微機(jī)原理課程改革初探

高敏

摘要：“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是高校的一門重要的專業(yè)核心課程，根據(jù)課程的自身特點(diǎn)，分析了目前課程的教學(xué)現(xiàn)狀和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，針對(duì)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題和不足，提出課程的改革，主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐操作等方面進(jìn)行闡述，進(jìn)一步提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：課程改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；實(shí)踐操作

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）33-7912-02

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是高等院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)、電氣與電子信息類專業(yè)的專業(yè)必修課程，我校下屬的計(jì)算機(jī)工程學(xué)院、電子電氣工程學(xué)院及交通工程學(xué)院均開(kāi)設(shè)了此門專業(yè)課，根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，課程的教學(xué)大綱制定也有各自的特色，針對(duì)不同的人才培養(yǎng)方案，講授的內(nèi)容和重難點(diǎn)均不同?！拔C(jī)原理”作為我們計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修課程和專業(yè)主干課，以《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》、《匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)字邏輯》等課程作為先修課程，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能對(duì)微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理和接口應(yīng)用有一個(gè)全面而系統(tǒng)的了解，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理》課程打基礎(chǔ)，并要求掌握微機(jī)的工作原理，初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。為響應(yīng)國(guó)家教育部?jī)?yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)的精神，調(diào)整人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，我院對(duì)相關(guān)課程進(jìn)行課程設(shè)置改革，2014年人才培養(yǎng)方案中，該課程開(kāi)課學(xué)時(shí)調(diào)整為4/2學(xué)時(shí)，共計(jì)96學(xué)時(shí)。但是，隨著現(xiàn)在單片機(jī)和嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)微機(jī)原理課程在課程體系設(shè)置中受到了較大影響，為了使學(xué)生能適應(yīng)現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展，提升綜合能力和課堂教學(xué)質(zhì)量，課程改革勢(shì)在必行。

根據(jù)筆者近幾年從事微機(jī)原理課程的親身教學(xué)體驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面闡述：課程內(nèi)容、課時(shí)安排、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面的現(xiàn)狀及改革措施。

1 微機(jī)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

微機(jī)原理課程在高校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了長(zhǎng)達(dá)一二十年，開(kāi)設(shè)課程的名稱不盡相同，有“微機(jī)原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“微機(jī)原理與匯編語(yǔ)言”等多種，但是教學(xué)內(nèi)容大體一致，基本都是以80X86CPU 和其組成的PC機(jī)為重點(diǎn)，課程結(jié)構(gòu)主要分為兩大部分，原理部分包括：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、80X86CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器原理與接口、I/O接口技術(shù)、中斷與中斷管理、總線技術(shù)等知識(shí)；接口部分包括：8259A、8253、8255A、8251A等可編程接口芯片和A/D轉(zhuǎn)換器。課程主要分理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分，課堂上理論教學(xué)主要都是以老師講解為中心，由于課程的第一部分介紹的是原理篇，所以理論抽象的概念性的東西較多，每章有大量的名詞和術(shù)語(yǔ)，而且前面各章的內(nèi)容涵蓋的知識(shí)點(diǎn)多而雜，課程各部分前后內(nèi)容都有交叉，學(xué)生不易學(xué)，興趣不高。初學(xué)《微機(jī)原理》時(shí)，很多同學(xué)可能都沒(méi)有什么頭緒，面對(duì)眾多的術(shù)語(yǔ)、概念及原理性的問(wèn)題感覺(jué)枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性比較松怠，課堂氣氛比較沉悶，而且以往課時(shí)數(shù)較少，教材內(nèi)容根本講不完，更何況給學(xué)生做練習(xí)和補(bǔ)充實(shí)例都很困難。接口部分主要接受接口芯片的工作方式和編程應(yīng)用，編程一般采用的都是匯編語(yǔ)言，該語(yǔ)言為硬件語(yǔ)言，指令多而難記憶，以往課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)此語(yǔ)言掌握情況不佳，動(dòng)手編程能力較弱，這使得在微機(jī)原理課程的指令系統(tǒng)篇和接口篇出現(xiàn)了學(xué)習(xí)難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有些為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主創(chuàng)新較少。通常都是老師把程序編寫(xiě)好，學(xué)生對(duì)照老師的電路圖連接線路，然后學(xué)生調(diào)試運(yùn)行并觀察結(jié)果，最后寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，整個(gè)過(guò)程不是自主學(xué)習(xí)和思考，很多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理并不理解，也不能夠獨(dú)立編寫(xiě)程序，這樣就不具備微機(jī)硬件和軟件的基本開(kāi)發(fā)能力，實(shí)驗(yàn)課程的目的就沒(méi)有達(dá)到。

