“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)改革和實(shí)踐

摘要 簡(jiǎn)述“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的傳統(tǒng)教學(xué)存在的弊端，并根據(jù)該課程的特點(diǎn)，提出通過改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課程考核方式等方法來提高教學(xué)效果的改革和實(shí)踐，從而強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞 微機(jī)原理；接口技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1671-489X（2008）12-0019-03

1 引言

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通訊工程等許多專業(yè)的學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)相結(jié)合的課程。它對(duì)學(xué)生掌握微型處理器的結(jié)構(gòu)和建立微機(jī)系統(tǒng)的概念，學(xué)好后續(xù)階段的專業(yè)課起著重要的作用。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容豐富，應(yīng)用性強(qiáng)，技術(shù)更新快，教與學(xué)的難度較大。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)迅速發(fā)展，新的微機(jī)接口技術(shù)不斷涌現(xiàn)，以Intel80x86系列微機(jī)為基礎(chǔ)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，陳舊的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、傳統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)方法抑制了學(xué)生的創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，有必要對(duì)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)進(jìn)行改革。

2 傳統(tǒng)教學(xué)存在的弊端

隨著微處理器技術(shù)和社會(huì)需求的不斷發(fā)展，“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的傳統(tǒng)教學(xué)已不能適應(yīng)當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)的要求，存在著諸多弊端。

2.1 重芯片輕系統(tǒng)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，它的教學(xué)目的是把微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件和編程語言傳授給學(xué)生，讓學(xué)生在掌握常用芯片工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)會(huì)應(yīng)用，并建立整體的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，培養(yǎng)學(xué)生借助相關(guān)資料，設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件編程的能力[1]。然而，在實(shí)際教學(xué)工作中，一些教師通常是照本宣科，僅詳細(xì)地講授具體接口芯片的相關(guān)知識(shí)和8086CPU的功能結(jié)構(gòu)與匯編語言，而對(duì)于8086CPU與不同接口芯片之間的聯(lián)系與如何協(xié)調(diào)工作，以及如何使用這些芯片構(gòu)建微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等實(shí)際應(yīng)用方面的問題，講解得比較少。學(xué)生只掌握孤立的單個(gè)芯片，而無法建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，就難以達(dá)到學(xué)以致用的目的。

2.2 知識(shí)陳舊當(dāng)今微處理器技術(shù)發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)高校使用的《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教材大都是以Intel80x86CPU為平臺(tái)，教材的教學(xué)內(nèi)容已落后微處理器技術(shù)發(fā)展潮流，和實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。而由于種種原因，在我國(guó)高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)中，使用的仍是以過時(shí)的芯片介紹為重點(diǎn)的陳舊教材，而且這些芯片有的已經(jīng)被淘汰，無法滿足實(shí)際的應(yīng)用要求。這就影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

2.3 重知識(shí)輕能力首先，傳統(tǒng)教學(xué)方法偏重于知識(shí)的傳授，偏重于講解具體芯片的每個(gè)引腳的功能、芯片的工作原理等知識(shí)。絕大部分實(shí)驗(yàn)也是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按照授課教師設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)講義去做，基本上不用思考，以致學(xué)生知其然，而不知其所以然。其次，教學(xué)內(nèi)容缺少系統(tǒng)性的實(shí)例，導(dǎo)致學(xué)生只具備分散的知識(shí)點(diǎn)，而無法培養(yǎng)學(xué)生使用這些知識(shí)去解決實(shí)際問題的能力。再次，教學(xué)內(nèi)容缺少項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例，學(xué)生缺乏項(xiàng)目設(shè)計(jì)訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用知之甚少，更談不上分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

3 教學(xué)改革與實(shí)踐

教育必須適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。高等教育的目標(biāo)已從傳授知識(shí)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)能力為主，為社會(huì)培養(yǎng)具有實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的技術(shù)人才是高等學(xué)校的責(zé)任。為做好“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)工作，筆者在以下幾個(gè)方面做了一些積極的改革和實(shí)踐。

3.1 改革教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容改革的主要思想是緊跟微處理器技術(shù)進(jìn)步的步伐，在以Intel80x86為核心，進(jìn)行基本概念、基本理論和基本方法教學(xué)的同時(shí)，增加對(duì)高新技術(shù)和具體應(yīng)用的介紹和講解。這有利于學(xué)生了解微型計(jì)算機(jī)最新技術(shù)發(fā)展和微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的研究精神。在教學(xué)實(shí)踐中，首先，在注重基礎(chǔ)教學(xué)的同時(shí)，著重講解流水線技術(shù)、存儲(chǔ)器技術(shù)、PCI總線技術(shù)、USB和SoC技術(shù)等高新技術(shù)。其次，實(shí)現(xiàn)將微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件與匯編語言編程相結(jié)合，芯片與系統(tǒng)相結(jié)合，使學(xué)生更好地掌握軟硬件知識(shí)，建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念。然后，針對(duì)具體的實(shí)際應(yīng)用問題，利用課程中所講解的芯片構(gòu)建一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)，以此作為系統(tǒng)性的實(shí)例，幫助學(xué)生將分散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力?！拔C(jī)原理與接口技術(shù)”課程的信息量大、知識(shí)面廣，而課時(shí)有限。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)做到基礎(chǔ)性與先進(jìn)性的統(tǒng)一，使學(xué)生不僅能夠掌握微處理器功能結(jié)構(gòu)、匯編語言與編程方法、接口技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)，還能了解微型計(jì)算機(jī)最新技術(shù)發(fā)展。

