《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教改研究

葉彥斐　李志華　陳蓉

【摘 要】針對(duì)微機(jī)原理及接口技術(shù)課程知識(shí)點(diǎn)繁雜、易被人為割裂、匯編語(yǔ)言不易掌握等問(wèn)題，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)要求，本文提出案例導(dǎo)入式、問(wèn)題式及與C語(yǔ)言對(duì)比教學(xué)等新的教學(xué)模式，可以充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性，有效提升創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)原理及接口技術(shù)；教學(xué)改革；案例導(dǎo)入；對(duì)比教學(xué)

0 引言

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》課程是電氣信息類、自動(dòng)化類、機(jī)械類等專業(yè)學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)好后續(xù)課程，如單片機(jī)、ARM、DSP 等的必備基礎(chǔ)和重要前提。[1]“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”旨在培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各種類型的優(yōu)秀工程師后備軍。[2]這就要求高校調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)定位、改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)和探索未知領(lǐng)域的興趣，提高學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。開(kāi)展課程案例導(dǎo)入式及與C 語(yǔ)言對(duì)比教學(xué)改革與研究，對(duì)學(xué)生加深微機(jī)系統(tǒng)整體理論概念理解，提高采用微機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)的能力具有重要意義。

1 教改思路

教學(xué)改革的指導(dǎo)思想是：“寓學(xué)于用，學(xué)以致用，學(xué)用結(jié)合，以用促學(xué)，用中提高”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、研發(fā)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

開(kāi)展案例導(dǎo)入教學(xué)模式改革和研究，為學(xué)生建立微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的整體概念，避免目前知識(shí)點(diǎn)被人為割裂、學(xué)生在學(xué)習(xí)后感覺(jué)各章節(jié)孤立、無(wú)法融會(huì)貫通的問(wèn)題。強(qiáng)調(diào)講學(xué)交互、學(xué)思結(jié)合，學(xué)習(xí)結(jié)束即完成了一個(gè)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性。

C語(yǔ)言是大部分工科自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，并且學(xué)生在參加計(jì)算機(jī)等級(jí)考試時(shí)多選考C語(yǔ)言，大多數(shù)同學(xué)對(duì)C語(yǔ)言比較重視，掌握得也比較好。因此通過(guò)C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較式啟發(fā)教學(xué)，使學(xué)生能借C語(yǔ)言基礎(chǔ)促進(jìn)匯編學(xué)習(xí)，加深對(duì)匯編語(yǔ)言的理解，更快地掌握匯編語(yǔ)言，做到事半功倍；反過(guò)來(lái)也可促進(jìn)他們從更深層次深入理解C語(yǔ)言，提高C語(yǔ)言編程能力，提升在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)經(jīng)常采用的C語(yǔ)言嵌入?yún)R編語(yǔ)言進(jìn)行混合編程的實(shí)際應(yīng)用水平。

2 教改內(nèi)容

2.1 案例導(dǎo)入式和問(wèn)題式教學(xué)模式研究

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)中的一大難題是局部和整體的矛盾解決，即微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)整體，一旦系統(tǒng)運(yùn)行各部分都同時(shí)工作，各部分對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)本身不存在誰(shuí)先誰(shuí)后，而教學(xué)中內(nèi)容的講解只能一部分一部分進(jìn)行，如何讓學(xué)生先建立整體概念再逐一講解，最后回到整體并有升華，是微型計(jì)算機(jī)老師不停探索的問(wèn)題。[3]對(duì)大模塊（CPU、存儲(chǔ)器、總線、指令系統(tǒng)）的整體觀一般是通過(guò)模型機(jī)來(lái)解決。我們建立了如圖1所示的典型微機(jī)測(cè)控案例，通過(guò)案例和問(wèn)題導(dǎo)入相融合，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的模塊化組合解決這一難題。8253、8255、8251、ADC、DAC單一問(wèn)題討論并不困難，但它們?cè)谖C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的作用及與接口概念的聯(lián)系，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法效果不好；通過(guò)建立典型微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)案例，能夠讓學(xué)生先居高臨下，再各個(gè)擊破，最后回到整體并有升華。

設(shè)計(jì)的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)案例，可以導(dǎo)入課程中的所有常規(guī)可編程芯片和A＼D、D＼A轉(zhuǎn)換功能，是一個(gè)十分具有代表性且有專業(yè)特色的案例——根據(jù)實(shí)際自動(dòng)氣象測(cè)控系統(tǒng)的功能要求，提出要解決的問(wèn)題，然后逐一推進(jìn)解決，達(dá)到知識(shí)由易到難，由簡(jiǎn)到繁，由局部到全局的知識(shí)傳授過(guò)程和自主思考過(guò)程。提出問(wèn)題后，首先由學(xué)生思考和查閱資料，明確要解決的問(wèn)題，理清解決問(wèn)題的思路和最終目標(biāo)，在學(xué)習(xí)中做到問(wèn)題清楚，思路清晰，目標(biāo)明確。

