摘要：計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程中的實(shí)驗(yàn)非常重要，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這三類(lèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，給出了計(jì)算機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革分三步走的策略。通過(guò)具體的實(shí)例，強(qiáng)調(diào)了驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)要注重于過(guò)程監(jiān)控，擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)要注重于激發(fā)興趣，綜合型實(shí)驗(yàn)要注重于挖掘創(chuàng)新能力。
　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)接口技術(shù)；教學(xué)改革；驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)；擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)；綜合型實(shí)驗(yàn)
　　
　　計(jì)算機(jī)接口技術(shù)是一門(mén)理論嚴(yán)謹(jǐn)、技術(shù)性強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)技能要求很高的硬件課程，主要介紹微處理器的基本工作原理以及常用接口芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳特性、工作方式等內(nèi)容[1]。與其他硬件課程類(lèi)似，該門(mén)課程的理論知識(shí)點(diǎn)分散，學(xué)起來(lái)很枯燥，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生掌握和鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。
　　我校一直很重視計(jì)算機(jī)硬件類(lèi)課程的教學(xué)，早在1999年就建立了計(jì)算機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，并于2006年進(jìn)行了擴(kuò)建和升級(jí)，購(gòu)進(jìn)了30套清華大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)的TPC2003A計(jì)算機(jī)接口實(shí)驗(yàn)箱，基本滿(mǎn)足了一人一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的教學(xué)要求。充足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為加強(qiáng)該門(mén)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。目前，我校的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程的總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)占20學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)日益突出，要達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果，一個(gè)必不可少的前提就是一定要明確實(shí)驗(yàn)的目的，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康南驅(qū)W生提出不同的要求。
　　
　　2實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)
　　
　　計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褜?shí)驗(yàn)分為三類(lèi)：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。
　　2.1驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)
　　驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)通常是針對(duì)某個(gè)芯片，對(duì)其功能做一個(gè)驗(yàn)證。對(duì)于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中給出的電路圖在實(shí)驗(yàn)箱上做簡(jiǎn)單的連線(xiàn)，很容易就能完成實(shí)驗(yàn)的硬件環(huán)境搭建，而實(shí)驗(yàn)程序通常也是現(xiàn)成的，學(xué)生只需在集成環(huán)境中調(diào)出并運(yùn)行就能得到很直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解該芯片的工作原理有一定的幫助。
　　2.2擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)
　　擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其電路連線(xiàn)或?qū)嶒?yàn)程序做一些簡(jiǎn)單修改，再去觀察和分析所得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由于需要修改實(shí)驗(yàn)電路或?qū)嶒?yàn)程序，這就要求學(xué)生一定要比較清楚地理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從另一個(gè)方面來(lái)講，也起到了督促學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的作用。
　　2.3綜合型實(shí)驗(yàn)
　　由于擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)只是針對(duì)一個(gè)芯片的實(shí)驗(yàn)電路或?qū)嶒?yàn)程序做一些簡(jiǎn)單地修改，不涉及多個(gè)芯片的協(xié)同工作。在學(xué)完本門(mén)課程所涉及的接口芯片后，學(xué)生可以把所學(xué)的知識(shí)綜合起來(lái)，在實(shí)驗(yàn)箱上自己動(dòng)手去設(shè)計(jì)一個(gè)包含多個(gè)芯片的綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力知識(shí)綜合運(yùn)用能力。
　　這三類(lèi)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中各自行使著自己的“使命”，同時(shí)又相輔相成，互相依賴(lài)。在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)我校學(xué)生的具體情況，我們分步驟地進(jìn)行了教學(xué)改革。
　　
　　3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
　　
　　我們采取分三步走的策略對(duì)于計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。
　　1) 加強(qiáng)對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)控，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。
　　驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的主要目的是對(duì)某一接口芯片的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單驗(yàn)證，完全依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求來(lái)做，非常簡(jiǎn)單，很容易完成。如果不對(duì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)驗(yàn)效果就很難保證。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)這樣的現(xiàn)象：有的學(xué)生在完成8259中斷實(shí)驗(yàn)后，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析時(shí)，竟然寫(xiě)出“8259是一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)芯片，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是指示燈閃爍”。而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象需要通過(guò)屏幕來(lái)解讀，并未涉及到指示燈，芯片8259是中斷控制器不是定時(shí)計(jì)數(shù)器。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的原因就是該生沒(méi)有認(rèn)真研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，只是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求做完了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)眼就忘，課后無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確分析，所寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量非常差。
　　為了達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果，必須加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)控，首先是要求學(xué)生在做驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)步驟，并對(duì)實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行解讀。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，比如譯碼實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)程序只有簡(jiǎn)單地幾句，可以安排學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前自己去閱讀；對(duì)于稍微復(fù)雜一些的實(shí)驗(yàn)程序，可以在實(shí)驗(yàn)課前由教師帶領(lǐng)學(xué)生粗略地解讀一下，以提高學(xué)生預(yù)習(xí)的效率。教學(xué)實(shí)踐表明，這種方法對(duì)保證實(shí)驗(yàn)效果，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量非常有效。
