周伯榮 吳愛(ài)萍

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)改革探討

周伯榮 吳愛(ài)萍

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

針對(duì)微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合該課程特點(diǎn)，提出了微機(jī)原理與應(yīng)用理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐教學(xué)的改革方案和措施，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，符合應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)。

微機(jī)原理與應(yīng)用；教改；開(kāi)發(fā)創(chuàng)新

微機(jī)原理與應(yīng)用是自動(dòng)化等電子信息類(lèi)專業(yè)的一門(mén)主干課程，也是全國(guó)大多數(shù)工科院校和科研單位招收相關(guān)專業(yè)碩士研究生的考試課程。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體認(rèn)知體系，并初步具備相應(yīng)的軟硬件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。其學(xué)習(xí)效果將直接影響到學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)生開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力的高低也直接決定了他們?cè)谏鐣?huì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。但該課程內(nèi)容豐富，理論性強(qiáng)，概念抽象，難以把握，實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)際應(yīng)用能力要求高，技術(shù)更新快，教與學(xué)的難度比較大。針對(duì)上述課程特點(diǎn)與學(xué)生普遍存在的畏難情緒，筆者根據(jù)自己10多年從事該課程教學(xué)體會(huì),提出下面幾點(diǎn)教學(xué)改革措施,以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí),提高開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，順應(yīng)我國(guó)高等教育改革下的課程教學(xué)改革。

1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

目前，國(guó)內(nèi)高校大多使用以Intel80x86系列16位微機(jī)為主的教材，主要介紹8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器的組織方式、匯編指令系統(tǒng)及與之相配套的各種接口芯片。事實(shí)上,該芯片早在20世紀(jì)70年代末就誕生了,眾所周知,現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，新技術(shù)、新名詞、新器件不斷涌現(xiàn)，如果只是教授70年代的知識(shí),陳舊的教學(xué)內(nèi)容必然僵化學(xué)生的思維，抑制學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。但是,要想讓學(xué)生真正理解計(jì)算機(jī)的組成和運(yùn)行原理,又必須從早期比較簡(jiǎn)單的CPU講起,為避免上述狀況的產(chǎn)生,教師必須緊跟時(shí)代,在課堂上注入高新技術(shù)介紹并講解,如PentiumPC機(jī)常用的并行接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE1394協(xié)議、流水線操作技術(shù)、新型存儲(chǔ)技術(shù)、PCI總線技術(shù)、通用串行接口USB、圖形顯示總線標(biāo)準(zhǔn)AGP以及它們?cè)诠こ虒?shí)踐中的應(yīng)用，并讓學(xué)生在自己PC機(jī)上找到這些接口，這無(wú)疑會(huì)激起學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課的興趣，同時(shí)也拓寬教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生自然地向高檔PC機(jī)過(guò)渡，將學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性和諧統(tǒng)一起來(lái)，養(yǎng)成關(guān)注最新技術(shù)發(fā)展的習(xí)慣。

2 教學(xué)方式的改進(jìn)

微機(jī)原理與應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容抽象、信息量大、圖表豐富，如果還是采用傳統(tǒng)的板書(shū)加掛圖的方式進(jìn)行課堂教學(xué)方式，很不利于學(xué)生系統(tǒng)性地理解相關(guān)內(nèi)容，甚至連基本概念的理解都會(huì)有偏差。為此，教師應(yīng)注意結(jié)合具體實(shí)物去講解，同時(shí)充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，將抽象概念具體化。筆者上課時(shí)經(jīng)常會(huì)帶些CPU芯片，從實(shí)驗(yàn)室找些PC/XT機(jī)的主板和PentiumPC機(jī)主板，告訴學(xué)生主板上各接口的位置和功能以及各種主板的不同之處，讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)整個(gè)硬件系統(tǒng)有比較直觀的認(rèn)識(shí)，講解概念時(shí)就容易接受，同時(shí)讓學(xué)生感到這門(mén)課與自己是密切相關(guān)的，自然愿意努力學(xué)習(xí)了。課余時(shí)間筆者會(huì)針對(duì)學(xué)生的具體情況自做PPT幻燈片，從互聯(lián)網(wǎng)上下載一些精美的圖片和簡(jiǎn)短的動(dòng)畫(huà)，借助多媒體用文字、聲音、圖片、動(dòng)畫(huà)等形式有效地加大課程信息量，提高課堂教學(xué)效率，全方位對(duì)學(xué)生實(shí)施情景教學(xué)，增加直觀性，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生直觀印象，排除學(xué)生對(duì)這門(mén)課的畏懼心理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

由于這門(mén)課系統(tǒng)性比較強(qiáng)，但很多教材花較大篇幅講局部的芯片的功能和使用，對(duì)微型計(jì)算機(jī)整體系統(tǒng)電路原理涉及較少。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)局部的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，掌握得還是很不錯(cuò)的，確實(shí)是花了功夫，但在學(xué)完各個(gè)功能芯片，卻搞不清楚各芯片間是如何聯(lián)系，如何協(xié)調(diào)工作的，缺乏系統(tǒng)性。針對(duì)這種情況，建議教師在講授局部電路接線時(shí)，首先對(duì)PC/XT主板電路作個(gè)大略分析，再引導(dǎo)學(xué)生找到本節(jié)課要講的局部電路在主板的位置和功能，比如在講授可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253時(shí)，一方面詳細(xì)介紹其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、使用方法，另一方面不斷強(qiáng)化該芯片引腳如何和其他器件相連接，最后導(dǎo)出該芯片的3個(gè)定時(shí)器在PC/XT機(jī)種分別承擔(dān)著實(shí)時(shí)時(shí)鐘、動(dòng)態(tài)RAM定時(shí)刷新、揚(yáng)聲器音調(diào)控制的任務(wù)，并在主板電路圖上指出其接線方式。如果每講一個(gè)接口電路都采用上述方法，那么學(xué)生就很容易建立起微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，將學(xué)習(xí)內(nèi)容融為一個(gè)系統(tǒng)，增加工程意識(shí)，為以后用單片機(jī)開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

