《微機原理與接口技術》課程教學研究

程宏斌

（常熟理工學院計算機科學與工程學院，江蘇常熟 215500）

《微機原理與接口技術》課程教學研究

程宏斌

（常熟理工學院計算機科學與工程學院，江蘇常熟 215500）

針對目前《微機原理與接口技術》課程存在的教學內容不適宜、硬件教學條件較差以及實驗教學環節薄弱等問題，本文提出了提高教師個人素質，激發教與學的興趣，合理選擇教學內容，改善實踐教學條件和豐富實踐教學內容等改革措施，以期提高課程教學質量和學生的學習效果。

教學改革；教學內容；實驗

《微機原理與接口技術》課程是理工科類各專業的專業基礎課程之一，該課程是學生學習和掌握微機硬件知識和匯編語言程序設計的入門課程。課程任務是使學生從理論和實踐上掌握微機的基本組成、工作原理、指令系統、匯編語言程序設計方法、接口電路及硬件連接，建立微機系統的整體概念。學會使用匯編語言來控制計算機，能通過微機接口完成簡單微機應用系統的組建，使學生具有微機系統軟硬件開發的初步能力，在此基礎上了解當今計算機硬件的新技術、新理論和新方法。

該課程內容抽象、繁雜，基礎性強、具有很強的工程實踐性，并且學時有限，學起來艱澀難懂，是學生普遍反應難學的課程之一。目前大多數院校的《微機原理與接口技術》課程教學現狀不容樂觀，主要表現在重軟輕硬、學生學習興趣不高、教學內容不合理、實踐教學環節薄弱等方面。

一、教學現狀

（一）硬件教學條件普遍較差，教師與學生興趣都不高

相對基礎軟件的教學，硬件課程的教學實施比較困難，通常每門課程需要配備專門的實驗設備和相應的輔助設備（如仿真器、示波器等）。不僅設備價格昂貴，而且實驗設備的損耗和維護工作量較大，對實驗室教師的技術要求也較高。因此，國內大多數高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足，這導致了計算機硬件課程在教學上的不足。

微機的硬件知識從客觀上來說存在不直觀、講授抽象、枯燥等情況，學生學起來也困難。由于學生電子技術方面的基礎較差，對硬件的分析理解能力受到一定限制，學習困難很大。另外，國內各高校大多以16位8086/8088CPU作為主要內容進行教學。而CPU已發展到64位，所以一些學生認為該課程沒有實用性，學習目的不明確。還有一些學生認為微機原理復雜，要搞懂不容易，畏難情緒嚴重，學習主動性不夠。硬件新知識的過快更新給教師帶來了巨大的工作壓力，熟悉并掌握新的教學知識和內容往往需要幾年時間的摸索和實踐，因此教師往往對本課程的教學缺乏足夠的興趣和信心［1］。

(二)教學內容不適宜

目前微機原理教學中使用的一般教材都與實際聯系不緊密，課程的有些內容比較落后，闡述當前微機先進技術的微機原理教材很少，學生無法找到與教材上相對應的實物。再加上現有硬件實驗設備的可視性不高、直觀性差，不能激發學生的學習積極性，教學效果不佳。

相反，一些最新出版的教材是將16位的8086內容全部刪掉，全面講述32位Pentium系列微機原理知識。這是對《微機原理與接口技術》教學內容進行的徹底改革。雖然教材基本反映了微機技術的最新進展，摒棄了落后的內容。但是教學內容起點高，難度大，比如直接引入段描述符、保護模式下的分段分頁機制和特權級保護等知識，但由于沒有8086中的基礎、沒有存儲器分段概念、16位寄存器尋址等基本概念作為根基，學生普遍反映知識難以理解，不能達到應有的教學效果。

（三）實踐教學環節薄弱

《微機原理與接口技術》內容比較復雜、抽象，是一門基礎性、理論性非常強的課程。但也是一門實踐性很強的學科，學生要真正地理解和掌握硬件知識，必須把理論知識與課程實驗甚至實際應用開發結合起來。而目前大多數高校的微機原理硬件實驗環境簡單，實際應用開發更是欠缺。例如，微機實驗所用的配套微機陳舊老化，實驗時接口損壞之類的故障頻頻發生，極大地影響了實驗的正常進行，造成學生在潛意識里產生抵觸情緒，對微機原理實驗失去興趣。另外，實踐教學時間不足，學生沒有條件進行基本的硬件電路設計、調試。

二、教學改革思路

（一）提高教師個人素質，激發教與學的興趣

作為課程教學的主導，教師應該在學術專業和教學能力方面強化提高。應關注國外優秀計算機系列原版教材，并將其引入課程教學。另外，為了搞好課程教學，教師應該積極開展微機應用開發實踐，個人盡力購置相關實驗設備和應用開發工具，積極實踐，在生產實際中增強動手能力和開發經驗。

教師在教學中應做到嚴謹、認真和博學，熱心地為學生解惑釋疑。同時，教師應在教學中營造一個輕松、和諧的學習氣氛，讓學生愉快學習，應多通過形象的比喻來闡述剖析復雜的原理。

要盡快改變學生“重軟輕硬”的現象，使學生的專業知識結構逐步完善。部分學生認為學習計算機就是學習軟件使用、軟件編程和軟件開發，硬件課程對他們沒有用處。要指導學生不要狹義地看待課程的作用，并不是沒有直接的應用就是沒有作用。微機原理課程主要是讓學生深入學習通用微型計算機的工作原理，而不是表面的部件組裝知識，它有助于學生理解其他后續課程，如操作系統、編譯技術，為面向應用的單片機技術和嵌入式技術打下基礎［2］。

