《微機原理與接口技術(shù)》實驗教學(xué)改革

摘要：針對目前微機原理與接口技術(shù)課程實驗教學(xué)存在的問題，結(jié)合多年來教學(xué)經(jīng)驗以及市場需求，對微機原理與接口技術(shù)課程實驗教學(xué)進行改革。結(jié)果表明新的實驗教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生獨立思考和解決問題能力，教學(xué)效果明顯。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;微機原理與接口;實驗;2016-XB-020

一、《微機原理與接口技術(shù)》實驗教學(xué)模式面臨的問題

《微機原理與接口技術(shù)》是我校生物醫(yī)學(xué)工程、計算機以及電子等專業(yè)的核心課程，要求學(xué)生掌握微機系統(tǒng) CPU的工作原理，各種接口芯片的特點并熟練運用匯編語言編寫指令系統(tǒng)。該門課程應(yīng)用性和實踐性較強，實驗教學(xué)相當(dāng)重要。通過實驗課程學(xué)習(xí)，理論與實踐相結(jié)合，對8086為核心的16位微機系統(tǒng)工作原理、接口芯片的應(yīng)用和匯編語言設(shè)計有更加深入的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及從事相關(guān)工作開發(fā)和研究打下堅實的基礎(chǔ)。目前傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)面臨一些問題，主要有以下幾個原因：^[1]

（1）實驗課時嚴重不足。該門課程理論內(nèi)容抽象難懂，實驗內(nèi)容范圍涉及較廣，主要由微機系統(tǒng)操作、匯編程序設(shè)計和接口電路芯片三大部分組成。由于實驗課時有限，從而加大學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

（2）實驗內(nèi)容主要是學(xué)生在實驗箱上開展驗證性實驗，綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗較少。實驗箱的芯片以及線路固定，擴展性較差。電路的連接方法以及源代碼一般都有提供，學(xué)生按照固定實驗步驟操作，不能自由靈活地設(shè)計實驗。另外實驗在實驗箱上完成，造成學(xué)生對微機系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計沒有系統(tǒng)整體的概念，仍然停留在實驗箱上進行開發(fā)和研究。^[2]

（3）實驗箱由于時間和操作不當(dāng)?shù)仍蛉菀壮霈F(xiàn)故障，維修時間較長，學(xué)生有時很難一人一臺實驗箱，給學(xué)生實驗造成了一定的影響。

（4）實驗教學(xué)在講授上仍然停留在以教師為主體的灌輸方式，教學(xué)單一，學(xué)生的主動性和積極性未得到充分的發(fā)揮。

針對目前《微機原理與接口技術(shù)》實驗課程存在的教學(xué)問題，根據(jù)該門課程的特點，對現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式進行改革。^[3]

二、《微機原理與接口技術(shù)》實驗改革

1.Proteus仿真

Proteus軟件是英國Labcenter公司開發(fā)的一款電子設(shè)計自動化工具軟件，它為用戶提供了大量的模擬數(shù)字元器件、外部設(shè)備以及虛擬儀器，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的設(shè)計，其處理器模型支持8086、8051以及HC11等各種類型。除了采用傳統(tǒng)的實驗箱開展實驗外，引入Proteus仿真軟件，有效地降低了實驗成本，并且不用受到實驗場地和實驗時間的限制。學(xué)生可以在Proteus上開展可編程/計數(shù)器8253實驗、可編程并行接口8255A實驗、可編程的中斷控制器8259、存儲器擴展以及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換等微機原理接口技術(shù)實驗。通過對電路圖的繪制，加深對微機原理以及接口芯片硬件電路的理解。Proteus資源豐富，學(xué)生按照自己實驗的需求自由添加電路和程序代碼，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。另外對于有的實驗項目，由Proteus仿真完成后，再利用實驗箱進行實物驗證，仿真和實物相結(jié)合，多元化教學(xué)大大提高了教學(xué)效果。同時將Proteus引入到微機原理與接口實驗教學(xué)中，充分認識到仿真和實物之間的差異。

2.項目驅(qū)動教學(xué)方式

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)由教師提供本節(jié)課實驗課內(nèi)容，實驗內(nèi)容里提供硬件電路圖的連接和源代碼，每個學(xué)生實驗內(nèi)容均是相同。由教師講授實驗?zāi)康?、實驗?zāi)繕艘约皩嶒灢襟E，并做相關(guān)演示。學(xué)生閱讀電路圖和源程序，按照實驗步驟在實驗箱進行硬件連接，輸入提供的源代碼，編譯運行觀看實驗結(jié)果，記錄實驗結(jié)果，有時實驗內(nèi)容要求對源程序進行簡單的修改。整個實驗過程中學(xué)生被動的吸收占主體，注重觀看實驗結(jié)果，對電路以及源代碼嘗試修改較少，電路設(shè)計和軟件設(shè)計能力都未得到培養(yǎng)，對實驗的目標和實驗的意義理解不透徹，更談不上對知識的綜合應(yīng)用以及靈活創(chuàng)新。

引入項目驅(qū)動實驗課程設(shè)計，每個項目基本涉及8086的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，接口芯片以及匯編程序設(shè)計等子項目。一個項目大概由5個左右成員負責(zé)，每個成員負責(zé)的內(nèi)容不相同，每個組之間的項目也不同，避免了大家相互模仿。實驗課程以小組為單位進行討論，講出自己的設(shè)計思路，互相學(xué)習(xí);動手完成自己的項目，配合小組整個項目完成。項目驅(qū)動實驗課程改變傳統(tǒng)教師為主導(dǎo)的地位，以學(xué)生為主導(dǎo)，每個學(xué)生獨立思考自主地完成自己的子項目，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時也鍛煉了學(xué)生表達能力、溝通能力和合作能力，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了大大的提高。

傳統(tǒng)實驗內(nèi)容的考核方式比較單一，除了最后一次實驗設(shè)計考核外，主要根據(jù)平時的實驗操作、演示結(jié)果和實驗報告來進行評分。由于實驗內(nèi)容相同，造成實驗結(jié)果和實驗報告有時候千篇一律，不能體現(xiàn)個體化差異，采用項目驅(qū)動教學(xué)方式可以有效地避免這種現(xiàn)象發(fā)生。

微機原理與接口技術(shù)實驗室管理采用傳統(tǒng)的管理方式，學(xué)生必須在有限的時間完成自己的實驗，實驗室不再對外開放。有時候?qū)嶒灂r間結(jié)束，學(xué)生才剛進入實驗狀態(tài)，不能深入地探索自己的實驗和項目。因此實驗室有必要采取開放管理模式，給學(xué)生提供良好的實驗環(huán)境，讓學(xué)生能有更多的時間和實驗場所去自由學(xué)習(xí)和鉆研。

結(jié)語

本文針對我校微機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)過程出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)了改革措施。實踐證明微機原理與接口技術(shù)課程實驗改革實施，提高了學(xué)生微型計算機系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計能力，鍛煉學(xué)生獨立思考能力和解決問題的能力，增強了團隊意識。

參考文獻

[1]張妍.“微機原理及應(yīng)用”研究性教學(xué)模式探索與實踐[J].天津：實驗室科學(xué)：2017（4）：117-120.

[2]顧暉，陳越，梁惺彥.微機原理與接口技術(shù)：基于8086和Proteus仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社2011.

[3]陳越，顧暉，梁惺彥.Proteus虛擬仿真在微機原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京：電子技術(shù)應(yīng)用，2012（1）.

作者簡介

龔惠紅（1979—），女，湖北，漢，碩士，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。