微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)改革及探討

古丹

摘 要：微機(jī)原理與接口技術(shù)是電子信息類等工科專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，改進(jìn)這門課程的實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式，使學(xué)生及時掌握當(dāng)今更新的微機(jī)原理與接口技術(shù)知識，是十分必要的。該文針對實驗教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，介紹了筆者學(xué)校對微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)的改革方法和思路。其中，虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的使用可以讓學(xué)生能在網(wǎng)上進(jìn)行實驗原理、實驗內(nèi)容、儀器設(shè)備使用方法和注意事項等內(nèi)容的預(yù)習(xí)，利用Protues等仿真軟件進(jìn)行實驗項目的虛擬實驗，通過平臺的預(yù)習(xí)測驗后再進(jìn)實驗室開展真實的實驗。這樣的方式下學(xué)生能更好更快地掌握實驗內(nèi)容，驗證實驗結(jié)果，真實實驗的效率得到較大的提高。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理 實驗教學(xué) 改革 虛擬實驗

中圖分類號：TP30 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0154-02

微機(jī)原理與接口技術(shù)是電子信息類等工科專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)，內(nèi)容涵蓋微機(jī)原理、匯編語言程序設(shè)計及接口技術(shù)，兼顧軟件和硬件兩個方面，具有實踐性強(qiáng)、知識面廣且抽象的特點。此外，由于課時壓縮，教師教學(xué)信息量增大，學(xué)生普遍感覺難學(xué)，因此對學(xué)生在理論知識掌握不足的情況下進(jìn)行實踐性教學(xué)，效果更是欠佳。長期以來，微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)作為微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)重要組成部分，卻普遍存在一些問題，制約著實驗教學(xué)質(zhì)量的提高。

1 目前微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

筆者學(xué)校微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗課選用的實驗設(shè)備是眾友THTWK-2型32位微機(jī)原理與接口實驗箱，它是一套基于PC機(jī)PCI總線的32位實驗系統(tǒng)。實驗系統(tǒng)可支持8位、16位和32位的總線寬度。用戶在PC機(jī)上用匯編、C等工具對實驗對象進(jìn)行操作。實驗系統(tǒng)可供實驗的項目豐富，為學(xué)生和老師實驗提供了很多方便，但是經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，仍存在一些問題。

（1）微機(jī)原理與接口技術(shù)課程以理論講解為主，實驗教學(xué)課時少，難免造成對實驗課程不夠重視。有的學(xué)生上實驗課就是走走過場，敷衍了事，沒有很好地投入精力到實驗過程中，造成實驗效果不明顯。

（2）學(xué)生雖然先修了匯編語言程序設(shè)計這門課，但是普遍理解掌握得不是很深入，有些同學(xué)甚至連基本指令和程序規(guī)范都不清楚，這直接影響了實驗操作的教學(xué)。

（3）目前該校實驗室的微機(jī)原理實驗箱使用頻繁，加之學(xué)生操作不規(guī)范，硬件老化嚴(yán)重，實驗箱損壞率高，這也影響了學(xué)生的動手積極性。

（4）目前該校開設(shè)微機(jī)原理實驗課的實驗項目基本上是對每一個接口芯片的基本應(yīng)用和設(shè)計實驗，以驗證性為主，缺少創(chuàng)新性、開放性的綜合性實驗項目，這很不利于學(xué)生獨立思考和動手能力的培養(yǎng)，不利于開發(fā)學(xué)生的聰明才智。

（5）目前該校購買的實驗系統(tǒng)平臺集成度高，需要學(xué)生動手連接的導(dǎo)線較少，程序也基本是可以從硬盤中直接調(diào)用。因此對于很多學(xué)生來說，實驗只照著電路圖連線，調(diào)用源程序編譯、鏈接、運行，在實驗箱上觀察實驗結(jié)果，這就算完成了任務(wù)。這樣的實驗學(xué)生基本不需要學(xué)生動腦筋，不能真正達(dá)到實驗的目的。

