“微型計算機技術”課程實踐教學探討

雷鳴　程思祥

摘 要 本文介紹了長江大學計算機專業(yè)“微型計算機技術”課程實踐教學方法，該方法在明確教學目標和準確定位教學對象基礎上，通過對實踐課程中實驗課和課程設計的教學內(nèi)容和手段上的優(yōu)化，采用一體化教學模式，使教學過程循序漸進，最終達到增強學生學習信心、提高教學質量的目的。

關鍵詞 微型計算機技術 實踐教學 一體化教學模式

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.059

Discussion on the Practice Teaching of Microcomputer Technology Course

LEI Ming[1]， CHENG Sixiang[2]

（[1] School of Computer Science， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434023；

[2] Yangtze University Library， Jingzhou， Hubei 434023）

Abstract This paper introduces the practical teaching method of the course "Microcomputer Technology" for the computer major of Yangtze University. Based on the teaching objectives and positioning of teaching objects， through optimizing the teaching content and means of experiment course and course design in practical course， the method uses the integrated teaching model， make the teaching process step by step. At last， the aim of enhancing students' confidence in learning and improving teaching quality is achieved.

Keywords microcomputer technology； practical teaching； integrated teaching model

0 前言

“微型計算機技術”不僅是計算機專業(yè)本科教學的主要專業(yè)基礎課程與主干課程，也是控制科學與工程、電子信息工程、通信工程、機電一體化等相關專業(yè)的一門重要專業(yè)必修課。[1-2]該課程是一門綜合性、應用性很強的硬件類課程，主要講授微型計算機電路體系結構和工作原理、匯編語言編程、中斷控制等輸入輸出技術的基本原理、常用接口芯片使用方法等，開設該課程的目的是使學生掌握微型機的工作原理，建立微機系統(tǒng)工作的整體概念以及初步具有應用微機軟硬件系統(tǒng)開發(fā)的能力。[1]“微型計算機技術”課程教學的特點是知識面廣、內(nèi)容抽象，學生在學習過程中感到枯燥無味，容易產(chǎn)生畏難情緒。[3-4]為了改善課堂理論教學效果，使學生從理論學習到感性認知過程中快速建立完整的知識體系，有效掌握設計方法，充分理解微型計算機的工作原理，我們要發(fā)揮好該課程實踐教學環(huán)節(jié)的重要作用。我校該課程的實踐教學通過近五年的不斷摸索，從教學手段和教學內(nèi)容方面優(yōu)化總結出一套教學模式供大家探討。

1 總體思路

我校計算機專業(yè)“微型計算機技術”課程教學采用了基于Intel80X86體系開設，主要將微機原理、匯編語言、接口技術等知識整合在一門課程里面。課程教學分為理論教學和實踐教學，實踐教學又分為課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)和課程設計環(huán)節(jié)。

實踐教學能夠很好的幫助學生理解理論知識，同時也能培養(yǎng)學生較好的實踐能力以及一定的創(chuàng)新能力，所以一套適合的實踐教學模式就顯得尤為重要。過去課程的實驗環(huán)節(jié)，各個實驗內(nèi)容相對獨立，課程設計環(huán)節(jié)安排在課程結束以后，難度較大并且與課內(nèi)實驗耦合性不強。盡管在一定程度上輔助了理論教學，但這種孤立的實驗與課程設計的教學方式并沒有取得最佳教學效果。

為了保障實踐教學充分發(fā)揮作用，總體思路是：第一，加大實踐教學的學時比重，我校該課程實踐教學占該課程總學時的46%；第二，在原來的實驗的基礎上重新設計了實驗內(nèi)容，使得實驗內(nèi)容上有層次性，實驗之間有關聯(lián)性，并且保障實驗時間安排與理論教學時間上的契合；第三，重新設計了課程設計內(nèi)容，使課程設計內(nèi)容與實驗內(nèi)容有強相關性，保證前后內(nèi)容的遞進關系，即采用一體化教學模式。

2 實驗課程開設

實驗課主要作用是幫助大家理解課堂理論教學中抽象的概念，鞏固所學習的知識，建立從理性到感性認知。

首先，實驗時間要合理規(guī)劃。艾賓浩斯遺忘曲線揭示了人類遺忘的發(fā)展規(guī)律，即“先快后慢”原則，知識在學習后，在記憶的最初階段遺忘的速度很快，以后逐漸減慢，到相當長的時間后，幾乎就不再遺忘了。[5]在這個過程中，經(jīng)過及時的復習，這些短時的記憶就會成為一種長時的記憶，實驗就是一個非常有效的鞏固和強化的一個手段。根據(jù)授課要求先安排課程理論教學進度，然后將與之相關的實驗課安排在當前周或者最遲在下一周進行，保證理論教學與實驗教學時間間隔盡量最小，同時實驗課前將實驗內(nèi)容提前告知學生預習。

其次，實驗指導要落實到位。只有理論課老師才最了解上課進度，了解同學們掌握理論知識的情況，所以該課程授課老師要親自教授實驗課，實驗室老師只能是參與實驗輔導。

再次，實驗定位要準確清晰。學習本身就是一個循序漸進的過程，在有限的實驗課時間里不可能掌握太多的知識，而實驗的目的在于知識的鞏固和感性認識的提高，所以我們將實驗定位在驗證性實驗為主、設計性實驗為輔，這樣既達到實驗課目的，也能提高學生的學習積極性和自信心。

