時間：2022-03-07 05:47:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇微機原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 計算機應用 計算機原理 高等職業教育 能力培養
引言：《微型計算機原理及應用技術》是高等職業學校計算機及相關專業一門非常重要的專業基礎課，同時也是一門發展迅速、與實踐結合緊密的學科，了解和掌握微型計算機原理和應用的知識是現代社會工程和科研人員比不可少的一項技能。對于高等職業院校的學生來講，掌握這門課就顯得十分重要。本文主要結合教學實踐，就充分調動學生學習的主動性，培養學生的創新能力和創新精神方面進行了詳細探討。
一、合理的把握教學的理論起點，側重硬件部分的教學
高等職業學校的學生掌握計算機的基本原理和計算機的工作方式方法是使得學生獲取后續學習能力和持續發展能力的重要保證。但在微機原理的教學過程中，許多內容比較復雜、抽象，學生難以理解。如CPU如何執行程序、存儲器的讀/寫操作、數據/地址線的合用、鍵盤的掃描等等。如何讓學生能更好地理解和接受這些知識，不產生厭學情緒，為此我在教學中合理安排好教學計劃，嘗試了多種教學方法，取得了一定的教學效果。
首先在制定教學計劃時，力爭做到重點突出、層次分明。在教學過程中，適時加入對知識縱向和橫向的延伸，如在介紹基本原理的基礎之上合理的介紹計算機應用的新技術，調動學生學習積極性的同時將計算機日新月異的技術發展介紹個學生。這樣才能夠最大限度的活躍課堂氛圍，讓學生能夠帶著對于新知識的新鮮感和求知欲進行課堂學習，起到事半功倍的作用。
其次在教學方法上，采用啟發、漸近、案例、比喻等多種教學方法，充分利用多媒體工具，提高學生的學習興趣和學習欲望，達到了所要的教學效果。如在介紹存儲器時，為了便于學生理解，我把存儲器比喻成了學生的宿舍，每個宿舍相當于每個存儲單元，每個宿舍都有門牌號那就相當于存儲器的單元地址，每個存儲單元可存放8位二進制數，那就相當于每個宿舍可住8個學生，存儲器讀數據比喻成學生走出宿舍，學生進宿舍就好比向存儲器內寫數據。在講算術運算指令時，采用啟發式教學，首先引導學生回憶標志寄存器的結構和數制計算時的補碼運算，在此基礎上再介紹算術運算類指令的格式和功能。有了這良好的理論基礎，再介紹十進制數轉換為十六進制轉換程序。用順序結構算法講解轉換過程，引導學生思考傳統算法的不足，為后續介紹循環結構打下基礎。
二、加強實驗教學，重視技能的訓練
微機原理是一門實踐性非常強的課程，在日常的教學中，除了要有很好的課堂教學來對學生進行指導之外，實驗教學的環節也是必不可少的重要環節。受傳統教學的影響，實驗課程往往局限于對理論的驗證或者是課堂教學的補充，這就在很大程度上限制了學生綜合素質的培養。實驗課程應該促進學生的學習動機，使得學生可以處在一種期望和主動學習的狀態，通過實驗課程來培養學生的學習興趣。在實驗過程中，采用多種教學方法相結合，提高教學效率。如對于一些驗證性實驗和簡單的程序設計等基礎性實驗，可以通過演示法進行教學。對于一些設計性實驗，可采用啟發、案例、討論等方法來進行教學。比如在講授可編程并行通信接口芯片8255A時，如果單純只講它的內部結構、引腳和功能、控制字和它的工作方式，學生對這些枯燥的內容就很難理解，通過“交通燈控制”實驗，讓學生通過編程來實現信號燈的控制，這樣學生通過動手明白了如何設置控制字來控制各端口的工作方式、各個端口在不同工作方式下的狀態等內容。
當然在具體的實驗過程中，由于每一個章節的教學內容都有不同的側重，學生在進行實驗的時候其動手能力也是不斷的變化的，所以其教學的深度和難度也會不斷的調整和變化。因此在微型原理的教學中務必要緊扣高職學校教學的特點，更加貼近實戰，這樣才能真正促進學生綜合素質的全面提升，為學生工作學習養成良好的習慣。
三、引入工程意識，豐富理論知識
高等教學的特點和目標是將使用作為主導思想來貫穿在整個教學之中。為了可以在教學中能夠讓學生從整體上把握計算機學習的系統性，就必須將工程的意識引入到日常的教學中，以此來達到提升學生理論知識的目的。教學中，老師可以多給學生講解一些計算機領域發展中新的技術和前沿信息，一方面可以有效的激發學生學習的積極性，另一方面通過老師的講解，可以促使學生計算機學習的理論知識更為豐富。
計算機工程是一個系統的知識體系，需要學生長期的積累才能達到良好的效果。但是僅僅依靠高職階段的課本知識還是遠遠不夠的，需要老師引導學生進行計算機學習體系的構建。而最為關鍵的是要培養學生學習計算機的興趣，樹立起長期學習計算機知識的目標，通過一次次老師的啟發中，使得學生在學習中獲取成功和收獲，最終幫助學生構建起屬于自身的計算機知識體系。
四、結束語
《微型計算機原理及應用技術》主要講授的是一些原理性知識，學生能否通過老師的教學獲得知識，這雖然和教育的對象以及教學的環境有著密切的關系，但這更取決于學生的決心。高等職業學校教學中面臨的困難不少，但老師只要充分的考慮提升學生綜合能力的目標，不斷的進行教學方法的探討，尋找適合自己所帶班級學生特點的教學方法，發揮學生在課堂中的主體作用。只要教學以學生成長做為教學的動力和目的，就能夠使得學生在獲取知識的同時掌握學習的能力和方法。
參考文獻：
[1]周佩玲 彭虎 傅忠謙 《微機原理與接口技術（基于16位機）》電子工業出版社 2006.
[2]朱金均 《微型計算機原理及應用技術（第2版）》 機械工業出版社
關鍵詞：微機原理與接口技術；教學改革；實驗教學
微機原理與接口技術是高等學校電子信息類專業的主干本科專業課程。該課的教學目的是，通過本課程的學習，學生從應用的角度出發，在理論和實踐的基礎上掌握微型計算機的基本組成、工作原理、匯編語言程序設計、接口電路及硬件的連接，建立系統的整體概念，具有微機應用系統軟、硬件開發的初步能力[1]。可見，課程內容兼顧了硬件和軟件兩方面的特點，具有涉及的知識面廣、實踐性強的特點，而且隨著當代信息科學技術的發展和社會對人才要求的提高，各種新型的微型計算機技術和虛擬仿真和設計技術大量使用[2-4]，所以有必要對這門課程進行教學改革和優化[5-7]，達到教學相長的目的。
1課程內容與結構優化
微機原理與接口技術課程以高級語言程序設計、數字/模擬電子技術為前級課程，概念多、專有名詞多、接口芯片多，學生普遍反映課程內容抽象，學起來較困難，從而失去了學習的信心，教學效果不理想。但是該課程是后續課程，如單片機技術、可編程控制器原理及應用、DSP原理及應用、嵌入式系統設計、計算機控制技術等課程學習的重要基礎，具有重要的地位，如圖1所示。因此，對該課程的教學內容和結構進行優化具有很大意義。
計算機科學發展迅猛，新技術層出不窮，從八十年代初的8位機Z80模型機到現在的Pentium系列模型機或高端嵌入式技術，相應地，微機課程的教學對基礎性、先進性和前沿性都有很高的要求，要求對傳統和現代的內容進行協調。
大學專業課程教學不同于職業技術培訓[8]，必須強調培養學生的專業基礎和分析能力，為進一步的深造作應有的準備，而不能盲目追求最新或最實用技術的講解介紹。因此，微機原理教學內容組織的指導思想是：從熟悉基本原理、基本概念入手，培養學生的分析和擴展能力，在保證基礎的前提下，注意引入計算機發展中涌現的新技術，科學合理地更新課程內容，保持先進性和時代性。
首先，由于這門課程概念多、比較抽象、內容相對枯燥，在具體課程內容組織中，教師仍舊以Intel的16位微處理器8086為主，詳細講解其執行部件EU和總線接口部件BIU架構、管腳定義與作用、各種總線操作時序、指令系統和匯編程序設計方法。在I/O接口部分，則以并行接口、串行接口和定時器/計數器接口為例，教師重點講解I/O接口的基本原理及典型電路。因為以8086 CPU為核心的講授在內容和方法上都比較成熟，有利于基本概念和基本原理的引入介紹。教學實踐證明，如果一下子將教學內容全面提升到32位，如Pentium系列微機，則很多概念和技術成了沒有根基的東西，學生糾纏于高端CPU的技術細節中，無法理解和領會微機硬件結構和接口技術發展的過程，學習起來難度太大，無法達到應有的教學效果。
其次，在教學內容中適當地補充最新的微機技術，并保持對國外原版計算機系列優秀教材的關注，主動學習和消化吸收其先進的技術和方法，將之引入課程教學中。例如，筆者在教學中將ARM32位嵌入式芯片的開發技術引入到課程內容講解中，使大學的課程教學能和現階段主流項目研發中使用的技術相銜接，開闊了學生的視野，也為學生走出課堂、適應社會技術發展作準備。
2課堂教學方式優化
2.1靈活應用多媒體教學輔助手段
在教學中，良好的教學方式和手段是通過課程內容傳授培養學生能力和素質的保證。在微機原理課堂教學中，相當多的內容只是用文字描述和定義，其對象看不見、摸不著，學生普遍感覺比較抽象和枯燥，只知其然不知其所以然。因此，必須要摒棄傳統照本宣科的講授方法，通過多媒體輔助教學手段的靈活應用加以改變。多媒體技術是先進的計算機技術與視頻、音頻和通信等技術融為一體而形成的新技術。通過使用多媒體教學手段，把文字、圖形、聲音、動畫等媒體形式有機地組合在一起，抽象知識具體化和形象化，可以有效加強學生的理解和記憶。
例如，在講授指令系統的尋址方式時，教師可以把執行部件EU、接口部件BIU和存儲器等部件執行不同尋址方式指令的變化，做成Flash課件演示。讓學生清楚地了解指令執行過程中EU、BIU中的寄存器等部件以及存儲器存儲單元中內容的變化，并理解各部件之間的構造、功能和指令執行過程中的互相配合過程。這樣一來，學生通過感性的認識，可以記得更加牢靠。
2.2引入現代仿真技術加強教學
隨著計算機技術的發展，虛擬儀器和仿真技術已經成為現代科學研究和技術開發的利器。同樣，將這些現代仿真技術引入課堂教學中，彌補課堂教學中只有枯燥講解而缺乏實際操作環境的不足，可以大大提高教學質量。
例如，EMU8086仿真軟件可以很好地輔助課堂教學。EMU8086是基于8086 CPU的仿真軟件，與8086的功能十分相近，其內部集成了匯編程序編輯器、匯編器、連接器、參考資料、例程、學習指南和虛擬硬件等。它能模擬真實微處理器的每一步驟，并顯示內部寄存器、存儲器、堆棧、變量和標志寄存器，而且其中任何一個數值都可通過鼠標雙擊來改變。同時，它還虛擬了微機顯示器、交通紅綠燈、直流步進電機、LED等外設，因此是一款可以很好地輔助微機原理教學的仿真軟件。圖2所示是筆者將EMU8086用于輔助匯編語言程序設計教學的例子。由圖可知，程序可以單步執行或全速執行，每步執行過程中，各寄存器內容變化一目了然，學生可以設置觀察窗口觀察變量與堆棧變化等。其他的仿真軟件有Proteus等。
2.3加強網絡教學平臺的應用
為了延伸課堂教學，打破課堂教學時間和空間的限制，筆者將網絡技術的發展引入微機原理課程的教學中，建立了網絡教室。課堂教學的每個課件和多媒體動畫都會上傳到網絡教室中，學生可以在課前下載預習，提高課堂的參與度。同時，網絡教室也提供工程項目技術資料、課外擴展閱讀材料以及其他相關英文資源、國外著名高校的課堂講課錄像等，學生在這里可以獲取原汁原味的國外相關技術知識。網絡教室不僅提供了一個資源共享的網絡平臺，還可以使老師和學生突破時空局限，通過網上授課、網上提問、網上作答甚至網上實驗和網上考試等，更大程度地提高學生與老師交流的便利性。
3實踐教學環節優化
3.1上機實習和操作實驗結合，增加設計性實驗