（6）目前實驗課成績的考核方式，主要是以“實驗報告+考勤”作為依據(jù)，但是這樣的考核方式并不能真正反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因為實驗報告基本可以照抄實驗指導(dǎo)書，涉及到的實驗數(shù)據(jù)很少，同學(xué)之間抄襲實驗報告的現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，教師很難區(qū)分哪位同學(xué)是原創(chuàng)的。

（7）由于資金原因，實驗設(shè)備沒有及時更新，實驗系統(tǒng)與目前微機(jī)發(fā)展使用現(xiàn)狀相距甚遠(yuǎn)，造成實驗教學(xué)內(nèi)容與實際脫節(jié)的現(xiàn)象，不能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際及解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

2 對微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)進(jìn)行改革的探討

針對目前該校微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)中存在的各種問題，筆者對改革傳統(tǒng)微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)方式進(jìn)行了探討。

2.1 改革實驗教學(xué)內(nèi)容

（1）學(xué)時少，學(xué)生對實驗課不重視，教師可以將課堂延伸到課外，實驗課并不局限在課堂上的時間。學(xué)校建立了微機(jī)原理與接口技術(shù)虛擬實驗平臺，教師將一些基礎(chǔ)性的驗證性實驗發(fā)布到平臺上，實驗課上安排一些綜合性設(shè)計實驗，這樣一來學(xué)生在宿舍完成平臺上的基礎(chǔ)性虛擬實驗，來實驗室做真實的硬件實驗時就不至于摸不著頭腦，也為難度較高的設(shè)計性綜合實驗打下基礎(chǔ)。教師要求學(xué)生只有完成了平臺上的實驗才能到實驗室完成硬件上的實驗，這樣無形中也督促了學(xué)生課前預(yù)習(xí)。虛擬實驗平臺的使用不僅擴(kuò)展了實驗內(nèi)容也能提升學(xué)生實驗的興趣。

（2） 針對學(xué)生匯編語言基礎(chǔ)不好的問題，教師在基礎(chǔ)性實驗項目中安排了匯編語言軟件編程項目，使學(xué)生能鞏固匯編指令、語法規(guī)則，更能鞏固匯編語言程序設(shè)計的學(xué)習(xí)。

（3） 由于采用的實驗箱比較陳舊，在實驗系統(tǒng)里面開發(fā)新的設(shè)計性實驗難度較大，因此只能在實驗系統(tǒng)原有的設(shè)計性實驗基礎(chǔ)上做些改動。如：在D/A轉(zhuǎn)換實驗中，要求學(xué)生根據(jù)產(chǎn)生鋸齒波的原理自行設(shè)計產(chǎn)生等腰三角波，或者實現(xiàn)方波和正弦波交替產(chǎn)生。

（4） 除了盡力發(fā)揮原有實驗箱的功能外，利用PROTEUS軟件對8086進(jìn)行仿真，可以利用PROTEUS做一些綜合性和設(shè)計性的實驗，這樣學(xué)生不僅能夠利用微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗課學(xué)習(xí)PROTEUS軟件的使用，為以后學(xué)習(xí)單片機(jī)等課程的仿真應(yīng)用打下基礎(chǔ)，可以增強(qiáng)學(xué)生對微機(jī)系統(tǒng)的整體概念的理解，提升設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

2.2 改革實驗教學(xué)方法

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，課堂上老師發(fā)布實驗任務(wù)，講解實驗原理，做演示實驗，接著學(xué)生依據(jù)指導(dǎo)書上的步驟連線，調(diào)用芯片固化的源程序或者直接敲好老師給的程序，編譯、鏈接、運行，課后完成實驗報告，就算完成實驗任務(wù)，整個過程中學(xué)生基本不用動腦筋思考。因此，我們的改革思路要將實驗整個過程延展到課前的預(yù)習(xí)、課中的操作過程，以及課后的思考總結(jié)。

