《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)研究

程宏斌

（常熟理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)研究

程宏斌

（常熟理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

針對(duì)目前《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程存在的教學(xué)內(nèi)容不適宜、硬件教學(xué)條件較差以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等問題，本文提出了提高教師個(gè)人素質(zhì)，激發(fā)教與學(xué)的興趣，合理選擇教學(xué)內(nèi)容，改善實(shí)踐教學(xué)條件和豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容等改革措施，以期提高課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是理工科類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，該課程是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程。課程任務(wù)是使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的基本組成、工作原理、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)方法、接口電路及硬件連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念。學(xué)會(huì)使用匯編語言來控制計(jì)算機(jī)，能通過微機(jī)接口完成簡單微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組建，使學(xué)生具有微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力，在此基礎(chǔ)上了解當(dāng)今計(jì)算機(jī)硬件的新技術(shù)、新理論和新方法。

該課程內(nèi)容抽象、繁雜，基礎(chǔ)性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，并且學(xué)時(shí)有限，學(xué)起來艱澀難懂，是學(xué)生普遍反應(yīng)難學(xué)的課程之一。目前大多數(shù)院校的《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀，主要表現(xiàn)在重軟輕硬、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、教學(xué)內(nèi)容不合理、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等方面。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

（一）硬件教學(xué)條件普遍較差，教師與學(xué)生興趣都不高

相對(duì)基礎(chǔ)軟件的教學(xué)，硬件課程的教學(xué)實(shí)施比較困難，通常每門課程需要配備專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相應(yīng)的輔助設(shè)備（如仿真器、示波器等）。不僅設(shè)備價(jià)格昂貴，而且實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損耗和維護(hù)工作量較大，對(duì)實(shí)驗(yàn)室教師的技術(shù)要求也較高。因此，國內(nèi)大多數(shù)高校在硬件課程及實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)方面都明顯不足，這導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)硬件課程在教學(xué)上的不足。

微機(jī)的硬件知識(shí)從客觀上來說存在不直觀、講授抽象、枯燥等情況，學(xué)生學(xué)起來也困難。由于學(xué)生電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)較差，對(duì)硬件的分析理解能力受到一定限制，學(xué)習(xí)困難很大。另外，國內(nèi)各高校大多以16位8086/8088CPU作為主要內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。而CPU已發(fā)展到64位，所以一些學(xué)生認(rèn)為該課程沒有實(shí)用性，學(xué)習(xí)目的不明確。還有一些學(xué)生認(rèn)為微機(jī)原理復(fù)雜，要搞懂不容易，畏難情緒嚴(yán)重，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠。硬件新知識(shí)的過快更新給教師帶來了巨大的工作壓力，熟悉并掌握新的教學(xué)知識(shí)和內(nèi)容往往需要幾年時(shí)間的摸索和實(shí)踐，因此教師往往對(duì)本課程的教學(xué)缺乏足夠的興趣和信心［1］。

(二)教學(xué)內(nèi)容不適宜

目前微機(jī)原理教學(xué)中使用的一般教材都與實(shí)際聯(lián)系不緊密，課程的有些內(nèi)容比較落后，闡述當(dāng)前微機(jī)先進(jìn)技術(shù)的微機(jī)原理教材很少，學(xué)生無法找到與教材上相對(duì)應(yīng)的實(shí)物。再加上現(xiàn)有硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可視性不高、直觀性差，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不佳。

相反，一些最新出版的教材是將16位的8086內(nèi)容全部刪掉，全面講述32位Pentium系列微機(jī)原理知識(shí)。這是對(duì)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行的徹底改革。雖然教材基本反映了微機(jī)技術(shù)的最新進(jìn)展，摒棄了落后的內(nèi)容。但是教學(xué)內(nèi)容起點(diǎn)高，難度大，比如直接引入段描述符、保護(hù)模式下的分段分頁機(jī)制和特權(quán)級(jí)保護(hù)等知識(shí)，但由于沒有8086中的基礎(chǔ)、沒有存儲(chǔ)器分段概念、16位寄存器尋址等基本概念作為根基，學(xué)生普遍反映知識(shí)難以理解，不能達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。