2 課程改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

教師和學(xué)生普遍都認(rèn)為微機(jī)原理課程的內(nèi)容多而復(fù)雜，如果在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)把原理、匯編、接口三部分知識(shí)講授完是非常困難的，基本不可能完成，所以我們就需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選，把一些重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容放在課堂上精講，而一些相對(duì)來(lái)說(shuō)較容易的內(nèi)容或者是與其它先驅(qū)課程的重疊內(nèi)容只做簡(jiǎn)單介紹或復(fù)習(xí)性回顧，讓學(xué)生課后去自學(xué)，比如在前面的學(xué)期中已經(jīng)開(kāi)設(shè)了匯編語(yǔ)言課程，所以在指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)這兩部分講解時(shí)，可以把尋址方式和指令系統(tǒng)的內(nèi)容合并講授，而且學(xué)生不需要記住全部的指令，掌握一些常用的頻繁指令即可，再通過(guò)對(duì)程序的分析和大量編程來(lái)提高編程技巧和動(dòng)手能力，這樣處理的效果比較好，而且節(jié)約了教學(xué)時(shí)間。而對(duì)原來(lái)其它課程中雖然已經(jīng)提及，但是沒(méi)有過(guò)多分析的問(wèn)題可以增加講授。如機(jī)器碼的介紹，特別是補(bǔ)碼的運(yùn)算及其在微型機(jī)中的應(yīng)用，可以多補(bǔ)充一些知識(shí)?？偩€時(shí)序部分在實(shí)際應(yīng)用中用途較小，教學(xué)時(shí)可以只進(jìn)行一般性介紹。課程中的中斷原理和可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253都是講解的難點(diǎn)，在講解這兩部分內(nèi)容時(shí)，可以先舉實(shí)例讓學(xué)生理解中斷概念，對(duì)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的概念可以以日常生活中常見(jiàn)的小家電的定時(shí)系統(tǒng)舉例，這樣寫(xiě)生就會(huì)有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)和理解，然后再慢慢逐漸深入講解，印象要比純?cè)砘蚬ぷ鞣绞浇榻B更深刻一些，不至于學(xué)生學(xué)起來(lái)感到頭疼。此外，在傳統(tǒng)的理論內(nèi)容的教學(xué)上，還可以介紹最新的微機(jī)及接口的最新知識(shí)，所以教材選擇時(shí)，要近兩年出版的內(nèi)容比較合適，讓學(xué)生及時(shí)掌握最新的知識(shí)和技術(shù)。

2.2 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是關(guān)鍵因素，沒(méi)有了興趣學(xué)習(xí)就變得枯燥而乏味，所以必須要提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣可以從兩方面著手 ：首先，教學(xué)形式上可以進(jìn)一步改善和提高。由于課程內(nèi)容含有很多抽象和圖示的部分，如果在課件中做成靜態(tài)文字或圖片，學(xué)生看著比較疲勞，也不能形象傳達(dá)教學(xué)內(nèi)容，我們就可以把此本分內(nèi)容做成動(dòng)畫(huà)效果，比如文字部分色彩可以豐富艷麗一些，刺激學(xué)生的眼球；類似CPU的結(jié)構(gòu)原理、尋址方式、總線時(shí)序、中斷管理等圖示部分，學(xué)生都認(rèn)為比較難理解，這些內(nèi)容在課件中就可以使用Flash或Authorware軟件做成動(dòng)畫(huà)效果一步一步演示，學(xué)生即看的清晰明了，而且也吸引他們的注意力，使記憶更深刻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。我校為豐富和提高課堂教學(xué)質(zhì)量，專門開(kāi)展了多媒體教學(xué)及多媒體課件的評(píng)比活動(dòng)，激發(fā)教師改善教學(xué)形式，提高授課質(zhì)量。其次，理論聯(lián)系實(shí)際開(kāi)拓視野。教學(xué)過(guò)程中可以多引入日常生活中常見(jiàn)的微機(jī)應(yīng)用，然后再介紹工業(yè)中的一些實(shí)例，調(diào)動(dòng)課堂氣氛、是枯燥的理論教學(xué)變得更生動(dòng)。如果有條件，也可以安排學(xué)生去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地參觀相關(guān)設(shè)備或控制應(yīng)用等。

