时间：2022-02-26 08:13:33
【关键词】无机化学 微观理论 教学
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0183-01
对于无机化学中的微观理论来说，由于其内容比较抽象，对于学生来说看不到、摸不着，影响了学生对知识的理解。对中职学生来说，由于其想象力还不够丰富，学习方法不够完善，所以在学习的时候存在一定的困难，老师在教学的过程中也存在不少的难度。如何把如此重要而又比较复杂的知识通过一定的方法传授给学生，让学生能够在学习中得到提高对于老师和学生来说都非常的重要。
对于宏观世界来说，由于物质的结构和构成不同，所以出现了多姿多彩的丰富的客观世界。大部分物质都是由分子和原子构成，而分子又可能有成千上万的原子构成。如果要研究物质的化学和物理性质就要对其原子结构和分子结构，也就是对其微观理论进行认真的研究。因此，无机化学中的微观理论知识是无机化学理论教学中的重要组成部分，老师要想方设法不断的提高教学效率，使学生能够熟练的掌握这部分知识。同时无机化学中的微观理论对于学生进一步学习有机化学知识起到了铺垫作用，要在教学和学习中给予特别的重视。为了有效的提高中职院校无机化学微观理论知识的教学效果，可以考虑采取以下几种措施：
1.重视微观理论科学研究和发现的过程。
对于无机化学中微观理论部分，由于新概念比较多，而且理论性比较强，学生容易产生厌烦情绪。在这种情况下，老师要注意引导学生对于原子、分子等的认识和模型建立的过程的学习，通过对微观知识和理论研究发现的过程[1]。从学习的过程中让学生能够感受到人类如何是发现和研究自然的，从而能够从更深的层次来领悟微观原子的结构知识在自然科学研究发现中的重要性。原子的结构模型是科学家在前人研究的基础上根据自己的想象和认识，从自己的推测和实验中总结出来的。不同的微观结构模型体现出了人们对于原子结构的不同认识，人类对原子的结构认识经历漫长的历史阶段，特别是在近代获得了巨大的进步。这种过程使人类在认识世界和战胜自我方面取得了一次又一次的进步，因为每种理论的和建立都体现了人类的努力。在微观理论中的每个发现都凝聚了无数科学家的心血，在教学的过程中应当向学生强调不怕困难，实事求是的科学态度。鼓励学生向前辈科学家学习，让学生能够对所学的知识充满信心。通过在课堂中讲述科学家研究发现微观世界的过程，培养学生正确的学习态度和方法，鼓励学生战胜困难，对无机化学中的微观理论的学习充满信心[2]。在科学家研究发现的过程中，让学生感受到他们的一丝不苟的奉献精神，和对科学知识的执着追求。从思想上让学生对微观理论知识的学习建立足够的信心，使学生能够相信可以学习好这部分知识。
2.重视多媒体工具在无机化学微观理论教学中的应用。
在我国中职院校传统的教学中，常常是用粉笔在黑板上板书。这种方式往往需要花费比较多的时间，特别是在作图的过程中，一些结构比较复杂的图形占用的时间更多，而且教学效果也不够好，不能够引起学生学习的热情。对于这部分知识来说，由于其内容的特殊性，学生在理解方面存在很大的困难，如果仅仅依靠传统的教学方式，学生就容易感到枯燥无味，也在一定程度上影响了学生学习的积极性[3]。随着信息技术的快速发展，多媒体教学也逐渐在中职院校得到了普及。多媒体可以在课堂教学中展现出形象而真实的教学环境，可以为学生展现出真实的微观环境和图像，使学生在教学的过程中对微观粒子产生立体感，能够认真的学习到物体中的原子是如何组合在一起的。通过多媒体的方式使学生能够对所学习的微观知识产生形象和直观的印象，而且通过声觉和视觉的刺激作用，大大的提高了课堂的教学效率[4]。通过多媒体教学工具在微观理论教学中的应用，不仅使课堂变的活泼有趣，而且也有效的吸引了学生的注意力，提高了学生学习的热情和积极性。
3.在教学中重视类别的方法。
类别作为语文教学中常用的一种教学方法，在无机化学描述微观世界时也可以使用。例如为了让学生对原子结构有比较直观的认识，可以把原子结构中原子核比喻为放在一个足球场中的苹果，这样学生就会很容易明白原子的内部结构和其中不同物质之间的大小比例。又如在讲解气体分子之间的相互碰撞对器壁所产生压力的知识时，学生往往对这一结论很难理解和接受。老师可以举例就像大量比较密集的雨滴不断的落在的伞面上时对雨伞所产生的压力，这些压力就比较形象直观了[5]。这种现象可以和社会生活紧密的联系在一起，使学生很容易过渡和迁移到分子运动的知识上。在微观理论的教学过程中要使用一些恰当的类别方法，可以达到事倍功半的教学效果。
无机化学作为中职院校化学教学中的重要课程，其学习结果对于后续的化学课程具有重要的影响。微观理论知识作为无机化学中承上启下，和现实宏观世界紧密联系的重要内容，对于学生正确的理解化学的研究方法和化学理论具有重要的帮助作用。老师在教学的过程中要主动的寻找有效的教学策略和方法，不断的提高课堂教学的效果。帮助学生正确的理解化学知识，对化学学习树立正确的学习态度。
参考文献：
[1]陈春霞，彭进松，曹晶晶等.无机化学中微观理论的教学探索[J].中国科教创新导刊，2011，（16）：91-92.
[2]文君.无机化学教学中绿色化学教育的研究[J].北京电力高等专科学校学报（社会科学版），2012，29（05）：453-454.
[3]吕继红.中职《无机化学》教学有效策略刍议[J].家教世界，2013，（04）：228-229.
[关键词]卓越工程师；微机原理；教学改革；教学方法
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0094-03
“卓越计算机科学与技术工程师”（以下简称为“卓越计科工程师”）专业是西南科技大学省级“卓越工程师教育培养计划”试点专业之一，旨在培养具有系统的理论、工程技术基础、良好的职业素养以及科技创新精神的工程师人才。培养模式采用“3+1”培养模式（三年在学校进行学习，最后一年在企业进行联合培养），着重培养学生的个性发展以及实践和创新意识，更深层次的挖掘学生才能，使学生能够全面均衡的发展，培养满足企业需求的工程师。“微机原理”课程是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程，主要介绍微型计算机的基本概念、基本工作原理及接口技术。通过本课程的学习，使学生能够从应用的角度出发，在理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术；初步掌握汇编语言程序设计的基本方法和上机调试过程；建立微机整体概念，具备利用微机进行硬、软件开发的初步能力。[1]
一、微机原理课程教学中存在的问题
经过多年的微机原理课程教学，笔者发现大多数学生对“微机原理”课程的学习积极性差，教学效果不好，学生反映课程内容比较抽象难以理解，学起来枯燥缺乏兴趣，实验形式单一、方法单调，因而对课程的学习兴趣大大降低。[2] [3]其存在的问题主要有以下几点。
（一）学习主动性、积极性低
首先，“微机原理”课程教学内容综合了微型计算机软、硬件的理论知识，要求学生既要掌握扎实的计算机硬件理论知识，又要有良好的面向机器语言进行程序设计的能力。这对于大多数没有实践经验，特别是基础又不扎实的学生而言，就会觉得这门课程内容很抽象、难懂，因而导致学习兴趣下降，学习主动性、积极性低。其次，课程内容多，知识点比较散乱，班级容量大（大班教学），教学主要以“老师讲”为主，学生参与互动、讨论少。
（二）实验教学设计不合理
课程以理论教学为主，实验教学安排内容比较少，并且在实验教学环节上主要安排验证性实验。这使得学生不用自己设计实验控制电路和控制程度，阻碍了学生发散思维。同时，学生对于实验只是走过场，不用自己动脑，时间长了就会使学生产生惰性。因此，实验教学起不到融合、验证和巩固理论知识的目的。
（三）考核方式不合理
该课程的考核包括理论和实验两部分，理论成绩由平时成绩、期末考试成绩按不同比例构成。期末考试成绩占总成绩的70%，实验成绩占总成绩的20%，平时成绩只占总成绩的 10%。因此导致教学过程管理薄弱，对教学过程考核检查不足，学生只重视期末考试成绩，其结果是对以后课程的学习和企业实训起不到铺垫作用。
二、教学改革方案
科学合理的课程教学设计、教学内容、教学方法和考试方式对于“卓越计科工程师”专业的学生掌握微机原理具有十分重要的意义。面向“卓越计科工程师”专业的“微机原理”课程的教学方案应着眼于四个课堂的有机结合，落脚点为课堂教学、实验教学、课外科技创新实践与企业实训，注重培养学生的个性化发展和自主学习。同时，以培养满足企业需求的工程师为目标，以学生实践和创新意识为主线构建课程的教学内容，以“应用”为主导选择课程的教学方法。
（一）以学生实践和创新意识为主线构建课程的教学内容
第一次课进行学前动员，不立刻讲授课程的内容，而是对课程作整体性、概括性的介绍，使学生明白课程的重要性及特点，让学生明白学习本课程对于熟悉和掌握现代计算机的基本概念和技术以及学习后续相关课程均具有重要意义。这样做能有的放矢，激发学生学习的动力。第一次课后，学生就会以主动和比较轻松的心态来学习后续章节的内容。
“微机原理”的基本理论与核心接口技术是课程重点讲授的内容，同时适当引入现代高性能和多核微处理器的先进技术及典型结构。现实中存在多种类型的微型计算机，但不论是哪种微机，都包含微处理器、存储器、并行/串行接口、定时器/计数器电路、A / D与D / A转换电路等几大模块，其对应的章节包括计算机的基本组成及工作过程、微处理器结构、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入与输出、可编程I / O接口电路、A / D与D / A转换电路、总线及常见总线标准和高性能微处理器的先进技术及典型结构等。对于这些章节，重点讲授计算机的基本组成及工作过程、微处理器结构、存储器、接口技术。在学习各个知识点时，既要强调其是“基本理论”，又要要求进行“实践”。“卓越计科工程师”专业在进校的第三学期开设“数字电路和模拟电路”课程，学生对微型计算机硬件电路组成已有初步了解。在讲授“微机原理”的过程中，结合“数字电路和模拟电路”来讲解，能使学生对微机原理有一个感性认识，也加深对微型计算机组成原理的理解。如硬布线控制器原理，主要由环形脉冲发生器、指令译码器和微命令编码器组成，学生很难理解它的实质。这时就可以将硬布线控制器中的电路原理直观地展现给学生，方便学生理解记忆。在讲授微机基本原理和接口技术的同时，适当引入一些目前应用的新理论和新技术，让学生了解微型计算机的发展最新趋势，进一步激发学生的学习动力。如讲存储器时，可加入虚拟存储技术和云存储等新技术。
（二）以培养满足企业需求的工程师为目标加强实践教学
从教学课时和教学内容上加强实践教学。“微机原理”除了一些基本原理外，主要介绍各种接口技术，而这些接口技术在理论课中只抽象地介绍接口的工作原理，因而必须通过实践，让学生来设计接口电路，编写接口程序，少讲多实践，以此加深对微机接口技术的理解。具体的实验项目有微机仿真开发系统应用、模数与数模转换、键盘显示器接口、微机串行口通信、PCI设备操作、可编程并行接口、可编程定时 / 计数器与中断控制和基于微机的串行口通信8个单元实验，以及1个基于微机或单片机系统的自选题目的综合实验。实验项目多，需增加教学的学时。
微机原理实践教学平台可以有多种，包括固定结构的实验箱、软件仿真实验、基于FPGA的在线实验和基于E-Lab的硬仿真软件。[4]其中基于FPGA的在线实验和E-Lab的硬仿真软件实践教学模式充分利用现代信息技术，同时也保留了传统固定结构的实验箱模式的优点，可为实验教学提供实践平台，为“卓越计科工程师”专业学生设计多层次的实验项目。第一层次的实验主要为基础单元实验，主要包括：①数模和模数转换接口实验，实验目的是深化数模和模数转换电路的基本原理和接口方法、模数和数模转换芯片（ADC0809、DAC0832）的工作性能，掌握模数和数模转换的编程方法；②键盘显示器接口实验，实验目的是掌握键盘显示接口芯片8279与单片机的硬件连接方法、8279的编程方法，以及单片机内部定时器的使用方法；③微机串行口通信实验，实验目的是深化异步串行通讯的基本原理，掌握用微机串行口设计实现异步串行通信的方法，掌握串行接口芯片8251的工作原理和使用方法；④PCI设备操作实验，实验目的是了解PCI设备的工作原理和自动配置过程，掌握PCI BIOS的使用方法，熟悉自行开发的PCI实验接口卡的使用，为后续实验打下基础；⑤可编程并行接口实验，实验目的是深化并行接口的基本原理和实现方法，掌握并行接口芯片8255工作原理和使用方法；⑥可编程定时 / 计数器与中断控制实验，实验目的是深化PC机中断系统的基本原理，学会编写中断服务程序，掌握定时 / 计数器芯片8253的基本工作原理和使用方法。第二层次的实验是系统综合实验，通过学生自己动手，建立微机系统整体概念，训练系统综合设计能力和创新能力，如基于实验平台，自行完成实验项目（参考项目名称：电子琴、步进电机控制、温度控制系统、数字录音机、电子游戏等）。第三层次的实验是基于微型计算机的嵌入式系统设计实验。上面的前两个层次的实验面向所有学生，最后一个层次的实验主要针对创新和实践能力较强的学生设置。
（三）以“应用”为主导选择课程的教学方法
1.角色变换与混合式教学方法相结合。首先，教师要完成从“以教师为中心”的传统教学观念转变到“以学生为中心”的新观念。其次，教师要完成角色的变换，从以讲台为主的角色转变为指导为主的角色，教师在课程教学过程中主要发挥讨论、评价、导论的作用，对学生的学习进行指导、互动和示范，当好学生的课程学习服务员。再次，最重要的是要变革课堂教学方式，利用基于MOOC开放课程资源和翻转式 / 混合式教学模式提高课程教学效果。基于MOOC开放课程资源和翻转式 / 混合式教学模式的核心是让学生成为学习的主人，学生除了课堂时间外，还可以利用个性化时间和碎片时间进行课程学习。同时，学生自学、相互学习、师生互动、学生与学生互动及教师指导成为重要的学习方法。[5] [6]
2.学生以小组形式进行学习。“卓越计科工程师”专业培养具有扎实的计算机科学与技术理论基础，系统熟练地掌握计算机科学与技术学科专门知识及基本技能，并具备团队协作和有效交流能力、优秀的科学文化素质及创新实践能力，能从事软硬件工程技术研制、设计、开发、管理、服务等工作的应用型、复合型的高级技术人才。由于软硬件开发和管理是一项复杂性系统工作，这就要求开发和管理人员具备很强的创新实践能力、团队合作能力、自学能力以及组织协调能力。学生以学习小组形式进行学习可以很好训练学生的这些能力。把班级学生按照性别比例、性格特长、宿舍、成绩、团结协作能力等均衡合理划分各学习小组（3到5人为一组较为合适）。在课堂上，主要以小组为单位进行讨论、提问，同样在实验及课后作业或基于MOOC开放课程资源学习等上也还是主要以小组为单位，在课程结束后以小组为单位进行课程考核。为了能让小组的每一个成员有机会得到能力的锻炼，在进行提问、讨论、实验等教学过程中小组成员必须轮换阐述本小组学习成果及观点。这样的学习方法会使那些学差生在小组其他学生的帮助下变得主动学习。
（四）以考核学生创新能力为原则突出项目实践成绩
现有的考核方式（期末考试成绩占总成绩的70%，实验成绩占总成绩的20%，平时成绩只占总成绩的10%）忽视了课程教学过程的重要性，只重视课程基本理论教学，轻视教学实践，重视知识概念的记忆，轻视创新实践能力。因此对于“卓越计科工程师”专业学生的培养来说，应建立以学生创新实践能力为导向，以注重学生能力考核为主的考核方案，切实培养学生的团队协作、有效交流、创新、实践等能力。可将考核成绩中平时成绩占总评比例的10%增加至30%，其中平时成绩主要由课堂参与小组讨论、回答问题、参与课堂互动、课堂作业、出勤、阶段性大作业情况等共同构成，降低期末考试比例，并且在期末试卷中增加主观题的考查内容。同时，在实践考核中，不能仅仅以实验结果来判断学生实践成绩，而是应该注重考核学生分析问题、解决问题的能力，突出项目实践成绩。
（五）锻炼学生社会适应性能力和培养自学能力
科学技术的发展日新月异，竞争日益激烈，人们要跟上不断发展变化的社会，就需要自学。就“微机原理”课程的学习内容和学习要求来说，相对中学课程内容的学习比较灵活，发挥的空间大。因此，课程教学过程中应鼓励学生自学与课程相关和感兴趣的知识，这对于提高学生科学素质和专业技术能力是非常有帮助的。首先，教师在专业课程的教学中让学生意识到自学的关键性。其次，结合MOOC开放课程资源，让学生自主学习本课程或相关课程知识点，布置适量课后作业或课后论文，让学生自主完成。最后，教师要检查学生课程的自学情况。检查形式可多样，如组织讨论、QQ群互动或开报告会等，鼓励学生阐述通过自学所得，以此进一步激发学生的自学热情。
在“微机原理”课程中，从教学计划的制订，到使用灵活的教学方法，科学合理地进行教学改革实践，不仅能够提高学生学习这门课的兴趣和热情，而且对学生实践创新能力的培养是一个有益的尝试。同时，也培养了学生的创新思维和创新能力，更深层次的挖掘学生才能，使学生能够全面均衡的发展。随着信息技术的发展，“微机原理”课程教学改革的探索还在继续。只有寻求更科学合理的教学改革方案，才能够有效的提高教学质量，以达到“卓越计科工程师”人才培养的目的。
[ 注 释 ]
[1] 侯利娟.《微机原理与接口技术》课程教学方法改革初探[J].教育教学研究，2011（12）：120-121.