如前所述，微機原理與接口技術是實踐性和操作性很強的課程，實驗環節是課程教學的重要方面。筆者根據教學實際需要，把實驗劃分成上機實習和操作實驗兩部分。
上機實習是理論課程的上機作業，主要針對指令系統和匯編語言程序設計的學習。由淺入深地分為驗證性題目和設計性題目。在教學實踐中，筆者要求學生在個人電腦上安裝EMU8086仿真軟件，進行程序的編制和調試，并最終提交上機實習報告。
操作實驗需要到實驗室進行，實驗內容也是由淺入深地分為I/O接口基礎實驗和設計性綜合實驗兩部分。主要針對微機I/O接口的學習和系統綜合設計能力培養。I/O接口基礎實驗是為了鞏固學生對基礎理論知識的理解，并培養學生基本的實驗操作技能和方法；設計性綜合實驗是以某一設計目標為導向的開放性設計題目，學生也可以在教師的指導下自擬設計性實驗題目。
以前的微機原理實驗教學都是在設定好的條件和環境下進行驗證性實驗，學生學習的積極性和創造力都沒有得到發揮。筆者進行實踐教學環節的優化，將上機實習和操作實驗靈活結合，有效地協調教學內容多和教學學時數逐步減少的矛盾，有利于學生課后的學習思考、鞏固加深。而且設計性實驗的開出可以鍛煉學生的綜合程序設計能力和綜合創新能力。
3.2先進虛擬仿真技術在實驗中的應用
根據實際教學經驗，在操作實驗中，因為實驗時間較短，學生沒有充分時間對一些異常現象或程序預期輸出和實際輸出不相符的情況進行仔細觀測、研究和試驗，只得草草收兵。或由于實驗設備的大部分連線已經固定，學生實際連線操作較少或較簡單，實驗未能使學生對理論課程內容有深刻的感性理解。甚至由于實驗設備接口的頻繁插拔，造成設備的損壞而一時難以修復，導致實驗無法繼續進行。
因此，我們在課程教學，特別是實驗教學中引入了先進的虛擬儀器仿真技術-Proteus，來彌補實驗室實驗的缺陷，增加實驗的靈活性，加深學生對課程內容的理解。
Proteus是一款嵌入式系統設計和仿真軟件，可以分析、仿真各種模擬器件和集成電路，同時提供示波器、邏輯分析儀、信號發生器等虛擬儀器儀表。在Proteus7.5SP3版本中，已經開始提供對8086芯片及相關接口的支持，可以用于微機原理實驗教學的虛擬仿真。圖3給出了一個利用8086 CPU、8255A，8251A和8253A進行綜合設計的仿真原理圖，加上相應匯編程序，則可實現計算器的仿真。
同樣地，我們可以利用Proteus實現微機原理實驗教學中的內存擴展、并行接口、串行接口、A/D和D/A轉換、中斷等實驗。同時，也可以利用Proteus仿真軟件進行開放性實驗的設計，提高學生的綜合知識應用能力。
4結論
從實際教學效果來看，通過從課程內容與結構的優化、課堂教學方式的優化和實踐教學環節的優化三個方面對微機原理與接口技術課程進行改革后，學生學習的積極主動性有了明顯提高，課堂氣氛活躍，參與度高。對相關后續課程和設計的跟蹤調查也表明，學生在此課程中普遍提高了知識綜合和設計能力。
參考文獻：
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Exploration on Teaching Optimization of Microcomputer Principle and Interface Technology
CHEN Zhiming
(Department of Electronic Science, Huizhou University, Huizhou 516007, China)
關鍵詞:微機原理與接口技術;教學;匯編
中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 10-0000-01
Brief Talking about Teaching of “Microomputer Principles and Interface Techniques”
Lv Xue
(Huaxia College,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)
Abstract:"Microcomputer Principle and Interface Technology" is a basic course,engineering students is a bridge course,is the basis for turning professional required courses,most students find this course difficult to learn,difficult,boring,tasteless,for these situations teaching us to discuss.
Keywords:Microomputer Principles and Interface Techniques;
Teaching;Assembly
一、引言
計算機是上個世紀四十年代的產物,世界上的第一臺計算機問世于1946年2月15號,當時正處在第二次世界大戰期間,美國的導彈研究所為了計算導彈的運行速度委托了賓詞法尼亞大學研制計算機,最終在1946年2月15號研制成功。《微機原理與接口技術》在工科專業,特別是電信、檢測、自動化的必修課程。
二、課程內容及安排
《微機原理與接口技術》是一門實踐性和應用性很強的課程。主要的重難點包括了以下幾個方面的內容:計算機的基本工作原理、匯編語言程序設計的基本方法、微機系統與輸入輸出設備的典型接口電路和接口技術。
在這里我們可以根據所授課專業的不同,總體將內容分為兩大部分:微機原理、接口技術。
(一)微機原理部分
1.微型計算機的基本概念。
包括計算機的發展歷史、分類、趨勢,CPU的發展歷史,典型的微型計算機代表,計算機中的數制及編碼,將學生慢慢的帶入到微機的世界中來。
2.微處理器與總線。
首先介紹微型計算機系統的系統總成,使學生有了微機系統概念后,再進入CPU的學習,CPU是微機的核心,那么針對典型的8086和8088CPU進行內部結構和外部引線的介紹。在8086/8088CPU的教學中,重點要注意內部存儲器的講授,8086/8088CPU是現在計算機發展的奠基石,特別是“分段技術”和“指令預取隊列”。
第二部分為總線技術,首先把總線概念給出,再依次介紹總線的的基本功能,與CPU、外設之間的關系,最后舉例說明8086/8088系統總線。
3.8086/8088指令系統。
這一部分內容是后續匯編語言程序設計的基礎,指令的尋址方式是指令運用的前提條件,指令的功能及編程方法都是在指令的尋址方式之后給學生介紹,由于指令較多學生容易出現記憶混亂的現象,我們在講授時應當分類總結。
4.匯編語言程序設計。
這一部分內容是對前面講授內容的總結及應用,匯編語言的設計時以指令為基礎的,首先要給出匯編語言的編程概念,與高級語言的不同之處。其次要多舉例說明匯編語言的編程方法,比如常見的順序程序、分之程序、循環程序等等。最后對一些常用程序設計進行舉例說明。
(二)接口技術部分
這一部分以中斷技術開始進行講解,中斷技術是《微機原理與接口技術中的》的重點內容。
1.中斷技術。
首先要告訴學生什么是中斷,再依次講解中斷原理,中斷系統組成及其功能,8086的中斷系統等等。中斷的處理過程,中斷向量表;中斷嵌套的概念,在這里還要介紹一種常用的中斷控制器8259A,中斷控制器8259A的功能及使用,編寫初始化程序和中斷服務程序。初始化控制字和操作控制字的作用和使用。最好舉例子進行說明。
2.微型計算機的輸入/輸出。
I/O接口的作用和一般結構;I/O編址方式和I/O傳送方式;并行接口8255A的原理、模式、輸入/輸出控制及擴展方法,使用并行接口器件8255A解決一些簡單實際問題。
定時/計數器8253的原理及使用方法(工作方式設定、定時時間、常數計算、初始化程序)。
三、實驗教學
《微機原理與接口技術》這門課程的實踐性較強,在這里我們需要以多實驗進行輔助教學,讓學生能提高動手能力。主要可以分為兩大部分:軟件編寫,硬件接口。依據學生的專業性質進行適當的調節,使學生通過實驗教學真正的能進行控制語言的編寫。
四、學方法與手段
由于《微機原理與接口技術》這門課程學時較長,內容較多,難記憶,我們不能用填鴨式的方式進行教學,必須想辦法提高學生的學習興趣。
(一)實行啟發式教學
教學采取以學生自學為主、教師重點講授為輔,理論與實踐結合的方式進行。仍以板書授課為主,精講主要內容,相對容易或非重點內容留給學生自學,以彌補課程時數不足問題。啟發式教學不僅有助于培養學生獲取信息,利用課內、外學習和掌握知識的能力,而且有助于學生對問題進行分析、判斷和獨立思考的能力的培養,實現了融“教”與“學”為一體、理論教學與實踐教學為一體、課程教學和課外教學為一體的教學方式,從而取得了良好的教學效果。根據自己的教學經驗,恰當引入啟發式教學,活躍課堂氣氛,適當互動,調動了學生學習的積極性。
(二)綜合式
將板書、錄像、實物、課件等教學方法相結合,發揮各自優勢,使教學方法和手段靈活多變,具有激發學生的好奇心,對課程不斷有新鮮感的特點。在教學方法上,重點研究和實踐如何提高單位時間的教學信息量的有效方案、優化課堂講授內容、協調好基礎與新技術的關系,并交叉使用講授與自習兩種方式。
(三)電子課件式
采用生動的電子課件,再輔以必要的板書,一方面使抽象的問題(例如電機的旋轉、接觸器的動作等)變得形象具體,另一方面增加了課堂信息量,解決了教學時數與內容的矛盾。
參考文獻:
關鍵詞：微機原理；多媒體；比喻；C語言
《微機原理與接口技術》課程是職業院校計算機及其相關專業的一門重要的專業基礎課。課程任務是使學生建立微機系統的整體概念，具有應用接口芯片進行軟硬件開發的初步能力。但是，由于目前學生入學門檻有所放低，學生總體素質也有所下降，所以如何上好《微機原理與接口技術》這門課程，已成為職業院校教師必須深思的課題。根據本人的教學實踐和學生的反饋信息，并結合該課程的特點，我在教學過程中對其教學方法進行了一些探索。
一、微機教學中存在的問題
《微機原理與接口技術》這門課程內容抽象，知識點多，并具有理論與實踐、硬件與軟件相結合等特點，再加上計劃課時有限，導致教師很難在有限課時內較好地完成教學任務。
這門課程教學難度大，學生學習興趣差，普遍感到這門課難學、難懂，多數學生學習目標不明確，總體概念建立不起來，思路不清晰，學習這門課的角度掌握不準確。
二、明確教學目標，激發學習動機
針對該門課程的特點和學生狀況，為調動學生的學習積極性和主動性，在教學中，教師首先要讓學生明確以下幾個問題：
1. 明確學習的側重點
學習《計算機應用基礎》，我們可以演示規范的電子表格，播放一段幻燈片作引導；學習《微機原理與接口技術》，我們也可通過多媒體演示微機應用的例子開始。如多點數據采集系統，通過傳感器A/D轉換電路采集溫度、壓力等；利用8255A芯片控制LED數碼管的亮和滅，模擬十字路口的交通燈控制系統等。通過這些演示，一方面能使學生明確該課程的實用性，激發學生的學習熱情；另一方面能使學生有一個總體的認識，了解人們是怎樣用微機進行控制的，知道應用微機操作的具體過程。比如在對紅綠燈的演示中，我們可以進一步有意通過鍵盤改變程序的內容，使燈亮的盞數發生變化，延時時間加長或縮短，并且在操作中我們也可有意將程序改錯，觀察數碼或屏幕顯示的錯誤信息，然后再改正過來正確顯示，從而使學生了解人機是怎樣會話的、人們的意圖是怎樣通過編寫程序控制微機實現的。這樣，就能使學生加深理解該課程的側重點，掌握編程和接口連接的方法，并能向微機發出命令進行控制操作。
