《微機(jī)原理》課程教學(xué)思考及探討

鄭茜穎　周海芳

摘要：本文分析了微機(jī)原理課程教學(xué)中存在的問題，闡述了該課程內(nèi)容的選擇和定位，從教與學(xué)的兩個(gè)方面，強(qiáng)調(diào)了具體教學(xué)過程中遇到的問題，從心理上、手段上、方法上提出了相應(yīng)的解決方法。并從組織學(xué)生、提高興趣、團(tuán)隊(duì)合作等角度給出了多種教學(xué)過程中的具體措施，取得了很好的實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；課程定位；教學(xué)方法；課程理解

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）26-0229-02

《微機(jī)原理》是高校計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化等電類學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在大學(xué)本科教學(xué)體系中深受重視，是本科核心課程體系中的重要一環(huán)。課程不僅具有較強(qiáng)的抽象性和復(fù)雜性，而且還具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，課程內(nèi)部知識(shí)點(diǎn)眾多，各種計(jì)算機(jī)概念抽象，教學(xué)要求高。如何面對實(shí)際存在的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，合理跨越課程的難點(diǎn)，讓學(xué)生們理解這些抽象的概念和復(fù)雜的理論知識(shí)，提高學(xué)生們的理解能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，是我們在教學(xué)過程中亟待解決的問題。

一、課程的內(nèi)容與定位

微型計(jì)算機(jī)目前已深入應(yīng)用到人們生活的方方面面，作為電類的本科生必須知道微型計(jì)算機(jī)的基本原理和架構(gòu)，對深化所學(xué)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用有重要的意義。掌握好《微機(jī)原理》是工程技術(shù)人員的基本要求。目前有關(guān)《微機(jī)原理》教學(xué)內(nèi)容的爭議很多，選擇怎樣的CPU為教學(xué)主體，成為了一個(gè)爭議的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)課程內(nèi)容以Intel 8086為主體，對微機(jī)的功能結(jié)構(gòu)和工作原理、尋址方式與執(zhí)行系統(tǒng)匯編語言程序設(shè)計(jì)和接口技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。由于Intel 8086芯片是很早出現(xiàn)的芯片，目前已經(jīng)完全不被使用。因此很多專家和老師都認(rèn)為，是否應(yīng)該選用目前正在使用的CPU芯片，如ARM、單片機(jī)多核PC芯片等作為教學(xué)內(nèi)容。這樣能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)與實(shí)際有更多的聯(lián)系，以提高他們的興趣?？v觀這些年來微機(jī)CPU的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)CPU的發(fā)展是非常快的，我們的教學(xué)和教材的建設(shè)及師資的培養(yǎng)都趕不上實(shí)際技術(shù)發(fā)展的進(jìn)度。用最新的芯片進(jìn)行教學(xué)并不適合當(dāng)前的本科教育。同時(shí)由于《微機(jī)原理》是理論基礎(chǔ)課，所面向?qū)W生掌握的基礎(chǔ)知識(shí)不足，相對的學(xué)習(xí)能力也不夠，無法真正地掌握過于復(fù)雜的系統(tǒng)。簡單、合理、要點(diǎn)突出的CPU，才符合微機(jī)教學(xué)的基本要求，才能使老師的教和學(xué)生的學(xué)達(dá)到平衡。

根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展、學(xué)生能力、教學(xué)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)情況，我們認(rèn)為選擇以Intel 8086為主體進(jìn)行微機(jī)的教學(xué)，是有很大的現(xiàn)實(shí)意義的。關(guān)鍵是我們?nèi)绾芜x擇8086的教學(xué)內(nèi)容，來更好地建立微機(jī)理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、課程重點(diǎn)事項(xiàng)

1.思維理解。由于8086是早期的芯片，大多的老師和學(xué)生都認(rèn)識(shí)不到學(xué)習(xí)該芯片的意義，教與學(xué)的積極性很低。因而作為老師在課堂教學(xué)中要不斷強(qiáng)調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)是微機(jī)的原理，8086只是作為一個(gè)載體來實(shí)現(xiàn)他的理解，而且8086CPU的架構(gòu)清晰、教材成熟、實(shí)在簡單，是其他芯片的基礎(chǔ)。對它的原理學(xué)習(xí)，才能真正實(shí)際掌握CPU的核心內(nèi)容，達(dá)到我們的要求。

2.深入理解?！段C(jī)原理》的課程內(nèi)容很多，通過這門課程，學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)和軟件匯編基礎(chǔ)，并從根本上理解軟硬件結(jié)合的整個(gè)過程，建立整個(gè)計(jì)算機(jī)軟硬件體系結(jié)構(gòu)的基本架構(gòu)。所以有關(guān)所有CPU的公共部分都要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，深入描述。例如CPU結(jié)構(gòu)、公共引腳、時(shí)序、匯編編程、中斷、內(nèi)存管理、存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)及連接、接口設(shè)計(jì)及連接、總線分類，這都是所有的微機(jī)系統(tǒng)涉及的部分，需要重點(diǎn)深入的講解。同時(shí)對一些8086自己擁有的東西，可以簡單地進(jìn)行講授，或者讓學(xué)生自學(xué)看書。講課的重點(diǎn)放在公共的機(jī)理和機(jī)制部分。

