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周皓阳，李静，冯宝，艾志伟，徐龙
（桂林航天工业学院，广西桂林，541004）
摘要：微机原理是自动化专业的一门多学科交叉且理论性和实践性都较强的专业基础课；针对微机原理课程中计算机的概念性结构与功能特性复杂、抽象，且通常不与某一实际硬件相挂钩的特点；采用模块化教学理念对理论体系及实践体系进行构建，使学生掌握微机原理的基本知识和技能，通过项目驱动，完善学生的微机原理和专业知识体系，提高学生的综合设计能力。
关键词：项目驱动、模块化、微机原理
Research on the Modularization of Microcomputer Principle Course in Project-driven Automation
Zhou Haoyang, Li Jing, Feng Bao, Ai Zhiwei, Xu Long
(Guilin Institute of Aerospace Technology, Guilin, Guangxi,541004)
Abstract: the principle of microcomputer is a multi-disciplinary and theoretical and practical basic course in the field of automation. The conceptual structure and functional characteristics of the computer in the course of microcomputer principle are complex and abstract, and it is usually not linked to a certain practical hardware.
Keywords: project driven, modular, microcomputer principle
微机原理是自动化类专业的必修专业基础课，是一门理论性和实践性都较强的课程，并且涉及到较多的概念性知识，需要学生对模拟电路、数字电路等先修课程有较深刻的理解，是单片机原理、DSP应用技术、嵌入式系统等课程的先修课程，是自动化专业知识系构建中不可或缺的一环。随着计算机技术的发展，面向对象程序设计方法、EDA工具软件等新技术、新概念的不断涌现，使传统的微机原理课程的教学方法不适应培养应用型人才的教学要求。在微机原理课程的教学过程中，采用基于项目驱动的模块化教学方法，提高学生的综合设计能力和学习积极性[1]。
我校办学类型定位为：应用型本科高校；人才培养目标定位为：培养德智体美全面发展，基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高，具有创新创业意识的应用型人才。因此，微机原理课程教学改革以“应用型”为主旨，依据模块化及项目驱动的教学理念开展。主要改革方向是将传统的以微机原理的记忆性知识输出为导向，转变为以概念性知识体系和项目应用能力输出为导向；完善学生的微机原理和自动化专业知识体系，提高学生的软硬件设计能力并应用于具体项目，为电类竞赛活动的参与、后续课程的学习及毕业设计的完成夯实基础[2]。
项目驱动的自动化专业微机原理课程模块化教学改革的目的主要是培养学生将知识体系转换为能力体系的能力；通过对8086计算机系统、寻址方式与指令系统、存储器、中断与中断管理、汇编语言等内容的学习，使学生完整正确的理解计算机系统的设计思想、逻辑结构及各部分的功能特征；通过对输入输出接口、可编程接口芯片、数模及模数转换等内容的学习，深化学生对计算机系统的理解，使学生掌握基本的接口技术；在此基础上，通过项目驱动，深化对数电、模电、CAD等知识的理解，使学生掌握软、硬件的设计及制作的方法；最终通过课程的学习使学生具有：电路分析能力、软件分析能力、芯片的选型及应用能力、按要求设计及制作8086硬件系统的能力、自主学习能力、创新能力[1,3]。
我校自动化专业的微机原理教学过程中存在两大问题：一是8086微型计算机系统的理论性、概念性、逻辑性偏强，系统与接口技术的知识体系相对复杂不是层层递进的关系，学生学习难度大，授课过程相对枯燥的问题。二是能力培养的达成度不足，实验内容按简单步骤即可完成，影响学生8086系统软硬件设计能力的达成。
