“微機原理與接口技術”課程教學改革和實踐

摘要 簡述“微機原理與接口技術”課程的傳統教學存在的弊端，并根據該課程的特點，提出通過改革教學內容、教學方法和教學手段、實驗內容和課程考核方式等方法來提高教學效果的改革和實踐，從而強化對學生創新能力的培養，實現該課程的教學目的。

關鍵詞 微機原理；接口技術；教學改革

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1671-489X（2008）12-0019-03

1 引言

“微機原理與接口技術”課程是一門理論性和實踐性都較強的課程，是計算機、自動化、通訊工程等許多專業的學生必修的專業基礎課，也是計算機軟硬件知識相結合的課程。它對學生掌握微型處理器的結構和建立微機系統的概念，學好后續階段的專業課起著重要的作用。該課程的特點是內容豐富，應用性強，技術更新快，教與學的難度較大。當前，隨著計算機技術與微型計算機系統迅速發展，新的微機接口技術不斷涌現，以Intel80x86系列微機為基礎的微機原理與接口技術課程已經不能適應社會發展的需要，陳舊的教學和實驗內容、傳統的教學和實驗方法抑制了學生的創新思維和學習主動性，導致學生學習興趣低下，不利于創新型人才的培養。因此，有必要對“微機原理與接口技術”課程的教學進行改革。

2 傳統教學存在的弊端

隨著微處理器技術和社會需求的不斷發展，“微機原理與接口技術”課程的傳統教學已不能適應當今技術的發展和教學的要求，存在著諸多弊端。

2.1 重芯片輕系統“微機原理與接口技術”是一門應用性很強的課程，它的教學目的是把微型計算機系統的組成硬件和編程語言傳授給學生，讓學生在掌握常用芯片工作原理的基礎上進一步學會應用，并建立整體的微型計算機系統的概念，培養學生借助相關資料，設計微型計算機系統的硬件系統和軟件編程的能力[1]。然而，在實際教學工作中，一些教師通常是照本宣科，僅詳細地講授具體接口芯片的相關知識和8086CPU的功能結構與匯編語言，而對于8086CPU與不同接口芯片之間的聯系與如何協調工作，以及如何使用這些芯片構建微型計算機系統等實際應用方面的問題，講解得比較少。學生只掌握孤立的單個芯片，而無法建立微型計算機系統的概念，就難以達到學以致用的目的。

2.2 知識陳舊當今微處理器技術發展迅速，目前國內高校使用的《微機原理與接口技術》教材大都是以Intel80x86CPU為平臺，教材的教學內容已落后微處理器技術發展潮流，和實際應用嚴重脫節。而由于種種原因，在我國高校的計算機教學中，使用的仍是以過時的芯片介紹為重點的陳舊教材，而且這些芯片有的已經被淘汰，無法滿足實際的應用要求。這就影響到學生學習的主動性和積極性。

2.3 重知識輕能力首先，傳統教學方法偏重于知識的傳授，偏重于講解具體芯片的每個引腳的功能、芯片的工作原理等知識。絕大部分實驗也是驗證性實驗，學生只需要按照授課教師設計好的實驗講義去做，基本上不用思考，以致學生知其然，而不知其所以然。其次，教學內容缺少系統性的實例，導致學生只具備分散的知識點，而無法培養學生使用這些知識去解決實際問題的能力。再次，教學內容缺少項目設計實例，學生缺乏項目設計訓練，導致學生對微機原理與接口技術在實際工程中的應用知之甚少，更談不上分析問題和解決問題能力的培養。

3 教學改革與實踐

教育必須適應社會發展的需要，為社會發展服務。高等教育的目標已從傳授知識為主轉變為培養能力為主，為社會培養具有實際工作能力和創新能力的技術人才是高等學校的責任。為做好“微機原理與接口技術”課程的教學工作，筆者在以下幾個方面做了一些積極的改革和實踐。

3.1 改革教學內容教學內容改革的主要思想是緊跟微處理器技術進步的步伐，在以Intel80x86為核心，進行基本概念、基本理論和基本方法教學的同時，增加對高新技術和具體應用的介紹和講解。這有利于學生了解微型計算機最新技術發展和微機系統的應用，提高學生的學習興趣，培養學生的研究精神。在教學實踐中，首先，在注重基礎教學的同時，著重講解流水線技術、存儲器技術、PCI總線技術、USB和SoC技術等高新技術。其次，實現將微型計算機系統的硬件與匯編語言編程相結合，芯片與系統相結合，使學生更好地掌握軟硬件知識，建立微型計算機系統的整體概念。然后，針對具體的實際應用問題，利用課程中所講解的芯片構建一個微機系統，以此作為系統性的實例，幫助學生將分散的知識點串聯起來，提高學生解決實際問題的能力。“微機原理與接口技術”課程的信息量大、知識面廣，而課時有限。因此，在教學過程中應做到基礎性與先進性的統一，使學生不僅能夠掌握微處理器功能結構、匯編語言與編程方法、接口技術等基礎知識，還能了解微型計算機最新技術發展。

