張小紅

湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 524048

微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

張小紅

湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 524048

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程教學(xué)中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，針對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法、教材、考核方法、管理模式4個(gè)方面出發(fā)，提出一些改革思路。

微機(jī)原理與接口技術(shù)；實(shí)驗(yàn)；改革

Author’s address School of Informat ion Technology and Science, Zhanj iang Normal Col lege, Zhanj iang, Guangdong, China 524048

微機(jī)原理與接口技術(shù)是計(jì)算機(jī)、電子信息及電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以深入了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、工作原理及常規(guī)接口技術(shù)，掌握系統(tǒng)和接口的程序設(shè)計(jì)，并為以后的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)[1]。該課程的特點(diǎn)是概念抽象，實(shí)踐性強(qiáng)，因此在教學(xué)過(guò)程中，除了課堂的理論學(xué)習(xí)之外，還需要良好的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)與之配合。通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步加深對(duì)微機(jī)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言及各種指令系統(tǒng)等知識(shí)的理解，還使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)方面起著理論教學(xué)不可替代的作用，但由于種種原因，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)行探索和改革。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，處于輔助教學(xué)的位置。作為理論教學(xué)的附屬品，沒(méi)有在教學(xué)中起到相輔相成、承前啟后的作用[2]。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方式

湛江師范學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課是面向全院計(jì)算機(jī)、電子信息、汽車(chē)、電氣等工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，一般是根據(jù)教學(xué)大綱安排固定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)均在統(tǒng)一固定的微機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行。課前學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容、要求和目的等情況；課上聽(tīng)取教師的詳細(xì)講解，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果；課后完成報(bào)告，由教師批閱。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性，不利于學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中側(cè)重于基本內(nèi)容、原理和實(shí)驗(yàn)操作的講解，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比重大，設(shè)計(jì)性、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)偏少。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上主要分為匯編語(yǔ)言部分和接口兩部分。其中匯編語(yǔ)言部分主要包括上機(jī)過(guò)程、分支程序、循環(huán)程序、子程序的編寫(xiě)與調(diào)試、中斷調(diào)用等。接口部分主要包括串/并行口、中斷控制、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換等。由于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較多，又相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間減少，動(dòng)手能力下降，提問(wèn)和思考的機(jī)會(huì)也不多。這樣導(dǎo)致學(xué)生要么認(rèn)為實(shí)驗(yàn)很難，要么認(rèn)為很簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣下降，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是千篇一律，對(duì)實(shí)驗(yàn)本身一知半解或根本不理解。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與教材

目前使用的湖北眾友公司的實(shí)驗(yàn)箱，集成度高、設(shè)備老化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊化，所提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為對(duì)單個(gè)芯片的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中都固化有相應(yīng)的程序，學(xué)生直接調(diào)用程序就可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)箱上的芯片引腳集中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只需連接引線，對(duì)芯片封裝形式、工作時(shí)序及片選地址的譯碼計(jì)算等絲毫不清楚。以上弊端使學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，無(wú)法發(fā)揮積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性[3]。

實(shí)驗(yàn)教材采用實(shí)驗(yàn)箱配套的實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)手冊(cè)，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)理論與特點(diǎn)的系統(tǒng)介紹，采取“示范型”的方式，實(shí)驗(yàn)形式固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的目的。

1.4 學(xué)生現(xiàn)狀

學(xué)生普遍存在理論與實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象，不少學(xué)生學(xué)完課程后，對(duì)于微機(jī)原理與接口技術(shù)的理論知識(shí)認(rèn)識(shí)并不深刻，在實(shí)際應(yīng)用中不能學(xué)以致用。微機(jī)原理與接口技術(shù)屬于硬件類(lèi)課程，內(nèi)容抽象，多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，主動(dòng)性差。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏選擇權(quán)，所有學(xué)生都進(jìn)行一樣內(nèi)容、一樣要求、一樣預(yù)期結(jié)果的實(shí)驗(yàn)。而實(shí)驗(yàn)考核方式主要參考學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試及具體實(shí)驗(yàn)操作，并不能完全反映學(xué)生的真實(shí)水平。同時(shí)容易使學(xué)生在思想上產(chǎn)生重理論、輕實(shí)踐，重操作、輕設(shè)計(jì)，重結(jié)論、輕分析的傾向[1]。

2 改革措施及方法

2.1 改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法

1）改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容?？朔鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不足，必須重新審定實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容。既要保證實(shí)驗(yàn)課能夠?yàn)槔碚摻虒W(xué)提供支撐作用，又要實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的，從而使學(xué)生的綜合實(shí)踐能力在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到有效的鍛煉。適當(dāng)加大設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，做到循序漸進(jìn)，由淺到深，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成3個(gè)層次。

①驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。主要將各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容以直觀的形式演示出來(lái)，幫助學(xué)生理解和把握教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)實(shí)驗(yàn)課中產(chǎn)生的新問(wèn)題，可以引導(dǎo)學(xué)生去探索新的知識(shí)，引導(dǎo)后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)上機(jī)操作掌握計(jì)算機(jī)軟、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法，如DEBUG調(diào)試環(huán)境的熟悉，常規(guī)軟件編寫(xiě)，并行接口8255，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253，中斷控制器8259，數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809等實(shí)驗(yàn)。

②設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在較好完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入與專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)教師給定的實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路，編寫(xiě)、調(diào)試程序。這樣，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不但學(xué)會(huì)應(yīng)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，而且掌握如何控制計(jì)算機(jī)各部件的運(yùn)行方法。進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

③綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是要將學(xué)生學(xué)過(guò)的主要功能部件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)有意義的整體。該類(lèi)實(shí)驗(yàn)可以安排在課程設(shè)計(jì)階段。綜合性實(shí)驗(yàn)是由教師根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)給出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)所掌握的知識(shí)，跳開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀器的限制，通過(guò)不同的方法和不同的途徑來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。例如，直流電機(jī)控制系統(tǒng)所用到的接口芯片8253、8255、8259和DAC0832在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)階段都進(jìn)行了學(xué)習(xí)，但本系統(tǒng)中，學(xué)生需要將上述芯片綜合在一起，這就需要學(xué)生能夠從局部到整體，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)原理及整個(gè)系統(tǒng)的理解和把握[4]。再如，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，利用8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到則向8259申請(qǐng)中斷，利用8255驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)按照準(zhǔn)確的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生綜合應(yīng)用了8253、8259、8255芯片及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的諸多知識(shí)，獨(dú)立完成硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)[3]。

2）改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在微機(jī)原理與接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)的層次要求，采用不同的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，這樣可以取得更好的教學(xué)效果。

①示范式。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)階段，采用示范的教學(xué)模式。學(xué)生由于剛接觸微機(jī)軟、硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，對(duì)匯編語(yǔ)言調(diào)試工具和實(shí)驗(yàn)箱并不熟悉，實(shí)驗(yàn)中遇到故障往往不知如何排除。在這一階段的教學(xué)過(guò)程中，可以用—個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行演示，讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)箱，熟悉利用軟件進(jìn)行編寫(xiě)、調(diào)試和運(yùn)行程序等實(shí)驗(yàn)步驟，為其后續(xù)階段的實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

②啟發(fā)式。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段，教師以啟發(fā)、引導(dǎo)為主，不進(jìn)行示范，鼓勵(lì)學(xué)生相互討論。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，只作指導(dǎo)性提示，不作具體解釋?zhuān)粍?dòng)手排除。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮自己的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

③開(kāi)放式。綜合性實(shí)驗(yàn)階段，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，2～3人成立一個(gè)小組，以小組的形式自行選題、自行設(shè)計(jì)、自行實(shí)驗(yàn)，互相之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為一學(xué)期到一年。教師只作技術(shù)上的咨詢(xún)和結(jié)果上的考核驗(yàn)收。

2.2 改革實(shí)驗(yàn)教材

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，取消具體的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)線路連接和實(shí)驗(yàn)程序，增加對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、原理、程序流程圖及拓展思考等內(nèi)容的描述，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教材的指導(dǎo)下能夠迅速進(jìn)入角色，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱的弊端，鼓勵(lì)學(xué)生自行開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板，利用實(shí)驗(yàn)箱上提供的8086CPU板，自己動(dòng)手完成電路構(gòu)建、硬件分配、程序編寫(xiě)調(diào)試等過(guò)程，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2.3 建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核方法

對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)合理地考核評(píng)定，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，從有利于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣出發(fā)，以提高獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力為目的，確定實(shí)驗(yàn)考核方式。不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，考核方式不同，綜合評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)[1]。

1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的考核方式，主要考核學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中動(dòng)手動(dòng)腦的能力，考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握情況。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)由平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)考核成績(jī)和實(shí)驗(yàn)操作考核成績(jī)?nèi)糠纸M成。

2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核方式，主要考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)的合理性，實(shí)驗(yàn)操作的可行性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)由設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告幾部分組成。

3）綜合性實(shí)驗(yàn)考核方式，以學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為主，重點(diǎn)考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力。實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用論文答辯的方式評(píng)定，學(xué)生要將選題報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、方法、分析及結(jié)論寫(xiě)成論文，指導(dǎo)教師評(píng)閱后組織答辯。

2.4 改革實(shí)驗(yàn)室管理模式

逐步建立開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放時(shí)間，可以使學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，增加自主學(xué)習(xí)時(shí)間。例如，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做較好的預(yù)習(xí)，對(duì)程序做初步的調(diào)試，做一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)和研究等，使學(xué)生的整體素質(zhì)得到提高。

3 結(jié)語(yǔ)

微機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，有效地突出學(xué)生的主體地位，提高學(xué)生自主創(chuàng)新的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的長(zhǎng)期任務(wù)，只有立足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改革創(chuàng)新并加以完善，才能建立起一套完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新人才的需要。

[1]馬武剛.微機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].大眾科技,2007(7):37-38.

[2]李欣光.微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2009(8):44-45.

[3]張俊梅,闞江明,郭文會(huì).建立培養(yǎng)創(chuàng)新能力的微機(jī)原理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備, 2010(3):69-70.

[4]東野長(zhǎng)磊,戚梅.提高微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平 強(qiáng)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].福建電腦,2008(12):24.

Discussion on Teaching Reform of Microcomputer Principles and Inter face Technology Experiment//

Zhang Xiaohong

Experimental teaching is an indispensable impor tant l ink in the course teaching. In the l ight of the teaching situation of microcomputer principles and inter face technology experiment, this ar ticle points out some reform thoughts about the experimental contents and methods, the teaching materials, the assessment methods and the management mode.

microcomputer principles and interface technology; experiment; reform

G652

B

1671-489X(2012)21-0113-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.21.113

作者：張小紅，碩士，通信工程師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。