微機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)改革探討

張小紅

湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 524048

微機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)改革探討

張小紅

湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 524048

實驗教學(xué)是課程教學(xué)中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，針對微機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，從實驗內(nèi)容和方法、教材、考核方法、管理模式4個方面出發(fā)，提出一些改革思路。

微機原理與接口技術(shù)；實驗；改革

Author’s address School of Informat ion Technology and Science, Zhanj iang Normal Col lege, Zhanj iang, Guangdong, China 524048

微機原理與接口技術(shù)是計算機、電子信息及電氣類專業(yè)的一門專業(yè)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，可以深入了解微型計算機系統(tǒng)的組成、工作原理及常規(guī)接口技術(shù)，掌握系統(tǒng)和接口的程序設(shè)計，并為以后的開發(fā)和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)[1]。該課程的特點是概念抽象，實踐性強，因此在教學(xué)過程中，除了課堂的理論學(xué)習(xí)之外，還需要良好的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)與之配合。通過實驗不僅可以提高學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步加深對微機結(jié)構(gòu)、匯編語言及各種指令系統(tǒng)等知識的理解，還使學(xué)生對計算機內(nèi)部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認(rèn)識。實驗教學(xué)在對學(xué)生能力培養(yǎng)方面起著理論教學(xué)不可替代的作用，但由于種種原因，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)相對薄弱，存在一些問題，需要進(jìn)行探索和改革。

1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 實驗教學(xué)理念

實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)，處于輔助教學(xué)的位置。作為理論教學(xué)的附屬品，沒有在教學(xué)中起到相輔相成、承前啟后的作用[2]。

1.2 實驗教學(xué)內(nèi)容及方式

湛江師范學(xué)院微機原理與接口技術(shù)實驗課是面向全院計算機、電子信息、汽車、電氣等工科類專業(yè)的學(xué)生，一般是根據(jù)教學(xué)大綱安排固定的實驗教學(xué)時間和內(nèi)容，實驗均在統(tǒng)一固定的微機實驗箱上進(jìn)行。課前學(xué)生預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，了解相關(guān)實驗項目的內(nèi)容、要求和目的等情況；課上聽取教師的詳細(xì)講解，按照實驗指導(dǎo)書按部就班地進(jìn)行實驗操作，記錄、分析實驗結(jié)果；課后完成報告，由教師批閱。整個實驗教學(xué)過程中學(xué)生缺乏主觀能動性，不利于學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

實驗過程中側(cè)重于基本內(nèi)容、原理和實驗操作的講解，而實驗內(nèi)容中驗證性實驗比重大，設(shè)計性、綜合應(yīng)用性實驗偏少。實驗內(nèi)容上主要分為匯編語言部分和接口兩部分。其中匯編語言部分主要包括上機過程、分支程序、循環(huán)程序、子程序的編寫與調(diào)試、中斷調(diào)用等。接口部分主要包括串/并行口、中斷控制、存儲器擴展、定時/計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換等。由于驗證型實驗較多，又相對簡單，學(xué)生實驗時間減少，動手能力下降，提問和思考的機會也不多。這樣導(dǎo)致學(xué)生要么認(rèn)為實驗很難，要么認(rèn)為很簡單，對實驗的興趣下降，實驗報告也是千篇一律，對實驗本身一知半解或根本不理解。

1.3 實驗設(shè)備與教材

目前使用的湖北眾友公司的實驗箱，集成度高、設(shè)備老化、實驗項目模塊化，所提供的實驗項目大多為對單個芯片的驗證性實驗，并且實驗系統(tǒng)中都固化有相應(yīng)的程序，學(xué)生直接調(diào)用程序就可以完成實驗內(nèi)容。同時，實驗箱上的芯片引腳集中，學(xué)生實驗時只需連接引線，對芯片封裝形式、工作時序及片選地址的譯碼計算等絲毫不清楚。以上弊端使學(xué)生處于被動接受的地位，無法發(fā)揮積極性、主動性和創(chuàng)造性[3]。

實驗教材采用實驗箱配套的實驗操作指導(dǎo)手冊，缺乏對實驗理論與特點的系統(tǒng)介紹，采取“示范型”的方式，實驗形式固定、實驗內(nèi)容單一，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力的目的。

