微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及探討

古丹

摘 要：微機(jī)原理與接口技術(shù)是電子信息類等工科專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，改進(jìn)這門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式，使學(xué)生及時(shí)掌握當(dāng)今更新的微機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí)，是十分必要的。該文針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，介紹了筆者學(xué)校對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革方法和思路。其中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的使用可以讓學(xué)生能在網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器設(shè)備使用方法和注意事項(xiàng)等內(nèi)容的預(yù)習(xí)，利用Protues等仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬實(shí)驗(yàn)，通過平臺(tái)的預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)后再進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開展真實(shí)的實(shí)驗(yàn)。這樣的方式下學(xué)生能更好更快地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效率得到較大的提高。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革 虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TP30 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0154-02

微機(jī)原理與接口技術(shù)是電子信息類等工科專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，內(nèi)容涵蓋微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及接口技術(shù)，兼顧軟件和硬件兩個(gè)方面，具有實(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)面廣且抽象的特點(diǎn)。此外，由于課時(shí)壓縮，教師教學(xué)信息量增大，學(xué)生普遍感覺難學(xué)，因此對(duì)學(xué)生在理論知識(shí)掌握不足的情況下進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)，效果更是欠佳。長(zhǎng)期以來，微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)重要組成部分，卻普遍存在一些問題，制約著實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

1 目前微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

筆者學(xué)校微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課選用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是眾友THTWK-2型32位微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)箱，它是一套基于PC機(jī)PCI總線的32位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可支持8位、16位和32位的總線寬度。用戶在PC機(jī)上用匯編、C等工具對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可供實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目豐富，為學(xué)生和老師實(shí)驗(yàn)提供了很多方便，但是經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，仍存在一些問題。

（1）微機(jī)原理與接口技術(shù)課程以理論講解為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)少，難免造成對(duì)實(shí)驗(yàn)課程不夠重視。有的學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課就是走走過場(chǎng)，敷衍了事，沒有很好地投入精力到實(shí)驗(yàn)過程中，造成實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

（2）學(xué)生雖然先修了匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)這門課，但是普遍理解掌握得不是很深入，有些同學(xué)甚至連基本指令和程序規(guī)范都不清楚，這直接影響了實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)。

（3）目前該校實(shí)驗(yàn)室的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱使用頻繁，加之學(xué)生操作不規(guī)范，硬件老化嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)箱損壞率高，這也影響了學(xué)生的動(dòng)手積極性。

（4）目前該校開設(shè)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上是對(duì)每一個(gè)接口芯片的基本應(yīng)用和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證性為主，缺少創(chuàng)新性、開放性的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這很不利于學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，不利于開發(fā)學(xué)生的聰明才智。

（5）目前該校購(gòu)買的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)集成度高，需要學(xué)生動(dòng)手連接的導(dǎo)線較少，程序也基本是可以從硬盤中直接調(diào)用。因此對(duì)于很多學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)只照著電路圖連線，調(diào)用源程序編譯、鏈接、運(yùn)行，在實(shí)驗(yàn)箱上觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就算完成了任務(wù)。這樣的實(shí)驗(yàn)學(xué)生基本不需要學(xué)生動(dòng)腦筋，不能真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。

（6）目前實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的考核方式，主要是以“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+考勤”作為依據(jù)，但是這樣的考核方式并不能真正反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)報(bào)告基本可以照抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，涉及到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少，同學(xué)之間抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，教師很難區(qū)分哪位同學(xué)是原創(chuàng)的。

（7）由于資金原因，實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有及時(shí)更新，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與目前微機(jī)發(fā)展使用現(xiàn)狀相距甚遠(yuǎn)，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)象，不能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

2 對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革的探討

針對(duì)目前該校微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的各種問題，筆者對(duì)改革傳統(tǒng)微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行了探討。

2.1 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

（1）學(xué)時(shí)少，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視，教師可以將課堂延伸到課外，實(shí)驗(yàn)課并不局限在課堂上的時(shí)間。學(xué)校建立了微機(jī)原理與接口技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師將一些基礎(chǔ)性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)發(fā)布到平臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)課上安排一些綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這樣一來學(xué)生在宿舍完成平臺(tái)上的基礎(chǔ)性虛擬實(shí)驗(yàn)，來實(shí)驗(yàn)室做真實(shí)的硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)就不至于摸不著頭腦，也為難度較高的設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。教師要求學(xué)生只有完成了平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)才能到實(shí)驗(yàn)室完成硬件上的實(shí)驗(yàn)，這樣無形中也督促了學(xué)生課前預(yù)習(xí)。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用不僅擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也能提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣。

（2） 針對(duì)學(xué)生匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)不好的問題，教師在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中安排了匯編語(yǔ)言軟件編程項(xiàng)目，使學(xué)生能鞏固匯編指令、語(yǔ)法規(guī)則，更能鞏固匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。

