“接口技術”教學與實踐探討

文章編號：1672-5913(2008)07-0059-03

摘要：本文總結(jié)了作者多年來對“接口技術”理論與實驗的教學經(jīng)驗，從理論與實踐教學的高度融合方面進行了一系列的探討與研究，提出了在教學環(huán)節(jié)中應該注意的一些問題。

關鍵詞：接口技術；教學方法；實踐教學；

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1引言

接口技術是計算機學院的一門專業(yè)基礎課，它的工程性和實踐性都很強，在整個教學環(huán)境中起著較為重要的作用。因此，解決好理論與實踐教學相結(jié)合的問題是提高接口技術教學水平的關鍵。通過幾年的教學實踐，我們注重教學內(nèi)容的人性化教學方法，注重理論結(jié)合實際，強化實踐教學的內(nèi)容，使很多同學恢復了對硬件課程的學習信心。下面分別從教學內(nèi)容和教學方法等方面進行分析和介紹。

2集中精力搞好教學

我們認為要搞好本科教學，首先要真心喜歡教學工作，其次愿意投入更多的精力和時間對教學內(nèi)容進行研究和研討，最后要積極參與科研，特別是一些與教學內(nèi)容有關的科研工作。這聽起來也許很簡單，做起來卻比較困難。當前人們的工作和生活節(jié)奏都很快，涉及到的工作內(nèi)容很多，教師難以拿出更多的時間投入到教學工作中，但我們認為只要你愿意投入更多的時間和精力，認真準備每一堂課的內(nèi)容，耐心和負責任地對待每個學生，服務于他們，將教學工作作為自己的神圣職責，你一定能做好本科生的教學工作，這一點是不可懷疑的。

隨著信息技術的發(fā)展，大學生們獲得知識和信息的渠道越來越多。這個年齡段的學生世界觀正在形成過程中，他們的思想非常活躍，見識也很廣，對待任何事情都要求比較高，因此，這就對我們的教學工作提出了挑戰(zhàn)。教學工作能否滿足學生的需求，他們是否認可我們，都成為我們在教學研究和研討中需要解決的問題。近年來學生曠課的現(xiàn)象逐年增多，嚴重影響了本科生的教學次序和水平；這從一方面反應了某些學生學習態(tài)度不端正，另一方面也反應了學生對我們的教學工作不夠滿意。除了對某些學生的批評外，是否應該檢討我們在教學上的不足呢？這是我們每個教師都應該思考的問題。因此教師應該拿出更多的時間進行教學研究和教學改革，從教學內(nèi)容和教學形式上來增強課堂教學的吸引力，增加課堂的活力，盡量將那部分學生吸引到課堂中來，這是每個教師應該考慮和探討的問題。

教師對學生的影響是非常深遠的，也許幾年后他所學的知識忘記了很多，但對老師的印象卻是揮之不去。因此教書育人是每位老師不可推卸的責任。教師在上課的同時，也要幫助學生樹立正確的人生觀，要強化他們的社會、家庭責任感和競爭意識。每位教師應該在提高教學水平的同時，嚴于律己，在學生中樹立起良好的形象，使學生從內(nèi)心中真正感受到這是一位負責任的老師。總而言之，對得起每位學生是我們每個教育工作者不可推卸的社會責任和道德義務。

