实验教学方法探索与改革:初中化学学生实验教学方法探索

　　摘要：本文主要介绍了《微机原理及接口技术》实验教学方法的改革与探索，通过原理性-设计性-研究性的三层次实验教学体系的建立与完善来激发学生的求知欲，提高学生的综合运用能力和创新能力。
　　关键词： 微机原理及接口技术；原理性实验；设计性实验；研究性实验
　　中图分类号：G642.41 文献标识码：A
　　
　　随着微电子和计算机技术的不断发展与紧密结合，工业控制与自动化领域逐渐向集成化、智能化方向发展，社会对计算机人才的需求也越来越多。微机接口技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制、通信工程、电力工程等各个领域。微机接口技术实践性很强，实验课程在教、学、用的互动过程中，应充分发挥学生的学习能动性，注意培养学生的综合能力、想象能力和创新能力，通过实验教学，培养学生进行微机扩展的应用能力；通过自主实验设计，培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力等。为此，笔者就实验教学内容及方法作如下探讨。
　　
　　一、实验教学方法探讨
　　
　　（一）激发学生学习兴趣
　　由于大环境的影响，当前学生普遍存在“重软(件) 轻硬( 件) ”的现象。表现在软件方面，追求流行文化；在硬件方面不能深入本质，不能系统学习，更不乏肤浅浮躁、急功近利等，造成学生学习硬件被动。所以，如何激发学生学习微机接口技术课程的兴趣便极为重要。实际上，日常生活中涉及到微机接口应用的方面很多，如工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、超市收银机、公共汽车报站系统、电子考勤机、门铃报警电话、血压测量仪、步进电机控制系统、交通收费系统、家电领域的具体产品应用等等。教师可以选择一个比较实用也不太复杂的产品作为事例，如篮球场上的计时器、记分器等，给学生由浅入深地讲解，鼓励学生只要掌握了相关的硬、软件基础知识，也能开发出同样的产品，从而激发学生对课程的学习兴趣，增强其求知欲。
　　（二）实验课程的三个阶段
　　《微机原理及接口技术》课程实验的主要内容，包括计算机软硬件的基本知识和基本设计方法,计算机软硬件的应用技术和利用各种电子元器件组建微机系统、进行系统接口设计、扩展微机系统的功能等。
　　1.基础阶段
　　紧跟理论教学进程,以单元实验为基础,通过实验使学生掌握计算机软、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法。这是实验的初级阶段，主要是认识实验箱的结构、各模块功能，熟悉汇编语言的上机过程。为了提高教学效果，教师可根据学生的认知特点，有针对性地设计实验内容，编写实验指导书。首先，边讲边实验，指导学生如何观察接口线路的连接、程序编译、链接和实验结果，解释实验现象，归纳实验结论。学生刚刚学习接口芯片，对于很多芯片的功能只停留在纸面上，因而对各个引脚信号的实际接线接法往往手忙脚乱，这时应鼓励学生冷静分析，克服心浮气燥的心态。这一层次的实验目的主要是熟悉实验装置和实验步骤，对接口芯片各个引脚信号的实际接线方法有一个初步的体会，力求做到由浅入深、循序渐进。
　　2.提高阶段
　　要求学生对实验课程内容在理解的基础上作相当的修改，形成新的功能，是对实验内容的深化。学生在教师演示实验之后独立实验，独立调试，独立验证。教师针对实验的一些环节，创设问题情境，设置认知冲突，让学生带着问题去观察、思考，使学生学习到规范操作技巧、锻炼学生的观察能力、判断能力和创造力。教师应该鼓励学生理解参考程序功能之后，独立动手修改程序，改进程序的功能甚至重新编写程序，并上机调试、运行，提高学生阅读、编写程序的能力。当然，教师必须具备良好的专业修养与严谨的治学态度，平时多参加工业实践，全面备课，才能实时对课程设置情景问题。学生基础不同，兴趣不同，必须实行因材施教，支持基础好的学生增做综合扩展实验，锻炼创新能力，也鼓励能力差的学生独立解决问题。整个实验教学过程应遵循以教师为指导，学生为主体的原则。
　　3.设计阶段
　　《微机原理及接口技术》是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用，所以课程设计便尤为重要，是配合实验教学的最后一个重要的实践环节，起到巩固已有知识、提高综合设计能力、启发创新才能的作用。
　　首先，教师根据学生实际情况诱导性设计一些课程设计方案，甚至由学生设计适合自己的设计方案，一般可以提供几十种，如：交通灯控制系统、温度测控系统的设计、电子音乐播放器、电子时钟、转速测试系统、压力测控系统、简易计算器系统、点阵LED显示系统、直流电机速度控制器设计等设计方案，尽可能多地提供具有实际用途的设计方案，使学生通过完成实用价值较高的电路设计的同时，进一步加深对专业理论知识的认识和理解。
　　其次，由于每个学生的知识水平、能力参差不齐，为了均衡实力，建议对学生进行分组，由学生自由组合，每组不超过两人，以杜绝学生存在不做的侥幸心理，兼顾“一帮一”的原则，即基础好的同学跟差一点学生同一组，带动学习氛围。
　　再次，老师对学生设计方案要不拘一格，只要实现功能即可。如设计一套十字路口的交通灯管理系统，利用8255 或8253、8259等接口电路均可。学生根据所选课题和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路, 并在实验系统上完成电路的连接和调试通过为完成。在设计过程中，不提供所谓的“标准答案”，而是鼓励学生充分发挥设计才能，大胆创新。接口电路接法不同，芯片选择不同，结果可能不同。鼓励持不同意见者充分阐述自己的观点，积极相互讨论。不乏有学生为了拟定一个良好的设计方案，为了调试出相应的指标，绞尽脑汁，主动弥补自己知识的缺陷来完成课程设计任务。所以，课程设计的结果能够真正反映学生掌握本课程的综合应用能力。
