摘要：基于“微機原理與接口技術”課程現(xiàn)狀與基本要求，闡述了課程特點與課程目標，對教學方法與教學手段進行了探討，描述了精講多練、演練結合、教與學融為一體的方法。闡述了自主學習與加強實踐的教學方法，考核采用閉卷考試和一頁紙考試相結合的方式，避免記憶大量指令，由此提高考核內(nèi)容的深度和廣度。采用Proteus仿真軟件提供全面的動態(tài)教學演示，應用Proteus仿真軟件將8086與DAC0832芯片連接實現(xiàn)了波形顯示。

關鍵詞：自主學習；Proteus；考核方法；教學實踐

作者簡介：艾紅（1962-），女，重慶人，北京信息科技大學自動化學院，副教授。（北京 100192）

基金項目：本文系北京信息科技大學“微機原理與接口技術”課程建設的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0099-02

“微機原理與接口技術”是工科電子類非計算機專業(yè)的專業(yè)基礎課程，課程覆蓋面大，是工科學生學習和掌握計算機硬件知識和匯編語言程序設計的入門課程。引導學生從應用角度出發(fā)，在理論和實踐方面掌握微機的基本硬件構成和工作原理，掌握微機系統(tǒng)中各個芯片的使用方法，使學生具有應用軟件編程和硬件設計的基本能力。接口部分的重點是輸入與輸出方式和可編程接口芯片應用。課程是學生進入IT領域的必修課，也是一些學校對應學科碩士研究生入學考試的科目之一。北京信息科技大學（以下簡稱“我?！保┳詣踊瘜W院的自動化專業(yè)、電氣工程與自動化專業(yè)、智能科學與技術專業(yè)都要學習“微機原理與接口技術”課程，講授內(nèi)容包括總線技術、存儲器技術、中斷技術、并行接口技術等，重點講解中斷系統(tǒng)和并行接口應用分析及設計技術，介紹計算機體系結構。[1，2]

一、課程特點與課程目標

目前“微機原理與接口技術”的課程學時縮短。軟件內(nèi)容是匯編語言，硬件是計算機體系結構、三大總線、存儲器、中斷、并行接口芯片和定時器芯片應用。為使課程知識體系與現(xiàn)代微機技術的高速發(fā)展相適應，課程的基本要求是學生能夠以微處理器、總線、接口和程序設計為主線，正確建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念，理解CPU 和I/O接口的結構和工作原理，進行存儲器和接口芯片的合理選用，并根據(jù)不同的要求確定和分析系統(tǒng)的硬件結構和軟件編程，實現(xiàn)定時、計數(shù)、I/O口控制、按鍵與顯示等功能。課程特點是基礎性強，是計算機硬件、軟件和系統(tǒng)的重要基礎課；概念抽象，如芯片內(nèi)部結構、時序、尋址方式、定時器工作方式、地址譯碼和中斷等；內(nèi)容繁多，包括硬件體系結構、匯編語言程序設計、存儲器系統(tǒng)、總線以及接口設計；同時還具有很強的工程實踐性。課程內(nèi)容包括微機基本概念、基本系統(tǒng)、微機接口設計和微機系統(tǒng)綜合應用。學生在完成“微機原理與接口技術”課程學習后，能夠為進一步學習儀器儀表、測試控制、計算機控制等課程奠定必要的理論基礎，為以后從事相關工作奠定微機軟件與硬件應用的基礎。

