“微機原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)改革探索

邱應(yīng)強

摘 要：為了提高教學(xué)效果，我校電子信息類專業(yè)將“微機原理與接口技術(shù)”和“單片機原理與應(yīng)用”課程合二為一。本文從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)三方面探索“微機原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：微機原理；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)目標(biāo)

“微機原理與接口技術(shù)”和“單片機原理與應(yīng)用”是大多院校電子信息類的專業(yè)課程。微處理器日新月異，早已進入64位時代。對于本科生，如果直接學(xué)習(xí)32位、64位的微機系統(tǒng)原理，需要掌握的相關(guān)背景知識太多，容易陷入技術(shù)泥潭。傳統(tǒng)“微機原理”偏重于系統(tǒng)理論，講授的16位8086/8088 CPU早已退出應(yīng)用舞臺，而“單片機”側(cè)重于應(yīng)用，講授的51系列單片機仍在應(yīng)用中占有一席之地。由于兩者在內(nèi)容上、形式上有較大交叉，我校將兩門課程合二為一，安排45學(xué)時課堂教學(xué)，28學(xué)時實驗教學(xué)。下面將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)三方面分別結(jié)合“教什么與學(xué)什么？”、“怎么教與怎么學(xué)？”和“教到什么程度與學(xué)到什么程度？”探討課程教學(xué)改革。

1課程教學(xué)內(nèi)容探索

每個專業(yè)知識體系由知識領(lǐng)域、知識單元和知識點三個層次組成，專業(yè)知識體系分成學(xué)科基礎(chǔ)知識體系和專業(yè)方向知識體系。電子信息類學(xué)科基礎(chǔ)知識體系由電路與電子學(xué)知識領(lǐng)域、信號系統(tǒng)與控制知識體系、計算機知識領(lǐng)域和電磁場知識領(lǐng)域這四個基本知識領(lǐng)域構(gòu)成。傳統(tǒng)的“微機原理”課程作為計算機知識領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)課，與計算機基礎(chǔ)、C語言、數(shù)字電子技術(shù)等先導(dǎo)課程緊密相聯(lián)，同時又是單片機原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用、現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)等后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)。該課程在上述學(xué)科前三個基礎(chǔ)知識領(lǐng)域與電子信息類各專業(yè)方向知識體系之間起承上啟下的作用。

由于各領(lǐng)域不同的應(yīng)用需求，微機系統(tǒng)形成了以PC機為代表的通用微機系統(tǒng)和以單片機、ARM、SOC等為代表的嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。盡管外形上有很大差異，兩分支由于“本是同根生”，都由基本的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計算機工作原理演變而來，存在很多共性的知識點。因此，課堂教學(xué)應(yīng)首先從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)來把握微機系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理。51系列單片機“麻雀雖小五臟俱全”，包含了運算器、控制器、存儲器和輸入/輸出五大部件，容易理解和掌握，有廣泛的應(yīng)用背景，易于開展實驗、實踐活動。因此，明確微機系統(tǒng)基本工作原理后，著重講授51系列單片機工作原理和實際應(yīng)用開發(fā)方法。

教學(xué)是教師的教和學(xué)生的學(xué)所組成的一種人類特有的人才培養(yǎng)活動。站上講臺，教師要明確教什么，讓學(xué)生明白需要學(xué)什么，幫助學(xué)生建立學(xué)科體系。

2課程教學(xué)方法探索

該課程具有較強的理論性和應(yīng)用性，課程內(nèi)容比較抽象，如何提高課程教學(xué)效果，需要深入探索“怎么教與怎么學(xué)？”。

2.1課堂授課方式探索

隨著現(xiàn)代化多媒體教學(xué)方式的普及，傳統(tǒng)的純板書教學(xué)方式逐步被多媒體投影的教學(xué)方式所取代。現(xiàn)代化的教學(xué)方式可聲形結(jié)合、圖文并茂地給學(xué)生帶來不同的學(xué)習(xí)體驗，但也存在不少的弊端。對此，我們根據(jù)課程具體教學(xué)內(nèi)容采用傳統(tǒng)板書與現(xiàn)代化多媒體相結(jié)合的方式進行授課，不僅給學(xué)生帶來圖文并茂的學(xué)習(xí)體驗，同時對于重點和難點知識，采用板書形式循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生，以互動方式幫助學(xué)生更好地理解，提高教學(xué)效果。

本課程部分內(nèi)容比較抽象，難于理解，在講授時可采用日常生活的例子來類比，將抽象內(nèi)容形象化、生動化。如空操作指令“NOP”比作部分同學(xué)在課堂上打瞌睡，引起哄堂大笑，活躍課堂氣氛的同時，也提醒同學(xué)不要虛度光陰。由于課程內(nèi)容自成完整體系，需注重課程前后知識點的連貫銜接，在授課過程一旦新知識點與學(xué)過的知識點相關(guān)時，引導(dǎo)學(xué)生通過回顧將前后知識點有機結(jié)合，形成完善的課程體系。此外，課程在學(xué)科專業(yè)體系中承上啟下，授課過程中要注重相關(guān)課程的銜接，幫助學(xué)生建立專業(yè)知識體系。

2.2注重實驗實踐環(huán)節(jié)

本課程實踐性、應(yīng)用性強，僅通過課堂教學(xué)來掌握基本系統(tǒng)概念、工作原理、設(shè)計原則和方法是不夠的。尤其在當(dāng)今大力提倡以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心的素質(zhì)教育中，必須將理論和實踐緊密結(jié)合起來，用理論來指導(dǎo)實踐，用實踐來強化理論。因此，要注重實驗、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理設(shè)計實驗課程內(nèi)容，并采用探究式教學(xué)方法以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，調(diào)動學(xué)生的積極性，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力，變被動接收為主動探求，“做中學(xué)，學(xué)中做”，做到學(xué)以致用、活學(xué)活用。

3課程教學(xué)目標(biāo)探索

微機系統(tǒng)理論基礎(chǔ)是原理性的，盡管微處理器技術(shù)在不斷更新?lián)Q代，但是從計算機面世以來其基本原理沒有太大的改變，依舊是馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)。因此，課程先拋開具體的微處理器型號，把握通用微機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)的共性，建立起微機系統(tǒng)軟、硬件體系架構(gòu)，并了解微機技術(shù)的發(fā)展趨勢，為后續(xù)課程奠定好理論基礎(chǔ)。然后學(xué)習(xí)比較容易入手的51系列單片機工作原理和實際開發(fā)應(yīng)用方法，掌握51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計開發(fā)調(diào)試方法，鍛煉提高工程實踐能力，同時夯實對微機系統(tǒng)軟、硬件體系架構(gòu)的理解。對于“教到什么程度與學(xué)到什么程度？”，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握微機系統(tǒng)理論基礎(chǔ)并具備單片機系統(tǒng)的實際應(yīng)用開發(fā)能力。

4結(jié)束語

本課程是高等院校電子信息類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。我校電子信息類專業(yè)將“微機原理與接口技術(shù)”和“單片機原理與應(yīng)用”課程合二為一，結(jié)合“教什么與學(xué)什么？”、“怎么教與怎么學(xué)？”和“教到什么程度與學(xué)到什么程度？”從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)對課程教學(xué)改革進行了探索，讓學(xué)生更好地掌握微機系統(tǒng)理論基礎(chǔ)和單片機系統(tǒng)開發(fā)方法。

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