《微機原理與接口技術》課程教學模式探索

周媛　麥云飛

【摘 要】《微機原理與接口技術》是工科專業計算機硬件課程體系中的一門專業選修課，但從目前的教學效果來看，還存在著很多問題。針對如何改善教學效果、提高學生的學習興趣、培養學生的創新能力，從理論教學、實驗實踐、上機實踐三方面同時進行一系列的改革探索。經過多方面的嘗試，取得良好的改革效果。

【關鍵詞】微機原理與接口技術；教學效果；教學改革

【Abstract】The course of Microcomputer Principle and Interface Technology is elective course in majors in computer hardware course system for engineering. We find that there are a lot of problems in the current teaching effect of this course. In order to improve the students` learning interest and innovation ability， we take a series of teaching reform exploration on the theory teaching， experiment practices and computer practice. Application results show that the teaching reform plays a good effect.

【Key words】Microcomputer Principle and Interface Technology； Teaching effect； Teaching reform

0 引言

《微機原理與接口技術》是高等院校工科專業計算機硬件課程體系中的一門專業選修課，是我校機械電子教學模塊中的主干課程之一。它是一門綜合性、應用性很強的課程，涉及的知識面廣，對于培養機電專業人才具有重要的作用。為工科各專業學生學習后續機電類和控制類專業課程，如《單片機原理與應用》、《嵌入式技術》、《DSP技術》、《計算機測控技術》等課程打好基礎，并且是畢業設計及今后工作的重要技術基礎。通過本課程的學習，學生可以從理論和實踐上掌握微型計算機系統的基本組成、工作原理、接口連接以及編程技術，獲得微機軟硬件方面的基本理論知識和基本技能，從而使學生具備軟、硬件開發和應用的初步能力，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，為微型計算機在工程技術領域的應用打下堅實的基礎。

但當前在“微機原理與接口技術”課程教學過程中還存在諸多問題。問題一，本課程的理論教學內容比較多，硬件方面涉及到微處理器CPU、存儲器、輸入和輸出、中斷處理、定時計數器，并行通信、串行通信、模數/數模轉換芯片的結構和原理；軟件方面涉及到可編程外圍設備的匯編語言編程，其中的概念多、專有名詞多、接口芯片多，包含的信息量非常大。問題二，微機與接口設備將的接口編程屬于底層編程技術，使用的是匯編語言，它包含的指令系統豐富，編程過程復雜，課程的軟硬件系統關系非常緊密，使得大多數同學感覺該課程內容抽象、枯燥乏味、難學，學習興趣不高。問題三，硬件和軟件學習具有一定的邏輯性和連貫性，各部分知識前后緊密相連，需將理論與實踐緊密結合。問題四，該課程中包含的示意圖多，應用程序舉例多，其中包括各種芯片內部結構圖、工作時序圖、硬件連接圖和應用程序流程圖和源程序等等。另外這么復雜難懂的課程，分配的學時數卻比較有限。

本文針對以上分析的課程教學過程中存在的問題，為提高學生的學習積極性，改善教學效果，采用了理論教學，實驗實踐，上機實踐三部分結合的教學方式，準備從課堂教學內容組織、教學模式、考核方式等方面進行一系列有益的改革探索，以達到開發學生潛能、培養創新思維和能力的最終目的。

1 課程教學模式的改革方案探索

1.1 案例教學

案例教學[1-2]是基于理論教師的指導，根據教學目的要求，組織學生對教學內容中現實案例進行調查、查閱、思考、分析、討論和交流等活動，教給他們分析問題和解決問題的方法或步驟，進而提高分析問題和解決問題的能力，加深學生對基本原理和概念的理解的一種特定的教學方法。“微機原理與接口技術”課程中有些重要的原理，既復雜，又難以講解清晰，而且有很多要點還在不斷發展。這樣的課程內容如果結合案例教學將會達到事半功倍的效果。例如如何讓學生真正理解存儲器的工作原理和與CPU的連接是一個課程難點。我們通過對存儲芯片與CPU的數據線、地址線、片選端讀寫控制線的連接學習之后，基于各種存儲器不同的存儲容量在實際應用中連線情況具體分析和講解，并讓學生主動地學習分析和連線。這種基于具體問題的案例教學將充分發揮學生的學習主動性，經過細致的分析思考，再結合實踐中解決方案后加深了理解，學會了在方案設計中能考慮更多的因素，各種方案都具體分析比對，逐步培養科研素質。

