計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革

左冬紅， 羅 杰， 張 林， 汪小燕

(華中科技大學(xué) 電子與信息工程系，湖北 武漢 430074)

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計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革

左冬紅， 羅 杰， 張 林， 汪小燕

(華中科技大學(xué) 電子與信息工程系，湖北 武漢 430074)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的驚人發(fā)展，使得“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，越來越不適合作為信息學(xué)科本科生核心課程教學(xué)內(nèi)容。為達(dá)到“培養(yǎng)系統(tǒng)能力，滿足業(yè)界需求”的教學(xué)目標(biāo)，論文討論了“計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”實(shí)踐課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核改革措施，以及在華中科技大學(xué)電子信息與通信學(xué)院進(jìn)行的3年教學(xué)嘗試效果。

實(shí)踐教學(xué)改革; 計(jì)算機(jī)原理; 接口技術(shù)

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)的驚人發(fā)展，尤其是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，已使得“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容尤其是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，越來越不適合作為信息學(xué)科本科生的平臺(tái)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容。原有的微機(jī)硬件基礎(chǔ)教學(xué)已嚴(yán)重脫離了計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展的實(shí)際，脫離了現(xiàn)代大多數(shù)非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的實(shí)際需求，脫離了市場(chǎng)對(duì)大學(xué)生畢業(yè)后計(jì)算機(jī)工作能力的實(shí)際要求[1]。

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域尤其是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)基本替代了微機(jī)系統(tǒng)；另一方面現(xiàn)代復(fù)雜的微機(jī)硬件系統(tǒng)，已經(jīng)越來越不適合于初學(xué)者深入其內(nèi)部進(jìn)行探究。因此基于微機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)越來越迫切地呈現(xiàn)出被嵌入式計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)所替代的需要。但是原有的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)不僅僅局限在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作為平臺(tái)基礎(chǔ)課，它還承擔(dān)著幫助學(xué)生理解軟件在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)內(nèi)工作原理以及幫助學(xué)生掌握基于特定計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)如何進(jìn)行軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)。

因此我們結(jié)合高等教育計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出的增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)目標(biāo)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)大學(xué)計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)改革需要，配合非計(jì)算機(jī)專業(yè)理工科類特別是電氣類“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程改革需要，將原有的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了全新的改進(jìn)[2]，使教學(xué)實(shí)踐盡快跟上計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展需要，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用能力。

1 教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)指出的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容及基本要求以及電氣類專業(yè)學(xué)生的深層次要求[3]，并結(jié)合《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》提出的更新教育教學(xué)觀念、改革人才培養(yǎng)模式、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的本科教育教學(xué)改革方向；同時(shí)明確高等教育改革要堅(jiān)持能力為重，注重在科學(xué)研究中培養(yǎng)人才，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的新形式[4]，以及國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)“自主可控”人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略需求[5]，針對(duì)計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)，我們將計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[6]課程新的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容[7]為以下幾部分：

1.1 匯編語言編程

匯編語言是介乎高級(jí)語言與機(jī)器語言之間的一種編程語言，使用該語言編程的用戶要求深層次理解計(jì)算機(jī)工作原理。因此為達(dá)到深入理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的工作原理的目標(biāo)，仍然設(shè)置匯編語言編程實(shí)踐內(nèi)容。

通過這部分的教學(xué)實(shí)踐讓學(xué)生了解指令系統(tǒng)的一般概念和匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)，掌握常用基本指令的使用方法，同時(shí)深入理解計(jì)算機(jī)指令與程序的執(zhí)行過程以及計(jì)算機(jī)基本工作原理[3]。并為第二部分MIPS微處理器的匯編語言測(cè)試程序設(shè)計(jì)以及微處理器設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

這部分采用MIPS匯編語言學(xué)習(xí)匯編程序設(shè)計(jì)，通過引入MIPS仿真器QtSpim[8]，可以讓學(xué)生在沒有MIPS硬件環(huán)境下學(xué)會(huì)MIPS匯編程序設(shè)計(jì)以及匯編程序調(diào)試技巧。

1.2 原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容主要涉及嵌入式微處理器的設(shè)計(jì)以及簡(jiǎn)單IO接口設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)這部分教學(xué)內(nèi)容的目標(biāo)是讓學(xué)生建立從數(shù)字邏輯電路到計(jì)算機(jī)微處理器以及軟件控制硬件工作原理的知識(shí)體系。

