問題教學(xué)法在“計算機接口技術(shù)”課程中的應(yīng)用

師 碩，翟艷東

(河北工業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與軟件學(xué)院，天津300401)

“計算機接口技術(shù)”是我國普通高校相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握微型計算機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，使之具備匯編語言編程及使用I/O接口芯片的能力。由于課程的重要作用，在實際教學(xué)活動中曾不斷對課程體系和內(nèi)容進行規(guī)范，也出現(xiàn)過雙語教學(xué)等教學(xué)實踐[1-2]。但硬件課程抽象難懂，在教學(xué)過程中依然存在課堂講解枯燥和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的問題。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生思維活動，本文探討如何采用問題教學(xué)法在“計算機接口技術(shù)”課程中進行教學(xué)實踐，并闡述具體實施環(huán)節(jié)。

1 問題教學(xué)法

問題教學(xué)法又稱為基于問題的學(xué)習(xí)PBL(Problem Based Learning)，由美國實用主義教育家杜威提出并總結(jié)為:困難—問題—假設(shè)—驗證—結(jié)論五步教學(xué)法，實現(xiàn)了對問題教學(xué)法的規(guī)范化和程序化[3]。在問題教學(xué)法的實施過程中，問題是課堂的組織核心，因此問題設(shè)計是否合理直接關(guān)乎問題教學(xué)法的教學(xué)效果。通?？稍O(shè)計三類問題:

(1)緒論型問題，將每次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)以問題的形式在上課之前提出，讓學(xué)生帶著問題聽課，使學(xué)生具有明確的關(guān)注點。

(2)引導(dǎo)型問題，這類問題貫穿整個授課環(huán)節(jié)，和知識點直接相關(guān)，更具體更有啟發(fā)性，通常由教師提出，學(xué)生立即回答，從而促使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的積極參與者，將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄康倪^程。

(3)思考型問題，通常在課堂結(jié)束時以思考題的形式布置給學(xué)生，具有較強的綜合性，需要學(xué)生課下查閱資料，深入思考，這樣不僅實現(xiàn)了課堂知識的總結(jié)，也有助于知識的拓展[4]。

在基于問題的課堂教學(xué)過程中，教師和學(xué)生共同參與，通過提出問題、分析問題和解決問題推動教學(xué)環(huán)節(jié)的執(zhí)行。

2 問題教學(xué)法的具體應(yīng)用

下面以“計算機接口技術(shù)”課程中計數(shù)器/定時器8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計為例，說明問題教法中問題的設(shè)計及具體實施過程。

2.1 問題一

講解具體內(nèi)容之前，首先提出問題:計數(shù)和定時有何異同?在計算機中，如何實現(xiàn)計數(shù)或定時的功能?接著，引導(dǎo)學(xué)生明確計數(shù)和定時有相同的原理，如果計數(shù)頻率固定則可實現(xiàn)定時功能。然后從硬件和軟件兩方面提示學(xué)生實現(xiàn)計數(shù)/定時功能的方法。待學(xué)生回答可用硬件555定時器并采用軟件編程實現(xiàn)后，便引出本課的內(nèi)容:可編程硬件定時器:8253。最后采用多媒體給出8253的功能。

2.2 問題二

再提出問題:8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有幾部分?內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何協(xié)調(diào)實現(xiàn)8253的功能?接著，用多媒體展示8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示[5]。說明其由總線緩沖器和控制邏輯、計數(shù)器通道以及寄存器三部分構(gòu)成。然后講解總線緩沖器和控制邏輯，此后講解計數(shù)通道時，提出問題三。

2.3 問題三

三個計數(shù)通道功能完全相同嗎?它們是如何控制計數(shù)的?提出問題后，繼續(xù)用多媒體展示8253計數(shù)器通道結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

待學(xué)生回答完三個通道具有相同計數(shù)功能后，再啟發(fā)學(xué)生分析計數(shù)的控制信號:CLK和GATE，兩者作為與門的輸入信號共同控制計數(shù)，也就是在GATE信號有效時實現(xiàn)對CLK時鐘信號計數(shù)。然后提出問題四。

圖1 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2 8253計數(shù)器通道結(jié)構(gòu)

