學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程創(chuàng)新改革

彭登峰，魯硯青

（天津財(cái)經(jīng)大學(xué)珠江學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)系，天津 301811）

1 學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的重要性

隨著互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端、嵌入式、虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，知識(shí)技術(shù)更新越來(lái)越快，課上很難全面講解這些知識(shí)，需要學(xué)生自行學(xué)習(xí)最新的知識(shí)。教師在課上通過(guò)教學(xué)策略可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[1-4]，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者一旦步入社會(huì)，在沒(méi)有教師指導(dǎo)的情況下，自主學(xué)習(xí)能力顯得尤為重要。因此，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)越來(lái)越重要。

2 計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程具有理論性、實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)等特點(diǎn)，是一門理論與實(shí)際聯(lián)系緊密的軟硬件綜合應(yīng)用型課程。

1）理論性強(qiáng)。

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程核心原理包括8086CPU核心原理及計(jì)算機(jī)接口（8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等）原理。其中CPU核心原理包括八大原理，分別為微型計(jì)算機(jī)典型結(jié)構(gòu)原理、計(jì)算機(jī)接口原理、I/O端口及I/O操作、I/O端口編址方式、I/O端口地址譯碼技術(shù)、CPU與接口數(shù)據(jù)的交換技術(shù)、8086CPU的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)原理、8086CPU總線操作時(shí)序。I/O端口地址譯碼技術(shù)及8086CPU總線操作時(shí)序貫穿計(jì)算機(jī)接口課程軟硬件設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)，是計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程理論中的兩大難點(diǎn)。這些核心原理是接口電路設(shè)計(jì)的靈魂，理論性較強(qiáng)。

2）實(shí)踐性強(qiáng)。

計(jì)算機(jī)接口課程需要熟練應(yīng)用Proteus仿真軟件及EMU8086匯編語(yǔ)言編寫軟件，能在Proteus電路仿真軟件中熟練繪制接口電路原理圖并仿真電路效果；需要在課上、課下完成較多的接口電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目，至少完成譯碼電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目、計(jì)算機(jī)接口地址分析項(xiàng)目、8255A接口電路設(shè)計(jì)、8259A接口電路設(shè)計(jì)、8253A接口電路設(shè)計(jì)、DAC0832接口電路設(shè)計(jì)、ADC0809接口電路設(shè)計(jì)等項(xiàng)目。因此，該課程具有實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)。

3）綜合性強(qiáng)。

接口項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)需要學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)電路及匯編程序；設(shè)計(jì)過(guò)程需應(yīng)用電路原理、8086CPU核心原理、接口電路原理及CPU地址分配原理，8086匯編語(yǔ)言，設(shè)計(jì)者將以上核心原理應(yīng)用到接口電路軟硬件設(shè)計(jì)中，理論與實(shí)際聯(lián)系很緊密，綜合性較強(qiáng)。

因此，單純講解原理模式是不可行的；單純基于項(xiàng)目重視實(shí)踐應(yīng)用也是不可行的。需要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際并用理論回歸分析實(shí)踐的學(xué)習(xí)能力，只有切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力才能較好地適應(yīng)該課程及其他信息科學(xué)課程的本質(zhì)特點(diǎn)。

3 學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)導(dǎo)向的課程創(chuàng)新改革

學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)主要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)新知識(shí)的速度、質(zhì)量、深度等，教師在教學(xué)中不僅要教授知識(shí)，而且教授學(xué)習(xí)方法，并著力培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力，應(yīng)用型教學(xué)模式可以較好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

常見(jiàn)的授課方式有理論型講課模式、實(shí)驗(yàn)型講課模式、技術(shù)型講課模式、應(yīng)用型講課模式，這些模式培養(yǎng)的能力見(jiàn)表1。

表1 不同類型授課模式培養(yǎng)能力表

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程采用學(xué)習(xí)能力導(dǎo)向的應(yīng)用型授課模式，在課程中重視理論基礎(chǔ)知識(shí)的講解，并采用六大創(chuàng)新型教學(xué)策略著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（1）利用提問(wèn)策略創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在課上適當(dāng)增設(shè)問(wèn)題情境環(huán)節(jié)，每節(jié)課安排1～2個(gè)問(wèn)題情境環(huán)節(jié)。

（2）利用核心原理歸納策略，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生提供課堂核心原理歸納內(nèi)容及模板。計(jì)算機(jī)接口電路設(shè)計(jì)核心原理內(nèi)容見(jiàn)表2。

（3）利用項(xiàng)目強(qiáng)化練習(xí)策略，提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，為學(xué)生制訂項(xiàng)目訓(xùn)練計(jì)劃表，見(jiàn)表3。

（4）利用回歸分析練習(xí)策略，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。計(jì)算機(jī)接口課程在完成項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，采用匯編程序驅(qū)動(dòng)的電路原理分析法分析接口電路有序運(yùn)行的原理。該分析法的核心思想是基于計(jì)算機(jī)PC對(duì)匯編程序自頂向下引導(dǎo)的先后順序，逐條分析每條程序執(zhí)行過(guò)程中電路原理圖中CPU、接口及外設(shè)執(zhí)行的機(jī)制和電路原理。該分析法對(duì)計(jì)算機(jī)接口電路原理五大核心內(nèi)容逐項(xiàng)分析，并提煉出接口電路軟硬件的設(shè)計(jì)模式，以提高學(xué)生知識(shí)層次和實(shí)踐應(yīng)用能力。