2. 明確從應用的角度學習微機原理，將微機作為一種工具使用
要使學生具有計算機的應用技能，我們就應先從使用的角度、而不是從維修的角度詳細講整個系統的工作過程。如汽車是人的代步工具，從使用角度來說應學習駕駛技術、考駕照，而不是學一定難度的維修；同樣電腦代替不了人腦，但其作為一種工具，可幫助人們實現工業、交通的自動控制。所以，按照心理學上認知規律，要先從應用角度學會如何操作微機，實現其控制功能，而不是一開始就要對整體微機系統和工作原理進行深入分析，對微機故障進行維修。因此，對于編程序要著重學習CPU的寄存器、中斷方式、存儲器的地址分配、端口地址等，對于接口的連接要熟悉典型接口芯片的功能、各個引腳特性、工作方式等。
三、改進教學方法，突破難點
1. 利用多媒體教學，使抽象內容形象化
由于微機內部芯片的高度集成化，其工作原理講解起來比較抽象，工作過程難于理解。特別像寄存器、存儲單元內容看不見、摸不著，傳統的教學方式效果不理想。為此，我們可利用多媒體進行輔助教學，將抽象、復雜的內容采用直觀、形象的多媒體課件進行演示，化抽象為具體、化難為易，以利于學生理解和掌握，提高學生學習的興趣。
教材中各種圖比較多，如原理圖、時序圖以及流程圖等，如果我們用傳統的教學方式，既費時又不規范。而運用多媒體課件輔助教學，可很快直觀地展示給學生，對重點內容可用不同的顏色標注，需強調的內容可用閃爍方式顯示，使學生緊跟老師的思路，既省去了大量的板書時間，又以整齊、美觀和可重現等方式展現課程內容，提高了教學效率。實踐證明，采用現代化的教學手段，可以把原本枯燥的硬件課程講解得生動易懂，加深學生對理論知識的理解，達到事半功倍的效果。
2. 形象比喻，深入淺出
比喻就是打比方，根據事物之間的相似點，把某一事物比作另一事物，把抽象的事物變得具體，把深奧的道理變得淺顯。該課程內容抽象，學生學習起來困難較多，在教學過程中，我們可拿一些生動、形象的例子來作比喻，以便學生理解和掌握。
如尋址方式，指令操作首先要尋找操作對象的操作數，為提高CPU的運行速度，CPU中設有寄存器可暫存數據，而數據主要存在存儲器中。若操作數在寄存器中可直接找到，就是直接尋址；若操作數在存儲器中不能直接找到，可通過寄存器中的有關信息找到，即寄存器間接尋址。我們可用去宿舍找學生作比喻，若知道學生的具體房間號，可以直接去找（直接尋址），不知道可以去宿舍值班室詢問，得知學生房間號后再找到學生，這就類似于寄存器的間接尋址。
又如中斷引入解決了高速CPU與低速外設信息的交換問題，CPU由被動變為主動，采用分時操作，從而大大提高了效率。如何使學生理解中斷的執行過程，我們可用優秀售貨員或以教學講課中學生有問題舉手提問作比喻，教師允許學生提問并作出回答，即為響應中斷和執行教學中斷服務的程序過程。
另外，刷新可用慢撒氣的自行車作比喻，中斷擴展電路8259A可比作經理的秘書等。課本中許多枯燥抽象的問題，多能與生活中的事情聯系起來，通過恰當的比喻會使它們變得生動形象，易于被學生理解和接受。
四、結合C語言學習匯編語言
建構主義認為學習不是被動接受刺激的過程，而是學習者通過新舊知識經驗間反復的、雙向的意義建構過程。因此，學生已有的知識經驗對于學習新知識具有重要的作用。多數學生已有了高級語言的基礎，如C語言，教學過程中我們可利用學生已有的知識、熟知的事物恰當地運用類比，學生學習的興趣就會很濃，更重要的是學生對所學的知識不容易遺忘，而且能達到“舉一反三”“觸類旁通”的效果。
如兩種語言設計中相似之處較多：（1）程序設計的基本步驟：分析題目確定算法、畫程序流程圖、編寫源程序、上機調試。（2）程序的四種基本結構：順序、選擇（分支）、循環、函數（子程序）。（3）典型程序的算法：找最大值、最小值，冒泡排序，對分查找等。
又如兩種語言的不同之處：在輸入、輸出部分中，C語言是高級語言，輸入、輸出分別由賦值語句、輸入函數（scanf）、輸出函數（printf）實現，如X=3對于數據放在哪不用考慮；而匯編語言是面向機器的語言，因此編程應了解對應微型機的結構，如存儲區的地址分配、外設端口地址分配，然后分配程序所要使用的存儲器、寄存器，規定數據輸入、輸出的方式等。因此，用匯編語言要考慮數據放在存儲器哪個單元，如何找到即用什么尋址方式取出操作數，數據處理完后還要考慮放回到哪個存儲單元，或通過哪個端口輸出等。
這樣，結合C語言學習匯編語言，既便于學生對匯編語言的理解，又加深了學生對C語言內容的掌握。
在《微機原理與接口技術》教學中，我們針對教材和學生的實際，不斷改進教學方法，使枯燥抽象的內容變得形象生動、深入淺出，調動了學生學習的積極性，也使教學質量在不斷提高。總之，《微機原理與接口技術》課程的教學改革不可能一蹴而就，需要職業學校的教師進行不斷地探索和實踐。
參考文獻：
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關鍵詞：自投裝置；切換原理；切換判斷；故障處理
中圖分類號：TM文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2012)022-0190-01
1備自投裝置概述
隨著電網規模的逐漸擴大，對供電的可靠性逐漸提高，例如有關的國家標準和電氣規程規定，對于一級負荷應該采用兩個完全獨立的電源供電，當其中一路電源發生故障或者停電檢修時，應外一個獨立電源能繼續供電。在各種發電廠中，微機備自投裝置主要用于廠用電備用線路、備用變壓器的自動投入。由于備自投裝置能夠提高供電的可靠性，并且其投資費用較低，故在發電廠、變電站和各級配電網中都普遍應用。
2微機備自投裝置的基本原理
1）微機備自投裝置保護功能的基本原理。備自投裝置的發展經歷了整流型、晶體型、集成電路型和微機型四個階段，各個階段的主要在于邏輯功能的實現和對電壓量、電流性和開關量的運算方式的區別。目前微機型備用自投裝置成為市場中的主流產品，它是將各個采集得到的模擬量通過A/D轉換或壓頻變換器的方式轉換成開關量，然后對開關量進行邏輯判斷，并根據判斷結果使相關斷路器動作。
圖1為廠用電的一次接線，該接線系統有兩條進線、兩臺變壓器一臺運行另一臺備用或兩臺變壓器并行運行。當該系統采用以下運行方式時：1DL、3DL合，2DL斷開，則線路1帶兩段母線并列運行，線路2為備用線路。當1#進線電源因檢修或故障被斷開后，2#進線開關應自動投入，且只允許動作一次。
微機備自投裝置在充電完成后，動作過程是：Ⅰ母線無壓（母線電壓小于定值），U2有壓（檢2＃線路有壓投入），I1進線無流，經T1延時跳開1DL。保護確認1DL跳開后，且Ⅱ母線無壓則延時T2合2DL。
根據實際的工作經驗，備自投滿足以下條件下，其功能才能得到充分發揮：①備自投裝置應該在停電的較短時間范圍內，把供電電源切換到備用電源；②備自投裝置必須在備用電源的工作母線失壓時動作；③為了避免母線上發生持續性故障時備用電源被投入到故障元件上，備自投裝置必須動作一次；④當備用電源沒有電壓時，備自投裝置動作沒有任何效果，因此在此情況下，備自投裝置不應該動作；⑤備自投裝置不應在電壓互感器的熔斷器斷開的情況下動作。
2）微機備自投的邏輯判據。微機備自投裝置從根本上講屬于簡單的邏輯運算，性能優良的微機備自投裝置要具有完善的備自投邏輯方案，除此之外還要根據實際的運行環境進行設計，不能不切實際地設計適應一切故障情況的邏輯判斷，這樣不僅會導致邏輯關系的復雜，也會使設備的可靠性大大降低。
3微機備自投裝置的應用
1）IMP-3802微機備自投裝置介紹。IMP-3802微機備自投裝置具有自動選擇自投方案、自動識別運行方式、分段母聯電流保護、分段母線電流速斷保護和PT斷線告警等功能。該裝置采用32位DSP，具有處理速度快，測量精度高等優點，具有完整的動作記錄和外部開關量監視功能，同時還具有友好的人機界面，支持RS485、RS232通訊方式。交流電壓回路連續工作時能夠承受1.2倍的額定電壓，允許10s的1.4倍額定電壓。交流電流回路連續工作時能夠承受2倍的額定電流，允許10s的10倍額定電流。
2）微機備自投裝置的啟動條件。微機備自投裝置啟動的條件是工作母線失壓，為了防止電壓波動導致的誤動作，IMP-3802微機備自投裝置設置的有啟動延時。為了防止微機備自投裝置對線路倒送電，備自投裝置在延時啟動后跳一次斷路器，并且把檢查斷路器跳位輔助觸點作為啟動合閘的必要條件。對于供電容量大、供電線路長、對連續供電要求高的重要負荷一般采用直接自投方式。
3）微機備自投裝置應用中的一些特殊問題處理。①無功補償電容器的處理。對于線路中的無功補償電容器，補償電容器如果設備有低壓保護功能，為了避免重合閘時母線帶電后損壞補償電容器，當工作電源出現故障或斷開檢修時，低壓保護功能應該先切除補償電容器，然后再啟動備用電源供電；②多級備自投的配合。當電力系統中設置有多級微機備自投裝置時，應該綜合考慮多級備自投設備之間的關系。實際工作中一般的原則是高可靠性、高電壓等級、斷電后影響面較大的備自投裝置優先動作。低可靠性、低電壓等級、斷電后影響面較小的備自投裝置后動作。
4）使用維護及故障處理。①使用維護：IMP-3802微機備自投裝置在使用時要保證環境溫度在-5℃～+50℃；大氣壓力在86～106kPa；相對濕度在5%～95%；環境介質中不能有導致絕緣損壞的腐蝕性氣體。裝置在投運之前首先要進行外觀檢查，檢查裝置的外觀是否有撞擊、損壞，檢查裝置的液晶顯示屏是否完好，檢查裝置的鍵盤是否靈活。然后要進行通電檢查，當按照接線圖給裝置接通電源之后，觀測裝置的運行指示燈是否不停的閃爍。最后要根據裝置的操作指南對設置進行操作，檢查是否有功能上、操作上和顯示上的異常；②故障處理：IMP-3802微機備自投裝置本身具有監視功能和完善的自診斷能力，當出現故障時能夠進行具體的定位。一旦裝置出現故障，裝置在自檢中會對故障的類型和故障具置進行準確的描述，并且把故障信息進行保存和輸出。例如裝置設置的有PT斷線告警功能，當PT斷線后，保護裝置會立刻輸出報警信號。同時裝置具有故障模擬功能，可以模擬的故障有A/D故障、RAM故障和出口通道故障等。
4結束語
微機備自投裝置由于大大提高了供電的可靠性，并且其投資費用較低，使用方便，目前，在發電廠、變電站和各級配電網中得到了普遍
應用。
參考文獻
關鍵詞：微機原理與接口 教學改革
探討
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1002-2422(2010)02-0049-02
1 課程教學改革探討
1，1教學設計改革
為了避免學生因課程知識點多、難度大而對課程的學習產生畏懼，教師有必要對教學內容進行合理組織，對教學過程進行精心的設計。
首先要上好第一堂課。俗話說的好，好的開始等于成功的一半。在開始講授課程內容之前，很有必要強調學生學習態度，告訴學生“態度決定一切”，讓學生全面了解課程的性質與地位、課程的教學主線、課程的教法與學法及課程的考核方式，強調“我要你學”和“你自己要學”所產生的學習動力與學習效果是完全不同的，同時，可以通過演示幾個實用而簡單的小程序來增加學生的學習興趣，減少學生對課程學習的畏懼感，如用匯編語言編寫的摧毀CMOS密碼小程序、鋼琴演奏程序等。微機原理與接口課程涉及到計算機的軟件與硬件兩個方面的知識，而關鍵點又在于應用，即把硬件與軟件結合起來用于實踐，所以強調課程的考核主要是學生學習態度、學習過程與知識應用能力的考核，學生沒有必要死記硬背書本理論，關鍵是理解這些理論知識。并將其應用到微機實驗與課程設計中去。
