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導語：在微機原理實驗報告的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
作者簡介：張元濤（1977-），男，重慶人，重慶科技學院電氣與信息工程學院，講師。（重慶 401331）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0084-02
“微機原理及應用”是高校自動化、電子、計算機等專業的一門理論性和實踐性都很強的專業基礎課程，本課程的任務是通過教學使學生掌握微機系統的基本知識、匯編語言的程序設計方法和基本接口技術（包括存儲器組織、中斷技術和常見接口技術等），為學生學習后續相關課程和將來從事微機硬件及接口技術方面的工作打下一定的理論和實踐基礎。該課程在人才培養方案中起著承前啟后的重要作用，其完成效果直接影響專業人才的培養質量。[1]
一、“微機原理及應用”教學中存在的問題
重慶科技學院電氣與信息工程學院的自動化系、測控系和電氣工程系都開設了“微機原理及應用”課程，學時為48個學時。由于該課程知識點繁雜，理論性和實踐性都較強，學生在有限學時內學好這門課程非常困難。從近幾年的情況來看，學生普遍學習積極性不高，更不會運用知識進行設計。筆者認為造成這種現象的原因主要有以幾方面。
1.理論教學存在的問題
首先是教學內容成舊，與其他相關課程的教學脫節，同時，由于學時有限，教師在教學中也不會涉及32位CPU以及目前CPU的最新技術，因此學生覺得該課程跟現實脫節，實用性差，學習時帶有排斥性。其次是教學內容理論性強、互動性差，教師授課時通常采用PPT和板書進行講解，但PPT多半采用教材上的內容，制作粗糙不生動，教師講到CPU結構、指令系統、總線時序等知識點時，這種單純的理論分析讓學生覺得枯燥乏味，因而學習缺乏積極性和主動性。
2.實驗教學存在的問題
實驗教學中采用的是唐都TD-PIT32位微機原理實驗箱。這些試驗箱裝置主要實現芯片功能的驗證性實驗，學生無需編程只需照著連線圖連接幾根重要的連線即可得出結果，完全沒有發揮學生的自主創新能力，沒有做到理論知識和實踐操作的結合。
3.考核方式存在的問題
考核方式通常采用“6+2+2-出勤”的方式，即期末考試占60%，作業和實驗報告各占20%， 再考慮平時出勤情況。這種考核方式的缺點是作業和實驗報告抄襲情況特別嚴重，學生認為只要交了就能得分，無法檢驗學生掌握知識的程度。同時，由于上課學生人數較多，教師通常采用隨機點名的方式，部分學生存在僥幸心理。
鑒于以上情況，為了提高教學質量，培養學生學習積極性和實踐動手能力，筆者結合近幾年“微機原理及應用”課程的教學實踐，從改革理論教學、實驗教學和考核方式這幾方面進行了探討。
二、理論教學改革
1.教學內容改革
首先教師要精簡教學內容，嚴格按照教育部對該課程的教學基本要求，通過國內外優秀教材的比較研究，確定該課程分為7個知識單元，即微型計算機基礎、微機指令系統、匯編語言程序設計、半導體存儲器、基本輸入輸出技術、中斷系統和常用接口芯片。在明確教學內容的基礎上，在第一次課就應該給學生用圖示表明7個知識單元之間的內在聯系，同時還應說明該課程與相關先行課及后續課之間的關系，可結合一些具體的控制系統實例來激發學生的積極性，體現該課程的重要性。其次在把握教學內容的基礎上，要體現具體知識單元的層次化，[2]分別按照識記、理解、掌握和運用四個由淺入深的層次分類，教師在每章節的課前都應把這些分類給學生說明，章節結束時要總結，這樣可以使學生做到心中有數，主動地去掌握知識要點。最后在保證基本教學內容不受影響的基礎上，應盡量講授一些微機發展的新技術，擴展學生的知識面，使學生覺得這門課程有實用性。比如講解8086功能結構、指令系統、存儲器系統等章節時，可增加32位CPU、雙核、四核等微機最新發展技術和趨勢的內容，簡要說明其與8086的異同，并給出相關參考資料，激發學生的學習興趣。
2.教學方法改革
由于該課程內容的嚴謹性容易造成課堂氣氛沉悶，傳統填鴨式的教學方法往往是教師在講臺上講，學生在下面聽，缺乏互動，無法調動學生的積極性。因此教師在課堂教學中可采用多種教學方法，如案例教學法、形象化教學法、啟發式教學法、歸納式教學法、討論式教學法等，[3]改善課堂氛圍，提高教學效果。同時，應該在制作PPT上多花工夫，使其盡量生動、形象、直觀，能夠抓住學生的眼球，結合教師生動的表達，進一步調動學生的學習主動性。[4]而且對適當章節可借各種軟件進行講授，比如講授存儲器擴展和接口電路章節時，可利用protel來繪制電路圖，并標注數據線、控制線、地址線，這樣除了授課更加形象外，還可以讓學生提前了解protel軟件，為以后設計電路和繪制PCB圖打下基礎。
三、實驗教學改革
實驗教學的目的是在理論教學的基礎上，培養學生實踐動手能力和創新意識，按照教學大綱要求，實驗教學學時僅分配8個學時，要在有限的學時內達到較好的教學效果，筆者認為可以從以下三個層次進行改革。