[2] 李秋洁.“微机原理及接口技术”课程教学探讨[J].教育教学论坛，2015（4）：127-128.
[3] 韩松.“微机原理与接口技术”教学改革与探讨[J].中国电力教育，2012（10）：36-38.
[4] 周丽涛，刘越，彭立宏.探索MOOC在计算机实践教学中的应用[J].计算机工程与科学，2014（4）：118-122.
关键词：微机原理与接口技术；实践教学；四层实践教学模式
中文分类号：G623文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)01-0240-02
Reacher on the Reform on the Practical Teaching Mode of The Principle and Interface Technology of Microcomputer
WANG Wei1,2, ZHOU Ning-ning1,3
(1.Tongda College, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China; 2.College of Continuing Education, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China; 3.College of Computer, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)
Abstract: The Principle and Interface Technology of Microcomputer is a course with great applicability and practical teaching is an essential part in the whole teaching process. In this article we mainly disscuss the reforming attempt in the pattern of this course and come to the conclusion that we can fully cultivate the comprehensive ability and innovative ability of the students with the four layers of practical teaching mode.
Key words: the principle and interface technology of microcomputer; practical teaching; the four layers of practical teaching mode
微机原理与接口技术是计算机、电子信息类等工科专业计算机硬件课程体系中的一门专业基础课。内容涵盖微机原理、汇编语言程序设计及微机接口技术，兼顾硬件和软件2个方面，具有实践性强、涉及知识面广的特点。因此实践教学在该课程中占有很重要的地位。学生只有通过实践环节的学习和操作，才能够掌握微机系统的工作原理、常规接口技术及其应用，加深基本概念的理解。
1 微机原理与接口技术实践教学现状
1）课时安排上重理论、轻实践
目前，该课程共安排四次实践课，内容包括两次汇编语言程序设计，运用定时/计数器8254设计流光发生器以及利用系统定时源设计定时中断程序。实践课时过少。两次汇编语言程序设计的实践，根本没办法达到“深入理解机器工作基本原理和培养低层编程意识及思想”的汇编语言学习目的。[1]而汇编语言理解的不透彻，会直接影响接口部分的实现能力。
2）教学内容上重软件、轻硬件
大部分的实验都是在PC机上，编写一些汇编程序，只有设计流光发生器这个实验，学生能真正动手参与硬件电路的连接，但这基本上也是一个芯片功能验证性实验，在实验课上，老师把程序编写好，学生照着老师的步骤连接好各种线路，再把程序录入、调试运行，观察结果写出实验报告就行了。最后导致所有学生的实验报告都是一个结论。基本上学生没有自主的创新环节。
此外，本课程理论课主要学习了8254定时/计数器、8259中断控制器、8250串行接口芯片和8255并行接口芯片等典型芯片的工作原理，但由于实践学时较少，在实践操作中并没有全部涉及到。实践环节的欠缺，导致很多同学尤其是通达学生普遍感到“微机原理与接口技术”这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。学生学习完了这门课程后，对于接口芯片工作原理和在计算机中的实际应用模糊不清，更谈不上创新设计。这和学院“培养应用型创新人才”的目标是不相符的。
2 微机原理与接口技术实践教学模式改革
当今实践教学目的除了验证基本理论和掌握基本应用外，更主要的是培养学生研究能力、创新能力和和思维方式以及工程实践能力。[2]为此南京邮电大学通达学院在微机原理与接口技术实践教学内容设置上充分考虑上述能力的培养，进一步加强理论与实践的结合，培养学生的创新能力和思维方式，提高学生的动手能力和综合素质。以适应“应用型创新人才”的培养要求。
为适应“应用型创新人才”的培养要求，我们将实践教学体系分为四个层次。形成软件实验、硬件基础实验、实训和课外科研的结构模式。
前两个阶段主要进行汇编语言软件实验和硬件验证型实验。主要是加深巩固基础理论知识，以培养学生理解机器工作基本原理和培养低层编程意识的基本能力以及书写规范实验报告的能力。本阶段的实验要紧扣实验指导书和实验教学大纲。要求实验指导书有详细的实验目的、实验内容、实验要求、实验原理、实验资源配置、实验的硬件连接与软件编程和实现功能等。使得学生快速学习和理解实验内容。
实训是综合性和研究性的实践。可以分为必做和选做两部分。必做题每个学生都必须完成的实验，主要进行简单硬件设计实验。选做部分主要进行硬件综合型实验，学生每5-7人一组，在教师指导下自由选题，不完全受课堂教学内容限制，合作完成实验。从而进一步拓宽学生的知识面，提高学生的思维能力和创新实践能力。[3]
在本阶段可以引入PBL教学法。基于问题学习(prob lem2based learning, PBL)的教学方法是由美国神经病学教授Barrows在加拿大McMaster大学医学院首先试行的一种教学模式。此种教学模式以问题为基础展开教学，以学生为中心，学生的自学能力得到培养，并且发展学生解决实际问题能力、综合思考能力和团队协作能力。大致分为问题提出、资料查阅、讨论研究和总结反思4个主要步骤。每个问题没有固定的解决方法，学生之间互相合作、共同探究，逐步寻找问题的解决方法。以学生自主学习和自我探究为主，作为合作者的教师仅在关键时刻起到点拨和引导作用[4]。
微机原理与接口技术实训必做题阶段表现突出的同学可以担任组长，由其选择组员并确定题目。在教师指导下分工合作，查阅资料、小组讨论，提出合理的实验方案。实验室采用开放式教学模式，在实验时间和空间上开放。给学生充分的自主学习和自我研究的空间。此阶段以培养学生的创新实践能力为主。要鼓励学生求新、求异，在成绩评定时，不要过于强调实验结果的成功，防止学生为追求成绩而选择过于保守的方案。
课外科研活动利用学生的课外时间，采取学生自愿报名，与学生会科协合作的方式，成立若干个课外创新小组。课程组的老师根据自己研究的课题带领创新小组与研究生相结合进行一些科研活动。如课题组的老师设计完成的“PD-32开放式微型计算机教学实验装置”，该装置真正体现了32位微机的特点，学生通过在该装置上的实验操作，能进一步加深对接口原理的理解。已广泛的应用在本科实验教学中。
3 结束语
通过本课程实践内容的改革与尝试，提高了学生发现问题和解决问题的能力，培养了学生良好的学习行为和团队协作精神，提高了学生的综合能力和创新能力。我们将在实践中不断总结经验和不足。随着微机技术的进步，不断更新实验内容使实验内容更贴近工程实际，并结合科研项目开发实验内容。只有这样才能更好的培养出符合现代社会需求的应用型创新人才。
参考文献：
[1] 王爽.汇编语言[M].2版.北京:清华大学出版社,2008:2-3.
[2] 吕淑平,朱齐丹,曾薄文.微机原理及应用实验教学设计与实践[J].实验科学与技术,2010,8(3):91-92.