老賈一搖手：“山不在高，有仙則靈。我老家那里的和尚很有名，據說都是反右時逃難躲進破廟里的，后來也不想還俗了，干脆當起了真和尚。村里有什么疑難雜癥，反倒去找他的治好了。”

為了激發學生的學習興趣，在本課程的第一次課上，教師應該對本課程做詳細的介紹，向學生強調本課程在計算機專業課程學習中的地位，是單片機技術、嵌入式技術、DSP、計算機控制技術等后續課程學習的基礎。再講述該課程在社會各領域中的具體應用，給學生展示成熟的應用案例和優秀的微機應用系統開發實物、也可以介紹教師在微機應用開發方面的科研成果。教師也應實事求是地介紹一些課程的教與學的現狀，提供一些學習方法和學習建議。使學生能夠明確目標，樹立信心。

（二）合理選擇并改進教學內容

由于微機硬件技術發展日新月異，而多數高校的《微機原理與接口技術》的教學內容基本還是以8086/8088CPU為主體進行講述，很少講述最新的硬件技術和產品。

鑒于本課程的主要目的是讓學生掌握微機的基本原理、概念和方法，所以教學中應該重點講授微機基本概念、基本工作原理和基本實現方法，即在保證16位微機的基本教學內容的前提下，要適當引入32位微機的原理和技術，教學中要適當補充主流微機技術，加強微機外圍接口芯片技術的介紹和應用，加強微機應用系統的實踐開發。尤其對于普通本科院校學生，更應該立足于實際，以8086CPU為主進行微機課程教學。在此基礎上再學習其他后續硬件課程和高檔的微機技術。

例如，課程中重點講授常規的16位微機8086CPU的知識內容，如有關尋址方式、8086內部結構、中斷技術、存儲器系統、基本接口技術等章節，在此教學基礎上，介紹當前的一些新的微機技術，如Pentium、P4等新型CPU的技術和特點、現代微機硬件系統中的總線技術、超標量流水線、虛擬存儲技術以及高速緩存技術等［3，4］。

課程教學之余，為了拓展學生的知識面，可以引導學生課外閱讀一些當前新的實際微機技術，例如酷睿2雙核CPU、PCI-E視頻接口、SATA硬盤接口等內容，使學習與現實中的微機硬件產品實際接軌，讓學生像看小說一樣閱讀即可，以豐富學生的微機新知識和新技術，激發其學習興趣，調動其學習積極性。

為了更好地把課堂學習的硬件理論吸收消化，學生必須通過微機原理實驗和實際應用設計開發才能鞏固、加深知識。所以除了具備必備的微機原理與接口實驗箱之外，實驗教學中應需要基本的微機應用開發硬件設備和相應的工具，元器件耗材。另外配備動手能力強，實踐經驗豐富的實驗教師也是必要的。

在此基礎上，為提高實驗教學效果，以驗證性與設計性實驗相結合為主，將實驗教學與全國電子設計競賽、機器人大賽等科技活動相結合，適當增加實際生產實踐中的微機應用系統的介紹，不斷豐富實驗教學內容，完善實驗教學環節。例如：一般的驗證性實驗應該有：①匯編語言程序設計實驗；②存儲器實驗；③定時器/計數器實驗；④中斷控制器實驗；⑤串行接口技術實驗；⑥并行接口技術實驗。設計性實驗可以基于現有的實驗范例對其進行改造來提高學生對知識的靈活應用能力。另外，可選擇工礦企業中的一些微機控制系統實例作為教學案例，增加實用性微機技術的講授。例如交通信號燈控制、自動化生產線工藝參數監控系統等，對這些實用的微機應用系統的需求分析、方案設計、譯碼電路、接口芯片初始化、硬件驅動程序和功能程序編寫以及系統調試技術等內容進行完整的講解［5］。

三、結語

為了應對當前大多數高校《微機原理與接口技術》課程教學面臨的問題，本文提出了相關的改革思路：提高教師個人素質，激發教與學的興趣、合理選擇并改進教學內容、改善實踐教學條件和完善實踐教學環節，以期對《微機原理與接口技術》課程的教學改革提供參考。

［1］張紅民.微機原理及應用教材與教學內容改革思考［J］.理工高教研究，2009，28（5）：105-107．

［2］趙若陽，李寧，庫少平.計算機硬件課程體系及內容改革的思考［J］.計算機教育，2006（3）：47-49．

［3］謝勤嵐.微機原理課程教學改革的探討［J］.理工高教研究，2009，28（4）：136－138．

［4］馬旭東.微機系統與接口課程教學改革思路與實踐［J］.電氣電子教學學報，2005，27（3）：7-9．

［5］艾德才.大學計算機硬件教學內容改革勢在必行［J］.計算機教育，2005（3）：75-78．

Research on The Teaching of M icrocom puter Princip le and Interface Technology

CHENGHong-bin
(School of Computer Science and Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

M icrocomputer princip le and interface technology is an integrated curriculum involving computer hardware and software technologies.The paper proposed some corresponding reform measures aimed at the problems of inappropriate teaching content,poor teaching hardware conditions and weak experiment.In the meantime,we put forward the method of improving the qualities of teachers,stimulating the interest of teaching and learning,choosing the teaching contents reasonably,and improving the conditions and enriching the content of practice teaching to improve the quality of teaching and learning.

teaching reform;teaching content;experiment

G642

A

1008-2794（2011）06-0110-03

2011-03-17

程宏斌（1975—），男，湖北黃岡人，常熟理工學院計算機科學與工程學院講師，碩士，主要研究方向為無線傳感網絡協議。

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