1.精簡實驗內容
在實驗學時有限的情況下，必須精簡實驗內容，保留核心關鍵實驗。本校采用8086簡單程序設計、8255并口應用實驗、8253定時器/計數器應用實驗和波形發生器應用實驗作為課堂實驗，采用一個綜合實驗作為課后考查實驗。8086簡單程序設計實驗主要讓學生熟悉匯編語言開發環境和簡單順序、分支和循環程序的運用，后面三個實驗主要讓學生分別掌握并行接口芯片8255、定時器/計數器芯片8253和模數轉換芯片DAC0832的運用，最后的綜合實驗則讓學生結合各種芯片運用來設計一個簡單控制系統。
2.擴展驗證性實驗為創意設計性實驗
傳統的驗證性實驗無法鍛煉學生的實踐動手能力。首先在上實驗課之前，教師要求學生按實驗指導書內容進行實驗預習。[5]然后上課時教師進行實驗演示，教師應說明實驗線路如何連接，為什么這么連接，重點說明程序的執行流程，實驗結果如何得到，學生再自己親自動手操作。在完成基本驗證性實驗的基礎上，教師可將學生分成不同組，對每組提出一個不同的創意設計性實驗題目，[6]要求學生運用已有知識發揮創造性思維，選用不同電路和編程方法，啟發學生從不同的角度掌握知識，同時培養學生的團隊協作能力。教師在實驗過程中適當給予指導，最后進行分析總結。
3.合理安排綜合實驗的選題
綜合實驗著重考查學生綜合運用知識的能力，教師應選擇接近生活、學生感興趣的數據采集和處理系統，比如交通燈控制系統、智力測驗搶答器、數字收音機等。還是教師將學生分組，為每組提出一個不同的題目，要求學生課后自行查詢資料，在規定的時間內完成綜合實驗設計任務。
四、考核方式改革
考核方式要求能全面、客觀、公正地反映學生的學習情況，如實際動手能力、分析解決問題能力和創新能力，才能真正檢驗教學效果。改變原來以期末考試、作業和實驗報告成績為基礎的“6+2+2-出勤”考核方式，采用“6+1+2+1-出勤”的考核方式。期末考試成績占60%，作業占10%，但為了避免作業抄襲情況的發生，評講作業時改變原來由教師講解的方式，變為每道題由教師隨機點名來決定是由哪一位學生講解，把講解情況作為該次作業的評分標準。如果學生沒有講解清楚再由教師講解，教師可以多抽幾個學生講解，對那些沒有抽到的學生則依據作業評分，缺勤的學生即使交了作業該次作業也記為零分。課堂實驗占20%，課后綜合實驗占10%，成績每次由各個創意設計性實驗題目和綜合實驗題目的答辯情況和報告情況綜合評分，教師采取每組隨機點名的形式讓學生進行答辯并評分，評分成績作為整個小組答辯成績，缺勤的學生即使交了報告該次實驗總成績也記為零分。出勤考核仍然采用隨機點名的方式，但教師應著重點名出勤情況較差的同學。這種考核方式有助于調動學生的學習積極性和主動性，培養學生實踐動手能力、創造性思維能力、集體榮譽感，同時間接提高了學生的出勤率。
五、結束語
“微機原理及應用”這門課程的理論性和實踐性都很強、知識點繁雜、概念抽象、學生學習難度大，考慮到該門課程在專業培養體系中的重要地位，為了提高教學質量，探討其教學改革是當前重要的任務。本文針對重慶科技學院該門課程在教學過程中存在的問題，分別從理論教學、實驗教學和考核方式方面提出了一些自己的見解和策略，目的是調動學生的學習積極性，提高學生的綜合素質，改善教學效果，在今后的教學實踐中會逐步運用這些方法來檢驗其可行性。
參考文獻：
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[4]郭福洲.《微機原理與接口技術》課程教學設計[J]，電子世界，
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關鍵詞：原機原理，實驗教學，接口技術
中圖分類號：G420文獻標識碼：A文章編號：16727800（2011）012019302
基金項目：湖南省光電課程組教學團隊項目，衡陽師范學院教研課題（Jykt201007）；湖南省科技計劃項目（2011FJ3097）
作者簡介：龍祖強（1974-），男，湖南湘鄉人，博士，衡陽師范學院副教授，研究方向為模糊控制理論及應用；張登玉（1962-），男，湖南祁陽人，博士，衡陽師范學院教授，研究方向為量子光學與量子信息；許岳兵（1962-），男，湖南岳陽人，碩士，衡陽師范學院講師，研究方向為嵌入式系統開發；劉燦（1984-），女，山東菏澤人，碩士，衡陽師范學院講師，研究方向為自助控制技術。
1教學現狀
微機接口技術是一種硬件軟件相互交錯且互為基礎的應用技術，其教學內容枯燥抽象，課時數量不足，教師的教學難度較大，普遍存在有勁使不上的感覺。同時，學生對于這門課程的學習目的不明確，多數認為沒有什么實際用途，對自己今后就業沒有幫助。另外，本門課程要求學生對匯編語言有一定的基礎，在當前浮躁的社會氣氛下，急功近利的學生也不在少數，認為該課程不象高級語言程序課程那樣立竿見影地解決許多應用問題。實際上，在工業、農業、國防，以及日常生活中涉及到微機接口技術的實例很多，比如自動稱量包裝系統，自動種子培育系統，自動火炮瞄準系統，智能電梯控制系統等等，這就要求教師在理論教學過程中，結合當今信息科技的新技術，引導學生對該課程有正確的認識，增加學生對科技的興趣。在實驗教學環節，教師可以嘗試使用一些簡單實用的案例作為實踐教學的切入點，激發學生的學習動機，增強學生的求知欲，盡可能的改變學生學習主動性差，學習興趣較低的現象。