　　（三）补充最新接口发展技术知识
　　接口技术与设备在不断地发展，教材上的内容，往往是对以往接口技术成型后的总结，实验也只是对教材上的芯片接口功能的验证，并不能真正与当前最新技术同步，有些甚至过于陈旧。所以，应适时补充一部分当前微机接口技术中较新的内容，并给予重点介绍，如有条件的可以给学生演示无盘系统启动芯片B O O T _ R O M 设备、U S B 设备等开发过程，包括选择控制器、硬件电路设计、软件设计、调试整个过程，使学生对现代微机接口技术与身边常见设备更紧密结合起来，真正做到学以致用。
　　（四）考核方法的改革
　　传统的实验成绩评定主要依据学生的平时实验情况和实验报告。但因为实验教学内容的确定性很强，学生的平时实验情况差别不大，同时学生的实验报告也基本上千篇一律，这就造成实验成绩评定的不准确性。为此，在实际的实验效果评价过程中，笔者进行了具体细化：（1）强调学生的预习效果。每次实验前，学生需要准备实验参考资料、实验初步方案、实验草图、程序框架等。实验时检查预习报告。（2）学生实验过程中的表现及完成情况。这部分重点检查学生的操作熟练程度、实验态度、实验完成情况等。（3）学生的实验报告。实验报告详细地记录了学生的实验方案、实验数据分析、系统结构图、编制的程序以及调试运行情况和心得体会等。为防止抄袭行为，本部分采用“奖惩制”，对于雷同的实验报告，一方面采用问答式核查，另一方面对双方给予罚分处理，鼓励学生采用多种方案去实现实验要求，对有创新的设计方案给予奖励。（4）采用实验考核。最后一次实验课，可安排一次故障排除实验，或进行一次综合性实验的答辩考核。教师设计问题、提出问题，学生来解决。结合这四个方面给学生一个综合性的成绩评价，对衡量学生的实验能力具有一定的客观性，有利于提高学生的学习积极性。
　　实验过程是学生知识的积累，而考核则是对学生知识积累程度的检验。期末实验成绩一般由平时实验成绩、实验报告成绩和实验考试成绩三部分组成。学生每做完一次实验，应单独将该结果演示出来，教师对其进行检查，要求说明实验原理，以杜绝有学生偷懒侥幸的心理，并要求在规定时间内将实验的心得写成实验报告上交给教师。实验报告仿照科技论文或毕业设计的形式，以检验学生的书写能力。教师应大力鼓励学生写出属于自己水平的实验报告。课程设计则用答辩的形式检验，学生必须将设计思想与实现过程表达出来。实验考试则由老师随机抽题，一般提前给出考试题。允许学生带实验指导书及相关资料参加考试，但不能讨论，在规定的时间内做完。教师根据实验结果现场给予评分。
　　
　　三、实验教学方法的改革
　　
　　在传统的实验教学方法中，一般先由实验指导教师详细地讲解实验原理、方法及步骤，然后让学生按照实验教材所列步骤一步步去完成，而且有些教材甚至把实验需要的程序、机器码、接线图、接线方法、程序输入方法等都一一列了出来，使学生不需要动脑，直接动手接线、输入程序就可以完成实验，若实验中出现问题也是立即去找教师解决，很少主动思考，这样的实验效果可想而知。为此，笔者在实践教学过程中进行了如下改革：
　　安排实验预习内容：学生做好实验预习是完成实验的第一步。每次实验前，布置好预习的内容，要求学生必须结合自己所学的理论知识，通过查阅有关资料，获得实验的第一手资料，做到实验目的明确，实验原理清楚。
　　布置实验任务实验时，不向学生提供具体的、详细的实验电路与程序，只提出具体的实验要求，让学生通过自己的预习以及对实验要求的理解和分析，自行设计实验方案，独立编写实验程序。
　　合理地安排实验方式：在实验的组织形式上，采取学生分组实验的方式，即单元实验一人一台套实验器材，两人为一组，可相互交流；小型设计性实验，是两人共用一台套实验器材，两人合作设计；大型综合设计性实验，为4人共用一台套实验器材，共同讨论设计。实验过程中难免出现一些问题，教师应尽量要求学生先进行相互交流与讨论，对一些学生解决不了的问题，教师可引导学生对实验内容和步骤进行分析和检查。这样，学生就会积极主动地去思考、去分析，从而大大激发了学生学习的积极性和主动性。
　　教师做好演示实验：首先，教师的演示实验内容并不等同于学生实验内容，但与学生的实验又有一定的关联，切不可让学生照搬照抄。其次，应着重讲演示实验的设计思想、设计方法，操作示范要细致，让学生能够从教师的示范中获得启发。
　　突出学生的主体地位：实验过程是学生进行思维训练、提高分析问题与解决问题能力的重要实践活动，整个过程应以学生为主体，鼓励学生动手、动脑，采用多种方式去完成实验任务。
　　
　　四、结论
　　
　　以上为武汉科技大学中南分校信息工程学院《微机原理及接口技术》实验课教学的改革思路，以2006级计算机网络专业、2004级电信专业、2005级自动化专业和2007级计算机科学专业为教学试点。从学生反馈及教学评估的结果来看，该教学方法非常有效，抓住了学生的心理特点及认知规律，大大提高了《微机原理及接口技术》实验课程的教学效果。在整个教学中，必须强调以提高学生能力为中心，以培养学生素质为目标，充分发挥学生的主体学习能动性，加强实验课教学，制定严格的考核制度，对学生进行有计划的实验指导，为培养学生在今后实际工作中开拓出更为广泛的微机应用领域打下良好技术基础。
　　
　　参考文献
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