〖关键词〗波义耳，机械论哲学，机械论化学，17世纪，化学史
1 对“波义耳把化学确立为科学”的传统解释
“波义耳把化学确立为科学”，是恩格斯的著名论断之一，语出恩格斯《自然辩证法》第2、3节“自然科学各个部门的循序发展”（〖1〗,p.28） 。奇怪的是，恩格斯在谈到生理学、比较形态学和比较生理学等学科成为科学时，都说明了原因，但是，恩格斯没有对“波义耳把化学确立为科学”作出任何解释。持马克思主义观点研究化学史和化学哲学的学者，经常引用和注释这条经典，其基本观点是：波义耳提出了科学的元素定义，从而“把化学确立为科学” 。
现以在国内颇有影响的化学史书籍《化学发展简史》为例：
在化学领域，十七世纪英国资产阶级早期活动家波义耳（robert boyle1627-1691）对一系列新的实践经验，进行了总结，为化学元素作了一个科学的定义，为使化学发展成为真正的科学做出了一项重大的贡献，为人们研究万物的组成指明了方向，因而它是化学发展中的一个转折点。对此恩格斯给予了高度的评价，他曾指出：“波义耳把化学确立为科学”。（〖11〗,p.72）
然而，据对波义耳原著的研究，发现波义耳根本就没有提出过什么“科学的”、“近代的”元素定义（〖5〗,pp.95-98;〖6〗,p.380;〖7〗,p.17;〖8〗,p.76;〖9〗,pp.240-242）。波义耳从根本上怀疑元素的存在；波义耳除了批判元素概念以外，绝不给元素概念在化学研究中留下一点地位。
如果波义耳果真没有提出“科学的元素定义”，那么，恩格斯的论断“波义耳把化学确立为科学”是否就不能成立了呢？我们究竟应该在何种意义上理解“波义耳把化学确立为科学”这一论断呢？
2 对波义耳元素定义的误读
人们常常引用的波义耳关于化学元素的定义，出自波义耳《怀疑的化学家》一书。在研究波义耳关于化学元素的定义之前，我们简要地介绍一下《怀疑的化学家》的主要内容。
波义耳《怀疑的化学家》（the sceptical chymist），出版于1661年 ，其实这本书几年前就写好了，并且私下流传着（〖12〗，p.386）。波义耳著述甚丰 ，在今天的人们看来，《怀疑的化学家》是波义耳著作中最著名的一部，但是，在波义耳那个时代，这部书并不比他的其他著作更出名，也不比他的其他著作更重要（〖4〗，p.465;〖7〗,p.19）。这一事实丝毫无损于《怀疑的化学家》对化学发展的意义。
《怀疑的化学家》在机械论哲学的指导下，以实验为基础，试图彻底清除亚里士多德的四元素说（即一切物体皆由土、水、空气和火四种元素组成）和帕拉塞尔苏斯的三要素说（即盐、硫、汞是构成一切事物的要素）。波义耳把四元素说和三要素说视为“难兄难弟”，波义耳决定一剑双雕，彻底斩断它们。他说：“••••••我所要提出的许多东西，••••••都可不分彼此地适用于逍遥学派的四元素说和化学家们的三要素说，尽管我的某些反对意见可能更多地偏重于后列出的三要素说，但这不过是因为化学家们的假说看起来似乎更要比另一个得到了更多的经验支持，因此，着重围绕这一学说进行反驳才是当务之急，尤其还要看到，绝大多数的被用来反驳该学说的论据，只须略作变更，即可被用之于反对亚里士多德学派的学说，并足以强有力地驳倒这个缺乏根据的学说。”（〖2〗,p.29;〖3〗,p.33）
此书以对话体写成，也许波义耳是想效仿伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书的手法。书中的卡尼阿德斯（carneades），是波义耳的代言人，波义耳借他之口提出自己的疑问，表达自己的观点； 弥修斯（themistius）,是亚里士多德学说或逍遥学派的信徒；菲洛波努斯（philoponus）是三要素说的代言人；埃留提利乌斯（eleutherius）是一位中立者；书中还有一个“我”，充当书记员。
在《怀疑的化学家》中，波义耳主要讨论元素的数量及其对物体性质的影响，以及火术分析的机制。
针对四元素说和三要素说，波义耳提出了三个疑问：
第一，那些被逍遥学派和医药化学家、炼金术士认为是元素或要素的东西，真的是原始的、简单的物质吗？
第二，是不是每一种混合物体都包含有全部四种元素或三种要素？
第三，元素或要素的数量，是否真的仅限于亚里士多德学派所说的那四种，或者帕拉塞尔苏斯学派认为的那三种？
这里讨论的核心概念是元素或要素。为了避免“为空洞的词或术语或概念而争吵”，讨论的各方决定在讨论的开始就必须对元素或要素的概念达成一致的理解，“对要素或元素这两个词自始自终应如何理解作出规定”。他们异口同声地欣然同意在辩论时将元素和要素当着等同语加以使用，“都是指那些原始而简单的物体，而结合物则可说成是由它们组成的，并将最终分解成它们。”（〖2〗,p.13;〖3〗,p.19）这是元素的概念在《怀疑的化学家》中第一次出现。
经过了严密的有根有据的讨论，波义耳对上述三个问题给出了否定性的答案。这里我们看看波义耳针对第二个问题所做的部分回答。
“虽然化学家们宣称他们从某些物体中提取了盐，从另一些中得到了汞，又从一些中得到了硫；但他们却从未告诉我们运用其中的何种方法能够从一切种类的矿物中毫无例外地分离出来任何一种要素，无论是盐，还是硫或汞。因此，应该允许我下出这样一个结论，在这些元素中，没有哪种可作为一切物体的某种普适组分，倒是有些元素并不能成为其为这样一种组分。”（〖2〗,p.196;〖3〗,p.212; 〖15〗,p.55）
“我从未发现从金或银（暂时不列上其他金属）中能够分离出我们通常所说的那种土或水，因此，我可以给出以下结论以反驳我的论敌们的论点，这就是，土和水这两者绝非所有的那些被当作是完全结合物的物体所共有的组分。”（〖2〗,p.197;〖3〗,p.213;〖15〗,p.55）”
在波义耳认为他已经摧毁了四元素说或三要素说的时候，他继而开始怀疑元素究竟是否存在的问题。于是，波义耳第二次给元素下了一个定义。这就是人们“频繁地引用而又同样频繁地误解”（〖8〗,p.76）的那个定义。
现在我们来推敲波义耳关于元素的定义。为准确起见，现将原文和中译文一道抄录如下：
and,to prevent mistakes,i must advertise you,that i now mean by elements,as chymists that speak plainest do by their principles,certain primitive and simple,or perfectly unmingled bodies;which not being made of any other bodies,or of one another,are the ingredients of which all those called perfectly mixt bodies are immediately compounded,and into which they are ultimately resolved:now whether there be any one such body to be constantly met with in all ,and each,of those that are said to be elemented bodies,is the thing i now question.（〖2〗,p.187）
而且，为避免误解，我必须事先声明，我现在所谈的元素，如同那些谈吐最为明确的化学家们所谈的要素，是指某些原始的、简单的物体，或者说完全没有混杂的物体，它们由于既不能由其他任何物体混成，也不能由它们自身相互混成，所以它们只能是我们所说的完全结合物的组分，是它们直接复合成完全结合物，而完全结合物最终也将分解成它们：然而，究竟是否存在这样的物体，即它们在所有的物体中总能找得到，而且它们都是所谓元素化的物体，则是我现在要怀疑的事情。（〖3〗，p.202；下划线为本文作者所加，此处译文与中译本略有改动。——刘立注）
仔细分析这段文字，可以发现：
第一，波义耳清楚地定义了“元素”概念。这里波义耳对元素作如是定义：“是指某些原始的、简单的物体，或者说完全没有混杂的物体，它们由于既不能由其他任何物体混成，也不能由它们自身相互混成，所以它们只能是我们所说的完全结合物的组分，是它们直接复合成完全结合物，而完全结合物最终也将分解成它们。”著名化学史家j•p•帕廷顿（partington）将元素的定义从上段文字中“剥离”出来，断章取义，以为这个元素定义就是波义耳所要提出的元素定义（〖11〗，pp.77-78;〖3〗，汉译者前言）,并且认为这是“把波义耳称为近代化学奠基者”的三个理由之一。（〖11〗，p.74）后来许多学者据此以为波义耳提出了近代的、科学的元素定义。这实在是一种误读。问题主要出在包括帕廷顿在内的许多学者都忽视了波义耳元素定义中的两个重要从句。
第二，波义耳的元素定义并非具有原创性。波义耳用一个从句说，他所谈的元素跟化学家明明白白所讲的要素，其意思是相同的。早在1641年，巴黎皇家学院的克拉夫（e.d.clave）就给元素下了很好的定义，即元素是“简单的物体，混合体最初由它们组成，并且最终将分解成它们或者可以分解成它们。”（〖5〗,p.85；〖13〗，p.38）其他化学家对元素也做过类似的定义。波义耳的元素定义与前人的定义本质上是一致的，因此我们认为波义耳的元素定义并不是原创的。著名科学史家r.s.westfall亦指出，波义耳“只是重复了元素的传统定义”。（〖7〗,p.19;〖8〗,p.76）
第三，波义耳的元素定义并非具有近代性。波义耳的元素定义与近代的化学元素定义有着显著的区别，其区别是如此之大，使得我们看不出该定义具有任何现代性：该定义假设，我们在任何物体中都能找到那几个屈指可数的元素，而且任何物体都应该分解成同样数目的元素，因此任何物体都是由同样数目的元素按不同的方式排列而成的。波义耳的元素定义丝毫没有这样的意思，即可能有某种物质（元素本身除外），其组成元素会少于四种（按四元素说的观点）或三种（按三要素说的观点）。显然，这跟近代化学元素定义有着本质的区别 。研究波义耳的权威化学史家marie boas hall在她为《科学家传记辞典》（dsb）撰写的波义耳条目中指出，“波义耳没有提出过近代的元素定义，但是他（特别地、故意地）给他那个时代化学家所理解的元素下了一定清楚的定义。”“波义耳从来就没有接近于提出近代的元素定义。”（〖6〗,p.380）
第四，波义耳从根本上怀疑元素的存在。上述文字中最后一个从句“究竟是否存在这样的物体，即在所有的物体中总能找到它们，而且它们都是所谓的元素化的物体，则是我现在要怀疑的事情”，表明波义耳对元素的存在持怀疑的态度。波义耳在《怀疑的化学家》中有多处表示对元素的存在表示怀疑。如波义耳说：“我就实在看不出有什么理由非要相信存在着这样的一些原始而简单的物体，说大自然正是用这些作为先在的元素才得以复合出一切其他物体。”（〖2〗,p.224;〖3〗,p.238）其实，《怀疑的化学家》这整部书乃是致力于否认元素存在的可能性。（〖7〗,p.19）在波义耳看来，元素是一个“错误的、使人误入歧途的概念”。（〖6〗，p.380）
综上所述，波义耳实际上并没有提出科学的、近代的元素定义，而且波义耳明确否定元素的存在。那种认为波义耳提出了科学的元素定义而“把化学确立为科学”的观点肯定是站不脚的。既然如此，恩格斯的论断“波义耳把化学确立为科学”是不是也站不脚了呢？看来，有必要对这一论断进行再认识。
3 1661年前的化学：炼金术、医药技艺和冶金技艺
“波义耳把化学确立为科学”，这句话本身提示我们，要分析波义耳之前的化学状态，波义耳的化学活动及其产生的影响，才能搞清楚化学经波义耳之手后变成了什么样子。
在近代之初，化学沿着三个主要趋势发展。首先，炼金术研究仍然盛行；其次，化学知识转用于医药；第三，化学同矿业密切结合。炼金术士、冶金家以及医药化学的活动，无疑产生了各种可以作科学解释的结果，但是他们的目标均属实用性质，而不属于科学；他们的实验旨在产生实际利益，而不是促进对化学现象的科学理解。他们的思维受到四元素说或三要素说的支配，即认为这些有限的元素或要素按不同的比例结合，构成世上万物。虽然亚里士多德的四元素说（土、水、气和火）似乎可以为化学提供一个可能的理论基础，但是，亚里士多德的信徒们从来就没有搞出一个亚里士多德化学体系出来。帕拉塞尔苏斯反对亚里士多德的四要素说，提出了三要素说：任何物体都是由盐、硫和汞组成的，它们分别对应于身体、心灵和灵魂。这一物质理论部分可以用来解释化学现象，当作化学理论。迄至17世纪中叶，化学领域中一直是帕拉塞尔苏斯化学占主导地位。
17世纪中叶以前的化学，与其说是自然哲学，倒不如说是实验哲学。试比较力学与化学研究的方式之不同。力学研究者以笔和纸作为工具伏案工作，而化学研究者则是在火炉上架起坩埚和蒸馏器在那里辛勤工作。自然哲学家、绅士派的学者们常常轻蔑地称化学家是“被浓烟薰得漆黑的经验主义者”，说“他们都谈不上是哲学家（虽然他们自己喜欢以此自称），因为他们被他们自己炉子里的烟雾蒙住了双眼，搅昏了心智”（〖3〗p.23）。化学家笃信火是无经不克的分析工具，可以将混合物分解成他们的元素或要素，揭示事物的本质。正如帕那塞尔苏斯的一个信徒告诫他的读者们：“购置煤炭，建造炉台，不厌其烦地注视并用火操作。用这种方法而非其他方法，你们将获得对事物及其性质的认识。”（〖17〗）那些炼金术士和医药化学家、冶金化学家，在某种意义上可以说是一批“用火操作的哲学家”。
这种重视实验的化学研究带来了经验知识的急剧增长，但是，当时的化学由于缺乏合理的理论结构，无法把握零碎散乱的经验知识，也无法为经验研究提供理论指导。
1661年以前，化学远离自然哲学的主流，尚未确立为一门独立的学科。
4 波义耳与机械论哲学、微粒哲学和机械论化学
统治了西方自然哲学达2000年之久的亚里士多德学说，终于在17世纪被一种新的自然哲学所，致使关于自然的研究发生了一场深刻的革命，这就是机械论哲学（mechanical philosophy）。机械论哲学后来成为科学家的“工作假定”，到牛顿的《自然哲学的数学原理》（1687年）发表时，机械论哲学已经在欧洲科学中占统治地位。（〖16〗,p.154）
笛卡尔（rene descartes）是十七世纪机械论哲学的主要建筑师。笛卡尔不仅对力学、光学、几何学做出了巨大的贡献，而且对机械论哲学的建立也做出了杰出的贡献。笛卡尔在他的《哲学原理》（principia philosophiae,1644年）详细阐述了机械论哲学。
笛卡尔认为，自然是由物质构成的一架机器，它的运行跟机器一样，服从力学规律。物质由不连续的微粒组成，这些处于运动的微粒相互碰撞，就产生了自然现象。尽管单个微粒在相互作用中可能会改变其运动状态，或停顿，或加速，或改变方向，但是宇宙中运动的总量却是保持恒定不变的。这是笛卡尔机械论宇宙的基本法则。自然界中任何活动现象都可以用物质和运动来解释，无需引入任何非机械论的动因来解释。
机械论哲学试图把物体的性质和活动，都归结于组成该物体的微粒，它的运动、形状和广延。笛卡尔反对用终极原因或目的论来解释物体的性质和活动，他强烈抨击当时占统治地位的亚里士多德学派或经院学派解释自然现象的方式，他们到处用“实体形式”和“隐秘属性”等词语。笛卡尔宣称，整个宇宙中的任何现象，无一不可用“纯物质的原因——即完全独立于人的心灵和思维的原因”来解释。笛卡尔甚至应用机械论哲学解释了磁现象（〖8〗,pp.36-38）、动物和人体的生理现象以及心理现象（〖16〗,p.157）。
