提高《微機原理與接口技術》課程的教學質量淺析

尹 勇 劉 嵐

[摘要] 學生普遍反映《微機原理與接口技術》課程枯燥難懂,教師應采取有效的教學方法和手段,調動學生學習的主動性和積極性。通過提高教師個人素質、教學內容上有取有舍、實施情景教學、宏觀著眼微觀著手、與前期課程縱向交叉、激發所有同學對本課程的學習興趣、利用多媒體教學手段、與實踐課相結合、與學生多交流等方法和手段,提高了《微機原理與接口技術》課程的教學質量,取得良好效果。

[關鍵詞] 微機原理與接口技術 教學質量 教學方法 教學手段

一、引言

《微機原理與接口技術》是工科,特別是電子、電氣、電工、自動化和機械類等專業最重要的專業基礎課之一,也是工科各專業學生學習后續專業課程,如《單片機原理與應用》、《基于ARM的嵌入式技術》、《DSP技術》等課程的重要技術基礎課程之一。通過本課程的學習,學生可以獲得微機軟、硬件方面的基本理論、基本知識和基本技能,從而使學生具備軟、硬件開發的初步能力,同時在此基礎上學生能夠了解當今計算機硬件的新技術、新理論和新方法。在國家通信工程優秀教學團隊項目支持下,武漢理工大學信息工程學院針對《微機原理與接口技術》課程進行了多項改革,包括更新課程內容、調整教學大綱、出版新教材、制作多媒體網絡課件、配套例題與習題指導書的編寫、編寫考試與模擬考試題庫等,這在很大程度上增強了學生學習興趣,提高了教學質量和效率。

然而,《微機原理與接口技術》課程教學內容多、涉及面廣、信息量大、實踐性強,學時數卻有限,是學生普遍反應的難學課程之一。課程內容的改革、教學大綱的調整、新教材的出版、多媒體網絡課件的制作,都是配合教師進一步提高教學質量的“武器”,作為在教與學的過程中起主導作用的老師,在配備這些優良“武器”的基礎上,如何采用適當、有效的教學方法和手段,引導學生自主學習,調動學生學習的主動性和積極性,是提高《微機原理與接口技術》課程教學質量的關鍵因素。筆者在多年教學中通過不斷實踐思考,總結了一些方法和經驗,希望能起到拋磚引玉的作用。

二、《微機原理與接口技術》教學方法探討

1.提高教師個人素質

教師個人素質的提高,可以讓學生尊重、佩服、信賴,從而以最大的熱情投入到本門課程的學習中。個人素質的提高,包括思想道德素質和專業教學素質。教師工作是教書育人,而育人首先要正己。這就需要教師全身心的投入所熱愛的教育事業,樹立為學生服務、為家長服務、為集體服務的服務意識,耐心、細心、熱心地對待每一個同學的每一個問題。同時,教師應該用親切、風趣、幽默的語言和體態,創造一種輕松愉快、寬松和諧的課堂學習氣氛,不僅僅對學習認真、成績好的同學恩愛有加,對一些學習懶散、成績一般的同學也積極引導。

在教學方面,教師應該緊跟時代步伐,在學術上和業務上努力進取,永不停息地探尋知識、豐富自己,不斷提高專業能力,以傳授更多有用的知識給學生,以嚴謹和認真負責的態度對待自己的工作,從而贏得學生的親近和尊敬。

2.教學內容上有取有舍

《微機原理與接口技術》課程取名原理,要求學生掌握的是微機的基本原理。因此,本課程的主要目的就是讓學生掌握微機的基本原理、概念和方法。在歷屆招聘會上,筆者從來沒有見到要求畢業生用8086芯片去做硬件、用8086的匯編語言去編寫程序,因此,在本課程的教學內容上,教師要精選教學內容,重點講授基本概念、基本原理和基本方法,對于一些簡單的非重點的內容則少講甚至讓學生自學。例如,有關尋址方式、堆棧、中斷等章節,是學習《單片機原理與應用》、《基于ARM的嵌入式技術》、《DSP技術》等后續課程的基礎,其基本概念和原理的理解非常重要,講課時應進行重點闡述并通過例題和練習題加深學生理解;而關于80386、80486微處理器、DOS功能調用、數學協處理器、高速緩沖存儲器等章節,屬于拓寬知識面、只需了解即可的內容,在講解時可以讓學生自學,甚至像看小說一樣閱讀即可。這樣學生知道每一章節的重點、難點,學習有了目標,大大提高了學習效率。

