《微機原理與接口技術》課程改革與研究

廣東理工學院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 李欣雪 黃美蓮

《微機原理與接口技術》課程改革與研究

廣東理工學院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 李欣雪 黃美蓮

微機原理與接口技術是廣東理工學院電氣系的一門基礎專業必修課，授課的內容比較多，知識點比較零碎，理論性比較強，并且幾乎所有高校理工科專業（電子信息工程，計算機工程，機械工程等等）或多或少都會涉及到微機，可見本門課程應用非常廣。其課程的重要性可見一斑，但課程的教學情況和效果，又存在著一些問題亟待解決。本文就該課程的一些問題進行研究性的探討，通過一些改革，希望能更好的提高該課程的教學效果。

微機原理；課程改革；Protues仿真；匯編語言

《微機原理與接口技術》是一門工科類的非常重要的基礎專業課程之一。本門課程涉及的知識點比較多，比較零碎，并且理論性很強，有些知識點講起來也比較抽象，以至于學生對這門課程提不起興趣，甚至出現越學越糊涂，課程講完還沒搞明白一些基本的概念，教學效果不是很好。該課程的目標是通過本門課的學習，是學生能以具體的機器環境為基礎，在掌握匯編語言的基礎上，使學生能夠掌握微型計算機硬件結構及其內部的工作原理。

1.實踐教學中發現的問題

1.1 理論性強，內容較抽象

微機原理與接口技術涉及的內容主要有：CPU的結構體系及操作時序，存儲器的工作原理，匯編語言的指令系統及編程思維[1]，輸入/輸出接口電路及與CPU的傳送方式，中斷系統等等。每一部分對學生來講都是新知識，并且每一部分都比較抽象，但是大多數教師在授課的時候，大多都是結合課件及板書的方式進行講解和剖析。這種單純的靠老師在課堂上理論分析，即便是再詳細，學生看不到摸不著，加上想象空間有限，自然感覺課程枯燥沒興趣。并且每個學期的課時是一定的，如果在前面的基礎理論上花的時間太長，后面的硬件部分就沒時間講解了。

1.2 互動性差，記憶量大

在實踐教學過程中，因為課程的知識點大多數是學生第一次接觸，加上理論性比較強。在上課的過程中，本身是重要的知識點，作為老師也多次強調需要同學記住，例如CPU的尋址方式，在講解的時候，已經多次強調了，并且每強調一次就相當于重新講解一次，但就是有些學生記不住。究其原因主要是太抽象，即便是記住了，也不知道有何用。

1.3 實驗環節與教學環節脫離

現在大多數高校在本門課的教學過程中，均會安排一定課時的實驗，但大多數實驗都是驗證性的實驗，并且很多是在實驗箱上完成的。學生真正操作的是按照要求連幾根導線即可，其結果理論性的知識還是不知道。即便是會有相應的設計性實驗，但最后完成大部分設計工作，包括代碼可能都是教師本人帶完成的，學生在這個過程發揮的作用微乎其微。學生的自主創新能力不會有太大的提高。這樣的實驗環節對應用性本科的大學生作用不大，并且對理論知識的理解幫助也不是很大，基礎不好，對后續的專業課也有一定的影響。

1.4 以教師為中心的教學模式不利于提高學生的創新思維

目前普遍的教學方法是傳統的課堂講解，方式比較單一。這種傳統的教學方式主要以教師為主，而教師的側重點是教學任務的完成，最為關心的是教學進度的完成程度，很少關注學生的主觀能動性和創造力的提高。

2.課程改革與研究

2.1 改革教學方式，豐富教學手段

目前利用傳統的方式教學，加上課程本身的難度大，理論性比較強，吸引學生的注意力達到上好課的效果比較差[2]。所以要改變一下教學的方式，本文主要提出利用任務驅動的方式，先講知識點，然后提出在學生能夠理解范圍的問題，讓學生自行完成。在此過程中，給學生提供開放性的環境加上一些必要的工具，最大程度提高學生學習的主動性，提高學生的興趣，并且加上大學自身的一些特點，也是給同學們彼此之間了解的一個機會。教師在一定的時間段幫助同學們分析問題，對有爭議性的問題，教師可以和同學一起進行探討，讓學生和教師之間彼此了解各自的思維方式。