　　為了進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的重視程度，近幾年我們又對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)做了相應(yīng)的修改，把實(shí)驗(yàn)程序中有關(guān)芯片工作方式的設(shè)定等核心語(yǔ)句去掉，只在相應(yīng)的空白處給出注釋?zhuān)寣W(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)根據(jù)注釋自己補(bǔ)上。這樣既考查了學(xué)生對(duì)芯片工作方式的理解程度，又在一定程度上起到了督促學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)的作用。
　　2) 引導(dǎo)學(xué)生積極思考，利用擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生基本還是處于被動(dòng)的狀態(tài)，可供發(fā)揮的余地不大，在一定程度上損傷了學(xué)生的積極性。為此，在學(xué)生完成驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)后，我們會(huì)為學(xué)生出一到兩個(gè)思考題，要求學(xué)生在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路或?qū)嶒?yàn)程序的簡(jiǎn)單修改來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)新功能，此即為擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所驗(yàn)證芯片的理解，同時(shí)也讓學(xué)生有一定程度的自由發(fā)揮，增強(qiáng)他們的成就感。
　　如在串行接口芯片8250的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中，要求從鍵盤(pán)輸入一個(gè)字符，將該字符的ASCII值加1后通過(guò)8250以串行方式輸出，再以串行方式將所輸出的值接收回來(lái)[2]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果就是從鍵盤(pán)輸入一個(gè)字符，在屏幕上顯示該字符及其后繼字符。做完該驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，我們給學(xué)生出的思考題是要求從鍵盤(pán)輸入小寫(xiě)字母，在屏幕上顯示該字母及其所對(duì)應(yīng)的大寫(xiě)字母。針對(duì)該思考題，學(xué)生可以做一個(gè)擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)，在不改變電路連線(xiàn)的前提下，只需將實(shí)驗(yàn)程序中的匯編語(yǔ)言指令“INCAL”改為“SUBAL，20H”即可。
　　定時(shí)計(jì)數(shù)器8253有6種工作方式，分別稱(chēng)為方式0、方式1、…、方式5，其中方式3也稱(chēng)為方波發(fā)生器，工作在該方式下的8253能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入脈沖的分頻[1]。8253的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)就是在方式3下對(duì)頻率為1MHz的脈沖信號(hào)進(jìn)行106分頻，產(chǎn)生1Hz的方波，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱上的指示燈加以展示。對(duì)于該驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，我們要求學(xué)生做兩個(gè)擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)：一是將輸入的脈沖信號(hào)改為2MHz，觀察指示燈閃爍的頻率，并解釋原因；二是輸入脈沖的頻率保持為1MHz不變，改變分頻系數(shù)(即計(jì)數(shù)器的初值)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行分析。前一個(gè)擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)只需在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上改變一條連線(xiàn)，而后一個(gè)擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)則只需修改實(shí)驗(yàn)程序中的兩條賦值語(yǔ)句。
　　實(shí)踐表明，學(xué)生在課上做擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)得很活躍，實(shí)驗(yàn)效果非常好。
　　3) 挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)。
　　驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)，基本上還都是針對(duì)某一個(gè)芯片或部件做功能型的驗(yàn)證，一般不會(huì)涉及到其他芯片。在學(xué)完該門(mén)課程后，學(xué)生會(huì)學(xué)到十來(lái)個(gè)接口芯片，但這些芯片在學(xué)生眼里還是各自為政，未能形成一個(gè)有機(jī)的整體。為了幫助學(xué)生把這些瑣碎的知識(shí)串起來(lái)，我們讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一些涉及多個(gè)芯片的綜合實(shí)驗(yàn)，這對(duì)挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課的興趣有很大的幫助。
　　在做綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們只是給學(xué)生出一個(gè)思考題，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)某一功能。學(xué)生需要自己選擇芯片、設(shè)計(jì)連線(xiàn)和編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序，整個(gè)過(guò)程完全是開(kāi)放的。學(xué)生可以自由地發(fā)揮，甚至可以設(shè)計(jì)出一個(gè)與教師給出的思考題完全不一樣的綜合實(shí)驗(yàn)。由于在綜合實(shí)驗(yàn)中學(xué)生完全是主動(dòng)的，所以他們的積極性很高，每屆學(xué)生都會(huì)有人設(shè)計(jì)出一些令人眼前一亮的綜合實(shí)驗(yàn)。
　　下面是我們?cè)赥PC2003A實(shí)驗(yàn)箱上開(kāi)發(fā)的一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)(圖1)：利用8253、8255、數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)一個(gè)秒表。
　　
　　實(shí)驗(yàn)程序思路是：將8253初始化成方式3(方波發(fā)生器)，利用計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1進(jìn)行接力分頻，將輸入的1MHz脈沖分頻成1Hz的方波，通過(guò)編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)該方波的計(jì)數(shù)，即每秒計(jì)數(shù)一次，最后利用8255控制數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值。程序流程如圖2所示。
　　通過(guò)這個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以進(jìn)一步理解8253、8255的工作方式，以及數(shù)碼管的工作原理，其趣味性也能激發(fā)起學(xué)生的創(chuàng)新欲望。在TPC2003A實(shí)驗(yàn)箱上，我們還可以利用0809、8255和數(shù)碼管組成的一個(gè)小系統(tǒng)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)8255控制數(shù)碼管將該數(shù)值顯示出來(lái)。如此類(lèi)的綜合實(shí)驗(yàn)還有很多，極大地豐富了計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
　　
　　4結(jié)語(yǔ)
　　
　　在計(jì)算機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革過(guò)程中，我們依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)分為三類(lèi)，并對(duì)每類(lèi)實(shí)驗(yàn)做出了不同的要求：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)的是基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，擴(kuò)展型實(shí)驗(yàn)側(cè)重于激發(fā)學(xué)生的興趣，而綜合型實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)則是挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。通過(guò)這三類(lèi)實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生在循序漸進(jìn)的過(guò)程中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握，在興趣的引領(lǐng)下提高自己的知識(shí)水平，這一結(jié)果完全達(dá)到了本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目的。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 錢(qián)曉捷. 微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)