生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)改革探討

鮑軍肖，谷俊改

（承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000）

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)改革探討

鮑軍肖，谷俊改

（承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000）

生物醫(yī)學(xué)工程；教學(xué)改革；教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)

生物醫(yī)學(xué)工程是理、工、醫(yī)相結(jié)合的新興邊緣學(xué)科，科技的進(jìn)步和各種新技術(shù)的應(yīng)用使生物醫(yī)學(xué)工程迅速發(fā)展，幾乎涉及到醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》是生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)，在生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)建設(shè)和課程體系建設(shè)中占有非常重要的地位。開設(shè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的目的是通過學(xué)習(xí)微機(jī)的組成、工作原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)方法、接口電路和硬件連接等知識(shí)，讓學(xué)生建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，從而初步具備微機(jī)系統(tǒng)軟/硬件開發(fā)的能力[1]。

但從教學(xué)實(shí)踐看，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的教學(xué)效果并不理想，學(xué)生普遍反映內(nèi)容抽象、理解困難。究其原因主要是：課程既涉及硬件原理、軟件設(shè)計(jì)，又包括接口技術(shù)，教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣，但教學(xué)時(shí)數(shù)有限；《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門發(fā)展快速的科學(xué)，新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，而教學(xué)內(nèi)容沒有及時(shí)補(bǔ)充更新，造成教學(xué)和實(shí)際脫節(jié)，不能學(xué)以致用；實(shí)踐教學(xué)相對(duì)薄弱，由于教學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，學(xué)生無法完成自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，提不起學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)上述問題，本文從理論教學(xué)的內(nèi)容和方法、實(shí)踐教學(xué)等方面對(duì)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程改革進(jìn)行了探討。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》每一章節(jié)知識(shí)內(nèi)容的講解都是以背景機(jī)為基礎(chǔ)展開的，因此背景機(jī)的選擇非常重要。目前，該部分內(nèi)容被分為三大類，以8086/8088 CPU、Pentium為模型的課程，和分別以嵌入系統(tǒng)、單片機(jī)為主線的課程[2]。三個(gè)背景機(jī)各有利弊，通過綜合比較、詳細(xì)研究，我校選擇8086 CPU為微處理器背景機(jī)，8086較為簡(jiǎn)單，并且能與當(dāng)前流行技術(shù)兼容，方法和內(nèi)容成熟，可避免學(xué)生一開始就墜入復(fù)雜晦澀的技術(shù)中，產(chǎn)生畏難情緒。

針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)性質(zhì)，以及畢業(yè)生就業(yè)的實(shí)際需要，我校對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了以下調(diào)整：⑴刪減計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的記數(shù)制及其轉(zhuǎn)換、數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)部分內(nèi)容，這部分內(nèi)容數(shù)字電子技術(shù)類課程都有講述，課前對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)性回顧即可。⑵減少匯編語言程序設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容，當(dāng)今編譯技術(shù)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)僅少量引導(dǎo)代碼采用匯編語言編寫[3]。因此，匯編語言的教學(xué)目的主要是幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理，以及高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的思路，不需要詳學(xué)復(fù)雜算法和指令。⑶對(duì)輸入/輸出接口，中斷控制器、DMA控制器部分的內(nèi)容進(jìn)行整合，便于輸入/輸出接口技術(shù)間的比較，課堂上主要講述原理部分的內(nèi)容，具體芯片的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用放到實(shí)驗(yàn)課程中講解，與實(shí)物聯(lián)系便于學(xué)生理解和記憶。⑷保持課程內(nèi)容的先進(jìn)性和前沿性，在完成基本知識(shí)學(xué)習(xí)的前提下，跟蹤計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展中涌現(xiàn)的新技術(shù)、新方法，并進(jìn)行適當(dāng)介紹。

2 改革理論教學(xué)

2.1 重視、做好緒論課教學(xué) 學(xué)生對(duì)某門課程是不是有興趣、夠不夠重視，很大程度上取決于緒論課。緒論課中刪去了微機(jī)的發(fā)展部分，主要講述開設(shè)這門課程的目的和學(xué)習(xí)方法，同時(shí)，展示將來接觸比較多的微機(jī)控制系統(tǒng)，或?qū)W生自己設(shè)計(jì)的電子競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)作品，分模塊簡(jiǎn)要介紹微機(jī)系統(tǒng)的工作原理和本課程的主要知識(shí)。在具體授課中，提示學(xué)生全部課程內(nèi)容將分為基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)硬件、軟件三個(gè)一級(jí)模塊，CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口三個(gè)二級(jí)接口通過總線連接構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件，軟件模塊包括指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)兩個(gè)二級(jí)模塊，以便學(xué)生初步了解課程內(nèi)容主線，建立微機(jī)系統(tǒng)概念。

