微機接口技術(shù)課程教學(xué)改革探討

摘要：針對“微機接口技術(shù)”課程，以提高學(xué)生的綜合能力、加強素質(zhì)教育為主線，根據(jù)教學(xué)要求和課程特點，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面進行了探索，提出了課程建設(shè)的目標、主要內(nèi)容、教學(xué)模式和實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，開發(fā)了網(wǎng)上課程輔助教學(xué)系統(tǒng)。利用虛擬實驗，可以達到真實實驗的效果，實驗可以隨時隨地進行，從而提高了學(xué)習(xí)效率并降低了設(shè)備成本。

關(guān)鍵詞：微機接口；教學(xué)應(yīng)用；CAI；虛擬實驗；Web

0 引言

微機接口技術(shù)課程作為高等院校計算機、信息電子類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門集芯片技術(shù)與實踐于一體的課程。學(xué)生普遍感到微機接口技術(shù)這門課難學(xué)、難懂、概念抽象、感性認識差。學(xué)生學(xué)習(xí)完了這門課程后，對于接口芯片工作原理和在計算機中的實際應(yīng)用模糊不清，更談不上創(chuàng)新設(shè)計。

目前，我校多個專業(yè)開設(shè)了“微機接口技術(shù)”方面的課程。本文以電子信息、教育技術(shù)專業(yè)的教學(xué)為背景，以提高學(xué)生的綜合能力、加強素質(zhì)教育為主線，結(jié)合課程自身的特點和技術(shù)發(fā)展趨勢，從實際出發(fā)，提出了該課程建設(shè)的目標和主要內(nèi)容，開發(fā)了網(wǎng)上課程輔助教學(xué)系統(tǒng)，并取得了一定的成效。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

計算機技術(shù)已經(jīng)成為21世紀科技創(chuàng)新和新技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，給我們的工作和生活帶來巨大的變化。本課程的教學(xué)目的是：培養(yǎng)學(xué)生掌握計算機硬件和軟件的基礎(chǔ)知識、基本技術(shù)與基本應(yīng)用能力。本課程的教學(xué)現(xiàn)狀總結(jié)起來，主要存在以下幾個方面的問題。

(1)教學(xué)內(nèi)容的選擇

從計算機應(yīng)用的需要出發(fā)，需要較好地處理先進性和教學(xué)適用性的關(guān)系。當今計算機世界占有主導(dǎo)地位和絕對優(yōu)勢是Intel Pentium系列計算機，但講授難度較大，因此多數(shù)教材以8086為主要背景機。如何既系統(tǒng)地介

紹計算機的硬件技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)，又反映了微處理器最新技術(shù)的發(fā)展，如現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)流行實用的硬、軟件技術(shù)，以及64位微處理器及應(yīng)用?如何既注重實用性，又兼顧先進性?

(2)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的結(jié)合

學(xué)習(xí)這門課要通過足夠的實驗操作和一定數(shù)量的綜合設(shè)計性實驗，才能加深理解和掌握該課程的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)，初步具備計算機硬件技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用能力。理論教學(xué)主要在課堂上用電子教案分析講解，實驗通過程序設(shè)計或通過實驗機完成。那么，理論分析如何與實驗教學(xué)更好的結(jié)合起來，統(tǒng)一和完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)體系?

(3)驗證性實驗教學(xué)扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新欲望

目前高校中對于該門課程的實驗都采用實驗箱，對芯片功能進行驗證性實驗就算了，學(xué)生沒有自主的創(chuàng)新環(huán)節(jié)。在課程設(shè)計階段，老師把程序編寫好，學(xué)生照著老師的步驟連接好各種線路，再把程序錄入、調(diào)試運行，觀察結(jié)果寫出實驗報告就行了，因此學(xué)生不能真正了解實際工程中硬件設(shè)計的全部內(nèi)容，造成硬件設(shè)計很簡單的錯覺，最后導(dǎo)致所有學(xué)生的實驗報告都是一個結(jié)論。學(xué)生做實驗的效果不盡人意，主要體現(xiàn)在：由于受到經(jīng)費的限制，提供的實驗設(shè)備有限，學(xué)生因儀器數(shù)量不夠而不能在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗，不能滿足學(xué)生的要求；由于微型計算機發(fā)展飛速，實驗設(shè)備更新?lián)Q代跟不上微型計算機發(fā)展的速度，導(dǎo)致實驗內(nèi)容陳舊且不全面；實驗擴充接口形式固定，難于開展USB、LCD、IrDA等新型器件和總線的實驗，限制了學(xué)生開展新型實驗的發(fā)揮空間和創(chuàng)新能力的提高。

