微机原理与接口技术课程的教学研究与实践
微机原理与接口技术课程的教学研究与实践
微机原理与接口技术课程是计算机科学与技术专业的专业课程，同时也是自控类、机电类、电子类等专业的主干课程。该课程是一门综合性课程，内容繁杂，涉及面广。其理论性、实践性、应用性都较强，且软硬件相结合，对初学者不易理解，具有一定的难度。本文针对三本院校学生特点，依据应用型人才的培养目标，结合自身教学中的实际应用，对本课程的理论教学及实验教学进行了有益地探索和研究。
标签：三本院校；微机原理与接口技术课程；应用型人才；教学研究
随着IT技术的飞速发展，互联网技术日益成熟，微处理器的大量发展将计算机技术渗透嵌入到了各种仪表和控制系统中，特别是嵌入式技术的广泛应用，智能化、物联网技术的出现更是融合了传感技术、通信技术、计算机技术及微电子技术、控制技术等，使得《微机原理与接口技术》课程的地位越来越重要。《微机原理与接口技术》课程本身就是一门综合性课程，内容繁杂、知识点多，涉及面广；其理论性、实践性、应用性都较强，且软硬件相结合，对培养学生在微型计算机基本构成与外界联系（广义输入/输出）的应用方面，建立微机系统的整机概念，具备微机系统软硬件开发和应用的基本能力，提高分析问题、解决问题的思维能力和实际
动手能力、工程设计能力、创新能力等，都具有极其重要的意义。因此越来越多的专业，如计算机应用、自控类、机电类、电子类、通信类等专业都将此课程列为必修的专业课或专业基础课。该课程的先修课程有《电力与电子学》《数字电路与逻辑设计》《汇编语言程序设计》《计算机组成原理》《操作系统原理》等，并为《单片机原理及应用》《EDA技术》《嵌入式系统及应用》《计算机控制技术》《DSP器件原理及应用》《可编程器件原理及应用》《多媒体技术》等不同专业的后续课程打好基础。
尽管本门课程如此重要，但是对于三本院校学生来说学好它实属不易。首先，学生自身特点：基础知识薄弱，自学能力欠缺；其次，高校中普遍存在“重软轻硬” 的现象产生的影响，只注重软件程序设计，针对硬件的设计开发很少；第三，针对三本院校应用型人才的培养目标，硬件课程学时也在不断压缩，造成学生对硬件课程的学习没有热情，动手能力差，出现只会读书不会动手的局面。
基于上述原因，有必要在应用型人才的培养方案下对本课程的理论教学和实验教学改革进行探索和实践。
1 教学中存在的问题
《微机原理与接口技术》是计算机技术的硬件课程之一，通过该课程的学习使学生从理论和实践上掌握微型计算机的工作原理和基本组成，熟悉微机的汇编指令体系及汇编程序设计方法，以及常用接口技术及其软硬件设计方法，建立微机系统的整体概念，达到初步具有微机应用系统的软硬件设计、开发能力。
本课程呈现的特点：内容繁杂，缺乏系统性，更新速度快，软硬件相结合；这就要求我们要不断调整理论教学和实践方案，以适应新形势的需要，促进学生学习，培养出合格的应用型人才。本课程的讲授与学习的过程中存在以下的问题：
（1）教学方法方面：“灌输式”的教学方法，以课堂讲授为主，将学生置于被动接收知识的地位，忽略了学生主体地位的作用，对启发式、讨论式和研究式的教学方法采用得比较少。这样的教学模式不利于学生创新能力的培养，学生缺少自己动手分析、设计具体系统接口实例的过程，导致他们只顾记忆知识点，忽略了对问题实质的理解和掌握，忽略了对各部分知识内容之间关系的把握。
（2）教学内容方面：本课程内容繁杂理论性强，看似缺少系统性，但又跟其他课程紧密相关，涉及到许多硬件技术和软件实现技术，如计算机组成原理中的存储器部分、总线I/O接口
部分、中断技术等，汇编语言的编程等，这些技术又往往交织在一起，是在原有基础上再深入，这就要求处理好微机原理与接口技术课程和计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统原理等课程之间的关系。