3.2 改革教學(xué)方法和教學(xué)手段“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容比較抽象，在學(xué)生沒有建立硬件系統(tǒng)的概念時(shí)，很難理解其中的諸多內(nèi)容，這需要在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革和創(chuàng)新。在教學(xué)方法上，啟發(fā)式教學(xué)法有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的意識(shí)和能力。教學(xué)時(shí)，啟發(fā)學(xué)生積極思考，掌握運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和相應(yīng)的解決問題的思路，使學(xué)生主動(dòng)地去掌握知識(shí)。奧蘇伯爾認(rèn)為，有意義學(xué)習(xí)的內(nèi)部心理機(jī)制是同化，其實(shí)質(zhì)是新知識(shí)通過與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的知識(shí)或觀念建立實(shí)質(zhì)性、非人為的聯(lián)系而被同化到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去[2]。因此，在啟發(fā)式教學(xué)過程中，還應(yīng)該幫助學(xué)生建立新知識(shí)和已掌握的知識(shí)之間的聯(lián)系，使學(xué)生掌握新知識(shí)和建立硬件系統(tǒng)的概念。

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的知識(shí)點(diǎn)多、信息量大、內(nèi)容繁雜、圖表豐富[3]。在教學(xué)手段方面，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，能有效地加大課程信息量，提高課堂教學(xué)效率，全方位對(duì)學(xué)生實(shí)施情景教學(xué)，增強(qiáng)直觀性，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生直觀影像，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.3 改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，所以要根據(jù)課堂教學(xué)進(jìn)度，及時(shí)安排實(shí)驗(yàn)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，注重實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性和創(chuàng)新性，既能使學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)基本概念、基本理論的理解和掌握更加透徹，又能提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。按照循環(huán)漸進(jìn)的原則，把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為3部分，即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由簡(jiǎn)到難，由淺入深，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基本的匯編程序設(shè)計(jì)、可編程并行接口和中斷與定時(shí)等實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)實(shí)踐中，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)部分和提高部分。實(shí)驗(yàn)時(shí)，一方面要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中提出的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)連線及實(shí)驗(yàn)步驟認(rèn)真完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)部分；另一方面要求學(xué)生在基礎(chǔ)部分實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做小的改進(jìn)，自己完成提高部分。通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，既能夠使學(xué)生對(duì)微機(jī)原理和接口芯片的工作原理有一個(gè)更深的理解，又能夠提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，以及分析問題和解決問題的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括D／A轉(zhuǎn)換、A／D轉(zhuǎn)換和鍵盤與顯示等方面的硬件設(shè)計(jì)和相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程中，要求學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識(shí)，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程、軟硬件調(diào)試。在調(diào)試過程中，學(xué)生分析和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，一方面能夠加深對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的理解，另一方面能夠獲得成就感，有利于學(xué)習(xí)興趣的提高。

3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在做創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，按照每小組能力平衡的原則，將學(xué)生分成若干小組。指導(dǎo)教師提供多個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目供學(xué)生選擇，并向每小組下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師檢查并掌握學(xué)生的進(jìn)展情況，解答疑難問題，指導(dǎo)學(xué)生完成設(shè)計(jì)內(nèi)容。各小組內(nèi)的學(xué)生自由分工，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程、軟硬件調(diào)試和撰寫設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作。學(xué)生撰寫的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)包含方案論證、接口芯片選擇、主要芯片的功能介紹、硬件電路原理圖和軟件程序等內(nèi)容。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)該對(duì)調(diào)試和測(cè)試的結(jié)果加以分析和總結(jié)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生進(jìn)一步了解微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，在知識(shí)的綜合應(yīng)用方面得到全面鍛煉，并且能夠有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

3.4 改革課程考核方式考核對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有一定的引導(dǎo)作用。傳統(tǒng)的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程考核通常采用閉卷筆試形式。但是僅僅依靠這種考核方式，已經(jīng)不能夠全面地考核學(xué)生的能力，限制學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，有必要改革課程考核方式，全面考核學(xué)生，并突出考核的重點(diǎn)，增加實(shí)驗(yàn)考核的比重。在實(shí)踐中，采用形式多樣化的考核方法，分?jǐn)?shù)按照權(quán)重不同，以不同比例分配。在最終總成績(jī)中，筆試成績(jī)占50％，實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)占40％，平時(shí)成績(jī)占10％。這樣，通過閉卷筆試方式讓學(xué)生掌握基本理論知識(shí)；通過實(shí)驗(yàn)考試方式，使學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法，增強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

由于集成電路技術(shù)和微處理技術(shù)的迅速發(fā)展，不斷地給“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)改革提出新的目標(biāo)和要求，所以教學(xué)也需要不斷地進(jìn)行改革，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建設(shè)更多的有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到教學(xué)目的。

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