1.2 任務驅動教學

任務驅動[3-4]是指建立針對教學內容的學習任務來驅動學生自主學習。任務驅動教學方法的目標是實現學生自己主動地學習，在完成老師布置的任務的過程中發現所掌握的知識點不足并主動學習補充，并通過該過程實現知識的熟練掌握和靈活應用，同時能提高實踐技能。在微機原理與接口技術課程中采用任務驅動方法對實驗和上機兩部分進行教學改革，充分調動學生積極參與實驗和上機實踐。例如上機實踐主要是讓學生掌握匯編語言程序架構、編程方法并能自行調試。我們會給每個同學都布置一道難度相似但執行結果不同的編程任務，不提供完整的匯編語言源程序，只是告知需要實現的目標。學生必須自己完成自己分配的程序的編寫，一個程序從無到有，必須要設計程序的結構，熟知編程的格式和各種匯編指令和偽指令，調用各種有效的調試方法。因此應用任務驅動法能能有效防止學生間相互抄襲，有效地對學生進行考核，培養學生查找問題及實際動手的能力。

1.3 多與學生交流

由于《微機原理與接口技術》這門課的內容繁多、前后連貫性強但又零散抽象的專業基礎課，僅靠課堂的有限的時間學習，很難完全理解課堂教學的內容。專業課教師在從事《微機原理與接口技術》教學時，應加強課堂內外的與學生多方面的交流。每周安排專門的課后答疑時間和地點，方便學生主動和老師聯系集中輔導相關知識點。利用學校的教室都可上網的有利條件，引導學生學會運用各種網絡資源，借鑒現有的成功方案，拓寬自己的知識面，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。另外還需要注意和學生交流的方式，多注意學生學習的心情狀態，調整教學方法，多使用比喻的手法使教學中遇到的抽象內容形象化。例如在講解8088系統中CPU的內部結果和工作原理時，我們可以將其比喻成機械加工工廠，將其分配為主要的三個部分：將“BIU”總線接口部件比喻成原料間，將“EU”執行部件比喻成加工間，將“指令隊列”比喻成配料間，這樣就能形象地把其中的功能解釋清楚。

1.4 考核方式改革

為培養學生自主學習的能力、創新精神和實踐能力，考核方式的改革從四個方面進行[5]：①平時成績的考核：一是上課的出勤情況，另一方面為了拓展學生的知識面，提高學生的前瞻性，鼓勵學生閱讀與本課程相關的知識，了解一些學科前沿知識，教師在課堂上多與學生進行問答形式的互動，并將答題情況作為平時成績的一部分。②實驗考試：一是，實驗課出勤情況和實驗報告完成情況；二是，實驗技能的完成情況；三是，考核學生的創新和分析問題、解決問題的綜合設計應用能力。③上機考試：學生能在規定的時間內，按照匯編語言的格式要求，完成編程過程，并且能得到需要的正確的執行結果。④閉卷考試：由于學生在“微機原理與接口技術”這門課程中呈現出不同程度的興趣、觀念、思維方式和知識結構，考慮到學生們中存在這些差異性，根據差異性培養原則設計考試內容，考核學生對理論知識的理解程度。

我們的考核貫穿理論授課、實驗和上機實踐過程的始終，學生可以在不同階段提出授課過程中的不合理和不完善處，教師可以根據學生實際操作能力和探究問題能力，對理論授課和各實踐環節做出相應的調整。擬定考核方式為平時出勤占總成績的20%，課程實驗占20%，上機編程占20%，理論考試占40%。

2 結束語

為了提高學生學習的自主性，提高教學效果，上海理工大學機械工程學院機電專業根據應用型創新性人才培養需要，對微機原理與接口技術這門課進行了一系列的改革探索，從理論教學、上機編程、實驗實踐三方面進行，采用案例教學、任務驅動教學等多種教學改革方法，通過不斷的嘗試，教學質量和教學效果有了明顯的改善。

【參考文獻】

[1]王秀之.案例教學中需要研究的幾個問題[J].中國高等教育，2006（12）：44-45.

[2]陳效蘭.以案例教學調動學生學習的積極性[J].中國高等教育，2006（1）：35-36.

[3]李曉東，吳永烽，張濟龍.任務驅動方法在微機原理與接口技術實驗課程中的應用[J].西南師范大學學報，2013，2（38）：133-137.

[4]李群，廖麗.基于任務驅動模式在網絡安全教學中的探究[J].北京電力高等專科學校學報，2011，28（21）：112-112.

[5]劉興明.《微機原理與接口技術》教學改革的探討與研究[J].電腦知識與技術， 2009，5（21）：5831-5832.

[責任編輯：王楠]