時間：2023-09-15 17:31:27
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機接口技術(shù)及應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞:接口技術(shù);課程改革;硬件教學(xué)
“接口技術(shù)”是計算機應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)任選課。在學(xué)習(xí)“接口技術(shù)”課程時,需要有較多的硬件基礎(chǔ)知識,在芯片級上理解微機的工作原理,還要較為熟練地掌握匯編語言對硬件的編程使用方法,這樣才能夠很好地學(xué)習(xí)和掌握接口芯片的工作原理,并理解接口技術(shù)在計算機中的實際應(yīng)用狀況。[1]
計算機應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生通常學(xué)習(xí)的重心會傾向于編程語言、軟件設(shè)計等課程,對偏向硬件的“接口技術(shù)”課程,學(xué)生要想真正地學(xué)習(xí)和掌握好是有相當(dāng)難度的。在很多時候,他們完成該課程的學(xué)習(xí)只是為了應(yīng)付考試拿到學(xué)分,對于接口技術(shù)的應(yīng)用,甚至是接口技術(shù)的基本概念都是模糊不清的。
1現(xiàn)狀分析
筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗分析,導(dǎo)致計算機應(yīng)用專業(yè)“接口技術(shù)”課程教學(xué)效果不良的原因大致可以歸為以下幾個。
1.1課程本身枯燥難學(xué)
“接口技術(shù)”屬于偏硬件類課程,綜合了應(yīng)用微機原理、匯編語言、接口技術(shù)及數(shù)字電路等知識,涉及到中斷、定時計數(shù),串/并行通信、模-數(shù)/數(shù)-模轉(zhuǎn)換等芯片的結(jié)構(gòu)和原理,覆蓋的知識面較廣,對計算機系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合技術(shù)要求較高[2]。對大多數(shù)計算機應(yīng)用專業(yè)的同學(xué)而言,這門課程的內(nèi)容抽象、枯燥乏味、不易學(xué)習(xí),從而容易導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降,主動性差等問題。
1.2硬件基礎(chǔ)及匯編語言的基礎(chǔ)較差
“接口技術(shù)”對學(xué)生的硬件基礎(chǔ)要求較高,要完全理解計算機的基本工作原理以及計算機各部件的基本結(jié)構(gòu)和聯(lián)系。該課程中若要進入實用階段,則必須使用匯編語言來進行編程,而匯編語言是一種面向硬件的低級程序設(shè)計語言,沒有相當(dāng)?shù)挠布A(chǔ)也很難學(xué)習(xí)和掌握。
計算機應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)四年中主要學(xué)習(xí)的課程都是偏向于軟件設(shè)計的,對于微機的硬件工作原理方面內(nèi)容存在著一定的偏見,相應(yīng)接觸也較少,理解起來更為困難,且大多數(shù)學(xué)生很難順利地使用匯編語言完成一定的代碼編寫任務(wù),這樣一來匯編語言的基礎(chǔ)也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的一個關(guān)鍵。
1.3學(xué)生認識上的忽視
在計算機應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)計劃上,“接口技術(shù)”課程是學(xué)生在大四上學(xué)期的一門專業(yè)任選課。目前的課程教學(xué)中,講解的側(cè)重點在常見接口芯片的原理與結(jié)構(gòu),以及一些普通的應(yīng)用。這些內(nèi)容看似與計算機應(yīng)用專業(yè)的培養(yǎng)目標聯(lián)系不夠緊密,再加上課程中零
作者簡介:毋琳(1978-),女,河南焦作人,講師,碩士,研究方向為人工智能;秦勉(1980-),女,河南開封人,助教,研究方向為通信信號處理;呂超(1978-),男,山東萊蕪人,工程師,研究方向為網(wǎng)絡(luò)工程。
碎的知識點較多,學(xué)生為了應(yīng)付考試只是簡單地死記硬背相關(guān)知識,而忽視了對知識的理解,從而嚴重影響教學(xué)效果。
處于這個時期的學(xué)生,大多數(shù)都在為考研、找工作等將來的去向和前途問題忙得團團轉(zhuǎn),對專業(yè)課的學(xué)習(xí)自然有些分心。該課程具有的難度,對熱衷于軟件編程的計算機應(yīng)用專業(yè)學(xué)生來說,無論教師在課堂上如何強調(diào)課程的重要性,很自然地就會形成“只為了拿學(xué)分,以后也無用”的錯誤觀念。有了這樣的內(nèi)因主導(dǎo),學(xué)生學(xué)習(xí)起來也就理所當(dāng)然地不太用心,應(yīng)付了事。
1.4實驗項目設(shè)置及設(shè)備的問題
“接口技術(shù)”是一門實踐性和應(yīng)用性都很強的課程,許多知識只有通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)才能真正的理解。在教學(xué)計劃中,除了理論教學(xué)外,還要安排適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué),以強化教學(xué)效果。
接口技術(shù)實驗中,目前采用的是Intel 8088系列的16位箱式實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了多種接口芯片的驗證性實驗,其ROM中固化有與每個實驗對應(yīng)的匯編實驗程序,軟件系統(tǒng)中還配備有詳細的實驗原理、實驗步驟等指導(dǎo)性內(nèi)容。學(xué)生在完成這些實驗時,直接按照指導(dǎo)說明,連接各種線路,調(diào)用固化程序運行,觀察結(jié)果寫出實驗報告即可。[3]
以上的實驗方法固然可以使學(xué)生很容易地驗證理論課上所學(xué)的知識,但由于學(xué)生在實驗過程中仍然是一個按部就班的被動者,需要他們自己動手設(shè)計的內(nèi)容是少之又少,這樣的實驗課缺乏最重要的自主創(chuàng)新環(huán)節(jié),也就失去了實驗課程真正的意義。面對所有學(xué)生同樣內(nèi)容的實驗報告也會使教師難以了解學(xué)生掌握應(yīng)用知識的狀況。
2改革設(shè)想
“接口技術(shù)”雖然是一門偏向硬件設(shè)計的課程,但它作為“匯編語言”、“計算機組成原理”課程的后繼專業(yè)課程,也是學(xué)生有效提高專業(yè)技能和動手創(chuàng)造能力的一門重要課程。因此,要真正提高課程的教學(xué)質(zhì)量,就必須在教學(xué)指導(dǎo)思想、教學(xué)實驗內(nèi)容和實驗組織方法等方面進行一系列改革,主要可以考慮從以下幾個方面著手。
2.1從思想上扭轉(zhuǎn)錯誤認識
“接口技術(shù)”課程教學(xué)效果不佳的主要問題在于學(xué)生思想認識上的錯誤,如果改變了這個內(nèi)因,就有可能通過其他改革手段來改善教學(xué)。
長久以來,國內(nèi)計算機應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)模式都是以“重軟件、輕硬件”為指導(dǎo)思想的,這導(dǎo)致很多學(xué)生在完成學(xué)業(yè)之后仍然不清楚計算機主機箱內(nèi)部的硬件有哪些,到了工作單位有和硬件相關(guān)的工作和研究更是插不上手,即使是在新硬件的基礎(chǔ)上進行軟件的研發(fā)也會有很大的困難,從而也阻礙了學(xué)生的就業(yè)前景和發(fā)展。因此,必須扭轉(zhuǎn)學(xué)生不重視硬件的錯誤思想,要為學(xué)生樹立計算機整機的硬件思想,并在此基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)軟件的開發(fā)和設(shè)計,才能真正使軟件開發(fā)能力成為其以后學(xué)習(xí)工作的堅實基礎(chǔ)。
要做到上面說的這一點,就需要在“接口技術(shù)”課程的教學(xué)過程中,以強調(diào)基礎(chǔ),注重實際能力為主要關(guān)注點,靈活地組織教學(xué),以“是什么,有什么作用,如何工作,如何設(shè)計,發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景”為主線來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),鼓勵學(xué)生自主地思考,并勇于創(chuàng)新。[4]
2.2改善教學(xué)方式
適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式始終都是推動教學(xué)質(zhì)量的重要手段,特別是在像“接口技術(shù)”這樣的課程中,需要充分的教學(xué)互動來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,更需要合理地設(shè)置各個教學(xué)環(huán)節(jié)。
在“接口技術(shù)”課程中,學(xué)生所面臨的第一個問題就是不了解接口到底是什么,接口技術(shù)到底是做什么的。這是一個很基本的問題,但在實際教學(xué)中經(jīng)常有學(xué)生直到學(xué)期末也搞不清楚這個概念。究其根本,該課程是在學(xué)生完成諸多軟件類課程之后開設(shè)的,學(xué)生面對突然轉(zhuǎn)變的課程類型會有相當(dāng)?shù)哪吧?不知如何學(xué)習(xí)和理解。這就需要在第一節(jié)課中,利用形象生動的例子讓學(xué)生建立直觀的印象,從而使學(xué)生自己探索著理解其中的基本概念。
除了要使學(xué)生對接口技術(shù)留下深刻的第一印象,教師還應(yīng)幫助學(xué)生將這種狀態(tài)持續(xù)到整個學(xué)期中。根據(jù)“接口技術(shù)”課程的特點,運用多媒體教學(xué),設(shè)計生動、形象的教學(xué)課件是必不可少的環(huán)節(jié)。教學(xué)課件不能僅僅是板書的代替,而要以基本概念的展示為主線,強化重點內(nèi)容的講解,輔以Flash等動畫表示,使有限的課堂時間得以充分地利用。當(dāng)然,在教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)充分考慮學(xué)生的理解力,在適當(dāng)?shù)牡胤竭€應(yīng)配合上即興的板書來靈活講述。
學(xué)習(xí)離不開復(fù)習(xí),但學(xué)生往往會因為各種原因忽略了復(fù)習(xí)。為了強化教學(xué)效果,可以在課堂中抽出很少的時間共同復(fù)習(xí)。在每次課開始前先簡單復(fù)習(xí)本次課需要用到的知識,結(jié)束時簡單總結(jié)本次課的內(nèi)容。在完成一個章節(jié)或一個部分的學(xué)習(xí)后,用1～2道典型的例題將前續(xù)知識融會貫通。這樣的授課模式可以使學(xué)生強制性地進行復(fù)習(xí),得到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
2.3改革實驗課程的內(nèi)容
至于實驗環(huán)節(jié),教師要根據(jù)教學(xué)的進展狀況,設(shè)計出不同于實驗系統(tǒng)ROM中固化實驗的新實驗內(nèi)容,將“接口技術(shù)”課程的實驗由淺到深、由簡單到復(fù)雜逐步過渡。例如,在設(shè)計8255A芯片實驗時,可以將模擬交通燈控制系統(tǒng)作為一個簡單的驗證型實驗,在該實驗的基礎(chǔ)上,添加已學(xué)過的定時計數(shù)器8253芯片的配合,實現(xiàn)硬件定時的交通燈控制系統(tǒng)。若學(xué)生可完成,還可以繼續(xù)添加數(shù)碼顯示的功能,采用倒計時顯示等待時間,更加接近實際使用中的情況?；蛘?還可以使該實驗與中斷控制器8259A配合,實現(xiàn)中斷方式的隨機交通燈控制系統(tǒng)。
在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中,建立開放性的實驗環(huán)境也是一個很好的加強學(xué)生動手能力的形式。在教學(xué)時間開放、教學(xué)內(nèi)容開放、實驗元器件開放的環(huán)境下,學(xué)生可以結(jié)合課程學(xué)習(xí)及自己的專業(yè)特點、時間安排、興趣愛好提出實驗題目、設(shè)計實驗方案或?qū)嶒灅?gòu)想,并
可在一個較寬松的實驗環(huán)境和可靈活選擇的時間范圍內(nèi)完成。這種類型的實驗方式有利于培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)造意識,教師應(yīng)予以積極地配合,并盡力創(chuàng)造條件引導(dǎo)和支持。
2.4改革課程的考核方式
高校課程的考核方式可能會在很大程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方向。由于更加注重理論考核的課程,學(xué)生更傾向于把時間花在課本理論知識的記憶和理解中,相應(yīng)的動手時間就會大大減少。因此,只有改革“接口技術(shù)”課程的考核方式,才能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)精力轉(zhuǎn)向?qū)碚撝R的應(yīng)用上。具體的考核方式可以分為學(xué)習(xí)態(tài)度、理論知識、動手能力等不同的方面,并可以適當(dāng)加大動手能力環(huán)節(jié)的分值比例,可通過檢查實驗結(jié)果和提交實驗報告來評定成績。
3結(jié)語
“接口技術(shù)”課程作為計算機應(yīng)用專業(yè)的“非核心”課程,常被學(xué)生忽視其在以后工作中的重要性。筆者在實際的教學(xué)工作中,根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律,從學(xué)生知識基礎(chǔ)、心理特點和接受能力出發(fā),通過教與學(xué)的相互作用,已部分實踐以上的改革設(shè)想,引導(dǎo)學(xué)生積極思考、大膽實踐,得到了較好的教學(xué)效果。
參考文獻:
[1] 劉樂善. 微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用[M]. 南京:華東科技大學(xué)出版社,2000.
[2] 周明德. 微機原理與接口技術(shù)[M]. 北京:人民郵電出版社,2002.
[3] 陳友宣. 微機接口技術(shù)實驗課程教學(xué)改革探討[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育,2007(3):7-8.
[4] 姜建山. 微機接口技術(shù)課程教學(xué)改革研究[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2007,7(B08):107-108.