2.4 問題四

8253是加法計數(shù)器還是減法計數(shù)器?因為與門的輸出和“減1計數(shù)器”寄存器相連，學(xué)生肯定回答通過減數(shù)實現(xiàn)計數(shù)，此后對比單片機AT89C51的“加1計數(shù)器”，引出計數(shù)初值設(shè)置的問題五。

2.5 問題五

若計相同數(shù)值的數(shù)，8253和單片機的計數(shù)初值如何設(shè)置?對這個問題，教師引導(dǎo)學(xué)生回答單片機的初值計算方法，并加以總結(jié)可計數(shù)最大值-計數(shù)個數(shù)=計數(shù)初值。此時，教師和學(xué)生可一同推理出:正因為8253使用了“減1計數(shù)器”，所以計數(shù)初值設(shè)置才會如此簡單。

2.6 問題六

計數(shù)初值保存在哪里?這一問題引出“預(yù)置寄存器”。教師于是講解計數(shù)初值同時保存在“預(yù)置寄存器”和“減1計數(shù)器”中，在計數(shù)過程中，“減1計數(shù)器”的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器的數(shù)值不變。若設(shè)置為循環(huán)計數(shù)方式，當(dāng)“減1計數(shù)器”的值減為0后，表明計數(shù)結(jié)束，此時會從OUT輸出端輸出一個有效信號，同時“預(yù)置計數(shù)器”的值會自動賦值給“減1計數(shù)器”，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)功能。

2.7 問題七

在計數(shù)過程中，如何查看當(dāng)前計數(shù)值?教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽回答“可以讀取‘減1計數(shù)器’的值”，然后提示“減1計數(shù)器”是16位寄存器，而8253的數(shù)據(jù)總線只有8位，那么需要讀取兩次才能把數(shù)據(jù)讀出。兩次讀取期間，“減1計數(shù)器”的值會隨著CLK時鐘信號遞減，導(dǎo)致前后兩次讀取的數(shù)據(jù)不能對應(yīng)同一時刻的計數(shù)值。為此引出輸出鎖存器的功能:用來保存當(dāng)時計數(shù)值，從而保證兩次讀數(shù)過程讀取的是同一時刻的計數(shù)值。

教師繼續(xù)補充，數(shù)據(jù)鎖存功能是由8253發(fā)送控制命令實現(xiàn)的，然后繼續(xù)提問。

2.8 問題八

8253控制寄存器如何設(shè)置?多種計數(shù)方式，又是如何實現(xiàn)的?

首先給出“控制字寄存器”發(fā)送數(shù)據(jù)鎖存命令的設(shè)置方式，然后詳細(xì)講解8253如何設(shè)置控制字實現(xiàn)多種計數(shù)方式的。

這樣，通過對上述8個問題的解答，實現(xiàn)了8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)的講解。

3 結(jié)語

通過問題教學(xué)法在“計算機接口技術(shù)”課程中的實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生更容易和教師互動，思維活躍、學(xué)習(xí)興趣得到提高，出勤率和作業(yè)完成情況均有明顯改善，說明在此門課中引入問題教學(xué)法是可行的。整個教學(xué)環(huán)節(jié)中，問題設(shè)計是關(guān)鍵，分析問題是重點，解決問題是目標(biāo)，而寬松、民主和和諧的課堂氛圍是實現(xiàn)教學(xué)實踐的基本保證。

[1]田輝，徐惠民.“微機原理與接口技術(shù)”課程體系與內(nèi)容探討[J]，北京:中國大學(xué)教學(xué)，2010，4:35-36.

[2]黃強，紀(jì)震.微機原理與接口技術(shù)課程雙語教學(xué)實踐[J]，廣州:高教探索，2007，6:81-82.

[3]黃忠東.問題教學(xué)法在組織行為學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]，哈爾濱:黑龍江高教研究，2010，12:173-175.

[4]楊利華.情景誘思，問題引領(lǐng)，促成教學(xué)達標(biāo)——問題教學(xué)法在地理教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]，重慶:西南大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2010，增刊:101-103.

[5]耿恒山，劉肅，張軍等.微機原理與接口[M].北京:中國水利水電出版社，2005年10月.