學校現有的實驗教學硬件系統老化，大多數是一些箱式實驗系統。并且，實驗系統能夠提供給學生的實驗項目一般是使用單個接口芯片（例如8255、8251、74LS273），實驗過程中一些偷懶的學生不愿意親自動手編寫程序，只是簡單地連接導線并調用固化程序來完成實驗，從而導致實驗設計過于簡單，達不到實驗目的。另外，教學設計不合理，部分院校在制定教學大綱的過程中理論和實踐比例安排失調，實踐教學安排過少，導致學生不能夠充分利用資源進行有效學習。
2教學改革
2.1改革實驗內容和方法
傳統的實驗教學是從屬于理論教學的，改革的思路是就要提高實驗教學的地位。為了實現這個目標必須對原有的實驗內容進行整編與更新。既要保證實驗課與理論課的銜接，又要達到培養學生實際工程設計能力的目的。經多年的教學實踐，我們決定繼續選用8255、8279、8253、8259、A/D及D/A等通用接口芯片作為實驗接口芯片，其中包括基礎性實驗、綜合性實驗、設計性與研究性實驗，并且循序漸進地加大綜合性實驗和設計性研究性實驗的比例。在此基礎上，引入EDA技術是非常必要的。這樣可以使得實驗擴展為兩部分，即常規的微機原理與接口實驗和基于CPLD/FPGA硬件描述語言的微機原理與接口實驗，學生可以根據自己的興趣與愛好安排自己的實驗，在實驗設計上有更大空間發揮自己的想象力與創造力。具體的方法如下：
（1）要求學生做好實驗課程預習。實驗預習對如質如量在規定的時間里完成規定的實驗內容是非常必要的，因此我們每次實驗課結束前就安排下一次實驗內容。要求學生根據實驗教學目的和要求，結合課堂教授的理論知識，亦可通過互聯網查閱相關資料，做好實驗的準備工作，做到實驗目的明確、實驗原理明晰，實驗內容充實。
（2）在實驗開始前不再簡單地給學生提供實驗電路和接口程序，只提出具體的實驗要求和實驗目標，讓學生通過實驗預習以及對實驗目的、實驗要求的理解和分析，自行設計實驗方案、電路和編寫實驗程序，以培養學生的獨立設計能力。
（3）實驗課時增設師生互動環節、增加學生之間的交流與討論，改變以教師為中心的傳統教學模式，建立“以學生為主體、教師啟發為輔導”的實驗教學新模式。
2.2整編實驗教材
實驗內容的更新必須反映到實驗教材上。對于新實驗教材的編寫，我們應該摒棄舊的教材模式，更新的實驗內容，且將重點內容放在接口芯片和實驗器材的功能介紹上。為此，我們取消了具體的實驗步驟、實驗連接線圖及實驗程序，取而代之的是實驗目的、實驗原理、實驗內容、實驗教學要求、實驗程序設計流程圖及實驗思考提問等內容。
2.3改進考核方法
對學生實驗成績科學合理的考核評定，可以有效地促進學生對課程的學習興趣，是改進實驗教學中的重要環節。為提高學生的實驗能力和設計能力，我們應該根據接口實驗教學的特點，建立一種多元化的考核方法，即不同的實驗內容，考核的側重點不同，綜合地評定學生實驗成績。
（1）基礎性實驗考核方式。主要觀察學生在實驗中的基本操作能力，同時考察學生對實驗原理的掌握程度和對實驗儀器的使用能力。學生實驗成績由實驗操作考核成績( 60% ) 和實驗原理知識考核成績(20%) 、實驗發揮部分考核成績(20% )組成。實驗操作考核成績由實驗設計方案、實驗電路、實驗程序、實驗結果和實驗報告構成。實驗理論考核由學院統一組織，采用筆試考核確定成績。實驗發揮部分考核成績主要考查選做部分的完成情況。不必每次實驗對每個學生進行考核，可以采用抽查的方式，只要保證每個學生在一個學期內至抽到三次即可。
（2）綜合性實驗考核方式。綜合性實驗往往包括了若干個實驗原理，考核目標應該考查實驗原理的合理性，實驗操作的正確性和可行性。學生實驗成績由實驗方案設計、實驗操作過程、結論與數據分析和實驗報告組成，由指導教師根據實際情況以抽查的方式進行考核。
（3）設計性和研究性實驗考核方式。對于這類實驗，應該重點考查學生分析與解決問題的能力和創新的能力。學生實驗成績采用小論文答辯方式進行考核，學生要將選題綜述、設計方案、實驗過程、結果與分析整理成論文，由指導教師評閱后組織答辯并給分。
3結束語
“微機原理與接口技術”是一門重要的專業基礎課，目前正面臨著諸如教師難教學生難學的困境，也存在實驗儀器老化實驗內容陳舊的問題。經過幾年的教學改革與實踐，我們深化了課程改革和建設，提升了實驗教學水平和質量。現有實驗課程內容與方法、實驗教材、實驗考核方式比以前均有明顯的改進，極大地調動了學生自主學習的積極性，增強了他們對實驗學習的興趣，培養了學生的綜合設計能力和實踐能力。
參考文獻：
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[3]葉漢英.遠程開放教育課程實驗教學的實施與思考[J].實驗室研究與探索,2005(2).