（三）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》內(nèi)容比較復(fù)雜、抽象，是一門基礎(chǔ)性、理論性非常強(qiáng)的課程。但也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生要真正地理解和掌握硬件知識(shí)，必須把理論知識(shí)與課程實(shí)驗(yàn)甚至實(shí)際應(yīng)用開發(fā)結(jié)合起來。而目前大多數(shù)高校的微機(jī)原理硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境簡單，實(shí)際應(yīng)用開發(fā)更是欠缺。例如，微機(jī)實(shí)驗(yàn)所用的配套微機(jī)陳舊老化，實(shí)驗(yàn)時(shí)接口損壞之類的故障頻頻發(fā)生，極大地影響了實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，造成學(xué)生在潛意識(shí)里產(chǎn)生抵觸情緒，對(duì)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)失去興趣。另外，實(shí)踐教學(xué)時(shí)間不足，學(xué)生沒有條件進(jìn)行基本的硬件電路設(shè)計(jì)、調(diào)試。

二、教學(xué)改革思路

（一）提高教師個(gè)人素質(zhì)，激發(fā)教與學(xué)的興趣

作為課程教學(xué)的主導(dǎo)，教師應(yīng)該在學(xué)術(shù)專業(yè)和教學(xué)能力方面強(qiáng)化提高。應(yīng)關(guān)注國外優(yōu)秀計(jì)算機(jī)系列原版教材，并將其引入課程教學(xué)。另外，為了搞好課程教學(xué)，教師應(yīng)該積極開展微機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐，個(gè)人盡力購置相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和應(yīng)用開發(fā)工具，積極實(shí)踐，在生產(chǎn)實(shí)際中增強(qiáng)動(dòng)手能力和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

教師在教學(xué)中應(yīng)做到嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真和博學(xué)，熱心地為學(xué)生解惑釋疑。同時(shí)，教師應(yīng)在教學(xué)中營造一個(gè)輕松、和諧的學(xué)習(xí)氣氛，讓學(xué)生愉快學(xué)習(xí)，應(yīng)多通過形象的比喻來闡述剖析復(fù)雜的原理。

要盡快改變學(xué)生“重軟輕硬”的現(xiàn)象，使學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)逐步完善。部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)就是學(xué)習(xí)軟件使用、軟件編程和軟件開發(fā)，硬件課程對(duì)他們沒有用處。要指導(dǎo)學(xué)生不要狹義地看待課程的作用，并不是沒有直接的應(yīng)用就是沒有作用。微機(jī)原理課程主要是讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)通用微型計(jì)算機(jī)的工作原理，而不是表面的部件組裝知識(shí)，它有助于學(xué)生理解其他后續(xù)課程，如操作系統(tǒng)、編譯技術(shù)，為面向應(yīng)用的單片機(jī)技術(shù)和嵌入式技術(shù)打下基礎(chǔ)［2］。

老賈一搖手：“山不在高，有仙則靈。我老家那里的和尚很有名，據(jù)說都是反右時(shí)逃難躲進(jìn)破廟里的，后來也不想還俗了，干脆當(dāng)起了真和尚。村里有什么疑難雜癥，反倒去找他的治好了?！?/p>

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在本課程的第一次課上，教師應(yīng)該對(duì)本課程做詳細(xì)的介紹，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)本課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的地位，是單片機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、DSP、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等后續(xù)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。再講述該課程在社會(huì)各領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，給學(xué)生展示成熟的應(yīng)用案例和優(yōu)秀的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)物、也可以介紹教師在微機(jī)應(yīng)用開發(fā)方面的科研成果。教師也應(yīng)實(shí)事求是地介紹一些課程的教與學(xué)的現(xiàn)狀，提供一些學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)建議。使學(xué)生能夠明確目標(biāo)，樹立信心。

（二）合理選擇并改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容

由于微機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展日新月異，而多數(shù)高校的《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容基本還是以8086/8088CPU為主體進(jìn)行講述，很少講述最新的硬件技術(shù)和產(chǎn)品。

鑒于本課程的主要目的是讓學(xué)生掌握微機(jī)的基本原理、概念和方法，所以教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)講授微機(jī)基本概念、基本工作原理和基本實(shí)現(xiàn)方法，即在保證16位微機(jī)的基本教學(xué)內(nèi)容的前提下，要適當(dāng)引入32位微機(jī)的原理和技術(shù)，教學(xué)中要適當(dāng)補(bǔ)充主流微機(jī)技術(shù)，加強(qiáng)微機(jī)外圍接口芯片技術(shù)的介紹和應(yīng)用，加強(qiáng)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)踐開發(fā)。尤其對(duì)于普通本科院校學(xué)生，更應(yīng)該立足于實(shí)際，以8086CPU為主進(jìn)行微機(jī)課程教學(xué)。在此基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)其他后續(xù)硬件課程和高檔的微機(jī)技術(shù)。