Teaching Reform of Interface Technology Courses for Computer Application
WU Lin1 , QIN Mian1 , LV Chao2
(1. Department of Computer and Information Engineering, Henan University, Kaifeng 475004, China;
2. Henan Cable TV Network Group Co, Ltd., Kaifeng Branch, Kaifeng 475000, China)
《微機原理及接口技術(shù)》是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有承上啟下的作用，是學(xué)習(xí)《單片機原理》的先導(dǎo)課程，能為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[1]。通過對本門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生全面了解微型計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理和接口應(yīng)用，并能夠掌握典型機的工作原理，具備簡單的微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及開發(fā)能力。《微機原理及接口技術(shù)》課程的特點是理論聯(lián)系實際，軟硬件相結(jié)合，理論概念抽象，內(nèi)容涵蓋多，記憶起來較困難。教學(xué)中一般采用理論為主、實驗為輔的授課方式，但由于實驗條件的限制，學(xué)生很難理解抽象的概念，并難以達到教學(xué)目標。因此，在日常的教學(xué)工作中存在兩個突出問題，一是教師難教，二是學(xué)生難學(xué)[2]。為了解決這些問題我校對《微機原理及接口技術(shù)》課程改革進行了初步探討。
1《微機原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)中存在的問題
1.1教學(xué)內(nèi)容與所學(xué)專業(yè)脫節(jié)
該課程目前的主要教學(xué)內(nèi)容以80X86CPU和其組成的微型計算機系統(tǒng)為重點，包括微機原理和外部接口兩大部分內(nèi)容，并且已經(jīng)形成了相對穩(wěn)定的課程體系。但是，伴隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展，以80X86CPU組成的微型計算機已經(jīng)逐步退出了常見應(yīng)用領(lǐng)域。因此，存在著教學(xué)內(nèi)容相對陳舊的問題，并且缺少與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相聯(lián)系的實際案例，加之實驗條件有限等諸多問題，不能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更難以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。因此，需要進一步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)學(xué)生就業(yè)的需要。
1.2教學(xué)方法過于陳舊
本課程的第一部分主要以微型計算機的原理為重點，抽象的概念較多，各個章節(jié)的名詞術(shù)語和知識點多且復(fù)雜，并且各部分內(nèi)容前后交叉。傳統(tǒng)教學(xué)主要采用理論講解為主的授課方式，教學(xué)方法單一陳舊，致使學(xué)生學(xué)習(xí)起來枯燥難懂、興趣不高，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性差，課堂氣氛較沉悶，導(dǎo)致教學(xué)效果欠佳。因此，教學(xué)方法亟需改進。
1.3實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱
本門課程的實踐性很強，其實驗課程由軟件部分和硬件部分組成。所開設(shè)的實驗大部分屬于驗證性實驗，只要學(xué)生按照實驗指導(dǎo)編寫的程序連接電路圖就能得到結(jié)果，整個實驗過程自主創(chuàng)新少，學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)與思考;并且，書寫實驗報告時存在襲現(xiàn)象。目前的《微機原理及接口技術(shù)》實驗課程難以達到讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、提高動手能力的目標。
1.4考查方式單一
現(xiàn)行的考查方式是期末一卷定終身。這種考查方式容易使學(xué)生出現(xiàn)期末考試前突擊復(fù)習(xí)、背書應(yīng)付考試，考后遺忘的現(xiàn)象。因此，需要改革這種單一的考查方式，以達到全面評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果的目的。
2教改措施
2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，與本專業(yè)相聯(lián)系
合理制定教學(xué)大綱，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，補充與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)的實際案例，突出課程特色。以增強課程的實用性為原則，以微型計算機的基本原理和概念為主線，確保課程的系統(tǒng)性、完整性和應(yīng)用性。授課時可將課程分為三大部分:基本概念、匯編指令、接口技術(shù)，以這三部分為重點，著重培養(yǎng)學(xué)生利用計算機技術(shù)的基本思想去發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。以加強與所學(xué)專業(yè)聯(lián)系為原則，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)上介紹微型計算機新的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，幫助學(xué)生解決本專業(yè)要求的實際應(yīng)用問題，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚醒他們主動學(xué)習(xí)的潛能。
2.2采用多種教學(xué)模式，加強網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)
為了獲得好的教學(xué)效果，在《微機原理及接口技術(shù)》授課過程中采用了MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、任務(wù)驅(qū)動法與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合的多種教學(xué)方法，在一定程度上充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并培養(yǎng)了他們團隊協(xié)作的能力[3]。結(jié)合我校多媒體網(wǎng)絡(luò)課程復(fù)習(xí)互動中心(以下簡稱課程中心）的建設(shè)，將教學(xué)課件、網(wǎng)絡(luò)課件以及一些其他教學(xué)資源到網(wǎng)站上，學(xué)生們可以登錄學(xué)校的網(wǎng)站學(xué)習(xí)、觀看、下載，不但方便了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并能幫助學(xué)生理解和消化課堂內(nèi)容。在課程中心的網(wǎng)站上，學(xué)生們還能在線與教師和其他同學(xué)交流，不僅方便了學(xué)生學(xué)習(xí)，而且豐富了教師與學(xué)生的溝通方式。除開展網(wǎng)上課程中心的建設(shè)外，還開展了試題庫的建設(shè)，主要題型包括選擇、填空、判斷、簡答與編程等題型。
2.3加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)
《微機原理及接口技術(shù)》是實用性非常強的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，因此，非常有必要加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于學(xué)校的硬件條件有限，授課時將計算機仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺引入到實踐教學(xué)中，教會學(xué)生使用可視化軟件Proteus、multisim，并鼓勵學(xué)生用它們完成實驗，以此來彌補儀器設(shè)備和經(jīng)費的不足[4]。這樣，不僅幫助學(xué)生掌握了微機原理的基本知識，也讓他們對電工電子技術(shù)有了更為深刻的認識。
2.4改革考核模式
為達到檢驗教學(xué)效果的目標，應(yīng)改變傳統(tǒng)的考核模式，采用形成性評價的考核模式，以全面、客觀、公正的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[5]。考核分兩個部分，理論部分和實驗部分。理論部分考試，采用期末試卷成績占70%、平時成績占30%的方式，平時成績包括出勤、作業(yè)、提問、隨堂測驗等，每次課前公布上次課的平時成績，可制定考核表貼于班級教室內(nèi)或發(fā)至班級公共郵箱；實驗部分考試從實驗態(tài)度、操作能力、創(chuàng)新性和實驗報告四個部分進行考核，考核方式和成績公布同理論課平時成績的公布方式。
3小結(jié)
近兩年來，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進一步改善教學(xué)效果，我校對《微機原理及接口技術(shù)》的課程改革進行了初步探索，并取得了一些成效。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到了明顯提高，利用計算機思維提出問題、分析問題和解決問題的能力得到明顯改善，對堆棧、指令隊列、時序等抽象概念能夠正確理解，基本能夠完成簡單的程序編寫。但是還存在一些問題，如學(xué)習(xí)態(tài)度功利化，遇到問題容易浮躁、習(xí)慣性的去網(wǎng)上查找等，這些還有待繼續(xù)探討、改善。
【參考文獻】
高敏.微機原理課程改革初探[J].電腦知識與技術(shù)，2014，10(33):7912-7913.
舒秀蘭，李驍龍，葉偉慧.“微機原理與接口技術(shù)”實踐教學(xué)改革與探索[J].科技視界，2015，(11):63，141.
蔣翀，費洪曉.面向MOOC的新型教學(xué)模式探索[J].計算機教育，2014，(9):17-20.
謝春祥，陳龍.基于Proteus的8086和8255A接口實驗仿真[J].蚌埠學(xué)院學(xué)報，2013，2(4):12-14.
中圖分類號:G642.0文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00
“微機原理”是講解基于X86指令集、可以運行DOS或Windows操作系統(tǒng)的微型計算機工作原理及其接口應(yīng)用技術(shù)這門計算機類課程的一種通俗叫法，該課程還有“微機原理及應(yīng)用”，“微機原理與接口技術(shù)”，“微型計算機技術(shù)”等多種名稱。“微機原理”是高等院校中電子信息工程專業(yè)、自動化專業(yè)、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)等電類專業(yè)的專業(yè)必修課。這門課程主要由三大部分組成，分別是微機的基本工作原理、16位及32位匯編語言及微機接口應(yīng)用技術(shù)，安排的實驗主要是匯編程序設(shè)計和各類接口應(yīng)用技術(shù)。
1、把握好重視硬件的教學(xué)理念
微機原理是以上各專業(yè)一門很重要的硬件應(yīng)用類課程，部分專業(yè)還是考研課程。近年來，全國人才市場上硬件人才以較大差額供不應(yīng)求，年薪也越來越高。而目前國內(nèi)高校的計算機硬件人才培養(yǎng)卻跟不上形勢的發(fā)展，學(xué)校在指定教學(xué)計劃時就不重視硬件教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生的硬件方向的實際動手能力非常薄弱。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機系統(tǒng)的軟硬件界限開始變得模糊，在開放過程中可以采用軟件方法來設(shè)計硬件。在這種軟硬件融合的背景下，我們不應(yīng)該削弱硬件教學(xué)。我們在教學(xué)計劃的制定上要重視硬件類課程，同時也要提高學(xué)生對硬件類課程的興趣[1]。
2、微機原理的教學(xué)現(xiàn)狀
隨著微型計算機時代的來臨，我國高等院校從上世紀80年代開始陸續(xù)以16位的8086作為核心組織“微機原理”教學(xué)，講授的主要內(nèi)容就我們所熟知的8086/8088處理器、DOS平臺的16位匯編語言和16位的接口應(yīng)用技術(shù)。
目前，伴隨現(xiàn)代計算機技術(shù)的快速發(fā)展，以Intel 80x86/ Pentium等高級微處理器為核心、Windows操作系統(tǒng)為主的微型計算機主流應(yīng)用環(huán)境日益普及，在微機系統(tǒng)上應(yīng)用軟件開發(fā)也隨之蓬勃發(fā)展，與此同時以應(yīng)用型微控制器(MCU或單片機)為特征的嵌入式系統(tǒng)和多功能嵌入式微處理器也己成為硬件系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)新的主體，形成了工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、手持設(shè)備，消費類電子產(chǎn)品等應(yīng)用方面廣泛的市場。而目前國內(nèi)高校的微機原理與接口理論教學(xué)大多數(shù)仍然停留在陳舊的IA -16階段，學(xué)習(xí)這些微處理器會使現(xiàn)在的學(xué)生產(chǎn)生一個問題：為什么我們要學(xué)它們？因為他們從來就沒有見過8086/8088 的機器，他們所使用都是采用32位的Pentium系列或64位Core系列微處理器的計算機，他們所學(xué)的微機知識和接口芯片的知識的年代和性能離他們目前正在使用的微機相差太遠了，以致他們很容易對所學(xué)內(nèi)容失去興趣。學(xué)生們也很少愿意了解掌握八十年代陳舊的MS- DOS體系結(jié)構(gòu)、命令和傳統(tǒng)的命令行或文本畫面操作方式[2]。
3、對于32位結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容探討
在新世紀的教學(xué)過程中，如何去實施微機原理課程的新教學(xué)方法，如何在基于32位結(jié)構(gòu)上講授的三大部分的教學(xué)內(nèi)容，如何把這三個部分融會貫通于整門課程的教學(xué)過程中，這是我們在實際教學(xué)過程遇到的亟待解決的問題。
從教學(xué)內(nèi)容上看，32位微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口技術(shù)與16位相比有著質(zhì)的飛躍，這不僅對學(xué)生，同時也對教師提出了很高的要求，如何順利過渡到32位微機系統(tǒng)原理與接口的知識，是值得老師們認真思索的[3]。
我們認為在教學(xué)內(nèi)容中基于32位結(jié)構(gòu)的“微機原理”課程可以在原16位結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行大刀闊斧的取舍，刪除過時的已不再使用的陳舊技術(shù)，保留不變的計算機工作基本原理，補充講解新的先進知識點。
在傳統(tǒng)的16位微機原理的教學(xué)過程中，我們抓住其最基礎(chǔ)的知識點，使學(xué)生深入理解微型計算機的工作原理，而對于技術(shù)細節(jié)不必過分深入，某些教學(xué)內(nèi)容可以大膽地摒棄8位和16位技術(shù)中陳舊的知識點，而取而代之的是講解最新的32位、甚至64位技術(shù)。我們可以增加的內(nèi)容有：在匯編語言中加入的32位Windows編程、同時加入?yún)R編語言與Visual C++的混合編程，高速緩沖存儲器和虛擬存儲器技術(shù)，浮點數(shù)處理和多媒體指令集，流水線技術(shù)、還有多線程、多核等知識點。由于學(xué)時的限制，這些內(nèi)容不一定全部都仔細講完，可以在教學(xué)過程至少要告訴學(xué)生們有這些概念，使他們知道有這樣一些技術(shù)[4]。
我們需要注意的問題是，從實際的教學(xué)效果中發(fā)現(xiàn)，盲目拋棄16位微處理器的知識是不科學(xué)的，所以我們不主張在教學(xué)內(nèi)容的編排上直接以32位教學(xué)內(nèi)容為主進行教學(xué)，而是主張從16位內(nèi)容開始，循序漸進。我們在各章教學(xué)中對重點技術(shù)都結(jié)合實例予以說明，在實例的分析過程注意和這些專業(yè)的學(xué)生的專業(yè)特點相結(jié)合，使之能夠真正應(yīng)用于所學(xué)專業(yè)，讓學(xué)生們能夠?qū)W以致用。
4、基于32位微型計算機的接口實驗
目前我們所使用的微型計算機的軟硬件平臺已經(jīng)是32位環(huán)境，而微機接口技術(shù)部分的教學(xué)內(nèi)容卻沒有很大的改變。導(dǎo)致這樣的情況原因如下：基本的接口技術(shù)并沒有改變，并行接口、串行接口、中斷控制器、定時計數(shù)接口、A/D、D/A接口等內(nèi)容仍然為傳統(tǒng)的8位結(jié)構(gòu)，所使用的可編程的接口芯片并沒有改變，這點和16位結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)微機原理課程內(nèi)容完全相同[5]；還有就是32位Windows操作系統(tǒng)特有的機制，限制Windows下的應(yīng)用程序進行直接進行外設(shè)I/O操作，為了使學(xué)生掌握接口技術(shù)，導(dǎo)致這部分教學(xué)內(nèi)容很難有很大的改變。
教學(xué)內(nèi)容的要求必須要解決32位微機軟硬件平臺下實踐微機接口的硬件實驗的問題。目前在國內(nèi)比較成熟的32位微機原理實驗系統(tǒng)對于這個問題可以提供比較令人滿意的教學(xué)方案，例如西安唐都的TD-PIT實驗及開發(fā)系統(tǒng)，江蘇省啟東計算機廠的 DVCC-32JHP 32位微機原理接口實驗開發(fā)平臺等。我們的硬件實驗室配置的是江蘇省啟東計算機廠的 DVCC-32JHP 32位微機原理接口實驗開發(fā)平臺。該系統(tǒng)可以進行驗證性實驗和設(shè)計型實驗，并且也可以在上面開展微機原理課程設(shè)計。該平臺全部封裝于一個實驗箱中，該系統(tǒng)同時提供一個基于Windows操作系統(tǒng)的集成開發(fā)IDE軟件，配有集成化實驗開發(fā)環(huán)境，集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試于一體，并且支持宏匯編語言和C語言兩種開發(fā)環(huán)境，使用該實驗平臺可以提高學(xué)生對微機原理課程的深入認識，也可以減輕實驗老師的勞動強度。
5、充分發(fā)揮學(xué)生的主動性
目前一個現(xiàn)實現(xiàn)象就是學(xué)生們普遍是重視軟件開發(fā)，輕視硬件學(xué)習(xí)，我們在教學(xué)過程中如何把學(xué)生的興趣點吸引到硬件學(xué)習(xí)上是一個非常重要的問題。我們的經(jīng)驗是挑選對硬件開發(fā)有興趣的學(xué)生，成立興趣小組，給他們提出設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生去實踐，在實踐去學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和獨立思考能力。讓他們在學(xué)生中形成一種良好的硬件學(xué)習(xí)氛圍，以點帶面，使學(xué)生們轉(zhuǎn)而能夠主動學(xué)習(xí)和專研硬件類課程。
6、結(jié)語
我校的“微機原理及應(yīng)用”課程被評為第三屆湖北省優(yōu)質(zhì)課程和2004年長江大學(xué)精品課程。該課程特點是面向?qū)I(yè)多，教學(xué)層次多，大部分專業(yè)都是非計算機專業(yè)的學(xué)生，我們還要不斷地改進教學(xué)方法，促進學(xué)生學(xué)習(xí)計算機硬件的興趣，最終提高學(xué)生的硬件開發(fā)能力。
參考文獻
[1] 白凱,熊晶,文漢云.非計算機專業(yè)的《微型計算機技術(shù)》課程的教學(xué)改革與實踐[J].長江大學(xué)學(xué)報自科版,2009(2):383-384.
