《微機原理與接口技術(shù)》課程改革與研究

廣東理工學(xué)院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 李欣雪 黃美蓮

《微機原理與接口技術(shù)》課程改革與研究

廣東理工學(xué)院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 李欣雪 黃美蓮

微機原理與接口技術(shù)是廣東理工學(xué)院電氣系的一門基礎(chǔ)專業(yè)必修課，授課的內(nèi)容比較多，知識點比較零碎，理論性比較強，并且?guī)缀跛懈咝＠砉た茖I(yè)（電子信息工程，計算機工程，機械工程等等）或多或少都會涉及到微機，可見本門課程應(yīng)用非常廣。其課程的重要性可見一斑，但課程的教學(xué)情況和效果，又存在著一些問題亟待解決。本文就該課程的一些問題進(jìn)行研究性的探討，通過一些改革，希望能更好的提高該課程的教學(xué)效果。

微機原理；課程改革；Protues仿真；匯編語言

《微機原理與接口技術(shù)》是一門工科類的非常重要的基礎(chǔ)專業(yè)課程之一。本門課程涉及的知識點比較多，比較零碎，并且理論性很強，有些知識點講起來也比較抽象，以至于學(xué)生對這門課程提不起興趣，甚至出現(xiàn)越學(xué)越糊涂，課程講完還沒搞明白一些基本的概念，教學(xué)效果不是很好。該課程的目標(biāo)是通過本門課的學(xué)習(xí)，是學(xué)生能以具體的機器環(huán)境為基礎(chǔ)，在掌握匯編語言的基礎(chǔ)上，使學(xué)生能夠掌握微型計算機硬件結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的工作原理。

1.實踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題

1.1 理論性強，內(nèi)容較抽象

微機原理與接口技術(shù)涉及的內(nèi)容主要有：CPU的結(jié)構(gòu)體系及操作時序，存儲器的工作原理，匯編語言的指令系統(tǒng)及編程思維[1]，輸入/輸出接口電路及與CPU的傳送方式，中斷系統(tǒng)等等。每一部分對學(xué)生來講都是新知識，并且每一部分都比較抽象，但是大多數(shù)教師在授課的時候，大多都是結(jié)合課件及板書的方式進(jìn)行講解和剖析。這種單純的靠老師在課堂上理論分析，即便是再詳細(xì)，學(xué)生看不到摸不著，加上想象空間有限，自然感覺課程枯燥沒興趣。并且每個學(xué)期的課時是一定的，如果在前面的基礎(chǔ)理論上花的時間太長，后面的硬件部分就沒時間講解了。

1.2 互動性差，記憶量大

在實踐教學(xué)過程中，因為課程的知識點大多數(shù)是學(xué)生第一次接觸，加上理論性比較強。在上課的過程中，本身是重要的知識點，作為老師也多次強調(diào)需要同學(xué)記住，例如CPU的尋址方式，在講解的時候，已經(jīng)多次強調(diào)了，并且每強調(diào)一次就相當(dāng)于重新講解一次，但就是有些學(xué)生記不住。究其原因主要是太抽象，即便是記住了，也不知道有何用。

1.3 實驗環(huán)節(jié)與教學(xué)環(huán)節(jié)脫離

現(xiàn)在大多數(shù)高校在本門課的教學(xué)過程中，均會安排一定課時的實驗，但大多數(shù)實驗都是驗證性的實驗，并且很多是在實驗箱上完成的。學(xué)生真正操作的是按照要求連幾根導(dǎo)線即可，其結(jié)果理論性的知識還是不知道。即便是會有相應(yīng)的設(shè)計性實驗，但最后完成大部分設(shè)計工作，包括代碼可能都是教師本人帶完成的，學(xué)生在這個過程發(fā)揮的作用微乎其微。學(xué)生的自主創(chuàng)新能力不會有太大的提高。這樣的實驗環(huán)節(jié)對應(yīng)用性本科的大學(xué)生作用不大，并且對理論知識的理解幫助也不是很大，基礎(chǔ)不好，對后續(xù)的專業(yè)課也有一定的影響。

1.4 以教師為中心的教學(xué)模式不利于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維

目前普遍的教學(xué)方法是傳統(tǒng)的課堂講解，方式比較單一。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要以教師為主，而教師的側(cè)重點是教學(xué)任務(wù)的完成，最為關(guān)心的是教學(xué)進(jìn)度的完成程度，很少關(guān)注學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造力的提高。

2.課程改革與研究

2.1 改革教學(xué)方式，豐富教學(xué)手段

目前利用傳統(tǒng)的方式教學(xué)，加上課程本身的難度大，理論性比較強，吸引學(xué)生的注意力達(dá)到上好課的效果比較差[2]。所以要改變一下教學(xué)的方式，本文主要提出利用任務(wù)驅(qū)動的方式，先講知識點，然后提出在學(xué)生能夠理解范圍的問題，讓學(xué)生自行完成。在此過程中，給學(xué)生提供開放性的環(huán)境加上一些必要的工具，最大程度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高學(xué)生的興趣，并且加上大學(xué)自身的一些特點，也是給同學(xué)們彼此之間了解的一個機會。教師在一定的時間段幫助同學(xué)們分析問題，對有爭議性的問題，教師可以和同學(xué)一起進(jìn)行探討，讓學(xué)生和教師之間彼此了解各自的思維方式。