二、精講多練，演練結合

多種教學方法的靈活使用有利于提高教學質量，活躍教學氣氛，增進師生交流。多媒體教學能夠用動畫描述信號的流動，演示訪問存儲器和I/O時序的配合。由于課程本身原理性比較強，講授過程還必須依靠傳統(tǒng)的教學模式。講解主要編程例題時，可以用黑板板書進行講解。在微機系統(tǒng)中包括了數(shù)據(jù)信號、地址信號和控制信號所組成的綜合信息，它們之間有著密切而復雜的邏輯關系。由于微處理器數(shù)據(jù)總線寬度和地址總線寬度往往與存儲芯片不匹配，要正確連接數(shù)據(jù)總線和地址總線，分析控制信號線的連接方法，實現(xiàn)存儲器芯片讀、寫信號與微處理器的連接，根據(jù)譯碼電路生成片選信號。課程特點是教學內(nèi)容多，有難度，力求做到縱觀全書，抓住關鍵，突出重點，解決難點，對于具有共性的疑難問題給予重點講解。對于重點習題，可以讓學生在黑板上做出答案，教師分析并講解，調動學生在課堂上的主動性和參與性。

微機原理涉及較多的軟硬件知識，教師可采用不同的教學方法因材施教。全部內(nèi)容通過課堂講授及結合典型實例進行。在教學方法上改變以往傳統(tǒng)的講授方式，可以將實際微機實驗設備引入教室，邊講解邊演示，產(chǎn)生情景教學效果。精講多練是信息社會條件下適合學生特色的一種教學方法，在課程教學過程中可以穿插Proteus軟件進行操作演示，利用軟件在課堂上演示，對寄存器使用和程序執(zhí)行都有深刻理解。可以應用debug 進行匯編語言程序的調試，利用多媒體現(xiàn)場演示糾正程序設計中的錯誤。另外把做好書面習題的任務當成一種扎實掌握理論基礎的練習，并安排一定學時的習題課，對作業(yè)中錯誤較多的地方提出來讓學生共同討論。

三、自主學習與考核方法

1.自主學習與加強實踐

教學中與實踐環(huán)節(jié)密切配合，有針對性地指導學生參加開放實驗和大學生科技創(chuàng)新計劃，增加微機原理與接口技術的實戰(zhàn)經(jīng)驗，促使學生成為“我要學、我要做”。應用Proteus軟件可以使學生學習元器件選擇、放置和連線，總線連接以及放置網(wǎng)絡標號，學習硬件原理圖的繪制，實現(xiàn)軟件程序編寫與硬件設計的結合。應用Proteus軟件在沒有實驗設備的情況下可以看到程序執(zhí)行的結果。加深理解微機原理與接口技術的主要接口芯片如可編程外圍接口芯片8255A、可編程計數(shù)器/定時器8253和數(shù)模轉換DAC0832等的工作原理。在某些章節(jié)的教學內(nèi)容完成后，可開展一次討論課，以某個項目為中心內(nèi)容，引導學生使用Proteus軟件完成硬件電路設計和軟件編程，促進理論和應用的結合，培養(yǎng)學生自主學習能力。比如在講完可編程接口芯片8255A后，完成按鍵與顯示的硬件電路設計和程序編寫，使學生對微機原理和接口芯片的工作原理有一個深入的理解。利用Proteus軟件編程與硬件連線畫圖可以演示接口芯片工作原理和程序執(zhí)行效果。例如采用8255A芯片與8個按鍵相連，方式1有一個選通信號STB接在8255A的PC4上，當STB有效時，將8個開關的狀態(tài)讀入并反映在8個發(fā)光二極管上，8255方式1控制按鍵顯示結果如圖1所示。8255A的PA口=10111010B，送到PB口對應點亮小燈。PB口對應位為1，小燈點亮。

2.考核方法

“微機原理與接口技術”是一門具備一定硬件知識和軟件編程能力的課程，考核成績由期末考試、平時成績和實驗成績共同決定。實驗成績根據(jù)學生做實驗時的態(tài)度和編程能力以及程序調試過程與結果給出較合理的評定。期末考試可以采用閉卷考試和一頁紙考試相結合的方法。增加考核內(nèi)容的深度和廣度，避免學生在記憶一些細節(jié)和不常用的指令上花功夫。重點考核微機原理與接口技術的應用能力。卷面上提供接口芯片寄存器命令字和工作方式選擇字的格式，學生在自己的一頁紙上可以記錄總結一些重要內(nèi)容或者范例。相比于閉卷考試，一頁紙方式的考核使“微機原理與接口技術”出題范圍和難度都有所提高，考試更加具有針對性，有助于學生復習掌握重點內(nèi)容。教學中可以設置一些問題對學生進行提問，對要解決問題的重點內(nèi)容進行探討，也有助于對學生平時成績的評定?？己朔绞竭€要包括考核學生回答問題的能力、完成作業(yè)以及在實驗課中的動手能力。

