《微機原理及應用》教學方法的探索與實踐

程紅 鄒甲 李軍 中國礦業大學（北京） 機電與信息工程學院 ，北京 100083

《微機原理及應用》教學方法的探索與實踐

程紅 鄒甲 李軍 中國礦業大學（北京） 機電與信息工程學院 ，北京 100083

日新月異發展的計算機科學以及我國不斷深入的教學改革給當前微機原理課程的教學帶來了新的問題，需要教師在教學過程中采用適當的教學方法以引導學生。本文在對教學內容的基礎性和先進性進行探討基礎上，探討了一種課堂教學與課后自主學習、理論與工程實際相結合以推進研究性教學的教學方法。

微機原理；教學方法；研究性教學

《微機原理及應用》課程是普通高等學校電氣工程與自動化、測控技術與儀器、電子信息等電類專業的一門重要的學科基礎課程，是學生進入大學后學習的第一門有關計算機硬件基礎、匯編語言，以及計算機接口技術的一門技術性課程。課程教學效果將直接影響“單片機原理與接口”、“計算機控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP 數字信號處理”等電類專業后續課程的學習。因此，“微機原理及應用”課程教學，不僅應使學生從理論上掌握微型計算機的基本組成、基本工作原理及典型接口技術，還要從實踐方面建立微機系統整體概念，初步具備微機軟、硬件設計開發的基礎，培養其分析解決實際問題的能力。

由于當前計算機科學發展迅猛，新技術層出不窮，微機課程的教學面臨著許多新的問題，包括如何處理傳統基礎理論和現代先進技術之間的關系問題，課程教學內容繁多與課時數相對減少問題、基本實驗技能與綜合設計能力之間的關系問題等等。[1]下面將結合筆者近年的教學實踐，從幾個方面對電類專業微機原理課程的教學方法進行探討。

1 教學內容的基礎性和先進性

微型計算機技術的迅猛發展，新技術的不斷涌現，使得“教學內容的基礎性和先進性”的關系問題在微機原理課程教學更為突出。一味地追求教學內容的先進性，必將導致課程教學內容繁雜、知識點相對零散,使初學者感到內容抽象、難以理解。另一方面，微機原理相關教材的編寫總是落后于技術發展的步伐，而教學內容只停留在現有教材層面，又會影響學生的學習興趣。因此,正確處理教學內容的基礎性和先進性，對提高課程的教學效果,激發學生們的學習興趣有著重要的意義。

電類專業的“微機原理及應用”課程為專業基礎必修課程。對于該類課程的教學，筆者贊同如下觀點，即大學基礎課程教學不同于專業技術培訓，必須強調基礎。作為專業基礎課程，微機原理教學內容組織的指導思想是：從基本概念、基本分析方法和基本能力的培養入手，在保證基礎的前提下，吸收計算機技術發展中涌現的新技術，科學合理地更新課程內容，保持先進性和時代性[1-2]。

微機原理課程教學首先遇到的就是微處理器的選擇問題。從1971年，英特爾公司推出的全球第一款微處理器開始，微機原理課程教學的主要內容——微處理器，經歷了Zilog Z80、Intel8088/8086、Intel80286/386，到Intel Pentium奔騰處理器，可供教學選擇的微處理器非常廣泛。盡管在現代微機中出現了很多高端技術,但是整個微機系統的基本結構沒有實質性的改變。因此,為了便于初學者把握整個微機系統的架構，避免糾纏于高端CPU的一些技術細節中，筆者在教學內容的選擇上,仍一直選用基于Intel系列16位經典CPU 8086。通過詳細講解8086/8088微處理器，使學生掌握微處理器的基本架構、管腳信號、總線時序、指令系統等微機基礎理論知識。

在保證基礎理論學習的前提下，適時合理地引入現代微機系統中具有代表性的新技術。如通過講解8086微處理器的BIU和EU并行工作的架構，使學生理解并行流水線技術在微機的指令流水線技術的應用，這種并行流水線結構雖然不能與現代CPU的指令流水線相提并論，但它為現代流水線技術奠定了基礎。在此基礎上，通過對高端CPU的高性能超標量流水線技術、分支預測等技術的介紹，開闊學生的視野，提高學生的學習興趣。

2 課堂教學與課后自主學習相結合

隨著本科課程體系的不斷改革，本科教學計劃也在不斷進行調整。對于電類專業培養計劃的修訂，在總學時不增多的情況下，不僅課程門數要求增加，而且要求突出實踐教學，增加綜合性設計性課程設計，因此勢必減少了部分專業基礎必修課程的學時數。

