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摘要：“微机原理及应用”是一门实用性强、理论知识丰富、比较难学的专业基础课。分析了湖北工业大学“微机原理及应用”课程在教学实践方面存在的问题，从课堂教学、实训教学和课程考核等三个方面阐述了面向“卓越工程师计划”的“微机原理及应用”课程少学时教学改革的内容，并且运用 CDIO 教育模式对“微机原理及应用”课程教学进行了方法革新。从教学效果来看， 改革取得了一定的成绩， 并将在今后的教学实践中得到更深入的应用与发展。
关键词：微机原理及应用；卓越计划；CDIO
作者简介：马霁旻（1980-），男，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；王粟（1962-），女，湖北松滋人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）
基金项目：本文系湖北省电气信息类本科学生发展目标定位的研究教学研究项目（项目编号：省2012270）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0093-02
“微机原理及应用”是高等院校电类专业的专业基础课程，通过组织教学使学生掌握微机系统的基本概念、接口技术（数据存储器组织结构、定时中断技术以及8255A接口芯片等）和汇编语言方法，为学生后续的相关课程和将来的工作打下一定的理论和实践基础。随着科学技术的飞速发展，培养具有现代工程意识与工程能力，适应我国经济发展需要和国际标准的工程技术人才，是目前工科院校的重要使命和迫切要完成的任务。“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（20l0年至2020年）》而提出的高等教育重大改革计划，湖北工业大学正在积极组织和落实“卓越计划”建设工作。根据“卓越计划”培養的目的和要求，文章对面向“卓越计划”培养的电类课程教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越工程师培养计划”在“微机原理及应用”课程开展实施过程中的教学内容进行探讨。而CDIO（ Conceive-Design-Implement-Operate，即构思-设计-实现-运作） 工程教育模式是2000年由美国麻省理工学院等高校联合提出的工程教育改革体系，是国际工程教育改革的优秀成果，继承和发展了欧美近年来的工程教育改革理念，系统地提炼了四个层面的能力培养大纲和全面实施以及检验测评的12条标准，具有较强的操作性。[1]笔者也将该模式用于“微机原理及应用”课程的实训改革中，收到了良好的效果。
一、“微机原理及应用”课程教学问题汇总
湖北工业大学电气与电子工程学院的电类专业在20世纪80年代已开设“微机原理及应用”课程，经过课程调整，理论教学课时由原有的48学时缩减为40学时，而课程理论性和实践性较强，涉及到的知识点比较繁杂，学生在有限课堂理论学时内难以掌握该门课程的精髓。从近几年的教学反馈评估情况来看，学生学习积极性普遍不高，难以运用所学知识进行系统设计。笔者认为应该注意以下两方面的问题：
1.理论教学
教学内容陈旧，与其他相关课程的教学脱节，有限的学时令教师在教学环节难以涉及目前CPU的最新技术，因此学生认为课程与现代工程实践脱节，实用性一般，有一定的厌学情绪。
2.实训教学
实训教学中采用的是启东计算机有限公司DVCC-8086JHN实训仿真系统。该型系统主要完成8086芯片功能的验证连接实验，学生无需编写汇编语言源程序，依照系统连线图进行连接即可得到实验结果，难以发挥学生的自主创新能力，理论编程训练和实践操作实践结合度不高。
针对以上问题，为了培养学生学习的主观积极性和实践动手能力，提高“微机原理及应用”课程的教学质量，笔者结合近年来讲授该课程的教学实践经验，根据“卓越计划”培养的目的和要求，对面向“卓越计划”培养的电类专业教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越计划”在该课程开展实施过程中的教学内容进行探讨，结合西方发达国家在课程讲授时的产学教育一体化思路，即麻省理工学院创立的 CDIO工程教育方法（CDIO Approach），对教学效果等方面制订了适合企业需要且满足教学要求的标准，为后期的量化评估提供参照。
二、面向“卓越计划”少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学讨论