其次要明確一條主線，把握兩個方面，抓住一個關鍵。在微機原理與接口的教學過程以計算機組成為主線，即從微處理器―>存儲器―>I／O接口―>外設，這樣做有利于學生把所學的知識串聯起來。微機原理與接口課程內容涉及計算機軟件和硬件兩部分。在軟件方面，對微處理器來說，程序員關注的是寄存器，對存儲器來說，程序員關注的是邏輯地址，而對于端口，程序員關注的是端口號或地址；在硬件方面，更多的是關注硬件的功能，硬件之間的連接、通信方式與應用，而且只有應用才可能把計算機軟件和硬件兩部分有機的結合起來。在教學過程教師必須把握理論以“必需、夠用”為原則，并將相關的內容科學地組合到一起。例如在講述軟件部分時，可將“指令系統”這一章節的轉移指令與分支、循環程序設計相結合，標志操作指令與標志寄存器相結合，串處理指令與循環程序設計相結合，中斷指令與中斷系統相結合，輸入輸出指令與輸入輸出系統相結合，這樣做可以幫助學生理解匯編指令的用途，并對匯編指令進行分類總結，有利于學生編程能力的培養與提高。在講述硬件部分時，采用先綜合后具體，重應用與輕細節的方式。對于微機應用系統中的各種接口芯片，首先介紹其功能與應用場合，然后再介紹芯片的具體細節，重點介紹芯片與其它功能部件的配合、連接與應用。另外，在教學過程中必需注重把計算機系統的軟、硬件兩部分有機的結合起來，注重接口技術的應用，最好是借助于實際應用的相關案例與實驗來完成這部分教學任務，向學生介紹怎樣利用芯片進行設計、開發與實際應用，這樣做有助于培養學生分析問題與解決問題的能力，同時提高學生的學習興趣。課程采用課程設計來檢驗學生的學習效果，比如同樣是“交通燈控制系統的設計”，將其改為“具有倒計時功能的交通燈控制系統的設計”這樣一個課程設計題目，學生可以有多種不同的方案來完成。延時部分可以是軟件延時，也可以是硬件延時；數碼管可以用單個數碼管，也可用雙數碼管：數碼管的顯示控制可以用并行接口芯片8255，也可以用鍵盤、顯示器接口芯片8279。學生以三人為一個團隊，每個組員扮演不同的角色，培養學生的團隊合作精神，在整個課程設計過程中，教師扮演的是編導角色，不斷地給予學生指導與鼓勵，采取任務驅動，幫助學生自己逐步完成學習任務。
另外，為了強化記憶，教學過程應注重與英語結合。在講授指令系統與匯編語言程序設計部分內容時，將匯編語言指令的英文全稱告訴學生，同時在讀寫程序語句時也用英文讀出指令，例如：
XCHG――>exchange 交換
LEA――>load effective address 取有效地址
JMP――>jump跳轉
REPNE――>repeat nol equal 不相等重復
DW――>define word定義字
同理在介紹芯片管腳時，也把其英文告訴學生。例如：CS――>chip select片選Cs上面的橫線表示低電平有效ALE――>address lock enable地址鎖存允許INTA――>interrupt acknowledge中斷響應DTR――>data Ierminal ready數據終端準備好
這樣做不僅有助于強化學生記憶，而且有利于學生積累專業英語詞匯，提高英語聽說能力，同時也有利于學生查閱相關英文資料。
1，2實踐教學改革
實踐教學是課程教學的重要環節，加強實踐教學是提高高等職業教育教學質量，促進學生就業的重要保證。對于高職工科專業學生，其教學的最終目的是要培養學生的知識與技術的應用能力，使其樹立工程的概念，這一點僅靠課堂講授是解決不了問題的，因為許多知識只有通過實踐教學才能真正地去理解與掌握，許多能力也只有親手操練才能得到培養，為此，必須開設與微機接口技術相配套的大量實驗課程，在課程教學的最后階段還要開展相應的課程設計，采取任務驅動來完成教學內容，通過實踐教學鞏固和加深課堂教學內容，提高學生的實際工作技能，培養學生的科學態度與工作作風，讓學生能將每一個實踐任務都作為一個工程去完成。
由于現在的微機原理實驗系統是集微處理器8086和外配PC機及其兼容機于一體的高科技實驗系統，其實驗設計內容豐富、合理，系統都提供了幾十個軟硬件實驗程序，但其實驗過程中要求學生自己編制程序和連接導線的地方比較少，這樣，實驗系統在客觀上就已經為缺乏自覺性的學生提供了偷懶的機會，有些學生會直接調用系統中的程序來完成實驗內容，結果實驗是做了卻收效甚少，所以指導教師必須根據實驗內容與情況，對實踐教學內容進行改進，增加“設計型”與“創新型”實驗，減少這種“驗證型”實驗，讓學生經過仔細思考并對實驗程序和連線做出相應設計，最后還需要經過嚴格的調試過程才能完成相應的實驗任務，使學生每通過一次實驗都能舉一反三、靈活運用所學知識解決問題。實踐課中可以安排實驗小組之間進行現場PK來活躍實踐課的課堂氣氛，成立課程興趣小組，提高學生的學習興趣、團隊精神和集體榮譽感。
在課程的所有理論知識都講授完后，一定要開展相應的課程設計，課程設計實踐能夠使學生進一步加深對專業知識和理論知識學習的認識和理解，使學生的設計水平和對所學的知識的應用能力以及分析問題、解決問題的能力得到全面提高。教師在設計微機原理課程設計任務時，題目可以出得含糊一點，讓學生有自己的創新思維空間，設計內容包括：設計完整的接口電路與編制相應的匯編語言源程序，并要求學 生在實驗系統上調試通過。學生在接到課題后，可以結合自己所學專業的特點，先做一個社會實踐調查，收集業界這方面問題解決的常規辦法，并利用網絡查閱相關資料，找到最好的設計方法去解決問題，使自己的設計盡量能模擬出真實的應用環境，這也是對學生將書本知識轉換成實際應用能力的一個考驗，當然，如果有條件話，通過和企業合作建立全真的開發環境，使學生在校期間就能接受最真實的業界主流技術培訓與應用，教學效果會更好。
1，3課程考核形式改革
傳統的課程考核辦法是平時成績占30％，期末考試成績占70％，這種考核方式會讓學生疲于理論知識的死記硬背。改革傳統的考核方法，突出過程評價，變“終結性考試”為“學習過程考核”，變“知識考試”為“能力考核”是微機原理與接口技術教學改革的重要方面。在實施過程中，要以學生為主體，認真貫徹高職教育“以就業為導向，素質為核心，能力為本位”的培養模式，所以要加大實踐的考核比重。
過程考核可分為理論考核、實踐考核和素質考核三個部分。其中理論考核主要以教學大綱要求的基本理論及重點為依據，以試卷形式進行理論考試，結合學生的聽課過程、提問與問題回答能力、學生完成作業能力與實驗報告寫作能力以及學生查詢資料能力等方面進行考核，所占比例為30％：實踐考核主要依據教學大綱中對實踐部分的要求，結合學生的實踐操作情況，對學生的設計能力、動手能力、探索能力、完成實踐任務的能力、實驗課中按工程思想進行實驗過程的能力以及學生最終課程設計任務完成情況等方面進行綜合考核，所占比例為40％；素質考核主要對學生在學習過程中，是否按企業對員工的要求處理好個人與集體的關系，是否有集體榮譽感，是否有團隊協助精神，是否積極參與團隊活動，是否按時完成交辦的各項任務以及完成任務是否遵守規范等方面進行考核，所占比例為30％。這種過程考核辦法有利于培養學生知識運用能力、邏輯思維能力、分析判斷能力、自我學習能力、團結協作能力與社會適應能力，充分調動學生的學習主動性、積極性與創造性，使學生從疲憊的應試教育中解脫出來。
《微機原理》這門課是學分制改革以來全國各高校重點建設的實踐性專業基礎課程之一，也是工科電子類及很多非計算機專業的專業基礎課。本課程主要講述目前國內外廣泛應用的INTEL 80X86系列微機原理及匯編語言程序設計，培養學生從理論和實踐上掌握微機的基本組成、工作原理，以及與常用外設的硬件連接等知識，是學生初步具有應用危機系統軟、硬件的能力，為更廣泛的計算機應用打下基礎，為學生將來進一步學習深造計算機相關專業或從事IT行業相關工作打下基礎。然而，在學習這門課程之初，一些非電類專業，如應用數學專業的學生，《程序設計語言》、《數字電子技術基礎》等先修課的基礎并不牢固，也未進行生產實習，大部分學生對計算機內部的構造還不十分了解。傳統的授課方式導致學生在學習微機原理理論性強，知識點多的基礎知識時略顯枯燥，無法理解內部指令流和數據流的工作過程，在接觸接口芯片應用系統分析及設計技術這部分知識點時，覺得難以理解；在學習匯編語言程序設計技術時，覺得指令晦澀難懂，無從下手。加之實驗項目設置死板，并且大多數是以實驗箱為主，學生只做簡單連線，使用實驗指導書上現有的程序敲入運行再根據實驗指導書寫出實驗報告即可，根本無法真正掌握用匯編語言設計硬件驅動和控制程序的方法。學生的學習主動型沒有的到發揮，實際動手能力也沒有得到鍛煉，后續再進行軟、硬件結合的綜合項目開發就會非常困難了。基于這些原因，進行《微機原理》這門課程的教學改革就顯得非常有必要了。近些年來，結合以上這些問題，并根據對不同專業學生課堂授課經驗和實驗輔導過程，我們從教案編排，授課方法和教學實踐幾方面進行了有益探索和改革，并取得了良好的效果。
1 結合專業特點，結合培養方案，重新編排、整合教案
《微機原理》這門課程，我們除了針對電氣與自動化控制、測控技術、信息工程專業開設外，還特別在應用物理和應用數學專業的第5學期作為必修的專業基礎課開設，目的是使學生掌握這門綜合專業基礎知識，提高學生認識硬件，開發硬件的能力，畢業后能在工業自動化、測控和信息通訊技術領域中進行綜合的應用。一般專業開課課時為56課時，可以根據所定教材依章節進行講授。但是像應用物理，特別是應用數學專業，我們對學生的綜合設計能力要求低于其他專業，所以一般課時安排為48課時。在較少的課時下，如何讓學生掌握整個課程對應的知識點，并深入理解重點內容進行綜合應用，在授課過程中就應該對教案進行適當的整合編排了。我們可以采取分散知識點[2]的方法，將學生必須掌握的內容整合為12個知識點，每次課講授一個知識點。例如，在以往的授課方案中，在介紹完8088CPU的引腳及功能后，緊接著會介紹CPU的功能結構包括內部EU及BIU和14個寄存器，以及存儲器組織，然后才介紹CPU作為芯片的工作時序。而在工作時序的講解過程中又會大量引用CPU的各個引腳介紹不同時鐘周期的工作過程[1]。由于學生第一次學習芯片，各引腳的名稱和作用掌握起來比較困難，如果授課進程較快，學生在還沒有完全掌握引腳功能的情況下，又要記憶寄存器名稱、作用和分段存儲的原理，這樣造成了知識點的記憶斷裂，最后在學習工作時序時就會完全想不起來各個引腳的功能，影響了學生對總線周期的理解。我們可以這樣進行整合：先介紹8086CPU的特點，再介紹功能結構和存儲器組織，讓學生對CPU的整體結構有一個了解，然后再講CPU芯片的引腳功能，再趁熱打鐵結合各引腳不同時鐘周期的工作講解CPU芯片的工作時序。再比如，操作數的尋址方式這個知識點也是很重要卻不容易理解的一部分內容，一般教材是將所有尋址方式混雜在一起不分類型的安排，我們可以這樣進行整合：先介紹計算機內部操作數的類型--立即數，寄存器操作數，存儲器操作數。接著分析計算機在執行指令時是如何尋找這些操作數的，也即操作數的尋址方式問題，所以由此就產生了立即數尋址、寄存器尋址，和存儲器尋址這三大類尋址方式，在存儲器尋址方式這一大類下，再講解直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對尋址等尋址方式，這樣一體化安排，更容易理解和掌握。