這部分教學(xué)實(shí)踐由學(xué)生通過硬件描述語言或電路圖的方式基于ISE工具[9]實(shí)現(xiàn)，軟件利用MIPS匯編語言編寫，讓學(xué)生從零開始，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可具有圖形輸出以及簡(jiǎn)單輸入輸出控制的原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

通過這部分的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生不僅可以了解到指令架構(gòu)與微處理器微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[10]，而且還能了解輸入/輸出系統(tǒng)的基本概念、輸入輸出端口的編址方式；程序查詢方式輸入/輸出的控制原理；掌握接口的基本功能和基本結(jié)構(gòu)。通過從需求出發(fā)，不再基于某個(gè)具體的微處理器，而是采用從無到有的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的原創(chuàng)力。

這部分內(nèi)容采用FPGA平臺(tái)開展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)[11]，在引入Xilinx ISE開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單指令集的單周期MIPS處理器入手，逐步深入到為該微處理器設(shè)計(jì)程序查詢方式存儲(chǔ)器映像編址的簡(jiǎn)單IO接口，以及VGA接口控制器。并要求采用MIPS匯編指令實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的輸入輸出接口控制以及圖形輸出控制等。在這個(gè)過程中，微處理器的指令集需要不斷的進(jìn)行擴(kuò)充才能滿足控制需要，指令集的擴(kuò)充導(dǎo)致微處理器設(shè)計(jì)的進(jìn)一步修改完善，可以讓學(xué)生深刻體會(huì)到指令集與CPU微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

1.3 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

為達(dá)到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)接口技術(shù)教學(xué)需求，在接口設(shè)計(jì)這部分直接采用Xilinx 微處理器IP核——MicroBlaze[12]來進(jìn)行嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)。

接口設(shè)計(jì)包含以下內(nèi)容：并行IO接口設(shè)計(jì)，并行存儲(chǔ)器IO接口設(shè)計(jì)，串行接口設(shè)計(jì)，串行AD、DA接口設(shè)計(jì)以及人機(jī)接口(鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器)設(shè)計(jì)。

這部分所有的控制軟件都采用C語言編寫，學(xué)生可以采用SDK提供的庫函數(shù)，也可以只采用C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序控制。通過這部分的教學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生深刻理解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成、總線結(jié)構(gòu)、總線時(shí)序；接口技術(shù)中的查詢、中斷、DMA控制方式的工作原理以及硬件支持的異同；不同的數(shù)據(jù)通信方式——并、串行通信方式；以及標(biāo)準(zhǔn)人機(jī)接口設(shè)備的控制原理。達(dá)到掌握真實(shí)嵌入式計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及軟件控制程序編寫能力的目標(biāo)。

1.4 硬件對(duì)軟件性能的影響

這部分設(shè)置了幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：不同字節(jié)序計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中C語言數(shù)據(jù)的存放規(guī)律，不同類型數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果偏差的原因、字節(jié)對(duì)齊方式下結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存分配及優(yōu)化策略以及cache對(duì)二維數(shù)組不同訪問方式下的性能影響等[13]。這部分內(nèi)容幫助學(xué)生從實(shí)踐的角度深刻掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，為學(xué)生在后續(xù)的編程實(shí)踐中對(duì)如何優(yōu)化程序設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

1.5 綜合項(xiàng)目

這部分的教學(xué)內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)而設(shè)置。教師可提供選題，也可由學(xué)生根據(jù)自身專業(yè)需求自擬項(xiàng)目，只要是具有一定復(fù)雜程度且具有實(shí)用價(jià)值的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)即可。目前我們?yōu)閷W(xué)生提供了如下綜合實(shí)踐課題：簡(jiǎn)易數(shù)字示波器，簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，基于各種傳感器的智能小車(循跡小車、避障小車、尋光小車等)，基于加速度傳感器的跑步計(jì)步器，32鍵簡(jiǎn)易電子琴，基于觸摸屏的手畫繪圖儀等。

總之，教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容的規(guī)劃遵循從易到難的學(xué)習(xí)規(guī)律，首先從MIPS匯編語言程序設(shè)計(jì)入手，逐步深入到原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理以及接口設(shè)計(jì)技術(shù)，并培養(yǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力以及軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)能力。