最主要特色是校企聯合制定教學計劃。單片機課程的教學目標是使學生較完整地掌握單片機系統的硬件設計和軟件設計。將工程實際需要與原有教學計劃結合起來制定校企結合模式下的教學計劃。即將工程實際與該課程的理論知識和生產實踐有效地結合起來，在教學過程中重點培養學生的實踐動手能力，解決實踐工程問題的主動思考的能力。并通過實踐，使學生掌握的知識能更好地與企業的要求接軌。根據不同的企業需求，上述教學目標也必須進行適當的調整，同時由系部教研室和企業共同協商，制定可行的教學大綱和教學計劃改革方案。根據以單片機系統研發和滿足行業企業的需求為前提，提出的通信工程專業“單片機原理與應用”課程校企共建教學模式是，以學生能力培養和工程素養為主線，以企業真實項目的實現全過程為教育教學背景，以與行業企業共建教學環境為條件，教、工、學相結合的共享型資源建設為手段，在原有傳統教學模式基礎上，共調整出的12個課時（以往“單片機原理與應用”課程總教學時數為40課時）。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用、發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。《單片機原理及應用》課程的分配安排由原來課內講課32課時+校內實驗8課時，整合后變成課內講課24課時+校內實驗4課時+企業實踐12課時。相應的學分比重由原來的2.5分調整為3分。理論課教材選用李建忠主編的《單片機原理與應用》第二版。該教材為高等職業教育規劃教材，論述清楚、實例豐富、通俗易懂。實訓教材選用我系教師自行編寫的單片機實訓教程，該教程兼顧單片機實訓室設備條件和企業要求，針對性強，便于學生實際操作。
1.師資力量改革
除了增強我校單片機原理與應用原有理論課和實驗課授課教師外，從合作企業中的優秀技術人才中，經挑選了4名實踐教學工程師，作為工程實踐教學授課教師，大大加強了師資力量。校內教師承擔單片機原理與應用課程中24課時的校內教學任務。另外一部分師資是由來自企業專業技師、工程師作為實踐教學的校外授課與指導老師，并承擔企業實踐教學的12學時教學。學生分為5人一組，跟隨老師頂崗實習，學習各種工程設計與系統調試技能。
2.課程教學內容整合
在改革教學模式的同時，圍繞通信工程專業與計算機相關課程教學模塊中典型單片機應用題目，凝練教學大綱，調整教學內容。首先對于“單片機原理與應用”、“微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程教學內容中重復出現的許多知識點進行適當的刪除，將“單片機原理與應用”“、微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程作為一個整體教學模塊來編寫各個課程的教學大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學內容，達到將各門課程內容的調整融合。例如，二進制數的概念和基本運算在“微機原理與接口技術”課程中有比較深入的研究和應用。因此，精簡或刪除了“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中二進制數的概念和基本運算教學內容，重點研究二進制數運算的應用及相關程序設計。又比如“微機原理與接口技術”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應用的教學內容，在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中會重新出現，那么就可以簡化在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程教學中有關寄存器工作原理的教學內容，重點講授在單片機或DSP系統中寄存器的特點及應用，尤其是其在不同項目中的靈活運用，從而從本質上了解和掌握通信工程專業計算機類課程教學內容。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用，發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。去除各門課程之間冗余的教學內容，也為了解計算機領域的最新技術應用、發展現狀和前景提供了教學空間和時間，為增加與之相關的單片機工程實踐項目實踐內容提供了教學空間和時間，提高了學生對“單片機原理與應用”“、微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程相關理論的理解，促進了其對上述三門課程在本專業工程實踐需求的理解程度。教和學雙方面將計算機類課程構建成為一個有機的整體，又各有分工和特色。
二、課程改革考核方式的改變
主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績的比例有所調整，平時成績由原來占30%變成調整后的45%，相應的卷面成績由原來的70%變成55%。平時成績中作業占20%和平時考勤占20%不變，實驗由原來占50%變成調整后的校內實驗占20%，企業實踐占40%。卷面考試和校內實驗考試與改革之前一樣，學生通過進入企業親自動手完成三個單片機項目，企業實踐的考核在學生完成這三個項目的學習之后，通過抽簽來考核其中的一個項目作為企業實踐的成績，最后按比例算入總成績。《單片機原理及應用》實驗課程的總評成績根據試驗完成情況、實驗報告、出勤等三個方面綜合評定考核。按總成績滿分100分進行考核，分為課前準備、實驗過程、實驗報告、實踐考核四個實驗考核部分，
三“、校企結合”實踐實施方式
采取任務驅動的教學方式開展教、學、練、做一體化的理論講授和技能訓練。這種教學理念對《單片機原理及應用》的教學有一定的促進作用，但是驅動任務是由教師提供給學生的，沒有回答任務的本來根源從何而來的問題，所以，只在一定程度上解決知識傳授和技能培養的問題。校企結合的教學模式下，學生可以在進入企業任務實施的過程中將所學知識運用到實踐中，發現并提出問題，逐步學會自己提出解決問題的方法和路線，也就是自己提出任務驅動。顯然，較之一般化的任務驅動教學模式，校企結合教學模式可以更進一步，任務由自己發現、提出，由自己運用解決問題。學生可以更深刻體會所學知識點與具體實踐之間的特殊關系，由實踐促進知識點的深入理解，使得自身對知識的理解和掌握獲得升華。當然，在這個過程中離不開作為實踐導師現場工程技術人員的指導，從而達到舉一反三、靈活運用知識的最終目的。研究設計的“校企結合”實踐實施方式包括項目描述、項目預設計和項目實施三個主要步驟。