根据“卓越计划”的培养要求，工科院校本科阶段的教学总时长仍然为4年，采用“3+1”模式。即3年校内理论学习，累计1年的校外企业实习和毕业设计。[2]传统的培养模式遵循工科电类知识学习的顺序：高等数学→计算机基础理论电路分析基础→电子技术（模拟、数字）基础工程电磁场等课程，该授课顺序虽然符合电类专业的教学规律，但和“卓越计划”的培养要求存在一定的冲突。如单片机、数字信号处理器等应用技术类课程的开课时间会由于基础理论课程的学习而被推后。而学生在大三的时候，需要参加各级各类电子、电气类工程设计竞赛项目，这些竞赛项目需要一定的应用理论知识和实践动手能力。由于专业应用类课程开设时间的滞后，可能会影响他们准备工作和参赛计划，所以必须调整原有的培养方案以满足“卓越计划”的培养要求。为此有些院校尝试提前开设电类基础课程，在大一上就开始进行电路分析基础课程教学。然而这样机械地提前讲授电类基础课程，使学生的理论基础难以有效掌握，[3]而学生理论基础的削弱，会直接影响其后续专业发展。“卓越计划”的教学改革必须充分考虑以上问题，所以根据电类专业课程的教学体系对“微机原理及应用”课程进行了以下改革：
第一，减少“微机原理及应用”中的有关8086系列芯片内部结构、寄存器、汇编语言、信号时序等内容的讲解，增加8086与ARM以及DSP等现代微处理器功能相似性的讲解，让学生从原理上明白微处理器功能实现特点和相关性，在学习8086微处理器基本工作原理的同时更能明确以后更有实用价值的现代微处理器的工作原理和编程思想，为工程实践奠定感性认识，减少学生对复杂芯片的畏惧感。 第二，课程教学期间尽量创造条件让学生更早、更多地接触学习电类工程实际问题，使学生在理论教学阶段就建立起潜在的工程实践意识，这是“微机原理及应用”课程教学改革的主要目标，也是CDIO教育模式中实现工程能力培养的重要条件。为了培养学生兴趣，在“微机原理及应用”开课前的周末用两天的时间带领学生参观相关公司，让学生在开课前对该门课程的研究对象有一个感性的认识。在课程结束后，安排学生以小组的形式进入工厂实习，使其具有更深刻的工程意识，从而有机地将“卓越计划”培养和CDIO教育理念贯穿于“微机原理及应用”整门课程的教学中，以实训项目为主线，把该课程乃至电类专业所需的知识、应达到的能力、素质等培养目标融入至整个实践教学过程中，使学生在学习知识、培养技能的同时，更能达到锻炼团队合作能力的目的。
三、考核评价体系
考核对教学的引导作用是非常关键的。湖北工业大学在考核评价体系改革中对“微机原理及应用”课程实践教学的考核既关注结果，又重视平时的学习过程；既关注成绩，又重视学生的全面发展，将考核评价贯穿于整个教学过程。最终成绩由平时实训成绩（占 50%）、实训考核（占40%）、实训出勤（占10%）三部分共同构成。
实训成绩；
其中，Mi为第i次实训的平时成绩（i=1～n）；N为实训考核成绩；nk表示学生实际实训次数n表示实训总次数；mj表示实训预习、实训操作过程、实训结果和实训报告的成绩（j=1～4）。平时实训成绩强调实训预习、实训操作过程、实训结果与实训报告等四个部分，具体评定方案见表1。该评定方案注重实训的操作过程，考察学生实践动手能力的同时，也增强了学生口语表达能力和书面语言组织能力。[4]
四、教学效果与统计分析
通过近两年的教学实践结果检验，运用文献分析法，针对面向“卓越计划”的少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学改革进行了问卷调查。采取随机抽样的方式对湖北工业大学电气学院大学三年级和四年级学生（问卷份数：152份）进行了调查，同时与部分学生及教务处老师进行座谈，以期保证研究的可信度，最后利用数据库软件完成问卷分析，分析结果见表2。
由表可见，本项目不仅将“微机原理及应用”的教学实训内容贯穿在一起，而且还在“卓越计划”的框架下对传统的实训内容进行了扩充和更新，使其更接近实际工程需求，促进学生把基础知识的获取以及工程实践能力的培养融会贯通，真正实现了CDIO“理论与实践相结合”和“基于项目的教育和学习”的教育理念，同时也受到了绝大多数学生的认可。
五、结论
本文通过借鉴CDIO工程教育方法，针对我国工科院校“微机原理及应用”课程教学过程中存在的问题，依托“卓越工程师教育培养计划”的工程教育理念对学生培养提出了大工程观的教育方法，构建“设计——实现”为特色的一体化教学工程实践课程体系，主张理论学习与工程实践能力综合发展，提高学生的学习兴趣和工程实践的敏感性，提高我国高等工程教育的质量，培养具有问题解决能力的卓越工程师，从而满足我国建设创新型国家、建设人才强国的需要。
参考文献：
[1]尹勇，刘岚.面向“卓越工程师计划”培养的《微机原理》课程教学改革浅析[J].教育教学论坛，2013，（14）：11-12.
[2]李珍香，李全福.基于CDIO模式的微机原理与接口技术课程实验教学改革与实践[J].实验室科学，2013，（1）：65-68.