2 教學(xué)方法以及學(xué)時(shí)分布

一方面要整合課程和壓縮學(xué)時(shí)，另一方面又要提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)抽象與分析等能力。因此在有限的學(xué)時(shí)下，不能再讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行一個(gè)個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，必須采取課內(nèi)學(xué)時(shí)與課外學(xué)時(shí)相結(jié)合的方式開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。并且“以學(xué)生為中心”，實(shí)現(xiàn)以“教”為中心向以“學(xué)”為中心轉(zhuǎn)變，即從“教師將知識(shí)傳授給學(xué)生”向“讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識(shí)”轉(zhuǎn)變，從“傳授模式”向“學(xué)習(xí)模式”轉(zhuǎn)變。具體實(shí)施方法如下：

2.1 原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生課外自行完成(課內(nèi)4學(xué)時(shí))

考慮到學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程的學(xué)生，一般是大二、大三的學(xué)生，具備了C語言軟件編程基礎(chǔ)，因此大部分原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在給出實(shí)驗(yàn)范例的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生課外完成。教師僅需利用一次實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行驗(yàn)收，分析并解答學(xué)生們?cè)谧孕型瓿沈?yàn)證性實(shí)驗(yàn)過程中碰到的典型問題。這些實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括MIPS匯編語言編程，C語言數(shù)據(jù)類型內(nèi)存映像，結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊方式下內(nèi)存映像以及cache對(duì)程序性能的影響等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟在課下完成。課內(nèi)4學(xué)時(shí)僅負(fù)責(zé)答疑，解決學(xué)生實(shí)踐過程中出現(xiàn)的疑難問題。

2.2 單元設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法(20學(xué)時(shí))

單元設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的原理性內(nèi)容基本上由理論課講解清楚，因此這部分內(nèi)容在實(shí)踐課程中教師主要為學(xué)生指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)過程中分析問題和解決問題的方法。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中碰到的問題多種多樣，實(shí)踐指導(dǎo)教程很難把所有的問題都列舉出來，所以需要安排一定的課內(nèi)學(xué)時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)課程教師親自指導(dǎo)各個(gè)學(xué)生解決其具體問題，從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題和解決問題的方法。

在我們?cè)O(shè)置的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中，單元設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)分為兩類：原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。需要分別為這兩類實(shí)驗(yàn)安排課內(nèi)實(shí)踐指導(dǎo)學(xué)時(shí)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)分析和解決異常問題的方法。

原型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)大量的工作可以通過軟件仿真來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，雖然要求學(xué)生投入較多的時(shí)間，但是仍然可將課內(nèi)學(xué)時(shí)控制在8學(xué)時(shí)，其中4學(xué)時(shí)講解設(shè)計(jì)軟件的使用和調(diào)試、仿真技巧，另外4學(xué)時(shí)解決學(xué)生不能解決的問題，并驗(yàn)收設(shè)計(jì)的正確性。

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)雖然內(nèi)容繁多，但是這些內(nèi)容之間的關(guān)鍵技術(shù)存在一定的重復(fù)性，因此可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)劃為三類：程序控制方式IO接口設(shè)計(jì)，中斷方式IO接口設(shè)計(jì)以及串行IO接口設(shè)計(jì)，并且它們之間在難易程度上具有遞進(jìn)關(guān)系，因此分別提供4個(gè)學(xué)時(shí)來指導(dǎo)這三方面接口設(shè)計(jì)的技能。每個(gè)方面接口設(shè)計(jì)都包括多個(gè)IO設(shè)備的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一個(gè)學(xué)生不能在短短的4學(xué)時(shí)全部完成所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，因此可以將同一類的不同IO設(shè)備實(shí)驗(yàn)內(nèi)容隨機(jī)地分配到不同的學(xué)生。一方面每個(gè)學(xué)生都能夠?qū)W習(xí)到三方面技能的關(guān)鍵原理和實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)又可以通過學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)掌握各個(gè)不同外設(shè)之間的細(xì)微差別。如獨(dú)立開關(guān)、獨(dú)立LED燈，數(shù)碼管、矩陣鍵盤都既可以通過程序控制方式，也可以通過中斷方式來實(shí)現(xiàn)控制，因此這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以在8個(gè)學(xué)時(shí)里交替讓不同的學(xué)生來完成不同外設(shè)的接口設(shè)計(jì)。同樣串行接口也包括很多種，沒必要讓每個(gè)學(xué)生在課堂上完成所有串行接口的設(shè)計(jì)，可將不同的串行設(shè)備接口設(shè)計(jì)分配到不同的學(xué)生，學(xué)生們同樣可以通過4個(gè)課內(nèi)學(xué)時(shí)以及課下交流達(dá)到相互學(xué)習(xí)的效果。