3.教學與現實相結合,實施情景教學

在具體教學時候,要求教師能把教學內容與現實相結合,實施情景教學。情景教學是愉快教學法中的核心策略之一。傳統教學中,無論是教師的分析講解,還是學生的單項練習以至機械的背誦,所調動的主要是邏輯的、無感情的大腦左半球的活動。而情境教學往往是讓學生先感受而后用語言表達,通過恰當的比喻使深奧的道理形象化、通俗化,幫助學生加深理解。學生可以在輕松愉快的氣氛中學習。比如,筆者在給學生上《微機原理與接口技術》課時,經常把8086體系結構跟現在幾乎人手一只的手機結合起來,告訴他們手機也是一種計算機,手機與8086微機和家用PC機原理完全是一樣的,只不過手機是嵌入式計算機,麻雀雖小卻五臟俱全,如手機中的短信、通訊錄等,也和家用PC機一樣是文件系統存儲的,也是在操作系統的計算機的基礎上建立的。而通用PC機之所以通用,是因為它是基于8086架構和通用操作系統的基礎上的,但它穩定性和抗干擾能力差,所以只能放在室內使用,無法跟嵌入式計算機一樣做那么小巧,用于手持式設備中。又如,筆者在上《微機原理與接口技術》課時,第1節課下課10分鐘后,第2節課開始上課,我已走上講臺,有些學生還昏昏欲睡,我風趣地說:“我們的8086芯片處于“節能模式”,現在開始上課了,讓我們重新按“Reset鍵”讓它復位吧!”學生立刻樂了,坐得端端正正。

4.宏觀著眼、微觀著手

《微機原理與接口技術》課程內容雜、細節多、零散且抽象、枯燥不易理解,所以要求老師做到宏觀著眼,微觀著手。首先,站到一個宏觀的較高的位置把握全局,幫助學生樹立系統的概念。具體為:在講解細節前注意引出問題的背景,并從宏觀上指引解決問題的思路、步驟和方法,以突出教學內容的總體輪廓和主干內容;然后再仔細深入細節、逐一講解;在講解完細節后需要多注意歸納、總結和前后比較。比如,筆者在講解“尋址方式”章節時,首先從宏觀上引導學生,為什么要有尋址方式呢?是因為微機在工作時總是對“數”進行操作,而“數”不是天上掉下來的,需要去尋找“被操作的數”放在什么位置,“數”存放在不同的地方,便有了不同的尋址方式,這就是“面”。然后,進一步引導學生,“數”可能在指令中直接給出來,就是“立即數尋址”;也可能存放在通用寄存器中,就是“寄存器尋址”;可能存放在內存中,就是“存儲器尋址”,這就是“線”。在“面”和“線”的基礎上,筆者對學生進一步引導。“數”存放在存儲器中,一定有個存放的地址,因此,“存儲器尋址”的過程就是先找到“數”的存放地址,然后在該地址處把“數”提出來。然而“數”的存放地址的表達有很多種方式,這就引申到其他尋址方式,如“寄存器間接尋址”、“相對尋址”、“變址尋址”等,這就是“點”。這樣“面”、“線”、“點”相結合,學生既明白了尋址是什么概念、為什么要尋址,又明白了各種尋址的區別和聯系。在此基礎上再深入各種尋址方式的細節,學生就更容易理解和記憶本章節的內容。

同時,《微機原理與接口技術》課程各章節內容相互依存、相互連接,但教材的安排卻是線性結構,需要教師前后關聯、靈活貫通,緊跟教材卻又不必拘泥于教材。

5.與前期課程縱向交叉

讓學生弄清楚《微機原理與接口技術》課程在整個大學4年的地位和角色非常重要。大學一年級時學習了《模擬電子技術》、《數字電子技術》等課程后,學生總覺得做了很多習題,考試成績也不錯,但都是一些看不見摸不著的理論知識,學生認為沒有什么實際應用價值。在學習《微機原理與接口技術》課程時,教師有必要將該課程與大一的前期課程相結合起來。比如,筆者在上課時曾經舉一個例子。在學習模擬電子時,學習了P-N結,然后,學習了半導體三極管的工作特性。當三極管處于放大狀態時,在三極管基礎上形成各種形式的放大電路;當三極管處于開關狀態時,在三極管的基礎上構成各種門電路,然后,在各種門電路的基礎上構成觸發器。最后,在模擬電子的放大電路和數字電子的門電路、觸發器的基礎上,構成集成芯片,如我們正在學習的8086芯片等。8086芯片內部也是由各種觸發器、門電路和放大電路構成的,所以《模擬電子技術》、《數字電子技術》是《微機原理與接口技術》的基礎,而《微機原理與接口技術》又是《單片機原理與應用》、《基于ARM的嵌入式技術》、《DSP技術》等后續課程的基礎。這樣就把《微機原理與接口技術》課程與前期的《模擬電子技術》、《數字電子技術》課程和后續的《單片機原理與應用》、《基于ARM的嵌入式技術》、《DSP技術》等課程結合起來了。