針對微機原理與接口技術有很多比較抽象性的問題和工作原理，教師可以利用現代的一些手段，例如利用一些二維或者三維的動態軟件形象的展現出微機硬件結構和工作原理[2]。相信學生更愿意上這種課堂，而不是單一的利用PPT展示。

2.2 利用Proteus仿真軟件強化實驗環節

很多高校的實驗設施不是很完備，加上微機原理與接口技術的實踐性也比較強，這里采用Proteus仿真軟件彌補這個缺陷，因為是仿真軟件，不需要微機中的硬件投入，在普通的機房就可以完成。Proteus是一款電路仿真軟件，可以實現數字/模擬電路的混合仿真，軟件當中有非常豐富的元件庫，并且可以根據自己的需要自由設計元件[3]。另外，它也提供了非常豐富的虛擬儀器及仿真顯示，并且該軟件可以和第三方的程序軟件進行結合，可以進行實時的調試。Proteus還可以對存儲器以及寄存器進行實時檢測，并且還可以進行單步調試和斷點調試。總之Proteus能夠完成現實條件不能達到的實驗，并且此軟件的界面比較友好，很容易接受，不受時間和地點的限制，只要愿意就可以隨時完成老師要求的實驗。并且學生也可以根據自己的興趣，創新性的設計自己的作品。

2.3 側重點不同，精選內容

現有微機原理與接口技術的教材中大多數都是以8086CPU為平臺[4]進行講解的，該芯片的內容和原理都是比較成熟的，但是相關最新的資料卻是有限的，并且現代的微機中的CPU幾乎不再應用該芯片，相對來講該芯片比較落后。所以需要結合現代微機的技術，讓學生明白萬變不離其宗，其基本的工作原理都是一樣的，在授課的時候盡量突出原理的普遍性。同時也讓學生對計算機有一個質的認識，解開計算機神秘的面紗。并且專業的不同，需要講解的側重點也不同，教師在制定教學大綱的時候，沒必要把教材中的每個章節都非講不可。但是選定的重點內容就要認真備課，做好充足的準備。

2.4 學科之間的融會貫通

微機原理與接口技術中有很重要的一章是匯編語言[5]。雖然在現代軟件的編程中主要是用C語言完成的，但是匯編語言也是有一定的應用，因為該語言更為接近機器語言，其運行速度是最快的。并且電氣類專業中的重點專業課程《單片機原理與應用》的大部分教材都是以匯編語言為主要的編程語言。所以在講授本門課程的時候，可以擴展一下專業課程的，讓學生自行選擇，給學生提出一些要求，讓學生自行設計程序，讓他們有更大的發展空間。

3.總結

在微機原理與接口技術的實踐教學中，針對實踐教學中發現的問題，通過研究和嘗試，本文對傳統的教學方式和手段給出了一些相對應的改革方法。在一定程度上起到一些效果，在理論教學中，結合實驗仿真的手段更容易讓學生明白比較抽象的概念。不再用實驗箱完成一些簡單的驗證性實驗，更何況好一點的實驗箱一般比較昂貴，維護起來也比較麻煩。相比之下，仿真就更能體現出它的優越性了。實踐證明，通過以上改革的手段，改變了之前上課的枯燥的氛圍，學生能夠相互幫助，主動解決問題。

[1]李寶營．微機原理與接口技術[M]．大連：大連理工大學出版社,2015．

[2]馬進華．高校課程改革的若干理論思考[J]．教育與現代化,1998(3)．

[3]廉哲．Protues仿真軟件在《微機原理》教學的研究[J]．多媒體教學,2013．

[4]尹建華．微型計算機原理與接口技術[M]．北京：高等教育出版社,2003．

[5]張秀梅,王春玲,等．微機原理與單片機教學內容的優化處理[J]．高等教育,2013(6)．

廣東理工學院 質量工程 教學研究與改革項目 “《微機原理與接口技術》課程改革與研究（編號：JXGG2017024）”。

張曉亞（1987—），女，河南漯河人，碩士研究生，助教，主要研究方向：復雜過程工業故障診斷，嵌入式系統開發。