模块化教学是以素质为核心、能力为本位的，本课程的目的为培养学生的8086硬件系统分析及设计能力、软件分析及设计能力、芯片选型及应用能力。围绕以上三大能力，将微机原理的知识点按照一定层次结构和内在联系进行模块化构建，使学生更容易理解各知识点间的逻辑关系，从而构建出自身的微机原理知识体系[4~7]。
将微机原理的理论知识围绕三大能力整合为三大模块进行教学：8086微型计算机系统模块、汇编语言模块、接口技术模块。8086微型计算机系统模块内容包括微型计算机系统结构、8086CPU结构与引脚、片内总线与片级总线、寻址方式、存储器、中断与中断管理。汇编语言模块包括指令系统、伪指令、DOS系统功能调用、程序设计、上机过程。接口技术模块包括输入输出接口、可编程接口芯片、数模及模数转换、系统总线与外部总线。三大模块与三大能力之间的关系如图1所示，8086硬件系统分析及设计能力主要由8086微型计算机系统模块支撑，由于模块之间或多或少存在着一定的联系，其余两个模块也对能力的支撑起着辅助作用。其余两个能力与三大模块之间的关系与此类似，不再阐述。三大模块包括了微机原理所有的内容，知识点对学生能力的支撑脉络也更为明显，可以使学生的学习目的更明确，增强学习兴趣。
图 1 三大能力与三大模块的关系
依据理论指导实践，模块支撑能力的原则，将实验内容分为三个模块，分别是8086最小系统设计模块、DOS系统的计算器程序设计模块、电压表设计模块。8086最小系统设计模块主要要求学生对8086的结构、片内及片级总线时序、8086微型计算机系统的存储器组织等教学内容有充分的理解，并能够熟练运用模电、数电、CAD等课程中学会的内容，在Proteus上仿真设计一个最小模式的最小系统，包括时钟电路、电源电路、存储器等，可以提高学生的8086硬件系统分析及设计能力。DOS系统的计算器程序设计模块主要要求学生对汇编指令及伪指令、DOS系统功能的调用、上机过程等教学内容有充分的理解，基于汇编语言编写简单的十进制计算器程序，并在DOS系统上编译运行，可以提高学生的软件分析及设计能力。电压表设计模块可以在8086最小系统设计模块的结果上更改，要求学生对输入输出接口、模数转换、系统总线等诸多教学内容有足够的认识，设计出一个具有检测及显示功能的电压表，提高了学生的芯片选型及应用能力、8086硬件系统分析及设计能力、软件分析及设计能力。8086最小系统设计模块、DOS系统的计算器程序设计模块、电压表设计模块都没有明确的实验步骤指导，学生在完成实验的过程有较大的自由度，可以一定程度上提升自主学习能力和创新能力。
本课程通过采用模块化教学理念，使得微机原理理论课程各模块的教学内容层次及逻辑更清晰、更体系化，从而使得学生更易于接受理解。将项目驱动的教学理念应用于实验模块，可以增强学生对理论的理解，完善学生的知识结构，激发学生的学习兴趣，提高了学生的8086硬件系统分析及设计能力、软件分析及设计能力、芯片选型及应用能力、自主学习能力和创新能力。通过随堂反馈、座谈会、实验课程结果和期末教学评价的结果可知，学生对模块化的教学内容更容易接受，对项目驱动的实验内容充满了兴趣，三大能力的教学目标基本达到。
[1]王军, 倪骁骅, 宦海祥. 微机原理应用课程模块化教学探讨[J]. 高校实验室工作研究, 2013(04):9-10.
[2]李翠花, 段惠敏, 谭敏. 项目驱动模电课程模块化教学实践[J]. 教育现代化, 2019(37).
[3]顾晖. 微机原理与接口技术: 基于8086和Proteus仿真[M]. 电子工业出版社, 2011.
[4]胡春玲, 吕刚, 项响琴. “数据结构与算法”模块化教学改革研究——以合肥学院计算机科学与技术专业为例[J]. 合肥学院学报(综合版), 2019, 36(02):119-124.
[5]徐理勤, 赵东福, 顾建民. 从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养[J]. 高教探索, 2008(03):72-74.
[6]邵一江, 刘红. 基于能力导向的模块化教学体系构建——合肥学院模块化教学改革的理论与实践[J]. 合肥学院学报(综合版)(04):62-67.
[7]肖宝[1], 李璞[2]. 基于项目驱动法的模块化教学改革研究[J]. 钦州学院学报(31):55.
作者简介：周皓阳， 1992年2月，男，侗族，广西桂林，硕士，桂林航天工业学院，助教，医学影像处理
基金项目：2019年广西高等教育本科教学改革工程项目“新工科视域下地方院校自动化类专业工程创新人才培养模式研究与实践”（2019JGA337）
