淺談《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)體會(huì)

朱劼+茹國(guó)寶

【摘要】《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是高等學(xué)校理工科大學(xué)生的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)、教學(xué)難度較大，而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它面臨著許多新的問(wèn)題。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面介紹了我們的幾點(diǎn)教學(xué)體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)原理與接口技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是高等學(xué)校理工科大學(xué)生的一門(mén)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程屬于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及常用接口技術(shù)的入門(mén)課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理，掌握微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具備利用微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和應(yīng)用微機(jī)控制技術(shù)打下良好基礎(chǔ)。微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用有著本身的特點(diǎn)，需要注重軟硬件相結(jié)合，而微機(jī)的各硬件組成部件封裝在芯片內(nèi)部，看不見(jiàn)摸不著非常抽象，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)課程時(shí)覺(jué)得該課程難以掌握，編寫(xiě)應(yīng)用程序往往脫離硬件是軟件的支持這一概念，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)把握不到位，影響學(xué)習(xí)效果。因此，為了改善學(xué)習(xí)效果并使這門(mén)課程的教學(xué)適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展和要求，近年來(lái)圍繞該課程的教學(xué)進(jìn)行了不斷的探索和改革，下面談?wù)劷虒W(xué)中的幾點(diǎn)體會(huì)。

一、注重教學(xué)內(nèi)容的選取

早在20世紀(jì)80年代微機(jī)原理課程是以Z80微機(jī)為教學(xué)例機(jī)展開(kāi)的，作為8位機(jī)的代表Z80CPU已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的水平，因此，微機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容的更新已經(jīng)刻不容緩。目前，Intel的X86系列已經(jīng)在我國(guó)確立了其主流機(jī)的地位，該系列的微處理器更新?lián)Q代走過(guò)了從8位機(jī)到64位機(jī)的發(fā)展歷程，圍繞X86系列的微機(jī)原理相關(guān)教材非常之多，講述內(nèi)容有深有淺，在經(jīng)過(guò)相當(dāng)一段時(shí)間的課堂教學(xué)實(shí)踐與摸索后，綜合考慮學(xué)生的接受能力，教學(xué)課時(shí)數(shù)和應(yīng)用為主的教學(xué)目標(biāo)，我們?cè)谠撻T(mén)課程中決定采用X86系列中的典型產(chǎn)品 8086為教學(xué)內(nèi)容，課程結(jié)構(gòu)框架按如下幾個(gè)模塊展開(kāi)：CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口及總線。CPU通過(guò)總線和存儲(chǔ)器、I/O接口相連完成信息互傳，再通過(guò)接口連接控制各種外設(shè)?？傊覀兊慕虒W(xué)目的在于培養(yǎng)學(xué)生以應(yīng)用為主，而不是制造微處理器芯片，希望通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，以幫助學(xué)生向高檔PC機(jī)領(lǐng)域及其它微機(jī)課程如《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等過(guò)渡。

二、探索有效的教學(xué)方法

微機(jī)原理教學(xué)包括理論課和實(shí)驗(yàn)課兩部分，這兩部分都很重要，這里著重探討理論課堂教學(xué)。一般而言微機(jī)原理教學(xué)面臨如下問(wèn)題：其一，教材起點(diǎn)高，抽象，學(xué)生感性認(rèn)識(shí)少，學(xué)起來(lái)比較吃力；其二，課程教學(xué)涉及面非常寬，要有一些前修課程做鋪墊，如《模擬電路》《數(shù)字電路》和《計(jì)算機(jī)編程言語(yǔ)》等，通常電路方面的知識(shí)比較難學(xué)，因此有些掌握較差的同學(xué)往往影響了他在微機(jī)應(yīng)用中硬件電路的設(shè)計(jì)和理解。針對(duì)如上問(wèn)題，在課堂教學(xué)中我們不斷地改進(jìn)教學(xué)方法以提高同學(xué)們學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)理解能力。

1.重視基礎(chǔ)理論與基本概念

我們強(qiáng)調(diào)以微機(jī)硬件組成為框架，講課內(nèi)容偏重讓學(xué)生終身受益的基礎(chǔ)理論與基本概念。該課程內(nèi)容涉及面較廣，前修課程學(xué)過(guò)的知識(shí)有些同學(xué)已經(jīng)淡忘或者理解不深，學(xué)起來(lái)較吃力，為此，我們?cè)谡n堂上復(fù)習(xí)和補(bǔ)充了與本門(mén)課程密切相關(guān)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換，鎖存器、三態(tài)緩沖器和譯碼器等基礎(chǔ)電路知識(shí)，并適當(dāng)調(diào)整某些章節(jié)次序，刪減較復(fù)雜的匯編語(yǔ)言編程內(nèi)容及后續(xù)課程會(huì)涉及的內(nèi)容，將重點(diǎn)放在微機(jī)工作原理及接口技術(shù)上面，實(shí)踐證明經(jīng)過(guò)以上教學(xué)改革學(xué)生能夠抓住重點(diǎn)并能輕松地掌握所學(xué)內(nèi)容。