1.項目描述
每個實踐項目開始時，首先由指導教師介紹項目內容，組織學生多方位、角度討論項目內容。通過討論使學生清楚了解實踐目的，學生知道該做什么，逐步知道為什么做。
2.項目預設計
根據項目設計的任務要求，先確定設計的硬件電路方案，在老師的指導下讀懂硬件電路圖，進行分組，每組負責項目中的不同模塊。要求教師們必須引導學生對每個步驟進行思考和實踐，這樣可以較大地調動學生學習單片機的興趣，培養學生硬件電路設計能力，形成電路設計和程序設計思想。
3.項目實施
學生分組進行項目實施，教師負責統籌管理規劃模塊做成構架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學生思路、給予學生結論的教學方式轉變為學生自己發現問題、自己解決問題、自己得出結論的教學方式。在確定硬件的基礎上，要進行軟件的總體設計，包括軟件主流程的設計以及各子程序的設計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調整方法、顯示窗口的時間切換等，以配合軟件的設計。培養學生程序設計能力。然后進入硬件的調試及編程工作，設計組內的同學可根據任務分工，有調試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的編制過程中要注意資源的銜接。培養學生單片機產品綜合設計開發能力。最后進機調試，各組之間聯機調試的原則也要采用分步走的原則，各個模塊要逐步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設計的總體要求。最后寫出設計報告。實驗報告中，應該包括實驗名稱、實驗的目的、完成實驗所需的設備、實驗的思路、電路圖、程序、實驗中遇到問題的解決過程、實驗結束后的思考等多個內容。培養學生溝通與表達能力，形成計算機技術應用工程所必需的基本職業素養。
四、課程改革實施成效
關鍵詞：微機原理；接口技術；教學改革
作者簡介：王昊（1985-），男，江蘇泰州人，南京理工大學泰州科技學院，助教。（江蘇 泰州 225300）
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）31-0084-02
“微機原理與接口技術”是電子信息類專業的一門必修專業基礎課程。課程內容涉及8086CPU工作原理及匯編語言設計、存儲器工作原理及擴展設計、接口電路工作原理及應用設計三大方面，是一門兼有軟件設計與硬件電路設計的綜合應用性課程。[1]隨著計算機科學的發展，微機的應用也愈加廣泛，“微機原理與接口技術”課程在整個專業課程體系中也占據著越來越重要的地位，課程的教學質量好壞將直接影響學生后續課程的學習及畢業就業。因此，如何把握學生學習現狀，激發學生學習熱情，開拓學生思維，挖掘學生動手實踐能力，成為教學工作的重中之重。
一、“微機原理與接口技術”教學現狀
依據筆者所在學院“微機原理與接口技術”課程教學大綱安排，設定學分數為3，學時數為48，其中理論教學40學時，實驗教學8學時。教材選用彭虎、周佩玲編著，電子工業出版社出版的《微機原理與接口技術》，并配以其編著的《微機原理與接口技術學習指導》作為參考書。課程需要學生掌握匯編語言、8086微處理器與接口電路，目的旨在培養學生軟硬件開發能力。針對獨立學院學生特點，并結合兩屆學生的教學效果分析，發現傳統的教學過程中存在一些問題。
1.學生學習動力匱乏
現今微處理器已發展至64位，而本課程主講16位的8086/8088微處理器。部分學生認為課程學習16位微處理器缺少實際意義，沒有實際用處，從而導致學習能動性薄弱。
2.課程概念性強，記憶量大
“微機原理與接口技術”課程概念多、專用名詞多、接口芯片多、內容抽象，相互之間缺少必要的關聯和體系。學生面對大量的抽象概念，難以記牢，從而增加學習畏難情緒。
3.課程涉及軟硬件，難度較高
“微機原理與接口技術”是學生學習的第一門涵蓋軟件設計與硬件設計兩大方面的課程，其中軟件設計采用匯編語言。匯編語言與C語言風格差異較大，編程復雜。硬件設計電路接口豐富，對數電、模電相關知識應用要求較高。學生往往很難真正掌握微機與其接口電路的內部結構，很難形成匯編程序設計的思維方式，對教學內容似懂非懂，更不用說軟硬件開發能力的培養。同時，“微機原理與接口技術”也是一門教學難度較大的課程，存在學生基礎差異大的問題，教師很難把握教學的進度與深度。
4.課程實驗缺乏挑戰性
課程實驗基本為驗證性實驗。由教師給出匯編程序，給出電路接線圖，學生只需要將程序燒入微處理器，按照接線圖連接好各種線路，點擊調試運行按鈕，記錄實驗現象并撰寫實驗報告就可。整個實驗過程中，學生只是處于一個低級的操作工角色，很難激發學生的動手熱情。
二、“微機原理與接口技術”教學改革
針對上述教學現狀中存在的問題，本文從理論教學、實驗教學以及考核評價體系方面進行改革探索。
1.理論教學改革
“微機原理與接口技術”內容比較枯燥難懂，講課過程中經常出現學生聽課精神萎靡的現象。為了激發學生的學習興趣，達到預期的教學效果，在講課內容和講課方法上進行改革，充分調動學生學習的積極性和主動性。
（1）講解課程體系，提升學生課程認識。微機課程既是數電、模電的后續課程，又是單片機原理與應用、數字信號處理及嵌入式系統等課程的學習基礎，具有極強的承接作用。課堂教學中，講述微處理器從16位到64位的發展過程，梳理微機原理與接口技術、單片機、嵌入式系統的脈絡關系。例如，講述8086處理器結構，強調對單片機等處理器架構的影響；講述8086匯編語言，強調匯編語言在單片機、嵌入式課程中的應用；講述接口電路，復習數電、模電相關知識，同時涉及相同接口電路在單片機、嵌入式課程中的使用。通過對課程體系的講解，加強學生對課程意義的認識，改變認為微機課程無用的錯誤觀念。
（2）弱化抽象概念，突出重點、難點。微機課程只有40理論學時。在如此短的學時之內，要將各個知識點都講到，做到面面俱到，顯然是不現實的。因此，教學過程中，將概念進行篩選，舍去抽象、較冷僻的概念，只求學生重點掌握核心概念，從而消減其記憶量，將較多的課時安排到匯編程序編寫、接口電路的設計章節中。
（3）運用多媒體動畫，豐富講課形式。講課過程中，采用多媒體課件、FLASH動畫等現代化教學手段進行教學，將圖形、文字、動畫有機地結合在一起，豐富講課形式，增加學生學習興趣。例如，在8086尋址方式的教學過程中，8086的尋址方式共有8種，并且每種尋址方式都涉及到8086內部存儲器的相應操作，包括存儲器地址的形成和存儲器的讀寫，學生對此較難理解。為此，課堂上，利用FLASH，將存儲器地址的形成以及數據在存儲器中存入與取出的過程做成動畫，動態演示，富有感染力，使學生得到更多的視覺與聽覺的刺激，加速知識理解的過程。
