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《微机原理与接口技术》课程教学方法改革初探

  
  《微机原理与接口技术》是为满足计算机应用领域对计算机应用人才的需要而设置的,属于计算机科学与技术专业本科阶段的专业必修课程,也是相关工程类专业学生的一门重要选修课程。学好这门课程,可以实现以下目标:1.掌握微型计算机系统的体系结构和基本原理,建立微机系统的整体概念。2.具备以微处理器芯片为核心构成系统的能力和对主流机型计算机系统及接口进行应用开发的能力。在学习该课程前,应有一定的电路基础知识,需要在修完电子电工技术、计算机组成原理、汇编语言程序设计课程等一些入门课程之后学习。在教学过程中,为了调动学生的积极性和创造性,培养学生的动手能力,笔者对该课程进行新的教学方法探索。
  一、教学现状
  该课程包含理论课堂教学和实验教学两个部分。由于理论课堂教学部分的内容比较抽象,加上学生汇编语言程序设计课程的基础不扎实,导致学生系统开发能力不强。在实践教学环节,甚至出现学生无法独立完成实验任务的现象。笔者认为主要原因大致有以下几点:
  1.课程内容涵盖的知识面广导致学生对它失去信心、耐心和兴趣
  表面上看来,《微机原理与接口技术》课程属于硬件课程范畴,而实质上它的教学内容综合了微型计算机软、硬件的理论知识,既要有良好的硬件基础,还要有扎实的能面向机器语言进行程序设计的能力的同学,才能真正理解课程内容的含义。这对于大多数没有实践经验,特别是基础又不是很扎实的同学而言,就会觉得这门课程很难懂、枯燥,从而导致兴趣下降,主动性、积极性也受到了影响。
  2.太多的验证性实验内容阻碍了发散性的思维
  目前的教学大纲在实验教学环节上规定了太多的验证性实验。这使得学生不用上实验室也知道实验结论是什么,结果数据是什么,实验报告在宿舍里就可以完成了。久而久之,使学生有了惰性,原本强烈的好奇心和动手、动脑欲望在必须要完成的作业中消失了。
  鉴于这些原因,必须进行《微机原理与接口技术》课程的教学方法的改革。
  二、新的教学方法改革
  1.从理论课堂教学内容入手,改变传统的教学模式和手段
  (1)重新整合教学内容,使得教学内容重点突出,言简意赅,化繁为简。例如一些计算机基础知识,进制之间的转换、数的表示、数的算术逻辑运算可以略去不讲。一方面,这些内容与理解微机系统的整体概念和培养学生应用开发能力关系不大,另一方面,可以减少和先修课程内容上的重复,造成课时浪费。而虽然计算机组成原理课程中讲解过寻址方式,汇编语言程序设计课上学过机器指令,C或C++课程上涉及到程序设计思想,先修课程中接触过中断、DMA等概念,但在《微机原理与接口技术》这门课程中却仍然要重点讲解,因为这些概念和设计思想是理解课程内容的基础,是开发设计思路的源泉。
  (2)改变先理论再实践的教学模式,增强学生的兴趣和信心。原本的教学中是老师的一味灌输,学生只能被动接收。造成考试前死记硬背,考完试了,也不知道学了啥。现在的教学模式采用先给出问题,再回到理论;先从个别现象,再到一般情况;先从零散知识的积累,再到系统的学习。例如:在讲授总线和接口技术部分时,在课堂教学中先让同学讲述自己生活中感觉到新鲜的电子产品,并阐述之所以引起他兴趣的原因。然后一边让学生思考他感兴趣的部分都采用了哪些先进技术,一边告诉同学目前大多数的电子产品都采用了嵌入式的单片机技术,甚至有些是实时的嵌入式系统,最后引导学生在系统中如何进行总线和接口的设计,最终实现了接口技术这一章节的内容讲解。
  (3)先进的教学手段的应用,可以将枯燥、晦涩难懂的课堂内容变得生动、一目了然。现代化的多媒体技术在课堂上的采用,使得同学耳目一新。当动态的画面配以同步的解说,真实而直观地将程序的流程、指令的执行过程或者微型计算机内部呈现在学生面前时,学生有身临其境的感觉。这样生动的教学手段,将帮助学生将教学内容化难为易、化繁为简。
  2.从实验教学部分入手,改变传统的实验模式
  (1)设计不同程度和类型的实验供学生选择,使得实验内容因人而异,因材施教。首先将教学大纲中要求的实验内容分成两部分,一部分在课堂上配合课堂教学内容演示给同学,这部分大多是验证性的实验。剩下的一部分,属于基础性的,是帮助同学理解基本教学内容的,留给同学自己在实验室完成。另外,实验教学中,还设计有一些创造性的实验可供同学选择,例如,8255A和8253A芯片组合实验等。这部分适合有了一定的理论和实践基础的同学做,若同学们选择了做这个实验,就可以代替基础实验中8255A和8253A芯片设计的两个实验。最后一部分是创新性实验,也是最具挑战性和诱惑力的部分。学生可以选择已有的可参考的实验题目,可以是在课堂上讨论过的、自己看到过的、曾经吸引自己注意力的产品的部分功能,也可以是经过自己独立思考、自己设计并完成的系统。目前,我们给出可以参照的实验有:路口红绿灯语音提示系统、私家车出入验证系统等。这些实验比较实用但又不是很复杂,学生选择了这些实验并最终能够实现基本功能的,便可以免做所有的实验。将实验教学部分按难易程度分成基础性、创新性和创造性的实验,有利于实现实验内容因人而异、教育因材施教。
  (2)实验室全天对学生开放,让学生随时能设计、思考并验证自己的想法。以前学生要进实验室要任课老师安排,老师准备好实验器材,规定好时间,全部同学做同样的一个实验。现在,选择做创造性实验的学生可以自己在网上向实验室老师登记使用实验室的时间,自己和实验室老师联系需要的器材和元件,也可以自己带设备和元器件进实验室,有问题可以随时和任课老师电话或当面交流。这样,经过自己的努力完成实验时,学生的创造力、成就感、满足感增强。
  三、结束语
  《微机原理与接口技术》是一门集理论、实践、应用于一体的核心课程,笔者通过在教学过程中发现学生感觉学习起来很吃力,对它没有信心和兴趣等问题,分析其产生的原因,并从理论课堂教学和实验教学两方面入手,重新整合教学内容,应用了现代化的多媒体技术的教学手段,采取先给出问题,再回到理论;先从个别现象,再到一般情况;先从零散知识的积累,再到系统的学习的教学模式,设计了因人而异的实验内容供同学选择,使学生的创造力、成就感、满足感增强,培养了学生学习兴趣,增加了学生软硬件开发能力,为以后的学习和工作打下了坚实基础。当然,《微机原理与接口技术》课程的教学改革将是长期的工作,这需要我们不断地探索,不断地总结经验,从而不断地完善《微机原理与接口技术》课程的建设。

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