[2] 馬旭東.32位環(huán)境下微機原理與接口實驗教學(xué)改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2006,28(4):5-9.
[3] 錢曉捷.微機原理與接口技術(shù)-基于IA-32處理器和32位匯編語言[M].4版.北京:機械工業(yè)出版社,2008.
[4] 錢曉捷.基于32位結(jié)構(gòu)的微機原理教學(xué)方案[J].教育與教學(xué)研究.2009(13):81-82.
一、教學(xué)現(xiàn)狀
該課程包含理論課堂教學(xué)和實驗教學(xué)兩個部分。由于理論課堂教學(xué)部分的內(nèi)容比較抽象，加上學(xué)生匯編語言程序設(shè)計課程的基礎(chǔ)不扎實，導(dǎo)致學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力不強。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，甚至出現(xiàn)學(xué)生無法獨立完成實驗任務(wù)的現(xiàn)象。筆者認為主要原因大致有以下幾點：
1.課程內(nèi)容涵蓋的知識面廣導(dǎo)致學(xué)生對它失去信心、耐心和興趣
表面上看來，《微機原理與接口技術(shù)》課程屬于硬件課程范疇，而實質(zhì)上它的教學(xué)內(nèi)容綜合了微型計算機軟、硬件的理論知識，既要有良好的硬件基礎(chǔ)，還要有扎實的能面向機器語言進行程序設(shè)計的能力的同學(xué)，才能真正理解課程內(nèi)容的含義。這對于大多數(shù)沒有實踐經(jīng)驗，特別是基礎(chǔ)又不是很扎實的同學(xué)而言，就會覺得這門課程很難懂、枯燥，從而導(dǎo)致興趣下降，主動性、積極性也受到了影響。
2.太多的驗證性實驗內(nèi)容阻礙了發(fā)散性的思維
目前的教學(xué)大綱在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)上規(guī)定了太多的驗證性實驗。這使得學(xué)生不用上實驗室也知道實驗結(jié)論是什么，結(jié)果數(shù)據(jù)是什么，實驗報告在宿舍里就可以完成了。久而久之，使學(xué)生有了惰性，原本強烈的好奇心和動手、動腦欲望在必須要完成的作業(yè)中消失了。
鑒于這些原因，必須進行《微機原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)方法的改革。
二、新的教學(xué)方法改革
1.從理論課堂教學(xué)內(nèi)容入手，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段
（1）重新整合教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容重點突出，言簡意賅，化繁為簡。例如一些計算機基礎(chǔ)知識，進制之間的轉(zhuǎn)換、數(shù)的表示、數(shù)的算術(shù)邏輯運算可以略去不講。一方面，這些內(nèi)容與理解微機系統(tǒng)的整體概念和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用開發(fā)能力關(guān)系不大，另一方面，可以減少和先修課程內(nèi)容上的重復(fù)，造成課時浪費。而雖然計算機組成原理課程中講解過尋址方式，匯編語言程序設(shè)計課上學(xué)過機器指令，C或C++課程上涉及到程序設(shè)計思想，先修課程中接觸過中斷、DMA等概念，但在《微機原理與接口技術(shù)》這門課程中卻仍然要重點講解，因為這些概念和設(shè)計思想是理解課程內(nèi)容的基礎(chǔ)，是開發(fā)設(shè)計思路的源泉。
（2）改變先理論再實踐的教學(xué)模式，增強學(xué)生的興趣和信心。原本的教學(xué)中是老師的一味灌輸，學(xué)生只能被動接收。造成考試前死記硬背，考完試了，也不知道學(xué)了啥?，F(xiàn)在的教學(xué)模式采用先給出問題，再回到理論；先從個別現(xiàn)象，再到一般情況；先從零散知識的積累，再到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。例如：在講授總線和接口技術(shù)部分時，在課堂教學(xué)中先讓同學(xué)講述自己生活中感覺到新鮮的電子產(chǎn)品，并闡述之所以引起他興趣的原因。然后一邊讓學(xué)生思考他感興趣的部分都采用了哪些先進技術(shù)，一邊告訴同學(xué)目前大多數(shù)的電子產(chǎn)品都采用了嵌入式的單片機技術(shù)，甚至有些是實時的嵌入式系統(tǒng)，最后引導(dǎo)學(xué)生在系統(tǒng)中如何進行總線和接口的設(shè)計，最終實現(xiàn)了接口技術(shù)這一章節(jié)的內(nèi)容講解。
（3）先進的教學(xué)手段的應(yīng)用，可以將枯燥、晦澀難懂的課堂內(nèi)容變得生動、一目了然?，F(xiàn)代化的多媒體技術(shù)在課堂上的采用，使得同學(xué)耳目一新。當(dāng)動態(tài)的畫面配以同步的解說，真實而直觀地將程序的流程、指令的執(zhí)行過程或者微型計算機內(nèi)部呈現(xiàn)在學(xué)生面前時，學(xué)生有身臨其境的感覺。這樣生動的教學(xué)手段，將幫助學(xué)生將教學(xué)內(nèi)容化難為易、化繁為簡。
2.從實驗教學(xué)部分入手，改變傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ?/p>
（1）設(shè)計不同程度和類型的實驗供學(xué)生選擇，使得實驗內(nèi)容因人而異，因材施教。首先將教學(xué)大綱中要求的實驗內(nèi)容分成兩部分，一部分在課堂上配合課堂教學(xué)內(nèi)容演示給同學(xué)，這部分大多是驗證性的實驗。剩下的一部分，屬于基礎(chǔ)性的，是幫助同學(xué)理解基本教學(xué)內(nèi)容的，留給同學(xué)自己在實驗室完成。另外，實驗教學(xué)中，還設(shè)計有一些創(chuàng)造性的實驗可供同學(xué)選擇，例如，8255A和8253A芯片組合實驗等。這部分適合有了一定的理論和實踐基礎(chǔ)的同學(xué)做，若同學(xué)們選擇了做這個實驗，就可以代替基礎(chǔ)實驗中8255A和8253A芯片設(shè)計的兩個實驗。最后一部分是創(chuàng)新性實驗，也是最具挑戰(zhàn)性和誘惑力的部分。學(xué)生可以選擇已有的可參考的實驗題目，可以是在課堂上討論過的、自己看到過的、曾經(jīng)吸引自己注意力的產(chǎn)品的部分功能，也可以是經(jīng)過自己獨立思考、自己設(shè)計并完成的系統(tǒng)。目前，我們給出可以參照的實驗有：路口紅綠燈語音提示系統(tǒng)、私家車出入驗證系統(tǒng)等。這些實驗比較實用但又不是很復(fù)雜，學(xué)生選擇了這些實驗并最終能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能的，便可以免做所有的實驗。將實驗教學(xué)部分按難易程度分成基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性和創(chuàng)造性的實驗，有利于實現(xiàn)實驗內(nèi)容因人而異、教育因材施教。
（2）實驗室全天對學(xué)生開放，讓學(xué)生隨時能設(shè)計、思考并驗證自己的想法。以前學(xué)生要進實驗室要任課老師安排，老師準備好實驗器材，規(guī)定好時間，全部同學(xué)做同樣的一個實驗?，F(xiàn)在，選擇做創(chuàng)造性實驗的學(xué)生可以自己在網(wǎng)上向?qū)嶒炇依蠋煹怯浭褂脤嶒炇业臅r間，自己和實驗室老師聯(lián)系需要的器材和元件，也可以自己帶設(shè)備和元器件進實驗室，有問題可以隨時和任課老師電話或當(dāng)面交流。這樣，經(jīng)過自己的努力完成實驗時，學(xué)生的創(chuàng)造力、成就感、滿足感增強。
關(guān)鍵詞：機電一體化；接口技術(shù)；人機接口；機電接口
機電一體化系統(tǒng)可分為機械和微電子系統(tǒng)兩大部分，各部分連接須具備一定條件，這個聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素（子系統(tǒng)）組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng)（微電子系統(tǒng)）為例，將接口分為人機與機電接口兩大類。
一、機電接口
由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別，兩者間的聯(lián)系須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖，因此機電接口起著非常重要的作用：
（1）行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平，而控制設(shè)備則不一定，因此必須進行電平轉(zhuǎn)換；另外，在大負載時還需要進行功率放大；
（2）抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離；
（3）進行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。當(dāng)被控對象的檢測和控制信號為模擬量時，必須在微機系統(tǒng)和被控對象之間設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路，以保證微機所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。
1、模擬信號輸入接口。在機電一體化系統(tǒng)中，反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號，通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號（如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機等）計算機要對被控對象進行控制，必須獲得反映系統(tǒng)運行的狀態(tài)信號，而計算機只能接受數(shù)字信號，要達到獲取信息的目的，就應(yīng)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口——模擬信號輸入接口。
2、模擬信號輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中，控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號，如交流電動機變頻調(diào)速、直流電動機調(diào)速器、滑差電動機調(diào)速器等。而計算機只能輸出數(shù)字信號，并通過運算產(chǎn)生控制信號，達到控制生產(chǎn)過程的目的，應(yīng)有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號，以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器，達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。
3、開關(guān)信號通道接口。機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號，即數(shù)字量（開關(guān)量）信號包括：開關(guān)的閉合與斷開；指示燈的亮與滅；繼電器或接觸器的吸合與釋放；電動機的啟動與停止；閥門的打開與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機電一體化控制系統(tǒng)中，對應(yīng)二進制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài)，此狀態(tài)作為控制依據(jù)。
（1）輸入通道接口。開關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來自控制過程的開關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)信號傳送給計算機。這些信號實質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號，所以開關(guān)信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道（DI）。由于開關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“ON”和“OFF”或數(shù)字信號“1”和“0”，但是其電平一般與計算機的數(shù)字電平不相同，與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設(shè)計問題，它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。
（2）輸出通道接口。開關(guān)信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器（如繼電器或報警指示器）。它實質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道，又稱為數(shù)字輸出通道（DO）。DO通道接口設(shè)計主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關(guān)執(zhí)行器的功率。開關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。
二、人機接口
人機接口是操作者與機電系統(tǒng)（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結(jié)果等信息；另一方面，操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各種控制命令，干預(yù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)所要求的功能。
1、輸入接口。
（1）撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設(shè)備，若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù)，如修正系數(shù)、控制目標等，采用撥盤較為方便，這種方式具有保持性。撥盤的種類很多，作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。BCD碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連，以BCD碼形式輸入信息。
（2）鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合，向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有：
1）編碼鍵盤，自動提供被按鍵的編碼（如ASCII碼或二進制碼）；
2）非編碼鍵盤，僅僅簡單地提供按鍵的通或斷（“0”或“1”電位），而按鍵的掃描和識別，則由設(shè)計的鍵盤程序來實現(xiàn)。前者使用方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；后者電路簡單，便于設(shè)計。
2、輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中，發(fā)光二極管顯示器（LED）是典型的輸出設(shè)備，由于LED顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜，因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡單，是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式LED顯示器一般用來顯示復(fù)雜符號、字母及表格等，在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。
結(jié)語：
接口技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機地結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要；同時接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計，就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的接口設(shè)計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能，以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，因此接口技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：微機原理與接口技術(shù)；實踐教學(xué)；四層實踐教學(xué)模式
中文分類號：G623文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)01-0240-02
Reacher on the Reform on the Practical Teaching Mode of The Principle and Interface Technology of Microcomputer
WANG Wei1,2, ZHOU Ning-ning1,3
(1.Tongda College, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China; 2.College of Continuing Education, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China; 3.College of Computer, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)
Abstract: The Principle and Interface Technology of Microcomputer is a course with great applicability and practical teaching is an essential part in the whole teaching process. In this article we mainly disscuss the reforming attempt in the pattern of this course and come to the conclusion that we can fully cultivate the comprehensive ability and innovative ability of the students with the four layers of practical teaching mode.