（3）实践环节方面：大多数高校采用的是集成性实验箱，对芯片功能进行验证性实验，即实验箱提供一个集成环境，通过软件将实验箱上的芯片与PC机通讯，芯片接口及线路都是固定好的并封闭在实验箱内；实验中用到的全部数据结构、电路连线和代码都有提供，学生真正自己动手设计的实验很少，课程设计环节几乎没有，缺少课程学习小论文，学生参与研究性学习的机会少，不利于创新能力的培养。
（4）学生方面：学生本身基础知识薄弱，学习主动性不强，计算机组成原理等前继课程基础不牢，加上集成性实验箱的提供、电路连线和代码的提供一定程度上助长了学生的惰性，影响了学生的创新能力和创新欲望。
（5）社会需求方面：高等院校尤其国家计算机专业一级学科过分强调了培养软件大师，忽视了教给学生扎实的基础知识，以及硬件开发能力的培养，以至于现在不论企业、社会还是学生本人多数只希望学习技术前沿的东西，即便是软件编程也忽视了像汇编语言这样的底层
语言的学习。这实际上也是个体的当前利益和产业发展的长远利益之间的矛盾。
2 理论课程改革的具体实施
微机原理与接口技术课程的主要内容包括微处理器基本概念、工作原理和硬件结构；汇编语言指令系统和程序设计方法与技巧；中断系统、定时器/计数器和串行通讯的工作原理和应用；微机系统扩展、人机交互、A/D和D/A等接口技术，以及微机应用系统设计实例。理论课程改革首先从优化教学内容，改变教学方法入手。
2.1 优化教学内容，改变教学方法：由于微机原理与接口技术课程知识点多理论性强，所以在授课时，结合学生比较熟悉的身边实例来进行讲解，把原理知识与实际应用相结合，形成了新的教学方法：
（1）案例教学法：课程内容所涉及的基础知识结合生活中的实例进行讲解。采用实例教学，可以把我们身边常见到的家用电器、智能交通、公共汽车报站系统、门铃等常见设备展示给学生，通过比较实用又不太复杂的产品作为实例讲解设计过程，把相对繁杂的课程内容变得相对有趣，从而启发学生学习的欲望，认识到只要掌握相关的软硬件知识，自己也能开
好的三本院校发出实用的电子产品。例如，对于8086/8088系统原理采用原理性案例教学；对于8253、8255A等芯片接口采用样例学习法的设计性案例教学；对于芯片的实际应用，采用结合性案例教学，如十字路口交通灯的设计、出租计价器的设计等。通过这种方式增强了学生的动手能力，充分调动了学生学习的积极性，将学生置于主要地位，提高学生自我学习的能力。（2）互动式教学：培养学生的参与意识、动手能力和思维能力，并激发学生的学习兴趣，是一种良好的教学方式。例如，“存储器的连接”中的扩展方式在计算机组成原理课程中已经详细讲过，本课程中增加了总线连接、地址分配的问题。在讲授这部分时，重新做了调整：首先回顾关于该内容的一些主要问题如扩展的方法有哪些，如何进行扩展、总线如何连接等.让学生在上课前利用业余时间，带着问题认真看书，然后回答；在开始上课时，先抽查学生答题情况，再让学生提问；解答问题后，进行总结，引出存储器内部地址如何分配、与CPU管脚如何连线。这样学生是整个教学的主体，学习主动性强，课堂效率高。
（3）类比法教学：采用比喻的方法将抽象的、难以理解的知识点变得具体、易懂。如在讲解存储器及寻址方式时，首先说明指令操作要先寻操作对象的操作数，为提高CPU的运行速度，CPU中设有寄存器可暂存数据，而大量数据主要存在存储器中。若操作数在寄存器中可直接到，就是直接寻址；若操作数在存储器中不能直接到，可通过寄存器中的有关信
息到，即寄存器间接寻址。我们可用去宿舍学生作比喻，若知道学生的具体房间号，可以直接去（直接寻址），不知道可以去宿舍值班室询问，得知学生房间号后再到学生，这就类似于寄存器的间接寻址。
又如中断的引入解决了高速CPU与低速外设信息的交换问题，CPU由被动变为主动，采用分时操作，从而大大提高了效率。如何使学生理解中断的执行过程，我们可用优秀售货员或以教学讲课中学生有问题举手提问作比喻，教师允许学生提问并解答，即为响应中断和执行教学中断服务的程序过程。
