微機接口技術課程教學改革探討

摘要：針對“微機接口技術”課程，以提高學生的綜合能力、加強素質教育為主線，根據教學要求和課程特點，在教學內容、教學方法和手段等方面進行了探索，提出了課程建設的目標、主要內容、教學模式和實踐性教學環節的設計，開發了網上課程輔助教學系統。利用虛擬實驗，可以達到真實實驗的效果，實驗可以隨時隨地進行，從而提高了學習效率并降低了設備成本。

關鍵詞：微機接口；教學應用；CAI；虛擬實驗；Web

0 引言

微機接口技術課程作為高等院校計算機、信息電子類專業的主要專業基礎課程之一，是一門集芯片技術與實踐于一體的課程。學生普遍感到微機接口技術這門課難學、難懂、概念抽象、感性認識差。學生學習完了這門課程后，對于接口芯片工作原理和在計算機中的實際應用模糊不清，更談不上創新設計。

目前，我校多個專業開設了“微機接口技術”方面的課程。本文以電子信息、教育技術專業的教學為背景，以提高學生的綜合能力、加強素質教育為主線，結合課程自身的特點和技術發展趨勢，從實際出發，提出了該課程建設的目標和主要內容，開發了網上課程輔助教學系統，并取得了一定的成效。

1 課程教學現狀

計算機技術已經成為21世紀科技創新和新技術應用的重要基礎，給我們的工作和生活帶來巨大的變化。本課程的教學目的是：培養學生掌握計算機硬件和軟件的基礎知識、基本技術與基本應用能力。本課程的教學現狀總結起來，主要存在以下幾個方面的問題。

(1)教學內容的選擇

從計算機應用的需要出發，需要較好地處理先進性和教學適用性的關系。當今計算機世界占有主導地位和絕對優勢是Intel Pentium系列計算機，但講授難度較大，因此多數教材以8086為主要背景機。如何既系統地介

紹計算機的硬件技術和應用基礎，又反映了微處理器最新技術的發展，如現代微型計算機系統流行實用的硬、軟件技術，以及64位微處理器及應用?如何既注重實用性，又兼顧先進性?

(2)理論教學和實驗教學的結合

學習這門課要通過足夠的實驗操作和一定數量的綜合設計性實驗，才能加深理解和掌握該課程的基礎理論和應用技術，初步具備計算機硬件技術的開發應用能力。理論教學主要在課堂上用電子教案分析講解，實驗通過程序設計或通過實驗機完成。那么，理論分析如何與實驗教學更好的結合起來，統一和完善學生的知識結構體系?

(3)驗證性實驗教學扼殺了學生的創新能力和創新欲望

目前高校中對于該門課程的實驗都采用實驗箱，對芯片功能進行驗證性實驗就算了，學生沒有自主的創新環節。在課程設計階段，老師把程序編寫好，學生照著老師的步驟連接好各種線路，再把程序錄入、調試運行，觀察結果寫出實驗報告就行了，因此學生不能真正了解實際工程中硬件設計的全部內容，造成硬件設計很簡單的錯覺，最后導致所有學生的實驗報告都是一個結論。學生做實驗的效果不盡人意，主要體現在：由于受到經費的限制，提供的實驗設備有限，學生因儀器數量不夠而不能在規定時間內完成實驗，不能滿足學生的要求；由于微型計算機發展飛速，實驗設備更新換代跟不上微型計算機發展的速度，導致實驗內容陳舊且不全面；實驗擴充接口形式固定，難于開展USB、LCD、IrDA等新型器件和總線的實驗，限制了學生開展新型實驗的發揮空間和創新能力的提高。

因此，積極地對微機接口技術課程進行教學改革，有效提高教學質量是當前該門課程的重要任務。該門

課程作為匯編語言、計算機組成原理課程的后繼專業課程，是電子信息、教育技術專業學生有效提高專業技能和動手、創性能力的一門重要課程。要有效提高該門課程教學質量，培養學生的動手能力和創新能力，就必須在教學指導思想、教學實驗內容和實驗組織方法等方面進行一系列改革。下面就這幾個方面進行詳細探討。

2 教學方法與教學手段

2.1 理論教學內容的更新

在該課程內容的設置上應體現出“基礎性、系統性、實用性和一定的先進性”。為此，教學的主要指導思想之一，是更好地處理先進性和教學適用性的關系，既要盡量反映國內外計算機系統及其接口技術發展的最新水平與趨勢，又要重視遵循教學規律，更好地體現“基礎性、系統性、實用性和先進性”的統一；主要指導思想之二，是努力體現素質教育與創新教育的思想，注重理論與實踐的結合，原理、技術與應用的結合，硬件與軟件的結合，將大量科研經驗和應用實例融會于基礎知識說明中，以更好地支持案例教學，培養和開發學生的創新思維和分析解決實際問題的能力；主要指導思想之三，是緊緊抓住非計算機專業人員學習計算機的目的是為了應用這一特點，堅持“淡內強外”的原則，即無論對微型計算機還是各種外圍芯片、外部設備，都應適當淡化內部原理，而強化外部接口及應用，根據應用需要選擇可編程接口芯片的工作方式和編寫接口應用程序。

2.2 課堂教學模式的變化

如果說教學內容的改革是提高教學質量的重要保證，那么，恰當的教學模式是取得良好教學效果的橋梁。要正確處理傳授知識與培養能力、提高素質之間的關系，根據學生水平的不同層次分級教學、因材施教。

