类课程信息化教学的探索与实践(编号:C
7、S1038)作者简介:李欣荣(1988),女,山西忻州人,讲师,博士,主要研究方向为计算机系统结构,毫米波天线。E-mail:http:/Tel:+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.19,No.18,June 2023135DOI:10.14004/ki.ckt.2023.0966本栏目责任编辑:王 力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第18期(2023年6月)第19卷第18期(2023年6月
8、)题目数量有限,很难达到培养学生自主设计能力和创新能力的效果。1.2 教学模式单一,考核方式死板现有“微机原理与系统设计”实践教学模式比较单一,随堂实验是采用“理论+实验”形式,实验教师讲述理论部分,学生使用软件仿真并结合实验箱进行实验。由于理论知识复杂,而实践教学资源有限,在规定的课时内只有约5%的学生可以完成创新功能的设计或者选做实验。课程设计采用小组形式完成所选项目,由于题目多年未更新、可选项有限,无法调动学生的主观能动性。课程考核机制较为死板,缺乏对学生自主创新能力的考查,在一定程度上影响了实际的教学效果。1.3 实践课程教学内容缺乏创新性由于各种原因,“微机原理与系统设计”实践课程教
9、学内容多年未更新,缺乏个性化的教学实践课程内容和结合最新前沿和先进技术的题目和实验内容,学生在有限的学时内,只能完成规定的实验内容,无法调动学生积极性和创新性。2“微机原理与系统设计”实践课程的改革举措针对学校上述“微机原理与系统设计”实践课程中存在的问题,为提高教学质量和效果,本文提出如下改革举措:首先,优化实验软硬件平台,改善实践教学环境,提高学生实践课程学习效率;其次,结合理论课程内容,基于新的微机实验系统,优化实践课程教学内容,调整实验和课程设计的课程内容,建立“基本+综合+创新”的实践内容题库,丰富实践教学内容;最后,构建“教学-虚拟课堂-虚拟仿真-实验-综合训练-考核”的闭环课程教
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