《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

摘要：針對目前微機(jī)原理與接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，結(jié)合多年來教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及市場需求，對微機(jī)原理與接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。結(jié)果表明新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題能力，教學(xué)效果明顯。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;微機(jī)原理與接口;實(shí)驗(yàn);2016-XB-020

一、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式面臨的問題

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是我校生物醫(yī)學(xué)工程、計(jì)算機(jī)以及電子等專業(yè)的核心課程，要求學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng) CPU的工作原理，各種接口芯片的特點(diǎn)并熟練運(yùn)用匯編語言編寫指令系統(tǒng)。該門課程應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)相當(dāng)重要。通過實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，對8086為核心的16位微機(jī)系統(tǒng)工作原理、接口芯片的應(yīng)用和匯編語言設(shè)計(jì)有更加深入的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及從事相關(guān)工作開發(fā)和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)面臨一些問題，主要有以下幾個(gè)原因：^[1]

（1）實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足。該門課程理論內(nèi)容抽象難懂，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容范圍涉及較廣，主要由微機(jī)系統(tǒng)操作、匯編程序設(shè)計(jì)和接口電路芯片三大部分組成。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，從而加大學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少。實(shí)驗(yàn)箱的芯片以及線路固定，擴(kuò)展性較差。電路的連接方法以及源代碼一般都有提供，學(xué)生按照固定實(shí)驗(yàn)步驟操作，不能自由靈活地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。另外實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)箱上完成，造成學(xué)生對微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)沒有系統(tǒng)整體的概念，仍然停留在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行開發(fā)和研究。^[2]

（3）實(shí)驗(yàn)箱由于時(shí)間和操作不當(dāng)?shù)仍蛉菀壮霈F(xiàn)故障，維修時(shí)間較長，學(xué)生有時(shí)很難一人一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)造成了一定的影響。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)在講授上仍然停留在以教師為主體的灌輸方式，教學(xué)單一，學(xué)生的主動(dòng)性和積極性未得到充分的發(fā)揮。

針對目前《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程存在的教學(xué)問題，根據(jù)該門課程的特點(diǎn)，對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。^[3]

二、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)改革

1.Proteus仿真

Proteus軟件是英國Labcenter公司開發(fā)的一款電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件，它為用戶提供了大量的模擬數(shù)字元器件、外部設(shè)備以及虛擬儀器，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，其處理器模型支持8086、8051以及HC11等各種類型。除了采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱開展實(shí)驗(yàn)外，引入Proteus仿真軟件，有效地降低了實(shí)驗(yàn)成本，并且不用受到實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制。學(xué)生可以在Proteus上開展可編程/計(jì)數(shù)器8253實(shí)驗(yàn)、可編程并行接口8255A實(shí)驗(yàn)、可編程的中斷控制器8259、存儲(chǔ)器擴(kuò)展以及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換等微機(jī)原理接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)。通過對電路圖的繪制，加深對微機(jī)原理以及接口芯片硬件電路的理解。Proteus資源豐富，學(xué)生按照自己實(shí)驗(yàn)的需求自由添加電路和程序代碼，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。另外對于有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由Proteus仿真完成后，再利用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，仿真和實(shí)物相結(jié)合，多元化教學(xué)大大提高了教學(xué)效果。同時(shí)將Proteus引入到微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分認(rèn)識(shí)到仿真和實(shí)物之間的差異。

2.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)由教師提供本節(jié)課實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容里提供硬件電路圖的連接和源代碼，每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均是相同。由教師講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)以及實(shí)驗(yàn)步驟，并做相關(guān)演示。學(xué)生閱讀電路圖和源程序，按照實(shí)驗(yàn)步驟在實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行硬件連接，輸入提供的源代碼，編譯運(yùn)行觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求對源程序進(jìn)行簡單的修改。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生被動(dòng)的吸收占主體，注重觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對電路以及源代碼嘗試修改較少，電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)能力都未得到培養(yǎng)，對實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)的意義理解不透徹，更談不上對知識(shí)的綜合應(yīng)用以及靈活創(chuàng)新。

引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，每個(gè)項(xiàng)目基本涉及8086的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，接口芯片以及匯編程序設(shè)計(jì)等子項(xiàng)目。一個(gè)項(xiàng)目大概由5個(gè)左右成員負(fù)責(zé)，每個(gè)成員負(fù)責(zé)的內(nèi)容不相同，每個(gè)組之間的項(xiàng)目也不同，避免了大家相互模仿。實(shí)驗(yàn)課程以小組為單位進(jìn)行討論，講出自己的設(shè)計(jì)思路，互相學(xué)習(xí);動(dòng)手完成自己的項(xiàng)目，配合小組整個(gè)項(xiàng)目完成。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)課程改變傳統(tǒng)教師為主導(dǎo)的地位，以學(xué)生為主導(dǎo)，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立思考自主地完成自己的子項(xiàng)目，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生表達(dá)能力、溝通能力和合作能力，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了大大的提高。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考核方式比較單一，除了最后一次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核外，主要根據(jù)平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作、演示結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告來進(jìn)行評分。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告有時(shí)候千篇一律，不能體現(xiàn)個(gè)體化差異，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式可以有效地避免這種現(xiàn)象發(fā)生。

微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室管理采用傳統(tǒng)的管理方式，學(xué)生必須在有限的時(shí)間完成自己的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室不再對外開放。有時(shí)候?qū)嶒?yàn)時(shí)間結(jié)束，學(xué)生才剛進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，不能深入地探索自己的實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目。因此實(shí)驗(yàn)室有必要采取開放管理模式，給學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生能有更多的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)場所去自由學(xué)習(xí)和鉆研。

結(jié)語

本文針對我校微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教學(xué)過程出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)了改革措施。實(shí)踐證明微機(jī)原理與接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)改革實(shí)施，提高了學(xué)生微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)能力，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考能力和解決問題的能力，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]張妍.“微機(jī)原理及應(yīng)用”研究性教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].天津：實(shí)驗(yàn)室科學(xué)：2017（4）：117-120.

[2]顧暉，陳越，梁惺彥.微機(jī)原理與接口技術(shù)：基于8086和Proteus仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社2011.

[3]陳越，顧暉，梁惺彥.Proteus虛擬仿真在微機(jī)原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京：電子技術(shù)應(yīng)用，2012（1）.

作者簡介

龔惠紅（1979—），女，湖北，漢，碩士，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。