(1)在課堂上力求以啟發式講授方法貫穿整個教學過程。通過不斷提出問題、解決問題，引導學生積極思

考，調動他們的學習積極性，加深對問題的理解。結合教師的科研講解實際應用，體現了先進性與實用性相結合的改革方向。

(2)采取多種教學形式，加強學生能力的培養。教學中，在強調知識“量”的同時更要重視知識的“質”，既要強調記憶又要注重思維，不但要求學會，而且要求會學，由教師單向的信息傳遞變為師生間雙向的信息交流，注意傳授知識與能力培養的有效結合。此外，還要組織學生積極參加各種形式的計算機知識與技能講座與競賽，充分發揮第二課堂的積極作用。

(3)運用現代化教學手段，提高教學質量。

教學手段是完成教學任務、實現教學目的的重要教學媒體，在教學過程中應靈活使用多種教學手段。在“微機接口技術”課程的教學過程中，我們充分利用了先進的計算機輔助教學手段，并且取得了較好的教學效果。現代多媒體的動畫技術、動態模擬、圖形等手段，使CAI課件能形象地表述教學內容而且極具吸引力，有助于學生更好地理解教學內容，提高教學質量。

2.3 實驗教學環節的改革

實驗教學是該課程教學的重要組成部分，它和課堂教學緊密配合、互為補充，才能達到課程教學的基本目的和要求。

實驗課作為理工科教育的一個非常重要的手段，不僅要培養學生的動手能力，更重要的是要讓學生掌握和理解科學實驗的思想方法，培養解決實際問題的能力。“微機接口技術”是一門實踐性很強的技術基礎課程，在實驗課程體系的總體規劃上應遵循：既要培養學生分析問題和解決問題的能力，又要重視培養其思維能力和創新能力。為此，在實驗教學中除常規的驗證性實驗外，要增加一定量的設計性和綜合性實驗內容，要求學生具有多方面的知識，注重所學理論知識的綜合應用，培養學生的實際動手能力、思維能力和創新能力。

3 課程輔助教學系統的實現

為了更好的滿足學生的學習需求，我們設計了一個微機接口輔助教學系統。系統界面如圖1所示。目前，系統安裝在計算中心的實驗室服務器上，供學生訪問學習。

系統的基礎知識部分包括：微機接口技術概述、并行輸入輸出端口、串行通信接口、中斷技術、計數器定時器、DMA技術、D／A和A／D轉換器接口。其中每一部分包含多個Flash動畫文件。如中斷控制器8259A中斷響應過程演示，如圖2所示。

多媒體計算機技術與儀器技術的結合構成了虛擬實驗室實現的基礎，使人們擁有自己實驗室的幻想與愿望可以在計算機屏幕上通過場景式圖形界面而得以實現。虛擬儀器技術與認知模擬方法的結合也賦予虛擬實驗室的智能化特征，無論是學生還是教師，都可以自由地、無顧慮地隨時進入虛擬實驗室操作儀器，進行各種實驗。虛擬實驗室不但為實驗類課程的教學改革及遠程教育提供了條件和技術支持，還可以隨時為學生提供更多、更新、更好的儀器。利用虛擬實驗室能及時滿足學生對實驗的需求，增強并擴展了實驗教學的功能，同時也加大實驗教學的強度，提升實驗教學對學員創新能力和實踐能力培養的力度，降低實驗教學對客觀物質條件的依賴，突破了傳統教學手段，為學生構建了一種全新的實驗教學模式，也為實現開放式實驗教學提供了強有力的支持。針對當前的教學存在的問題，我們對實驗教學進行研究和實踐，開發了具有交互功能的模擬實驗軟件。

主要實驗有：實驗一中斷控制，實驗二并行接口，實驗三定時器計數器，實驗四模數轉換，實驗五、六數模轉換，實驗七人機接口，實驗八串行輸入輸出。如圖3所示。每個實驗包括實驗目的、實驗內容、程序、實驗步驟。中斷控制實驗的操作界面如圖4所示。

系統中補充了USB、LCD、紅外線、藍牙接口等知識，以及接口軟件的編程方法，供學生課外學習，增加知識。提供警車顯示屏RS232串口信息傳輸、紅外接口程序設計、紅外遙控電子密碼鎖設計、USB接口技術應用、基于HCI的藍牙程序設計等的工程應用案例。可滿足指導學生開展課程設計和課外創新實踐活動的需要，或者滿足部分學生在更寬的范圍內選擇實驗題目的需要。

4 結束語

微機接口技術課程的教學改革是一個長期的過程，不可能一蹴而就，需要理論教學內容、實驗內容以及實驗組織方式和教學模式等多因素結合。本文通過作者自己的教學實踐，就教學和實驗環節的一些問題的進行了探討。

在今后的教學改革和課程建設中，要堅持重視理論基礎知識、培養實踐綜合能力、提高整體教學質量，真正實現理論和實際相結合，強化創新意識，強化能力培養，逐步建成反映現代教育思想和教育觀念，適合培養現代復合型人才的計算機硬件技術課程新體系。

對于系統中存在的，如CAI系統實驗內容還不夠完善，交互性上面做的不夠，課程立體化教學資源不足等問題，今后在教學中要加以補充和完善。