《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容及方法的改革

江濤　劉永平　申小芳　張心鈺

摘 要：《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是理論與實(shí)踐緊密相結(jié)合的應(yīng)用教學(xué)課程，本文將此課程的教學(xué)內(nèi)容分為理論基礎(chǔ)、接口芯片、技術(shù)延伸、考核四部分。在教學(xué)方法上，以三總線結(jié)構(gòu)將CPU與各接口芯片相連接，總攬全課程；按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的內(nèi)容對(duì)接口芯片進(jìn)行講解與總結(jié)；采用以賽代考的方式進(jìn)行考核。通過教學(xué)改革，提升了學(xué)生在編程、硬件接口擴(kuò)展應(yīng)用方面的實(shí)踐能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理 接口技術(shù) 以賽代考

中圖分類號(hào)： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（c）-0164-02

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是一門涉及計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)的綜合性課程。課程涉及的內(nèi)容多且概念抽象不易理解，因此是教學(xué)和學(xué)習(xí)難度較大的一門課程。在實(shí)際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教材與教學(xué)內(nèi)容存在一定的問題，為適應(yīng)國家對(duì)應(yīng)用性人才培養(yǎng)的要求，緊隨新技術(shù)的步伐，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式進(jìn)行改革，顯得尤為重要。通過教學(xué)改革，可以幫助學(xué)生充分理解教學(xué)的內(nèi)容，提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，為其今后的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)[1]。

1 現(xiàn)有課程教學(xué)內(nèi)容弊端

我?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》課程選用的教材是普通高等教育“十一五”國家級(jí)教材—《微機(jī)計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》（第5版），中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版，周荷琴、馮煥清編著。從教材的內(nèi)容來看，教材雖然經(jīng)過5版的修訂與補(bǔ)充，但其內(nèi)容遠(yuǎn)落后于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平，面對(duì)繁雜的接口芯片及接口技術(shù)的發(fā)展，教材知識(shí)水平、知識(shí)體系看起來還處于上世紀(jì)階段。涉及實(shí)踐性內(nèi)容的應(yīng)用，所舉實(shí)例簡(jiǎn)單、且脫離了工程實(shí)際應(yīng)用。從教材的編排上看，系統(tǒng)性差，沒有真正體現(xiàn)該課程知識(shí)體系及技術(shù)構(gòu)架。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師往往要將前后知識(shí)與章節(jié)進(jìn)行穿插，才能讓學(xué)生明白前因后果。

2 學(xué)生學(xué)習(xí)課程應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)

教師通過《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程講授，需要傳授給學(xué)生基本的知識(shí)點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建課程的知識(shí)體系，運(yùn)用在其專業(yè)方向上，并與其他課程的知識(shí)點(diǎn)銜接。更重要的是，通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)有一定的運(yùn)用匯編語言進(jìn)行編程的能力，如何選擇合適的接口芯片與接口技術(shù)，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的連接，以完成設(shè)定的功能與任務(wù)，能應(yīng)用于工程實(shí)際，學(xué)會(huì)解決工程實(shí)際問題的思想方法[2]。

2.1 把握課程的知識(shí)點(diǎn)，并建立微機(jī)原理與接口技術(shù)的知識(shí)體系

學(xué)生應(yīng)掌握基本概念、原理、技術(shù)，特別是對(duì)技術(shù)難點(diǎn)、重點(diǎn)要有深刻的認(rèn)識(shí)，為課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。硬件方面，由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)，就能聯(lián)想到其外殼內(nèi)所帶有的部件，各部件之間的聯(lián)系，工作過程。參照性能指標(biāo)，就可評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)的優(yōu)劣與適用范圍。

2.2 熟練掌握與應(yīng)用匯編語言及接口技術(shù)

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在于軟件，學(xué)會(huì)與掌握編程是課程學(xué)習(xí)的重中之重。編程是人類與計(jì)算機(jī)溝通的一座橋梁。學(xué)生通過不斷編程練習(xí)，學(xué)會(huì)編程的技巧及應(yīng)用軟件的融會(huì)貫通，使學(xué)生的編程水平、技能、思維方式不斷得到提升與完善。而計(jì)算機(jī)功能的延伸與拓展是由接口技術(shù)來完成的，也是應(yīng)用于工程實(shí)際必需掌握的技術(shù)與技能。學(xué)生應(yīng)掌握查閱接口芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的方法，會(huì)閱讀接口芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，理解并掌握接口芯片功能及其參數(shù)，能將接口芯片管腳連接到計(jì)算機(jī)的CPU管腳，并能完成計(jì)算機(jī)與外設(shè)的地址分配、功能控制、信息交換等任務(wù)。

3 課程教學(xué)內(nèi)容改革要點(diǎn)

3.1 課程的普惠性、趣味性

計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)是一門普惠性課程，它的知識(shí)已潛移默化的運(yùn)用在我們生產(chǎn)、生活的各個(gè)細(xì)節(jié)中。應(yīng)讓每個(gè)學(xué)生都能學(xué)習(xí)并掌握一些計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的知識(shí)與技術(shù)，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)差異性、接受能力，教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)由淺入深，讓不同的學(xué)生接受到不同層次知識(shí)與技術(shù)[3]。此外，在課程內(nèi)容的改革上，除了工程實(shí)際應(yīng)用上的案例，也應(yīng)介紹趣味性強(qiáng)、能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的案例，使編程的教學(xué)方法也充滿趣味性。

