《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)模式探索

周媛　麥云飛

【摘 要】《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是工科專業(yè)計(jì)算機(jī)硬件課程體系中的一門專業(yè)選修課，但從目前的教學(xué)效果來(lái)看，還存在著很多問(wèn)題。針對(duì)如何改善教學(xué)效果、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、上機(jī)實(shí)踐三方面同時(shí)進(jìn)行一系列的改革探索。經(jīng)過(guò)多方面的嘗試，取得良好的改革效果。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)原理與接口技術(shù)；教學(xué)效果；教學(xué)改革

【Abstract】The course of Microcomputer Principle and Interface Technology is elective course in majors in computer hardware course system for engineering. We find that there are a lot of problems in the current teaching effect of this course. In order to improve the students` learning interest and innovation ability， we take a series of teaching reform exploration on the theory teaching， experiment practices and computer practice. Application results show that the teaching reform plays a good effect.

【Key words】Microcomputer Principle and Interface Technology； Teaching effect； Teaching reform

0 引言

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是高等院校工科專業(yè)計(jì)算機(jī)硬件課程體系中的一門專業(yè)選修課，是我校機(jī)械電子教學(xué)模塊中的主干課程之一。它是一門綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，涉及的知識(shí)面廣，對(duì)于培養(yǎng)機(jī)電專業(yè)人才具有重要的作用。為工科各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)機(jī)電類和控制類專業(yè)課程，如《單片機(jī)原理與應(yīng)用》、《嵌入式技術(shù)》、《DSP技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》等課程打好基礎(chǔ)，并且是畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后工作的重要技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從理論和實(shí)踐上掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成、工作原理、接口連接以及編程技術(shù)，獲得微機(jī)軟硬件方面的基本理論知識(shí)和基本技能，從而使學(xué)生具備軟、硬件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的初步能力，同時(shí)在此基礎(chǔ)上學(xué)生能夠了解當(dāng)今計(jì)算機(jī)硬件的新技術(shù)、新理論和新方法，為微型計(jì)算機(jī)在工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但當(dāng)前在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)過(guò)程中還存在諸多問(wèn)題。問(wèn)題一，本課程的理論教學(xué)內(nèi)容比較多，硬件方面涉及到微處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出、中斷處理、定時(shí)計(jì)數(shù)器，并行通信、串行通信、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構(gòu)和原理；軟件方面涉及到可編程外圍設(shè)備的匯編語(yǔ)言編程，其中的概念多、專有名詞多、接口芯片多，包含的信息量非常大。問(wèn)題二，微機(jī)與接口設(shè)備將的接口編程屬于底層編程技術(shù)，使用的是匯編語(yǔ)言，它包含的指令系統(tǒng)豐富，編程過(guò)程復(fù)雜，課程的軟硬件系統(tǒng)關(guān)系非常緊密，使得大多數(shù)同學(xué)感覺(jué)該課程內(nèi)容抽象、枯燥乏味、難學(xué)，學(xué)習(xí)興趣不高。問(wèn)題三，硬件和軟件學(xué)習(xí)具有一定的邏輯性和連貫性，各部分知識(shí)前后緊密相連，需將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。問(wèn)題四，該課程中包含的示意圖多，應(yīng)用程序舉例多，其中包括各種芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、工作時(shí)序圖、硬件連接圖和應(yīng)用程序流程圖和源程序等等。另外這么復(fù)雜難懂的課程，分配的學(xué)時(shí)數(shù)卻比較有限。

本文針對(duì)以上分析的課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善教學(xué)效果，采用了理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，上機(jī)實(shí)踐三部分結(jié)合的教學(xué)方式，準(zhǔn)備從課堂教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行一系列有益的改革探索，以達(dá)到開(kāi)發(fā)學(xué)生潛能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和能力的最終目的。

1 課程教學(xué)模式的改革方案探索

1.1 案例教學(xué)

案例教學(xué)[1-2]是基于理論教師的指導(dǎo)，根據(jù)教學(xué)目的要求，組織學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容中現(xiàn)實(shí)案例進(jìn)行調(diào)查、查閱、思考、分析、討論和交流等活動(dòng)，教給他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法或步驟，進(jìn)而提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，加深學(xué)生對(duì)基本原理和概念的理解的一種特定的教學(xué)方法。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中有些重要的原理，既復(fù)雜，又難以講解清晰，而且有很多要點(diǎn)還在不斷發(fā)展。這樣的課程內(nèi)容如果結(jié)合案例教學(xué)將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。例如如何讓學(xué)生真正理解存儲(chǔ)器的工作原理和與CPU的連接是一個(gè)課程難點(diǎn)。我們通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)芯片與CPU的數(shù)據(jù)線、地址線、片選端讀寫控制線的連接學(xué)習(xí)之后，基于各種存儲(chǔ)器不同的存儲(chǔ)容量在實(shí)際應(yīng)用中連線情況具體分析和講解，并讓學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)分析和連線。這種基于具體問(wèn)題的案例教學(xué)將充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析思考，再結(jié)合實(shí)踐中解決方案后加深了理解，學(xué)會(huì)了在方案設(shè)計(jì)中能考慮更多的因素，各種方案都具體分析比對(duì)，逐步培養(yǎng)科研素質(zhì)。

