雷鳴　程思祥

摘 要 本文介紹了長(zhǎng)江大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)方法，該方法在明確教學(xué)目標(biāo)和準(zhǔn)確定位教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)踐課程中實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容和手段上的優(yōu)化，采用一體化教學(xué)模式，使教學(xué)過程循序漸進(jìn)，最終達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)信心、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞 微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 實(shí)踐教學(xué) 一體化教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.059

Discussion on the Practice Teaching of Microcomputer Technology Course

LEI Ming[1]， CHENG Sixiang[2]

（[1] School of Computer Science， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434023；

[2] Yangtze University Library， Jingzhou， Hubei 434023）

Abstract This paper introduces the practical teaching method of the course "Microcomputer Technology" for the computer major of Yangtze University. Based on the teaching objectives and positioning of teaching objects， through optimizing the teaching content and means of experiment course and course design in practical course， the method uses the integrated teaching model， make the teaching process step by step. At last， the aim of enhancing students' confidence in learning and improving teaching quality is achieved.

Keywords microcomputer technology； practical teaching； integrated teaching model

0 前言

“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程與主干課程，也是控制科學(xué)與工程、電子信息工程、通信工程、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)必修課。[1-2]該課程是一門綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)的硬件類課程，主要講授微型計(jì)算機(jī)電路體系結(jié)構(gòu)和工作原理、匯編語(yǔ)言編程、中斷控制等輸入輸出技術(shù)的基本原理、常用接口芯片使用方法等，開設(shè)該課程的目的是使學(xué)生掌握微型機(jī)的工作原理，建立微機(jī)系統(tǒng)工作的整體概念以及初步具有應(yīng)用微機(jī)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)的能力。[1]“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)的特點(diǎn)是知識(shí)面廣、內(nèi)容抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到枯燥無味，容易產(chǎn)生畏難情緒。[3-4]為了改善課堂理論教學(xué)效果，使學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到感性認(rèn)知過程中快速建立完整的知識(shí)體系，有效掌握設(shè)計(jì)方法，充分理解微型計(jì)算機(jī)的工作原理，我們要發(fā)揮好該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用。我校該課程的實(shí)踐教學(xué)通過近五年的不斷摸索，從教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容方面優(yōu)化總結(jié)出一套教學(xué)模式供大家探討。

1 總體思路

我校計(jì)算機(jī)專業(yè)“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)采用了基于Intel80X86體系開設(shè)，主要將微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言、接口技術(shù)等知識(shí)整合在一門課程里面。課程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)又分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

實(shí)踐教學(xué)能夠很好的幫助學(xué)生理解理論知識(shí)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生較好的實(shí)踐能力以及一定的創(chuàng)新能力，所以一套適合的實(shí)踐教學(xué)模式就顯得尤為重要。過去課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)安排在課程結(jié)束以后，難度較大并且與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)耦合性不強(qiáng)。盡管在一定程度上輔助了理論教學(xué)，但這種孤立的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方式并沒有取得最佳教學(xué)效果。

為了保障實(shí)踐教學(xué)充分發(fā)揮作用，總體思路是：第一，加大實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)比重，我校該課程實(shí)踐教學(xué)占該課程總學(xué)時(shí)的46%；第二，在原來的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上有層次性，實(shí)驗(yàn)之間有關(guān)聯(lián)性，并且保障實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排與理論教學(xué)時(shí)間上的契合；第三，重新設(shè)計(jì)了課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，使課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有強(qiáng)相關(guān)性，保證前后內(nèi)容的遞進(jìn)關(guān)系，即采用一體化教學(xué)模式。

2 實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)

實(shí)驗(yàn)課主要作用是幫助大家理解課堂理論教學(xué)中抽象的概念，鞏固所學(xué)習(xí)的知識(shí)，建立從理性到感性認(rèn)知。

首先，實(shí)驗(yàn)時(shí)間要合理規(guī)劃。艾賓浩斯遺忘曲線揭示了人類遺忘的發(fā)展規(guī)律，即“先快后慢”原則，知識(shí)在學(xué)習(xí)后，在記憶的最初階段遺忘的速度很快，以后逐漸減慢，到相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，幾乎就不再遺忘了。[5]在這個(gè)過程中，經(jīng)過及時(shí)的復(fù)習(xí)，這些短時(shí)的記憶就會(huì)成為一種長(zhǎng)時(shí)的記憶，實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)非常有效的鞏固和強(qiáng)化的一個(gè)手段。根據(jù)授課要求先安排課程理論教學(xué)進(jìn)度，然后將與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課安排在當(dāng)前周或者最遲在下一周進(jìn)行，保證理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間間隔盡量最小，同時(shí)實(shí)驗(yàn)課前將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提前告知學(xué)生預(yù)習(xí)。

其次，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要落實(shí)到位。只有理論課老師才最了解上課進(jìn)度，了解同學(xué)們掌握理論知識(shí)的情況，所以該課程授課老師要親自教授實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)室老師只能是參與實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)。

再次，實(shí)驗(yàn)定位要準(zhǔn)確清晰。學(xué)習(xí)本身就是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間里不可能掌握太多的知識(shí)，而實(shí)驗(yàn)的目的在于知識(shí)的鞏固和感性認(rèn)識(shí)的提高，所以我們將實(shí)驗(yàn)定位在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為輔，這樣既達(dá)到實(shí)驗(yàn)課目的，也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。

