课程发展历史沿革

 

《微机原理与接口技术》课程是电子信息类本科生教学的必修专业基础课,我院自动化、计算机科学与技术、通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器、建筑电气与智能化等专业均开设了本课程。随着信息技术的发展和计算机应用的普及,该课程也成为其它专业一门重要的选修课。作为学习掌握微型计算机原理与应用知识的主要课程,本课程对提高学生认识和理解计算机硬件体系结构、工作原理和应用能力至关重要,是学生学习《单片机原理及应用》、《计算机控制技术》、《DSP原理及应用》、《嵌入式系统及应用》等后续课程的重要技术基础课程。

《微机原理与接口技术》课程是伴随着微处理器的诞生而出现的,同时又伴随着微处理器的发展而发展。20世纪80年代初,以Z80 8CPU为代表的单板计算机在我国大量应用,在工业控制领域得到了广泛的好评。为适应时代发展和人才培养的需求,我校于1983即以Z80单板机为背景在工业企业电气自动化专业开设了“微型计算机原理及应用”课程,使用的教材是自编油印讲义和清华大学周明德教授主编的“微型计算机原理及应用”教材,并购买了20TPS-Z80单板机实验装置,建立了一定规模的实验室,以满足实践教学要求。随着微机技术的发展,90年代初,以Intel 8086/8088 16位微处理器为背景机的内容进入到“微机原理及应用” 课程并逐步成为该课程主角。我校的“微型计算机原理及应用”课程教学内容于1994年也由Z80微处理器为主转变到以8086/8088微处理器为主的教学阶段,课程名称也经历了由“微型计算机原理及应用”到“微机原理与接口技术”的变化,并一直持续至今。虽然X86微处理器不断更新,但由于新的处理器始终保持了对以前处理器的兼容,所以在处理器的结构原理上,特别是构成微机系统的原理上维持了许多共性的特征。这也导致了“微机原理与接口技术”这门课程在内容上的相对稳定。

经过二十多年的发展,《微机原理与接口技术》课程已成为我校信息类专业本科生的重点公共平台课,并辐射到了其他相关院系。近年来,课程组为继续推进该课程在教学内容、教学方法、教材、实践性教学以及考核方式等方面的改革与创新,进一步发展了该课程的建设成果,为将其建设为我校精品课程打下了良好的基础。

1)课程体系改革:在多年的教学过程与思考中深刻的认识到课程体系的建设是一门课程建设的核心。为此,我们大力开展了课程教学体系的建设,并于2006年与其他兄弟院校联合在北京大学出版社出版了《微机原理及接口技术》教材。在1998年至2004年期间,随着国家专业的调整,学校对本科培养计划进行了调整,压缩了课内学时。为适应培养计划和课内学时的变化,我们对当初由“微机原理”、“汇编语言程序设计”和“计算机接口技术”三门课程组成的课程体系进行了调整,于1998年将“汇编程序设计”并入“微机原理及应用”作为专业基础课,而将串并行通信及接口,A/D D/A 转换等内容列为“微机接口技术”作为学科选修课。但这种教学内容的安排也有不少缺陷,有的学生不选或漏选“微机接口技术”而导致有关知识不完整,给他们的考研以及后续课程的学习带来不便。于是,2004年初在新一轮本科培养方案的修订中,我们将“微机原理及应用”与“微机接口技术”合并,并将课程名变为“微机原理与接口技术”作为各专业的必修课。同时课程内容也进行了相应的调整和组合,将整个内容分为“基本内容”和“可选内容”两个部分,“基本内容”部分是各专业必须讲授的课程内容,而“可选内容”部分则根据各专业的具体培养要求进行适当选择。课程的演变和调整可用下图(1)表述:

 

1 课程体系的演变

在课程体系改革过程中,课程组针对该课程内容繁杂、部分内容重复、教学资源浪费等问题,经过认真总结,反复研究,确立了“厚基础、宽口径、多模块”课程建设和改革的指导思想,并从宏观上对教学内容和课程体系进行了定位,取得了较好的效果。

2)教学内容创新:信息量大、知识点多,课时有限,基础性与先进性的统一,理论性与实践性相结合是本课程的重要特点。这些特点使得该课程在教学内容的组织和安排上既要重视基础理论知识的阐述和讲解并兼顾信息量和知识点的覆盖,又要适应新技术的发展,不断吸取新理论和新技术;既要强调理论知识的掌握,又要注重实践能力的培养。通过教学内容的实施使学生具备微机原理与接口技术的理论知识和应用能力,掌握解决实际问题的技术与方法,为从事科学研究和实际应用打下坚实的理论和实践基础。目前,课程组在教学内容的组织上形成了如下两个主要特点:

 ① 系统性:打破原来多门课程分立的格局,将原多门课程中的核心教学内容合并整理提炼,根据专业要求和学科的发展动态增加新的内容,加强教学环节的综合性、系统性,体现微型计算机原理和技术的相互关联和完整性,精练教学内容。

 ② 实践性:用学生参加科技竞赛活动中的实例带动课程内容,将实例与课程内容结合,一方面帮助学生解决了实际问题,体现课程内容的基础理论知识在实际中的应用,加深了学生对课程内容的理解和掌握,增强学生系统设计和应用能力;另一方面使教学内容更具有针对性和应用背景,大大提高了学生兴趣和注意力,调动学生的思维能力,使学生在课程学习的同时能解决一定的实际应用问题。

3)教学方法的改革:在继承传统教学方法的基础上,对教学方法进行改革。在指导思想上,我们按照建构主义发现学习的有关理论,改变传统的以教师讲授为中心的接受式学习模式,利用计算机和多媒体技术等手段,努力构建一个开放的以学生为中心,以探索知识、发现知识为主要目标的教学环境,以利于培养创新人才。在教学方法上,我们以改革课堂教学方式为突破口,提出采用多媒体组合教学与教师面授相结合,开辟课堂教学新思路,在突出教师教学特征与个性的同时,引入了现代教学手段的动态、大容量、多媒体的特点,相得益彰,收效颇好。针对实验教学的特点,我们提出掌握方法、巩固知识、提高能力的教学思想,根据不同课程实验类型的差异,采取不同的实验方式,开展了基础实验、扩展实验、验证试验和综合实验相结合的多层次教学,鼓励学生自由组合,自主设计,一题多解,百花齐放。同时,在考核方式上采取起评分制度,对有创新的实验设计给予加分处理,激励了学生创造性的发挥。同时,结合课程设计积极开展课外科技活动,使学生能开阔思路,大胆创新,提高解决实际问题的能力和团结合作的精神。

4)教师队伍建设:教师是教学过程的组织者、设计者和实施者,是学生获取知识的引导者,优秀的教师队伍,是人才培养的关键因素。一门课程教师队伍的整体结构是保证其教学质量的基础。我们在考虑师资队伍建设时,首先考虑教师的综合素质,其次考虑所有人员的年龄结构、知识结构、学历结构、职称结构。目前,已形成一支结构合理,教学认真,业务水平高,积极参与教学改革并不断创新的师资队伍。

通过对《微机原理与接口技术》课程体系进行优化、课程内容的不断更新、改革和研究,使该课程的设置结构更加合理,内容更加丰富、新颖;教学队伍素质高,结构合理;建立了一套行之有效的教学质量评价体系;教学方法和手段更加先进、多样化,能切实做到理论联系实际,有利于学生实践能力和创新精神的培养,在理论学习的同时能受到较好的实际应用能力的培养。