劉奇元, 羅烈雷, 陳衛(wèi)國

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機械專業(yè)“微機原理與接口技術”課程改革中的能力培養(yǎng)

劉奇元, 羅烈雷, 陳衛(wèi)國

(湖南文理學院 機械工程學院, 湖南 常德, 415000)

“微機原理與接口技術”課程是機械專業(yè)重要的專業(yè)基礎課, 知識點多, 實踐性強. 本文以“微機原理與接口技術”課程為平臺, 結合機械專業(yè)特征, 從課堂和實踐兩個環(huán)節(jié)來注重學生的工程能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng). 課堂上抓基礎, 強調工程能力的培養(yǎng); 實踐中重思維, 強調創(chuàng)新能力的鍛煉. 經(jīng)過一年來的課程改革, 有效地提高了教學質量, 深受學生的歡迎.

微機原理與接口技術; 機械專業(yè); 課程改革; 能力培養(yǎng)

隨著社會經(jīng)濟和科技事業(yè)的迅速發(fā)展, 對機械類專業(yè)人才培養(yǎng)提出了許多新的要求, 尤其是對工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 提出了更高的要求[1]. “微機原理與接口技術”課程作為機械專業(yè)重要的專業(yè)基礎課, 是學生在后續(xù)機電與控制類課程學習中的重要基礎, 所以在該門課程的教學與實踐環(huán)節(jié)中, 也必然要體現(xiàn)出機械專業(yè)方面的工程能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng).

1 課程中能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

“微機原理與接口技術”課程的主要任務是使學生掌握微型計算機的基本原理、程序設計方法及微機接口應用的基本方法, 培養(yǎng)學生利用計算機軟、硬件技術解決問題的初步能力, 為設計和應用微型計算機系統(tǒng)打下牢固的基礎[2]. 本課程知識點多, 軟硬件并重, 具有很強的理論性、實踐性與應用性.

由于“微機原理與接口技術”課程的這些特點, 當前教學中總是存在“老師難教, 學生難學”的尷尬局面. 導致這種局面的難點之一在于該門課程內容豐富, 理論性強, 概念抽象, 難以把握, 實踐性強, 實際應用能力要求高, 技術更新快[3]; 難點之二在于匯編語言中邏輯思維嚴密, 與硬件接口聯(lián)系緊密, 不似C語言或C++語言人性化, 學生無所適從; 難點之三在于對那些沒有系統(tǒng)學過數(shù)據(jù)結構、程序算法的非計算機專業(yè)學生而言, 許多硬件原理無法理解, 又無合適的方法映射到自己熟悉的專業(yè)領域, 感到迷惘. 對于機械專業(yè)的學生而言, 普遍感到比較難學, 不能引起學生的學習興趣. 這樣就加大了該課程在機械專業(yè)中教學與實踐方面的難度. 同時, 現(xiàn)在新修改的教學計劃實行課時壓縮, 需要講授的內容卻比原來有增無減. 讓學生理解透書本內容尚且不易, 在課程中對學生能力方面的培養(yǎng)則更加欠缺,導致當前在“微機原理與接口技術”課程中僅注重知識的傳授, 缺乏跟專業(yè)的鏈接和對能力的培養(yǎng).

2 機械專業(yè)“微機原理與接口技術”課程中能力的培養(yǎng)

本人在機械專業(yè)執(zhí)教“微機原理與接口技術”六年, 前兩年也經(jīng)歷了這些“老師難教, 學生難學”的尷尬局面, 在與經(jīng)驗豐富的老師交流指導下以及與學生心與心的溝通中, 針對機械專業(yè)學生的特點, 為培養(yǎng)學生的工程能力及創(chuàng)新能力, 從課堂和實踐兩個環(huán)節(jié)中對課程進行了改革.

2.1 抓課堂, 重基礎, 培養(yǎng)工程能力

課堂是重點, 基礎是關鍵. 充分利用課堂時間, 將基礎講透切, 將難點利用生活或工程中的實例化解, 并在講解當中, 注意引導學生自己思考, 用他們的方式去解決問題. 比如在講解進位標志的時候, 為激發(fā)學生學習激情, 可補充歷史上第一臺計算機, 即帕斯卡在17世紀發(fā)明的機械式加法器, 由一系列齒輪組成的裝置, 引導學生在自己熟悉的機械領域中思考加法器的工作原理, 同時提出它是如何實現(xiàn)進位的問題. 帕斯卡使用的是棘輪, 可不可以使用其他機構, 解釋原因. 這些完全是機械專業(yè)的語言, 這些問題提出來, 學生興趣很高.

課堂時間有限, 不可能面面俱到, 撒大網(wǎng), 要重基礎, 抓重點, 在重點與難點知識中引入工程問題, 用工程分析的思路去理解重點與難點. 尋址一節(jié)牽涉微機中最基本的工作方式, 且與存儲器、接口關系緊密, 教材中的內容包含尋址分類、段約定、段超越、存取操作數(shù)等許多內容. 點多面雜, 學生不易理解. 課堂中可抓住“通過地址找數(shù)據(jù)”這個核心, 將“地址”當做“倉庫”, 將“數(shù)據(jù)”比作要取出需要加工的“零件”. 讓不同的學生去“倉庫”取“零件”, 有可能會有不同的路徑, 這不同的路徑就是不同的“尋址方式”. 大家都清楚某類零件放在某個倉庫時, 可以不具體告訴倉庫的代號也能找到零件, 這就是“段約定”; 有可能某個零件臨時放進其他倉庫中時, 必須要告知倉庫號碼, 這就是“段超越”. 這樣, 在專業(yè)領域中結合學生自身熟識的環(huán)境, 既把雜亂的知識點理順講清, 又讓學生在輕松的情景場合中掌握重點與難點.

