“微機接口技術”課程教學改革探討

文章編號：1672-5913(2008)12-0011-02

摘要：“微機接口技術”課程教改的突破點是實驗教學，本文介紹了我院在實驗內容、實驗組織方法等方面進行的一些嘗試。

關鍵詞：教學改革；實驗教學；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

“微機接口技術”是高等院校計算機專業(yè)的主要專業(yè)基礎課，是“匯編語言”、“計算機組成原理”課程的后繼專業(yè)課，也是該專業(yè)與其他專業(yè)區(qū)分的一門主干課程。但學生普遍感到這門課概念抽象難懂，學完這門課程后，對于接口芯片的工作原理及其在計算機中的實際應用仍然很模糊。本課程目前的教學中存在著以下幾個方面的問題：

(1) 教材陳舊。計算機硬件技術日新月異，因此本課程的教學內容也應該跟上形勢。傳統(tǒng)教學內容著重于介紹計算機各組成芯片的內部結構，初始化編程命令和在PC/AT機中的基本應用，而沒有系統(tǒng)地介紹各組成芯片的關聯(lián)工作情況以及與CPU系統(tǒng)工作的情況。當今PC機廣泛使用的并行接口標準IEEE 1394、通用串行接口標準USB、圖形顯示總線標準AGP以及更新一代的PCIE總線標準、高速硬盤標準Ultra 100以及更新一代的SATA標準等等，都是最新接口技術應用的具體成果，但這些在現有教材中很少涉及。并且現有教材中的很多內容在“微機原理”課程中已經講過，因此學生更是覺得這門課程沒有實用價值。

(2) 理論與實驗脫節(jié)。實驗課程由實驗教師自行組織，與理論教學脫節(jié)，學生的完整知識結構體系無法統(tǒng)一和完善。

(3) 實驗教學方式落后。目前本課程的實驗大都采用實驗箱，對芯片功能進行簡單的驗證性實驗。同樣，在課程設計階段中，學生按照教師給出的步驟連接好線路，再把教師給出的程序錄入、調試、運行、觀察結果并寫出實驗報告就行了。這種方式的結果就是所有學生的實驗報告都是一個樣子。

鑒于上述問題，必須在實驗內容和實驗組織方法等方面進行一系列的改革。

1實驗內容的改革

微機接口實驗的內容主要是有關接口芯片的學習和應用，而各種芯片在學習過程中是分開講解的，所以應該在實驗中將之綜合在一起，這樣才能讓學生真正地掌握這些芯片的作用。例如，接口芯片8255是并行傳輸接口芯片，三個端口的每個引腳都可以獨立地產生一個有用信號；而芯片8253是定時器／計數器，可定時產生一個信號，而這個信號和8255A的PB口協(xié)作可以作為揚聲器的控制信號，所以在實驗時應該把8255A和8253A這兩個實驗結合在一起。實驗時間是4個學時，在內容上可以先熟悉8255的性能，然后熟悉8253的性能，最后將兩者結合在一起進行實驗，真正掌握計算機揚聲器的工作原理。兩種芯片互相聯(lián)系，有助于對芯片更深入地了解。在此基礎上，也可以將芯片8259和8253A結合在一起。這樣逐步深入，不斷提高學生的學習興趣，學生有了興趣后，老師就要引導學生進行創(chuàng)新設計。本課程內容在實際生活中的應用有很多，比如工業(yè)控制、智能儀器儀表、收銀機、公共汽車報站系統(tǒng)、電子考勤機、門鈴報警電話、步進電機控制系統(tǒng)、交通收費系統(tǒng)、家電智能控制芯片等等。可以選擇一個不太復雜的產品作為實例，由淺入深地講解，引導學生開發(fā)出類似的產品，從而激發(fā)本課程的學習興趣。