關鍵詞：微機原理與接口技術；教學計劃；課堂教學方法；實驗教學改革
作者簡介：韓松（1971-），男，重慶人，集美大學信息工程學院，講師。（福建廈門361021）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）10-0079-02
20世紀70年代大規模集成電路技術的發展促生了第一臺微型計算機，至今，微型計算機技術在短短三四十年的時間里已不可動搖地發展成為計算機技術領域的一個重要的分支，廣泛深入地滲透到工業控制、儀器儀表、消費產品、汽車、辦公自動化和通信等領域，從微控制器的品種、結構、功能、性能、價格、生產工藝到開發方式等都以迅猛的勢頭快速發展。這無疑對微型計算機人才的適應性提出了更高的要求。高校開設的“微機原理與接口技術”是電子、自動化、通信、計算機相關專業一門理論與實踐聯系很強的專業基礎課程，具有很高的實用價值，起到承上啟下的重要作用，其教學質量的好壞直接影響著學生綜合能力的培養與提高。為了更好地滿足社會和企業對具有高技能應用型人才的要求，減輕教師教學的壓力，結合自身教學和實踐，談幾點體會和改革的新思路。
一、安排好合理的教學計劃
“微機原理與接口技術”課程一般安排在大學二年級下學期或三年級上學期，由于內容多、難度大，初次接觸微機的大多數學生對其缺乏正確的認知，其心理上對之有一定的畏懼，所以制訂的授課計劃應重點突出、層次分明、由淺入深循序漸進。
1.重點突出、層次分明
從目前的教學培養方案來看，“微機原理與接口技術”課程的學時一般為60～70學時。在課時這么少的情況下要完成相對較多的內容，安排講授的重點就應放在實用性的理論知識上。為此應遵循以下兩個原則：首先是可行性。根據學生現有的理論儲備、企事業現階段對微機人才的要求和學院相應的設備條件等基礎環境，將有實用價值的內容合理地有重點地安排進課程或適度加強。其次是拓展性。為達到實用性強的特點，在教學計劃安排過程中，加入對知識縱向和橫向的延伸，引導學生積極思考，鼓勵學生對所學習內容在實際的應用中討論，進行更深層次的研究。只有這樣，書本上的知識才能真正成為自己的知識。
2.由淺入深、循序漸進
在“微機原理與接口技術”課程之前學生已進行了大學物理和電子技術的學習。為了更好地銜接，教師在制訂教學計劃時應從學生已經學習過的數制轉換、編碼、存儲器等知識入手逐漸深入到微機原理其他未知的領域，由淺入深地安排好課程計劃，慢慢地培養學生興趣。如此安排易于學生接受知識，起到了很好的承接作用。經過在集美大學信息工程學院、理學院和誠毅學院的實踐教學表明，這樣的課程安排很受學生歡迎。
二、選擇合適的課堂教學方法
理工學科的課程內容相對枯燥又難以理解，所以就更加要求理論教學應該針對性地尋求靈活的教學方法。適合“微機原理與接口技術”的課堂教學方法很多，如啟發式教學法、漸進式教學法、比較式教學法、歸納式教學法等。這些方法綜合應用在課堂教學中，對教學質量有很好的保證。但針對不同的學生也必須有各自的側重方法，才能達到最佳效果。下面以前兩種方法為例進行探討。
1.啟發式教學
理工課程內容的嚴謹性很容易造成課堂氛圍沉悶，形成填鴨式的教師一言堂。例如信息工程學院的學生特點是入學成績好，基礎知識比較扎實，但缺點是思維不夠活躍，最容易形成死氣沉沉的課堂。如何在教學中調動學生積極性，是改善課堂氛圍、提高學生學習效果的重要環節。所以針對信息工程學院的學生，更合適較多地采用啟發式教學，以調動學生學習熱情與興趣，促進學生個性發展。這就要求在教學中根據教學內容的鋪展由表及里循序漸進地不斷引出問題，啟迪學生去思考、分析問題，直到提出解決問題的方法或途徑。比如在教授算術運算指令時，首先引導學生回憶標志寄存器的結構和數制計算時的補碼運算，在此基礎上再仔細講解算術運算類指令的功能。有了良好的理論基礎，再舉一例題：十進制轉十六進制的轉換程序，用傳統的順序結構算法詳盡地講解轉換的過程。下一步就是引導學生思考傳統算法的不足，有的學生就提出計算太繁復、結構不合理，于是更深地引導如何解決這個問題，要求學生通過課堂練習、課后作業或上機實驗完成新的計算程序。反饋的結果是有的學生選擇使用循環結構、有的選擇過程調用，都大大地簡化了轉換程序，達到了預期的效果。最后引導學生應用后續的宏或中斷的知識完成相應的編程，進一步拓展學生思路，為學習后續的知識打下伏筆。
啟發式教學強調學生是教學的主體，調動學生的學習主動性。教師要淡化標準答案，鼓勵學生多向思維，弱化思維定勢。“微機原理與接口技術”教學中針對信息工程學院的學生采用啟發式教學，利用學生相對比較扎實的理論知識為基礎，對學生的疑問不作正面回答，啟發學生獨立思考，培養學生獨立解決問題的能力，發揚教學民主，用問題引導學生順應教師的思路不斷思考，主動分析問題，找到問題所在并最終找到解決辦法。
2.漸進式教學法
漸進式教學法是指利用已有的知識作為新知識的基礎和階梯，靈活利用知識點之問的橫向關聯和縱向層次，由淺入深、由易到難、循序漸進的教學方法。此方法在實踐中主要針對集美大學誠毅學院的學生，他們的特點是思維活躍、富有個性，但是基礎知識相對薄弱。例如在講解存儲器時先是從上學期學生剛剛學過的觸發器入手，進入到由觸發器構成的存儲器單元，將新知識鋪墊在學生已有的知識結構上，有了這個基礎再進一步講解CPU對存儲器的組織、如何尋址，學生自然而然進入所授新知識的環境中。這樣由淺入深，層層遞進，符合認知規律，有利于學生系統全面地理解學習內容。
三、改革傳統的實驗模式
在以往的實驗教學中，實驗內容往往以驗證理論知識為主要目的，這樣安排旨在讓學生通過實驗課程加深對理論知識的記憶和理解，使實驗教學成為課堂教學的有限延伸。在實驗課中，學生用統一的模式，無法將自己的創造性想法和實驗課程結合起來，也無法靈活地將所學的理論知識和實驗內容結合起來。由于實驗內容和課堂教學內容過多重復，無法激發學生對實驗課程的興趣；理論驗證性實驗過多，學生也很難去真正地思考、分析問題，失去了提高動手能力的機會。改變傳統實驗過程中以驗證性為主的實驗模式，以理論驗證為基礎，增加實驗的拓展性、挑戰性和綜合性，真正達到讓學生在實驗環節中提高動手能力、鍛煉思維能力的目的。
1.改驗證性實驗為引導性的試驗
