機(jī)械專(zhuān)業(yè)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程改革中的能力培養(yǎng)

劉奇元, 羅烈雷, 陳衛(wèi)國(guó)

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機(jī)械專(zhuān)業(yè)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程改革中的能力培養(yǎng)

劉奇元, 羅烈雷, 陳衛(wèi)國(guó)

(湖南文理學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 常德, 415000)

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是機(jī)械專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課, 知識(shí)點(diǎn)多, 實(shí)踐性強(qiáng). 本文以“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程為平臺(tái), 結(jié)合機(jī)械專(zhuān)業(yè)特征, 從課堂和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)注重學(xué)生的工程能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng). 課堂上抓基礎(chǔ), 強(qiáng)調(diào)工程能力的培養(yǎng); 實(shí)踐中重思維, 強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力的鍛煉. 經(jīng)過(guò)一年來(lái)的課程改革, 有效地提高了教學(xué)質(zhì)量, 深受學(xué)生的歡迎.

微機(jī)原理與接口技術(shù); 機(jī)械專(zhuān)業(yè); 課程改革; 能力培養(yǎng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技事業(yè)的迅速發(fā)展, 對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提出了許多新的要求, 尤其是對(duì)工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 提出了更高的要求[1]. “微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課, 是學(xué)生在后續(xù)機(jī)電與控制類(lèi)課程學(xué)習(xí)中的重要基礎(chǔ), 所以在該門(mén)課程的教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)中, 也必然要體現(xiàn)出機(jī)械專(zhuān)業(yè)方面的工程能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng).

1 課程中能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的基本原理、程序設(shè)計(jì)方法及微機(jī)接口應(yīng)用的基本方法, 培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)解決問(wèn)題的初步能力, 為設(shè)計(jì)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下牢固的基礎(chǔ)[2]. 本課程知識(shí)點(diǎn)多, 軟硬件并重, 具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性與應(yīng)用性.

由于“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的這些特點(diǎn), 當(dāng)前教學(xué)中總是存在“老師難教, 學(xué)生難學(xué)”的尷尬局面. 導(dǎo)致這種局面的難點(diǎn)之一在于該門(mén)課程內(nèi)容豐富, 理論性強(qiáng), 概念抽象, 難以把握, 實(shí)踐性強(qiáng), 實(shí)際應(yīng)用能力要求高, 技術(shù)更新快[3]; 難點(diǎn)之二在于匯編語(yǔ)言中邏輯思維嚴(yán)密, 與硬件接口聯(lián)系緊密, 不似C語(yǔ)言或C++語(yǔ)言人性化, 學(xué)生無(wú)所適從; 難點(diǎn)之三在于對(duì)那些沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序算法的非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言, 許多硬件原理無(wú)法理解, 又無(wú)合適的方法映射到自己熟悉的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域, 感到迷惘. 對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言, 普遍感到比較難學(xué), 不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 這樣就加大了該課程在機(jī)械專(zhuān)業(yè)中教學(xué)與實(shí)踐方面的難度. 同時(shí), 現(xiàn)在新修改的教學(xué)計(jì)劃實(shí)行課時(shí)壓縮, 需要講授的內(nèi)容卻比原來(lái)有增無(wú)減. 讓學(xué)生理解透書(shū)本內(nèi)容尚且不易, 在課程中對(duì)學(xué)生能力方面的培養(yǎng)則更加欠缺,導(dǎo)致當(dāng)前在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中僅注重知識(shí)的傳授, 缺乏跟專(zhuān)業(yè)的鏈接和對(duì)能力的培養(yǎng).

2 機(jī)械專(zhuān)業(yè)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中能力的培養(yǎng)

本人在機(jī)械專(zhuān)業(yè)執(zhí)教“微機(jī)原理與接口技術(shù)”六年, 前兩年也經(jīng)歷了這些“老師難教, 學(xué)生難學(xué)”的尷尬局面, 在與經(jīng)驗(yàn)豐富的老師交流指導(dǎo)下以及與學(xué)生心與心的溝通中, 針對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn), 為培養(yǎng)學(xué)生的工程能力及創(chuàng)新能力, 從課堂和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)課程進(jìn)行了改革.