[3]刘宏达，兰海，马忠丽，等.培养大学生综合素质 改革电气工程专业实验教学模式[J].實验技术与管理，2011，（3）：128-131.
[4]张元涛.“微机原理及应用”课程的教学改革探讨[J].中国电力教育，2013，（5）：84-85.
关键词：微机原理及应用；卓越计划；CDIO
作者简介：马霁旻（1980-），男，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；王粟（1962-），女，湖北松滋人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）
基金项目：本文系湖北省电气信息类本科学生发展目标定位的研究教学研究项目（项目编号：省2012270）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0093-02
“微机原理及应用”是高等院校电类专业的专业基础课程，通过组织教学使学生掌握微机系统的基本概念、接口技术（数据存储器组织结构、定时中断技术以及8255A接口芯片等）和汇编语言方法，为学生后续的相关课程和将来的工作打下一定的理论和实践基础。随着科学技术的飞速发展，培养具有现代工程意识与工程能力，适应我国经济发展需要和国际标准的工程技术人才，是目前工科院校的重要使命和迫切要完成的任务。“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（20l0年至2020年）》而提出的高等教育重大改革计划，湖北工业大学正在积极组织和落实“卓越计划”建设工作。根据“卓越计划”培養的目的和要求，文章对面向“卓越计划”培养的电类课程教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越工程师培养计划”在“微机原理及应用”课程开展实施过程中的教学内容进行探讨。而CDIO（ Conceive-Design-Implement-Operate，即构思-设计-实现-运作） 工程教育模式是2000年由美国麻省理工学院等高校联合提出的工程教育改革体系，是国际工程教育改革的优秀成果，继承和发展了欧美近年来的工程教育改革理念，系统地提炼了四个层面的能力培养大纲和全面实施以及检验测评的12条标准，具有较强的操作性。[1]笔者也将该模式用于“微机原理及应用”课程的实训改革中，收到了良好的效果。
一、“微机原理及应用”课程教学问题汇总
湖北工业大学电气与电子工程学院的电类专业在20世纪80年代已开设“微机原理及应用”课程，经过课程调整，理论教学课时由原有的48学时缩减为40学时，而课程理论性和实践性较强，涉及到的知识点比较繁杂，学生在有限课堂理论学时内难以掌握该门课程的精髓。从近几年的教学反馈评估情况来看，学生学习积极性普遍不高，难以运用所学知识进行系统设计。笔者认为应该注意以下两方面的问题：
1.理论教学
教学内容陈旧，与其他相关课程的教学脱节，有限的学时令教师在教学环节难以涉及目前CPU的最新技术，因此学生认为课程与现代工程实践脱节，实用性一般，有一定的厌学情绪。
2.实训教学
实训教学中采用的是启东计算机有限公司DVCC-8086JHN实训仿真系统。该型系统主要完成8086芯片功能的验证连接实验，学生无需编写汇编语言源程序，依照系统连线图进行连接即可得到实验结果，难以发挥学生的自主创新能力，理论编程训练和实践操作实践结合度不高。
针对以上问题，为了培养学生学习的主观积极性和实践动手能力，提高“微机原理及应用”课程的教学质量，笔者结合近年来讲授该课程的教学实践经验，根据“卓越计划”培养的目的和要求，对面向“卓越计划”培养的电类专业教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越计划”在该课程开展实施过程中的教学内容进行探讨，结合西方发达国家在课程讲授时的产学教育一体化思路，即麻省理工学院创立的 CDIO工程教育方法（CDIO Approach），对教学效果等方面制订了适合企业需要且满足教学要求的标准，为后期的量化评估提供参照。
二、面向“卓越计划”少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学讨论