2 通過生活實例，采用啟發式教學方法，提高學生興趣和主動性
在傳統的授課方法中，老師往往采取板書授課或者多媒體授課，在一堂課中，不停的在黑板上寫，占用了大部分時間；或者在講PPT過程中不斷地翻頁。單純的使用這兩種方法都會使學生難以集中思想去聽完完整的50分鐘，所以課堂效果不理想。我們可以采取板書和多媒體相結合的方法，在教師不斷地啟發下，詳細復雜的知識點和芯片結構圖等采用幻燈片放映，而各章節框架采用板書的形式，結合教師的設問和提問，不斷讓學生處于好奇和思考的學習過程中，這樣教師也擺脫了繁重的板書，學生也變得活躍而充滿求知欲望，課堂效果良好。
比如，在區分寄存器與存儲器時，我們可以把身體比作CPU，從生活中的儲物袋對學生進行啟發。要進行存儲，可以把距離身體很近的褲兜比作寄存器，而將手中的大量購物袋比作存儲器。當我們購物完畢，手中提著10個塑料袋，同時褲子上有四個口袋。當你有一塊零錢時，你會把它存放到哪？學生只要稍作想象，就會答出存進褲兜，也就是寄存器中，因為這里方便存取。倘若存入10個塑料袋中的某一個，你要上車投幣時，恐怕車走了，你的一元錢還沒找到。通過這個例子啟發學生，寄存器距離CPU近，雖然容量小，但是使用方便，存取速度快；而存儲器容量大，但是進行數據存儲時，存取速度慢，而且需要知道明確的地址。通過這個實例，不但加深了學生對寄存器和存儲器存取方法的認識，而且提高了學習相關知識點的興趣。再比如，CPU對存儲器的操作方式分為讀和寫兩種方式，很多學生分不清讀操作和寫操作的數據流向。如果將CPU比作大腦，當我們在讀書的時候，是把書上的數據往腦子里讀，同理從存儲器向CPU傳送數據時，稱為為存儲器讀；我們在寫字時，是把腦子里的事往書上寫，同理由CPU向存儲器傳輸數據時，稱為存儲器寫。通過這種實例啟發學生，還可以理解I/O指令中，IN輸入指令為讀外設，OUT輸出指令為寫外設指令。如果能把學生難以理解或記憶的知識用日常生活中的實例加以啟發講解，再抽象的問題學生也會產生濃厚的興趣，形成習慣后，學生會自發聯想生活實際去理解問題，從而變被動接受為主動學習，課堂效果良好。
3 調整實驗大綱，因材施教改變實踐教學模式，提高學生實際動手能力
理論是實踐的基礎，《微機原理》這門課程不但具有很強的理論性，而且具有很強的實踐性和應用性，很多理論知識只有通過實踐教學才能得以真正理解。如果只是單純的進行理論分析，就會讓學生覺得枯燥乏味，逐漸缺乏參與與學習的積極性[3]。傳統的實驗往往采用實驗箱，學生通過簡單連線和運行現有程序對芯片進行功能驗證，即使是綜合設計性實驗也是如此。在這種實驗氛圍下，學生對于較難的軟硬件問題不愿動腦筋思考，更加缺乏自主創新的意識，所以勢必要對實驗大綱和實驗模式加以改革。
3.1 成立學研小組，以小組為中心，開展各項實踐項目，達到實踐目的
以往的實驗往往將學生分為2人一組，學生按部就班照著教師，按照實驗指導書的步驟完成實驗，結果導致大部分同學的實驗報告是同一版本，沒有達到鍛煉學生動手能力的目的。在實踐教學改革中，我們打破以教師為核心的單一教學模式，讓學生自發成立學研小組，由教師指導，開展與課程相關知識內容的程序設計和芯片與電路相結合的應用設計創新，通過小組學習和討論、實踐，不斷深化理論知識，鍛煉動手能力增強創新意識；于此同時，新增一些綜合實驗和自主創新實驗，以學研小組為中心鼓勵學生獨立完成從實驗方案到芯片選擇及程序填寫的全過程；在畢業設計和生產實踐等實際動手環節環節適當增加與微機原理相關的課題，給學生適當的展示機會，切實達到實踐的目的。
3.2 結合課本知識，在實踐中擴充知識面，提高學生綜合開發能力和開發興趣
很多學生在學習過程中反映接口芯片應用系統分析及設計技術這部分知識點難以理解，只能死機硬背一些芯片的引腳功能和工作方式，實際應用起來覺得無從下手。而且很多課本上介紹的接口芯片在市面上實際應用已經很少，甚至不再生產了，這就導致在使用此類芯片時，只能靠實驗箱內部集成的現有設計，這樣大部分對理論知識理解都不夠透徹的學生就無法真正學會芯片的應用，自主創新就更難了。授課教師可以利用市面時下流行的系統開發工具，根據教學要求，針對學生接受能力設計具有實踐性的案例，拓寬學生知識面。
例如，在課本中定時器/計數器介紹的是8253A可編程定時器/計數器，教師在講解該芯片應用的同時，還利用實踐課為學生介紹了SONIX微控器開發系統，利用該開發系統就可以制做計時器了。微控制器開發系統根據應用系統的需求，可集硬件實際及軟件調試和修改的完成于一身，它實際上也是一種計算機系統，是專門用來開發微控制器應用系統的工具，它通常由一臺PC機、一個通用在線仿真器和一個編程器（也稱燒寫器）等組成，如圖1所示。設計人員借助于PC機上運行的系統開發軟件，就可以輸入、刪除、編輯用戶程序，也可以把用戶程序匯編成目標代碼通過LPT口傳送到仿真器，并通過仿真器在線運行和調試用戶程序。編程器可以對微控器片內ROM進行編程和校驗。教師利用課余時間購買相關硬件器材，焊接了硬件電路板，將所需的程序燒錄入芯片設計了時鐘定時器。并且在實驗課上給學生講解了SONIX開發工具及使用方法，詳細說明案例設計步驟及用到的相關硬件和內部的匯編程序，并讓同學們了解了計時器的設計方法和編譯原理，極大地提高了學生實驗開發的興趣及深入研究的積極性，綜合開發能力也通過該案例有了實質性提高。
[關鍵詞]勵磁系統 EX2000 控制規律 P I D
中圖分類號：TV734.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0327-01
隨著電力系統規模的日益擴大，發電設備容量的提高，導致電力系統運行方式的變化越來越頻繁。為了更好的保證電網的安全、經濟運行并保證電能質量，勵磁調節控制裝置作為電力系統中重要的自動控制裝置，對于其工作效果提出了更高的要求。
1、小型微機勵磁調節系統特點
小型微機勵磁調節系統特定是構造簡單，硬件電路集成度高，比如本論文涉及的勵磁調節器主要控制部分集成在一塊電路板上。控制芯片MPU一般采用不是很高級的單片機，軟件程序簡單，控制規律簡單，通常為傳統的PID控制。對運算精度和速度的要求也相對較低。
2、勵磁調節器控制原理
磁系統作為同步發電機轉子勵磁電流的供給系統，在同步發電機組成部分中占據重要的位置。勵磁控制系統通過控制靜止可控硅整流器的觸發角以控制發電機勵磁電流，進而控制控制同步發電機發出的電勢。而且同步發電機并網之后，其發出的電勢還影響無功功率發出，機端電壓高低和機端電流等參量。因此在某種程度上也可以說，勵磁控制器也控制著系統的運行狀態和系統的穩定。通過對發電機的端電壓、無功功率等各個參數引入反饋控制，可以使發電機的工作更加穩定和有效。
3、 硬件結構概述
勵磁控制系統電路板的主要功能有以下方面：
1） 接受經過互感器變送來的8路電量，其中4路交流4路直流，通過ADμC812芯片的控制規律計算轉換得到可控整流橋的控制電壓并輸出。
2） 接受勵磁調節器機箱上8路開關量的輸入以及輸出8位狀態字的LED顯示。8路輸入開關量分別為開機、停機、增磁、減磁、主油開關開合、SCR故障切換、恒無功投切和主從狀態切換，8位輸出LED顯示分別是裝置正常、運行/等待、投電源、保護動作、欠勵磁限制、過勵磁限制、PT斷線、板電流故障。
3） 完成上位PC機和控制電路板的串口異步通信，定時接受上位機發出的控制命令并向上位機發送各個電氣量的數值。
4） 給ADμC812下載程序提供硬件接口。
5） 通過繼電器輸出裝置正常與否（GOOD）、運行/等待（RUN）、投電源（STAP）、保護動作（PORT）信號。
6） 對交流信號測頻接口電路。
4、軟件程序設計
4.1 軟件整體結構
勵磁控制程序在上電開始先執行初始化，包括內部RAM和特殊功能積存器的設定。然后進入循環，循環為整個周波的時間。前半個周波處理半周波8通道16點采樣和累加計算；后半個周波處理基本電氣量的基值計算，與PC機的數據通信，中斷測頻數據處理并更新頻率設置，接收并處理勵磁調節器主機板發出的開關量信號，按勵磁控制規律以及人為發出的控制命令計算勵磁電壓設定值并D/A輸出，限制與報警以及日常事務處理。
4.2 程序總體介紹
4.2.1 存儲器空間分配
由于硬件電路板上沒有擴展RAM，所以只能應用ADμC812內部數據和程序存儲器。ADμC812程序存儲器有8KB，就編寫勵磁控制程序而言完全夠用；而片內數據RAM只有256字節，地址為00H～FFH。所以如何合理的分配和充分利用數據RAM存儲空間成為了比較大的問題。
4.3 程序實時性討論
作為控制程序其實時性是關鍵，本節主要就半周波16點采樣計算和串口通信實時性問題作一些討論。
4.3.1 半周波16點采樣計算實時性討論
半周波16點采樣需要將計算時間嚴格限定在1/32周波時間采樣間隔之內，交流信號限定值為55Hz，則采樣間隔可能的最小值為0.568ms。最高頻率通過軟件仿真，交流量計算只有絕對值累加算法才滿足采樣間隔定時，而對四路交流信號均采取方均根算法和DFT算法速度都太慢。比如四路交流信號方均根算法在一個采樣間隔中運算程序最大時間需要0.791ms，而四路交流信號DFT最大運算時間需要1.347ms，均大于要求的0.568ms。原因是在程序運算中對四路交流量調用了乘法模塊，執行指令數目達到了幾百甚至上千，導致運算速率低下。
得到的結論由于51單片機運算速度和指令系統的不足，導致運算速度和精度要求產生了較大的矛盾，如果要滿足精度要求則必須編寫繁瑣的子程序，導致運算速度的進一步下降。
一種解決方案是是選用更高速度的芯片如96單片機或者DSP芯片，以維持程序結構不變。這樣則需要重新設計硬件電路結構，作出新的電路板
另一種方案是擴大采樣時間間隔，減小半周波采樣次數，比如改成半周期12點采樣。另外可以不對四路交流量都采取DFT運算，僅僅對精度要求最高的機端電壓Ut和電流It進行DFT算法，另外兩路交流量采用絕對值累加算法，這樣DFT運算就可以減小一半。除此之外還可以采用Ut、It通過DFT算法所得到的實部和虛部計算無功功率，具體算法在2.4.3小節做了詳細論述。這樣則可以去掉在采樣間隔中的無功累加模塊，又可以減少一個乘法運算。現在正在進行這方面的工作，因為已經有了原先的程序基礎，只需改動一些參數就即可。由于對新提出的算法和相應新程序還沒有完成足夠的實時性以及其他性能測試，所以沒有寫入論文內。
另外主程序循環中的開方計算也比較占用MPU時間，這樣則需要延長主程序周期。
4.3.2 串行通信實時性討論
串口通信除了對串口通信寄存器SBUF處理之外和中斷標志位的判斷之外，由于是通過中斷，MPU處理串口通信程序的指令很少。異步通信和MPU是并行工作的，由于串口通信速率為9600bps，則發送一包6個字節數據只需要10×6/9600=6.35ms，小于半個周期時限10ms。滿足實時性要求。
5. 結論和展望
5.1 已完成部分總結：
正在進行將DFT算法的修改。已經編寫了半周期12點采樣，僅僅對精度要求最高的機端電壓Ut和電流It進行DFT算法，另外兩路交流量采用絕對值累加算法，除此之外還可以采用Ut、It通過DFT算法所得到的實部和虛部計算無功功率的DFT算法改進程序。因為已經有了原先的DFT算法和一些運算子程序的基礎，新的算法比較容易實現。目前正在對新提出的DFT算法和相應程序作實時性和其他性能的軟件分析測試。