2.1 抓課堂, 重基礎(chǔ), 培養(yǎng)工程能力

課堂是重點(diǎn), 基礎(chǔ)是關(guān)鍵. 充分利用課堂時(shí)間, 將基礎(chǔ)講透切, 將難點(diǎn)利用生活或工程中的實(shí)例化解, 并在講解當(dāng)中, 注意引導(dǎo)學(xué)生自己思考, 用他們的方式去解決問(wèn)題. 比如在講解進(jìn)位標(biāo)志的時(shí)候, 為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情, 可補(bǔ)充歷史上第一臺(tái)計(jì)算機(jī), 即帕斯卡在17世紀(jì)發(fā)明的機(jī)械式加法器, 由一系列齒輪組成的裝置, 引導(dǎo)學(xué)生在自己熟悉的機(jī)械領(lǐng)域中思考加法器的工作原理, 同時(shí)提出它是如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)位的問(wèn)題. 帕斯卡使用的是棘輪, 可不可以使用其他機(jī)構(gòu), 解釋原因. 這些完全是機(jī)械專(zhuān)業(yè)的語(yǔ)言, 這些問(wèn)題提出來(lái), 學(xué)生興趣很高.

課堂時(shí)間有限, 不可能面面俱到, 撒大網(wǎng), 要重基礎(chǔ), 抓重點(diǎn), 在重點(diǎn)與難點(diǎn)知識(shí)中引入工程問(wèn)題, 用工程分析的思路去理解重點(diǎn)與難點(diǎn). 尋址一節(jié)牽涉微機(jī)中最基本的工作方式, 且與存儲(chǔ)器、接口關(guān)系緊密, 教材中的內(nèi)容包含尋址分類(lèi)、段約定、段超越、存取操作數(shù)等許多內(nèi)容. 點(diǎn)多面雜, 學(xué)生不易理解. 課堂中可抓住“通過(guò)地址找數(shù)據(jù)”這個(gè)核心, 將“地址”當(dāng)做“倉(cāng)庫(kù)”, 將“數(shù)據(jù)”比作要取出需要加工的“零件”. 讓不同的學(xué)生去“倉(cāng)庫(kù)”取“零件”, 有可能會(huì)有不同的路徑, 這不同的路徑就是不同的“尋址方式”. 大家都清楚某類(lèi)零件放在某個(gè)倉(cāng)庫(kù)時(shí), 可以不具體告訴倉(cāng)庫(kù)的代號(hào)也能找到零件, 這就是“段約定”; 有可能某個(gè)零件臨時(shí)放進(jìn)其他倉(cāng)庫(kù)中時(shí), 必須要告知倉(cāng)庫(kù)號(hào)碼, 這就是“段超越”. 這樣, 在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中結(jié)合學(xué)生自身熟識(shí)的環(huán)境, 既把雜亂的知識(shí)點(diǎn)理順講清, 又讓學(xué)生在輕松的情景場(chǎng)合中掌握重點(diǎn)與難點(diǎn).

課堂上的工程分析能力的培養(yǎng), 要找準(zhǔn)課程與專(zhuān)業(yè)的結(jié)合點(diǎn). 課程為主, 專(zhuān)業(yè)為輔, 用課程中的知識(shí)去指導(dǎo)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容, 利用專(zhuān)業(yè)方面的內(nèi)容充實(shí)課程知識(shí). 例如在講解“可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器8254的作用”時(shí), 可以讓學(xué)生先從自己的機(jī)械行業(yè)中思考, 大多機(jī)械裝置的能量來(lái)源于電動(dòng)機(jī), 電動(dòng)機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度很快, 外部機(jī)械的運(yùn)行速度相對(duì)較慢, 兩者如何達(dá)到匹配, 學(xué)生大多會(huì)回答是減速器. 定時(shí)計(jì)數(shù)器8254的作用也就是“減速器”的作用, 微機(jī)大腦CPU的主頻可看成機(jī)械裝置中的電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速, 8254的作用就是將CPU的頻率降低到所需要的各種級(jí)別以便各種應(yīng)用.

2.2 放實(shí)踐, 開(kāi)思維, 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課. 要使學(xué)生在知識(shí)與能力方面都得到提升, 在重視理論教學(xué)的同時(shí), 必須充分重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié). 通過(guò)實(shí)踐教學(xué), 一方面加深對(duì)理論知識(shí)的理解, 另一方面提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手解決問(wèn)題的能力. 在實(shí)踐環(huán)節(jié)中, 可以先設(shè)計(jì)問(wèn)題, 再提出要求, 最后讓學(xué)生自己提出解決方案, 通過(guò)程序調(diào)試及實(shí)踐環(huán)節(jié)驗(yàn)證. 這樣, 可以開(kāi)闊學(xué)生的思維, 培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的實(shí)踐教學(xué)主要分為三個(gè)層次: 驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性.驗(yàn)證性實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是緊跟教學(xué)內(nèi)容, 熟悉編譯環(huán)境, 熟練一些基本的指令. 可以先布置一些簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)輸入與屏幕顯示, 比如要求輸入字符后依原樣顯示, 實(shí)現(xiàn)后進(jìn)一步要求輸入大寫(xiě)字母后在屏幕上以小寫(xiě)字母顯示. 通過(guò)這些練習(xí), 既可以熟悉相關(guān)指令的應(yīng)用, 又可以擴(kuò)展學(xué)生的思維.

