OBE模式背景下微机原理与接口技术课程教学的改革策略

    郑宁 王毅 张臻

    摘 要：微机原理与接口技术是现代电子技术的核心，与之对应的微机原理与接口技术课程也是目前各高校电子类本科专业的一门专业基础课。本文指出了电子类专业微机原理与接口技术课程在教学中存在的一些问题，提出了基于OBE模式下解决这些问题的改革措施，包括更新课程内容，授课方式以及制定合理的评价体系。

    关键词：OBE模式;微机原理与接口技术;评价体系

    微机原理与接口技术是针对电子类本科专业所开设的一门应用型较强的重要专业基础课，它以系统原理和应用相统一，程序与硬件相协调为原则，对微型计算机的基本原理和接口技术做了全面而系统的讲述，故该课程所涉及到的内容广泛，涵盖电路，汇编语言，高等数学等重要基础课。教学期间，学生对该课程的适应能力与对前导课程的熟练程度有着紧密关联。在课程教学初期，学生普遍反馈对汇编语言，计算机原理的理解与掌握程度不一，这也加大了对该课程的学习难度。为了提高学生学习该课程的效率，多数高校进行了改革，但收效欠佳。造成以上结果的原因是教学模式无法与教学目标相匹配，不能激发学生的学习动力。

    以成果为导向的教育模式，即OBE（Outcome-based Education，OBE）。它针对如下几个方面：学生会获得什么样的成果？学生如何获得这样的成果？学生如何有效取得这样的成果？目前OBE模式在欧美等发达国家得到了广泛的重视和推广，并成为一种主流的教育方式。“面向OBE的教学改革”是各个高校改革与发展的新方向，符合我国科学技术发展新态势、符合同行业间竞争新形势和高校立德树人的新要求，为我国高校教育教学改革探索提供一种新视角。在面向OBE的背景之下，各高等院校基于工程教育的教学模式改革逐渐加快步伐推进。微机原理与接口技术是高校电子信息类专业的主干课程，学生对该门课程掌握程度决定着他们是否达到该专业“新工科”建设的目标。因此，面向OBE的教学理念推进微机原理与接口技术课程改革，是当前电子信息类专业建设的重要突破口。

    一、微机原理与接口技术教学存在的问题及缘由

    首先，如上所述，本课程是一门重要的专业基础课。通过对微机原理及接口技术的学习，使学生对微型计算机新技术有所了解，学生应该掌握微型计算机的原理，学会利用原理实现一定功能，即做到理论与实际相结合。另外，根据需要，接口技术的学习不仅仅是硬件上的设计与分析，还应该包括接口软件的编写。随着微机操作系统平台由DOS向Windows的转变，掌握新的操作系统平台的接口软件编写也是微机接口设计者应该具备的能力。以上即为多数院校制定的教学目的和任务。但在制定这些任务的同时，在课程教学中出现以下问题值得思考。

    （一）课程内容陈旧与当今技术发展相脱节

    当下大多数高等院校微机原理与接口技术课程内容较陈旧，所编针对的处理器型号与当今流行的型号差别较大，所用的教学大纲为早期制定的，导致该课程不能让学生深刻感受到微机芯片所带来的技术革命以及造成在实验内容上缺失新颖性，丰富性，最终导致电子类学生毕业后无法满足企业对该门课程的需求。另外，笔者从不同高校微机原理与接口技术课程的设置情况来看，多数高校都有此类问题，即所用处理器型号陈旧[1]，无法与当今科技发展接轨，从而造成学生无法实时掌握流行的相关专业知识，失去竞争力。由此，相关的高校很难培养出综合能力强、创新能力高的学生。

    （二）授课方式单一，无法提高学生对知识的兴趣度

    微机原理与接口技术课程一般包括课堂讲授，上机，实验三个方面。从笔者多年的教学经历来看，该门课程必修课设置为72学时，即48学时课堂讲授，16学时上机和8学时实验。虽然组成课程的形式多样，但在制定教学大纲时出现了很大的偏差[2]。由于微机原理是实践要求比较强的课程，但48学时的课堂讲授时间势必会造成学生对枯燥乏味的理论产生厌倦，无法调动学生学习该门课程的主观能动性，导致学生对理论掌握不牢，对上机和实验失去学习的兴趣。

    另外，多数高校受多种因素影响，微机原理与接口技术课程实验还停留在“随课”状态，虽然部分高校设置了与之对应的课程设计学时，但这样很难通过几个实验经历让学生对微机原理与接口技术课程有全面而深刻的认识。

    （三）课程考核方式单一，实践所占比例严重偏低

    目前多数微机原理课程的实验教学环节呈现在最终课程考试中的比重较低，依然以闭卷方式的理论考试分数为主[3]。尤其是闭卷考试的理论知识较单一，学生仅针对性的对考查的知识要点关心，而对需要学生掌握的实践知识缺少主动学习性。这与课程设置的原本目标是相背而行的，其主要目标是通过本对微机原理与接口技术的学习和实践掌握运用微型芯片解决工程中遇到的问题。总之，目前的微机课程考核方式还比较单一，尤其是重理论轻实验的现象较为普遍，学生很难在学习课程的同时对实际中的问题给出解决方案。

