學習能力培養導向的計算機接口技術課程創新改革

彭登峰，魯硯青

（天津財經大學珠江學院 信息科學與技術系，天津 301811）

1 學習能力培養的重要性

隨著互聯網+、云計算、大數據、物聯網、移動終端、嵌入式、虛擬化、軟件定義網絡等信息技術的快速發展，知識技術更新越來越快，課上很難全面講解這些知識，需要學生自行學習最新的知識。教師在課上通過教學策略可以提高學生的自主學習能力[1-4]，激發學生的學習興趣。學習者一旦步入社會，在沒有教師指導的情況下，自主學習能力顯得尤為重要。因此，學習能力的培養越來越重要。

2 計算機接口技術課程特點

計算機接口技術課程具有理論性、實踐性、綜合性較強等特點，是一門理論與實際聯系緊密的軟硬件綜合應用型課程。

1）理論性強。

計算機接口技術課程核心原理包括8086CPU核心原理及計算機接口（8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等）原理。其中CPU核心原理包括八大原理，分別為微型計算機典型結構原理、計算機接口原理、I/O端口及I/O操作、I/O端口編址方式、I/O端口地址譯碼技術、CPU與接口數據的交換技術、8086CPU的內外部結構原理、8086CPU總線操作時序。I/O端口地址譯碼技術及8086CPU總線操作時序貫穿計算機接口課程軟硬件設計各環節，是計算機接口技術課程理論中的兩大難點。這些核心原理是接口電路設計的靈魂，理論性較強。

2）實踐性強。

計算機接口課程需要熟練應用Proteus仿真軟件及EMU8086匯編語言編寫軟件，能在Proteus電路仿真軟件中熟練繪制接口電路原理圖并仿真電路效果；需要在課上、課下完成較多的接口電路設計項目，至少完成譯碼電路設計項目、計算機接口地址分析項目、8255A接口電路設計、8259A接口電路設計、8253A接口電路設計、DAC0832接口電路設計、ADC0809接口電路設計等項目。因此，該課程具有實踐性較強的特點。

3）綜合性強。

接口項目實踐環節需要學習者設計電路及匯編程序；設計過程需應用電路原理、8086CPU核心原理、接口電路原理及CPU地址分配原理，8086匯編語言，設計者將以上核心原理應用到接口電路軟硬件設計中，理論與實際聯系很緊密，綜合性較強。

因此，單純講解原理模式是不可行的；單純基于項目重視實踐應用也是不可行的。需要培養學生理論聯系實際并用理論回歸分析實踐的學習能力，只有切實提高學生的學習能力才能較好地適應該課程及其他信息科學課程的本質特點。

3 學習能力培養導向的課程創新改革

學習能力培養主要培養學習者學習新知識的速度、質量、深度等，教師在教學中不僅要教授知識，而且教授學習方法，并著力培養學習能力，應用型教學模式可以較好地培養學生的學習能力。

常見的授課方式有理論型講課模式、實驗型講課模式、技術型講課模式、應用型講課模式，這些模式培養的能力見表1。

表1 不同類型授課模式培養能力表

計算機接口技術課程采用學習能力導向的應用型授課模式，在課程中重視理論基礎知識的講解，并采用六大創新型教學策略著力培養學生的學習能力。

（1）利用提問策略創設問題情境，激發學生的學習動機。在課上適當增設問題情境環節，每節課安排1～2個問題情境環節。

（2）利用核心原理歸納策略，提高學生自主學習能力，為學生提供課堂核心原理歸納內容及模板。計算機接口電路設計核心原理內容見表2。

（3）利用項目強化練習策略，提高學生的知識應用能力，為學生制訂項目訓練計劃表，見表3。

（4）利用回歸分析練習策略，提高學生自主學習能力。計算機接口課程在完成項目的基礎上，采用匯編程序驅動的電路原理分析法分析接口電路有序運行的原理。該分析法的核心思想是基于計算機PC對匯編程序自頂向下引導的先后順序，逐條分析每條程序執行過程中電路原理圖中CPU、接口及外設執行的機制和電路原理。該分析法對計算機接口電路原理五大核心內容逐項分析，并提煉出接口電路軟硬件的設計模式，以提高學生知識層次和實踐應用能力。