對于實驗內容的學習，筆者在教學中采用了三階段法逐步加深學生的理解。

(1) 認知階段

這一階段主要是讓學生從理論角度轉變到從硬件角度認識芯片的外觀和基本工作原理，熟悉匯編語言在接口芯片控制中的編程方式。這一階段基本上是依照實驗講義的指導去做。這時學生剛剛接觸到具體的硬件芯片，對引腳的定義還不能從硬件接線的角度去理解，因此必須要求學生完全依照實驗講義的要求，一步一步進行程序調試、匯編、連接、裝入、運行，觀察輸出，得出正確的實驗結果。這一層次的實驗目的主要是讓學生有一個感性認識，熟悉實驗裝置和實驗步驟，對接口芯片各個引腳信號的實際接線方法有初步了解，對系統(tǒng)有初步的認識。

(2) 提高階段

這一階段主要是提高學生對芯片系統(tǒng)工作的認識。因為這時學生已經對芯片的硬件接線有了進一步的認識，有能力自己做一些修改和設計，這些小改動的成功對學生有很大的鼓勵，可以激發(fā)學習的興趣。比如，CPU利用8255A與打印機相連完成并行打印和打印機并行接口的學習是分成不同章節(jié)介紹的，因此很多學生就搞不清楚到底CPU用的是哪一種并行打印接口，而且打印接口標準和8255A到底有什么關系？因此在講解這部分內容時，筆者首先分開講清楚各自的工作原理以及編程控制等基本內容，讓學生深入了解CPU執(zhí)行指令所產生的信號如何控制并行打印的輸出過程。然后讓學生設計一個實驗：利用8255A的A口以方式0與微型打印機相連，將內存緩沖區(qū)BUFF中的字符打印輸出。由于學生已經清楚知道了各自的工作原理，教師稍加引導，學生就可以容易地就設計好硬件連線圖。有了硬件連線圖，相應的控制程序就很簡單了。然后再將上例中8255A的工作方式改為方式1，采用中斷方式將BUFF緩沖區(qū)中開始的100個字符從打印機輸出。在教學中發(fā)現，只要學生能夠順利完成前一個實驗，這個實驗也會很容易完成。通過一系列類似的提高實驗，樹立學生學習的自信心和成就感。

(3) 創(chuàng)新階段

學生經過了認知、解惑的階段后，就產生了自我創(chuàng)新的欲望。這時學生已不滿足于實驗講義上的現成方案，迫切希望自己動手設計一個綜合性的實驗方案。這是實驗的高級階段，對學生動手能力的提高有較大的幫助。這一階段可以要求學生完成一些創(chuàng)新實驗，比如交通信號燈控制系統(tǒng)、電子音樂播放器、電子時鐘設計、轉速測試系統(tǒng)設計、簡易計算器系統(tǒng)設計等方案，從而進一步加深對專業(yè)理論知識的認識和理解。

比如設計—套公共汽車報站系統(tǒng)，利用8255或8253、8259等接口電路均可。學生根據所選課題和所用的接口電路芯片設計出完整的接口電路，并在實驗系統(tǒng)上調試通過。在設計過程中不提供所謂的“標準答案”，而是鼓勵學生充分發(fā)揮設計才能，大膽創(chuàng)新。電路連接方式不同，芯片不同，結果就可能不同。鼓勵持不同意見的同學充分闡述自己的觀點，積極相互討論。很多學生為了設計出更好的設計方案，主動補充大量的課外知識，這樣不僅鍛煉了學生的綜合應用能力，還培養(yǎng)了學生主動學習的精神。

2實驗組織方式

在實驗時筆者采用了分級組織形式。通過基礎實驗，將完成較好的學生與一個完成較差的學生組成一組，可讓兩類學生自由選擇組合。實驗結束時要求由原來較差的學生向實驗教師進行實驗總結，這樣就顧及了所有層次的學生，同時也鍛煉了學生的表達能力和團隊合作精神。

3結束語

另外，我院采用了多元的教學手段，把原本枯燥的硬件課程講解得生動易懂，消除了學生的畏難情緒，化被動學習為主動求知。并且在教學中補充了大量較新的接口技術，使學生對現代微機接口技術與身邊常見設備更緊密結合起來，真正做到學以致用。

參考文獻

[1] 陳友宣. 微機接口技術實驗課程教學改革探討[J]. 現代企業(yè)教育，2007，(3).