關鍵詞：微機原理；施教對象；講授藝術
中圖分類號：G64文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微機原理與接口”課程（以下簡稱“微機原理”）一直作為高等院校電類各專業、計算機專業、機械設計制造及自動化、機電一體化、過程裝備與控制、化工儀器儀表等工科專業必修的課程之一（電類為專業基礎課）。近年，隨著計算機技術、微電子技術的飛速發展，微機及其相關的技術以超常的速度跟進，新技術新設備層出不窮，使得微機原理課程的內容越來越多；另外，計算機及其相關產品越來越多地沖擊著人們的工作方式和生活方式，高等院校中越來越多的理工科專業要求開設微機原理（計算機硬件基礎）課程。然而，正是微機原理課程教學內容量大, 教學對象面廣,各類專業的學生基礎差別較大，使得非計算機、非電專業的學生感到抽象難學；另外，部分學校課程名稱及授課內容較混亂，如同是微機原理課程,有的班級上80X86,有的班上8051（多為機械專業等非電專業，建議課程名稱應統一為“微機原理及接口技術”和“單片機原理及應用”）；第三，在教學時數上課時差別教大，多為:計算機專業: 60―80學時；電類專業：60―75學時；機械類專業：40―50學時；第四，基礎知識差別大：計算機專業有先導課“計算機系統結構”、“計算機組成原理”，還有平行開設的“匯編語言程序設計”；電類專業有模電/數電等先導課程；其他理工類專業（如機械類專業）卻只有僅僅是把電路分析、模擬電路、數字電路、電機學、變流技術等整合為一門課的電工學，以及“計算機應用基礎”。可見有限學時下微機原理課程要在不同施教對象中按照“厚基礎、寬口徑、重應用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于計算機硬軟件技術發展很快，而且硬件新技術、匯編語言新版本大多和原有的基礎技術一脈相承，所以有些老師覺得講授最新的更好，而有些老師則認為還是講授基礎性知識好，兩者難于統一。
本課題研究小組經過大量的研究實踐，在本校教學中大膽進行改革，把“微機原理與接口”課程（“計算機硬件基礎”）分成3~4個授課層次（如A、B、C、D類）分別制定出不同的教學大綱來執行，因材施教，各取所需。
2 在計算機專業中把握好整體與個體、取與舍的辯證關系
微機技術的發展使得微機原理課程包羅了太多的內容：除了指導委員會確定的七個基本知識單元（微處理器、存儲器、指令系統、輸入和輸出、I/O接口技術和微機應用系統）之外，32位、64位CPU內部結構及多級流水線工作原理、虛地址下的尋址過程、高檔CPU新增指令及MASM32匯編語言語法規范（乃至WIN32編程等）、段頁存貯管理及芯片組、總線標準（EISA、PCI、USB等）等新內容也不能不涉及。
如果仍然僅以8086CPU來講授，對計算機軟件、計算機應用專業學生來說，未免過于落后，因為8086CPU和現用的Pentium相比，至少已經淘汰了三代；另外，對計算機專業學生來說，他們已經學習了先導課“計算機系統結構”、“計算機組成原理”，“計算機”和“80X86微機”二者是整體與個體、一般與特殊的關系，并且一般還有與“微機原理”同步開設的“匯編語言程序設計”（一般開設順序多為：匯編語言微機原理接口技術[單片機應用]），因此，在有限學時下，象數制、原碼、補碼加減原理、ALU原理、16位匯編語言等部分完全應從簡處理，而應重點講授80386/80486/Pentium內部結構及工作機理、存貯管理技術（包括段頁式存貯管理、Cache原理與訪問管理、虛擬存貯管理）、I/O接口及外設接口（硬、軟盤驅動器接口、網絡與通信接口、打印機接口等）、芯片組技術，總線標準與接口技術（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088時代的接口芯片多數已淘汰，新的芯片組在結構和功能上已與早期芯片具有本質區別，所以將原來側重芯片的內部結構改為側重芯片應用是必由之路。這樣才符合“厚基礎、寬口徑、重應用”的培養目標。當然，計算機專業的“微機原理”教學大綱的制訂絕對不是孤立的，比如32位匯編語言和Win32編程如果在“匯編語言程序設計”大綱中要求掌握的話，“微機原理”大綱就可另辟重點。
3 在電類各專業中把握好一般到特殊、基礎與應用的辯證關系
“微機原理與接口”是電類各專業處于核心地位的專業基礎課，本專業的學生在此之前有些雖沒有學過“組成原理”、“系統結構”等課，但諸如匯編語言、中斷、定時與計數技術、存貯器擴展、串并口擴展、總線標準等都是后備課如“單片機原理與接口”、“計算機控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP數字信號處理”等課（電類專業一般為：微機原理及接口技術 60―80學時單片機原理及應用40―60學時）以及日后從事科研所必需的，尤其是“單片機原理與接口”和“計算機控制技術”的學習必須以“微機原理及接口技術”奠基。
事實上，從“微機原理”到“單片機原理”是一般到特殊的關系，“單片機原理”是“微機原理”的后補課程，兩門課都是實用性很強的課程，學好了微機原理，單片機原理是稍學即會。象微機原理中的地址、寄存器、鎖存器、控制字、堆棧、中斷、定時與計數技術等概念可在單片機原理課程學習中直接應用；但是，工業過程控制中用的更多的是單片機控制和PLC控制（即使象網絡控制、現場總線控制其終端實現也一般用單片機或PLC控制），所以和單片機共有的匯編語言、CPU結構原理，存儲器擴展、并/串行口擴展、總線、LED及鍵盤的接口等內容的講述要不厭其煩，舉一反三，而前述的計算機專業所側重的高檔CPU的段頁式存貯管理、Pentium結構及芯片組、硬、軟驅接口、MASM32及Win32編程技術等雖不能不提，但應適當從簡，不要讓學生感到既多又雜，抽象難學，甚至出現畏難情緒，要知道，基本原理部分如果不理解透徹，單片機應用及計算機控制系統的學習就無所適從，而且直接影響著畢業設計的質量。
4 在非電、非計算機理工類專業中把握好基本原理與一般原理、開與合的辯證關系
由于微機（單片機、PLC）作為智能化機電產品的大腦與心臟，在超精密加工、數控機床、機電一體化、機器人技術中有著日益廣泛的應用，使得微機原理（有的學校開設微機原理課，但實際講授內容為“單片機原理”）也成為機電一體化、過程裝備等機類專業學生必修的一門課程，但是在授課過程中我們明顯感到兩點：第一，學生與微機相關的基礎知識薄弱，因為他們僅僅是把電路、模電、數電、電機學、變流技術等整合成一門電工學去學的，觸發器、譯碼器、計數器、存儲器等知識中的部分，甚至全部內容都是蜻蜓點水、點到為止，沒有深入學習；第二，在機械類專業中“微機原理”課程學時很有限，一般在40-50學時之間；基于上述原因，學過兩周該課的大多數同學反映，該課抽象難懂，神秘莫測。所以一開始應把數制及典型單元電路的原理講清楚以揭開CPU的神秘面紗；要有重點有選擇地講清其原理，如門控電路及控制字，一位ALU的結構、傳統CPU取指令和執行指令的過程、步驟。另外，對機械類專業學生來講，他們掌握單片機原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理講完后，最好花幾個課時介紹8051等單片機，8051和80X86同為Intel公司的拳頭產品，匯編語言助記符十分相象，有了80X86作基礎，作比較，學8051很輕松；這也是開與合的關系。開是發散，由8086發散到8051單片機；合是聚集，機類學生計算機原理僅此一門，8051不能不聚到中去講，但8086是基礎，是主要講授對象，8051單片機是應用，要講究適度，開是放的開，聚是收得攏，百變不應離其宗。
5 在文、管、法等文科專業中把握好深入與淺出的辯證關系
學習的目的是為了應用，而計算機是一個工具，對這個工具的原理應該多少懂一些，這是這類學生的目的所在，正是由于匯編語言課深奧枯燥，大家才喜歡使用可視化的高級語言及其編程工具，所以這類專業的“微機原理與接口”一般更名為“計算機硬件技術基礎”。對這類專業學生不要大講特講80X86宏匯編語言程序設計、CRT顯示控制編程等較深內容，只有有的放矢，深淺適度，才能調動學生的積極性，激起學生的求知欲，從而收到相得益彰的效果。淺是表達，深是理解；淺是弄懂，深是探求；淺是深的必要前提，深是淺的必然深化。要按照“培養既精通本專業知識，又能應用計算機知識，解決實際問題的復合型人才”計劃來培養，讓缺乏基礎知識的學生由淺入深，循序漸進地學習和學習計算機原理，掌握基本知識，更要掌握一些實用知識如芯片組技術、USB接口、PCI、AGP總線、EIDE、SCSI標準等，要配合實物與實驗幫助學生從感性知識上升到理性認識。
6 在講授藝術上要把握好雅與俗、莊與諧、形象與抽象的關系
（1）恰當的應用俗語是提高學生理解能力的必要手段，“雅”是指用專業語言，用詞規范，語句縝密，“俗”是口語，具有通俗易懂，親切自然，比如，微機原理中的“總線”就是計算機系統中的“信息高速公路”，CPU總線浮空，就是該段“高速公路”關閉。
（2）工科“微機原理”也要講求“莊”與“諧”，“莊”是莊重、嚴肅，“諧”是詼諧、幽默，莊諧并用，寓莊于諧，讓學生在輕松愉快的氣氛中接受知識，但“莊”與“諧”的應用要適度。比如，“二級控制模塊DMA請求總線使用權”是“中層領導向最高層領導申請”，因為“DMA控制器有總線控制權，所以不是處于最底端；又如 “偽指令和指令相比不產生機器代碼，不占據存儲單元、起管理作用”可說成“偽指令是指令的后勤管理員”。
（3）提高學生形象思維能力也是課堂教學中幫助學生理解的重要手段，形象的比喻及嚴密的邏輯性語言可以觸類旁通，幫助理解。例如，“間接尋址”是寄存器中放的是存貯單元的有效地址，按該地址便能找到操作數，可以這樣理解，“張三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以張三找到王五也就找到了李四，這是間接找法。
7 結 語
總之，在有限學時下，對于包羅了太多的內容的“微機原理”課程，我們一定要針對不同的專業對象，把握好幾個辨證關系，合理地制定適合于該專業的教學大綱，而不應把一個相同內容的大綱強加到所有的專業；另外，講課是一門藝術，在語言藝術上，熟能生巧，這是筆者講授“微機原理”多年的深刻體會。
參考文獻：
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投稿日期：2006-08-07
作者簡介：
關鍵詞：分層教學；階段性考核；計算思維；抽象分解
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）10-2299-02
隨著信息科學技術的飛速發展和軍隊對人才專業素質及信息素養要求的不斷提高，軍隊院校人才培養方案被重新規劃定位，基礎學科課程標準也被要求與時俱進，能夠更加精準的體現人才培養目的。
微機原理課程不僅是本院某專業士官層次必修課，也是本科電子類、自動化相關專業開設的硬件基礎主要組成部分。其主要任務是使學員從理論和實踐的層面掌握現代微型計算機的基本組成、工作原理及典型接口技術，建立微機系統的整體概念，使學員具有運用現代微機技術進行軟、硬件開發的初步能力[1]，逐步培養分析、解決實際問題的能力和創新意識。但本門課程信息量大、內容抽象難懂等特點使其成為學員反映最難學課程之一，如何在有限的學時里，使本門課程達到良好的教學效果并通過學習使學員具備相應能力，一直是本門課程改革的目標。
