生物医学工程学杂志

混合式金课驱动下的微机原理课程改革研究与实

 

在新时代全国高等学校本科教育工作会议上,提出要淘汰“水课”、打造有深度、有难度、有挑战度的“金课”,对高校的课程教学内容、教学过程及教学质量提出更高的要求。“金课”可以划分为五大类型,其中线上线下混合式“金课”将在线教学和面授教学两者的优势有机融合,成为高等教育发展的重要方向之一。近年来,混合式教学模式逐渐向基于移动终端设备、网络学习环境与课堂讨论相结合的教学情境方向转变,该模式对教学效果提高、学生能力培养发挥着重要作用。

1 微机原理课程特点及新要求

微机原理课程属于我校生物医学工程专业的必修核心课,是实用性、综合性较强的计算机软硬件相结合的课程,不仅要求学生掌握微型计算机的基本理论,并要求学生具备较高的实际动手编程能力。结合混合式“金课”内涵,通过分析我校该门课程的教学现状和学生反馈,总结出对现有教学内容、教学方式等提出的新要求。

(1)由于微处理器硬件系统不断更新换代,现有理论教学与时代存在部分脱节,不能涵盖微机体系结构的新技术。理论教学内容需要满足前沿性与时代性要求,淘汰陈旧的、不变的教学内容。由于本校生物医学专业课程设置较多,受到总体课时的限制,课程的实验课时配置较少,实验内容仅沿袭传统的微机原理实验内容,较为简单且综合性不强,没有更好地体现生物医学工程专业的特色。实验教学内容需要体现前序后继课程知识体系的衔接,增加综合性实验的比例,注重培养学生解决复杂问题的能力。

(2)由于本门课程理论性强且涉及面较广,部分理论知识复杂抽象,若仍沿用传统的线下教学模式,采用满堂灌的授课方式,学生在上课过程中会感觉授课内容枯燥、难于掌握。教学过程需要将先进教学手段有机地整合到“教与学”的互动过程中,充分发挥线下、线上教学方式的各自优势,扩展课堂空间与时间维度,增强学生教学过程的参与程度,完善教学的各个环节。

(3)由于本门课程兼顾微机的硬件结构和软件编程,需要考核学生理论和实践相结合的学习效果,以卷面成绩为主的传统应试教育考核方式,既无法完全反映学生对课堂知识的掌握能力和运用能力,亦无法衡量并促进学生的创新活动。教学评价体系需要强调过程性考核,注重教学与考核的同步化,挖掘反映线下线上课程学习情况的多元化指标,全面、客观、公正地反映学生的学习情况,促进学生的学习内生性,增强教师的自我认同感。

2 微机原理课程的教学改革与实践

以线上线下混合式“金课”建设驱动为导向,着重结合我校生物医学工程专业特色,本文拟对微机原理课程的教学内容、教学方法、教学评价三个方面进行改革与实践。

2.1 教学内容设计

在理论教学内容方面,首先,由于微处理器的不断发展以及我国人才培养需要,对软硬件设计能力培养比以往要求更高,需要强调软硬件教学的相辅相成,加深学生软件编写、接口电路设计、可编程芯片等概念的理解,培养学生软硬件综合设计能力。其次,选用由我校教师编写的适合线上线下教学的《微型计算机原理与接口技术》(慕课版)教材,该教材内容融合了微机原理基础理论与新兴技术,涵盖诸多新应用场景的案例,具有知识体系全面且实用性较强的特点。该教材配套有慕课资源,其将学习内容分解为若干知识单元,遵循由简单到复杂的渐进思路,契合我校学生培养目标的定位,可充分利用如慕课堂等先进的教学手段,调动学生学习积极性,提高学生学习的参与度。最后,可以引入我国的“缺芯”困境、华为的“备胎”计划等鲜活的例子,让学生认识科技创新的重要性,培育学生们的民族责任感和家国情怀。

在实验教学内容方面,首先,可以综合汇编语言程序设计、A/D数据采集以及串口通信等课程知识点,舍弃原来以验证性为主的实验内容,设计综合实验,将生物医学工程专业特色内容加入到实践环节,充分利用实验室微机原理实验箱、医学电子教学综合实验箱,将《生物医学传感器》、《医学仪器原理》、《医学信号处理》等课程串联起来,加强前后知识体系的衔接,使学生通过需求分析、实验设计、软件仿真、硬件调试等工程实践,掌握微机原理系统构成及应用,掌握电子医疗仪器设备较为完整的实际开发过程。其次,由于单片机的中断、输入输出等概念与微机原理一致,可以将单片机引入到实验环节,充分发挥其灵活便捷、可用高级语言进行编程等优势,既加深学生对微机原理知识的理解,更方便同学自行设计实际应用。