首先，要求學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)工作，因為課堂上安排的大部分是綜合設(shè)計性實驗，有一定的難度，要想在有限的課堂時間內(nèi)很好地完成實驗任務(wù)，必須做好預(yù)習(xí)工作，教師會提前布置下次課堂實驗的內(nèi)容，要求學(xué)生在虛擬實驗平臺上完成與此次實驗相關(guān)的預(yù)習(xí)實驗和作業(yè)。

其次，課堂中也要改變以往授課方式，以往教師采取的方式是直接給出實驗硬件原理圖和源程序，仔細(xì)講解電路和源代碼。整個授課過程中知識是老師灌輸給學(xué)生的，他們沒有自己獨立思考、開動腦筋的過程。改進(jìn)后，課堂上教師布置的基本是綜合設(shè)計性實驗，需要學(xué)生自行完成硬件接口和程序的設(shè)計。然而學(xué)生的知識水平不同，同一個實驗又可能有多種實現(xiàn)方法，這就要求教師必須認(rèn)真檢查學(xué)生的設(shè)計，并進(jìn)行細(xì)心指導(dǎo)。對于一些差一點的學(xué)生，教師也要積極引導(dǎo)他們思考，盡最大的能力幫助他們自己完成實驗。在微機(jī)實驗教學(xué)中，鼓勵學(xué)生大膽想象與創(chuàng)新，鼓勵不同意見者闡述自己的觀點，積極爭論。這樣才能發(fā)現(xiàn)自己的不足，深入思考，達(dá)到最佳的實驗效果。

最后，采取分組實驗，將動手能力強(qiáng)成績較好的學(xué)生與相對較差的學(xué)生分成一組，兩人一組，分組實驗的做法營造和實現(xiàn)了學(xué)生之間的好帶差、中向上、差轉(zhuǎn)好的學(xué)習(xí)氛圍。在實驗中，根據(jù)每個小組實驗進(jìn)程，教師不時向各個小組提出有關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生自己根據(jù)實驗的過程及現(xiàn)象歸納實驗結(jié)論，這樣才能通過實驗充分鍛煉學(xué)生的思維能力。

2.3 改革實驗考核方式

課程考核的目的主要是檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完善和教學(xué)方法的改進(jìn)。同時，科學(xué)的考核制度也是引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法的有效途徑。微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗課程考核在原有的“實驗報告+考勤”模式的基礎(chǔ)上，增加實驗過程、實驗結(jié)果考核以及虛擬實驗完成情況的考核。實驗過程考核：課堂實驗過程中，學(xué)生對老師提出的實驗相關(guān)問題的回答情況進(jìn)行考核，占本次實驗成績的20%；實驗結(jié)果考核：對學(xué)生本次實驗的結(jié)果現(xiàn)象或者數(shù)據(jù)進(jìn)行考核，占本次實驗成績的20%；虛擬實驗考核：對學(xué)生在虛擬實驗平臺上完成的預(yù)習(xí)實驗情況進(jìn)行考核，占本次實驗成績的20%。學(xué)生每次實驗成績構(gòu)成及比例為：每次實驗成績=考勤×10%+虛擬實驗×20%+實驗過程×20%+實驗結(jié)果×20%+實驗報告×30%。學(xué)生最終期末成績?nèi)?次實驗成績的平均值。這樣評定實驗課的成績雖然相對增加了教師的工作量，但是考核方式更加科學(xué)，更加公平合理地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3 結(jié)語

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段，傳統(tǒng)的微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)方法很難激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動手能力。針對教學(xué)現(xiàn)狀，文章主要分析了實驗環(huán)節(jié)的問題并提出了改革對策，有助于提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，初步達(dá)到改革目標(biāo)。但是，發(fā)展進(jìn)步的腳步并沒有停下，筆者將繼續(xù)推進(jìn)下一階段的教學(xué)改革，希望能與同行多多探討。

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