2.3 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新(8學(xué)時(shí))

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求具有一定的復(fù)雜度和創(chuàng)新性，教師需要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)覺該門課程中可能的創(chuàng)新點(diǎn)或可能的創(chuàng)新性應(yīng)用，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。因此可以利用4學(xué)時(shí)的時(shí)間進(jìn)行這方面內(nèi)容的講解，比如對(duì)前面教學(xué)內(nèi)容中提供的各個(gè)選題大致的原理進(jìn)行引導(dǎo)性指導(dǎo)，然后再要求學(xué)生根據(jù)各自優(yōu)勢(shì)組隊(duì)在教師的指導(dǎo)下完成推薦選題或自選課題的方案設(shè)計(jì)和方案驗(yàn)證。至于方案的實(shí)現(xiàn)，則要求學(xué)生利用2或3周的課外學(xué)時(shí)來完成。另外再安排4學(xué)時(shí)的時(shí)間對(duì)學(xué)生的綜合課題進(jìn)行驗(yàn)收，在這4個(gè)學(xué)時(shí)里通常包括項(xiàng)目演示和項(xiàng)目答辯兩個(gè)環(huán)節(jié)。以上教學(xué)方法和學(xué)時(shí)規(guī)劃，可以將這門實(shí)踐課程的課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)限制在32學(xué)時(shí)內(nèi)，高效地利用了課內(nèi)學(xué)時(shí)，并且也能帶動(dòng)學(xué)生利用課外時(shí)間完成實(shí)踐內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

3 考核方法

任何一門課程的教學(xué)如果沒有了有效的考核機(jī)制，往往很難達(dá)到期望的教學(xué)效果，除非是具有特別興趣的學(xué)習(xí)群體。計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)這門課程一直是學(xué)生們反應(yīng)有難度的課程，而且是一門具有強(qiáng)迫性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，因此學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生并不是都具有強(qiáng)烈的興趣。根據(jù)我們這兩年在學(xué)生中開展的問卷調(diào)查結(jié)果確實(shí)也如此。因此除了規(guī)劃出能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)內(nèi)容之外，同時(shí)還必須輔助有效的考核手段，以督促學(xué)生完成教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

實(shí)踐課程除了要求學(xué)生掌握該課程的基本原理和實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)技能之外，同時(shí)還要求培養(yǎng)學(xué)生掌握工程實(shí)踐報(bào)告文檔的撰寫能力和口頭表達(dá)能力，以及團(tuán)隊(duì)合作精神。因此考核主要依據(jù)這些教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分值分布。下面是具體的考核細(xì)節(jié)：

(1) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 40%。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要包含原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和單元設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，共設(shè)置了5個(gè)考核實(shí)驗(yàn)單元：匯編程序設(shè)計(jì)、單周期MIPS微處理器設(shè)計(jì)、查詢并行IO接口設(shè)計(jì)、中斷并行IO接口設(shè)計(jì)、串行AD/DA接口設(shè)計(jì)。每個(gè)考核實(shí)驗(yàn)單元都有具體的驗(yàn)收要求以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求，驗(yàn)收為6個(gè)分值，報(bào)告2個(gè)分值。并且規(guī)定延期完成分值遞減規(guī)則，督促學(xué)生利用課外時(shí)間完成未完成的學(xué)習(xí)任務(wù)。

(2) 綜合項(xiàng)目 20%。綜合項(xiàng)目主要考核學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力以及綜合集成能力，同時(shí)還考核學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫能力以及口頭表達(dá)能力。因此對(duì)綜合項(xiàng)目分值的評(píng)分采用以下方法：綜合項(xiàng)目的集成度、難度系數(shù)、創(chuàng)新性；文檔撰寫質(zhì)量；口頭答辯表述清楚程度；演示效果以及視頻展示材料的完備程度等。項(xiàng)目完成程度共12個(gè)分值，并且根據(jù)難易程度上下浮動(dòng)3個(gè)分值，文檔4個(gè)分值，報(bào)告及視頻展示4個(gè)分值。這部分主要是用來激勵(lì)優(yōu)秀的學(xué)生和具有濃厚興趣的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)不同程度學(xué)生的區(qū)分，通過每位學(xué)生講解自身工作部分，可以一定程度上解決搭便車問題。