3盡快幫助學生擺脫學習中的困境

計算機學院的學生大部分對電腦感興趣，但他們對計算機的認識僅僅停留在表面上。比如喜歡玩游戲、愿意熟悉一些陌生的軟件等，但缺乏對計算機內(nèi)在知識的認識和了解。眾所周知，計算機在處理復雜運算時非常容易，而在做一些識別工作時就顯得不那么容易，而人腦正好相反。因此計算機在處理某一個事件與人腦處理同一事件的方法上是有區(qū)別的，這就造成了學生在深入課程的學習時感到越來越困難，特別對硬件課程的學習感到更加吃力，甚至難于理解和接受，這往往會導致學生失去學習專業(yè)課的興趣，而接口技術課程正處于這種困境之中。我們進行了多次教學研討并與很多學生討論后認識到，其原因是學生習慣于用人腦的思維方式和解決問題的手段直接當作計算機處理問題的方式和手段，學生缺乏對計算機解決問題的基本方法和技巧的掌握，特別缺乏思維方式的升華過程。比如在解決某個具體問題時，在人腦的思維中也許某些條件是已知甚至是相關聯(lián)的，但在計算機的方法中它們可能是無關甚至是未知的。由于條件的不同，其解決方法會有差別，而學生很難區(qū)別。例如，人的視聽觸覺所獲取的資料與其識別的結(jié)果具有相當大的關聯(lián)性，甚至認為結(jié)果是必然的，沒有意識到獲取資料與識別結(jié)果之間存在著處理過程；而計算機則不同，它在獲取資料與得到結(jié)果之間需要進行大量的數(shù)據(jù)處理，這個過程對人腦是顯然的，而對計算機是不顯然的。如果在教學中教師不注重對人腦思維方式與計算機處理問題的方式的區(qū)別與聯(lián)系的深入講解，不重視對各課程之間知識點的連貫性講解，就會使學生陷入困境。因此在教學中幫助學生認識它們的差別，掌握計算機處理問題的方法，使學生盡快走出學習中的困境，是每位任課教師應當承擔的最基本的責任。

4堅持人性化教學方法

課堂內(nèi)容的人性化教學能使學生較容易地接受知識的難點，這是幫助學生理解課程內(nèi)容的有效方法之一。接口技術中涉及到的大部分可編程芯片都具有人性化設計的特點，即用人性化的思維方式借助于計算機的設計方法來設計芯片。如果我們能在課堂上將它們的人性化設計特點講清楚，學生聽起來會感到較為容易理解和接受。比如在講8259A中斷控制器與CPU的互動關系時，就可引入醫(yī)院中病人看病的過程，在這里醫(yī)生就相當于CPU，管理病人的護士相當于8259A中斷控制器，而等候的病人就相當于中斷源，一旦他們掛了號就相當于中斷登記，而掛號的先后就相當于各自的優(yōu)先級。護士臺上顯示的號碼表示醫(yī)生看到的病人(這個號碼被鎖存在8259A控制器中的正在服務寄存器中)由于護士只管理病人，而醫(yī)生僅給病人看病，因此醫(yī)生和護士是兩個相互獨立的體系，他們各自的狀態(tài)是相互不知的，這是問題的關鍵；在這里必須給學生講清楚醫(yī)生和護士是如何互動才能保證整個中斷系統(tǒng)的有效進行。比如醫(yī)生給病人看完病后，一定要以某種方式告知護士去顯示下一個號碼(即清除正在服務寄存器中的相應位)，目的是能讓下一個病人進去看病，這個過程就相當于中斷結(jié)束命令。另外，當一個危重病人來看病時，護士容許他打斷醫(yī)生對現(xiàn)行病人的治療，優(yōu)先對他治病，這就相當于中斷嵌套。還比如并行通信和串行通信所涉及到的握手信號的互動關系，就相當于兩人在確定一個事件的過程一樣，握手信號之間的互鎖關系是為了保證信號之間的交換是可靠的?？傊ㄟ^對教學內(nèi)容的人性化教學可使學生比較容易地理解很多概念，我們應該盡量多地掌握一些人性化教學內(nèi)容，以便在教學工作中獲得主動權。

5歸納與總結(jié)以強化知識體系

接口技術課程涉及到的知識點很多，某些類型的知識具有特殊含義，教學過程中要注重本質(zhì)內(nèi)容的講解，注重軟硬件關聯(lián)性的講解。比如涉及到的輸入輸出指令(IN和OUT指令)時，要使學生明白它們不僅僅是兩條匯編語言，而是與硬件信號有著密切關系的指令。當CPU執(zhí)行這兩條指令時，它們會涉及到三個硬件信號，即讀寫信號、地址信號和數(shù)據(jù)信號。理解輸入輸出指令與這三個硬信號之間的關系是學好接口技術課程的重要基礎，也是靈活設計各種接口電路的基礎，而這些軟硬結(jié)合的知識點往往不易引起學生的注意和重視。

接口技術的譯碼方法也非常有特點，通過歸納和總結(jié)要使學生理解尋址不是僅與地址信號和相關的控制信號有關，而且還有可能與命令字中的特征位及其個數(shù)有關{一位特征位就相當于一根特殊的地址線}，也有可能與命令字出現(xiàn)的順序有關，甚至有可能需要先發(fā)送尋址命令，然后再對數(shù)據(jù)操作，這些特點在接口技術中都體現(xiàn)的淋漓盡致。但重要的是能將這些特點用數(shù)字電路原理圖的形式畫出來，使學生們能意識到接口芯片內(nèi)部譯碼電路的設計原理，為接口電路的靈活設計打下基礎。