1.4 學(xué)生現(xiàn)狀

學(xué)生普遍存在理論與實踐脫節(jié)現(xiàn)象，不少學(xué)生學(xué)完課程后，對于微機原理與接口技術(shù)的理論知識認(rèn)識并不深刻，在實際應(yīng)用中不能學(xué)以致用。微機原理與接口技術(shù)屬于硬件類課程，內(nèi)容抽象，多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，主動性差。學(xué)生對實驗內(nèi)容缺乏選擇權(quán)，所有學(xué)生都進(jìn)行一樣內(nèi)容、一樣要求、一樣預(yù)期結(jié)果的實驗。而實驗考核方式主要參考學(xué)生實驗報告，實驗項目的測試及具體實驗操作，并不能完全反映學(xué)生的真實水平。同時容易使學(xué)生在思想上產(chǎn)生重理論、輕實踐，重操作、輕設(shè)計，重結(jié)論、輕分析的傾向[1]。

2 改革措施及方法

2.1 改革實驗內(nèi)容和方法

1）改革實驗教學(xué)內(nèi)容?？朔鹘y(tǒng)實驗內(nèi)容的不足，必須重新審定實驗課程的內(nèi)容。既要保證實驗課能夠為理論教學(xué)提供支撐作用，又要實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的目的，從而使學(xué)生的綜合實踐能力在實驗過程中得到有效的鍛煉。適當(dāng)加大設(shè)計性與綜合性實驗的比例，做到循序漸進(jìn)，由淺到深，由簡單到復(fù)雜。將實驗內(nèi)容分成3個層次。

①驗證性實驗。主要將各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容以直觀的形式演示出來，幫助學(xué)生理解和把握教學(xué)內(nèi)容。同時實驗課中產(chǎn)生的新問題，可以引導(dǎo)學(xué)生去探索新的知識，引導(dǎo)后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過上機操作掌握計算機軟、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法，如DEBUG調(diào)試環(huán)境的熟悉，常規(guī)軟件編寫，并行接口8255，定時器/計數(shù)器8253，中斷控制器8259，數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809等實驗。

②設(shè)計性實驗。在較好完成驗證性實驗的基礎(chǔ)上，引入與專業(yè)知識結(jié)合性較強的設(shè)計性實驗。根據(jù)教師給定的實驗要求，學(xué)生自己設(shè)計電路，編寫、調(diào)試程序。這樣，學(xué)生在實踐過程中不但學(xué)會應(yīng)用匯編語言編寫程序，而且掌握如何控制計算機各部件的運行方法。進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的動手能力，提高了獨立分析問題、解決問題的能力。

③綜合性實驗。綜合性實驗的目的是要將學(xué)生學(xué)過的主要功能部件有機地結(jié)合起來，形成一個有意義的整體。該類實驗可以安排在課程設(shè)計階段。綜合性實驗是由教師根據(jù)不同專業(yè)給出實驗項目，學(xué)生根據(jù)所掌握的知識，跳開實驗儀器的限制，通過不同的方法和不同的途徑來完成實驗。例如，直流電機控制系統(tǒng)所用到的接口芯片8253、8255、8259和DAC0832在驗證性實驗階段都進(jìn)行了學(xué)習(xí)，但本系統(tǒng)中，學(xué)生需要將上述芯片綜合在一起，這就需要學(xué)生能夠從局部到整體，從簡單到復(fù)雜，實現(xiàn)對微機原理及整個系統(tǒng)的理解和把握[4]。再如，步進(jìn)電機驅(qū)動實驗，利用8253定時/計數(shù)器進(jìn)行定時，定時時間到則向8259申請中斷，利用8255驅(qū)動步進(jìn)電機，使步進(jìn)電機按照準(zhǔn)確的速度運轉(zhuǎn)。通過實驗，學(xué)生綜合應(yīng)用了8253、8259、8255芯片及匯編語言程序設(shè)計的諸多知識，獨立完成硬件設(shè)計和程序設(shè)計[3]。

2）改革實驗教學(xué)方法。在微機原理與接口技術(shù)的實驗中，根據(jù)以上實驗的層次要求，采用不同的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，這樣可以取得更好的教學(xué)效果。

①示范式。驗證性實驗階段，采用示范的教學(xué)模式。學(xué)生由于剛接觸微機軟、硬件結(jié)合的實驗，對匯編語言調(diào)試工具和實驗箱并不熟悉，實驗中遇到故障往往不知如何排除。在這一階段的教學(xué)過程中，可以用—個簡單的實驗為例進(jìn)行演示，讓學(xué)生熟悉實驗箱，熟悉利用軟件進(jìn)行編寫、調(diào)試和運行程序等實驗步驟，為其后續(xù)階段的實驗奠定基礎(chǔ)。

②啟發(fā)式。設(shè)計性實驗階段，教師以啟發(fā)、引導(dǎo)為主，不進(jìn)行示范，鼓勵學(xué)生相互討論。對實驗中出現(xiàn)的問題，只作指導(dǎo)性提示，不作具體解釋，更不動手排除。充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮自己的主動性和創(chuàng)造性。