2.采用類(lèi)比教學(xué)法講解抽象概念

課堂上多從實(shí)際出發(fā)深入淺出地進(jìn)行教學(xué)，將一些比較抽象的內(nèi)容與學(xué)生熟悉的生活實(shí)踐相類(lèi)比，增強(qiáng)理解，學(xué)生接受起來(lái)比較容易，舉例說(shuō)明如下：

例如，講授存儲(chǔ)器時(shí)，需要讓學(xué)生建立CPU訪問(wèn)某一存儲(chǔ)單元需要先發(fā)出其地址，且地址具有唯一性的概念。地址與尋址的概念直接給出則比較抽象，若將存儲(chǔ)器類(lèi)比成學(xué)生宿舍樓，宿舍樓里的每個(gè)房間都需要一個(gè)房間號(hào)碼等同存儲(chǔ)器的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)地址，它們具有唯一性，房間號(hào)碼越長(zhǎng)可以編的地址碼就越多。每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放8位二進(jìn)制信息就像房間里住了8位學(xué)生，CPU讀取該單元存放的8位二進(jìn)制數(shù)需要靠地址訪問(wèn)，同樣的就像我們找房間里的人也要靠房間號(hào)碼。

3.利用多媒體技術(shù)與黑板板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式

多媒體教學(xué)應(yīng)該與傳統(tǒng)的黑板教學(xué)有機(jī)結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。本課程教學(xué)過(guò)程中需要用到大量圖表，如果人工板書(shū)會(huì)花費(fèi)老師大量時(shí)間，此時(shí)利用多媒體課件優(yōu)勢(shì)就非常明顯。例如，在講解微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及CPU結(jié)構(gòu)時(shí)，利用多媒體課件給出的結(jié)構(gòu)圖非常清晰直觀，易學(xué)易懂。然而，不一定每次課的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解都適合使用多媒體授課，如硬件電路的設(shè)計(jì)作圖，為便于學(xué)生理解，我們認(rèn)為講解過(guò)程中不適宜立刻在屏幕上放映出整幅設(shè)計(jì)圖，讓學(xué)生有如看天書(shū)的感覺(jué)，而應(yīng)該循序漸進(jìn)逐步講解，硬件連線圖中某些重要知識(shí)點(diǎn)老師要在黑板上邊講解邊畫(huà)局部圖，讓學(xué)生跟著老師的思維走，增強(qiáng)他們對(duì)設(shè)計(jì)原理的理解，在學(xué)生基本理解的基礎(chǔ)上再通過(guò)電子課件放映出全圖，這樣既保證講課效果，又節(jié)省了作圖時(shí)間。

三、加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)

學(xué)生的能力是在掌握和運(yùn)用知識(shí)、技能的過(guò)程中得到發(fā)展的，我們?cè)诮虒W(xué)中非常注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，而且針對(duì)不同的學(xué)生提出不同的要求。對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)良的學(xué)生提出較難的學(xué)習(xí)任務(wù)，對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生主要給他們提供更多的幫助，使他們樹(shù)立起信心。比如，在講授8255，8253接口芯片應(yīng)用時(shí)為提高同學(xué)們綜合運(yùn)用能力，讓大家利用8255設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)周期是2秒鐘，要求2秒鐘時(shí)間由定時(shí)器8253控制產(chǎn)生，CPU可采用中斷或查詢(xún)方式管理8253。針對(duì)這道設(shè)計(jì)題，學(xué)得好的同學(xué)大多采用了中斷控制方式，而對(duì)中斷理解有困難的同學(xué)則采用查詢(xún)方式解決問(wèn)題。課堂上老師對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比較，加深了同學(xué)們對(duì)芯片功能的理解和運(yùn)用，使他們的軟硬件設(shè)計(jì)水平得到了提高。

四、重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，上機(jī)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)課的效果如何，直接影響著整個(gè)教學(xué)效果，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，因此我們十分重視與之配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)中考慮到該課程是微機(jī)應(yīng)用入門(mén)課程，實(shí)驗(yàn)課主要以基本實(shí)驗(yàn)為主，每次實(shí)驗(yàn)除了規(guī)定內(nèi)容外，還增加了創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容，圍繞所學(xué)知識(shí)點(diǎn)給出一定要求，鼓勵(lì)學(xué)生自己獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，老師從旁給予指導(dǎo)，這一舉措充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，受到了學(xué)生的好評(píng)。例如，數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生必做內(nèi)容是利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)波形發(fā)生器，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)則要求學(xué)生利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)數(shù)控衰減器，很多同學(xué)通過(guò)這個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)加深了對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換原理及應(yīng)用的理解，收到良好效果。

五、結(jié)束語(yǔ)

如何改善《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，克服該門(mén)課程抽象性和復(fù)雜性仍需要我們不斷探索和實(shí)踐，改進(jìn)教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，也是需要我們不斷努力的過(guò)程。

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