6.讓所有同學都有學習本課程的興趣

當今的社會,是一個多元化的社會,允許學生在共性的基礎上充分突出和發揮個性發展,不同的學生有不同的需求。比如,有的學生偏愛硬件、有的學生有軟件開發的天賦、有的學生適合做管理、有的學生喜歡從事銷售,如此等等。筆者經常在課堂上告誡學生,大學4年結束時,如果很多課程都沒有及格而學位沒拿到、踢球也沒踢出個“系腳”“院腳”、愛情也沒有停泊的港灣、工作也不理想,那就是失敗的4年。如何避免4年徹底失敗呢,那么首先要像你們的老師我一樣,要學會做人,做謙虛、踏實、勤奮的人,然后根據自己的特點、興趣愛好等選擇好方向。但現在上我的《微機原理與接口技術》課,第一步是要把目前的課學好,對考研的同學要做到不怕有關微機原理的考研試題;對找技術方面工作的同學而言要不怕有關微機原理的筆試、面試;對以后立志創業做老總的同學,要具備一定的專業素質,至少不要連我們正在學的8086芯片的特點和價格都不知道,否則,你的下屬根本不會服你;對準備踢球踢出亞洲走向世界的同學而言,不要連自己的手機的芯片跟我們正在學習的8086芯片有什么區別這些常識性的東西都不知道等等。這樣,讓全班同學在學習《微機原理與接口技術》課程時,都能找到自己感興趣的知識點,都愿意積極主動的學習。

7.充分利用多媒體教學手段

多媒體技術是以數字化為基礎的集通信技術、傳播技術和計算機技術為一體的綜合技術,是文字、圖形和圖像、聲音等物理媒體的組合。在講解《微機原理與接口技術》課程時,可以利用多媒體手段的生動性、趣味性幫助吸引學生的注意,加深學生對所學內容的理解。比如,筆者在介紹“數據傳送指令”章節時,利用Flash制作動態畫面,將指令的執行過程、地址和數據流動的方向等用箭頭閃爍、變換色彩等動畫效果生動形象地展現在學生面前。又如,筆者在講授“匯編程序設計”章節時,在教室的多媒體上安裝Masm6軟件,現場編寫程序、編譯、鏈接,然后仿真、調試、模擬運行,在多媒體上展示出來,讓學生觀察各種指令運行后的結果,同時可以觀察各個指令的指令周期、在程序存儲器中占用的字節大小,等等,使學生從感性上充分認識各個指令的特色,從理解的基礎上加以區別和記憶。這樣,利用多媒體輔助教學優化了教學過程,達到了傳統教學所達不到的效果。

8.與實踐課相結合

《微機原理與接口技術》是一門基礎性、理論性非常強的課程,復雜、抽象、難于理解,要讓學生能夠真正地理解和掌握該課程,教師必須把書本知識與上機實驗乃至生產實踐結合起來。比如,在做軟件實驗時,筆者經常親自去實驗室指導學生使用Masm6軟件編程,使用debug上機調試。通過對典型程序的調試實例進行逐句逐段地解析,幫助學生學會如何在程序運行的過程中定位并排除錯誤。在做硬件實驗時,筆者結合具體的實驗項目—8255A控制LED數碼管的顯示,講解其內部的結構、引腳、初始化編程等,然后在此基礎上引導學生自己動手連接電路圖,這樣使學生對8255A的功能、工作原理、工作方式等更了解,加深了對理論知識的認識和掌握。通過將理論知識與實踐相結合,可以讓學生從根本上去熟悉、了解、掌握所學知識,達到進一步鞏固和加深的效果。

9.采取多種方式與學生交流

《微機原理與接口技術》是一門內容雜、細節多、零散且抽象的專業基礎課,學生在課堂45分鐘的學習中,可望百分之百的消化理解課堂教學內容是不現實的。專業課教師在從事《微機原理與接口技術》教學時,應做到跟學生在講臺上是老師,在講臺下是朋友,加強課堂內外的師生交流。課堂測試、課后答疑、集中輔導、課程網站、教學博客、電子郵件、QQ群等形式都是筆者曾經用到過的。在有條件上網的教室,教師可以引導學生學會挖掘、運用網絡資源,通過借鑒別人的成功方案,充實和提高自己。如微機愛好者論壇、水木清華、白云黃鶴上的微機原理論壇等,采取多種方式與學生交流,不但鞏固了教學效果,還及時了解了學生的知識掌握、思維方式和基本能力等情況,進一步提高了《微機原理與接口技術》的教學質量。

三、結論

在教學設施和教學手段完備的情況下,作為在教學過程中起主導作用的教師如何采用適當、有效的教學方法和手段,引導學生自主學習,調動學生學習的主動性和積極性,是提高《微機原理與接口技術》課程教學質量的關鍵因素。筆者在本文的教學方法指引下,結合自己的多年實際教學經驗,將其實施于本科教學中,積極引導學生學習的能動性,大大提高了教學質量。體現在《微機原理與接口技術》課堂到課率均在98%以上,學生對《微機原理與接口技術》課程的理論知識和實踐知識都掌握得非常扎實,學習熱情和學習成績等都有了很大的提高。

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本文系通信工程專業國家級教學團隊項目資助(高教涵[2008]19號)。