Key words: the principle and interface technology of microcomputer; practical teaching; the four layers of practical teaching mode
微機原理與接口技術(shù)是計算機、電子信息類等工科專業(yè)計算機硬件課程體系中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。內(nèi)容涵蓋微機原理、匯編語言程序設(shè)計及微機接口技術(shù)，兼顧硬件和軟件2個方面，具有實踐性強、涉及知識面廣的特點。因此實踐教學(xué)在該課程中占有很重要的地位。學(xué)生只有通過實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和操作，才能夠掌握微機系統(tǒng)的工作原理、常規(guī)接口技術(shù)及其應(yīng)用，加深基本概念的理解。
1 微機原理與接口技術(shù)實踐教學(xué)現(xiàn)狀
1）課時安排上重理論、輕實踐
目前，該課程共安排四次實踐課，內(nèi)容包括兩次匯編語言程序設(shè)計，運用定時/計數(shù)器8254設(shè)計流光發(fā)生器以及利用系統(tǒng)定時源設(shè)計定時中斷程序。實踐課時過少。兩次匯編語言程序設(shè)計的實踐，根本沒辦法達到“深入理解機器工作基本原理和培養(yǎng)低層編程意識及思想”的匯編語言學(xué)習(xí)目的。[1]而匯編語言理解的不透徹，會直接影響接口部分的實現(xiàn)能力。
2）教學(xué)內(nèi)容上重軟件、輕硬件
大部分的實驗都是在PC機上，編寫一些匯編程序，只有設(shè)計流光發(fā)生器這個實驗，學(xué)生能真正動手參與硬件電路的連接，但這基本上也是一個芯片功能驗證性實驗，在實驗課上，老師把程序編寫好，學(xué)生照著老師的步驟連接好各種線路，再把程序錄入、調(diào)試運行，觀察結(jié)果寫出實驗報告就行了。最后導(dǎo)致所有學(xué)生的實驗報告都是一個結(jié)論。基本上學(xué)生沒有自主的創(chuàng)新環(huán)節(jié)。
此外，本課程理論課主要學(xué)習(xí)了8254定時/計數(shù)器、8259中斷控制器、8250串行接口芯片和8255并行接口芯片等典型芯片的工作原理，但由于實踐學(xué)時較少，在實踐操作中并沒有全部涉及到。實踐環(huán)節(jié)的欠缺，導(dǎo)致很多同學(xué)尤其是通達學(xué)生普遍感到“微機原理與接口技術(shù)”這門課難學(xué)、難懂、概念抽象、感性認識差。學(xué)生學(xué)習(xí)完了這門課程后，對于接口芯片工作原理和在計算機中的實際應(yīng)用模糊不清，更談不上創(chuàng)新設(shè)計。這和學(xué)院“培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才”的目標是不相符的。
2 微機原理與接口技術(shù)實踐教學(xué)模式改革
當(dāng)今實踐教學(xué)目的除了驗證基本理論和掌握基本應(yīng)用外，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生研究能力、創(chuàng)新能力和和思維方式以及工程實踐能力。[2]為此南京郵電大學(xué)通達學(xué)院在微機原理與接口技術(shù)實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上充分考慮上述能力的培養(yǎng)，進一步加強理論與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維方式，提高學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)。以適應(yīng)“應(yīng)用型創(chuàng)新人才”的培養(yǎng)要求。
為適應(yīng)“應(yīng)用型創(chuàng)新人才”的培養(yǎng)要求，我們將實踐教學(xué)體系分為四個層次。形成軟件實驗、硬件基礎(chǔ)實驗、實訓(xùn)和課外科研的結(jié)構(gòu)模式。
前兩個階段主要進行匯編語言軟件實驗和硬件驗證型實驗。主要是加深鞏固基礎(chǔ)理論知識，以培養(yǎng)學(xué)生理解機器工作基本原理和培養(yǎng)低層編程意識的基本能力以及書寫規(guī)范實驗報告的能力。本階段的實驗要緊扣實驗指導(dǎo)書和實驗教學(xué)大綱。要求實驗指導(dǎo)書有詳細的實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、實驗要求、實驗原理、實驗資源配置、實驗的硬件連接與軟件編程和實現(xiàn)功能等。使得學(xué)生快速學(xué)習(xí)和理解實驗內(nèi)容。
實訓(xùn)是綜合性和研究性的實踐?？梢苑譃楸刈龊瓦x做兩部分。必做題每個學(xué)生都必須完成的實驗，主要進行簡單硬件設(shè)計實驗。選做部分主要進行硬件綜合型實驗，學(xué)生每5-7人一組，在教師指導(dǎo)下自由選題，不完全受課堂教學(xué)內(nèi)容限制，合作完成實驗。從而進一步拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新實踐能力。[3]
在本階段可以引入PBL教學(xué)法。基于問題學(xué)習(xí)(prob lem2based learning, PBL)的教學(xué)方法是由美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大McMaster大學(xué)醫(yī)學(xué)院首先試行的一種教學(xué)模式。此種教學(xué)模式以問題為基礎(chǔ)展開教學(xué)，以學(xué)生為中心，學(xué)生的自學(xué)能力得到培養(yǎng)，并且發(fā)展學(xué)生解決實際問題能力、綜合思考能力和團隊協(xié)作能力。大致分為問題提出、資料查閱、討論研究和總結(jié)反思4個主要步驟。每個問題沒有固定的解決方法，學(xué)生之間互相合作、共同探究，逐步尋找問題的解決方法。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我探究為主，作為合作者的教師僅在關(guān)鍵時刻起到點撥和引導(dǎo)作用[4]。
微機原理與接口技術(shù)實訓(xùn)必做題階段表現(xiàn)突出的同學(xué)可以擔(dān)任組長，由其選擇組員并確定題目。在教師指導(dǎo)下分工合作，查閱資料、小組討論，提出合理的實驗方案。實驗室采用開放式教學(xué)模式，在實驗時間和空間上開放。給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)和自我研究的空間。此階段以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力為主。要鼓勵學(xué)生求新、求異，在成績評定時，不要過于強調(diào)實驗結(jié)果的成功，防止學(xué)生為追求成績而選擇過于保守的方案。
課外科研活動利用學(xué)生的課外時間，采取學(xué)生自愿報名，與學(xué)生會科協(xié)合作的方式，成立若干個課外創(chuàng)新小組。課程組的老師根據(jù)自己研究的課題帶領(lǐng)創(chuàng)新小組與研究生相結(jié)合進行一些科研活動。如課題組的老師設(shè)計完成的“PD-32開放式微型計算機教學(xué)實驗裝置”，該裝置真正體現(xiàn)了32位微機的特點，學(xué)生通過在該裝置上的實驗操作，能進一步加深對接口原理的理解。已廣泛的應(yīng)用在本科實驗教學(xué)中。
3 結(jié)束語
通過本課程實踐內(nèi)容的改革與嘗試，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生良好的學(xué)習(xí)行為和團隊協(xié)作精神，提高了學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。我們將在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗和不足。隨著微機技術(shù)的進步，不斷更新實驗內(nèi)容使實驗內(nèi)容更貼近工程實際，并結(jié)合科研項目開發(fā)實驗內(nèi)容。只有這樣才能更好的培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
參考文獻：
[1] 王爽.匯編語言[M].2版.北京:清華大學(xué)出版社,2008:2-3.
[2] 呂淑平,朱齊丹,曾薄文.微機原理及應(yīng)用實驗教學(xué)設(shè)計與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2010,8(3):91-92.
關(guān)鍵詞:ISP技術(shù);課程體系;質(zhì)量工程;創(chuàng)新意識;案例教學(xué)法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
隨著計算機及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,新技術(shù)與方法已在工程實踐中廣泛應(yīng)用,但目前許多高等院校計算機硬件課程的教學(xué)內(nèi)容與實際脫節(jié),教學(xué)體系設(shè)置和教學(xué)方法無法完全滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。在我國高校計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中,普遍存在重視計算機軟件方面知識的學(xué)習(xí)和培養(yǎng),忽視對計算機硬件方面知識的學(xué)習(xí)和實踐,特別是在硬件工程方面,學(xué)生得到的訓(xùn)練更少,培養(yǎng)學(xué)生的實際能力更無從談起;盡管目前許多硬件課程的設(shè)置與歐美等計算機技術(shù)發(fā)達國家的課程設(shè)置接近,但教學(xué)知識體系、內(nèi)容及教學(xué)方法等有許多需要斟酌的地方,教學(xué)內(nèi)容無法適應(yīng)時代的需求,有些與現(xiàn)實嚴重脫離,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高,學(xué)習(xí)效果不好。
目前正在高校實施的高等教育質(zhì)量工程,重點在于提高學(xué)生的動手能力、增強創(chuàng)新意識,為我國轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新性國家打下基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)這一目標,有必要對高等教育課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行改革,以適應(yīng)新形勢下培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需要。由于計算機領(lǐng)域發(fā)展迅速,各種新技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn),計算機專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法更應(yīng)不斷地調(diào)整和更新。
1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
大多數(shù)高等院校計算機本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程主要有“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”、“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機原理與接口技術(shù)”、“單片機”、“嵌入式系統(tǒng)”等,在新形勢下部分課程內(nèi)容設(shè)置顯得不夠合理,部分教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用脫節(jié),影響了教學(xué)效果,無法完全滿足教學(xué)大綱中要求的動手能力培養(yǎng),更無法有效培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新意識。
目前,作為計算機教學(xué)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程的“數(shù)字邏輯”,要求學(xué)生掌握組合邏輯、時序邏輯電路的分析和設(shè)計方法,研究對象主要是分立元件、通用中小規(guī)模集成電路及基本的可編程器件等,介紹的方法也以傳統(tǒng)方法為主,已無法適應(yīng)目前應(yīng)用的需要;作為專業(yè)主干課程的“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”,主要內(nèi)容是討論計算機的結(jié)構(gòu)、各功能部件原理及設(shè)計方法,同時介紹當(dāng)前的新技術(shù)、新方法,目的是讓同學(xué)們熟悉計算機的結(jié)構(gòu),為以后應(yīng)用和設(shè)計計算機系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。目前大家普遍采用的教材在部件設(shè)計中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設(shè)計方法:硬布線邏輯運行速度高,但缺乏靈活性;微程序設(shè)計方法有一定的靈活性,但資源占用多,運行速度慢。盡管這兩種方法對于理解計算機組成原理不失為一種較好的選擇,但由于缺乏實際應(yīng)用背景,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響,教學(xué)效果也大打折扣,提高學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識更是無從談起?！皡R編語言程序設(shè)計”課程也存在類似尷尬,討論以16位個人計算機為背景的匯編語言程序設(shè)計知識,適合入門和了解基本原理,但與“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程一樣,由于缺乏實際應(yīng)用背景,教學(xué)目標無法完全實現(xiàn)。