（5）利用評(píng)估策略，提高學(xué)生自我評(píng)價(jià)能力。學(xué)生對(duì)照自我評(píng)價(jià)表（表4）對(duì)自己的核心原理理解與歸納、項(xiàng)目的完成情況以及回歸分析法情況等進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。

（6）提供與教學(xué)關(guān)系緊密的第二課堂工作室實(shí)踐學(xué)習(xí)應(yīng)用基地，加深學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

表2 計(jì)算機(jī)接口電路設(shè)計(jì)核心原理內(nèi)容

表3 基于能力培養(yǎng)的項(xiàng)目訓(xùn)練

4 課程創(chuàng)新改革教學(xué)策略實(shí)踐應(yīng)用

課程創(chuàng)新改革將計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程內(nèi)容分為兩部分：第一部分為計(jì)算機(jī)接口核心原理；第二部分為計(jì)算機(jī)接口項(xiàng)目部分。第一部分核心原理部分采用“講授+問(wèn)題策略+核心原理歸納”策略；第二部分接口項(xiàng)目部分采用“接口原理講解+項(xiàng)目策略+回歸分析策略+自我評(píng)估”策略，并在校內(nèi)提供桌面云平臺(tái)第二課堂應(yīng)用實(shí)踐基地。

表4 學(xué)生自我評(píng)價(jià)表

4.1 核心原理部分實(shí)踐應(yīng)用

以計(jì)算機(jī)接口核心原理為例，計(jì)算機(jī)接口核心原理處主要講解計(jì)算機(jī)接口的定義，計(jì)算機(jī)接口就是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站[5]，包含6個(gè)方面的含義。

（1）計(jì)算機(jī)接口的本質(zhì)是連接電路，而不單是具有實(shí)際形狀的物理接口。

（2）具有連接功能，可將CPU與外部事件連接起來(lái)，但不是簡(jiǎn)單的連接，需要傳遞信息。

（3）具有特殊功能的連接電路才稱為接口電路，并不是所有的連接電路都是計(jì)算機(jī)接口電路。一般來(lái)說(shuō)具有尋址功能、信號(hào)轉(zhuǎn)換功能及數(shù)據(jù)緩沖功能的接口才可稱為計(jì)算機(jī)接口。

（4）是信息交換的中轉(zhuǎn)站，否則不能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)接口電路的功能。

（5）課程中的計(jì)算機(jī)接口是8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等。

（6）具有實(shí)際物理接口封裝的接口具有較好的連接及電路驗(yàn)證功能，可用于計(jì)算機(jī)各類主板。

問(wèn)題策略：①什么是計(jì)算機(jī)接口？②具有什么功能的電路才是計(jì)算機(jī)接口？

核心原理歸納策略：歸納內(nèi)容為從計(jì)算機(jī)接口的定義及包含的具體含義，歸納計(jì)算機(jī)接口的本質(zhì)含義，并舉例說(shuō)明。

4.2 接口項(xiàng)目部分實(shí)踐應(yīng)用

以DAC0832輸出連續(xù)方波的計(jì)算機(jī)接口項(xiàng)目為例。要求CPU采用最小模式，接口電路無(wú)復(fù)位功能，CPU與接口的數(shù)據(jù)交換方式為無(wú)條件方式；CPU周期輸出高低電平，以方波的形式顯示；計(jì)算機(jī)接口8255A地址為特定地址，地址為（0F0H、0F2H、0F4H、0F6H）。

項(xiàng)目強(qiáng)化練習(xí)策略：依據(jù)項(xiàng)目需求完成接口電路項(xiàng)目。

（1）項(xiàng)目總體框圖設(shè)計(jì)。

（2）電路原理圖繪制。

（3）程序流程圖設(shè)計(jì)。

（4）匯編語(yǔ)言程序編寫。

（5）將編譯好的程序（.exe）加載到Proteus7.8的8086CPU中運(yùn)行接口電路。

回歸分析策略：在完成項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，利用回歸分析法深入分析項(xiàng)目?；貧w分析驅(qū)動(dòng)的電路分析法分析內(nèi)容及分析過(guò)程見(jiàn)表5。以第一段的第三句指令OUT為例，從核心原理的5個(gè)方面及電路電平情況進(jìn)行深入細(xì)致的分析；其余指令可以按照CPU自上向下有序引導(dǎo)的順序分析，分析內(nèi)容和分析過(guò)程與OUT指令類似。

評(píng)估策略：依據(jù)核心原理掌握情況及項(xiàng)目完成的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)不足之處。評(píng)估方法主要依據(jù)表4進(jìn)行。

實(shí)踐學(xué)習(xí)應(yīng)用策略：在校內(nèi)提供桌面云平臺(tái)第二課堂應(yīng)用實(shí)踐基地，學(xué)習(xí)者可在此平臺(tái)上設(shè)計(jì)應(yīng)用接口電路。

表5 匯編語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)的電路原理回歸分析法

5 結(jié) 語(yǔ)

學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)非常重要，具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)及較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，才能快速地學(xué)習(xí)最新的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，在信息科學(xué)技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代處于優(yōu)勢(shì)地位。學(xué)校通過(guò)創(chuàng)新的6種教學(xué)策略，不僅培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。