1.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)[3-4]是指建立針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生自己主動(dòng)地學(xué)習(xí)，在完成老師布置的任務(wù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)所掌握的知識(shí)點(diǎn)不足并主動(dòng)學(xué)習(xí)補(bǔ)充，并通過(guò)該過(guò)程實(shí)現(xiàn)知識(shí)的熟練掌握和靈活應(yīng)用，同時(shí)能提高實(shí)踐技能。在微機(jī)原理與接口技術(shù)課程中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)和上機(jī)兩部分進(jìn)行教學(xué)改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)踐。例如上機(jī)實(shí)踐主要是讓學(xué)生掌握匯編語(yǔ)言程序架構(gòu)、編程方法并能自行調(diào)試。我們會(huì)給每個(gè)同學(xué)都布置一道難度相似但執(zhí)行結(jié)果不同的編程任務(wù)，不提供完整的匯編語(yǔ)言源程序，只是告知需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。學(xué)生必須自己完成自己分配的程序的編寫，一個(gè)程序從無(wú)到有，必須要設(shè)計(jì)程序的結(jié)構(gòu)，熟知編程的格式和各種匯編指令和偽指令，調(diào)用各種有效的調(diào)試方法。因此應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法能能有效防止學(xué)生間相互抄襲，有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，培養(yǎng)學(xué)生查找問(wèn)題及實(shí)際動(dòng)手的能力。

1.3 多與學(xué)生交流

由于《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課的內(nèi)容繁多、前后連貫性強(qiáng)但又零散抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課，僅靠課堂的有限的時(shí)間學(xué)習(xí)，很難完全理解課堂教學(xué)的內(nèi)容。專業(yè)課教師在從事《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)課堂內(nèi)外的與學(xué)生多方面的交流。每周安排專門的課后答疑時(shí)間和地點(diǎn)，方便學(xué)生主動(dòng)和老師聯(lián)系集中輔導(dǎo)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。利用學(xué)校的教室都可上網(wǎng)的有利條件，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用各種網(wǎng)絡(luò)資源，借鑒現(xiàn)有的成功方案，拓寬自己的知識(shí)面，充實(shí)和提高自己。如微機(jī)愛(ài)好者論壇、水木清華、白云黃鶴上的微機(jī)原理論壇等，采取多種方式與學(xué)生交流，不但鞏固了教學(xué)效果，還及時(shí)了解了學(xué)生的知識(shí)掌握、思維方式和基本能力等情況，進(jìn)一步提高了《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的教學(xué)質(zhì)量。另外還需要注意和學(xué)生交流的方式，多注意學(xué)生學(xué)習(xí)的心情狀態(tài)，調(diào)整教學(xué)方法，多使用比喻的手法使教學(xué)中遇到的抽象內(nèi)容形象化。例如在講解8088系統(tǒng)中CPU的內(nèi)部結(jié)果和工作原理時(shí)，我們可以將其比喻成機(jī)械加工工廠，將其分配為主要的三個(gè)部分：將“BIU”總線接口部件比喻成原料間，將“EU”執(zhí)行部件比喻成加工間，將“指令隊(duì)列”比喻成配料間，這樣就能形象地把其中的功能解釋清楚。

1.4 考核方式改革

為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，考核方式的改革從四個(gè)方面進(jìn)行[5]：①平時(shí)成績(jī)的考核：一是上課的出勤情況，另一方面為了拓展學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的前瞻性，鼓勵(lì)學(xué)生閱讀與本課程相關(guān)的知識(shí)，了解一些學(xué)科前沿知識(shí)，教師在課堂上多與學(xué)生進(jìn)行問(wèn)答形式的互動(dòng)，并將答題情況作為平時(shí)成績(jī)的一部分。②實(shí)驗(yàn)考試：一是，實(shí)驗(yàn)課出勤情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況；二是，實(shí)驗(yàn)技能的完成情況；三是，考核學(xué)生的創(chuàng)新和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。③上機(jī)考試：學(xué)生能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按照匯編語(yǔ)言的格式要求，完成編程過(guò)程，并且能得到需要的正確的執(zhí)行結(jié)果。④閉卷考試：由于學(xué)生在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”這門課程中呈現(xiàn)出不同程度的興趣、觀念、思維方式和知識(shí)結(jié)構(gòu)，考慮到學(xué)生們中存在這些差異性，根據(jù)差異性培養(yǎng)原則設(shè)計(jì)考試內(nèi)容，考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解程度。

我們的考核貫穿理論授課、實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)踐過(guò)程的始終，學(xué)生可以在不同階段提出授課過(guò)程中的不合理和不完善處，教師可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作能力和探究問(wèn)題能力，對(duì)理論授課和各實(shí)踐環(huán)節(jié)做出相應(yīng)的調(diào)整。擬定考核方式為平時(shí)出勤占總成績(jī)的20%，課程實(shí)驗(yàn)占20%，上機(jī)編程占20%，理論考試占40%。

2 結(jié)束語(yǔ)

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，提高教學(xué)效果，上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)電專業(yè)根據(jù)應(yīng)用型創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需要，對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)這門課進(jìn)行了一系列的改革探索，從理論教學(xué)、上機(jī)編程、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐三方面進(jìn)行，采用案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)等多種教學(xué)改革方法，通過(guò)不斷的嘗試，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果有了明顯的改善。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]