隨著電子設(shè)計自動化(EDA)、系統(tǒng)編程(ISP)、片上系統(tǒng)(SOC)等技術(shù)的發(fā)展,32位個人計算機的應(yīng)用已很成熟,多核64位計算機應(yīng)用也將逐步成為主流。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需要較強的軟硬件知識綜合應(yīng)用能力,因此在計算機硬件課程的教學(xué)中應(yīng)加大相關(guān)新技術(shù)的比例,并根據(jù)實際及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。國外許多知名高校本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)作了適時調(diào)整,如麻省理工學(xué)院非常注重學(xué)生的設(shè)計能力的培養(yǎng),為此專門開設(shè)了“計算機系統(tǒng)設(shè)計”課程,要求學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中自主設(shè)計ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位Mips CPU和Cache;斯坦福大學(xué)也有相似的課程和實驗環(huán)節(jié);加州大學(xué)伯克利分校和楊百翰大學(xué)在基于可編程邏輯的超級計算機研制方面也有大量成果。
當(dāng)前在國內(nèi),案例教學(xué)已被越來越多的人所接受,尤其是在一些法學(xué)、工商管理類高校已經(jīng)開始廣泛運用。案例教學(xué)法是一種動態(tài)的、開放的教學(xué)方法,目標是解決學(xué)生如何用更有效的方式獲得知識以提高應(yīng)用能力的問題。案例教學(xué)法具有綜合性、交互性、啟發(fā)性、針對性和可操作性等多種特征,它的使用大大縮短了教學(xué)理論與實際應(yīng)用之間的差距,同時對教師的教學(xué)觀念產(chǎn)生了重大的影響。鑒于計算機專業(yè)知識與實際應(yīng)用結(jié)合緊密的特點,教學(xué)中尤其適合案例式教學(xué)。目前在國內(nèi)計算機課程的教學(xué)中,案例教學(xué)還處于一個起步階段,主要表現(xiàn)在:案例教學(xué)比例不夠,沒有形成完整的體系;案例數(shù)量不足,質(zhì)量欠缺;許多高校盡管重視案例教學(xué)的應(yīng)用,但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對滯后;案例陳舊,缺乏代表性等。
2以ISP技術(shù)為主線改革計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
計算機本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程按合理教學(xué)順序一般為“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”、“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機原理與接口技術(shù)”、“單片機”、“嵌入式系統(tǒng)”等,一些課程可以在時間上重疊,如“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”等。
由于ISP、EDA技術(shù)可以靈活地開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品,是目前工程實踐領(lǐng)域和芯片設(shè)計領(lǐng)域運用最廣泛也是最有應(yīng)用前景的技術(shù),因此在計算機硬件課程的教學(xué)中應(yīng)該把相關(guān)技術(shù)列為重要內(nèi)容,即以ISP、SOC技術(shù)為主線,使相關(guān)課程形成一個完整的體系,達到培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目的。
為了實現(xiàn)這一目標,在“數(shù)字邏輯”課程中,應(yīng)大幅增加可編程邏輯技術(shù)的比重,重點討論用EDA方法,利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計IP核的方法,使學(xué)生對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢有一個全面的理解,并具備基本的實踐能力;在“計算機組成原理”課程中增加計算機設(shè)計原理和實踐的內(nèi)容,也可考慮再單獨增加一門計算機設(shè)計課程以替代目前“計算機組成原理”課程設(shè)計,在該課程中重點討論如何采用EDA方法,利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計計算機各部件如CPU、Cache等,通過實際應(yīng)用和實踐進一步加深對相關(guān)技術(shù)的理解和掌握。
在“微機原理與接口技術(shù)”課程可以考慮以16位計算機應(yīng)用知識入門,以討論32位計算機的應(yīng)用為重點。相應(yīng)的,作為“微機原理與接口技術(shù)”課程的先行課程,“匯編語言程序設(shè)計”課程也應(yīng)把相應(yīng)的內(nèi)容整體提升到32位,考慮到學(xué)習(xí)過程的先易后難,可以先介紹16位匯編語言程序設(shè)計知識作為入門,再對32位匯編語言程序設(shè)計相關(guān)內(nèi)容展開。
單片機系統(tǒng)本質(zhì)上也是嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)是針對應(yīng)用或用戶定制的完整、高效的計算機系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需要較強的操作系統(tǒng)原理、應(yīng)用程序設(shè)計和硬件設(shè)計方面知識的綜合應(yīng)用能力,其別是硬件系統(tǒng)設(shè)計能力可以通過以上幾門硬件課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng),因此相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注意銜接,同時遵循先易后難的原則,面向?qū)嶋H應(yīng)用,以提高動手能力、增強創(chuàng)新意識為目的。
針對實踐教學(xué),目前相關(guān)課程的實驗教學(xué)的實驗項目及內(nèi)容固定,大多為驗證性實驗,實驗步驟程式化,許多同學(xué)按教學(xué)實驗計劃做完實驗,仍然無法充分理解課程的主要內(nèi)容,無法真正擁有教學(xué)大綱所要求的動手能力。更重要的是計算機技術(shù)一直處于高速發(fā)展中,高等院校的計算機教學(xué)理應(yīng)不斷地適應(yīng)這種要求,相關(guān)的實驗教學(xué)應(yīng)適時地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。解決問題的一個好思路是利用ISP、SOC技術(shù)開發(fā)出一種內(nèi)容可定制的硬件課程教學(xué)實驗平臺,由于作為控制對象的電路是相同或相近的,可以設(shè)計為通用模塊,而實驗平臺控制部分則可以利用可編程邏輯改變,以適應(yīng)不同的課程。如控制部分設(shè)計為基本CPU即可做“計算機組成原理”課程的相關(guān)實驗;控制部分設(shè)計為單片機即可做“單片機”課程的相關(guān)實驗;甚至控制部分可以設(shè)計為個人計算機CPU,配合有關(guān)的接口電路,即可做“微機原理與接口技術(shù)”課程的相關(guān)實驗等。
在我院的計算機本科專業(yè)相關(guān)硬件課程教學(xué)實踐中,我們已作出了一些有益的探索,如我院“數(shù)字邏輯”教學(xué)大綱已在近年作過相應(yīng)調(diào)整,EDA技術(shù)、可編程技術(shù)的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容的比例從原來的20%增加到60%以上,經(jīng)過多年的建設(shè),“數(shù)字邏輯”課程在今年被評定為“湖北省精品課程”;在“計算機組成原理”課程中引入利用ISP技術(shù)設(shè)計CPU軟核等教學(xué)和實踐內(nèi)容;“匯編語言程序設(shè)計”、“微機原理與接口技術(shù)”課程中也增加了32位計算機相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和討論,新的實驗設(shè)備可以進行32位的相關(guān)實驗等,這些安排增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性也明顯提高了。
3采用案例教學(xué)法作為計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)的主要方法
案例教學(xué)法是一種事半功倍的教學(xué)方法,在教學(xué)過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實際案例進行討論,可以為同學(xué)們模擬實際應(yīng)用的場景,獲得近似于實戰(zhàn)的經(jīng)驗。為完成設(shè)計目標,同學(xué)們自然會自己主動學(xué)習(xí),在這一過程中掌握知識,并學(xué)會應(yīng)用知識,提高解決問題的能力;也能通過用不同的途徑解決問題,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學(xué)內(nèi)容的總體把握上,而不需要過分在知識細節(jié)上消耗時間,提高了教學(xué)效率。
案例教學(xué)法關(guān)鍵在于選擇合適的案例,案例首先必須有代表性和實時性,必須是實踐中的典型應(yīng)用實例。在實踐中應(yīng)用的幾率高,具有普遍意義,這樣的實例在教學(xué)過程中值得花費精力討論和設(shè)計,才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實際工程背景,學(xué)生可以面對具體的實際問題和特定的環(huán)境,有針對性地通過自主學(xué)習(xí)和思考進行設(shè)計,培養(yǎng)實際解決問題的能力。
案例還應(yīng)該形成相對固定的案例集,并具備一定的開放性,應(yīng)定期對案例集進行評估,剔除一些過時的案例,增加一些新的典型應(yīng)用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景。
在教學(xué)實踐中,我們把案例教學(xué)法作為主要方法,并把案例分為4類:一是問題評論型,給出問題和解決問題的方案,讓學(xué)生去評價;二是分析實現(xiàn)型,不給出解決方案,要求學(xué)生討論分析以提出方案;三是實際模擬型,是指在教學(xué)過程中依據(jù)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生分別充當(dāng)不同的角色,進行模擬性的實踐活動;四是發(fā)展開放型,通過案例發(fā)現(xiàn)新的理論生長點,討論相關(guān)理論的發(fā)展趨勢。我院在相關(guān)課堂教學(xué)中采用的部分案例如表1所示。
在“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”等課程的重點章節(jié)教學(xué)中,我們通過采用上述案例法,調(diào)動學(xué)生成為積極參與者,而不是消極被動的聽眾,在案例學(xué)習(xí)和討論中,鼓勵學(xué)生提出更多解決問題的辦法,在課堂上營造出積極發(fā)表意見和爭論的氣氛。這樣提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果有明顯改善,學(xué)生的動手能力有了顯著增強。教學(xué)改革后前后數(shù)據(jù)比較如表2所示。
4總結(jié)
為實現(xiàn)面向?qū)嶋H應(yīng)用提高學(xué)生動手能力、增強創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、確定完整合理的計算機本科專業(yè)硬件理論教學(xué)和實踐教學(xué)體系的目的,我們提出了以ISP技術(shù)為主線的計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)改革方案。它的主要內(nèi)容為兩方面:一是調(diào)整現(xiàn)有教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容,如在“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”等課程中以“數(shù)字邏輯”課程為先導(dǎo),以ISP、SOC技術(shù)為主線貫穿于各相關(guān)課程教學(xué)過程中;在“匯編語言程序設(shè)計”、“微機原理與接口技術(shù)”等課程中把主要內(nèi)容全面提升到32位等。二是在教學(xué)中運用案例法,使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體,形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的開放型學(xué)習(xí)氛圍。充分發(fā)揮案例教學(xué)有利于提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力、有利于促使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、有利于促使學(xué)生學(xué)會溝通與合作的優(yōu)勢。
實踐表明以ISP技術(shù)為主線的計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)改革,符合國家高等質(zhì)量工程建設(shè)中培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的規(guī)劃,有效地增強了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。我們也意識到計算機工程教學(xué)是一個復(fù)雜的過程,牽涉到許多方面,我們將在實踐中探索教學(xué)規(guī)律,不斷提高教學(xué)水平,進一步改善教學(xué)效果。
參考文獻:
[1] 趙若陽,李寧,庫少平. 計算機硬件課程體系及內(nèi)容改革的思考[J]. 計算機教育,2006(3):47-49.
[2] 龔聲蓉,楊季文,朱巧明. 強化實踐能力,培養(yǎng)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程型人才[J]. 計算機教育,2006(2):18-20.
[3] 陳語林. 創(chuàng)新型“三性”實驗教學(xué)模式的探索與實踐[J]. 黑龍江高教研究,2005(1):154-155.
[4] 潘松,潘明. 現(xiàn)代計算機組成原理[M]. 北京:科學(xué)出版社,2007.