    二、面向OBE的微机原理与接口技术教学的改革之路

    对微机原理课程存在的问题，结合本校实际，就如何提高微机原理与接口技术课程的教学效果提出自己的一些看法。紧跟微机技术发展步伐，应用OBE模式改革教学内容，让学生了解学习该课程会收获到什么;改革授课方式，提高学生获取知识的效率;加大实践比重，提高学生的动手能力，让学生学习该门课有获得感，即让学生在课堂内有效的获得微機课程知识。

    （一）紧跟微机技术发展步伐，改革教学内容

    计算机技术发展日新月异，而微机芯片发展近些年也不断向低功率，高集成度发展。因此，微机原理与接口技术课程也应顺应技术发展，统筹好授课内容，让学生在掌握基本型号如：8086，8088基本概念和原理的基础上了解当前处理器的发展态势，增加对新技术和新应用的感知度，培养学生对新技术的接受能力。另外，老师在整个教学过程中针对授课内容不同收集相关的最新技术，引领学生探索发现技术的发展趋势与方向，引导学生抓住技术的发展趋势，点燃学生的创新意识，增强学生的创新能力。因此，这就要求授课老师在教学期间，适当安排微机原理课程知识要点，对微机原理的介绍要从简单到复杂，从单一到综合，层级推进教学内容。如本校微机原理与接口技术课程分为两类，一类针对普通本科生，一类针对专升本学生。虽然两者总课时相同，但对授课内容的侧重点以及考查的重点有所区别。对于前者，基本要求如：了解微型计算机的发展和特点;熟悉80X86系列处理器的结构与工作原理;掌握汇编语言的基本程序设计;熟悉中断系统的工作原理及8259A的应用等;对于后者，在综合考虑学生前导课程的前提下，应对专升本学生的基本要求与普通本科进行差异化侧重化教学。因此，在OBE模式背景下，课程内容要有前沿性和新颖性，让学生感受到科学技术发展带来的芯片产业升级态势，从而在此情况下负有推动技术发展的使命。

    （二）改革授课方式

    如何传播知识是OBE模式下改革的重要环节。在授课过程中，部分知识点应在板书教学中有所体现，例如：在讲授“8086指令系统”，“8086汇编语言程序设计”章节时，应以PPT演示和板书两种方式相结合，讲述相关指令集指令的基本功能，传送方式，传送方向等内容，并与示例程序相结合，更有助于加强学生对指令的理解能力，提升课堂教学效率。

    另外，翻转课堂作为近些年国内外兴起的一种教学模式受到广泛的关注。传统的教学模式为老师在课堂为主学生为辅，即老师主动传授知识，学生被动的接受知识，由此产生的弊端很多。翻转课堂是将学习知识的主动权转移到学生上，老师仅对翻转课堂内容加以约束，学生利用慕课，教学PPT等资源主动学习。课堂上，由学生提出问题，老师在学生遇到问题无法解答时给予指导。这样就打造出学生为了解决问题而学习，老师为了解决问题而教学的场景，更有助于教学相长，避免了微机原理课堂内容单一，学生学习乏味的问题。

    （三）加大实践比重，提高学生的动手能力

    OBE改革的最终目的并非是使学生有效的获取知识，而是更侧重于让学生将知识运用到实际的工作学习当中。前文提到多数高校微机原理与接口技术课程仅开设8个实验学时，且实验内容都是基于实验提供的资料，每个开课学年实验内容相差无几[4]。这种教学内容对学生能力的培养是无益的。微机原理实验首先要让学生明确实验目的和方法，绘制程序流程图，编译和调试实验中应用的汇编语言程序，连接试验线路，通过串口线从计算机向实验箱加载程序，运行并观察记录结果。这样才能做到理论与实践的真正统一，对微机原理课程有一个全新的理解。

    另外，在实验课程之外，要求选课学生以目前的微型计算机产业和经济为出发点，以微机的原理为中心，实施一种开放性的不拘泥于当前试验箱设备的考察题目，来强化学生的自主学习能力，实现以成果为导向的教育模式。

    三、结语

    微型计算机的广泛应用与快速发展对微机原理与接口技术课程提出了更高的要求和目标，目前多数高校教学方式依然墨守成规，无法满足社会和企业对专业素质人才的需求。为了满足基于OBE为目标的“新工科”建设，本文从微机原理与接口技术课程在教學过程中存在的主要问题出发，针对性的提出了几点教学改革的观点，以此为目的调动学生动手学习的积极性，提升该门课程的教学质量，达到培养自主学习自主创新的高素质学生。

    参考文献：

    [1]张妍.“微机原理及应用”研究性教学模式探索与实践[J].实验室科学，2017（4）：117-120.

    [2]田芬.我国高校创新人才培养目标的提出与实践[J].苏州大学学报（教育科学版），2017（4）：20-27.

    [3]杨静宗，杨天晴，潘安宁.微机原理与接口技术实验课程的教学改革研究[J].教育现代化，2019，6（59）：65-67.

    [4]杨潇.“新工科”背景下应用型大学《微机原理与接口技术》课程教学探索[J].教育教学论坛，2019（22）：210-211.

    基金项目：本文系河南省重点研发与推广专项“基于流形学习的面部表情识别技术研究”（192102210257），流形学习技术在表情特征提取中的应用研究（202102210334），郑州航空工业管理学院教育科学研究基金项目“《移动通信》课程教学研究与实践改革”（Zhjy19-02）资助

    作者简介：郑宁（1985—），男，汉族，河南周口人，博士，讲师，主要研究方向：模式识别与机器学习。