笛卡尔创建机械论哲学，是对17世纪科学改革的一个巨大贡献。但是，需要指出的是，笛卡尔的机械论哲学虽然是机械论哲学中最突出的，但并不是唯一的。在英国，霍布斯（thomas hobbes）提出了类似的哲学，不过没有笛卡尔的那么精致；在法国，原子论的主要复兴者伽桑狄（pierre gassendi）也提出了相似的观点。各种版本的机械论哲学大同小异，我们求同存异，可以发现他们在以下观点上是一致的：
1 要将“隐秘动因”（如爱、憎、亲和力）从自然界中彻底清除出去，任何自然现象都是物质过程的必然结果。
2 自然界是由物质组成的，物质是中性的，区别在于构成物质的微粒在尺寸、形状、运动等方面存在着差异。
3 自然哲学的纲领，就是要说明所有的自然现象都是微粒之间直接地相互作用而产生的。
机械论哲学犹如一阵清风，感召着那些对研究自然有兴趣的人们。他们相信，惟有从机械论哲学的观点，才能达到对自然的真正理解；相比之下，亚里士多德的自然哲学显得太浅薄，它对自然的解释总是用那些陈词滥调。他们还相信，任何新的发现，都可以从机械论哲学的观点来解释，整个世界都可以囊括在机械论哲学的范围之内。无怪乎，荷兰的惠更斯、英国的波义耳等人都对痴迷于机械论哲学；事实上，十七世纪下半叶欧洲任何一个重要的科学人物，无一不信奉机械论哲学。（〖7〗,p.17）“机械论”（mechanical）对波义耳和他的同时代人来说，是与“亚里士多德主义”和“神秘主义”针锋相对的一个概念；在他们看来，惟有机械论的解释才是理性的解释，这样的解释与力学原理相符合。
在英国，波义耳被同时代的人们称为“机械论哲学的重建者”（restorer of the mechanical philosophy）（〖4〗,p.414）。孩提时代起，波义耳就熟悉伊壁鸠鲁的原子论；他广泛阅读机械论哲学的代表人物的著作，如培根的《新工具》（1620年）、笛卡尔的《哲学原理》（1644年）。波义耳博采众家，不仅掌握了机械论哲学的要义，而且创建了自己的机械论哲学，即微粒哲学（corpuscular philosophy）。波义耳之所以要用“微粒”这个中性词汇来表达的机械论哲学，是因为，第一，波义耳既拒斥伊壁鸠鲁的原子，又拒斥笛卡尔机械论所说的粒子那复杂的等级结构；第二，波义耳希望，使用“微粒”这个中性词汇来谈论问题，可以为所有的机械论哲学家所接受和信服，不管他们信奉何种物质理论（〖4〗,p.467;〖6〗,p.379）。波义耳在1666年出版的《形式和质料的起源，根据微粒哲学》完整地阐述了他的微粒哲学。该书的出版者指出，波义耳的理论，虽然与伊壁鸠鲁的理论和笛卡尔的理论有类似之处，但是，它实际上是一个崭新的假说，“是作者独有的，是根据日常观察、严密的论证和实验，以及精确且容易操作的化学过程提出来的。”（转引自〖4〗,p.467）marie boas指出，此言极是。波义耳在《形式和质料的起源》中提出的微粒哲学，是彻底的机械论，牢固地建立在实验的基础之上，论证周密详尽；波义耳想把《形式和质料的起源》做成微粒哲学的指南（〖4〗,p.467），想一劳永逸地确立地物质内在结构的原理。
波义耳的微粒哲学,可以概括如下：
1 微粒哲学的基础是普遍质料（universal matter），这是一种“广延的、可分的、不可穿透的”物质，物质是运动的，运动乃是上帝赋予的。宇宙是一架自身包含运动的大机器，是一架“巨大的时钟”（〖4〗,p.486）。
2 物性不外乎“物质和运动”。“物质和运动”是所有东西的基本属性（primary qualities）,“物体的两个最伟大的、最普遍的原理”（〖4〗,p.468）。这里可以看到微粒哲学与原子论的不同：对经典的原子论来说，运动是感觉、性质变更的原因，而在波义耳的粒子哲学里，运动就是“性质自身的起因”。托马斯•s•库恩研究指出 ，波义耳一方面大力批判各种“原子论”，一方面发展了这种理论，其最重要的就是加上了“运动”的概念（〖14〗，p.47）。“运动”在波义耳的理论中具有极端重要的意义。
3 物质由大小、形状和运动各异的粒子构成。具有运动禀赋的物质，起初以粒子形态存在；这些粒子具有大小、形状和运动。虽然从理论上将粒子无限可分，但是，由于粒子细微又坚固，实际上是不可分的。这些细微的、坚固的、不可分的粒子，即第一自然质（prima naturalia），是构成物质的基本组分。粒子结合生成原始凝聚体或簇状物（primitive concretions or clusters），虽然它们可以还原为第一自然质，但是，在化学反应过程中表现为不可分解的单位，因而它们是可以检测到的最小粒子，是简单物体的基本化学组分。第一簇状物（primary clusters）之间相互结合，或者与第一自然质结合，即形成微粒（corpuscle），它们是物体的基本物理组分。物体的各种物理性质即是由微粒的大小、形状和运动决定的。
4 任何物体的现象和性质，均取决于微粒及其运动，并可以微粒及其运动来解释。波义耳将物体的性质分为四类（〖4〗,p.470）：第一类是第一性（primary qualities），如热、冷；第二类是可感知性（sensible qualities）,如味道、气味；第三类是第二性或化学性（secondary or chemical qualities），如流动性、稳固性、挥发性、溶解性；最后一类是隐秘性（occult qualities），如电性、磁性。波义耳认为，任何混合体的本性，都取决于组成该物体的组分，微粒或原始凝聚体；组分之间的大小和形状；更重要的是，给定时刻组分的运动状态。波义耳运用他的微粒哲学，对上述四类性质全都做出了合理的机械论解释（〖4〗,pp.469-484），不给那些隐秘的解释留下任何空间。
试以结合性（cohension）为例，看波义耳运用微粒哲学对物体性质的解释。
“关于物体的组成部分何以联合起来组成该物体的问题，人们曾信心十足地且合情合理地假定，物体中必定存在着某种实体形式，这是物体的组成部分之构成物体所必需的，否则，就不可能成之为物体。我的回答是，那些具有特定形状的组分，它们拼接配置，这样足以解释它们何以结合成物体，而无需借助于实体形式这种东西来解释。”（〖4〗,p.474）
波义耳的微粒哲学主要体现在《形式和质料的起源》一书中，但在《怀疑的化学家》中也不无阐述。我们来看《怀疑的化学家》中的两个命题。波义耳所讲的“命题”，相当于公理，它们是“明晰的命题，对于这些命题，我不作任何保证”。（〖3〗，p.33；〖2〗，p.29）
命题1 在结合物最初形成之时，普遍质料——结合物以及宇宙中其他物体均由它们所构成——实际上是那些被分割成了大小、形状和运动方式各异的细小微粒。此观点似乎并不荒谬。（ 〖2〗,pp.30-31;〖3〗, pp.33-34,此处译文与中译本上的译文有所改动。——刘立注）
命题2 在细小微粒中，那些极小且相邻的微粒在各处联结成细小的团状物或簇状物，并且正是通过这些团状物或簇状物之间的结合，形成了大量的第一（primary）凝结物或团状物，它们很难再分解成组成它们的微粒。出现这种情况不是不可能的。（〖2〗，pp30-31；〖3〗，pp.34-35 ，此处译文与中译本上的译文有所改动。——刘立注）
波义耳对第一个命题作了的如下说明：
要证明微粒的存在，有两个途径：一是可以看物体的生长、腐败、滋养和毁灭，二是通过显微镜可以观察到这些微小的粒子；或者看结合物（complex bodies）分解后的生成物；或者采用炼金术士的火术，对结合物进行操作。通过这些途径，“似乎足以表明，结合物的组成部分极其微小，而且具有不同的形状。”（〖3〗，p.34；〖2〗,p.30）。波义耳指出，伊壁鸠鲁（epicurus）或摩西（moses）是微粒概念的滥觞。伊壁鸠鲁证明，世界是由原子组成的，原子由于内在的原因在虚空中运动不息；关于摩西，据波义耳讲:
“伟大而明智的万物创造者并不是直接创造出那些植物、兽类、鸟类及其他生物，而是利用原先就存在着的、虽然也是被创造出来的物质造出来的，他将这些物质称为水和土，是他使我们能够设想这些新的凝结物赖以形成的组成粒子，被置于各种各样的运动中，从而使得它们能够联结起来，以种种结合方式和结构，组成它们所要组成的物体。”（〖3〗,p.34;〖2〗,p.30）
波义耳在《怀疑的化学家》中还谈论了微粒的结合方式，如：
“在我看来，物体的各个微小组分只是通过相互接触和依附聚在一起，然而，也有极少数的物体，其微小组分是极为紧密地结合在一起的，应将这种紧密结合归之于何种原因，我们尚不清楚。”（〖3〗，p.92;〖2〗,p.87 ）波义耳提出了几种猜测，如甲粒子可能“钻入”乙粒子；或甲粒子与乙粒子发生极为紧密的结合，以致于火，或者其他不无效力的化学分析工具，都不能将它们分开。
波义耳指出，即使元素也是由微粒组成的，而且元素远不止三五个：
“如果我们姑且认为下述假定是合理的，这一假定我就像我当时曾作过的假定一样，是说一种元素是由彼此完全相同的众多的微粒构成的，而这种微粒又是由质料的极其微小的粒子所构成的某种微小的第一凝结物组成的。那么，我们设想第一聚集体的种数可能远远不止三个或五个便绝无荒谬可言。因此，我们便无须假定，在我们所谈论的每一复合物中，都恰好能够找出三种如上所述的原始凝结物。”（〖3〗,p.103 ;〖2〗,p.96）
波义耳在明确抛弃元素概念后写道：
“我实在看不出我们为什么不能设想，造物主只须以各种方式对那些被认作是结合物的物体的微小部分施行改造作用，即可以令这些物体相互造成它们自己，而勿须将质料化作那些所谓的简单物质或均匀物质。”（〖2〗，p.224;〖3〗,p.238）
波义耳相信元素“嬗变”，即一种元素可以变为另一种元素。嬗变被认为是炼金术的思想“残余”，可是波义耳为什么要相信金属嬗变，甚至相信世间任何一种物质，都可是变成任何一种另外的物质？波义耳的观点并不是建立在实验的基础上，而且实验在当时化学家的心目中，还没有重要到超过“哲学”的地步。波义耳的结论，恰恰是由他的微粒哲学提出来的：既然万物由粒子组成，粒子的排列结构当然决定性地构造了万物。从这里我们可以看到波义耳不同于他同时代化学家的地方。一方面，波义耳是他那个时代化学家的一员：相信嬗变，即使没有实验依据也相信这一先验的结论；但他又不是这时代化学家的一员：他对嬗变的建立是建立在他自己的“微粒哲学”之上的。
波义耳的微粒哲学影响很大。牛顿是波义耳的一个坚定的追随者，他仔细认真地攻读波义耳的著作，深受波义耳微粒哲学的影响，并且接受了波义耳的化学思想，当然他后来也发展了波义耳的理论，如关于吸引力的观点（〖4〗，pp.505-520）。牛顿的化学研究和物质理论在《疑问31》 中得到了充分的体现，其主要内容是对物质本性的沉思、揣想和假说，托马斯•s•库恩对此进行过专门的研究 。牛顿从“微粒说”的观点对化学现象进行解释。17世纪最流行的化学教科书《化学教程》 对化学现象的解释，也采取了微粒哲学的观点。
17世纪的化学家假定，组成物质的微粒，上面带有“钩”、“环”、“孔”，以及类似锁匙锁眼的结构，这些微观结构决定了不同的粒子，亦即不同物质的物理、化学性质。比如酸，被认为是带有针尖的微粒构成的。何以知之？以舌尝任何一种酸，即有一种被刺痛的感觉，正如皮肤被任何尖锐的东西刺痛一样。再如，甲物质能与乙物质发生化学反应，而不能与丙物质发生类似的反应，这是为什么？因为甲物质的微观结构与乙相合，而不与丙相合，一如一把钥匙可以开一把锁而不能开另一把锁一样（〖14〗,pp.41-42）。
波义耳运用机械论哲学（微粒哲学）研究化学，使得17世纪下半叶的化学变成了机械论化学，进入了自然哲学的主流。
5 对“波义耳把化学确立为科学”的新理解
波义耳是这样一个人，一方面，他了解化学家（广义的，包括炼金术士、医药化学家）的工作，并亲自从事化学实验；另一方面，他了解最新的自然哲学即机械论哲学，并创立了微粒哲学。这样的人在17世纪寥寥无几，是波义耳架起了化学和自然哲学之间的桥梁，实现了他为自己确立的目标：“促进化学家和机械论哲学家之间的相互理解”。
t•s•库恩高度评价波义耳的工作，说：波义耳所做“仅此二端”：“粒子哲学”和“系统地运用实验方法”来发展“哲学”，即我们今天所谓的自然科学。还说，波义耳“并不是一个孤独的‘先驱者’，而是一个极大限度地发展了化学的概念体系，使之与他当时的科学思潮主流相协调一致的人。”（转引自〖14〗，p.47,p.48）
marie boas研究指出，波义耳工作的一大创新是，他不仅证明了化学对医药和实用技艺是有用的，而且证明了化学对自然哲学也是有用的；波义耳利用化学来阐述自然哲学，在当时是非常激进的做法；波义耳从机械论哲学的观点解释物体的化学性质，在这方面取得了非凡的成功。波义耳可能是第一个把化学当作自然哲学的一个分支来处理的人（〖4〗,p.493,p.494,p.497）。
westfall也有类似的观点：波义耳通过将化学机械化，成功地拆除了阻碍化学进入自然哲学领域的壁垒（〖7〗,p.19）。“机械论化学确实取得了一个成就。它把化学引进了自然科学的领域。十七世纪肇始时，化学一般不被看作是自然科学的一个部分。在最坏的情况下，它是玄妙的秘术；在最好的情况下，它是为医药服务的技艺。但是，在史七世纪结束之际，化学家在欧洲科学组织中占有令人尊敬的席位。毫无疑问，机械论化学在这个转变过程中发挥了重要的作用。机械论化学用科学共同体可以接受的术语讲述化学，使化学获得了前所未有的尊敬。”（〖8〗,p.81）
综上所述，波义耳将机械论哲学应用到化学研究，创建了机械论化学，把化学带到了自然哲学的领域，并随着自然哲学向自然科学的转型而成为科学。正是在这个意义上，我们说，“波义耳把化学确立为科学”。
参考文献
1 恩格斯著，于光远等编译，《自然辩证法》，人民出版社，1984年。
2 robert boyle,the sceptical chymist,everyman*s library,vol.559,1911年印行，1964年重印本。
3 罗伯特•波义耳著，袁江洋译，《怀疑的科学家》（任定成主编，《科学名著文库》），武汉出版社，1993年。
4 marie boas,the establishment of the mechanical philosophy,osiris,10（1952）,pp.412-541.
5 marie boas,robert boyle and the seventeenth century chemistry,cambridge university press,1958.
6 marie boas,robert boyle, in c.c.gillispie ed.,dictionary of scientific biography,vol.2,pp.377-382.
7 r.s.westfall,never at rest:a biography of isaac newton,cambridge university press,1980.
8 r.s.westfall,the construction of modern science,the cambridge history of science series,cambridge university press,1977.《近代科学的建构》已由彭万华翻译成中文，复旦大学出版社2000年出版。
9 曾敬民，“近代化学元素概念的建立”，《自然科学史研究》，1989年第8卷，第3期，pp.240-247.
10 r.mierzecki,the historical development of chemical concept,kluwer academic publishers,1991.