近年來“計算思維”概念的提出既有利于以類比形式開展教學，也有利于特定學科知識的拓展與深化[2]，計算思維中倡導的抽象與分解、關注分離、啟發推理、協調同步、并行處理等與微機原理中技術緊密相關，將計算思維的理念與微機原理課程相結合，不僅可以降低該課程學習難度，提高學員學習興趣和教學效率，使學員掌握微機系統核心原理與設計方法，而且通過學習過程以及多元教學方法激發學員計算思維能力，提高學習能力，促進終身學習，為學員今后利用計算機處理信息，更好地適應工作崗位奠定基礎。
1 微機原理課程教學現狀及存在問題
“微機原理”課程是電子類專業最重要的基礎課之一。不僅理論性強，而且還具有較強的工程實踐特征。目前高校開設的微機原理課程普遍存在以下問題：
1）課程自身信息量大，知識點較多，兼顧軟硬件兩個方面，內容抽象，學生難于理解掌握，加之課時壓縮、實驗室資源有限等原因，使學員對課程的學習和理解上具有一定難度。
2）微機原理課程是一門不斷發展的科學，涵蓋的新應用領域、新技術也不斷涌現。而實際課堂授課內容往往滯后于實際應用，容易造成教學和實際的脫節。
2 微機原理課程教學改革
2.1 創新教學方法
“微機原理”課程內容抽象難理解，因此教師如何采用高效率的教學方法，調動學員學習的主動性和積極性非常重要。
針對課程的硬件、軟件和接口三部分內容，采用不同的教學方法。硬件部分和指令部分由于知識點眾多，有些概念比較抽象，主要借助多媒體、網絡等輔助教學，激發和吸引學員興趣；軟件部分主要采用“案例式教學”，擯棄對指令格式及用法的枯燥記憶，而是通過有所指向編程實例像學員展示匯編語言指令的魅力；接口部分則以典型接口應用實驗為主體，制定詳細任務及步驟規劃，以完成實驗任務為目標，通過實踐體驗使學員具備相應能力。
根據內容靈活應用啟發式、互動式、討論式等多種教學方法對于活躍課堂氣氛，提高教學效率起到積極作用。
2.2 課程考核方式改革
考核方式不僅能調動學生學習主動性和積極性，而且也是檢驗教學效果，保證教學質量的重要措施，傳統考試中筆試主導的考試模式，不能體現學員創新與實踐能力，所以改革考核方式應更注重過程考核，以學生真正掌握知識為根本任務，注重學習過程和對學員的綜合素質與能力的培養。“微機原理”課程的考核方法要遵循：“理論與實踐相結合、能力與素質齊開放”的原則，具體考核措施包含以下三個方面：
1）閉卷筆試。弱化傳統筆試占主導的思想，減少筆試在總成績中的比例。做為結課考核，從全局考察學員技能性知識的掌握情況；題型的設置方面，適當增加分析題和設計題比例，考核學員應用所學解決問題能力。
2）平時成績考核。平時成績是對學習過程的一種量化體現，有效地避免了學員臨時抱佛腳的僥幸心理。平時成績主要包括課堂問答成績、習題作業完成情況。為了促進養成預習和復習的習慣，提高學員學習的積極性，教員通過課堂授課，增加與學員互動，鼓勵學員回答，答錯或不知道的學員不處罰，而對能正確回答問題的學員會適當增加他們的平時成績以資鼓勵。
3）階段性考核。根據課程內容劃分知識模塊，利用答疑輔導的時間，鼓勵學員對前一階段某一知識模塊做總結，架構知識體系，總結知識要點，由教員針對總結的知識點出題并組織小型模擬考試，答題正確率達到90%即為合格。階段性考核重點在于促進學員自主學習，更利于培養學員自主學習能力。
3 微機原理課程與計算思維培養的關系
3.1 計算思維內涵
作為計算機學科發展的自然產物，計算思維（Computational Thinking）這一概念在2006年由美國卡內基梅隆大學周以真（Jeannette M. Wing）教授提出。她認為，計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為[3]。計算思維最根本的內容，即其本質（Essence）是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）。
計算思維本身是人類科學思維固有的活動過程，它汲取了問題解決所采用的一般數學思維方法，現實世界中巨大復雜系統的設計與評估的一般工程思維方法，以及復雜性、智能、心理、人類行為的理解等的一般科學思維方法。計算思維建立在計算過程的能力和限制之上，由人通過機器執行，計算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無法由個人獨立完成的問題求解和系統設計，更簡單一點說，計算思維就是通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看似困難的問題重新闡釋成一個我們知道怎樣解決的問題的方法[3]。
3.2 微機原理與計算思維培養之間的關系
計算思維不僅反映了計算機學科本質的特征和核心的方法，也反映了計算機學科的三個不同領域（理論、設計、實現）。因此，培養基于計算機解題思路和方法的計算思維能力十分必要，這也是當前計算機教育研究的重要課題。如何在現代計算機教育中引入計算思維或者說學科形態如何體現計算思維的方式成為目前計算學科最大的問題，筆者認為核心是要轉變教育觀念，所有對課程的教學改革都要圍繞著新的教學理念，切實將計算思維融入到課程教學中，潛移默化地培養學員思維能力、學習能力和研究能力。
微機原理課程包含硬件、軟件、接口應用三大部分，與計算思維涵蓋的理論、實踐、設計相得益彰，無論是從知識體系架構的連貫性、完整性，還是學習知識點的方式方法上，都用到了計算思維，用計算思維的方式深入理解和學習微機原理中的匯編語言、CPU 結構原理，存儲器擴展、并/ 串行口擴展、總線等重要內容，對于后續開設的課程如“單片機原理與接口”、“計算機控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP 數字信號處理”奠定扎實基礎。
4 微機原理教學改革中計算思維的培養
4.1 基于計算思維的教學過程
教員對原有教材再開發，即在原有課程中選擇適當的內容設置課題，對內容拓展或深化，教員在開展教學過程中運用基于計算思維的方法，將教與學的過程有機地連接起來，使學員能夠自覺利用計算思維方法（ 遞歸，關注點分析，抽象和分解，保護、冗余、容錯、糾錯和恢復，學習和調度等）達到學習目標，當學員掌握了知識點，懂得如何運用計算思維的方法之后，再通過反思評價自己的學習過程和學習方法，自主建構屬于自己學習的框架和方式[4]，也就培養了學員計算思維能力，具體教學過程的實施步驟如下：
1）有的放矢。以某個知識模塊為研究對象，通過計算思維的方法來獲取或應用，由實踐建構自己的知識結構。
2）確立課題。師生針對課題開展分析論證，深入挖掘課題內涵及可行性，共同確立研究課題。
3）團結協作。以自愿結合兼顧優勢互補的原則組建課題研究小組，成員明確職責，分工協作。
4）研究方案。成員要以計算思維方法為前提，結合本小組的課題制定研究方案，在保證研究活動的連續性和明確化的前提下，合理分工，各負其責。
5）實施方案。將確定的研究方案具體落實。教員在整個過程中的作用是在偏重計算思維培養的思路下研究方法的指導和科學態度與精神的滲透和示范。
6）形成結論。課題小組通過研究學習將結果進行匯總，從中找出規律性的東西，得出結論，給出建議。
7）評價交流。將研究成果以小論文、多媒體演示、實驗報告等不同的形式提交或展示出來。并對研究過程中用到的研究方法、研究成果、得失體驗感受等進行全方位的總結， 以獲得更深一步的理性認識，完善認知結構。
4.2 計算思維導向的課堂教學設計
將抽象分解、啟發推理等計算思維的理念引入微機原理教學的課堂設計，可以簡化問題，使學員獲取知識從點到面，深入理解和記憶。以尋址方式內容的講解為例，順藤摸瓜， 從面到點逐個解密.首先提出疑問： 為什么要有尋址方式呢？ ，根據先驗知識，微機工作總是對”數”操作，而”數”在哪里？可以提問學員，讓他們來回答， ”數”可能在不同的地方，要找到他們，要根據地址來尋覓，所以就有了”尋址方式”，“面”就被首先提出來了。進一步引導學員，具體”數”在哪些地方呢？可能在指令中，所以“立即數尋址”、可能存放在通用寄存器中，所以就是“寄存器尋址”、也可能存放在存儲器中，那么就是“存儲器尋址”，至此“線”也給出來了，有了“面”和“線”，教員進一步引導， 在存儲器中的 “數”必定有個存放的地址吧？ 按照之前存儲器存取數，先找到段基址，然后確定偏移地址就能確定在存儲器中地址，由于“數”的存放地址的表達有很多種方式，因此，“存儲器尋址”就引申到其他具體尋址方式，如“寄存器間接尋址”、“相對尋址”、“變址尋址”等，至此“點”也給出，縱觀“面”、“線”、“點”一氣呵成，順藤摸瓜，學員既明白了尋址的概念和用途，也明白了各種尋址之間的聯系和區別[5]。學員對這部分內容更容易理解和記憶。
將計算思維引入課堂教學設計不僅需要教員對內容非常熟悉，而且對知識結構有著系統把握。既要能站著全局高度，指引解決問題的思路、步驟和方法， 以突出教學內容的重點，幫助學員樹立系統的概念，又要能啟發引導學員尋求解決問題途徑，深入細節、逐步探索。
5 結束語
微機原理課程教學融入計算思維的元素，不僅指明了課程的教學目標，提高了教學效率，而且對培養軍事人才創新思維能力、綜合實踐能力都起到了積極的作用。隨著融入計算思維的新教學體系的逐步完善，教學不再是枯燥的講授，晦澀的抽象，而是幫助學員打開思維空間，激發探索求解欲望的金鑰匙。
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關鍵詞 仿真技術 微機原理 EMU8086
隨著信息科學的發展，高校課程體系也在改革，微機原理的教學課時不斷被壓縮，這提高了實際講授和學習的難度，學生普遍反映難度大且不容易理解，教學效果一般。為了提高教學效率，并在一定程度上降低學習難度，本文依據筆者的教學經驗，借助多媒體教室的平臺優勢，發揮CAD仿真工具直觀形象的功能特點，對微機原理課程的重點和難點部分做了課堂同步仿真演示，并對仿真過程和結果做出分析，取得了較好的教學效果，同時也調動了學生的積極性。
目前，計算機在高校圖書館和學生中相當普及，課下學生可在教師課件和仿真文件的幫助下，對課程的教學內容做仿真分析，這調動了學生學習積極性的同時也培養了獨立分析和解決問題的能力。在電子設計分析領域中，CAD仿真工具眾多，本文以EMU8086為仿真工具，結合實例介紹將仿真技術引入微機原理課堂教學中所體現的優勢。
一、EMU8086軟件介紹
EMU8086是一款基于Windows平臺的8086微處理器仿真軟件，內部集成了匯編程序、連接器和調試器，并提供了豐富的設計例程和參考資料。該軟件可模擬真實微處理器運行程序的過程，也可單步執行并顯示寄存器、存儲器、堆棧、標志寄存器以及變量的值，對數值的修改通過鼠標操作即可完成。另外，通過EMU8086還可模擬IO接口及顯示器、直流步進電機、交通紅綠燈和LED等外設。
二、EMU8086仿真在課堂教學中的運用
（一）源程序的輸入和編譯。在EMU8086環境下，系統提供了四套模板com/exe/bin/boot，分別用于簡單程序段、完整匯編程序、二進制源碼和啟動程序的高效輸入編寫。結合微機原理課程特點，本文選擇exe模板，輸入匯編程序代碼如下：
data segment
x dd 11111111h
y dd 2222F222h
z dd ?