Exploration and Practice of Innovative Training Model Related to Computer Engineering
GAO Xiao-qing
(College of Computer Science, Wuhan University of Science and Engineering, Wuhan 430073, China)
關(guān)鍵詞：微機原理與接口技術(shù)；單片機原理與應(yīng)用；課程融合；教學(xué)改革；硬件課程
文章編號：1672-5913（2013）03-0054-03
中圖分類號：G642
0 引言
“微機原理與接口技術(shù)”“單片機原理與應(yīng)用”等涉及計算機硬件的課程是高校自動化、測控、電氣、電子、通信等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。這些課程有較強的理論性和實踐性，課程信息量大、知識點多、概念抽象，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)困難，不容易掌握。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，高校教育要求教授給學(xué)生的知識更加寬泛。這樣就難免要添加許多新的課程，例如，“嵌入式系統(tǒng)”原本是研究生的課程，但是現(xiàn)在各大高校都在本科階段開設(shè)。在相同學(xué)制下，要加入緊跟技術(shù)發(fā)展的新課程，就必然要壓縮傳統(tǒng)課程的教學(xué)學(xué)時。筆者從事高校教學(xué)工作十余年，連續(xù)講授“微機原理與接口技術(shù)”和“單片機原理與應(yīng)用”這兩門課程超過八年，提出將兩門課程的教學(xué)融合為一門課程的教學(xué)研究思路，以達到降低學(xué)時但不減弱講授內(nèi)容的教學(xué)目的。
1 課程對比分析
在兩個學(xué)期分別安排上述兩門課程是傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)置方式，這種思路源于強調(diào)各門課程的完整性和獨立性，但是導(dǎo)致的最終結(jié)果就是在兩門課程中部分內(nèi)容出現(xiàn)了交叉重復(fù)。我們希望能將兩門課程融合為一門課程來講解，達到不同內(nèi)容要講清、相同內(nèi)容要講透的目的，這需要對兩門課程進行全方位的對比。
1.1課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)意義對比
“微機原理與接口技術(shù)”課程主要介紹微型計算機的基本組成，以Intel 8086/8088為重點講解微型計算機的CPU、存儲器、中斷系統(tǒng)和常用輸入輸出接口的工作原理及接口的設(shè)計方法；此外，還適當(dāng)介紹32位CPU的相關(guān)技術(shù)。學(xué)習(xí)該課程后，學(xué)生基本掌握計算機的組成及工作原理、常用接口芯片的使用方法，建立微型計算機的整機概念，并對現(xiàn)代高檔微型計算機及其先進技術(shù)有所了解和認識。
“單片機原理與應(yīng)用”課程主要以某一系列的單片機（國內(nèi)通常講授MCS-51）為主介紹其基本原理、發(fā)展過程、匯編語言及程序設(shè)計，詳細講授單片機的擴展技術(shù)、輸入輸出通道接口、交互通道的配置與接口、單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基本方法及設(shè)計原理。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后單片機的應(yīng)用、分析、設(shè)計和開發(fā)提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
對上述兩門課程的結(jié)構(gòu)和意義進行分析得出：兩門課程的講授結(jié)構(gòu)都是以處理器為中心，介紹整個系統(tǒng)的組成和基本原理，講授接口的使用方法和設(shè)計方法。那么，我們能否將兩門課程進行詳細對比，用對比的方法來同時講授兩門課程呢？
1.2重點講授內(nèi)容的對比
上述兩門課程講授的結(jié)構(gòu)是相同的，但是在具體內(nèi)容上，兩者又有著明顯的區(qū)別。我們完全可以在講授中，以這些區(qū)別作為重點讓學(xué)生用對比的形式進行同一知識點、不同實例特性的學(xué)習(xí)，這更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。課程的重點講授內(nèi)容比較如表1所示。
通過表1可以看出兩門課程在講授中完全可以針對一個知識節(jié)點，通過對比來同時講授兩種主控器的特點。從內(nèi)容上看，這兩門計算機硬件課程具有融合成一門課程進行教學(xué)的條件，但是需要我們認真研究出一個教學(xué)上的突破口，來實現(xiàn)課程融合。
2 課程的融合研究
2.1課程融合主線
想要將兩門課程進行融合，我們需要找到融合的主線，由主線貫穿教學(xué)的始終，支撐起課程的思想和內(nèi)容。這個主線就應(yīng)該是兩者的最大共性和最大的異性，用它們來進行對比講解，就能達到事半功倍的效果。
針對兩門課程，最大的共性就是對寄存器的操作。不管是CPU執(zhí)行程序還是對外設(shè)編程進行數(shù)據(jù)的輸入輸出，其實都是對若干寄存器的設(shè)置與操作。8086通過片內(nèi)14個16位寄存器，51單片機通過片內(nèi)的特殊功能寄存器完成對程序、數(shù)據(jù)、堆棧的訪問；8086訪問外部設(shè)備，需要進行接口的擴展，需要對外部接口的寄存器進行設(shè)置和操作；而51單片機使用片內(nèi)接口時，只需要對片內(nèi)的特殊功能寄存器進行操作，只有在擴展本身不具有的功能接口時，才需要對外部接口的寄存器進行設(shè)置和操作。
我們也要找到兩者的最大差異，就是各自的結(jié)構(gòu)體系。8086是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的代表，使用分段定義的形式來管理數(shù)據(jù)和程序存儲空間，而且8086沒有片內(nèi)片外存儲空間的區(qū)別，只有存儲空間和端口地址的區(qū)分；51單片機則是哈佛結(jié)構(gòu)的代表，嚴格界定數(shù)據(jù)空間和程序空間，區(qū)分片內(nèi)片外存儲空間，需要使用不同的指令來訪問數(shù)據(jù)或程序空間，使用不同指令來訪問片內(nèi)片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。
通過對比兩門課程最大的共性和異性，學(xué)生能很快抓住兩者的主要特點，在充分掌握兩個處理器的系統(tǒng)知識后，對于接口部分的學(xué)習(xí)就會簡單很多。接口擴展的片選方法兩者是相同的，包括線選、部分譯碼和全譯碼方式，所以教師在介紹接口的寄存器定義時，只需強調(diào)當(dāng)主控制器是不同處理器時，按各自的地址管理方式通過端口地址訪問來進行設(shè)置和操作即可。這樣的對比教學(xué)，可以讓學(xué)生對兩門課程的主控器特點都加以認識和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)強化共同點，突出不同點的融合目的。
2.2教學(xué)方法及實驗安排
在教學(xué)手段和方法上，我們需要擺脫傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，考慮如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，這是改進教學(xué)方法的重點和難點。實行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，利用多媒體課件提升課堂效果，這些都是目前高校教學(xué)的常用改革方式。但是，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，教師要充分發(fā)揮新媒體在知識傳播上的巨大作用，利用計算機、手機和學(xué)生隨時交流并給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)中尋找感興趣的學(xué)習(xí)資料，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。針對這兩門課程的融合教學(xué)，可以推薦講授Protues仿真軟件，該軟件對8088/8086處理器和51單片機都可以進行系統(tǒng)設(shè)計和仿真，培養(yǎng)學(xué)生的電子電路設(shè)計能力，這也是學(xué)習(xí)計算機硬件課程應(yīng)該具備的一種技能。如學(xué)生使用該軟件遇到問題時，可以上網(wǎng)查詢正確的解決辦法，這能培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)篩選查閱相關(guān)資料的自學(xué)能力。
要將兩門課程融合，還需要對實驗項目和內(nèi)容進行合理的安排。以講授內(nèi)容為基礎(chǔ)，我們可以安排兩兩成對的5組實驗：編程語言和編程環(huán)境實驗、綜合程序編程實驗、中斷管理編程實驗、定時/計數(shù)配合并行接口的綜合實驗、接口擴展綜合實驗。每組實驗都分別用兩個處理器為主控單元來完成，在綜合實驗部分可以安排學(xué)生設(shè)計8086和51單片機之間的串行通信實驗，讓學(xué)生體會：雖然針對不同處理器實現(xiàn)控制的手段不同，但用不同的手段來實現(xiàn)共同的控制要求才是學(xué)習(xí)計算機硬件課程的目標。如果教學(xué)計劃允許，可以在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，安排兩周的課程設(shè)計。在此環(huán)節(jié)，老師可以講授系統(tǒng)設(shè)計的方法，隨后給出若干設(shè)計要求，讓學(xué)生自主選擇一個主控器來完成設(shè)計任務(wù)，達到讓學(xué)生初步融會貫通所學(xué)知識的目的。
2.3課時安排與分配
大部分學(xué)校對“微機原理與接口技術(shù)”課程通常設(shè)置72學(xué)時，其中有5～8個實驗占10～16學(xué)時；“單片機原理與應(yīng)用”課程通常設(shè)置56學(xué)時，實驗也有5～8個，占10～16學(xué)時。課程融合的目的之一就是為了減少課時數(shù)，如果我們安排16周，每周6學(xué)時，那么就有96學(xué)時，其中實驗為20學(xué)時。最后再安排兩周的課程設(shè)計。這樣的課程設(shè)置，可以使我們用一個學(xué)期完成原來需要兩個學(xué)期才能講授完的內(nèi)容，達到精簡學(xué)時而不減少教學(xué)內(nèi)容的目的。
1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
大多數(shù)高等院校計算機本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程主要有“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”、“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機原理與接口技術(shù)”、“單片機”、“嵌入式系統(tǒng)”等，在新形勢下部分課程內(nèi)容設(shè)置顯得不夠合理，部分教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用脫節(jié)，影響了教學(xué)效果，無法完全滿足教學(xué)大綱中要求的動手能力培養(yǎng)，更無法有效培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新意識。目前，作為計算機教學(xué)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程的“數(shù)字邏輯”，要求學(xué)生掌握組合邏輯、時序邏輯電路的分析和設(shè)計方法，研究對象主要是分立元件、通用中小規(guī)模集成電路及基本的可編程器件等，介紹的方法也以傳統(tǒng)方法為主，已無法適應(yīng)目前應(yīng)用的需要；作為專業(yè)主干課程的“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”，主要內(nèi)容是討論計算機的結(jié)構(gòu)、各功能部件原理及設(shè)計方法，同時介紹當(dāng)前的新技術(shù)、新方法，目的是讓同學(xué)們熟悉計算機的結(jié)構(gòu)，為以后應(yīng)用和設(shè)計計算機系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。目前大家普遍采用的教材在部件設(shè)計中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設(shè)計方法：硬布線邏輯運行速度高，但缺乏靈活性；微程序設(shè)計方法有一定的靈活性，但資源占用多，運行速度慢。盡管這兩種方法對于理解計算機組成原理不失為一種較好的選擇，但由于缺乏實際應(yīng)用背景，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響，教學(xué)效果也大打折扣，提高學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識更是無從談起?！皡R編語言程序設(shè)計”課程也存在類似尷尬，討論以16位個人計算機為背景的匯編語言程序設(shè)計知識，適合入門和了解基本原理，但與“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程一樣，由于缺乏實際應(yīng)用背景，教學(xué)目標無法完全實現(xiàn)。隨著電子設(shè)計自動化(EDA)、系統(tǒng)編程(ISP)、片上系統(tǒng)(SOC)等技術(shù)的發(fā)展，32位個人計算機的應(yīng)用已很成熟，多核64位計算機應(yīng)用也將逐步成為主流。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需要較強的軟硬件知識綜合應(yīng)用能力，因此在計算機硬件課程的教學(xué)中應(yīng)加大相關(guān)新技術(shù)的比例，并根據(jù)實際及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。國外許多知名高校本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)作了適時調(diào)整，如麻省理工學(xué)院非常注重學(xué)生的設(shè)計能力的培養(yǎng)，為此專門開設(shè)了“計算機系統(tǒng)設(shè)計”課程，要求學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中自主設(shè)計ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位MipsCPU和Cache；斯坦福大學(xué)也有相似的課程和實驗環(huán)節(jié)；加州大學(xué)伯克利分校和楊百翰大學(xué)在基于可編程邏輯的超級計算機研制方面也有大量成果。當(dāng)前在國內(nèi)，案例教學(xué)已被越來越多的人所接受，尤其是在一些法學(xué)、工商管理類高校已經(jīng)開始廣泛運用。案例教學(xué)法是一種動態(tài)的、開放的教學(xué)方法，目標是解決學(xué)生如何用更有效的方式獲得知識以提高應(yīng)用能力的問題。案例教學(xué)法具有綜合性、交互性、啟發(fā)性、針對性和可操作性等多種特征，它的使用大大縮短了教學(xué)理論與實際應(yīng)用之間的差距，同時對教師的教學(xué)觀念產(chǎn)生了重大的影響。鑒于計算機專業(yè)知識與實際應(yīng)用結(jié)合緊密的特點，教學(xué)中尤其適合案例式教學(xué)。目前在國內(nèi)計算機課程的教學(xué)中，案例教學(xué)還處于一個起步階段，主要表現(xiàn)在：案例教學(xué)比例不夠，沒有形成完整的體系；案例數(shù)量不足，質(zhì)量欠缺；許多高校盡管重視案例教學(xué)的應(yīng)用，但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對滯后；案例陳舊，缺乏代表性等。
2以ISP技術(shù)為主線改革計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