3.合理演繹。CPU的進(jìn)步使教學(xué)的內(nèi)容永遠(yuǎn)趕不上時(shí)代，因此教學(xué)中要合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，聯(lián)系目前計(jì)算機(jī)的使用領(lǐng)域，同現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展保持同步。還可以適當(dāng)?shù)亟榻B微機(jī)中斷、內(nèi)存管理等功能在當(dāng)前使用微機(jī)中如何表述和出現(xiàn)的，以及INTEL最新芯片功能和發(fā)展等，布置學(xué)生作業(yè)，讓學(xué)生自己利用課余時(shí)間搜索此方面的最新信息。

4.強(qiáng)調(diào)實(shí)踐。學(xué)生剛剛接觸微機(jī)芯片，還沒建立起很多硬件方面的知識(shí)架構(gòu)，學(xué)習(xí)起來有困難，只有通過軟件的編程和實(shí)現(xiàn)過程中的觀察才能理解硬件結(jié)構(gòu)。

三、課程教學(xué)的難點(diǎn)及解決

本課程有較強(qiáng)的抽象性和復(fù)雜性，內(nèi)部知識(shí)點(diǎn)眾多，理解內(nèi)容豐富，存在著眾多的教學(xué)難點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)重點(diǎn)針對這些問題，并給予解決。

1.各種抽象概念的理解。學(xué)生雖然已經(jīng)接觸過計(jì)算機(jī)，但都是軟件及應(yīng)用的部分，對硬件及基礎(chǔ)原理部分并不了解。學(xué)生新學(xué)課程時(shí)，有很多新的概念出現(xiàn)，尤其是課程的前面部分。這時(shí)需要厘清哪些是當(dāng)前必須掌握的，哪些是后面才需要了解的，分清這些部分，按步驟給學(xué)生講解，能夠減輕他們的壓力，使其以輕松的狀態(tài)學(xué)好這門課程。例如，在先理解“中斷”時(shí)，先描述為外設(shè)找CPU的一種機(jī)制，便于外設(shè)及時(shí)與CPU溝通。在具體的“中斷”章節(jié)講解時(shí)，再做準(zhǔn)確的描述。而在提到“DMA”時(shí)，就直接告訴學(xué)生，前面暫時(shí)不用理解，以后再介紹。通過這種分階段的理解模式，可以很好地解決各種抽象概念的理解。

2.對匯編語言的合理學(xué)習(xí)。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的編程中，匯編語言幾乎都不會(huì)被使用，在該課程中是否講授匯編語言呢？匯編語言在《微機(jī)原理》的意義不是在于編程，而是在于更好地理解微機(jī)的原理，通過匯編語言，可以清晰地理解高級(jí)語言到機(jī)器代碼的形成、調(diào)用、運(yùn)行的過程，理解到各條語句的編碼意義，產(chǎn)生的內(nèi)部存儲(chǔ)器的變化過程、外部接口引腳相應(yīng)的時(shí)序變化。通過匯編可以理解硬件以及軟硬件結(jié)合過程中的基礎(chǔ)問題，所以匯編語言教學(xué)是強(qiáng)調(diào)對每條指令的理解，及簡單的編程，要求學(xué)生能查閱、理解部分核心程序即可。

四、教學(xué)方法的改進(jìn)

1.學(xué)習(xí)者角度的變換。教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引入人，從不同的角度進(jìn)入，就會(huì)有不同的結(jié)果，抓住了要領(lǐng)，學(xué)習(xí)就變得輕松。我們在學(xué)習(xí)中，多次以芯片的設(shè)計(jì)者的角度，來理解系統(tǒng)的原理。例如在時(shí)序的教學(xué)中，我們讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)兩個(gè)芯片連接時(shí)需要交互的信息和前后的時(shí)間順序，然后再對照系統(tǒng)的時(shí)序設(shè)計(jì)，說出他們的優(yōu)點(diǎn)，這樣就使學(xué)生清晰地理解為何時(shí)序要這么設(shè)計(jì)，自己今后要如何設(shè)計(jì)和理解時(shí)序。這樣通過一門課的教學(xué)思路的建立，今后其他課程的時(shí)序理解，也變得異常簡化，這為所有的相關(guān)課程的理解建立了良好的基礎(chǔ)。

2.注重實(shí)踐課的交互和探討。課堂教學(xué)主要是教師在講授，學(xué)生只是被動(dòng)地聽、被動(dòng)地接受，受時(shí)間的限制，來不及自己做思考，因此無法及時(shí)消化獲取的內(nèi)容，使得它們都是孤立的。而實(shí)驗(yàn)課是開放的課程，學(xué)生可以通過自己的思考，與老師和學(xué)生的互動(dòng)，消化理解所學(xué)的內(nèi)容，進(jìn)而把以前的孤立的內(nèi)容也連接成片。

五、總結(jié)

《微機(jī)原理》是許多專業(yè)本科教育的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，符合現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)本專業(yè)學(xué)生的能力和知識(shí)儲(chǔ)備確定其接受的內(nèi)容是很重要的過程。本文根據(jù)學(xué)生的學(xué)與老師的教的雙向適應(yīng)度，提出了許多教學(xué)上注意的問題以及許多改進(jìn)的方法。教學(xué)內(nèi)容由簡入深，教學(xué)層次由重點(diǎn)帶動(dòng)一般，教學(xué)動(dòng)力以興趣為驅(qū)動(dòng)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)與個(gè)人的集體學(xué)習(xí)，有效利用實(shí)踐課堂等豐富的教學(xué)手段，來有效地學(xué)習(xí)該門課程，讓學(xué)生能深入理解這門基礎(chǔ)理論課程，為今后其他課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

參考文獻(xiàn)：

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