最后，實驗內(nèi)容要精心組織。實驗課要根據(jù)理論課的授課內(nèi)容設計對應的實驗項目，既要保證每次實驗有獨立的任務與目標，也要保證每次實驗有一定的關聯(lián)性和延續(xù)性。我們一共設計了6個實驗，前面兩個為匯編語言實驗，后面四個為關于接口的實驗。第一個實驗主要是熟悉匯編語言編程環(huán)境，匯編指令基本調試方法，順序程序基本的編寫；第二個實驗有了第一次的基礎，主要是設計分支程序和循環(huán)程序，設計的程序無需多難而重點在于設計過程、調試過程以及程序結構的認知上；第三個實驗為8255接口芯片實驗，主要實現(xiàn)用開關控制發(fā)光二極管顯示，要使用匯編語言編程加上電路搭建；第四個實驗是定時計數(shù)器實驗，主要實現(xiàn)定時計數(shù)器控制8255芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示；第五個實驗是中斷接口芯片8259實驗，主要是定時計數(shù)器向中斷接口芯片發(fā)出中斷請求信號，再由中斷服務程序控制8255芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示；第六個實驗是串行通信實驗，主要為一臺計算機向另外一臺計算機通過串口發(fā)送命令（信息），收到信息后根據(jù)信息的不同控制8255接口芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示。每個實驗中都會在驗證完成后布置1-2道思考題給有能力的同學繼續(xù)完成?？梢姡總€實驗的內(nèi)容在層層遞進，這種循序漸進的實驗內(nèi)容設計使學生自然而然的鞏固了所學知識。

3 課程設計的開設

課程設計屬于綜合性的實踐課程，培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力，是理論課和實驗課后的一次升華和提高。

首先，布置時間要合理。課程設計安排在理論課結束后，過去課程設計任務的布置時間為課程設計第一次課，而課程設計時間只有兩周，通過這些年的教學發(fā)現(xiàn)在短時間里完成一個課程設計其效果不太理想。我們現(xiàn)在將課程設計任務布置提前一個月，讓學生有充分時間消化任務，在正式開始課程設計之前基本可以完成系統(tǒng)功能設計、電路設計、程序設計等環(huán)節(jié)，實際課程設計時候主要為連線、調試工作。

其次，實現(xiàn)手段要恰當。當任務布置時，同學們可以采用Proteus軟件設計電路圖，編寫程序仿真運行。盡管仿真方式也可以完成課程設計，但實際課程設計中，我們要求采用硬布線方式完成，開始課程設計時我們會將課程設計試驗箱、芯片、連接導線、工具包發(fā)給學生，這樣同學們通過實際連接電路、調試程序可以很清晰地體會軟硬件結合，對計算機硬件設計會有更深刻的理解。

最后，任務內(nèi)容要規(guī)劃。文章總體思路中已經(jīng)提到課程設計要與實驗內(nèi)容有很強的關聯(lián)性，要讓之前實驗內(nèi)容成為課程設計的一部分子任務，所以在規(guī)劃課程設計任務時，我們需要將所做的實驗內(nèi)容考慮進去，整個課程實踐教學的設計采取一體化設計模式，也就是既要有實驗一和實驗二的匯編語言程序設計，也要包含并行接口8255使用、中斷接口8259使用、定時計數(shù)器8254使用等，之前實驗設計的電路、程序在課程設計中稍加修改就可以使用，任務要有一定難度，也要保證大多數(shù)學生能夠按時保質完成。近幾年我們已經(jīng)設計了若干個課程設計題目，比如交通燈控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、點陣顯示系統(tǒng)、溫度采集系統(tǒng)等，每個題目的結果是開放性的，我們不要求有一個統(tǒng)一的結果展示，只要合理就可以，比如交通燈控制系統(tǒng)需要同學們實際去路口觀察交通燈的運行情況，根據(jù)自己的理解做出自己的系統(tǒng)，可以使得同學們分析問題、解決問題的能力得以提高，老師也可以根據(jù)結果給出不同的評級。

4 總結

實踐教學是教學中非常重要的環(huán)節(jié)，針對不同的學生群體需要定位準確，合理安排，只有適合的才是最好的。按照上述實踐課教學方式，近幾年從實際教學情況來看，學生通過實驗課和課程設計一體化實踐教學的訓練，學習熱情提高，理論知識和實際動手能力普遍增強，特別是課程設計任務的合理設置，增強了同學們學習自信心，取得了非常好的教學效果。

*通訊作者：程思祥

基金項目：湖北省教育廳人文社會科學研究項目“雙一流建設背景下地方高校學科服務體系構建”（項目編號：18Y052）；長江大學2018年“雙一流”建設項目資助

參考文獻

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[2] 馬義德，王兆斌，綻琨，湯書森，馬俊.“微型計算機原理及應用”課程的教學改革[J].電氣電子教學學報，2018.40（3）：61-64.

[3] 白凱，熊晶，文漢云.非計算機專業(yè)“微型計算機技術”課程的教學改革探索[J].長江大學學報（自然科學版）理工卷，2009（2）：383-384.

[4] 劉元超.“微型計算機技術”課堂教學方法改革探討[J].長江大學學報（自然科學版）理工卷，2010（3）：698-699.

[5] 姜乾金.醫(yī)學心理學[M].杭州：浙江大學出版社，1988.7：46-47.