根据“卓越计划”的培养要求，工科院校本科阶段的教学总时长仍然为4年，采用“3+1”模式。即3年校内理论学习，累计1年的校外企业实习和毕业设计。[2]传统的培养模式遵循工科电类知识学习的顺序：高等数学→计算机基础理论电路分析基础→电子技术（模拟、数字）基础工程电磁场等课程，该授课顺序虽然符合电类专业的教学规律，但和“卓越计划”的培养要求存在一定的冲突。如单片机、数字信号处理器等应用技术类课程的开课时间会由于基础理论课程的学习而被推后。而学生在大三的时候，需要参加各级各类电子、电气类工程设计竞赛项目，这些竞赛项目需要一定的应用理论知识和实践动手能力。由于专业应用类课程开设时间的滞后，可能会影响他们准备工作和参赛计划，所以必须调整原有的培养方案以满足“卓越计划”的培养要求。为此有些院校尝试提前开设电类基础课程，在大一上就开始进行电路分析基础课程教学。然而这样机械地提前讲授电类基础课程，使学生的理论基础难以有效掌握，[3]而学生理论基础的削弱，会直接影响其后续专业发展。“卓越计划”的教学改革必须充分考虑以上问题，所以根据电类专业课程的教学体系对“微机原理及应用”课程进行了以下改革：
第一，减少“微机原理及应用”中的有关8086系列芯片内部结构、寄存器、汇编语言、信号时序等内容的讲解，增加8086与ARM以及DSP等现代微处理器功能相似性的讲解，让学生从原理上明白微处理器功能实现特点和相关性，在学习8086微处理器基本工作原理的同时更能明确以后更有实用价值的现代微处理器的工作原理和编程思想，为工程实践奠定感性认识，减少学生对复杂芯片的畏惧感。 第二，课程教学期间尽量创造条件让学生更早、更多地接触学习电类工程实际问题，使学生在理论教学阶段就建立起潜在的工程实践意识，这是“微机原理及应用”课程教学改革的主要目标，也是CDIO教育模式中实现工程能力培养的重要条件。为了培养学生兴趣，在“微机原理及应用”开课前的周末用两天的时间带领学生参观相关公司，让学生在开课前对该门课程的研究对象有一个感性的认识。在课程结束后，安排学生以小组的形式进入工厂实习，使其具有更深刻的工程意识，从而有机地将“卓越计划”培养和CDIO教育理念贯穿于“微机原理及应用”整门课程的教学中，以实训项目为主线，把该课程乃至电类专业所需的知识、应达到的能力、素质等培养目标融入至整个实践教学过程中，使学生在学习知识、培养技能的同时，更能达到锻炼团队合作能力的目的。
三、考核评价体系
考核对教学的引导作用是非常关键的。湖北工业大学在考核评价体系改革中对“微机原理及应用”课程实践教学的考核既关注结果，又重视平时的学习过程；既关注成绩，又重视学生的全面发展，将考核评价贯穿于整个教学过程。最终成绩由平时实训成绩（占 50%）、实训考核（占40%）、实训出勤（占10%）三部分共同构成。
实训成绩；
其中，Mi为第i次实训的平时成绩（i=1～n）；N为实训考核成绩；nk表示学生实际实训次数n表示实训总次数；mj表示实训预习、实训操作过程、实训结果和实训报告的成绩（j=1～4）。平时实训成绩强调实训预习、实训操作过程、实训结果与实训报告等四个部分，具体评定方案见表1。该评定方案注重实训的操作过程，考察学生实践动手能力的同时，也增强了学生口语表达能力和书面语言组织能力。[4]
四、教学效果与统计分析
通过近两年的教学实践结果检验，运用文献分析法，针对面向“卓越计划”的少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学改革进行了问卷调查。采取随机抽样的方式对湖北工业大学电气学院大学三年级和四年级学生（问卷份数：152份）进行了调查，同时与部分学生及教务处老师进行座谈，以期保证研究的可信度，最后利用数据库软件完成问卷分析，分析结果见表2。
由表可见，本项目不仅将“微机原理及应用”的教学实训内容贯穿在一起，而且还在“卓越计划”的框架下对传统的实训内容进行了扩充和更新，使其更接近实际工程需求，促进学生把基础知识的获取以及工程实践能力的培养融会贯通，真正实现了CDIO“理论与实践相结合”和“基于项目的教育和学习”的教育理念，同时也受到了绝大多数学生的认可。
五、结论
本文通过借鉴CDIO工程教育方法，针对我国工科院校“微机原理及应用”课程教学过程中存在的问题，依托“卓越工程师教育培养计划”的工程教育理念对学生培养提出了大工程观的教育方法，构建“设计——实现”为特色的一体化教学工程实践课程体系，主张理论学习与工程实践能力综合发展，提高学生的学习兴趣和工程实践的敏感性，提高我国高等工程教育的质量，培养具有问题解决能力的卓越工程师，从而满足我国建设创新型国家、建设人才强国的需要。
参考文献：
[1]尹勇，刘岚.面向“卓越工程师计划”培养的《微机原理》课程教学改革浅析[J].教育教学论坛，2013，（14）：11-12.
[2]李珍香，李全福.基于CDIO模式的微机原理与接口技术课程实验教学改革与实践[J].实验室科学，2013，（1）：65-68.
[3]刘宏达，兰海，马忠丽，等.培养大学生综合素质 改革电气工程专业实验教学模式[J].實验技术与管理，2011，（3）：128-131.
[4]张元涛.“微机原理及应用”课程的教学改革探讨[J].中国电力教育，2013，（5）：84-85.