例如，課程中重點(diǎn)講授常規(guī)的16位微機(jī)8086CPU的知識(shí)內(nèi)容，如有關(guān)尋址方式、8086內(nèi)部結(jié)構(gòu)、中斷技術(shù)、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、基本接口技術(shù)等章節(jié)，在此教學(xué)基礎(chǔ)上，介紹當(dāng)前的一些新的微機(jī)技術(shù)，如Pentium、P4等新型CPU的技術(shù)和特點(diǎn)、現(xiàn)代微機(jī)硬件系統(tǒng)中的總線技術(shù)、超標(biāo)量流水線、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)以及高速緩存技術(shù)等［3，4］。

課程教學(xué)之余，為了拓展學(xué)生的知識(shí)面，可以引導(dǎo)學(xué)生課外閱讀一些當(dāng)前新的實(shí)際微機(jī)技術(shù)，例如酷睿2雙核CPU、PCI-E視頻接口、SATA硬盤接口等內(nèi)容，使學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)中的微機(jī)硬件產(chǎn)品實(shí)際接軌，讓學(xué)生像看小說一樣閱讀即可，以豐富學(xué)生的微機(jī)新知識(shí)和新技術(shù)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性。

為了更好地把課堂學(xué)習(xí)的硬件理論吸收消化，學(xué)生必須通過微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)才能鞏固、加深知識(shí)。所以除了具備必備的微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)箱之外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)需要基本的微機(jī)應(yīng)用開發(fā)硬件設(shè)備和相應(yīng)的工具，元器件耗材。另外配備動(dòng)手能力強(qiáng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)教師也是必要的。

在此基礎(chǔ)上，為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，以驗(yàn)證性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合為主，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與全國電子設(shè)計(jì)競賽、機(jī)器人大賽等科技活動(dòng)相結(jié)合，適當(dāng)增加實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的介紹，不斷豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。例如：一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該有：①匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；②存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)；③定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)；④中斷控制器實(shí)驗(yàn)；⑤串行接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)；⑥并行接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)范例對(duì)其進(jìn)行改造來提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用能力。另外，可選擇工礦企業(yè)中的一些微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例作為教學(xué)案例，增加實(shí)用性微機(jī)技術(shù)的講授。例如交通信號(hào)燈控制、自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)等，對(duì)這些實(shí)用的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析、方案設(shè)計(jì)、譯碼電路、接口芯片初始化、硬件驅(qū)動(dòng)程序和功能程序編寫以及系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行完整的講解［5］。

三、結(jié)語

為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前大多數(shù)高?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)面臨的問題，本文提出了相關(guān)的改革思路：提高教師個(gè)人素質(zhì)，激發(fā)教與學(xué)的興趣、合理選擇并改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、改善實(shí)踐教學(xué)條件和完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以期對(duì)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)改革提供參考。

［1］張紅民.微機(jī)原理及應(yīng)用教材與教學(xué)內(nèi)容改革思考［J］.理工高教研究，2009，28（5）：105-107．

［2］趙若陽，李寧，庫少平.計(jì)算機(jī)硬件課程體系及內(nèi)容改革的思考［J］.計(jì)算機(jī)教育，2006（3）：47-49．

［3］謝勤嵐.微機(jī)原理課程教學(xué)改革的探討［J］.理工高教研究，2009，28（4）：136－138．

［4］馬旭東.微機(jī)系統(tǒng)與接口課程教學(xué)改革思路與實(shí)踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（3）：7-9．

［5］艾德才.大學(xué)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)內(nèi)容改革勢在必行［J］.計(jì)算機(jī)教育，2005（3）：75-78．

Research on The Teaching of M icrocom puter Princip le and Interface Technology

CHENGHong-bin
(School of Computer Science and Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

M icrocomputer princip le and interface technology is an integrated curriculum involving computer hardware and software technologies.The paper proposed some corresponding reform measures aimed at the problems of inappropriate teaching content,poor teaching hardware conditions and weak experiment.In the meantime,we put forward the method of improving the qualities of teachers,stimulating the interest of teaching and learning,choosing the teaching contents reasonably,and improving the conditions and enriching the content of practice teaching to improve the quality of teaching and learning.

teaching reform;teaching content;experiment

G642

A

1008-2794（2011）06-0110-03

2011-03-17

程宏斌（1975—），男，湖北黃岡人，常熟理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院講師，碩士，主要研究方向?yàn)闊o線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

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