11 《化学发展简史》编写组 编著，《化学发展简史》，科学出版社，1980年。
12 亚•沃尔夫 著，周昌忠等译，《十六、十七世纪科学、技术和哲学史》，商务印书馆，1985年。
13 袁江洋，“探索自然与颂扬上帝——波义耳的自然哲学与自然神学思想”，《自然辩证法通讯》，1991年第6期。
14 吴以义 著，《库恩》，东大图书公司，1996年。
15 r.mierzecki,the historical development of chemical concepts,kluwer academic publishers,1991.
【关键词】逻辑设计；目标定位；教学内容；模式手段
一、微机原理与接口技术课程目标与定位
1.课程目标
（1）知识目标：建立微机系统的整体概念，了解计算机逻辑编程结构及工作原理，理解课程的主要概念、基本原理和技术要点，拓宽计算机应用的领域和范围的思路和概念；掌握80x86处理器指令系统和汇编语言程序设计方法；熟悉微机接口部件的基本原理，掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法。
（2）能力目标：具有运用微机软、硬件技术开发应用系统的初步能力；掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法；知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向；提高分析问题、解决问题的思维和实践能力。
（3）素质目标：具有查找、翻译专业外文文献，收集和提炼科研信息的能力；撰写读书报告或综述，并提高学员的主动学习能力和培养其初步的科研能力。培养沟通能力和团结协作能力；建立科研的基本思路和方法；培养对科学工作的严肃态度、富于逻辑性的思维方式和实事求是的科学精神。
2.课程定位
《微机原理与接口技术》课程旨在强化计算机硬件基础，培养硬件设计与应用开发能力，是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的基础课程。本课程强调理论与实践并重，培养学生分析问题、解决问题的能力。在硬件设计方面，主要培养学生的硬件设计能力，达到能设计接口电路的水平；在应用开发方面，主要培养学生汇编语言程序设计能力，达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过课程学习，为学生后续学习《ARM技术应用》、《嵌入式系统设计》、《PROTEL版图设计》、《嵌入式产品制作实践》等专业课程奠定坚实的基础。
二、微机原理与接口技术课程教学内容
1.教学内容选取依据
《微机原理与接口技术》是我校计算机应用技术专业学生必修的一门重要的专业基础课，通过学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术，提高学员微型计算机应用与开发能力。课程的任务是使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，具有运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的能力。
2.教学具体内容安排
微机系统基本知识，MPU的功能结构与工作模式，存储器技术，8086 CPU指令系统，汇编语言程序设计，输入输出接口技术，常用可编程接口芯片知识，微机总线技术，人机交互设备及接口，微机应用系统。
三、微机原理与接口技术课程教学模式与手段
1.教材编写的原则
（1）高质量原则。课程主要教材应选用近三年国家推荐使用的新版优秀教材或规划教材。教材的章节和内容要编排合理，重点突出，详略得当，应方便学生学习、阅读和理解。
（2）实用性原则。教材的内容要突出实用性，应具有丰富的实例，章节内应该有配套的练习题。
（3）系统性原则。教材应注重本课程内容的系统性、连贯性和衔接性。
（4）先进性原则。教材内容中应包含体现本学科发展的一些前沿领域和知识。
（5）根据学生的基础确定教学与教材内容的原则。
2.教学模式
在《微机原理与接口技术》的教学中，采用“项目驱动”的教学模式。建设知识点和实验的项目库，结合项目库中的项目讲解课程的重点、难点，提高学生的专业技能。
另外，通过“项目驱动”的方式，驱动学生的主动学习、自主学习，让学生在项目实现过程中学习项目开发的规范，体验团队协作过程，积累项目开发的经验，不断提高实践和创新能力，支撑课赛结合的创新实践能力培养。
3.教学方法
本课程教学中应注意理论与实践的结合，加强课前、课后的答疑辅导，注意学生应用能力的培养，使学员通过对微机工作原理、汇编语言程序设计及接口技术的理解，树立微机系统的整体观念，进而掌握运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的初步能力。
（1）以学员为主体，注重启发和引导式教学
本门课程的基本理论具有较强的逻辑性，且相互之间具有较强的联系，因此课堂教学中要以学生为主体开展启发和引导式教学，鼓励学生主动学习、主动思考和主动构建知识结构。同时在课堂上倡导以问题为中心的教学方式，侧重应用实例的讲解，加强教学互动，提升学生的学习兴趣和积极性。
（2）优化实验内容，开展任务驱动型的实验教学模式
本着培养和提高学员应用能力的原则，在本课程的实验教学中应通过循序渐进的实验内容安排，不断对他们提出更高要求，避免学生在实验中“浅尝辄止”。同时实验教学要符合本课程的知识体系结构要求；符合学生的技能训练目标；兼顾学生学习兴趣和保证实验效果。
（3）开展第二课堂
让学有余力、学习兴趣大、应用能力较强的学生参与课外课程学习活动，也可以让学员参与部分初步的科学探讨工作。指导教师介绍他们阅读相关的专业文献或翻译英语专业文献。在整个课外指导过程中，要注意培养学员的科研思维、方法、能力和创新意识。
4.教学手段
（1）充分利用多媒体教学条件
通过教师生动的表达和对课堂的整体把握，再结合多媒体直观的展示，使得课堂教学内容更加丰富，更有利于调动学生的积极性，进一步提高了教学效果。
（2）充分发挥网络教学优势
利用学校良好的网络环境，通过课程网站提供的教学大纲、考试大纲、实验大纲、电子教案、教学视频、习题作业等教学资源，方便学生自主学习。
（3）不断提高课件制作水平
结合新的教育理念，采用先进的课件制作技术，发挥多种制作工具的优势，提高课件的信息量和互动性，提高学生的学习积极性和学习效果。
5.课程资源的开发与利用的计划和建议
（1）加强《微机原理与接口技术》课程的网络资源和素材库的建设。素材库分为图片库、文本库、视频库、动画库和音频库等。
（2）准备开设个性化的网上教学资源库或教学网站，展示自己制作的教学资源、教学课件等。也可以鼓励学习兴趣大、学有余力的学生参与教学课件的制作。
参考文献
关键词：研究性课程；教学设计；案例；仿真
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0100-02
Teaching Design of Assembly Language and Microcomputer Principle course Based on Research-oriented Curriculum
CHENG Hong-bin， SUN Xia， LIANG Wei
（School of Computer Science and Engineering， Changshu Institute of Technology， Changshu 215500， China）
Abstract： Aiming at the problem that the inefficiency in the curriculum teaching of the assembly language and microcomputer principle， by building research-oriented curriculum， we select teaching content ， improving teaching methods based on the knowledge system and students interested，， pay attention to the theory with practice， build simulation platform and design the simulation case.Through by strengthening the cultivation of practice ability， stimulate students' interest in learning， in order to improve teaching effect and student's innovation ability， then provide strong practice ability and innovation spirit of computer applied talents for the social culture.
Key words： research-oriented curriculum；Teaching design； case； simulation
《汇编语言与微机原理》课程是计算机专业的专业课程之一，目前普通高校的《汇编语言与微机原理》课程教学现状不容乐观，表现在理论与实际脱节、教学实验效果欠佳等方面。当前的教学现状不利于应用型人才的培养。为了提升课程的教学效果，我们从微机技术的特点和知识建构的基本规律出发，以培养学生的应用开发能力和创新素质为目标，引入研究性课程，精心设计汇编语言与微机原理课程的教学内容、教学方法和实验。
1 课程设计思路
研究性课程是一种校本课程，它是学生研究性学习的基本内容。在汇编语言与微机原理课程教学中，通过在常规课程内容教学过程中渗透研究性学习的内容即研究性课程，并在教学实践中使用Proteus和Keil工具实现微机系统的软、硬件设计，在此基础上，开展课外专题研究性教学。从而实现在培养学生的一般性能力的基础上，加强学生的研究性素质、创新精神、意志品质和性格的培养，提高学生探索问题、解决问题能力[1-2]。
2 教学设计的关键点
构建研究性课程的关键点是：
1）基于物联网工程专业的课程目标和培养研究性素质目标，合理选择规划课程的知识点，构建研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识），制定适应普通本科应用型人才培养要求的知识模块。采用互相包容和渗透的教学方法[3] 。
2）构建研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）相结合的教学模式。另外，教学中综合运用类比法、动画演示方法、比喻教学法、讨论教学法，对课程知识点内容进行整理，依据不同知识点的特点设计相应的教学设计。并将课堂教学、自主学习有机地结合起来，设计丰富的教学手段。
3）基于虚拟仿真实验系统Emu8086的汇编语言教学设计、基于proteus的微机原理教学设计。制定合适的基础实验和应用开发实验项目，设计探索性的课外拓展实践项目。
3 教学内容与教学方法
《汇编语言与微机原理》课程是物联网工程专业的专业课程之一，课程内容比较繁杂、抽象，是一门基础性、理论性非常强的课程，也是一门实践性很强的综合性课程。
课程从微机技术的特点和知识建构的基本规律出发，以培养学生的应用开发能力和创新素质为目标，以“学生为主体，教师为主导”为指导思想，通过构建研究性课程，基于课程知识体系和学生兴趣合理选择研究性教学内容，不断改进教学方法、注重理论联系实际，改善实践教学条件和丰富实践教学内容，加强实践能力的培养，激发学生的学习兴趣等改革措施，以期提高课程教学质量和学生的学习效果[4]。
3.1常规教学内容和研究性知识内容
《汇编语言与微机原理》课程原有课程体系下的基本内容主要分为：汇编语言和微机原理两部分：
1）汇编语言部分包括：微机的基本软硬件组成、8086微处理器、8086操作数的寻址方式、汇编语言及程序设计基础、8086指令系统、汇编语言程序结构及设计。
2）微机原理部分包括：存储系统、输入输系统、中断系统、微机总线和接口技术。
通过构建研究性课程，我们将课程知识内容划分为两部分：研究性学习的内容与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）。其中：
1）研究性学习的内容包括：8086指令系统、汇编语言程序结构及设计、输入输系统、中断系统和接口技术。
2）常规的课程知识包括：微机的基本软硬件组成、8086微处理器、8086操作数的寻址方式、8086操作数的寻址方式、汇编语言及程序设计基础、存储系统、微机总线。
另外，基于物联网工程专业应用型人才培养目标，对课程理论性较强的内容适当缩减。基于课程知识内容的选择和划分，为实现实践能力的培养目标，针对研究性学习内容，在教学中以应用实践案例、实践任务开发为任务驱动，结合课程实验和课外实践环节，强化学生的实际软硬件应用编程能力。
在各个研究性学习内容的实施过程中，尽可能的丰富基于知识点的实际案例的仿真演示，让学生通过直观的感性认识学习理解知识点。
3.2 教学方法
首先，教学中将研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）相结合。在课堂教学中引入研究性问题，使得学生在学习基本的常规课程知识基础上，积极主动的深入课程内容，促进学生自主研究问题、探索知识的方法和能力的提高。
其次，针对本课程知识的抽象性和繁杂性，为了降低学生理解知识的难度，需要对课程的难点重点知识模块进行不同的教学方法，比如采用比拟法讲解、讨论法和实例演示等进行深入讲解，从而化解课程内容的枯燥性、复杂性和抽象性。
第三，在课堂教学过程中引入了仿真软件进行教学。比如采用debug、emu8086、Proteus和Keil等软件和仿真工具对课程的原理知识点讲解、演示，对系统软硬件设计进行辅助教学，在教学中坚持理论联系实际，实现“教”、“学”、“做”的有机结合。
第四，引入专题研究性教学，积极开展课外自主学习，设置具有创新性的实践项目，充分发挥学生的主观能动性，学生独立查阅资料、制订方案、分组实施，最后总结整理、交流评价。
3.3 教学案例设计
采用Proteus和Keil软件结合的硬件仿真平台进行微机原理的教学，设计相关知识模块的案例。对于教学知识点，通过案例教学法，引入知识点相关的项目案例、借助仿真实验软件演示微机硬件设计和汇编语言程序的运行结果，调动学生的学习兴趣，提高微机原理的软硬件知识的理解和掌握[5] [6]。在研究性教学中引入的仿真案例如下：
1）微机原理案例项目：开关控制led流水灯、NMI中断实验、数码管实验、点阵屏实验、8255A并行接口实验。
2）汇编语言案例项目：选择分支、字符匹配、统计负数个数、查找A 的地址、密码明文密文转换实验。
3.4 专题研究性案例设计
针对应用性人才培养目标和教学改革的设计情况，在理论课时压缩的情况下，通过虚拟仿真实验开发平台开展课外专题案例实验提高学生微机应用实践能力。为学生设计合适的、具有挑战性的创新实验项目，充分调动学生的课外学习积极性，并培养学生的自主学习能力和团队协作开发能力。实验项目如：8255A交通灯实验、行列式键盘实验、8254A定时器实验、8259A中断实验、图形字符块输出实验、小车移动实验。
4 教学反思
本课程通过构建研究性课程，应用案例法、比喻教学法等教学方法，并在教学实践中引入微机仿真实验平台，加强理论和实践有效互动，提升学生课程学习积极性。通过基于仿真开发工具的案例教学和课内外实践，更加直观深刻理解微机硬件原理和应用软件开发过程，提升微机应用系统实践动手能力。教学中还需要继续做好研究性课程的教学设计。在仿真案例教学和实践中，还需要设计更实用的案例，并加强学生课外专题实践的管理和过程考评，切实提高学生的主观能动性和工程实践应用能力。
参考文献：
[1]张红民. 微机原理及应用教材与教学内容改革思考[J].理工高教研究，2009，28（5）：105-107.
[2]王志军，杨延军，王道宪.微机原理实验课程内容的层次化设计[J]. 实验室研究与探索 2012，31（1）：105-107.
[3]刘民岷.微机原理及接口技术课程教学及实验改革实践[J]. 实验科学与技术， 2013，11（1）：64-67.
[4]雷艳静，古辉，陈琦，陈志杨.微机接口技术课程教学改革与实践[J].计算机教育，2013（10）：27-31.
[5]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， 2013，16（1）：65-68.