目前中國礦業大學（北京）電氣工程與自動化專業的《微機原理及應用》課程為專業基礎必修課程，64學時，其中實驗課時12學時。該課程具有教學內容多，信息量大，知識點零散，課程理論性和實踐性都較強的特點；尤其是該課程還有一個特點就是技術發展快，教材內容總是落后于實際應用技術。因此，筆者贊成“重點講授、引導自學”的教學方法[1-2]，將需要掌握的微機系統中最基本、帶有共性的內容，作為教學的重點，在課堂上仔細講解、詳細剖析；同時對需要學生了解的當前微機技術發展的新技術，給出引導思路和學習方法，詳細內容鼓勵學生通過課外自主學習完成。這樣不僅解決了課堂學時不夠的問題，更重要的是培養學生自主學習的能力。筆者一直在課堂上強調，微機課程的課堂學習，基礎原理固然重要，但更重要的是通過課堂教師的講解，學習該門課程的學習方法和實踐方法。

比如，對于串行通信的數據校驗章節，一般課堂上只對數字通信中的差錯控制技術進行簡要介紹，同時要求學生掌握最基本的也是最簡單的奇偶校驗。對于目前工程設計中常用的循環冗余校驗（CRC），由于課時有限，課堂上只能幾句話帶過。筆者在教學過程中，將會引導學生充分利用圖書館資源和網絡資源。要求課后自主查找文獻，并撰寫相關文獻閱讀報告。另外，在課堂中只要遇到常用接口芯片，一定引導學生閱讀相關芯片的英文手冊，筆者認為這對學生今后進行相關電路設計將大有益處。信息技術的飛速發展，要求設計者具有較高的專業英文文獻及手冊的閱讀能力，筆者認為引導學生閱讀常用接口芯片英文手冊，是進行微機原理雙語教學的一種有效的方法。當然，課堂上教師只能利用少部分時間進行引導教學，專業外語閱讀理解能力的提高，還需要學生在課后多練習。

3 結合工程實際，推進研究性教學

教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中明確指出“積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力”。因此，實施研究性教學，激勵大學生的創新意識，鍛煉和培養大學生的創新能力，是高校教育教學改革的重要課題[3]。

“微機原理及應用”是技術性、工程實踐性很強的課程，如何在該課程中發揮教師科研優勢，結合工程實際進行研究性教學，是目前各高校相關教師關注的問題。[4-5]微機原理課程教學的研究性可以體現在許多方面，目前比較受關注的主要集中在綜合性設計性實踐環節的教學上。本文更想強調的是教師的主導作用，教師如何利用有限的課堂時間，結合工程實際問題，更好地啟發學生，提高學生的自主學習興趣。

舉例來說，在講解串行通信的接口標準時，一般教材只限于RS-232-C接口。筆者在教學過程中，將內容適當擴充至目前常用的工業現場總線，如RS485網絡。課堂上結合RS485通信網絡對主從通信方式進行簡單介紹，激發學生的學習興趣，同時引導學生課后查閱文獻，擴充課外知識。

再如，在講解可編程定時/計數器章節時，結合科研課題，如“高壓開關測試儀”、“煤礦礦井頂板位移監測”等項目，通過光柵位移傳感器與計數器結合，介紹一種工程實用的位移量檢測方法的基本原理。同時通過提出“如何判斷開關動觸頭的位移方向”等實際問題，引導學有余力的同學課后進行更深入的探討。之后，還可引導學生思考如何利用計數器進一步測量電動機轉速問題，課程最后要求學生自行設計完成“直流電動機速度閉環控制”的綜合性實驗，使學生從理論到實踐全方位地進行研究性學習，收到了較好的教學效果。

4 結語

微機原理課程的研究性教學是一種新的教學理念，需要教師不斷探索新的教學模式和教學方法，將教師研究性教學與學生研究性學習、課內講授與課外實踐、以課堂教材引導與課外閱讀自學有機結合的教學理念。

“微機原理與應用”的研究性教學，不僅體現在教學內容的各個章節，還體現在教學環節的各個方面。因此，研究性教學對教師提出了更高的要求，需要教師認真提煉教學內容，在緊抓基礎理論的同時，不斷結合自身科研及工程實踐，將最新技術引入課堂，提高學生的學習興趣，引導學生研究性學習，從而達到提高教學質量的目的。

[1]王志軍, 王克義, 楊延軍.微機原理教學中幾個問題的探討[J].計算機教育.2010 (7) : 64-66

[2]王克義.非計算機專業微機原理課程的改革實踐與研究[J].計算機教育.2005 (11): 37-39.

[3]教育部高教司.關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見,教高[2005]1號文件.2005

[4]紀多多.實施研究性教學提高學生創新能力若干問題探析[J].經濟師.2010 (6): 137-138.

[5]池進.創新教育教學方法 提高教學質量.高等理科教育.2008 (6):70-72

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.084

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