(3) 操作考試 40%?？荚囀沁M(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)、技能熟練程度的重要手段，同時(shí)也是進(jìn)一步避免搭便車問題的重要手段，因此通過操作考試往往可以進(jìn)一步區(qū)分出每一個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)、技能的真正掌握程度。由于綜合項(xiàng)目已經(jīng)是一種有效的篩選優(yōu)秀學(xué)生的手段，因此操作考試主要是檢驗(yàn)是否掌握基本技能，其考試的問題要求具有一定的集成度，但是應(yīng)該是每個(gè)學(xué)生都平時(shí)接觸過的內(nèi)容，檢驗(yàn)其在一定時(shí)間內(nèi)熟練地獨(dú)立完成的能力。分值分布通?？紤]完成時(shí)間、實(shí)驗(yàn)軟硬件的熟練使用程度、各個(gè)指標(biāo)的達(dá)到程度、以及實(shí)驗(yàn)原理報(bào)告的完備程度等。

通過以上考核方法可以有效地發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，較好地掌握計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)踐方法的良好學(xué)生，以及基本掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)踐方法的合格學(xué)生，甚至一直搭便車不合格的學(xué)生。

4 教學(xué)效果

我們將以上教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方法在2012～2014年運(yùn)用到華中科技大學(xué)電信學(xué)院數(shù)理提高班以及通信工程專業(yè)的“計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，經(jīng)過三年的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生們一致認(rèn)為在這門課上學(xué)會(huì)了很多東西，并且進(jìn)一步鍛煉了數(shù)字電路以及C語言編程課程學(xué)過的相關(guān)知識(shí)，能夠更好地理解各門課程之間的聯(lián)系。學(xué)生普遍認(rèn)為在這門課程上學(xué)到的知識(shí)的數(shù)量與質(zhì)量都超過了其他班級(jí)，而且電信專業(yè)其他班一些學(xué)習(xí)比較努力的學(xué)生，都紛紛表現(xiàn)出了對(duì)這門改革后課程的學(xué)習(xí)興趣，這證明新的計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革是有一定效果的。

5 結(jié) 語

目前計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革還處于初期，并且不同于以往的教學(xué)方式，因此實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的難度以及要求學(xué)生自主參與的強(qiáng)度都大于其他課程。而且不同于以往的分離單元實(shí)驗(yàn)，較多地采用綜合實(shí)驗(yàn)，增大了實(shí)驗(yàn)難度，提高了綜合應(yīng)用知識(shí)的要求。因此學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)這門課程收獲很大，但是付出的努力也很多。

2015年實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)一步擴(kuò)大了覆蓋面：我院的通信工程、電信工程以及數(shù)理提高班和卓越工程師班等16個(gè)班級(jí)同時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的教學(xué)改革實(shí)踐，我們期待可以獲得更好的教學(xué)效果。

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Practice Teaching Reform of Computer Organization and Interface Technology

ZUODong-hong，LUOJie,ZHANGLin,WANGXiao-yan

(Department of Electronics and Information Engineering,Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)

The fast development of computer technology has made the practical contents of the course "microcomputer principle and interface technology", be more and more unsuitable as a core course to undergraduates in information discipline. The paper discusses how to reform the contents, the teaching and assessment methods of the practice course "computer principle and interface technology". The reform should aim at accumulating the student computer system ability, and meet the industry requirement. It also introduces the result of three years’ practice in School of Electronic Information and Communications, Huazhong University of Science and Technology.

practice teaching reform; computer organization; interface technology

2014-11-06

湖北省教改研究項(xiàng)目(2013061)

左冬紅(1975-)，女，湖南雙峰人，博士，講師，主要從事微機(jī)原理、數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)，嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸研究。

Tel.：18171417420；E-mail:sixizuo@mail.hust.edu.cn

G 642.0; TP 301

A

1006-7167(2015)10-0187-04