（3） 由于采用的實(shí)驗(yàn)箱比較陳舊，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)里面開發(fā)新的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)難度較大，因此只能在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原有的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上做些改動(dòng)。如：在D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生根據(jù)產(chǎn)生鋸齒波的原理自行設(shè)計(jì)產(chǎn)生等腰三角波，或者實(shí)現(xiàn)方波和正弦波交替產(chǎn)生。

（4） 除了盡力發(fā)揮原有實(shí)驗(yàn)箱的功能外，利用PROTEUS軟件對(duì)8086進(jìn)行仿真，可以利用PROTEUS做一些綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生不僅能夠利用微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)PROTEUS軟件的使用，為以后學(xué)習(xí)單片機(jī)等課程的仿真應(yīng)用打下基礎(chǔ)，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的整體概念的理解，提升設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

2.2 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，課堂上老師發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)，講解實(shí)驗(yàn)原理，做演示實(shí)驗(yàn)，接著學(xué)生依據(jù)指導(dǎo)書上的步驟連線，調(diào)用芯片固化的源程序或者直接敲好老師給的程序，編譯、鏈接、運(yùn)行，課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，就算完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，整個(gè)過程中學(xué)生基本不用動(dòng)腦筋思考。因此，我們的改革思路要將實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程延展到課前的預(yù)習(xí)、課中的操作過程，以及課后的思考總結(jié)。

首先，要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作，因?yàn)檎n堂上安排的大部分是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有一定的難度，要想在有限的課堂時(shí)間內(nèi)很好地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，必須做好預(yù)習(xí)工作，教師會(huì)提前布置下次課堂實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，要求學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成與此次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)和作業(yè)。

其次，課堂中也要改變以往授課方式，以往教師采取的方式是直接給出實(shí)驗(yàn)硬件原理圖和源程序，仔細(xì)講解電路和源代碼。整個(gè)授課過程中知識(shí)是老師灌輸給學(xué)生的，他們沒有自己獨(dú)立思考、開動(dòng)腦筋的過程。改進(jìn)后，課堂上教師布置的基本是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生自行完成硬件接口和程序的設(shè)計(jì)。然而學(xué)生的知識(shí)水平不同，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)又可能有多種實(shí)現(xiàn)方法，這就要求教師必須認(rèn)真檢查學(xué)生的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行細(xì)心指導(dǎo)。對(duì)于一些差一點(diǎn)的學(xué)生，教師也要積極引導(dǎo)他們思考，盡最大的能力幫助他們自己完成實(shí)驗(yàn)。在微機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象與創(chuàng)新，鼓勵(lì)不同意見者闡述自己的觀點(diǎn)，積極爭(zhēng)論。這樣才能發(fā)現(xiàn)自己的不足，深入思考，達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果。

最后，采取分組實(shí)驗(yàn)，將動(dòng)手能力強(qiáng)成績(jī)較好的學(xué)生與相對(duì)較差的學(xué)生分成一組，兩人一組，分組實(shí)驗(yàn)的做法營(yíng)造和實(shí)現(xiàn)了學(xué)生之間的好帶差、中向上、差轉(zhuǎn)好的學(xué)習(xí)氛圍。在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)每個(gè)小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，教師不時(shí)向各個(gè)小組提出有關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生自己根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過程及現(xiàn)象歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這樣才能通過實(shí)驗(yàn)充分鍛煉學(xué)生的思維能力。

2.3 改革實(shí)驗(yàn)考核方式

課程考核的目的主要是檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完善和教學(xué)方法的改進(jìn)。同時(shí)，科學(xué)的考核制度也是引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法的有效途徑。微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程考核在原有的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+考勤”模式的基礎(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核以及虛擬實(shí)驗(yàn)完成情況的考核。實(shí)驗(yàn)過程考核：課堂實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生對(duì)老師提出的實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題的回答情況進(jìn)行考核，占本次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的20%；實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核：對(duì)學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果現(xiàn)象或者數(shù)據(jù)進(jìn)行考核，占本次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的20%；虛擬實(shí)驗(yàn)考核：對(duì)學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行考核，占本次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的20%。學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)構(gòu)成及比例為：每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)=考勤×10%+虛擬實(shí)驗(yàn)×20%+實(shí)驗(yàn)過程×20%+實(shí)驗(yàn)結(jié)果×20%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告×30%。學(xué)生最終期末成績(jī)?nèi)?次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值。這樣評(píng)定實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)雖然相對(duì)增加了教師的工作量，但是考核方式更加科學(xué)，更加公平合理地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段，傳統(tǒng)的微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法很難激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)手能力。針對(duì)教學(xué)現(xiàn)狀，文章主要分析了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的問題并提出了改革對(duì)策，有助于提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，初步達(dá)到改革目標(biāo)。但是，發(fā)展進(jìn)步的腳步并沒有停下，筆者將繼續(xù)推進(jìn)下一階段的教學(xué)改革，希望能與同行多多探討。

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