2.2 使抽象的教學(xué)內(nèi)容形象化 《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程內(nèi)容比較抽象、專業(yè)術(shù)語多，單純的文字描述學(xué)生難以理解和記憶，教師在授課時(shí)將相關(guān)內(nèi)容與實(shí)際生活緊密結(jié)合，有助于學(xué)生理解、接受并牢固記憶。例如，講授存儲(chǔ)器用20位的物理地址代替16位邏輯地址的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，可采用比喻的方法。給房間編寫房號(hào)時(shí)，如果要求用一位數(shù)字，只能用0-9標(biāo)記10個(gè)房間；但如果允許房間號(hào)由兩位數(shù)字組成，房間號(hào)前可以加一位樓層號(hào)，則最多可以標(biāo)記100個(gè)房間，這樣就可以更好地利用資源。

3 精選實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力，通過實(shí)際操作培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力，最終目標(biāo)是提高學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力，為學(xué)生以后學(xué)習(xí)單片機(jī)等課程打下良好基礎(chǔ)[4]。針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，我校從以下方面進(jìn)行了改革。

3.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，我校刪減了部分理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和練習(xí)技能實(shí)驗(yàn)，該類實(shí)驗(yàn)學(xué)生只是單純按實(shí)驗(yàn)要求操作，參與的積極性不高。在匯編語言實(shí)驗(yàn)之前，適當(dāng)加入基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，如DEBUG調(diào)試工具、內(nèi)存操作數(shù)與尋址方式、計(jì)算機(jī)拆裝等，先讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，以提高他們學(xué)習(xí)該課程和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的積極性。另外，在匯編語言基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后加入綜合性實(shí)驗(yàn)，如統(tǒng)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊中正負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)，以提高學(xué)生編寫程序的能力；在接口實(shí)驗(yàn)部分也適當(dāng)加入綜合性比較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如交通燈控制電路，鐘控裝置等。完成實(shí)驗(yàn)的過程就是學(xué)生掌握知識(shí)、轉(zhuǎn)化技能的過程，可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、觀察能力、動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力。

3.2 加強(qiáng)開放性實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力 開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，它的指導(dǎo)思想和目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，符合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)[5]。作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充提高，以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的體現(xiàn)，依托《微機(jī)原理與接口技術(shù)》原有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，我校構(gòu)建了一批具有專業(yè)特色，實(shí)用性、前沿性和探索性的集成實(shí)驗(yàn)課題，如心電信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、血壓信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)等。同時(shí)，利用開放實(shí)驗(yàn)室，開展《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課外興趣小組活動(dòng)，舉辦《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)技能大賽，比賽中增加自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅能有效考察學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣，同時(shí)還可以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及對(duì)學(xué)生從知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向能力學(xué)習(xí)起到積極的引導(dǎo)、促進(jìn)作用[6]。

總之，通過分析目前《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)中存在的問題，我校有針對(duì)性地從教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)方面提出了教學(xué)改革的思路，并進(jìn)行了初步實(shí)踐。在今后的教學(xué)中，將繼續(xù)通過教學(xué)改革促進(jìn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，更注重激發(fā)學(xué)生對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，特別是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)所需要的多學(xué)科綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，在課程內(nèi)容設(shè)置和實(shí)踐教學(xué)安排上更注重專業(yè)相關(guān)性和適用性原則。

[1]杜社會(huì)，游開明，譚家杰，等.師范類本科院校微機(jī)原理與接口技術(shù)教改探討[J].輕工科技，2014，(9)：142-143,145.

[2]龔尚福，牟琦，溫乃寧，等.微機(jī)原理與接口技術(shù)課程建設(shè)研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2014，(4)：237-239.

[3]王鳳芹，李瑛，曲寧.以專業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向，改革計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，36(A2)：104-107.

[4]王亞林，余力，蔡文培，等“.設(shè)計(jì)導(dǎo)向型”微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)模式探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，31(1)：215-216.

[5]周秋平，趙群禮《.微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，32(6)：94-95.

[6]王婷，陳功.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)分析及探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2015，36(9)：144-146，152.

(教學(xué)研究欄目編輯：陳志宏)

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1004-6879（2017）05-0441-03

2016-10-30）