教師僅提供實驗目的和要求，指出實驗的方向，學生提前到圖書館或者網上查閱相關資料，設計實驗方案，編寫相關的流程圖和預習程序。在實驗中的任務是發現問題并解決問題，最后得到實驗結果。學生應根據自己的實驗過程撰寫實驗報告，重要的環節是報告中一定要包括實驗中各自遇到的問題，解決方案是什么；如果最終也未能解決問題，要分析原因并考慮可能的解決方案。同時教師也可以組織學生交流，分組討論，對各組實驗結果與報告展開分析，從而提高學生的研究能力和科學實驗能力。
2.加強參與實踐的積極性
為了充分調動學生的積極性和主觀能動性，實踐中還引入激勵機制。每一個能提前完成實驗任務的學生都有機會從教師那里隨機的得到一道拓展性的題目，這個題目是教師根據學生前面完成任務的具體情況、遇到的問題和存在的不足或是希望其在某一方面有更深的思考而針對性地提出新任務，是本次試驗的鞏固和延伸。等學期結束后進行統計，完成拓展任務多的學生就有機會實驗考試免試。由于新任務是學生主動要求的，再加上激勵機制，故學生積極性非常高，解決問題的主動性很強，收獲也更大。
3.充分利用好課外時間
“微機原理與接口技術”課程的課外教學也是實踐教學中很重要的一個組成部分。學生往往對抽象的理論知識感覺枯燥難學，對實際動手比較有興趣。為此，可以通過組織興趣小組、參與教師的科研、參加各種講座、參與校內外組織的各種相關競賽活動等各種方式進行課外學習，激發學生的創新精神，開闊視野，增長才干，增強獨立解決實際問題的能力。逐步培養學生的研究能力、創新能力以及自我管理、相互學習、團隊合作等多方面的能力。
四、結束語
學生能力的提高，就是從眼（準確接受視覺信息、洞察事物的能力）、到腦（理解分析解決問題的思維模式）、最后到心（理解力、想象力和創造力）三方面的能力升華。在“微機原理與接口技術”課程中從教學計劃的制訂，到引入靈活的教學方法，合理地改革實踐環節，使學生對這門課的學習興趣和熱情有了不小的提高，能力大大加強，認為“微機原理與接口技術”課程并非那么難。總之，無論采取何種方式，在教學過程中，只要有助于提高學生學習興趣，增強學生的綜合能力，都值得教學工作者去借鑒、研究和實踐的。
參考文獻：
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關鍵詞:微機原理與接口技術;實驗教學改革;程序陷阱
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)19-5385-02
Elaboration on the Teaching Reform of Microcomputer Principle and Interface Technology Experiment
LI Jian-xin1,2, SONG Qi-xiang1, YANG Bao-sheng1
(1. Department of Computer Science and Technology,Suzhou University,Suzhou 234000, China;2.School of Computer and Information,Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
Abstract: Thorium on the features of 32-bits experimental system, this paper expounds the teaching reform of microcomputer principle and interface technology experiment from the improvement of experiment conditions, selection of experiment projects, improvment of teaching and testing methods and so on. The teaching reform mainly pays attention to how to stimulate interest of students, reduce experiment complexity and improve experiment effect in the 32-bits environment.
Key words: microcomputer principle and interface technology; experiment teaching reform; program trap
微機原理與接口技術是計算機及電子信息類專業的一門專業課程,是綜合應用微機原理、匯編語言、接口技術及數字電路等知識的一門技術性課程。該門課程的實驗環節是教學過程中不可缺少的部分,合理有效的實驗教學非常有利于提高學生的軟硬件設計、應用及創新能力。
近年來,部分院校對該門實驗課的實驗設備實現了從原16位系統向32位系統的更新換代,實驗環境、設備的使用方法、實驗項目等方面均發生了較大的變化,因此,為提高學生的開發應用能力,充分發揮該實驗課的作用,達到最佳實驗效果,探索32位微機原理與接口技術實驗的教學改革是十分必要的。現以我校的實驗資源為背景對該門實驗課的教學改革進行綜述。
1 改善實驗條件
我校微機原理與接口技術實驗室過去多年來一直配備使用的是十六位微機原理與接口實驗箱,實驗設備老化,硬件實驗項目單一,且大部分為軟件實驗或芯片功能驗證性實驗,不利于培養學生的開發能力,已不能滿足現代微機原理與接口技術的需要。
2009年下半年,該實驗室配備了20臺套32位微機原理與接口技術綜合實驗臺。此系統是一套基于PC機PCI總線的32位實驗系統,其硬件包括PCI接口卡和實驗對象兩大部分。PCI接口卡主要由PCI9054、93LC66、CPLD EPM7128組成。PCI9054是PLX90XX系列芯片中的PCI總線接口橋芯片;93LC66(EEPROM)用于存放PCI9054初始化設置信息;CPLD則將復雜的PCI總線轉換成標準的LOCAL BUS。實驗對象由1 塊實驗主板、開關電源、實驗導線等組成。實驗主板上已包含眾多微機接口對象,并引出LOCAL BUS插座和擴展接口插座,供用戶二次開發和擴展。
實驗系統工作原理:PCI接口卡將PC機PCI總線轉換成標準的32 位的LOCAL BUS,再通過總線驅動與隔離擴展成64芯的插座,用戶使用1根64芯的扁平電纜將PCI接口卡上的LOCAL BUS引入實驗對象。實驗系統可支持8位、16位和32位的總線寬度。
實驗系統的特點:1)可使用的PC平臺:DOS、WIN98、WIN2000、WIN XP;2)可使用軟件開發平臺:匯編、C、C++;3)可使用軟件開發方法:匯編開發、WINDOWS平臺下的C開發、WINDOWS下的驅動程序開發(WDM)、ALTERA公司的可編程邏輯的開發;4)提供二次開發的接口(LOCAL BUS)。
