地方高校微機原理的教學(xué)現(xiàn)狀分析與改進(jìn)措施

龍祖強 伍小青 譚延亮 許岳兵

【摘要】微機原理是電子信息類本科專業(yè)的重要專業(yè)課程。教學(xué)實踐表明，該門課程既不容易學(xué)，又不容易教，如何提高教學(xué)效果是廣大學(xué)生與教師的共同愿望。針對生源質(zhì)量較低的特點，編寫一套適合二本院校的教材，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，增加硬件實驗的課時量，均可有效地改善當(dāng)前教學(xué)工作的不足。

【關(guān)鍵詞】微機原理 匯編語言 存儲器 總線時序

【基金項目】2015年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目：“ICT產(chǎn)教融合”契機下實踐類課程教學(xué)模式改革與探索——以衡陽師范學(xué)院“電子信息工程專業(yè)”為例（湘教通〔2015〕291號369），光電信息技術(shù)湖南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基地開放基金項目（GD15K05），衡陽師范學(xué)院校校合作項目。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）29-0139-01

一、微機原理的課程性質(zhì)

微機原理是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息類專業(yè)的必修課。該課程之所以如此重要，在于它具有承上啟下的功能，上承模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路等基礎(chǔ)課，下接單片機原理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、綜合電子課程設(shè)計的專業(yè)拓展課。因此，模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)、電路這三門先導(dǎo)課的學(xué)習(xí)效果對微機原理的學(xué)習(xí)有重要影響。同樣地，微機原理的學(xué)習(xí)效果對后續(xù)課諸如單片機原理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、綜合電子課程設(shè)計的學(xué)習(xí)亦有重要影響。這相當(dāng)于，微機原理在電子信息類專業(yè)的課程體系中承擔(dān)著關(guān)鍵節(jié)點功能。上述先導(dǎo)課程的一些基本概念和基礎(chǔ)知識，對于理解微機原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容非常重要。例如，我們需要使用模擬電子技術(shù)的有關(guān)運算放大器和模數(shù)/數(shù)模器件的有關(guān)知識來理解微機接口電路，需要使用數(shù)字電子技術(shù)的有關(guān)寄存器、鎖存器、緩沖器、譯碼器的有關(guān)知識來理解微機的讀寫時序電路、存儲器配置電路、I/O接口電路。更重要地，后續(xù)課程諸如單片機應(yīng)用技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)等的知識框架均是以微機原理為基礎(chǔ)的。在地方高校向應(yīng)用技術(shù)方向轉(zhuǎn)型的大背景下，對于大多數(shù)電子信息類專業(yè)的學(xué)生來說，掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技能無疑是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)。

二、微機原理實踐課程的現(xiàn)狀

盡管微機原理如此重要，但是實際的教學(xué)情況卻令人擔(dān)憂。筆者對剛修完這門課的學(xué)生進(jìn)行了一次調(diào)研，結(jié)果顯示：除了極少數(shù)學(xué)生表示能夠比較輕松地的學(xué)好這門課外，大多數(shù)的學(xué)生一聽到這門課，不是搖頭就是無奈。經(jīng)詳細(xì)了解，之所以出現(xiàn)這種狀況，是因為存在以下幾個方面的原因。1.微機原理這門課的本身特點決定它具有一定難度。微機原理的主體教學(xué)內(nèi)容是硬件與軟件相結(jié)合的課程，且以硬件為主軟件為輔。硬件方面需要解決的問題是微控制器、存儲器、以及外圍接口等3個部分如何協(xié)調(diào)使用。這看似簡單，實則不易。原因在于：微控制器與存儲器和外圍接口的尋址問題比較抽象難懂；數(shù)據(jù)讀寫與時序電路協(xié)調(diào)問題牽涉到的知識面要求高，與先導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)效果關(guān)聯(lián)大。2.匯編語言的學(xué)習(xí)難度相對其他高級語言難度大。首先，對絕大多數(shù)本科生來說，匯編語言是非常陌生的，一般是首次接觸這種計算機語言，不像C語言一樣為人們所熟知；其次，匯編語言的指令系統(tǒng)比較特殊，并且與硬件電路直接關(guān)聯(lián)。也就是說，想要使用匯編語言寫程序，必須先對編程對象的硬件結(jié)構(gòu)有充分的了解與掌握；第三，匯編語言程序的編譯與調(diào)試方法與高級語言程序有較大區(qū)別，一旦出現(xiàn)程序功能錯誤，尋找錯誤費力耗時；最后，學(xué)生的基本素質(zhì)與基本能力與學(xué)習(xí)匯編語言的要求有較大差距。二本院校學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)、空間想象能力、邏輯推理能力都比較差，教師需要花大量的時間才能講清楚一個簡單的問題。微機接口程序，即使是一個小程序，牽涉到知識點多，要使學(xué)生理解透徹，教師必須花較多時間備課和講解。然而，想要講透這門課程，學(xué)校安排的課時量往往是不夠用的。因此，在教學(xué)實踐中，出現(xiàn)了學(xué)生基本素質(zhì)與課程教學(xué)要求不匹配的矛盾。