最后，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要精心組織。實(shí)驗(yàn)課要根據(jù)理論課的授課內(nèi)容設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既要保證每次實(shí)驗(yàn)有獨(dú)立的任務(wù)與目標(biāo)，也要保證每次實(shí)驗(yàn)有一定的關(guān)聯(lián)性和延續(xù)性。我們一共設(shè)計(jì)了6個(gè)實(shí)驗(yàn)，前面兩個(gè)為匯編語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)，后面四個(gè)為關(guān)于接口的實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是熟悉匯編語(yǔ)言編程環(huán)境，匯編指令基本調(diào)試方法，順序程序基本的編寫；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)有了第一次的基礎(chǔ)，主要是設(shè)計(jì)分支程序和循環(huán)程序，設(shè)計(jì)的程序無需多難而重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)過程、調(diào)試過程以及程序結(jié)構(gòu)的認(rèn)知上；第三個(gè)實(shí)驗(yàn)為8255接口芯片實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)現(xiàn)用開關(guān)控制發(fā)光二極管顯示，要使用匯編語(yǔ)言編程加上電路搭建；第四個(gè)實(shí)驗(yàn)是定時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)計(jì)數(shù)器控制8255芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示；第五個(gè)實(shí)驗(yàn)是中斷接口芯片8259實(shí)驗(yàn)，主要是定時(shí)計(jì)數(shù)器向中斷接口芯片發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，再由中斷服務(wù)程序控制8255芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示；第六個(gè)實(shí)驗(yàn)是串行通信實(shí)驗(yàn)，主要為一臺(tái)計(jì)算機(jī)向另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過串口發(fā)送命令（信息），收到信息后根據(jù)信息的不同控制8255接口芯片從而控制發(fā)光二極管的顯示。每個(gè)實(shí)驗(yàn)中都會(huì)在驗(yàn)證完成后布置1-2道思考題給有能力的同學(xué)繼續(xù)完成?？梢?，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容在層層遞進(jìn)，這種循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)使學(xué)生自然而然的鞏固了所學(xué)知識(shí)。

3 課程設(shè)計(jì)的開設(shè)

課程設(shè)計(jì)屬于綜合性的實(shí)踐課程，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力，是理論課和實(shí)驗(yàn)課后的一次升華和提高。

首先，布置時(shí)間要合理。課程設(shè)計(jì)安排在理論課結(jié)束后，過去課程設(shè)計(jì)任務(wù)的布置時(shí)間為課程設(shè)計(jì)第一次課，而課程設(shè)計(jì)時(shí)間只有兩周，通過這些年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)在短時(shí)間里完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)其效果不太理想。我們現(xiàn)在將課程設(shè)計(jì)任務(wù)布置提前一個(gè)月，讓學(xué)生有充分時(shí)間消化任務(wù)，在正式開始課程設(shè)計(jì)之前基本可以完成系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，實(shí)際課程設(shè)計(jì)時(shí)候主要為連線、調(diào)試工作。

其次，實(shí)現(xiàn)手段要恰當(dāng)。當(dāng)任務(wù)布置時(shí)，同學(xué)們可以采用Proteus軟件設(shè)計(jì)電路圖，編寫程序仿真運(yùn)行。盡管仿真方式也可以完成課程設(shè)計(jì)，但實(shí)際課程設(shè)計(jì)中，我們要求采用硬布線方式完成，開始課程設(shè)計(jì)時(shí)我們會(huì)將課程設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱、芯片、連接導(dǎo)線、工具包發(fā)給學(xué)生，這樣同學(xué)們通過實(shí)際連接電路、調(diào)試程序可以很清晰地體會(huì)軟硬件結(jié)合，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)會(huì)有更深刻的理解。

最后，任務(wù)內(nèi)容要規(guī)劃。文章總體思路中已經(jīng)提到課程設(shè)計(jì)要與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，要讓之前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容成為課程設(shè)計(jì)的一部分子任務(wù)，所以在規(guī)劃課程設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，我們需要將所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考慮進(jìn)去，整個(gè)課程實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)采取一體化設(shè)計(jì)模式，也就是既要有實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，也要包含并行接口8255使用、中斷接口8259使用、定時(shí)計(jì)數(shù)器8254使用等，之前實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電路、程序在課程設(shè)計(jì)中稍加修改就可以使用，任務(wù)要有一定難度，也要保證大多數(shù)學(xué)生能夠按時(shí)保質(zhì)完成。近幾年我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了若干個(gè)課程設(shè)計(jì)題目，比如交通燈控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)、溫度采集系統(tǒng)等，每個(gè)題目的結(jié)果是開放性的，我們不要求有一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)果展示，只要合理就可以，比如交通燈控制系統(tǒng)需要同學(xué)們實(shí)際去路口觀察交通燈的運(yùn)行情況，根據(jù)自己的理解做出自己的系統(tǒng)，可以使得同學(xué)們分析問題、解決問題的能力得以提高，老師也可以根據(jù)結(jié)果給出不同的評(píng)級(jí)。

4 總結(jié)

實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié)，針對(duì)不同的學(xué)生群體需要定位準(zhǔn)確，合理安排，只有適合的才是最好的。按照上述實(shí)踐課教學(xué)方式，近幾年從實(shí)際教學(xué)情況來看，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)一體化實(shí)踐教學(xué)的訓(xùn)練，學(xué)習(xí)熱情提高，理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力普遍增強(qiáng)，特別是課程設(shè)計(jì)任務(wù)的合理設(shè)置，增強(qiáng)了同學(xué)們學(xué)習(xí)自信心，取得了非常好的教學(xué)效果。

*通訊作者：程思祥

基金項(xiàng)目：湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“雙一流建設(shè)背景下地方高校學(xué)科服務(wù)體系構(gòu)建”（項(xiàng)目編號(hào)：18Y052）；長(zhǎng)江大學(xué)2018年“雙一流”建設(shè)項(xiàng)目資助

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