关键词：微机原理与接口技术；教学方法；形象比喻法
中图分类号：G424.29 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2007）09-0182-01
1 引言
随着我国微机事业的发展，目前微型机在我国工业过程控制、智能化仪器仪表、机电一体化、办公自动化等领域已得到迅速发展。许多现代通信设备都融合了当今最前沿的计算机技术，这就要求我们培养的通信类人才必须了解和掌握计算机在通信领域的应用技术。为培养综合性人才，我系将《微机原理与接口技术》作为电子信息类专业的主要课程，主要阐述微型计算机的基本组成结构和应用系统设计，以及汇编语言程序设计。通过本门课程的学习，学生可以获得微机软硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能，从而培养学生工程应用能力，为深入学习计算机控制技术、智能仪器的设计打下良好基础。但是，在以往的教学中，学生普遍反映该课程“难”、“活”、“繁”，属于“困难课程”之一。从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果，促使学生个性化发展等方面，谈谈在教学上的一些体验和认识。
2 课堂教学
2.1 明确教学内容，突出重点难点
《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课，其中需要记忆的内容较多，而且比较抽象，不好理解，所以学生普遍反映难学，随着所学内容的增多，越学到后面越觉得乱，理不出个头绪来，更谈不上好好理解并加以应用了，经常是顾此失彼，穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题，从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发，主要以8086/8088为主，从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手，讲述指令的组成及应用，实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。
在每一章节讲授之前，先指出重点和难点，重点部分精讲，要求学生全面掌握。例如：在讲8086/8088结构一节时，存储器地址分段是本章的重点和难点，讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解，而关于计算机硬件和软件一节，学生在前修课程中已经学过，只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样，学生知道每一章节的重点、难点，学习有了目标，大大提高了学习效率，增加了学习本课程的积极性。
2.2 有选择地运用多媒体教学，提高教学效果
课堂教学是教学过程的基础，也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功，决定了这门课程能否达到授课目的，也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果，教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法，使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如，在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时，可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏，并在图片旁边显示文字说明或语音提示，从而增强图片的可读性；又如，汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识，可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中，类似的情况还有很多，采用多媒体教学一方面可以加快教学速度，弥补教学时数的不足，另一方面图文并茂，动感演示，无疑会激起学生的学习兴趣，课后阅读时容易产生联想。
2.3 利用形象比喻法，加深内容理解
本课程有一些概念比较抽象，学生初次接触时会觉得很难弄明白，例如：堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时，不妨把这些内容和现实中的事情联系起来，比如：在讲解堆栈“后进先出”工作方式时，可以将“堆栈”比喻成火车站，先到的火车排在最后，最后到的火车排在最前，出站时，后到的火车必须先走，先到的火车才能出发。又如，在讲存储器物理地址和逻辑地址时，可用学校的教室做比喻，每一个教室是一个存储单元，有且只有一个唯一的教室编号，而该教室又属于某一个教学楼，即存储器的段，在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明，凡是比喻恰当的地方，学生就容易掌握，只要我们认真地去探索和联想，课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来，从而使它们变得生动形象，易于理解和接受了。
3 实验教学
微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程，学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的，除了课堂讲授原理外，还要靠实践加深理解，要通过对一些典型软件、硬件进行设计，编写程序、调试，直到正常运行，才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索：
3.1 注重实验的选择
在传统教学中，汇编语言的实验占用了大部分课时，而实际效果却并不理想。为此，在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令，并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言，可在今后的实际中直接进行应用，因此在实践教学过程中需要有重点的学习。
3.2 注重实验方法的运用
在实验课程中，适当采用逆向教学方式，例如在中断技术的教学中，可以让学生先做实验。在实验中，学生们只要将电路按规定连接好，并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析，学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识，因而在理论学习上就容易理解和接受了。
4 结束语
从我系学生的平时反映及成绩来看，本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨，我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量，才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去，不断总结，相信一定可以取得较满意的效果。
参考文献
［1］冯博琴.微型计算机原理与接口技术［M］.北京：清华大学出版社，2002.
［2］陈静.浅谈《微机原理及应用》课程教学的几点体会［J］.广西大学学报(哲学社会科学版),2000,22(增刊):187- 188.
［3］何乃淇,屈莉莉,邝小磊.《微机原理与应用》课程改革与实践环节教学探索［J］.中山大学学报论丛，2004，（5）.
[关键词]微博客 用户行为 互联网利用
[分类号]G206 TP393
1 引言
近年来国内微博客发展迅速，除新浪、搜狐和网易三大门户网站先后创建各自的微博客平台外，多家互联网公司、电子商务网站甚至传媒网站也纷纷在各自的网站上开办了微博客。与其他互联网交流工具不同的是，微博客的意义并不仅仅是一个单纯的信息传播和交流的工具，它惊人的信息扩散能力在许多领域都蕴含着潜在的应用前景。在美国，政府已将Twitter作为国家重大事件紧急通报系统，多家企业成立了专门的Twitter营销部门，一些教育机构已开始将微博客作为教育的辅助平台；在我国，企业正积极开始尝试利用微博客营销。尽管人们已经意识到微博客可能存在着巨大的应用潜力，但对于如何有效地利用它达到预期目标仍感到很迷茫，在Emarketer的一项调查中，多家企、表示不知道如何利用这一工具进行网络营销。微博客的应用前景涉及多个领域，无论是政府、媒体、教育机构还是企业，他们都需要从自身需求去考量微博客的不同价值及利用方法，而对微博客在各自领域应用潜力的挖掘以及具体实现途径，则取决于对微博客用户的理解和把握。因此，选择主流的微博客平台，基于大样本数据，多角度分析当前微博客用户在利用微博客过程中反映的各种行为特征具有较为重要的现实意义。
2 数据采集
用户行为特征研究通常是抽取一定样本量的用户属性数据和行为数据，利用数理统计等方法对数据进行归纳、统计和分析。本文选取国内影响最大、用户人数最多的新浪微蹲客作为研究平台，设计程序采集相关数据从多个角度考察用户特征。采集时间从2010年3月1日0时0分到3月8日9时40分。理论上认为样本量越大越好，但实践中发现，样本量过大不仅造成数据采集和存贮困难，而且在分析时运算速度也变得很慢。在权衡样本数量及操作可行性后，本研究采用了取两个样本的方法，一个样本量较大(以下统称该样本为大样本)，但采集的字段相对少一些；另一个样本量较小(以下统称该样本为小样本)，采集的字段更为丰富，几乎包括了新浪微博客平台提供的各项字段。这样做的优势在于，大样本由于字段较少，可以在有限的存贮空间，尽可能获得较多的用户数据，使某些研究基于较大的数据集基础；小样本用户量较小，可以取更多的字段，如可以抽取每个用户的博客内容，这样有利于对用户做更为深入、全面的研究。具体采集的方法是：随机选取一微博客用户“生活月刊”作为用户数据采集的起点，分别采集其“粉丝”和“关注”，再采集“粉丝”的“粉丝”及“关注”的“关注”，层层递进，到3月8日9点40分时采集到649006个用户后，人工中止采集程序，将其作为本研究的大样本集，大样本集中每个用户共有以下信息：用户名ID，个性域名，昵称，是否认证，性别，地域，粉丝数，粉丝ID。在前面的采集过程中，通过程序截取前12003名用户作为小样本集，对小样本集进一步采集更多的字段：自我简介、关注数、新浪用户ID、微博数，微博内容、发博方式或来源、转发数、评论数、每篇微博客发表时间、原创还是转发、原创人的ID、转发数、评论数。显然大样本拥有更多的用户数量，而小样本集拥有用户更多的信息。
3 微博客用户行为特征
3.1 认证用户
新浪微博客用户分为认证用户和非认证用户，新浪邀请明星、名人、重要新闻当事人、知名企业、知名机构、知名媒体及其知名高管进行实名认证，认证后的用户的用户名后会显示字母“V”，以示与普通用户的区别。在本实验的大样本集中，认证用户共有7919，未认证的有641087，即认证用户占全部样本用户的比例仅为0.12％。从这个数据上看，认证用户所占的比例极小。据测试，普通人(非名人)提供有效证件并满足新浪的基本条件后，即可以成为被认证用户，也就是说，新浪微博客名人认证的门槛并不高。为了考察机构认证的情况，在大样本中，检索以“医院、频道、网、杂志、学院、网站、政府、新闻、中国、周末、论坛、公司、图书馆、书会、导报、基金、画报、媒体、广播、文体台、中心、大会、事务所、俱乐部、协会、代表团、艺术团、出版社、宣传部、研究院、刊”为结尾的机构，共有2 184个，其中认证的只有350个，即高达84％的机构没有认证。为了进一步考察公司认证的情况，在大样本集中检索以“公司”为结尾的机构，共有197家，其中只有10家是认证的，即认证的公司仅占5％。机构(包括公司)注册微博客，对于展示机构形象、客户关系管理等有重要的意义，机构进行认证后，在不需要任何成本的情况下提升了机构的信度，但如此众多的机构竟然没有认证，说明很多机构(特别是企业)没有认识到认证的重要性或对这一功能不太了解，这一现象也间接地说明我国绝大多数注册微博客的机构与一般个人用户一样，仅仅是使用微博客的基本功能，还没有开始将微博客用于本机构的业务活动中。
3.2 用户性别
新浪微博客的性别是用户在注册时自己选择添加的，因此在普通用户中，存在少量有意反填性别的情况，但由于男女都有类似的行为，统计男性用户总量和女性用户总量时，数据误差不大，这与一般的网站用户注册情况类似。但是，新浪微博客的认证用户在填写性别时，如果认证用户是个人用户，由于认证用户要上传身份证，因此微博的性别与真实性别将一致；但是对于机构用户来说，由于新浪微博客的性别是必填项目，机构在注册时不得不选择一个性别，这些机构用户在性别上是选择男性还是女性呢?调查大样本数据，发现存在以下现象：认证用户中男女用户数分别是5130(占总用户数的64.7％)和2789(占总用户数的35.2％)，非认证用户中男女用户数分别是371776(占总用户数的57.9％)和269311(占总用户数的42.0％)。也就是说，非认证用户中，男性数量多于女性数量，认证用户中，男性数量远远多于女性数量，这主要是大多数机构用户还是选择了男性作为机构的性别，选择女性性别的机构多是与女性有某种特殊关联或出于某种特殊考虑，如华东师范大学的微博客性别是“女”，可能与该校女生较多的缘故有关，服务于女性的机构(如生产化妆品的企业)多选择女性性别。
3.3 用户ID、个性域名及昵称
新浪微博客提供了三种用户标识：用户ID、个性域名和呢称。呢称是用户注册时自己起的名称。注册后，新浪为注册用户生成了唯一的用数字表示的ID
号，用户的微博地址就是：t.省略／ID，由于ID号难以记忆，为了让其他访问者记住注册用户的名字，新浪给用户提供了生成个性域名的功能，用户注册后，可以输入4到20位的英文或数字(必须包含英文字符)，生成个性化域名，如上海形象大使“火炬手金品”的个性化域名是huojushoujinjing，访问者可以通过访问t.省略／huojushoujinjing访问金品的微博客主页。用户ID及呢称是每个用户必填的，但个性化域名是任选项。在大样本集中，设置个性域名的用户数为159855，占总用户比例的24.63％，其中认汪用户设置个性域名的为6 344人，占认证用户的80.11％，个性域名对于扩大用户知名度、提高用户访问量等方面具有重要的作用，从数据可以看出，认证用户对个性化域名的认知程度要远远高于普通用户。
3.4 用户地理分布与交互