因此，積極地對微機接口技術(shù)課程進行教學(xué)改革，有效提高教學(xué)質(zhì)量是當前該門課程的重要任務(wù)。該門

課程作為匯編語言、計算機組成原理課程的后繼專業(yè)課程，是電子信息、教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生有效提高專業(yè)技能和動手、創(chuàng)性能力的一門重要課程。要有效提高該門課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，就必須在教學(xué)指導(dǎo)思想、教學(xué)實驗內(nèi)容和實驗組織方法等方面進行一系列改革。下面就這幾個方面進行詳細探討。

2 教學(xué)方法與教學(xué)手段

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容的更新

在該課程內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)體現(xiàn)出“基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實用性和一定的先進性”。為此，教學(xué)的主要指導(dǎo)思想之一，是更好地處理先進性和教學(xué)適用性的關(guān)系，既要盡量反映國內(nèi)外計算機系統(tǒng)及其接口技術(shù)發(fā)展的最新水平與趨勢，又要重視遵循教學(xué)規(guī)律，更好地體現(xiàn)“基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實用性和先進性”的統(tǒng)一；主要指導(dǎo)思想之二，是努力體現(xiàn)素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育的思想，注重理論與實踐的結(jié)合，原理、技術(shù)與應(yīng)用的結(jié)合，硬件與軟件的結(jié)合，將大量科研經(jīng)驗和應(yīng)用實例融會于基礎(chǔ)知識說明中，以更好地支持案例教學(xué)，培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和分析解決實際問題的能力；主要指導(dǎo)思想之三，是緊緊抓住非計算機專業(yè)人員學(xué)習(xí)計算機的目的是為了應(yīng)用這一特點，堅持“淡內(nèi)強外”的原則，即無論對微型計算機還是各種外圍芯片、外部設(shè)備，都應(yīng)適當?shù)瘍?nèi)部原理，而強化外部接口及應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用需要選擇可編程接口芯片的工作方式和編寫接口應(yīng)用程序。

2.2 課堂教學(xué)模式的變化

如果說教學(xué)內(nèi)容的改革是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證，那么，恰當?shù)慕虒W(xué)模式是取得良好教學(xué)效果的橋梁。要正確處理傳授知識與培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)之間的關(guān)系，根據(jù)學(xué)生水平的不同層次分級教學(xué)、因材施教。

(1)在課堂上力求以啟發(fā)式講授方法貫穿整個教學(xué)過程。通過不斷提出問題、解決問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思

考，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，加深對問題的理解。結(jié)合教師的科研講解實際應(yīng)用，體現(xiàn)了先進性與實用性相結(jié)合的改革方向。

(2)采取多種教學(xué)形式，加強學(xué)生能力的培養(yǎng)。教學(xué)中，在強調(diào)知識“量”的同時更要重視知識的“質(zhì)”，既要強調(diào)記憶又要注重思維，不但要求學(xué)會，而且要求會學(xué)，由教師單向的信息傳遞變?yōu)閹熒g雙向的信息交流，注意傳授知識與能力培養(yǎng)的有效結(jié)合。此外，還要組織學(xué)生積極參加各種形式的計算機知識與技能講座與競賽，充分發(fā)揮第二課堂的積極作用。

(3)運用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)手段是完成教學(xué)任務(wù)、實現(xiàn)教學(xué)目的的重要教學(xué)媒體，在教學(xué)過程中應(yīng)靈活使用多種教學(xué)手段。在“微機接口技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，我們充分利用了先進的計算機輔助教學(xué)手段，并且取得了較好的教學(xué)效果。現(xiàn)代多媒體的動畫技術(shù)、動態(tài)模擬、圖形等手段，使CAI課件能形象地表述教學(xué)內(nèi)容而且極具吸引力，有助于學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3 實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

實驗教學(xué)是該課程教學(xué)的重要組成部分，它和課堂教學(xué)緊密配合、互為補充，才能達到課程教學(xué)的基本目的和要求。

實驗課作為理工科教育的一個非常重要的手段，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，更重要的是要讓學(xué)生掌握和理解科學(xué)實驗的思想方法，培養(yǎng)解決實際問題的能力?！拔C接口技術(shù)”是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課程，在實驗課程體系的總體規(guī)劃上應(yīng)遵循：既要培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，又要重視培養(yǎng)其思維能力和創(chuàng)新能力。為此，在實驗教學(xué)中除常規(guī)的驗證性實驗外，要增加一定量的設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容，要求學(xué)生具有多方面的知識，注重所學(xué)理論知識的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。