（5）利用評估策略，提高學生自我評價能力。學生對照自我評價表（表4）對自己的核心原理理解與歸納、項目的完成情況以及回歸分析法情況等進行自我評價。

（6）提供與教學關系緊密的第二課堂工作室實踐學習應用基地，加深學生理論聯系實際的能力。

表2 計算機接口電路設計核心原理內容

表3 基于能力培養的項目訓練

4 課程創新改革教學策略實踐應用

課程創新改革將計算機接口技術課程內容分為兩部分：第一部分為計算機接口核心原理；第二部分為計算機接口項目部分。第一部分核心原理部分采用“講授+問題策略+核心原理歸納”策略；第二部分接口項目部分采用“接口原理講解+項目策略+回歸分析策略+自我評估”策略，并在校內提供桌面云平臺第二課堂應用實踐基地。

表4 學生自我評價表

4.1 核心原理部分實踐應用

以計算機接口核心原理為例，計算機接口核心原理處主要講解計算機接口的定義，計算機接口就是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路，是CPU與外界進行信息交換的中轉站[5]，包含6個方面的含義。

（1）計算機接口的本質是連接電路，而不單是具有實際形狀的物理接口。

（2）具有連接功能，可將CPU與外部事件連接起來，但不是簡單的連接，需要傳遞信息。

（3）具有特殊功能的連接電路才稱為接口電路，并不是所有的連接電路都是計算機接口電路。一般來說具有尋址功能、信號轉換功能及數據緩沖功能的接口才可稱為計算機接口。

（4）是信息交換的中轉站，否則不能實現計算機接口電路的功能。

（5）課程中的計算機接口是8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等。

（6）具有實際物理接口封裝的接口具有較好的連接及電路驗證功能，可用于計算機各類主板。

問題策略：①什么是計算機接口？②具有什么功能的電路才是計算機接口？

核心原理歸納策略：歸納內容為從計算機接口的定義及包含的具體含義，歸納計算機接口的本質含義，并舉例說明。

4.2 接口項目部分實踐應用

以DAC0832輸出連續方波的計算機接口項目為例。要求CPU采用最小模式，接口電路無復位功能，CPU與接口的數據交換方式為無條件方式；CPU周期輸出高低電平，以方波的形式顯示；計算機接口8255A地址為特定地址，地址為（0F0H、0F2H、0F4H、0F6H）。

項目強化練習策略：依據項目需求完成接口電路項目。

（1）項目總體框圖設計。

（2）電路原理圖繪制。

（3）程序流程圖設計。

（4）匯編語言程序編寫。

（5）將編譯好的程序（.exe）加載到Proteus7.8的8086CPU中運行接口電路。

回歸分析策略：在完成項目的基礎上，利用回歸分析法深入分析項目?；貧w分析驅動的電路分析法分析內容及分析過程見表5。以第一段的第三句指令OUT為例，從核心原理的5個方面及電路電平情況進行深入細致的分析；其余指令可以按照CPU自上向下有序引導的順序分析，分析內容和分析過程與OUT指令類似。

評估策略：依據核心原理掌握情況及項目完成的各個環節進行自我評價，發現不足之處。評估方法主要依據表4進行。

實踐學習應用策略：在校內提供桌面云平臺第二課堂應用實踐基地，學習者可在此平臺上設計應用接口電路。

表5 匯編語言驅動的電路原理回歸分析法

5 結 語

學生學習能力的培養非常重要，具有扎實的專業基礎及較強的學習能力，才能快速地學習最新的科學技術知識，在信息科學技術、智能科學技術快速發展的時代處于優勢地位。學校通過創新的6種教學策略，不僅培養學生扎實的專業基礎，而且培養了學生的學習能力。