微博客的用户数存在地域上的差异性，排除3870个用户未设置所在地区外，北京、广东和上海等发达城市的用户数量远远高于边远地区，北京、广东、上海、江苏、浙江五个地区的累积用户高达332001，超过总用户数的一半，其中位居第一的北京用户数几乎是第三名上海用户数的2倍。北京是全国的政治文化中心，上海是全国的经济中心，这从一个侧面说明我国微博客用户更多地是利用微博客进行思想和文化交流。此外，各省市微博客的用户数与当地的GDP呈正相关，相关系数为0.6265。从总体上看，经济发达地区使用微博客人数远远多于经济欠发达地区，政治文化中心使用微博客的人数要多于经济中心。如表1所示：
3.5 用户关注数与粉丝数
微博客是通过用户添加“关注”，获得被关注人的微博信息，当A“关注”B，B就被加入A的微博客页面，当B的微博内容更新时，最新内容显示在A的微博页面。对于B来说，A就是他的粉丝。一个人的粉丝数量大，从一个侧面说明他受关注程度高或影响力较大，一个人关注的人多，说明他具有更高的开放性。为了考察线下影响力是否影响线上影响力，同时考察受关注程度是否与性别有关，本文对大样本数据进行了分析(见表2)，发现认证用户的粉丝均值远远高于普通用户，人均认证用户的粉丝数高达6500.95个，1.22％的认证用户吸引了73.82％的粉丝，其中，女性认证用户的粉丝均值又明显高于男性认证用户的粉丝均值。
文献认为twitter的用户粉丝数与关注数有正向相关性，但是本实验中，使用大样本数据观察，无论是样本总体用户、认证用户还是非认证用户，其粉丝数与关注数均没有相关性，我们认为，粉丝数量的多寡与用户本身的影响力及所贡献的信息内容有关，但其关注数量的多寡则取决于该用户的行为，有很大的主观性，肯德基与麦当劳两家公司在新浪微博客的两项指标也显示两者无任何关联，前者有大量的粉丝却很少关注他人，而后者粉丝数远低于前者，但关注数却高于前者，如表3所示：
3.6 微博客发送方式
微博客实现信息快速传播的一个重要原因就是在于其灵活多样的发送微博内容的方式，以大样本数据统计了新浪微博的各种发博方式并记录每种方式所发的做博客条数(见表4)。虽然微博客提供了多种发博的途径，但是从统计数据看，我国的微博客用户使用的方式并不多，直接在新浪微博上发微博占72.93％，使用手机和短信共占到12.52％，使用关联博客的为7.07％，这三种方式占到发博方式总量的92.52％。当微博客大规模地应用于企业营销时，使用手机和短信发送微博的比例一般会增加(特别是需要发送即时信息的企业)，目前手机和短信所占的比例并不高，这也间接地说明我国的企业用户利用微博客进行网络营销的程度还不够，多数企业仅将微博作为一个展示企业领导人、企业、产品信息的窗口，并没有将它当作为其业务服务的工具。此外，我国用户数量最多的即时通讯QQ还没有与新浪微博客绑定，使新浪微博客少了一个重要的发微博的途径。
3.7 微博的时间
统计显示，一天中的上午11点和晚上23点是发微博的高峰期，午夜0点到上午8点这个时间段是一天中微博数量最少的时间段；19点前，普通男用户发文数略高于普通女用户数，19点后，普通女用户发文量高于普通男用户，但在0点时非认证男用户又多于非认证女用户。也就是说，女性更倾向于晚上发表微博；认证男用户发文量始终高于认汪女用户，并且，发文量明显高于认证女用户，这与认证用户中男用户总数远远多于女用户总数有关系。认证用户在晚上发微博的数量并没有明显低于白天发微博的数量，如果企业使用微博用于营销等业务，通常会表现为白天发送微博的数量远高于晚上发送微博的数量，这可能意味着在整个新浪微博客中企业利用微博客的份额并不大，这与从微博客发送方式数据中得到结论是一致的。如图1所示：
3.8 原创、转发、回复与评论
微博客用户交流方式主要有原创内容、转发其他贴子、对转发内容回复以及对原创内容进行评论四种形式。本文中的原创内容是相对转发、回复与评论而言的，是指微博客平台上某转发链(或回复、评论)发起者的微博，如一个微博用户写了自己的旅行感受，是原创，一个微博用户将酷六上的一段视频发到自己的微博中，被他人转发、评论或回复，在这个过程中，对于该微博内容(视频)，本文也称为原创，这样界定的目的是为了强调它是微博客平台上信息传播的起始点。原创内容是信息交流的基础，只有具有一定数量的原创内容，才能给用户带来吸引力，才能引发评论等交流活动，并由此产生新的信息内容。一般来说，原创信息的多寡反映平台信息内容的丰富程度，而转发、回复及评论量的多寡反映用户信息交流的活跃程度。为了考察新浪微博用户原创、转发、回复和评论的情况，对小样本数据进行了统计分析(见表5)，从总体情况看，新浪微博中，非原创内容是原创内容的8.5倍，转发数与评论数基本相差不大，用户通常在转发的同时也给予评论。比较认证用户和非认证用户，认证用户所写微博的数量仅略高于非认证用户，但是认证用户人均发表的原创微博却是非认证用户的2.7倍，而认证用户人均转发数和人均评论数更是非认证用户的7.2倍和7.6倍。认证用户的单位原创贴被转发次数和单位原创贴被评论次数反映了认证用户发表的每条原创微博平均被引用的程度，也是非认证用户的近3倍。即认证用户的原创能力特别是所产生的影响力远远高于一般的非认证用户。
3.9 微博内容
由于受限于140个字，微博客用户表达的往往不是某一具体事件的完整叙述，而是对事件、生活状态、意见的简短概括。但微博客用户所关注的话题及表达的主题，尚无进一步的统计或调查，而这对于了解用户使用微博客的动机是有意义的。本文采用改进的分词词频统计方法对微博客进行内容分析，考察微博客用
户的兴趣所在。
首先对小样本用户的微博客内容进行分词，获取198760个关键词，共出现33231856次。按词频排序，取前1000个高频词；再分析这些高频词左侧或右侧的关键词进行统计，获得高频词对表(见表6)，这个表中每对词在语义上比前面的单纯的高频词更丰富。从表6中可以看到，新浪微博客用户关心的主要是政治、经济、娱乐和日常生活等话题。
3.省略被引次数最高，占CN被引量的77.省略.省略、org.省略、net.省略，将新浪微博客引用互联网资源与文献的结论对比，文献利用中国社会科学引文数据库统计了10年中国社会科学文献引用瓦联网资源情况，得到的顶级域名CN下巴述各域被引用的情况分别是10153、5425、2387、3278、1244，很明显，微博客的引用互联网的行为与人文社会科学信息用户引用互联网的行为有很大的不同，微博客用户主要是引用关联博客的资源，占总引用数的38.省略资源的利用远远弱于人文社会科学信息用户。
关键词：卓越工程师计划；教学体系；教学内容；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）14-0011-02
一、引言
“卓越工程师教育培养计划”（“卓越工程师计划”）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。当前，为适应经济社会发展和产业结构优化升级对本科工程专业人才培养的新要求，深化本科工程专业人才培养模式改革，着力培养具有较强工程实践能力、优秀创新能力和良好综合素质的优秀工程应用型人才，国内、省内各高校正在积极组织和落实“卓越工程师教育培养计划”建设工作。
根据“卓越工程师”培养计划的目的和要求，本文对面向“卓越工程师计划”培养的电子信息类课程教学改革进行探讨，并以通信工程专业学生必修的《微机原理》课程作为试验平台，对“卓越工程师培养计划”在《微机原理》课程开展实施过程中的教学内容进行探讨。
二、面向“卓越工程师计划”电子信息类课程教学体系结构初探
根据“卓越工程师”培养计划的要求，本科阶段的培养仍然是4年制，推荐“3+1”模式。即3年在校学习，累计1年在企业学习和做毕业设计（简称“本科3+1”模式）。然而，传统的培养模式都遵循着一个电类课程教学的顺序：从高等数学开始，接着是电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、高频电子线路……这样的顺序虽然符合教学规律，但却会带来一个问题，一些应用技术类课程，如单片机、嵌入式系统等的开课时间会由于基础课程的滞后而被推后，甚至到了大学三年级才能开课。学生在大三的时候，后续课程繁多，同时部分学生准备考研、过国家大学生英语四、六级，部分学生需要参加国家大学生创新计划、国家大学生电子设计大赛、挑战杯等比赛项目，这些比赛项目都需要一定的实践动手能力。由于单片机、嵌入式系统等课程的滞后，严重影响了他们参赛的计划，因此，这样的培养方案很难满足卓越工程师的培养要求。为了解决这个问题，有的学校开始尝试将电类基础课程的开课时间往前提，在大学一年级的第一学期就开始上电路分析基础课程。毋庸置疑，机械地把电类课程往前提是有违教学规律的。其次，有的专业在制定卓越工程师培养方案时为了强化工程应用技术的培养，不得不以牺牲基础理论教学学时作为代价。“卓越工程师培养计划”的教学模式必须充分考虑上述问题，针对此，我们将针对电子信息类课程的教学体系进行以下改革：
1.尝试取缔以往《微机原理》中的关于8086和8088中的内部结构、寄存器、汇编语言、信号与时序等内容，这些内容与8086和8088芯片紧密相关，但从目前的发展看，学生也许一生都没有机会应用8086和8088芯片。因此，《单片计算机原理及应用》仅介绍微机原理中与单片机相关的基本概念、基本接口等知识；
2.将《单片计算机原理及应用》课程提前到大学二年级，以便让学生及早地接触广泛使用的单片机知识，为大三进一步学习ARM、DSP和FPGA等应用性课程打下基础；
3.一些电子信息类的基础课程，如《电路分析基础》、《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》等课程也要进行一系列地相应改变，即将“常用半导体器件基础”纳入到《电路分析基础》中，大学一年级第一学期开始《电路分析基础》；这样做的目的是为了可以将《数字电子技术基础》课程提前到大学一年级的第二学期讲述，而将《数字电子技术基础》课程提前的目的则又是为了可以将《单片计算机原理及应用》课程提前到大学二年级的第一学期。
通过这样的调整，本科的理论教学任务基本能在大学前三年完成，为“卓越工程师计划”安排学生在大四去企业实地实践创造了良好机会。
三、以《微机原理》为例进行教学改革
根据“卓越工程师”培养计划的要求，我们对《微机原理》教学内容进行适当改革：
1.优化理论教学内容，为实践奠定基础。常规的《微机原理》教学内容围绕微机原理主题，以Inte18086CPU为主线，介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式等，但这些内容都带有“原理”性质，看不见摸不着。为增强《微机原理》课程的实践性，提高学生的创新思维和能力，本文尝试针对《微机原理》课程的教学内容进行改革。在常规教学内容的基础上，增加对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术的简要分析，逐步推进以32位微机为基础的教学内容，对80486和Pentium的技术关键作简单说明和归纳，并和学生日常聊QQ、玩游戏的PC机进行对比和操作，增强《微机原理》课程的实践性。
2.精选实验教学内容，培养创新技能。在以前的《微机原理》教学过程中，由于条件的限制以及对实验课的作用缺乏认识，在实验课内容的组织及具体实施等方面都存在一些问题，其目的仅仅是为了配合理论教学环节，实验内容也主要是验证理论课教学的内容。在当今以卓越工程师和创新能力培养为目标的教学理念下，应当重新认识实验课的作用，改进实验内容和教学要求，使实验课成为素质教育及创新能力培养的重要环节。
将实验环节分成三个组成部分：必要的功能模块验证实验；设计性实验和综合性实验。对必要的功能模块验证实验而言，应当精简至少量，让这些验证性实验起到巩固课堂教学内容、加深理论理解的，从而起到抛砖引玉的作用。对设计性实验而言，选题紧密结合理论教学内容，学生自己动手设计，重点是做好规划、设计以及对其可行性进行实际制作验证。每个设计性实验的题目必须紧密结合理论教学的内容和进度，设计内容在实现上具有一定的伸缩性，对于能力弱一些的学生通过努力可以达到和完成基本的设计要求；而对于能力强的学生又可以让他们感觉到有充分的发挥余地，从而培养学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力，激发学生潜意识中的创造性。对综合性实验而言，将学过的主要功能部件有机地组合起来，形成一个具有一定实际意义的整体，使学生掌握微机系统整合的基本方法。为了在设计实验过程中激发同学的创新性，实验中鼓励同学突破所给的设计原理图大胆进行创新设计（采用不同的实现方法，选用不同的器件，提供更高的性能），或者在功能电路设计的基础上进行应用设计，并且在成绩上给以体现。
3.利用课外资源，积极联合企业参与培养。“卓越计划”应当积极主动地加强与企业的联系与合作，与企业联合制定本校的“卓越计划”人才培养标准，邀请企业共同建设课程体系和教学内容，与企业共同实施培养过程，共同评价培养质量。以作者所带课程《微机原理》为例，我们充分利用大学同学的关系，已经与“武汉若比特机器人有限公司”、“深圳零点科技有限公司”等单位深入合作，一起构建“卓越计划”校企联合培养人才的新机制，与这些企业一道，共同制定参与计划专业的培养目标。
四、结语
“卓越工程师培养计划”作为《国家中长期教育改革与发展规划纲要》组织实施的一项重大项目，旨在全面提高我国工程人才培养质量，培养造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的高素质各类型工程技术人才。本文对面向“卓越工程师计划”培养的电子信息类课程教学改革进行了探讨，并以通信工程专业学生必修的《微机原理》课程作为试验平台，对“卓越工程师培养计划”在《微机原理》课程开展实施过程中的教学内容进行改革。通过对上述改革措施的实施，以引导学生独立思考、积极探索、自觉地掌握科学知识、提高分析问题和解决问题的能力，从而达到卓越工程师培养的目的。
参考文献：
[1]张文生，宋克茹.“回归工程”教育理念下实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].西北大学学报（社会科学版），2011，31（1）：77-92.
[2]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32（2）：47-55.
[3]周玉庭，陈静，郝培华.微机原理与接口技术课程的改革与实践[J].重庆工学院学报，2006，20（5）：191-193.
[4]牛勇著.《微机原理与接口技术》，华中科技大学出版社，2009.