計算機本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程按合理教學(xué)順序一般為“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”、“計算機組成原理”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機原理與接口技術(shù)”、“單片機”、“嵌入式系統(tǒng)”等，一些課程可以在時間上重疊，如“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”等。由于ISP、EDA技術(shù)可以靈活地開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品，是目前工程實踐領(lǐng)域和芯片設(shè)計領(lǐng)域運用最廣泛也是最有應(yīng)用前景的技術(shù)，因此在計算機硬件課程的教學(xué)中應(yīng)該把相關(guān)技術(shù)列為重要內(nèi)容，即以ISP、SOC技術(shù)為主線，使相關(guān)課程形成一個完整的體系，達到培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目的。為了實現(xiàn)這一目標，在“數(shù)字邏輯”課程中，應(yīng)大幅增加可編程邏輯技術(shù)的比重，重點討論用EDA方法，利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計IP核的方法，使學(xué)生對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢有一個全面的理解，并具備基本的實踐能力；在“計算機組成原理”課程中增加計算機設(shè)計原理和實踐的內(nèi)容，也可考慮再單獨增加一門計算機設(shè)計課程以替代目前“計算機組成原理”課程設(shè)計，在該課程中重點討論如何采用EDA方法，利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計計算機各部件如CPU、Cache等，通過實際應(yīng)用和實踐進一步加深對相關(guān)技術(shù)的理解和掌握。在“微機原理與接口技術(shù)”課程可以考慮以16位計算機應(yīng)用知識入門，以討論32位計算機的應(yīng)用為重點。相應(yīng)的，作為“微機原理與接口技術(shù)”課程的先行課程，“匯編語言程序設(shè)計”課程也應(yīng)把相應(yīng)的內(nèi)容整體提升到32位，考慮到學(xué)習(xí)過程的先易后難，可以先介紹16位匯編語言程序設(shè)計知識作為入門，再對32位匯編語言程序設(shè)計相關(guān)內(nèi)容展開。單片機系統(tǒng)本質(zhì)上也是嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)是針對應(yīng)用或用戶定制的完整、高效的計算機系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需要較強的操作系統(tǒng)原理、應(yīng)用程序設(shè)計和硬件設(shè)計方面知識的綜合應(yīng)用能力，其別是硬件系統(tǒng)設(shè)計能力可以通過以上幾門硬件課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng)，因此相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注意銜接，同時遵循先易后難的原則，面向?qū)嶋H應(yīng)用，以提高動手能力、增強創(chuàng)新意識為目的。針對實踐教學(xué)，目前相關(guān)課程的實驗教學(xué)的實驗項目及內(nèi)容固定，大多為驗證性實驗，實驗步驟程式化，許多同學(xué)按教學(xué)實驗計劃做完實驗，仍然無法充分理解課程的主要內(nèi)容，無法真正擁有教學(xué)大綱所要求的動手能力。更重要的是計算機技術(shù)一直處于高速發(fā)展中，高等院校的計算機教學(xué)理應(yīng)不斷地適應(yīng)這種要求，相關(guān)的實驗教學(xué)應(yīng)適時地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。解決問題的一個好思路是利用ISP、SOC技術(shù)開發(fā)出一種內(nèi)容可定制的硬件課程教學(xué)實驗平臺，由于作為控制對象的電路是相同或相近的，可以設(shè)計為通用模塊，而實驗平臺控制部分則可以利用可編程邏輯改變，以適應(yīng)不同的課程。如控制部分設(shè)計為基本CPU即可做“計算機組成原理”課程的相關(guān)實驗；控制部分設(shè)計為單片機即可做“單片機”課程的相關(guān)實驗；甚至控制部分可以設(shè)計為個人計算機CPU，配合有關(guān)的接口電路，即可做“微機原理與接口技術(shù)”課程的相關(guān)實驗等。在我院的計算機本科專業(yè)相關(guān)硬件課程教學(xué)實踐中，我們已作出了一些有益的探索，如我院“數(shù)字邏輯”教學(xué)大綱已在近年作過相應(yīng)調(diào)整，EDA技術(shù)、可編程技術(shù)的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容的比例從原來的20%增加到60%以上，經(jīng)過多年的建設(shè)，“數(shù)字邏輯”課程在今年被評定為“湖北省精品課程”；在“計算機組成原理”課程中引入利用ISP技術(shù)設(shè)計CPU軟核等教學(xué)和實踐內(nèi)容；“匯編語言程序設(shè)計”、“微機原理與接口技術(shù)”課程中也增加了32位計算機相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和討論，新的實驗設(shè)備可以進行32位的相關(guān)實驗等，這些安排增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性也明顯提高了。
3采用案例教學(xué)法作為計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)的主要方法
案例教學(xué)法是一種事半功倍的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實際案例進行討論，可以為同學(xué)們模擬實際應(yīng)用的場景，獲得近似于實戰(zhàn)的經(jīng)驗。為完成設(shè)計目標，同學(xué)們自然會自己主動學(xué)習(xí)，在這一過程中掌握知識，并學(xué)會應(yīng)用知識，提高解決問題的能力；也能通過用不同的途徑解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學(xué)內(nèi)容的總體把握上，而不需要過分在知識細節(jié)上消耗時間，提高了教學(xué)效率。案例教學(xué)法關(guān)鍵在于選擇合適的案例，案例首先必須有代表性和實時性，必須是實踐中的典型應(yīng)用實例。在實踐中應(yīng)用的幾率高，具有普遍意義，這樣的實例在教學(xué)過程中值得花費精力討論和設(shè)計，才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實際工程背景，學(xué)生可以面對具體的實際問題和特定的環(huán)境，有針對性地通過自主學(xué)習(xí)和思考進行設(shè)計，培養(yǎng)實際解決問題的能力。案例還應(yīng)該形成相對固定的案例集，并具備一定的開放性，應(yīng)定期對案例集進行評估，剔除一些過時的案例，增加一些新的典型應(yīng)用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景。在教學(xué)實踐中，我們把案例教學(xué)法作為主要方法，并把案例分為4類：一是問題評論型，給出問題和解決問題的方案，讓學(xué)生去評價；二是分析實現(xiàn)型，不給出解決方案，要求學(xué)生討論分析以提出方案；三是實際模擬型，是指在教學(xué)過程中依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生分別充當(dāng)不同的角色，進行模擬性的實踐活動；四是發(fā)展開放型，通過案例發(fā)現(xiàn)新的理論生長點，討論相關(guān)理論的發(fā)展趨勢。我院在相關(guān)課堂教學(xué)中采用的部分案例如表1所示。在“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”等課程的重點章節(jié)教學(xué)中，我們通過采用上述案例法，調(diào)動學(xué)生成為積極參與者，而不是消極被動的聽眾，在案例學(xué)習(xí)和討論中，鼓勵學(xué)生提出更多解決問題的辦法，在課堂上營造出積極發(fā)表意見和爭論的氣氛。這樣提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果有明顯改善，學(xué)生的動手能力有了顯著增強。
4總結(jié)
為實現(xiàn)面向?qū)嶋H應(yīng)用提高學(xué)生動手能力、增強創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、確定完整合理的計算機本科專業(yè)硬件理論教學(xué)和實踐教學(xué)體系的目的，我們提出了以ISP技術(shù)為主線的計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)改革方案。它的主要內(nèi)容為兩方面：一是調(diào)整現(xiàn)有教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，如在“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”等課程中以“數(shù)字邏輯”課程為先導(dǎo)，以ISP、SOC技術(shù)為主線貫穿于各相關(guān)課程教學(xué)過程中；在“匯編語言程序設(shè)計”、“微機原理與接口技術(shù)”等課程中把主要內(nèi)容全面提升到32位等。二是在教學(xué)中運用案例法，使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的開放型學(xué)習(xí)氛圍。充分發(fā)揮案例教學(xué)有利于提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力、有利于促使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、有利于促使學(xué)生學(xué)會溝通與合作的優(yōu)勢。實踐表明以ISP技術(shù)為主線的計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)改革，符合國家高等質(zhì)量工程建設(shè)中培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的規(guī)劃，有效地增強了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。我們也意識到計算機工程教學(xué)是一個復(fù)雜的過程，牽涉到許多方面，我們將在實踐中探索教學(xué)規(guī)律，不斷提高教學(xué)水平，進一步改善教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】微機原理與接口技術(shù)；教學(xué)改革；實踐教學(xué)
0.引言
關(guān)于微機原理與接口設(shè)計這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要以應(yīng)用的角度出發(fā)，在理論和實踐的基礎(chǔ)上掌握微型計算機的基本組成、匯編語言程序設(shè)計、工作原理、接口電路及硬件的連接等方面，同時在一定程度上還需要具備微機應(yīng)用系軟件和硬件開發(fā)的能力。由此可見，應(yīng)用性強、內(nèi)容豐富、教與學(xué)難度大、技術(shù)更新快是該課程的特點，加之計算機技術(shù)于微型計算機系統(tǒng)的迅速發(fā)展，新的微機接口技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，所以有必要對這門課程進行教學(xué)改革和優(yōu)化，起到教學(xué)相長的目的。
1.課堂內(nèi)容與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
微機原理與接口技術(shù)課程中因為概念多、接口芯片多、專有名詞多導(dǎo)致課程內(nèi)容比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會有一定的困難。隨著高新技術(shù)的層出不窮和計算機科學(xué)的迅猛發(fā)展，微機課程的教學(xué)在基礎(chǔ)性、前沿性、先進性方面有很高的要求，需要對課程內(nèi)容中的傳統(tǒng)內(nèi)容和現(xiàn)代內(nèi)容進行合理的協(xié)調(diào)。大學(xué)專業(yè)課程教學(xué)與職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)不同，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和分析能力必須是教學(xué)中的重點，不能盲目追求與最新技術(shù)的講解。在微機原理與接口技術(shù)的教學(xué)中需要遵循從熟悉基本原理和概念著手，注意引用計算機中的新技術(shù)，及時更新課程內(nèi)容，保持其先進性和時代性。具體做法如下：
第一，針對課程概念多、內(nèi)容枯燥的問題，在具體實施課堂內(nèi)容的組織時，教師可以采取重點講解Intel的16位微處理器8086，對于其中相對重要的知識點包括部件結(jié)構(gòu)BIU架構(gòu)、執(zhí)行部件EU、管腳定義與作用、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計方法等在內(nèi)的知識實行詳細的講解。由于在8086CUP講授上的方法和內(nèi)容都比較成熟，所以對基本原理和概念的引用相對比較方便，而若是采用將教學(xué)內(nèi)容的講解全面提升到32位，就會加大學(xué)習(xí)難度，很容易導(dǎo)致概念和技術(shù)成為沒有根基的東西，學(xué)生也就很難理解微機硬件結(jié)構(gòu)和接口技術(shù)發(fā)展的過程，從而難以收到好的教學(xué)效果。第二，關(guān)注計算機的新技術(shù)，將一些最新的微機技術(shù)適當(dāng)?shù)难a充到教學(xué)內(nèi)容中，借鑒和吸收國外計算機教材中的優(yōu)秀理念。
2.課堂教學(xué)方式優(yōu)化
2.1合理應(yīng)用多媒體教學(xué)輔助手段
在課堂的傳授中合理應(yīng)用良好的教學(xué)方式和手段可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和素質(zhì)。在微機原理與接口的課堂教學(xué)中，大部分的內(nèi)容都只是用文字進行描述和定義，學(xué)生對于這種看不見摸不著的知識很容易產(chǎn)生厭煩的心理，學(xué)習(xí)時大多也只是知其然而不知其所以然。對于這種現(xiàn)象，我們需要摒棄那種照本宣科的授課方式，合理引用多媒體技術(shù)進行教學(xué)輔助以幫助學(xué)生更有效的學(xué)習(xí)。多媒體教學(xué)中包含了文字、圖形、聲音、動畫在內(nèi)的多種形式，能讓抽象知識變得具體化和形象化，對學(xué)生的記憶和理解上有很大幫助。例如，在講授指令系統(tǒng)的尋址方式時，教師可以將不同的尋址方式EU、BIU等部件做成Flash課件的方式。
2.2靈活引入現(xiàn)代仿真技術(shù)來加強教學(xué)
目前，虛擬儀器和仿真技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)中的一大利器。而將這些仿真技術(shù)靈活引入到課堂教學(xué)中，同樣也能發(fā)揮很大的作用，強化了課堂教學(xué)中的實際操作能力，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。就EMU8086仿真軟件來說，它不僅能模擬真實微處理器中的每一個步驟，顯示出存儲器、寄存器、變量、標志寄存器、堆棧，而且能虛擬外設(shè)，如交通紅綠燈、LED、微機顯示器等。可以稱得上是一款極佳的輔助微機原理教學(xué)的仿真軟件。
2.3強化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用
加強網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用可以打破課堂教學(xué)時間和空間上的限制，對課堂教學(xué)進行延伸。關(guān)于這一點，可以實施建立網(wǎng)絡(luò)教室，而網(wǎng)絡(luò)教室的建立具備三方面的優(yōu)勢。第一，將課堂教學(xué)中的每個課件和多媒體動畫傳入網(wǎng)絡(luò)教室中，學(xué)生可以通過下載后進行課前預(yù)習(xí)和課后溫習(xí)的工作。第二，在網(wǎng)絡(luò)教室中還可以提供一些國內(nèi)外課堂的優(yōu)秀講課錄像和工程項目技術(shù)資料等，幫助學(xué)生輕松獲取國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)知識。第三，網(wǎng)絡(luò)教室為教師和學(xué)生提供了一個資源共享的平臺，利用網(wǎng)上交流、網(wǎng)上提問、網(wǎng)上授課等方式能有效提高師生間的互動和交流。
3.教學(xué)實驗改革與實踐
一直強調(diào)微機原理與接口技術(shù)是一門實踐性很強的課程，所以在實際的教學(xué)中需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和進度，合理安排實驗教學(xué)，讓理論和實踐實現(xiàn)統(tǒng)一。在實驗教學(xué)中，對于教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合實用性和創(chuàng)新性原則來進行合理的選擇，讓學(xué)生在熟悉基礎(chǔ)知識和理論的基礎(chǔ)上，分析問題和解決問題的能力也得到進一步提高。根據(jù)難度和循序漸進的原則，實驗內(nèi)容可以劃分為驗證性實驗、設(shè)計性實驗、創(chuàng)新性實驗三部分。
3.1驗證性實驗
驗證性實驗的內(nèi)容包含基本匯編程序設(shè)計、可編程并行接口、中斷與定時等。驗證性實驗包括基礎(chǔ)部分和提高部分，驗證性實驗不僅要求學(xué)生按照書中的要求、步驟完成實驗的基礎(chǔ)部分，還要求學(xué)生在有效完成實驗基礎(chǔ)部分的基礎(chǔ)上作出小的改進，達到提高部分的要求。這樣一來，學(xué)生通過驗證性實驗的學(xué)生能對微機原理和接口芯片的相關(guān)工作原理有一個更深層次的認識，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又幫助學(xué)生提高了分析問題和解決問題的能力。
3.2設(shè)計性實驗
設(shè)計性實驗是對驗證性實驗的一次深入，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力。設(shè)計性實驗的內(nèi)容包含D/A轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤與顯示等方面的硬件和軟件設(shè)計。在設(shè)計性實驗中，要求學(xué)生運用所學(xué)知識對軟件編程、軟硬件調(diào)試、硬件電路設(shè)計。
3.3創(chuàng)新設(shè)計實驗
創(chuàng)新性設(shè)計實驗是這三種實驗內(nèi)容中難度最大的一個，在進行實驗的時候，教師需根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力將學(xué)生進行小組的劃分，教師提供多方面的實驗課題讓學(xué)生自行選擇，并依據(jù)每小組的實際情況下達不同的任務(wù)，并在實驗的過程中，及時解決學(xué)生的疑難問題，打開學(xué)生創(chuàng)作思維，指導(dǎo)學(xué)生有效完成實驗。創(chuàng)新性實驗不僅讓學(xué)生深入了解了微機系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程，而且還培養(yǎng)了學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。
【參考文獻】
[1]劉敏，滕華.微機原理及應(yīng)用課程教改淺談[J].西華師范大學(xué)學(xué)報，2003（1）：40-41.
[2]門洪，曹生現(xiàn)，馮玉昌等.“微機原理與接口技術(shù)”教學(xué)改革與實踐研究[J].科技信息，2007，22.
[3]李騫，陳勁松.計算機高等教育改革若干探討[J].中國成人教育，2010（7）：10-13.