（4）直观教学法和启发式教学法：课程中有很多难懂的知识点，讲解时间较长。如果按照常规思路一步一步讲解，学生很难长时间紧跟教师思路，势必影响效果。若适当采用直观教学法，利用图片、动画等进行直观教学，就可以缩短学生学习时间，便于理解知识点；若适当采用启发式教学法，就可以很好地调动学生的学习积极性。例如对于寄存器、存储单元内容，由于微机内部芯片的高度集成化的结果，看不见、摸不着，传统的教学方式效果不理想，我们可利用多媒体进行辅助教学，将抽象、复杂的内容采用直观、形象的多媒体课件进行演示，化抽象为具体、化难为易，以利于学生理解和掌握，提高学生学习的兴趣。
教材中各种图比较多，如原理图、时序图以及流程图等，采用传统的教学方式，既费时又不规范；运用多媒体课件辅助教学，可很快直观地展示给学生，对重点内容可用不同的颜标注，需强调的内容可用闪烁方式显示，FLASH动画显示渐变的过程进行启发式教学，使学生紧跟老师的思路，既省去了大量的板书时间，又以整齐、美观和可重现等方式展现课程内容，提高了教学效率。实践证明，采用现代化的教学手段，可以把原本枯燥的硬件课程讲解得生动易懂，加深学生对理论知识的理解，达到事半功倍的效果。
（5）项目教学法：将原有传统学科体系中的知识进行整合，并转化为若干个典型项目，教师作为指导者把相对独立的项目交给学生，学生作为主体直接参与项目实践过程，包括信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价等。项目教学法不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标，而是在教师的指导下，学生去寻得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价。项目教学通常安排在课堂、作业、实验三个环节之后，以学生动手操作、完成项目为目标，分为项目选题、项目设计、项目实施、项目总结等环节。学习的重点在学习过程而非学习结束，通过这种方式学生在学习的过程中锻炼各种能力，把学习课程时的被动听课转化为主动探索课程内容，不仅使学生掌握了课程知识，而且锻炼了学生的实际工程应用能力，加强了综合运用所学知识解决实际问题的能力，同时也调
动了自我学习的积极性、主动性和创造性。
2.2 注重知识的连贯性：加强书本知识与新知识的联系，加强理论知识与应用的联系；加强本课程与其他课程相关知识的联系。
（1）对教材中学生不易理解的内容，换成学生熟悉的知识，不仅可以巩固学生所学的知识，而且有益于学生对新知识的学习和理解。如在讲解汇编语言编程时，与C语言编程相结合，与C语言描述对比讲解，先讲解程序框架，再将用C语言编写的程序用汇编语言实现，学生更易理解和接受。
（2）注意课程之间知识点的联系，通过举一反三，使学生对知识掌握得更牢固，并能灵活应用。如对于存储器扩展、地址分配、中断及其实现等知识点，都是在原有基础上扩展和加深，既对学过知识温故知新，又有新的扩展和提高，为后续课程做好铺垫。
2.3 在有限的课堂教学中突出重点，增大信息容量：根据教育部有关精神，结合学分制的特点，近几年来，经过几次调整，本课程的课堂教学时数进行了压缩，并将汇编语言课程撤销，融入到本课程中。对于前继后续课程需要做到理清相关课程之间的关系，与相关课程的
教师沟通，划分好各课程的边界关系，扫清盲点，减少重复。要求教师在有限的课堂教学中，突出课程重点、讲清课程难点、保证教学质量，精心制作电子课件，以增大课堂教学的信息量，拓展学生的知识范围，是教师必须认真对待的重要课题。要求学生在课堂教学中掌握基本概念、基本思路、基本方法的基础上，对重点的问题进行分析，对疑难点进行剖析，加强学生课前的预习和课后的复习，结合作业联系、实验等环节把握教学的要点。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。