3 課程輔助教學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)

為了更好的滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，我們設(shè)計了一個微機接口輔助教學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)界面如圖1所示。目前，系統(tǒng)安裝在計算中心的實驗室服務(wù)器上，供學(xué)生訪問學(xué)習(xí)。

系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識部分包括：微機接口技術(shù)概述、并行輸入輸出端口、串行通信接口、中斷技術(shù)、計數(shù)器定時器、DMA技術(shù)、D／A和A／D轉(zhuǎn)換器接口。其中每一部分包含多個Flash動畫文件。如中斷控制器8259A中斷響應(yīng)過程演示，如圖2所示。

多媒體計算機技術(shù)與儀器技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了虛擬實驗室實現(xiàn)的基礎(chǔ)，使人們擁有自己實驗室的幻想與愿望可以在計算機屏幕上通過場景式圖形界面而得以實現(xiàn)。虛擬儀器技術(shù)與認知模擬方法的結(jié)合也賦予虛擬實驗室的智能化特征，無論是學(xué)生還是教師，都可以自由地、無顧慮地隨時進入虛擬實驗室操作儀器，進行各種實驗。虛擬實驗室不但為實驗類課程的教學(xué)改革及遠程教育提供了條件和技術(shù)支持，還可以隨時為學(xué)生提供更多、更新、更好的儀器。利用虛擬實驗室能及時滿足學(xué)生對實驗的需求，增強并擴展了實驗教學(xué)的功能，同時也加大實驗教學(xué)的強度，提升實驗教學(xué)對學(xué)員創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)的力度，降低實驗教學(xué)對客觀物質(zhì)條件的依賴，突破了傳統(tǒng)教學(xué)手段，為學(xué)生構(gòu)建了一種全新的實驗教學(xué)模式，也為實現(xiàn)開放式實驗教學(xué)提供了強有力的支持。針對當前的教學(xué)存在的問題，我們對實驗教學(xué)進行研究和實踐，開發(fā)了具有交互功能的模擬實驗軟件。

主要實驗有：實驗一中斷控制，實驗二并行接口，實驗三定時器計數(shù)器，實驗四模數(shù)轉(zhuǎn)換，實驗五、六數(shù)模轉(zhuǎn)換，實驗七人機接口，實驗八串行輸入輸出。如圖3所示。每個實驗包括實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、程序、實驗步驟。中斷控制實驗的操作界面如圖4所示。

系統(tǒng)中補充了USB、LCD、紅外線、藍牙接口等知識，以及接口軟件的編程方法，供學(xué)生課外學(xué)習(xí)，增加知識。提供警車顯示屏RS232串口信息傳輸、紅外接口程序設(shè)計、紅外遙控電子密碼鎖設(shè)計、USB接口技術(shù)應(yīng)用、基于HCI的藍牙程序設(shè)計等的工程應(yīng)用案例?？蓾M足指導(dǎo)學(xué)生開展課程設(shè)計和課外創(chuàng)新實踐活動的需要，或者滿足部分學(xué)生在更寬的范圍內(nèi)選擇實驗題目的需要。

4 結(jié)束語

微機接口技術(shù)課程的教學(xué)改革是一個長期的過程，不可能一蹴而就，需要理論教學(xué)內(nèi)容、實驗內(nèi)容以及實驗組織方式和教學(xué)模式等多因素結(jié)合。本文通過作者自己的教學(xué)實踐，就教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)的一些問題的進行了探討。

在今后的教學(xué)改革和課程建設(shè)中，要堅持重視理論基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實踐綜合能力、提高整體教學(xué)質(zhì)量，真正實現(xiàn)理論和實際相結(jié)合，強化創(chuàng)新意識，強化能力培養(yǎng)，逐步建成反映現(xiàn)代教育思想和教育觀念，適合培養(yǎng)現(xiàn)代復(fù)合型人才的計算機硬件技術(shù)課程新體系。

對于系統(tǒng)中存在的，如CAI系統(tǒng)實驗內(nèi)容還不夠完善，交互性上面做的不夠，課程立體化教學(xué)資源不足等問題，今后在教學(xué)中要加以補充和完善。