四、課程建設使教與學融為一體

改革以往的“教師為中心”的教學觀念，教與學融為一體。在以往的課堂教學中，教師是課堂的中心，采用“滿堂灌”的教學方法。教師應努力探討適合本校學生的教學模式，根據(jù)大部分學生的學習基礎和接受能力，制訂合理的教學方法。在注重基礎理論知識教學的同時，增強“微機原理與接口技術”課程內(nèi)容在課內(nèi)和課外的練習機會。為學生提供軟件編程工具，使學生可以隨時練習并檢驗課程的學習效果。課程的內(nèi)容并不需要到實驗室借助于實驗設備做實驗才可以體會，學生在課堂上可以帶上筆記本，隨著老師一起運行主要指令，深入理解指令執(zhí)行的結果并動手實踐。觀察主要寄存器，標志寄存器的結果和程序指針的工作情況，了解堆棧概念，理解中斷技術的主要思想和難點，為今后從事嵌入式系統(tǒng)等開發(fā)工作奠定堅實的計算機體系結構的硬件基礎。采用大量的動畫演示幫助學生理解和掌握復雜的內(nèi)容，如CPU內(nèi)部如何工作、指令如何尋址、中斷如何實現(xiàn)嵌套、8255方式1工作原理與過程、聯(lián)絡信號使用等。Proteus仿真軟件可以提供全面的動態(tài)教學演示，讓枯燥乏味的課堂理論講述變得更為直觀生動。應用Proteus仿真軟件進行接口芯片功能實現(xiàn)的顯示。圖2是8086與DAC0832芯片連接實現(xiàn)了鋸齒波顯示。DAC0832是數(shù)模轉換芯片，可以實現(xiàn)顯示不同波形。如方波、三角波和鋸齒波等。

五、結束語

積極探索“微機原理與接口技術”課程的特點和教學方法，在教學過程中形成實用、典型的教學案例和教學思路，摸索出一套因材施教的教學方法。目前自動化學院有80套微機原理與接口技術的實驗設備，有近10人的主講教師和實驗室教師的隊伍，為“微機原理與接口技術”課程的開設奠定了堅實的基礎。堅持理論教學與實踐教學并重，精心設計教學內(nèi)容，開設種類豐富的實驗內(nèi)容，開設具有應用背景的綜合性實驗課程，可以提升學生的學習能力。課程教學質量直接影響到學生學習興趣和學習效果。筆者將在優(yōu)化“微機原理與接口技術”的教學資源，改革教學內(nèi)容和教學方法，有效應用現(xiàn)代教育技術進行課程建設等方面做努力，進一步提高計算機硬件和體系結構教學的質量，滿足不同專業(yè)對學生計算機硬件應用能力的要求。并真正促進學生自主學習、實踐和創(chuàng)新能力的提高，培養(yǎng)出更多高素質的計算機硬件和軟件的綜合應用人才。[3，4]

參考文獻：

[1]湯曉安，王文惠，郝建新，等.精講多練打造微機原理與接口技術精品課程[J].高等教育研究學報，2007，30（2）：58-59.

[2]金文，張惠群，陳曦.微機原理課程設計的改革與實踐[J].中國大學教學，2012，（10）：49-50.

[3]張雪征.微機原理與接口技術課程教學方法探討[J].高等教育研究，2011，28（3）：36-37.

[4]楊奎武，郭淵博，李長勝.微機原理與應用項目驅動式教學方法[J].中國教育技術裝備，2013，（18）：77-78.

（責任編輯：王意琴）