課堂上的工程分析能力的培養(yǎng), 要找準課程與專業(yè)的結合點. 課程為主, 專業(yè)為輔, 用課程中的知識去指導專業(yè)內容, 利用專業(yè)方面的內容充實課程知識. 例如在講解“可編程定時計數(shù)器8254的作用”時, 可以讓學生先從自己的機械行業(yè)中思考, 大多機械裝置的能量來源于電動機, 電動機主軸的旋轉速度很快, 外部機械的運行速度相對較慢, 兩者如何達到匹配, 學生大多會回答是減速器. 定時計數(shù)器8254的作用也就是“減速器”的作用, 微機大腦CPU的主頻可看成機械裝置中的電動機主軸轉速, 8254的作用就是將CPU的頻率降低到所需要的各種級別以便各種應用.

2.2 放實踐, 開思維, 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

“微機原理與接口技術”課程是一門實踐性很強的專業(yè)基礎課. 要使學生在知識與能力方面都得到提升, 在重視理論教學的同時, 必須充分重視實踐教學環(huán)節(jié). 通過實踐教學, 一方面加深對理論知識的理解, 另一方面提高學生實際動手解決問題的能力. 在實踐環(huán)節(jié)中, 可以先設計問題, 再提出要求, 最后讓學生自己提出解決方案, 通過程序調試及實踐環(huán)節(jié)驗證. 這樣, 可以開闊學生的思維, 培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

“微機原理與接口技術”課程的實踐教學主要分為三個層次: 驗證性、設計性和綜合性.驗證性實踐環(huán)節(jié)主要是緊跟教學內容, 熟悉編譯環(huán)境, 熟練一些基本的指令. 可以先布置一些簡單的鍵盤輸入與屏幕顯示, 比如要求輸入字符后依原樣顯示, 實現(xiàn)后進一步要求輸入大寫字母后在屏幕上以小寫字母顯示. 通過這些練習, 既可以熟悉相關指令的應用, 又可以擴展學生的思維.

設計性實踐環(huán)節(jié)要求將各種簡單的單一功能程序組合或是某些單元模塊組合, 構成比較復雜的程序或接口電路. 比如可編程中斷控制器8259A的中斷實驗. 在實驗中, 給學生提出類似機床各種運動的中斷請求要求, 要求學生修改相應指令及硬件連線, 完成由易到難不同的中斷功能, 鞏固基礎知識的基礎上, 激發(fā)學生的潛能.

綜合性實踐環(huán)節(jié)從工程實際出發(fā), 培養(yǎng)系統(tǒng)設計能力、組裝與調試能力, 增強系統(tǒng)和整機概念. 在設計中充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力, 激發(fā)學生勇于創(chuàng)新的意識. 在綜合性實踐環(huán)節(jié)中, 可以結合機械測試技術中的熱電偶對溫度的測量, 要求學生通過匯編語言的編譯, 充分實現(xiàn)8255A、8259A等可編程芯片的操作, 掌握接口技術的應用.

3 結束語

“微機原理與接口技術”課程理論復雜, 實踐性強. 在基于“微機原理與接口技術”課程平臺上, 結合機械專業(yè)的特征, 培養(yǎng)學生的工程分析能力及創(chuàng)新思維能力. 經(jīng)歷了一年的課程改革, 充分感覺課堂氣氛活躍了, 學生興趣濃厚了. 學生也普遍反映不管是理論上還是實踐中, 不僅是掌握了課本知識, 也鍛煉了他們的工程分析能力和創(chuàng)新思維能力. 該課程的教學質量得到了明顯的提高. 當然, 在課程改革的平臺上對學生能力的培養(yǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程, 要建立一個完善的、更加合理的能力培養(yǎng)體系, 還需要不斷地進行探索和實踐.

[1] 機械學科教學指導委員會. 高等學校機械學科本科專業(yè)規(guī)范[J]. 高等學校理工科教學指導委員會通訊, 2005(4): 66-72.

[2] 孫力娟, 李愛群, 仇玉章, 等. 微型計算機原理與接口技術[M]. 北京: 清華大學出版社, 2007: 81-83.

[3] 周伯榮, 吳愛萍. 微機原理與應用教學改革探討[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備, 2011, 115(3): 108-109.

Capacity cultivation in the course reform about “Microcomputer Principle and Interface Technology”in mechanical discipline

LIU Qi-yuan, LUO Lie-lei, CHEN Wei-guo

(College of Mechanical Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The “Microcomputer Principle and Interface Technology” is an important professional basic course in the mechanical discipline. This course has many characteristics such as some knowledge contents and stronger practicality. Taking “Microcomputer Principle and Interface Technology” as a platform and combining with the mechanical discipline, this paper focused on the cultivation of engineering capacity and innovative capacity of students from the classroom and the practice. In the classroom, we have reinforced the basic and emphasized the cultivation of engineering capacity; in the practice, we have enhanced the thought and stressed the training of innovative capacity. After a year of curriculum reform, the teaching quality has been effectively improved and this course is welcomed by students.

Microcomputer Principle and Interface Technology; mechanical discipline; curriculum reform; capacity cultivation

G 642

1672-6146(2012)01-0085-02

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.01.023

2012-03-12

湖南省“十二五”重點建設學科資助([XJF2011]76), 湖南文理學院校級教研項目(JGYB1040).

劉奇元(1980- ), 男, 講師, 博士研究生, 研究方向為機電控制系統(tǒng)及檢測. E-mail: lqy670@163.com

(責任編校:劉剛毅)