接口技術是軟件和硬件的結(jié)合，它有很多模版化的編程方式。比如基于微機的中斷程序的編寫方式，基于非微機的中斷程序的編寫方式，全雙工和半雙工的通信程序的編寫方式等，都具有固定的編程模式，這類問題在接口技術中有一定的代表性，也要幫助學生歸納和總結(jié)。

要幫助學生歸納出哪些接口芯片在完成初始化程序后就可以使用，而不需要另外的程序支持(比如定時器/計數(shù)器和DMA控制器)；哪些芯片不僅需要初始化，而且還要有相關的程序運行才能進行數(shù)據(jù)交換，這類問題要通過理論教學和實踐教學的互動才能使學生更好地掌握。

復位信號對接口芯片也是很重要的，要使學生明白接口芯片復位的目的和復位之后的狀態(tài)是什么？哪些芯片沒有復位？哪些芯片是軟復位？哪些芯片是硬復位？復位對芯片的運行會產(chǎn)生什么影響？這些問題需要總結(jié)，并通過實驗現(xiàn)象給予驗證。

總之，歸納與總結(jié)能使學生的知識體系更加強化。

6加強實踐教學力度

實踐教學是對理論教學的補充，通過實驗課學生進一步加深了對理論知識的理解，在實踐教學中我們特別注意以下幾個方面：

(1) 承擔理論課教學的教師盡量承擔實驗課教學，這能幫助教師在理論教學中盡可能與實驗現(xiàn)象相聯(lián)系，同時可以幫助教師總結(jié)和改進課堂教學的內(nèi)容，減少理論與實踐相脫離的可能性，因為實踐教學可以反映出學生對知識的掌握程度。

(2) 增加理論教學與實踐教學的互動力度，在每個實驗之后要對實驗過程和實驗現(xiàn)象的理論根據(jù)進行歸納和總結(jié)，使學生深入認識實驗結(jié)果的必然性，因此教學過程應遵循理論講授→實驗教學→理論深化的過程。

(3) 補充實驗內(nèi)容使學生根據(jù)個人興趣選做實驗。我們的實驗平臺是前年購置的，其實驗內(nèi)容非常有限，為此我們在新的實驗平臺上設計了很多新實驗，其內(nèi)容緊扣每章的重要知識點，注重工程應用，并加大綜合性實驗的設計，這樣既給學生提供了豐富的實驗內(nèi)容，又可減少相互抄襲實驗的現(xiàn)象。另外我們又開發(fā)了若干個實驗擴展板，設計了若干個擴展板實驗，供學生選做。

(4) 鼓勵學生設計實驗，以強化硬件設計能力。學生做實驗是被動行為，他只考慮如何根據(jù)所學的知識去完成實驗，做實驗前，他們認為實驗過程和所采取的電路都是正確的，而缺乏對實驗設計和實驗方法的思考，這種實驗教學模式不利于培養(yǎng)創(chuàng)造性人才。因此我們鼓勵學生自主設計并完成實驗，使其掌握設計思路、方法和過程，這樣他們所考慮的問題要復雜得多，有利于培養(yǎng)學生獨立工作的能力。

7課程的考核與評價

考能力而不是考記憶是我們引導學生注重能力培養(yǎng)的重要方面。幾年來，我們都采用開卷考試，始終保持部分試題來自于實際應用，強調(diào)基礎和應用相結(jié)合。這樣就克服了以簡單客觀題為主的考試弊端，考試能較好的反應考生的實踐能力和對知識的綜合應用能力。這種教學和考核方式在剛開學時就給學生交代清楚了，因此學生在平時學習時就注重實際綜合能力的訓練，從而使該課程取得了較好的教學效果，得到了學生的認可。

參考文獻

[1] 郭劍，朱立華，孫力娟. 程序設計實踐課程中程序員素質(zhì)的培養(yǎng)[J]. 計算機教育，2007，(11)25-27.

[2] 張迎新，肖媛媛，孫踐知. “數(shù)據(jù)庫應用基礎”實踐教學探索之教學模式研究[J]. 計算機教育，2007，(11)145-147.