“微機原理與接口技術(shù)”是電子電氣信息類專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容包括微處理器基本結(jié)構(gòu)與工作原理、匯編語言指令系統(tǒng)、常用接口芯片的基本原理與編程方式、通過系統(tǒng)總線與外設(shè)接口進行連接的基本方法等，具備軟件與硬件緊密結(jié)合的顯著特點。該課程幫助學(xué)生從根本上認識和理解計算機的底層工作原理[1]，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和匯編語言、C語言等相關(guān)知識，理解接口電路工作原理，設(shè)計接口電路及對接口電路進行初始化編程的能力。其中，匯編語言的編程能力對學(xué)生理解硬件工作原理及對接口芯片進行初始化編程具有非常重要的意義。筆者在實驗教學(xué)中利用Debug[2-3]調(diào)試程序引導(dǎo)學(xué)生對匯編語言程序的執(zhí)行過程進行詳細跟蹤分析，幫助學(xué)生理解計算機底層[4]工作的實質(zhì)，取得了顯著的效果。
1 主要命令簡介
2.1 排序前內(nèi)存中數(shù)據(jù)的存儲情況
閱讀此段程序可知，子程序disp用以顯示字符串“Hello World！”，將disp子程序定義為中斷處理子程序，分配的中斷類型號為67H，利用指令“int 67h”實現(xiàn)中斷調(diào)用顯示字符串。子程序init_int將67H號中斷原來的中斷向量從中斷向量表中取出來加以保存，將disp子程序的入口地址填寫至中斷向量表中把原來的中斷向量替換掉。子程序restore_int用以恢復(fù)原來的中斷向量。對程序調(diào)試過程如下。
4.1 查找原中斷向量和數(shù)據(jù)段的值
5 結(jié)束語
利用Debug調(diào)試程序的主要命令，結(jié)合實例闡述了匯編程序執(zhí)行過程的跟蹤方法，展示了Debug調(diào)試程序強大的功能。在教學(xué)中，要充分利用Debug調(diào)試程序的幾個主要命令，對課程內(nèi)容做層次化設(shè)計[8]，引導(dǎo)學(xué)生對匯編語言程序的執(zhí)行過程加以詳細跟蹤和比較分析，從而深入理解計算機底層工作的實質(zhì)，這種方法不僅適用于“微機原理與接口技術(shù)”課程，對于其他微處理器和高級語言的學(xué)習(xí)都是有價值的。
參考文獻：
[1] 曹玉波.Debug軟件在微機原理課程教學(xué)中的應(yīng)用與實踐[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2010.27（5）：21-24
[2] 龍祖強，梁昔明，楊利容.匯編語言程序調(diào)試工具DEBUG淺析[J].衡陽師范學(xué)院學(xué)報，2008.29（6）：33-35
[3] 董潔.淺談DEBUG程序的主要命令用法[J].赤峰學(xué)院學(xué)報，2007.23（5）：61-62
[4] 孫丹嶺，蔣方炎.匯編語言和微機接口技術(shù)實驗教學(xué)探討[J].計算機教育，2011.17：43-45
[5] 錢曉捷.匯編語言程序設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社，2000.
[6] 羅萬鈞.田立炎，馮子綱，馮世蔚.匯編語言程序設(shè)計[M].西安電子科技大學(xué)出版社，1998.
關(guān)鍵詞：《微機原理與控制技術(shù)》；工程實踐教學(xué)；興趣導(dǎo)向；啟發(fā)式教學(xué)
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）53-0128-02
《微機原理與控制技術(shù)》課程是為滿足計算機應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C應(yīng)用人才的需要而設(shè)置的，屬于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段的專業(yè)必修課程，也是相關(guān)工程類專業(yè)學(xué)生的一門重要課程[1]。該課程在我校機械設(shè)計及自動化、機械制造及自動化、機械測試等專業(yè)經(jīng)過了長期的建設(shè)，在課程體系、實驗設(shè)備、教學(xué)方法與手段、師資隊伍、教材等各方面積累了較為雄厚的基礎(chǔ)。主要教學(xué)內(nèi)容由“微機原理”和“微型計算機控制技術(shù)”兩部分結(jié)合而成。其內(nèi)容包括微型計算機原理及常用接口技術(shù)、匯編語言程序設(shè)計、計算機控制技術(shù)等方面。該課程涉及的相關(guān)知識范圍很廣，如模擬電路、數(shù)字電路、自動控制理論和計算機相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)筆者以往教學(xué)效果的反饋和對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的調(diào)研，本課程當(dāng)前存在的問題有以下四點：（1）課程的知識內(nèi)容繁雜冗長，理論性過強，連貫性和邏輯性不強，導(dǎo)致學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)感覺壓力大，缺乏信心、耐心和興趣；（2）匯編語言程序?qū)W過后，學(xué)生評價是晦澀難懂，不知道為什么學(xué)，做什么用，非常迷茫；（3）配套驗證性實驗內(nèi)容阻礙了發(fā)散性的思維。（4）教學(xué)方法和考核方式陳舊導(dǎo)致學(xué)生習(xí)慣于死記硬背，以應(yīng)試為目的學(xué)習(xí)這門課程。鑒于這些原因，必須進行《微機原理與控制技術(shù)》課程的教學(xué)改革。
一、改革課程知識體系，改良教學(xué)內(nèi)容
1.堅持工程教育與創(chuàng)新教育相結(jié)合，加強基礎(chǔ)，強化工程，激發(fā)興趣。筆者在第一堂課上，展示美國“Big Dog”機器人視頻，告訴學(xué)生該機器人涉及的微機控制相關(guān)技術(shù)；通過講解NI公司的“鉛筆自動分揀”視頻案例，讓學(xué)生對于檢測環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)有直觀的認識；另外，“電鋸緊急制動”視頻案例也生動、形象地凸顯了微機控制的重要性。在第一堂課上就讓學(xué)生看到該課程涉及到的技術(shù)的應(yīng)用前景，體會到在應(yīng)用該課程的知識解決具體工程技術(shù)問題的樂趣，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和學(xué)習(xí)質(zhì)量。
2.教學(xué)體系改革。為了提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，在該課程之前要求學(xué)生先修《計算機基礎(chǔ)》、《自動控制原理》、《模擬電路》、《數(shù)字電路》及《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》等課程[2]。《微機原理與控制技術(shù)》課程的開設(shè)時間在上述課程之后，這樣，課程理論講解過程涉及到數(shù)制、拉式變化、電路的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生已經(jīng)比較熟悉，講解可以側(cè)重于離散化控制系統(tǒng)的相關(guān)理論，如Z變換、數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計與數(shù)字控制器的直接設(shè)計上，注重理論授課過程與教學(xué)案例的結(jié)合，縮減純理論的授課時間，實現(xiàn)與傳感技術(shù)、自動控制、模擬電路和數(shù)字電路等課程內(nèi)容的結(jié)合。該課程可以為后續(xù)“單片機原理與應(yīng)用”奠定基礎(chǔ)。配合該課程的理論教學(xué)，開設(shè)微機接口應(yīng)用試驗、步進電機實驗、溫度測控試驗及工程訓(xùn)練內(nèi)容，達到理論知識的靈活運用，鞏固教學(xué)成果。
3.教學(xué)內(nèi)容改革?！拔C原理與自動控制技術(shù)”課程的任務(wù)是使學(xué)生在掌握微機原理的基礎(chǔ)上，對以前所學(xué)電類課程知識有更加深入的理解和綜合運用的能力，并對微機系統(tǒng)及其控制應(yīng)用有足夠的理解，為學(xué)生建立機電結(jié)合的知識結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。具體教學(xué)內(nèi)容安排如下：①微機原理與接口技術(shù)。該部分教學(xué)內(nèi)容安排如下：微型計算機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；半導(dǎo)體存儲器的特點、分類及應(yīng)用；可編程并行接口8255的功能與接口方法；可編程串行接口8251；可編程定時器/計數(shù)器接口8253；可編程中斷控制器接口8259的功能及與8086/8088微處理器的中斷配合應(yīng)用等知識簡單掌握；重點掌握A/D和D/A接口的程序控制；輸入輸出接口與過程通道的功能及主要分類；典型電路的使用；常用抗干擾技術(shù)的原理與應(yīng)用；常用傳感器工作原理及測量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。②數(shù)字程序控制和數(shù)字控制器的設(shè)計。首先以典型的矩陣式順序控制器、繼電接觸控制、可編程序控制器及微型計算機順序控制器為例講述順序控制。其次介紹數(shù)字程序控制原理，接下來講述數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計和離散化設(shè)計。重點講述PID控制器，包括PID控制器的控制算法、數(shù)字PID控制器的改進、PID控制器的參數(shù)整定等。最后簡單講述工程中會遇到的最少拍控制、純滯后控制、串級控制、前饋控制及解耦控制等。③計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)。在計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)中，摒棄原有的晦澀難懂、應(yīng)用性不強的匯編語言程序設(shè)計，學(xué)生可以利用已學(xué)的《C語言》來實現(xiàn)匯編語言同樣的功能。該部分授課以案例教學(xué)為主，講解城市交通管理控制系統(tǒng)分析與設(shè)計，該案例讓學(xué)生模擬實現(xiàn)；啤酒發(fā)酵過程計算機控制系統(tǒng)，重點讓學(xué)生了解傳感器、執(zhí)行器等元器件的選型、控制算法的設(shè)計、系統(tǒng)接口電路的制作、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。結(jié)合實際課題，講解本人團隊所研發(fā)的微型銑床的控制系統(tǒng)，帶學(xué)生現(xiàn)場參觀。通過這部分的學(xué)習(xí)，讓大家知道該課程的工程實際用途。④增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以把“微機原理與控制技術(shù)”的實踐教學(xué)分成實驗教學(xué)和工程實訓(xùn)教學(xué)兩個主要的環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造力。設(shè)計一個基于微機的具有A/D和D/A功能的信號測控裝置[3]。要求該信號測控裝置能夠接入典型傳感器、變送器信號，同時可輸出標準電壓/電流信號，并滿足抗干擾、通用性、安全性、性價比等原則性要求。工程實訓(xùn)教學(xué)依托工程訓(xùn)練中心和本人所在的科研實驗室，讓學(xué)生自主完成一個計算機控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計、安裝和調(diào)試。
二、提升實踐能力的啟發(fā)式教學(xué)方法研究
豐富課堂教學(xué)手段，梳理日常教學(xué)脈絡(luò)，完善教學(xué)日歷。探索一套與課程體系、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)相輔相成的教學(xué)模式，以啟發(fā)式教學(xué)為重點，采用先給出問題，再回到理論，最終落到工程應(yīng)用和實際；先從個別現(xiàn)象，再到一般情況；先從添補必要的零散知識，再到構(gòu)建出整體的知識系統(tǒng)，使學(xué)生從宏觀上掌握這門課程的核心理念和應(yīng)用環(huán)境，從微觀上擁有運用這類知識的理念、方法和手段。嘗試將實驗設(shè)備和微機設(shè)備引入教室（或者將課堂轉(zhuǎn)移到工程訓(xùn)練中心或?qū)嶒炇遥?，輔以具體的項目案例，邊講解邊演示邊練習(xí)，產(chǎn)生情景教學(xué)的效果[4]。教學(xué)中摒棄“填鴨式”的教學(xué)方法，而采用“吸引式”和“誘導(dǎo)式”的教學(xué)方法。采用視頻、動畫、講解、實訓(xùn)、討論等多種教學(xué)方式，教學(xué)方法和教學(xué)手段根據(jù)課程內(nèi)容靈活調(diào)整，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的邏輯思維能力和實踐動手能力，提高授課效率，并最終形成生動形象、手段豐富、與知識內(nèi)容相匹配的多樣化授課和學(xué)習(xí)方式。增加實際工程案例視頻，增加各種創(chuàng)新小制作視頻，豐富完善本課程的教學(xué)課件。廣泛收集NI公司的視頻資料、兄弟院校相關(guān)精品課件及工程實際案例等來不斷豐富、完善本課程的多媒體教學(xué)課件[5，6]。在日常的教學(xué)生活中，分配好不同課時的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)任務(wù)，針對具體的知識內(nèi)容采用最有效的教學(xué)手段和教學(xué)方法，將教學(xué)改革具體深入到每一個課時的每一個單元的教學(xué)環(huán)節(jié)上，讓整個教學(xué)流程脈絡(luò)更加清晰，層次更為分明，最終達到以整體教學(xué)思路帶動局部教學(xué)環(huán)節(jié)、以局部教學(xué)環(huán)節(jié)的完善提高整體教學(xué)質(zhì)量和效率。本課程教學(xué)中的圖表示例比較多，比如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、系統(tǒng)動態(tài)過程的響應(yīng)波形、基本單元的控制電路等，因此在教學(xué)中利用多媒體等手段，結(jié)合MATLAB工具進行仿真教學(xué)，不但可以增加教學(xué)的信息量，而且對插圖和課程中的重點和難點反復(fù)地進行指點和回顧，便于學(xué)生理解和掌握課程內(nèi)容。另外，學(xué)生可在計算機上進行仿真實驗，觀察控制效果，有利于提高課程的教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生解決實際工程問題的能力，也能節(jié)省實驗設(shè)備的投資。
《微機原理與控制技術(shù)》是一門集理論、實踐、應(yīng)用于一體的核心課程，筆者通過學(xué)生調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的《微機原理與控制技術(shù)》課程存在教學(xué)內(nèi)容龐雜、知識內(nèi)容理論性過強、實踐性不夠、學(xué)生對重點和脈絡(luò)難以把握、以死記硬背為主等問題。通過改革課程知識體系，改良教學(xué)內(nèi)容，采用提升實踐能力的啟發(fā)式教學(xué)方法，完善配套的實驗，切實提高了該課程教學(xué)的靈活性和開放性，有效減少了學(xué)生對該課程的畏難情緒，激發(fā)了學(xué)生對相關(guān)知識的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，提高了學(xué)生的工程意識和實踐能力。
參考文獻：
[1]李春葉，秦文萍.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的微機控制技術(shù)實驗教學(xué)研究[J].中國電力教育，2011，（19）：140-142.
[2]陸鋒，陳桂，林健.自動化特色專業(yè)控制類專業(yè)課程改革探討――以“計算機控制技術(shù)”課程改革為例[J].中國電力教育，2011，（13）：58-59.
[3]侯一民，史冬琳.《計算機控制系統(tǒng)》課程設(shè)計改革研究[J].課程教育研究，2013，（9）：90.
[4]張雪征.微機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)方法探討[J].高等教育研究，2011，28（3）：37-38.