③開放式。綜合性實驗階段，把主動權(quán)交給學(xué)生，2～3人成立一個小組，以小組的形式自行選題、自行設(shè)計、自行實驗，互相之間取長補短，完成整個設(shè)計。實驗時間為一學(xué)期到一年。教師只作技術(shù)上的咨詢和結(jié)果上的考核驗收。

2.2 改革實驗教材

在整個實驗教學(xué)改革過程中，實驗教材應(yīng)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，取消具體的實驗步驟、實驗線路連接和實驗程序，增加對實驗?zāi)康?、?nèi)容、原理、程序流程圖及拓展思考等內(nèi)容的描述，使學(xué)生在實驗教材的指導(dǎo)下能夠迅速進(jìn)入角色，完成實驗任務(wù)。

針對現(xiàn)有實驗箱的弊端，鼓勵學(xué)生自行開發(fā)實驗板，利用實驗箱上提供的8086CPU板，自己動手完成電路構(gòu)建、硬件分配、程序編寫調(diào)試等過程，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時增強學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

2.3 建立科學(xué)的實驗考核方法

對學(xué)生實驗科學(xué)合理地考核評定，是實驗教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)微機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)的特點，從有利于激發(fā)學(xué)生實驗興趣出發(fā)，以提高獨立實驗、設(shè)計和創(chuàng)新能力為目的，確定實驗考核方式。不同的實驗內(nèi)容，考核方式不同，綜合評定學(xué)生的實驗成績[1]。

1）驗證性實驗的考核方式，主要考核學(xué)生在實驗中動手動腦的能力，考核學(xué)生對實驗原理的掌握情況。學(xué)生實驗成績由平時實驗成績、實驗知識考核成績和實驗操作考核成績?nèi)糠纸M成。

2）設(shè)計性實驗考核方式，主要考核學(xué)生實驗設(shè)計過程中，實驗原理和技術(shù)的合理性，實驗操作的可行性，實驗結(jié)果的正確性。學(xué)生實驗成績由設(shè)計方案、實驗過程、數(shù)據(jù)分析和實驗報告幾部分組成。

3）綜合性實驗考核方式，以學(xué)生自主設(shè)計的實驗方案為主，重點考查學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新的能力。實驗成績采用論文答辯的方式評定，學(xué)生要將選題報告、設(shè)計方案、實驗過程、方法、分析及結(jié)論寫成論文，指導(dǎo)教師評閱后組織答辯。

2.4 改革實驗室管理模式

逐步建立開放性的實驗環(huán)境，保證實驗室的開放時間，可以使學(xué)生充分利用實驗室資源，增加自主學(xué)習(xí)時間。例如，可以對實驗內(nèi)容做較好的預(yù)習(xí)，對程序做初步的調(diào)試，做一些創(chuàng)新性實驗的開發(fā)和研究等，使學(xué)生的整體素質(zhì)得到提高。

3 結(jié)語

微機原理及接口技術(shù)實驗教學(xué)改革，有效地突出學(xué)生的主體地位，提高學(xué)生自主創(chuàng)新的能力。實驗教學(xué)改革是一項任重道遠(yuǎn)的長期任務(wù)，只有立足實驗教學(xué)的實際，不斷總結(jié)經(jīng)驗、改革創(chuàng)新并加以完善，才能建立起一套完整的實驗教學(xué)體系，更好地適應(yīng)社會對創(chuàng)新人才的需要。

[1]馬武剛.微機原理及接口技術(shù)實驗教學(xué)改革探討[J].大眾科技,2007(7):37-38.

[2]李欣光.微機原理與接口實驗教學(xué)改革與探索[J].實驗室科學(xué),2009(8):44-45.

[3]張俊梅,闞江明,郭文會.建立培養(yǎng)創(chuàng)新能力的微機原理綜合設(shè)計性實驗的研究與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2010(3):69-70.

[4]東野長磊,戚梅.提高微機原理實驗教學(xué)水平 強化創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].福建電腦,2008(12):24.

Discussion on Teaching Reform of Microcomputer Principles and Inter face Technology Experiment//

Zhang Xiaohong

Experimental teaching is an indispensable impor tant l ink in the course teaching. In the l ight of the teaching situation of microcomputer principles and inter face technology experiment, this ar ticle points out some reform thoughts about the experimental contents and methods, the teaching materials, the assessment methods and the management mode.

microcomputer principles and interface technology; experiment; reform

G652

B

1671-489X(2012)21-0113-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.21.113

作者：張小紅，碩士，通信工程師，研究方向為計算機技術(shù)。