針對微機原理與接口技術(shù)有很多比較抽象性的問題和工作原理，教師可以利用現(xiàn)代的一些手段，例如利用一些二維或者三維的動態(tài)軟件形象的展現(xiàn)出微機硬件結(jié)構(gòu)和工作原理[2]。相信學(xué)生更愿意上這種課堂，而不是單一的利用PPT展示。

2.2 利用Proteus仿真軟件強化實驗環(huán)節(jié)

很多高校的實驗設(shè)施不是很完備，加上微機原理與接口技術(shù)的實踐性也比較強，這里采用Proteus仿真軟件彌補這個缺陷，因為是仿真軟件，不需要微機中的硬件投入，在普通的機房就可以完成。Proteus是一款電路仿真軟件，可以實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真，軟件當(dāng)中有非常豐富的元件庫，并且可以根據(jù)自己的需要自由設(shè)計元件[3]。另外，它也提供了非常豐富的虛擬儀器及仿真顯示，并且該軟件可以和第三方的程序軟件進(jìn)行結(jié)合，可以進(jìn)行實時的調(diào)試。Proteus還可以對存儲器以及寄存器進(jìn)行實時檢測，并且還可以進(jìn)行單步調(diào)試和斷點調(diào)試?？傊甈roteus能夠完成現(xiàn)實條件不能達(dá)到的實驗，并且此軟件的界面比較友好，很容易接受，不受時間和地點的限制，只要愿意就可以隨時完成老師要求的實驗。并且學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣，創(chuàng)新性的設(shè)計自己的作品。

2.3 側(cè)重點不同，精選內(nèi)容

現(xiàn)有微機原理與接口技術(shù)的教材中大多數(shù)都是以8086CPU為平臺[4]進(jìn)行講解的，該芯片的內(nèi)容和原理都是比較成熟的，但是相關(guān)最新的資料卻是有限的，并且現(xiàn)代的微機中的CPU幾乎不再應(yīng)用該芯片，相對來講該芯片比較落后。所以需要結(jié)合現(xiàn)代微機的技術(shù)，讓學(xué)生明白萬變不離其宗，其基本的工作原理都是一樣的，在授課的時候盡量突出原理的普遍性。同時也讓學(xué)生對計算機有一個質(zhì)的認(rèn)識，解開計算機神秘的面紗。并且專業(yè)的不同，需要講解的側(cè)重點也不同，教師在制定教學(xué)大綱的時候，沒必要把教材中的每個章節(jié)都非講不可。但是選定的重點內(nèi)容就要認(rèn)真?zhèn)湔n，做好充足的準(zhǔn)備。

2.4 學(xué)科之間的融會貫通

微機原理與接口技術(shù)中有很重要的一章是匯編語言[5]。雖然在現(xiàn)代軟件的編程中主要是用C語言完成的，但是匯編語言也是有一定的應(yīng)用，因為該語言更為接近機器語言，其運行速度是最快的。并且電氣類專業(yè)中的重點專業(yè)課程《單片機原理與應(yīng)用》的大部分教材都是以匯編語言為主要的編程語言。所以在講授本門課程的時候，可以擴展一下專業(yè)課程的，讓學(xué)生自行選擇，給學(xué)生提出一些要求，讓學(xué)生自行設(shè)計程序，讓他們有更大的發(fā)展空間。

3.總結(jié)

在微機原理與接口技術(shù)的實踐教學(xué)中，針對實踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，通過研究和嘗試，本文對傳統(tǒng)的教學(xué)方式和手段給出了一些相對應(yīng)的改革方法。在一定程度上起到一些效果，在理論教學(xué)中，結(jié)合實驗仿真的手段更容易讓學(xué)生明白比較抽象的概念。不再用實驗箱完成一些簡單的驗證性實驗，更何況好一點的實驗箱一般比較昂貴，維護(hù)起來也比較麻煩。相比之下，仿真就更能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性了。實踐證明，通過以上改革的手段，改變了之前上課的枯燥的氛圍，學(xué)生能夠相互幫助，主動解決問題。

[1]李寶營．微機原理與接口技術(shù)[M]．大連：大連理工大學(xué)出版社,2015．

[2]馬進(jìn)華．高校課程改革的若干理論思考[J]．教育與現(xiàn)代化,1998(3)．

[3]廉哲．Protues仿真軟件在《微機原理》教學(xué)的研究[J]．多媒體教學(xué),2013．

[4]尹建華．微型計算機原理與接口技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社,2003．

[5]張秀梅,王春玲,等．微機原理與單片機教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化處理[J]．高等教育,2013(6)．

廣東理工學(xué)院 質(zhì)量工程 教學(xué)研究與改革項目 “《微機原理與接口技術(shù)》課程改革與研究（編號：JXGG2017024）”。

張曉亞（1987—），女，河南漯河人，碩士研究生，助教，主要研究方向：復(fù)雜過程工業(yè)故障診斷，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。