2.3 合理選擇教學(xué)方法

為達(dá)較好的教學(xué)效果，我們對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改革，采用實(shí)例驅(qū)動(dòng)法。一些較抽象、枯燥、難理解但又重要的內(nèi)容，盡可能與現(xiàn)實(shí)生活中較貼近的例子聯(lián)系起來(lái)，引入實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)，通過(guò)比喻或形象的說(shuō)法講授，慢慢過(guò)渡到理論，有利于學(xué)生思維的延續(xù)性，讓學(xué)生理解、記憶更加深刻，激發(fā)的他們的學(xué)習(xí)興趣，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。以前課堂都是以教師講授為中心，滿堂課老師是主角，學(xué)生參與的不多，這種模式已經(jīng)淘汰，現(xiàn)在由教師提出問(wèn)題，要求學(xué)生尋求解決方法，逐漸引出課堂內(nèi)容，教師做出正向講解，再由學(xué)生反過(guò)來(lái)提問(wèn)，然后給大家一定時(shí)間分組討論，最后教師總結(jié)。經(jīng)過(guò)以上改革以后課堂氣氛比以往活躍很多，效果良好。

2.4 增強(qiáng)實(shí)踐操作

很多教師都認(rèn)為微機(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容枯燥抽象，課時(shí)數(shù)量偏少，教學(xué)難度較大，存在心有余而力不足的感覺(jué)。另外，本門課程要求學(xué)生對(duì)匯編語(yǔ)言有一定的基礎(chǔ)，大多數(shù)學(xué)生匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)都不太牢固，而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有一些偷懶的學(xué)生不愿意親自動(dòng)手編寫(xiě)程序，只是簡(jiǎn)單地連接導(dǎo)線并調(diào)用系統(tǒng)自帶的程序完成實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

但是本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是課程教學(xué)的重要方面，為了解決上面提到的問(wèn)題，我們?nèi)握n教師參與實(shí)驗(yàn)課程的編排、參與實(shí)驗(yàn)課程的討論、指導(dǎo)，這樣既促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，又進(jìn)一步提高了課堂教學(xué)的效果，具體的方法如下：

1） 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課前預(yù)習(xí)對(duì)在有限的課堂上完成要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是非常重要的，因此每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束前就提前布置下一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和要求，結(jié)合課堂教授的理論知識(shí)，做好實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，做到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、實(shí)驗(yàn)原理明晰，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和動(dòng)腦思考的好習(xí)慣。

2） 根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生每人設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)，可以在圖書(shū)館或上網(wǎng)查找資料。結(jié)合教材內(nèi)容設(shè)計(jì)，然后帶到實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)試驗(yàn)箱或集成開(kāi)發(fā)環(huán)境測(cè)試完成，寫(xiě)出報(bào)告及心得。

3） 實(shí)驗(yàn)課轉(zhuǎn)換角色。根據(jù)課前老師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生課下通過(guò)查找資料或討論交流完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的準(zhǔn)備。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，由學(xué)生在講臺(tái)上根據(jù)自己的預(yù)習(xí)給全班學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)分析以及實(shí)驗(yàn)講解，然后組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，預(yù)留十五至二十分鐘的時(shí)間，對(duì)本次試驗(yàn)講評(píng)總結(jié)，提出要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，其余時(shí)間全部有學(xué)生獨(dú)立完成，提升學(xué)生綜合解決問(wèn)題的能力。

微機(jī)是我們要掌握的第二語(yǔ)言，微機(jī)原理課程更是高校開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)必修課，是學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)的工作原理，建立起計(jì)算機(jī)的總體概念，培養(yǎng)學(xué)生具有微機(jī)硬件系統(tǒng)分析、接口設(shè)計(jì)、編程及開(kāi)發(fā)與應(yīng)用能力的核心課程，教師應(yīng)根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及所掌握的新知識(shí)不斷完善和改革微機(jī)教學(xué)。該文就教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要方面進(jìn)行了探討，希望通過(guò)對(duì)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，使得微機(jī)原理課程由原來(lái)的枯燥抽象的課堂氣氛，變成生動(dòng)多樣的模式，使學(xué)生更易接受和理解，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高自主創(chuàng)新的開(kāi)發(fā)能力。

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