3.2 建立完整的知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)體系

課程的內(nèi)容的改革應(yīng)將計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的術(shù)語、知識(shí)要點(diǎn)講透、講深，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用專業(yè)的語言來描述所學(xué)課程，并將這些知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建成一個(gè)計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的知識(shí)體系，讓知識(shí)點(diǎn)有機(jī)相連，讓學(xué)生在將來工作、學(xué)術(shù)交流中不存在知識(shí)上的障礙或概念理解上的不規(guī)范。

3.3 應(yīng)用與實(shí)踐相結(jié)合

以工程應(yīng)用為場(chǎng)景，開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。限于實(shí)驗(yàn)條件，即便是用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，也要明確工程上實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該如何考慮計(jì)算機(jī)應(yīng)用的問題。同時(shí)，將課程教學(xué)活動(dòng)拓展到學(xué)生課外活動(dòng)，發(fā)動(dòng)有興趣的學(xué)生帶動(dòng)其他同學(xué)一起學(xué)習(xí)，通過成立研討小組，興趣小組，學(xué)生興趣社團(tuán)等，組織開展課程設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生參加競(jìng)賽活動(dòng)。

4 改革后的課程內(nèi)容及說明

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容改革，是在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，精簡(jiǎn)理論教學(xué)內(nèi)容，完善課程各章節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。改革后的教學(xué)內(nèi)容由理論基礎(chǔ)、接口芯片、技術(shù)延伸、考核四部分組成。課程總學(xué)時(shí)數(shù)為56，其中理論教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)是38，實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為18。提高實(shí)踐課程比例，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力。

5 整體教學(xué)方法

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的教學(xué)思路是CPU與各接口芯片通過三總線結(jié)構(gòu)相連接，外部設(shè)備通過各接口芯片與8086CPU相聯(lián)接，完成信息交換。在教學(xué)中，教師應(yīng)明確三總線結(jié)構(gòu)對(duì)各種接口芯片連接所起的共性作用，以及具體的接口芯片連接存在的特殊性，將各種接口芯片的不同功能進(jìn)行展現(xiàn)，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)。

5.1 CPU部分

教學(xué)上簡(jiǎn)介微機(jī)原理、組成、尋址方式，讓學(xué)生對(duì)微機(jī)的硬件與軟件有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)，以便后續(xù)課程中的應(yīng)用。

5.2 接口芯片部分

接口芯片的教學(xué)以芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)為主導(dǎo)，以課本為參考。首先教會(huì)學(xué)生如何在網(wǎng)上查找接口芯片的生產(chǎn)廠家，找到芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。再分析數(shù)據(jù)手冊(cè)的各個(gè)部分，教會(huì)學(xué)生如何看懂、看會(huì)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)是CPU與接口芯片的連接。首先按三總線結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行連接：1）數(shù)據(jù)總線為雙向傳送命令字、控制字等信息；2）地址總線給芯片分配接口地址，分配過程中，針對(duì)地址要選擇合適的鎖存器、譯碼器對(duì)地址進(jìn)行鎖存、譯碼；3）控制總線的連接較為復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求進(jìn)行分析后、再連接。

5.3 總線部分

課本上的總線技術(shù)比較繁雜，且過時(shí)的總線技術(shù)較多。在講授過程中，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，只需對(duì)總線的主要性能指標(biāo)、總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)、典型的USB總線進(jìn)行講授，以節(jié)約學(xué)時(shí)。

6 課程的考核方式

采用以賽代考的方式對(duì)課程考核進(jìn)行改革。通過“以賽代考”學(xué)生對(duì)整個(gè)課程建立起了立體的概念，融會(huì)貫通了所學(xué)知識(shí)與要點(diǎn)，鞏固提升了學(xué)生動(dòng)手能力，基本上達(dá)到了應(yīng)用教學(xué)效果。

7 結(jié)語

（1）課程教學(xué)內(nèi)容改革上，提出了對(duì)課程內(nèi)容、章節(jié)結(jié)構(gòu)歸納為理論基礎(chǔ)、接口芯片、技術(shù)延伸、考核四部分，提高了實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)占到總學(xué)時(shí)數(shù)的三分之一；（2）教學(xué)方法上，以三總線結(jié)構(gòu)將CPU與各接口芯片相連接，總攬全課程，讓學(xué)生理解與分析每個(gè)接口芯片，能將整個(gè)課程的知識(shí)體系融合起來；（3）在考核方式上，通過“以賽代考”，提升了學(xué)生在編程、硬件接口擴(kuò)展、應(yīng)用方面的實(shí)踐能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 王會(huì)林.《微機(jī)接口技術(shù)》課程改革對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009，5（10）：2784-2785.

[2] 陳潤，琚生根，師維，等.微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程改革研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（5）：236-238，282.

[3] 馬文斌，劉建花，劉忠.《微機(jī)接口技術(shù)》課程改革思考[J].教育教學(xué)論壇，2016，25（6）：244-245.