設(shè)計(jì)性實(shí)踐環(huán)節(jié)要求將各種簡(jiǎn)單的單一功能程序組合或是某些單元模塊組合, 構(gòu)成比較復(fù)雜的程序或接口電路. 比如可編程中斷控制器8259A的中斷實(shí)驗(yàn). 在實(shí)驗(yàn)中, 給學(xué)生提出類(lèi)似機(jī)床各種運(yùn)動(dòng)的中斷請(qǐng)求要求, 要求學(xué)生修改相應(yīng)指令及硬件連線, 完成由易到難不同的中斷功能, 鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上, 激發(fā)學(xué)生的潛能.

綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)從工程實(shí)際出發(fā), 培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、組裝與調(diào)試能力, 增強(qiáng)系統(tǒng)和整機(jī)概念. 在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力, 激發(fā)學(xué)生勇于創(chuàng)新的意識(shí). 在綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)中, 可以結(jié)合機(jī)械測(cè)試技術(shù)中的熱電偶對(duì)溫度的測(cè)量, 要求學(xué)生通過(guò)匯編語(yǔ)言的編譯, 充分實(shí)現(xiàn)8255A、8259A等可編程芯片的操作, 掌握接口技術(shù)的應(yīng)用.

3 結(jié)束語(yǔ)

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程理論復(fù)雜, 實(shí)踐性強(qiáng). 在基于“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程平臺(tái)上, 結(jié)合機(jī)械專(zhuān)業(yè)的特征, 培養(yǎng)學(xué)生的工程分析能力及創(chuàng)新思維能力. 經(jīng)歷了一年的課程改革, 充分感覺(jué)課堂氣氛活躍了, 學(xué)生興趣濃厚了. 學(xué)生也普遍反映不管是理論上還是實(shí)踐中, 不僅是掌握了課本知識(shí), 也鍛煉了他們的工程分析能力和創(chuàng)新思維能力. 該課程的教學(xué)質(zhì)量得到了明顯的提高. 當(dāng)然, 在課程改革的平臺(tái)上對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 要建立一個(gè)完善的、更加合理的能力培養(yǎng)體系, 還需要不斷地進(jìn)行探索和實(shí)踐.

[1] 機(jī)械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì). 高等學(xué)校機(jī)械學(xué)科本科專(zhuān)業(yè)規(guī)范[J]. 高等學(xué)校理工科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)通訊, 2005(4): 66-72.

[2] 孫力娟, 李?lèi)?ài)群, 仇玉章, 等. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007: 81-83.

[3] 周伯榮, 吳愛(ài)萍. 微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)改革探討[J]. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備, 2011, 115(3): 108-109.

Capacity cultivation in the course reform about “Microcomputer Principle and Interface Technology”in mechanical discipline

LIU Qi-yuan, LUO Lie-lei, CHEN Wei-guo

(College of Mechanical Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The “Microcomputer Principle and Interface Technology” is an important professional basic course in the mechanical discipline. This course has many characteristics such as some knowledge contents and stronger practicality. Taking “Microcomputer Principle and Interface Technology” as a platform and combining with the mechanical discipline, this paper focused on the cultivation of engineering capacity and innovative capacity of students from the classroom and the practice. In the classroom, we have reinforced the basic and emphasized the cultivation of engineering capacity; in the practice, we have enhanced the thought and stressed the training of innovative capacity. After a year of curriculum reform, the teaching quality has been effectively improved and this course is welcomed by students.

Microcomputer Principle and Interface Technology; mechanical discipline; curriculum reform; capacity cultivation

G 642

1672-6146(2012)01-0085-02

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.01.023

2012-03-12

湖南省“十二五”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科資助([XJF2011]76), 湖南文理學(xué)院校級(jí)教研項(xiàng)目(JGYB1040).

劉奇元(1980- ), 男, 講師, 博士研究生, 研究方向?yàn)闄C(jī)電控制系統(tǒng)及檢測(cè). E-mail: lqy670@163.com

(責(zé)任編校:劉剛毅)