ends
stack segment
dw 128 dup(0)
ends
code segment
assume cs: code, ds:data, ss:stack
start:
mov ax, data
mov ds, ax
mov si, offset x
mov di, offset y
mov bx, offset z
mov ax, [si]
mov cx, [di]
add ax, cx
mov [bx], ax
mov ax, [si+2]
mov cx, [di+2]
adc ax,cx
mov [bx+2], ax
mov ah, 4ch
int 21h
ends
end start
該程序采用完整匯編程序結構編寫，用于完成存儲器中兩個32位二進制數的加法操作，并將結果送存儲器保存；其中涉及數據傳送指令、加法指令和中斷調用指令的使用。將源文件存盤后進行編譯，并根據系統提示修改可能出現的錯誤，編譯通過后即可進行模擬仿真。
（二）仿真分析。點擊工具欄emulate按鈕，即可對編譯得到的可執行文件進行仿真，并出現如圖1所示的仿真界面：
仿真界面同時以窗口形式顯示了：源程序代碼、機器碼、反匯編代碼、通用寄存器值和段寄存器值等信息，方便使用者對照分析；底部擴展按鈕可用于查看標志寄存器、變量、堆棧段、存儲器、ALU數據。工具欄按鈕實現程序控制功能，如：reload可重新加載程序，run可運行程序，single back和single step可分別控制程序向后與向前單步執行。在程序執行中，各通用寄存器的值同步更新。
對本程序單步執行“add ax, cx”指令后，寄存器AX的值更新為0333H，進位標志為1，實現了變量x和y的低16數據相加。在仿真界面也可得到如下信息：指令“add ax, cx”對應的機器碼為“07222:03H, 07223:C1H”，對應的反匯編指令為“add ax, cx”。
此仿真過程可以直觀形象地向學生展示CPU工作的狀態變化和工作原理，以及匯編和反匯編的對應信息。在實際課程教學的相關章節中適當添加EMU8086的仿真演示，可獲得較好的教學效果。
三、結束語
本文針對《微機原理》課程的特點，提出了將仿真技術引入課程教學的方法，并結合實例給出了仿真過程介紹和分析，提高了教學效率，調動了學生的積極性，是一種較好的教學方式，取得了較好的實際教學效果。
參考文件：
關鍵詞：微機原理；匯編語言；可視化教學
微機原理與匯編語言課程是計算機專業的主干核心課程，也是一門綜合性、實踐性極強的課程[1]。但由于匯編語言是面向機器的語言，是機器語言的符號化，語句不直觀、結構化程度低，程序調試困難，與高級語言的教學相比難以講解，所以學生在學習過程中普遍感到難度較大[2]。如何從事該門課的教學，使學生通過學習，深入掌握微機原理和基本知識，利用匯編語言編程，培養解決實際問題的能力，對于教師授課來講有一定難度。如何更好地將該門課程知識傳授給學生是每位教師都在探索的問題。結合自己近幾年的教學實踐，為激發學生的學習熱情，提高匯編語言的教學質量，降低學習門檻，我們提出幾點可視化的教學的手段，該教學方法在教學過程中效果良好。
1 微機原理知識的可視化動態演示
匯編語言是微機原理課程的一門工具性語言，課程中有很多交叉結合的知識點[3]。如果在微機原理部分沒有弄明白內部結構和工作原理，大量的指令就無法正確運用，熟練靈活運用匯編程序編程就更難。微機原理部分概念和專有名詞多、工作單元不易建模，內容抽象，學生不易理解和接受。目前的教學通常采用比較傳統的教學方法，教師是在教室用粉筆在黑板上講授，內容較枯燥且受板書的限制，難以激發學生
興趣，教學效率低下，而對于初學的學生來說，入門較難，學起來比較吃力。為了達到良好的教學效果，利用多媒體進行可視化教學，把聲音、動畫、圖形、文字等媒體有機地組合在一起，將難懂難理解的內容以動畫的形式展示出來，調動學生學習積極性，把注意力集中到重點部分。通過逼真的動畫顯示，使學生從視覺上和感官上真實地感受到微型計算機的內部構造。如在講授尋址方式的時候，可以通過動畫的形式將尋址的過程以及各個寄存器的相關變化情況表現出來，這樣將枯燥的理論內容可視化，提高學生的感官認識。學生學習起來一目了然，并可以輕松理解幾種尋址方式的區別。另外，我們還可以利用動畫模擬存儲單元物理地址的形成過程以及各邏輯段的分配過程，使學生更好地理解對存儲器的訪問等其他內容。
2 匯編語言的可視化調試環境利用
匯編語言面向機器的硬件，相對比較抽象、指令偽指令較多、語法難記、調試困難、程序的可讀性差，在上機調試程序時又由于不能直接看到程序的運行結果，實踐教學中學生很難掌握匯編語言的應用。另外，在傳統的教學中，常用匯編語言教學調試工具DEBUG和MASM軟件都是在DOS下用指令運行的，而學生對DOS操作系統不熟悉，不能理解，也跟不上教學步驟，教師的教學難度極大，實驗的成
基金項目：上海市教委上海海洋大學重點課程建設項目(A2600-10-0053，A2600-10-0052)；上海市高校本科教育高地建設項目(B8515-10-0001)。
作者簡介：孔祥洪，女，高級實驗師，研究方向為物理應用及控制技術。
功率很低。作者在教學中利用啟東的DVCC-8086的微機原理實驗系統MASM for windows軟件進行書寫程序，該軟件是一個結合了先進可視化編輯器、編譯器，反編譯器，具有排錯功能的軟件模擬工具，通過這樣的可視化程序調試環境進行書寫程序時，可有效提高學生的編程能力和上機調試技能，有利于加深學生對匯編語言的程序的理解，降低調試難度。圖1是啟東8086匯編語言的可視化調試環境，它具有高級語言，集成環境語言所具有的可視化集成環境的下拉菜單，圖標化的快捷按鈕、熱鍵、快捷命令等特點，如文件編輯菜單有文件、編輯、查找、選項、編譯菜單；實驗指南菜單有編輯窗口的快捷菜單，可使用鼠標右鍵來激活；調試部分有動態調試菜單、窗口菜單；
窗口部分有編輯窗口、反匯編窗口、數據窗口、寄存器窗口；工具欄有編輯工具欄、調試工具欄、實驗指南工具欄等等。而調試工具欄還具備聯接、編譯、調試、單步、運行、斷點等功能。再如，菜單可用ALT/ALT+字母來激活，用熱鍵或字母來選擇所有輸入地址數據值等。
8086匯編語言可視化的調試環境在進行程序調試時可以直接看到命令的執行過程，得到程序運行結果，這有利于學生掌握匯編語言的程序設計方法，培養實際動手能力，激發學習匯編語言的興趣，同時，也可以降低教學難度，使學生在短時間內真正理解和掌握教學重點和難點。
3 可視化寄存器窗口、代碼數據窗口、反編譯器的利用
匯編語言是機器語言的符號化，通過它可以充分理解指令在計算機中的執行過程，能夠最直接最有效地操作機器硬件系統，編寫在時間和空間兩方面都是最有效的程序[4]。但編寫及調試匯編程序時相對高級語言程序要困難、復雜得多，如果利用可視化寄存器窗口、代碼地址數據窗口等調試環境，就可以幫助學生加強對低級語言編譯過程中時空高效性的理解。使學生能從物理存儲結構和系統物理地址結構兩方面建立起計算機系統的完整性、可控性的概念。8088匯編語言的可視化調試環境中可視化寄存器窗口如圖2所示，可視化代碼地址數據窗口如圖3所示。
在學習寄存器和存儲器的組織結構時，學生對很多概念只有一個很抽象、模糊的認識，這時，我們可以通過8088教學軟件打開“窗口”菜單的“代碼數據窗口”和“寄存器窗口”，查看寄存器的狀態；教師在講授存儲器和尋址方式的知識時，利用可視化“代碼數據窗口”查看內存單元，讓學生可以動態了解內存單元的地址與內容，將抽象的內容具體化；在講授指令的運用時，可以針對每一條指令，利用可視化窗口進行指令的具體操作，讓學生從可視化窗口中觀察寄存器、內存單元地址和標志寄存器的變化情況。另外，教師還可運用“代碼數據窗口”來查看程序的運行結果，當程序運行結果不正確時，通過“單步”調試和設置“斷點”等按鈕，隨時觀察寄存器和內存單元的內容，確定程序的錯誤之處，還可以利用“反匯編窗口”和“斷點”設置進行反匯編。圖4是觀察寄存器和內存單元的中程序的指針地址與內容，確定程序的錯誤之處。
圖4 可視化反匯編窗口
4 結語
作為專業基礎課程，微機原理和匯編語言是學好后續專業課程的關鍵，是任何其他高級語言都不能完全取代的。教師應該合理安排教學內容，靈活運用多種教學方法和現代教學手段，充分調動學生的學習積極性和主動性，提高教學的實際效果和質量。通過對微機原理與匯編語言可視化教學改革，學生對該課程產生了更濃厚的學習興趣，取得了較顯著的教學成果，但是也還存在一些不完善的地方，這需要我們在以后的教學實踐中不斷改善。
參考文獻：
[1] 馬浩. 淺談微機原理與匯編語言教學改革[J]. 科技創新導報,2009(17):129.
[2] 薛寶山. 匯編語言教學方法探討[J]. 科技資訊,2008(10):203.
[3] 陳松. 探索匯編語言和微機原理整合課程的教學方法[J]. 科教導刊,2009(22):28.
[4] 朱淑琴,張銀霞,趙瑛. 匯編語言教學內容和教學方法探討[J]. 北京聯合大學學報:自然科學版,2009,23(4):90-92.
Discussing on Visualization Teaching of “Microcomputer Principle Assembly Language”
KONG Xianghong, GUO Yangxue, YANG Wei
(Physics Experimental Center, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