三、改進(jìn)措施

針對上述問題，我們應(yīng)采取的改進(jìn)措施如下：1.自編簡明版本的教材?，F(xiàn)在教材，一般是著眼于重點大學(xué)的學(xué)生編寫的。然而，重點大學(xué)的學(xué)生與地方院校的學(xué)生的基本素質(zhì)與基本能力總體上差距巨大，使用相同的教材本身很不合理。若要進(jìn)行自編教材，其編寫目的必須特別清楚。我們認(rèn)為，學(xué)習(xí)微機原理及接口技術(shù)的基本目的是讓本科學(xué)生對計算機的內(nèi)部運行原理有一個大致的認(rèn)識，基本熟悉的接口芯片的編程方法，為今后的專業(yè)拓展課學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，而不是拘泥每個知識點都講透學(xué)好，也不是為自己今后真正做匯編語言應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，針對地方院校學(xué)生素質(zhì)與能力，刪節(jié)或改寫當(dāng)前教材中的一些非重要的章節(jié)。2.改進(jìn)教學(xué)方法。根據(jù)學(xué)生的素質(zhì)與能力，我們認(rèn)為，因材施教，靈活地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，是教師應(yīng)該具備的一項基本能力?，F(xiàn)在學(xué)生的基本素質(zhì)與基本能力下降了，教師應(yīng)該適應(yīng)這個新形勢。具體說來，對于CPU內(nèi)部的工作原理、存儲器讀寫時序、中斷系統(tǒng)等難度較大的內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行簡化，將重點轉(zhuǎn)移至尋址方式、基本指令編程練習(xí)、串并聯(lián)接口芯片編程、A/D和D/A接口芯片編程等內(nèi)容。3.適當(dāng)增加硬件實驗課時量。在保持指令系統(tǒng)的實驗教學(xué)課時量不變的基礎(chǔ)上，增加2-3個硬件實驗。增加硬件實驗，有助于學(xué)生理解抽象的尋址問題、中斷問題和時序問題，亦有助于改善學(xué)生對微機系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)生的自信心。

四、總結(jié)

微機原理是電子信息類專業(yè)的重要課程，對于后續(xù)學(xué)習(xí)影響巨大。在地方院校中，當(dāng)前面臨的主要問題是教材更新滯后、教學(xué)方法僵化、生源質(zhì)量快速下降等問題，導(dǎo)致教學(xué)效果不盡人意。為了改變這種面貌，我們可以從改編教材、改進(jìn)教學(xué)方法和調(diào)整實驗課時等方面入手。我們相信，執(zhí)行這措施一定會收到較好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王先春，郭杰榮.微機類課程教學(xué)改革研究及實踐. 中國電力教育，2009，（141）：81-82.

[2]馬立平，范巖.面向卓越工程師的“微機原理”教學(xué)改革探討. 大學(xué)教育，2016，（7）：94-96.

[3]李秋潔.微機原理及接口技術(shù)課程教學(xué)探討[J].教育教學(xué)論壇，2015，（4）：127-128.

[4]韓松.微機原理與接口技術(shù)教學(xué)改革與探討[J].中國電力教育，2012，（10）：36-38.

[5]龍祖強，張登玉，許岳兵，劉燦.微機原理與接口技術(shù)的實驗教學(xué)現(xiàn)狀與改革.軟件導(dǎo)刊，2011，（12）：193-194.