一、高级维修电工知识技能特点
分析新的高级维修电工鉴定考核大纲，我们可以发现，其相对中级维修电工增加了电力半导体、特种电机、自动控制原理、微机原理、可编程控制器（PLC）、变频器、数字机床控制系统、电梯控制系统及部分新的机械知识。这些新增的知识都是最近几年迅速发展并且已经得到广泛应用的技术，满足和适应了当前企业维修电工的实际需要，代表了我们今后维修电工培养的方向。
从新增的知识看，主要集中在先进控制技术方面，这些知识技能具有以下特点：属于新技术；更新速度快，每月可能都有新的技术得到应用；多学科综合应用，每种产品/系统、技能都可能涉及多种新技术；电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论等得到了广泛应用。
二、高级维修电工知识技能结构分析
虽然高级维修电工新增知识给我们带来了挑战，迫使我们补课――进行多种先进控制技术学习，但是高级维修电工新增知识并非杂乱无章。它是电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论的结合和应用：
第一，可编程控制器（PLC）的核心是微机控制技术，就是运用微机加上电路设计制造的一个简单易用的、用户可二次编程开发的电器产品。而数控系统、电梯控制系统则是以可编程控制器为核心实现的、适用相应场合的控制系统。
第二，变频器的核心也是微机控制技术，就是运用微机+电力半导体器件+脉宽调制控制理论设计制造的一个简单易用的调速电器。此外，数控系统中的伺服控制器同样是用微机+电力半导体器件+脉宽调制控制+闭环控制理论设计制造的一个简单易用的调速控制电器，与变频器知识是相通的，一些厂家的部分变频器就具有伺服控制器的一些功能。可以说，新的调速产品、调速系统，与变频器、伺服控制器一样，都是电力电子技术的具体应用。
第三，高级维修电工新增知识中的变频器、伺服控制器、可编程控制器、调速系统等都需要开环、闭环控制理论的指导，如果没有自动控制理论的指导，不仅设计不出，而且面对变频器五十个以上、伺服控制器一百五十个以上的产品参数将无从下手，面对数控系统、电梯控制系统更是无所适从。
此外，电机原理也是电机控制系统的基础。
因此，高级维修电工新增知识的理论基础就是电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学。具体关系可以用图1表示。
三、高级维修电工知识技能的学习
正确认识了高级维修电工新增知识的理论基础和相互关系，有助于我们对高级维修电工新增知识技能的学习和把握。
在高级维修电工教学中必须强化电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学基础知识的地位，但是以上课程理论知识普遍较难学，因此除了采用一体化教学外，还应积极地探索有效的教学教法，如多媒体教学和行为导向法等。
要注重电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学课程的综合应用， 变频器、伺服控制器、可编程控制器、调速系统等均是以上技术的综合应用，为了理解他们，我们在学习这些基础课程时，一定要偏重于以上技术的联系和综合应用，把握基本概念、典型电路，主要掌握问题是如何提出的、如何解决的、又是如何应用的，不能割裂地讲述单科知识。
从图1看出PLC是控制器中的代表、变频器是调速中的代表，因此，在高级维修电工教学中必须强化PLC、变频器原理的学习，强化PLC、变频器典型电路的技能的训练。相信，只要PLC、变频器学透，就不难理解其他先进控制技术和系统。
总之，相对中级维修电工来说，高级维修电工新增的知识主要集中在先进控制技术方面，这就要求学校教师要主动加强自我学习，熟悉和跟踪先进控制技术的发展。
[论文摘要]：目前，微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球化学界等相关学科的广泛兴趣和关注。详细介绍微生物采油技术概况，明确分析微生物采油技术概况机理，并探讨其发展方向。
微生物原油采收率技术(microbial enhananced oil recovery，meor)
是利用微生物在油藏中的有益活动，微生物代谢作用及代谢产物作用于油藏残余油，并对原油/岩石／水界面性质的作用，改善原油的流动性，增加低渗透带的渗透率，提高采收率的一项高新生物技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。与其它提高采收率技术相比，该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。
一、微生物采油技术概况
1926年，美国科学家mr.beckman提出了细菌采油的设想。1946年zobeu研究了厌氧的硫酸盐还原菌从砂体中释放原油的机理，获得微生物采油第一专利。i．d．shtum(前苏联)及其它国家等学者也分别作了大量的创新性工作，奠定了微生物采油的基础。美国的coty等人首次进行了微生物采油的矿物试验。马来西亚应用微生物采油技术在bokor油田做先导性矿物试验，采油量增加了47%。2002年至2003年，我国张卫艳等在文明寨油田进行了微生物矿场应用，累计增产原油1695t，累计少产水1943t，有效期达10个月。
美国和俄罗斯在微生物驱油研究和应用方面，处于世界领先地位。美国有1000多口井正在利用微生物采油技术增加油田产量，微生物采油项目在降低产水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄罗斯在鞑靼、西西伯利亚、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增产原油13.49x10t，产量增加了10～46％。1988年至1996年，俄罗斯在11个油田44
个注水井组应用本源微生物驱油技术，共增产21x10t。
20世纪60年代我国开始对微生物采油技术进行研究，但发展缓慢。80年代末，大庆油田率先进行了两口井的微生物地下发酵试验(30℃)。大港、胜利、长庆、辽河、新疆等油田与美国micro～bac公司合作，分别进行了单井吞吐试验。1994年开始，大港油田与南开大学合作，成功培育了一系列采油微生物，该微生物以原油和无机盐为营养，具有降低蜡质和胶质含量功能，并在菌种选育与评价、菌剂产品的生产、矿场应用设计施工与检测等诸方面取得了成绩。1996年以来，吉林油田与13本石油公司合作，探究了微生物采油技术在扶余油田东189站的29口井进行的吞吐试验，21口井见效，见效率达70%。2000年底，大庆油田采油厂引进了美国npc公司的耐高温菌种，在y一16井组进行了耐高温微生物驱油提高采收率研究和现场试验，结果表明，采收率达43.41%，增加可采储量1.81×10t，施工后当年增油615.5t。胜利油田罗801区块外源微生物驱油技术现场试验提高采收率2.66%。
二、微生物采油技术机理
（一）微生物采油技术与油田化学剂
在大庆油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂，现以大庆油田为例。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境（渗透压、氧化还原电位、ph值）的改变，又可直接改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，从而影响微生物的生长，降低采收率。
（二）微生物驱油机理
因为，微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面：
1.原油乳化机理。微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油），并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动[1引。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。
2.微生物调剖增油机理。微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。
3.生物气增油机理。代谢产生的co、co2、nz、h、ch和c3h等气体，可以提高地层压力，并有效地融入原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。
4.中间代谢产物的作用。微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。
5.界面效应。微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，使岩石表面附着的油膜更容易脱落，并有利于细菌在孔隙中成活与延伸，扩大驱油面积，提高采收率。
（三）理论研究
1.国内外的数学模型。20世界80年代末，国外的islam、zhang和chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。zhang模型优于islam模型在于可描述微生物在地层中的活动，却难于现场模拟。chang模型是三维三相五组分，能描述微生物在地层中的行为，不能描述在油藏中的增产机理。
2.物理模拟。物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分，其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驱油效果。通过物理模拟研究微生物驱油法，可获得微生物在岩心中的推进速度及浓度变化，对岩心渗透率的影响等信息。
（四）源微生物的采油工艺
国内油田（大庆等）已进人高含水开发期，是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油，要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落，宜采用内源微生物驱油工艺，这是目前国内致力于运用最新微生物采油技术。
三、结语
综上所述，在我国油田中，特别是大庆油田，在微生物采油技术具有提高采收率的效果，对大多数的油藏都能充分发挥微生物采油的优势。制约微生物采油技术的主要因素在于油藏中微生物群落结构、现场试验工艺及物理模拟实验的局限性。外源菌种的选育和评价指标、特性，微生物的研究、菌液的生产和矿场试验等方面还需深化。
参考文献：
关键词：微机原理与接口技术；教学计划；课堂教学方法；实验教学改革
作者简介：韩松（1971-），男，重庆人，集美大学信息工程学院，讲师。（福建厦门361021）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）10-0079-02
20世纪70年代大规模集成电路技术的发展促生了第一台微型计算机，至今，微型计算机技术在短短三四十年的时间里已不可动摇地发展成为计算机技术领域的一个重要的分支，广泛深入地渗透到工业控制、仪器仪表、消费产品、汽车、办公自动化和通信等领域，从微控制器的品种、结构、功能、性能、价格、生产工艺到开发方式等都以迅猛的势头快速发展。这无疑对微型计算机人才的适应性提出了更高的要求。高校开设的“微机原理与接口技术”是电子、自动化、通信、计算机相关专业一门理论与实践联系很强的专业基础课程，具有很高的实用价值，起到承上启下的重要作用，其教学质量的好坏直接影响着学生综合能力的培养与提高。为了更好地满足社会和企业对具有高技能应用型人才的要求，减轻教师教学的压力，结合自身教学和实践，谈几点体会和改革的新思路。
一、安排好合理的教学计划
“微机原理与接口技术”课程一般安排在大学二年级下学期或三年级上学期，由于内容多、难度大，初次接触微机的大多数学生对其缺乏正确的认知，其心理上对之有一定的畏惧，所以制订的授课计划应重点突出、层次分明、由浅入深循序渐进。
1.重点突出、层次分明
从目前的教学培养方案来看，“微机原理与接口技术”课程的学时一般为60～70学时。在课时这么少的情况下要完成相对较多的内容，安排讲授的重点就应放在实用性的理论知识上。为此应遵循以下两个原则：首先是可行性。根据学生现有的理论储备、企事业现阶段对微机人才的要求和学院相应的设备条件等基础环境，将有实用价值的内容合理地有重点地安排进课程或适度加强。其次是拓展性。为达到实用性强的特点，在教学计划安排过程中，加入对知识纵向和横向的延伸，引导学生积极思考，鼓励学生对所学习内容在实际的应用中讨论，进行更深层次的研究。只有这样，书本上的知识才能真正成为自己的知识。
2.由浅入深、循序渐进
在“微机原理与接口技术”课程之前学生已进行了大学物理和电子技术的学习。为了更好地衔接，教师在制订教学计划时应从学生已经学习过的数制转换、编码、存储器等知识入手逐渐深入到微机原理其他未知的领域，由浅入深地安排好课程计划，慢慢地培养学生兴趣。如此安排易于学生接受知识，起到了很好的承接作用。经过在集美大学信息工程学院、理学院和诚毅学院的实践教学表明，这样的课程安排很受学生欢迎。
二、选择合适的课堂教学方法
理工学科的课程内容相对枯燥又难以理解，所以就更加要求理论教学应该针对性地寻求灵活的教学方法。适合“微机原理与接口技术”的课堂教学方法很多，如启发式教学法、渐进式教学法、比较式教学法、归纳式教学法等。这些方法综合应用在课堂教学中，对教学质量有很好的保证。但针对不同的学生也必须有各自的侧重方法，才能达到最佳效果。下面以前两种方法为例进行探讨。
1.启发式教学
理工课程内容的严谨性很容易造成课堂氛围沉闷，形成填鸭式的教师一言堂。例如信息工程学院的学生特点是入学成绩好，基础知识比较扎实，但缺点是思维不够活跃，最容易形成死气沉沉的课堂。如何在教学中调动学生积极性，是改善课堂氛围、提高学生学习效果的重要环节。所以针对信息工程学院的学生，更合适较多地采用启发式教学，以调动学生学习热情与兴趣，促进学生个性发展。这就要求在教学中根据教学内容的铺展由表及里循序渐进地不断引出问题，启迪学生去思考、分析问题，直到提出解决问题的方法或途径。比如在教授算术运算指令时，首先引导学生回忆标志寄存器的结构和数制计算时的补码运算，在此基础上再仔细讲解算术运算类指令的功能。有了良好的理论基础，再举一例题：十进制转十六进制的转换程序，用传统的顺序结构算法详尽地讲解转换的过程。下一步就是引导学生思考传统算法的不足，有的学生就提出计算太繁复、结构不合理，于是更深地引导如何解决这个问题，要求学生通过课堂练习、课后作业或上机实验完成新的计算程序。反馈的结果是有的学生选择使用循环结构、有的选择过程调用，都大大地简化了转换程序，达到了预期的效果。最后引导学生应用后续的宏或中断的知识完成相应的编程，进一步拓展学生思路，为学习后续的知识打下伏笔。
启发式教学强调学生是教学的主体，调动学生的学习主动性。教师要淡化标准答案，鼓励学生多向思维，弱化思维定势。“微机原理与接口技术”教学中针对信息工程学院的学生采用启发式教学，利用学生相对比较扎实的理论知识为基础，对学生的疑问不作正面回答，启发学生独立思考，培养学生独立解决问题的能力，发扬教学民主，用问题引导学生顺应教师的思路不断思考，主动分析问题，找到问题所在并最终找到解决办法。
2.渐进式教学法
渐进式教学法是指利用已有的知识作为新知识的基础和阶梯，灵活利用知识点之问的横向关联和纵向层次，由浅入深、由易到难、循序渐进的教学方法。此方法在实践中主要针对集美大学诚毅学院的学生，他们的特点是思维活跃、富有个性，但是基础知识相对薄弱。例如在讲解存储器时先是从上学期学生刚刚学过的触发器入手，进入到由触发器构成的存储器单元，将新知识铺垫在学生已有的知识结构上，有了这个基础再进一步讲解CPU对存储器的组织、如何寻址，学生自然而然进入所授新知识的环境中。这样由浅入深，层层递进，符合认知规律，有利于学生系统全面地理解学习内容。
三、改革传统的实验模式
在以往的实验教学中，实验内容往往以验证理论知识为主要目的，这样安排旨在让学生通过实验课程加深对理论知识的记忆和理解，使实验教学成为课堂教学的有限延伸。在实验课中，学生用统一的模式，无法将自己的创造性想法和实验课程结合起来，也无法灵活地将所学的理论知识和实验内容结合起来。由于实验内容和课堂教学内容过多重复，无法激发学生对实验课程的兴趣；理论验证性实验过多，学生也很难去真正地思考、分析问题，失去了提高动手能力的机会。改变传统实验过程中以验证性为主的实验模式，以理论验证为基础，增加实验的拓展性、挑战性和综合性，真正达到让学生在实验环节中提高动手能力、锻炼思维能力的目的。
1.改验证性实验为引导性的试验
教师仅提供实验目的和要求，指出实验的方向，学生提前到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，编写相关的流程图和预习程序。在实验中的任务是发现问题并解决问题，最后得到实验结果。学生应根据自己的实验过程撰写实验报告，重要的环节是报告中一定要包括实验中各自遇到的问题，解决方案是什么；如果最终也未能解决问题，要分析原因并考虑可能的解决方案。同时教师也可以组织学生交流，分组讨论，对各组实验结果与报告展开分析，从而提高学生的研究能力和科学实验能力。
2.加强参与实践的积极性
为了充分调动学生的积极性和主观能动性，实践中还引入激励机制。每一个能提前完成实验任务的学生都有机会从教师那里随机的得到一道拓展性的题目，这个题目是教师根据学生前面完成任务的具体情况、遇到的问题和存在的不足或是希望其在某一方面有更深的思考而针对性地提出新任务，是本次试验的巩固和延伸。等学期结束后进行统计，完成拓展任务多的学生就有机会实验考试免试。由于新任务是学生主动要求的，再加上激励机制，故学生积极性非常高，解决问题的主动性很强，收获也更大。
3.充分利用好课外时间
“微机原理与接口技术”课程的课外教学也是实践教学中很重要的一个组成部分。学生往往对抽象的理论知识感觉枯燥难学，对实际动手比较有兴趣。为此，可以通过组织兴趣小组、参与教师的科研、参加各种讲座、参与校内外组织的各种相关竞赛活动等各种方式进行课外学习，激发学生的创新精神，开阔视野，增长才干，增强独立解决实际问题的能力。逐步培养学生的研究能力、创新能力以及自我管理、相互学习、团队合作等多方面的能力。
四、结束语
学生能力的提高，就是从眼（准确接受视觉信息、洞察事物的能力）、到脑（理解分析解决问题的思维模式）、最后到心（理解力、想象力和创造力）三方面的能力升华。在“微机原理与接口技术”课程中从教学计划的制订，到引入灵活的教学方法，合理地改革实践环节，使学生对这门课的学习兴趣和热情有了不小的提高，能力大大加强，认为“微机原理与接口技术”课程并非那么难。总之，无论采取何种方式，在教学过程中，只要有助于提高学生学习兴趣，增强学生的综合能力，都值得教学工作者去借鉴、研究和实践的。
参考文献：
[1]周炯亮,陈青华.“微控制器程序设计”课程教学改革研究[J].中国电力教育,2011,(7):97-98．
[2]李娜,王爱民,王丁磊,等.微机原理教学改革研究[J].计算机教育,2010,(21):69-72．
[3]郎佳红,李绍铭.模拟电子技术课程教学改革研究与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2010,27(4):110-111．