圖1 典型自動(dòng)氣象測(cè)控系統(tǒng)原理框圖

設(shè)計(jì)的案例既能很好地體現(xiàn)和融合將要學(xué)習(xí)的各個(gè)芯片的功能和應(yīng)用，又能了解測(cè)控自動(dòng)化系統(tǒng)要求。在分析系統(tǒng)的功能以及實(shí)現(xiàn)這些功能需要哪些可編程芯片的基礎(chǔ)上提出問(wèn)題，展開(kāi)對(duì)這些問(wèn)題的討論，提出解決辦法，引出常規(guī)芯片，然后逐一解決，最后自然形成整體理念和設(shè)計(jì)思想。

2.2 匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言比較教學(xué)研究

學(xué)生在學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言時(shí)，需要依據(jù)計(jì)算機(jī)的處理方式， “設(shè)身處地”地從計(jì)算機(jī)的角度思考問(wèn)題，這往往是學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言的最大障礙。如果不能克服，即使掌握了各種尋址方式和指令系統(tǒng)，也很難寫出功能稍復(fù)雜的程序，甚至產(chǎn)生厭學(xué)、抵觸情緒，給課程學(xué)習(xí)帶來(lái)困難。

由于C語(yǔ)言是大部分工科自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，并且學(xué)生在參加計(jì)算機(jī)等級(jí)考試時(shí)多選考C語(yǔ)言，大多數(shù)同學(xué)對(duì)C語(yǔ)言比較重視，掌握得也比較好。因此通過(guò)C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較教學(xué)，使學(xué)生能借C語(yǔ)言基礎(chǔ)促進(jìn)匯編學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)匯編語(yǔ)言的理解，快速掌握匯編語(yǔ)言，做到事半功倍。

對(duì)比教學(xué)的內(nèi)容包括：

1）基于高級(jí)語(yǔ)言對(duì)匯編語(yǔ)言的數(shù)據(jù)訪問(wèn)進(jìn)行理解

如從常量、變量、數(shù)組等數(shù)據(jù)的訪問(wèn)來(lái)對(duì)比兩種語(yǔ)言；以C語(yǔ)言為參照，列出各種控制結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言框架，采用一些與C語(yǔ)言關(guān)鍵字如else，default等接近的標(biāo)識(shí)符定義，讓學(xué)生比較容易看清楚語(yǔ)句之間的跳轉(zhuǎn)關(guān)系和程序的邏輯結(jié)構(gòu)。

2）匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)比較

不同語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)是相通的，但實(shí)現(xiàn)方法不同，通過(guò)比較教學(xué)可以快速切入，還具有溫故而知新的效果。

3）對(duì)于匯編語(yǔ)言中的一些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，如DOS功能調(diào)用可以與C語(yǔ)言中輸入輸出函數(shù)進(jìn)行類比等等。

比較教學(xué)有助于學(xué)生較快地掌握匯編語(yǔ)言，并且反過(guò)來(lái)也會(huì)加深對(duì)C語(yǔ)言的理解，不僅提高C語(yǔ)言的編程能力，而且對(duì)在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中經(jīng)常用到的在C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編的應(yīng)用問(wèn)題有了實(shí)質(zhì)性提高。

3 教改特色

教學(xué)改革把培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才作為首要目標(biāo)，注重學(xué)生解決問(wèn)題的能力、探究的精神和個(gè)性品質(zhì)，強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和互動(dòng)合作式學(xué)習(xí)，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新能動(dòng)性和個(gè)性化發(fā)展。[4]

強(qiáng)調(diào)講學(xué)交互、學(xué)思結(jié)合，學(xué)習(xí)結(jié)束即完成了一個(gè)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、研發(fā)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

對(duì)比教學(xué)有助于學(xué)生較快地掌握匯編語(yǔ)言，反過(guò)來(lái)也可促進(jìn)他們從更深層次深入理解C語(yǔ)言，提高C語(yǔ)言編程能力，提升在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)經(jīng)常采用的C語(yǔ)言嵌入?yún)R編語(yǔ)言進(jìn)行混合編程的實(shí)際應(yīng)用水平。

4 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)實(shí)踐證明，本文提出的案例導(dǎo)入式、問(wèn)題式教學(xué)模式，可以解決《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程知識(shí)點(diǎn)繁雜、易被人為割裂等問(wèn)題，幫助學(xué)生融會(huì)貫通、熟練掌握課程知識(shí)體系；比較式啟發(fā)教學(xué)，使學(xué)生能借C語(yǔ)言基礎(chǔ)促進(jìn)匯編學(xué)習(xí)，加深對(duì)匯編語(yǔ)言的理解和掌握，做到事半功倍?？傊窘谈姆椒梢猿浞旨ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性，有效提升創(chuàng)新能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張紅民，王艷.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）：105-108.

[2]教育部關(guān)于實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的若干意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）[Z].2010，6.

[3]張穎超，葉彥斐.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012，2.

[4]張敏，鞠春花.大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的研究[J].教育探索，2013（9）：105-106.

[責(zé)任編輯：田吉捷]