3.2 改革教學方法和教學手段“微機原理與接口技術”課程的教學內容比較抽象，在學生沒有建立硬件系統的概念時，很難理解其中的諸多內容，這需要在教學方法和教學手段上進行改革和創新。在教學方法上，啟發式教學法有利于提高學生的學習興趣，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的意識和能力。教學時，啟發學生積極思考，掌握運用所學知識和相應的解決問題的思路，使學生主動地去掌握知識。奧蘇伯爾認為，有意義學習的內部心理機制是同化，其實質是新知識通過與已有認知結構中的知識或觀念建立實質性、非人為的聯系而被同化到已有的認知結構中去[2]。因此，在啟發式教學過程中，還應該幫助學生建立新知識和已掌握的知識之間的聯系，使學生掌握新知識和建立硬件系統的概念。

“微機原理與接口技術”課程的知識點多、信息量大、內容繁雜、圖表豐富[3]。在教學手段方面，充分發揮多媒體教學的優勢，能有效地加大課程信息量，提高課堂教學效率，全方位對學生實施情景教學，增強直觀性，使學生對所學知識產生直觀影像，激發學生學習和探索的興趣，提高教學質量。

3.3 改革實驗內容“微機原理與接口技術”是一門實踐性很強的課程，所以要根據課堂教學進度，及時安排實驗，做到理論與實踐相結合。在實驗教學中，要精選實驗內容，注重實驗的實用性和創新性，既能使學生對課堂所學基本概念、基本理論的理解和掌握更加透徹，又能提高學生分析問題和解決問題的能力。按照循環漸進的原則，把實驗內容分為3部分，即驗證性實驗、設計性實驗和創新設計實驗，由簡到難，由淺入深，逐步培養學生的實際動手能力。

1）驗證性實驗。驗證性實驗內容包括基本的匯編程序設計、可編程并行接口和中斷與定時等實驗。在教學實踐中，可以根據教學內容安排，選擇相應的實驗內容進行實驗。驗證性實驗分為基礎部分和提高部分。實驗時，一方面要求學生按照實驗指導書中提出的實驗方法、實驗連線及實驗步驟認真完成每個實驗的基礎部分；另一方面要求學生在基礎部分實驗的基礎上做小的改進，自己完成提高部分。通過驗證性實驗，既能夠使學生對微機原理和接口芯片的工作原理有一個更深的理解，又能夠提高學生做實驗的積極性，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。

2）設計性實驗。設計性實驗的目的是培養學生綜合運用所學知識的能力，以及分析問題和解決問題的能力。設計性實驗內容包括D／A轉換、A／D轉換和鍵盤與顯示等方面的硬件設計和相應軟件設計。實驗過程中，要求學生運用已掌握的知識，進行硬件電路設計、軟件編程、軟硬件調試。在調試過程中，學生分析和解決實驗中出現的問題，一方面能夠加深對硬件電路設計和軟件設計的理解，另一方面能夠獲得成就感，有利于學習興趣的提高。

3）創新設計實驗。在做創新設計實驗時，按照每小組能力平衡的原則，將學生分成若干小組。指導教師提供多個創新實驗題目供學生選擇，并向每小組下達設計任務書。在創新設計實驗過程中，指導教師檢查并掌握學生的進展情況，解答疑難問題，指導學生完成設計內容。各小組內的學生自由分工，獨立完成實驗的硬件設計、軟件編程、軟硬件調試和撰寫設計實驗報告等工作。學生撰寫的設計實驗報告，應包含方案論證、接口芯片選擇、主要芯片的功能介紹、硬件電路原理圖和軟件程序等內容。同時，實驗報告還應該對調試和測試的結果加以分析和總結。創新設計實驗使學生進一步了解微機系統的設計開發過程，在知識的綜合應用方面得到全面鍛煉，并且能夠有助于培養學生的創新精神和團隊協作精神。

3.4 改革課程考核方式考核對學生的學習具有一定的引導作用。傳統的“微機原理與接口技術”課程考核通常采用閉卷筆試形式。但是僅僅依靠這種考核方式，已經不能夠全面地考核學生的能力，限制學生創新能力的培養。因此，有必要改革課程考核方式，全面考核學生，并突出考核的重點，增加實驗考核的比重。在實踐中，采用形式多樣化的考核方法，分數按照權重不同，以不同比例分配。在最終總成績中，筆試成績占50％，實驗考試成績占40％，平時成績占10％。這樣，通過閉卷筆試方式讓學生掌握基本理論知識；通過實驗考試方式，使學生掌握微機系統的軟硬件設計方法，增強動手能力和創新能力。

4 結束語

由于集成電路技術和微處理技術的迅速發展，不斷地給“微機原理與接口技術”課程的教學改革提出新的目標和要求，所以教學也需要不斷地進行改革，調整教學內容，改進教學方法，調整實驗內容，建設更多的有創新性的實驗，從而提高教學質量，培養學生的應用能力和創新能力，達到教學目的。

參考文獻

[1]門洪，曹生現，馮玉昌，等.“微機原理與接口技術”教學改革與實踐研究[J].科技信息，2007，22

[2]譚頂良.高等教育心理學[M].南京:河海大學出版社，2002

[3]王向紅，李秀坤，張殿倫，等.“微機原理及接口技術”課程教學改革與創新[J].中國現代教育裝備，2007，12