在講課時(shí)善用比喻，將抽象問(wèn)題具體化，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。將存儲(chǔ)器單元的地址形象地比喻為門(mén)牌號(hào)碼，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)比喻為住戶，像要找到某個(gè)人須知道他家的門(mén)牌號(hào)碼一樣要訪問(wèn)某個(gè)存儲(chǔ)器單元，必須要給出該存儲(chǔ)單元的地址。指令隊(duì)列與堆棧的區(qū)別，就像排隊(duì)打飯和疊放光盤(pán)，前者先進(jìn)先出，后者先進(jìn)后出，讓學(xué)生覺(jué)得計(jì)算機(jī)的某些工作過(guò)程其實(shí)和我們?nèi)粘Ｉ詈芟嗨疲⒉荒敲瓷衩夭粶y(cè)。

重視輔導(dǎo)答疑。輔導(dǎo)答疑是教師和學(xué)生課后交流的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)答疑，教師可以發(fā)現(xiàn)班級(jí)學(xué)生存在的問(wèn)題，自檢授課的漏洞，不斷地修正授課內(nèi)容。輔導(dǎo)答疑往往是在寬松自然的環(huán)境下進(jìn)行，容易啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性地思維。

3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的改革

微機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)踐性很強(qiáng),抽象的理論需要有實(shí)踐環(huán)節(jié)幫助消化,所以必須根據(jù)理論課程的進(jìn)度合理安排實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),并在實(shí)驗(yàn)中重視學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。我系安排了12個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),其中2學(xué)時(shí)基礎(chǔ)操作實(shí)驗(yàn),主要使學(xué)生掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和調(diào)試的基本過(guò)程,知道匯編語(yǔ)言源程序的結(jié)構(gòu),源程序是如何經(jīng)過(guò)編譯、連接而成為計(jì)算機(jī)可運(yùn)行的目標(biāo)程序,初步掌握采用單步執(zhí)行、設(shè)置斷點(diǎn)等方式調(diào)試程序的方法,為后續(xù)的高層次實(shí)驗(yàn)鋪墊；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)共6學(xué)時(shí),包括定時(shí)中斷實(shí)驗(yàn)、并行接口實(shí)驗(yàn)、A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn),學(xué)生第一次接觸軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)時(shí),教師須耐心細(xì)致地向?qū)W生傳授硬件設(shè)計(jì)方法,幫助學(xué)生掌握程序調(diào)試方法和故障分析及排除技能,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)作風(fēng),為后續(xù)綜合性實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí),教師只提前給出實(shí)驗(yàn)的對(duì)象、目標(biāo)、要求,驗(yàn)收方式,最多給出一個(gè)相似課題的實(shí)施方案供學(xué)生參考,讓學(xué)生有時(shí)間去考慮實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方案,線路圖的設(shè)計(jì)和調(diào)試方式,這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)極為有效；最后是4學(xué)時(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在幾個(gè)課題里選自己感興趣的題目,如交通信號(hào)燈的控制、直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)與顯示、全自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌控制、家用微波爐的控制等。實(shí)驗(yàn)任務(wù)提前2周下達(dá),學(xué)生可以有充分的時(shí)間相互交流、查詢資料、思考如何實(shí)施？在前面設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,每組學(xué)生都能提出自己的想法,教師再進(jìn)一步引導(dǎo),做一些指導(dǎo)性提示,常常會(huì)收到意想不到的結(jié)果。

4 完善考核制度

在考核方式上，堅(jiān)決摒棄單一的閉卷考試形式，實(shí)行開(kāi)卷考試和閉卷考試各一次的理論考核，閉卷考試主要考察學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的掌握情況。開(kāi)卷考試主要考核學(xué)生應(yīng)用書(shū)本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，側(cè)重對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的考查。充分考慮實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核，包括設(shè)計(jì)思路、動(dòng)手能力，調(diào)試過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾方面。此外對(duì)學(xué)生平時(shí)的出勤和作業(yè)情況給出平時(shí)成績(jī)。這樣形成了多元化的考核制度，開(kāi)卷:閉卷:實(shí)踐:平時(shí)=35:35:20:10，這樣全方位的考核對(duì)所有學(xué)生都較為公平合理。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)微機(jī)原理與應(yīng)用課程特點(diǎn)和多年從事該課程的教學(xué)體會(huì)，提出了理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程考核方式等方面的幾種實(shí)施措施，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明，這些教學(xué)方式確實(shí)起到了明顯的效果，學(xué)生的畏難情緒明顯減少了，興趣提高了，經(jīng)常參與各種類(lèi)型的科技創(chuàng)新活動(dòng)，與教師的聯(lián)系也更為密切，經(jīng)常出現(xiàn)師生共同探討的喜人情景。

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Abstract: The problems in the procedure of the principle and application of microcomputer teaching are analyzed at present. The measures and schemes are introduced for the theory teaching, practice teaching and teaching form to this course according to the peculiarity of the principle and application of microcomputer, so that we can improve the students’ ability to innovative and practice better, and this accord with the train goal of the applied undergraduate institute.

Key words: principle and application of microcomputer; reform of teaching; development

Exploration on reform of the principle and application of microcomputer teaching

Zhou Borong, Wu Aiping
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China

2010-09-20

周伯榮，碩士，講師。