2 精選實驗項目
原16位裝置實驗項目多為軟件實驗或簡單的接口驗證性實驗,學生在實驗時,基本是經過簡單的連線后,調用簡單的軟件程序,很容易就可以完成實驗,真正讓學生動手動腦的東西很少,對于原理熟練的同學,一個實驗很快就可完成,不利于培養學生的創新能力,而且原來的實驗項目距離實際應用相差甚遠,學生的學習興趣較低,實驗效果較差。因此,必須改革傳統的實驗項目,將實驗項目由驗證性實驗為主轉為以面向應用的綜合、設計性實驗為主。
鑒于上述原因,我們在現有的32位實驗平臺基礎上精選了一些有實用價值的實驗項目, 開課時實驗教師根據微機原理與接口技術課程安排及學生的實際情況進行選用,盡量減少原理性及芯片功能驗證性實驗項目的開設。目前精選的實驗項目如表1所示。
上述實驗項目中大部分項目均具有一定的實用價值,尤其象模擬交通燈實驗、步進電機驅動實驗、直流電機驅動實驗、8253電子音調實驗、溫度測量實驗、語音芯片控制實驗、紅外數據發送與接收實驗等項目更貼近于人們的生產和生活,從對部分實驗項目實際開設效果來看,充分顯示了微機原理與接口技術這門課程的應用性,同時極大地激發了學生的學習興趣。
3 改進教學方法
32位微機原理與接口技術實驗的教學方法與原簡單的16位實驗系統相比有共同之處,象啟發式教學、討論式教學等一些效果好的傳統教學方法當然還可以繼續延用,但32位的實驗項目還有它自己的一些特點,需要采用獨特的教學方法才可收到較好的效果。最主要的是32位實驗項目大多是解決生產和生活實際問題的,多數實驗參考程序較為復雜,有的多達數頁,另外32位綜合實驗系統采用插在主機箱內部的PCI接口卡將實驗對象與PC機聯系起來,實驗對象要通過PCI卡使用PC機的處理器和存儲器等資源,實驗程序中必須要對PCI接口卡進行配置方可完成實驗,這無形當中還要增加程序的復雜性。這么復雜的程序要求學生在有限的課堂時間內編寫出來幾乎是不可能的。
針對上述狀況,我們在教學方法上主要采取了以下改進措施來增強實驗效果:
3.1 設置程序陷阱
實驗時,將事前準備好的實驗參考程序提供給學生,但對一些關鍵性的語句設置陷阱,讓學生根據理論課學習的內容自行分析完成。比如在做一些芯片的應用實驗時,對于芯片的控制字的設置不提供給學生,讓學生對照各種芯片控制字的格式自行設置;對一些直接關系到實驗任務的功能性語句同樣可以設置程序陷阱。
3.2 相關任務驅動
學生按照教師提供的參考程序完成規定的實驗任務后,在此基礎上由老師再布置一些相關的實驗任務,讓學生在原參考程序的基礎上通過改變硬件連線和重新組織實驗程序完成相應的實驗任務。比如在32位LED顯示實驗中提供給學生LED燈的左移、右移程序,讓學生設計交叉點亮的實驗程序,還可以讓學生設計程序模擬各式各樣閃爍的霓虹燈。學生通過這樣的實驗過程訓練后,會感到有極大的成就感,從而強烈地激發他們的探索欲望和學習興趣。
3.3 加強課前預習,合理調整教學節奏
由于原來的實驗項目較為簡單,在2到3個課時內,就可完成實驗原理講授、實驗過程的指導以及實驗成績的驗收等環節,大部分學生也可有足夠的時間完成規定的實驗任務。但目前的實驗項目較為復雜,一個實驗項目在2到3個課時內很難有效完成上述全部過程,即便完成,留給學生的有效實驗時間也會縮短,影響實驗效果,因此加強課前預習更為重要,一部分任務要求學生在課外時間完成,為此,需要調整一下教學節奏,在上一個實驗結束前或抽取課外時間將下一個實驗的任務布置下去,有時可將帶有問題陷阱的參考程序也一并提供給學生,讓學生利用課余時間帶著問題去預習,從而節約了課堂時間,為學生爭取了更多的有效實驗時間。
3.4 完善考核方式
實驗考核是驗證學生對所學知識掌握程度的一種手段,也是督促學生提高基本技能的重要措施,合理有效的考核方式有利于提高學生的學習積極性及主動性。為了提高微機原理與接口技術實驗教學的質量,更好的檢驗實驗教學的效果,我們采用平時加期末合并評分的方式進行考核,為使學生不僅要重視期末考試,還要認真對待每一個實驗項目,成績按平時占60%,期末占40%的比例進行計算。平時成績根據每一個實驗成績進行綜合評定,每一個實驗成績根據實驗預習情況、實驗操作情況及實驗報告按2:5:3的比例進行綜合評定。期末考核以現場實驗操作的方式進行,考核的題目由學生現場抽簽決定,成績是根據學生對所涉及題目要求的設計方案、程序設計代碼、操作以及故障排除情況等方面綜合給分。
4 結束語
微機原理與接口技術實驗是一門綜合性較強,難度較大的實驗課程。通過改善實驗條件、精選實驗項目、改進教學方法、完善考核方式等一系列措施來提高教學效果是該實驗課教學改革的重要內容。目前新的實驗系統還支持高級語言和可編程邏輯等開發方法,進一步挖掘實驗系統的新特點、新方法來降低實驗過程的復雜性,并有效達到實驗目的,將是今后教學改革需要探索的方向。
參考文獻:
[1] 周鵬.《微機原理與接口技術》課程實踐教學改革與創新[J].塔里木大學學報,2009,21(4):72-77.
關鍵詞：計算機組成原理; 實驗教學; 改革
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)18-31757-02
Exploration into Experiment Teaching for Computer Organization Principle
CHEN Yong
(Department of Computer Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)
Abstract: This article dealt with the experimental content, teaching model, experiment means and mark assessment. It introduced the teaching reformed ways and effects in principles of computer organization experiment.
Key words: principles of computer organization; experiment teaching; reformed
1 引言
計算機組成原理是高校計算機專業學生的一門專業核心課程，它主要介紹計算機整機的組成和工作原理,其主要任務是培養學生能系統而完整地理解計算機硬件系統的組成結構和工作原理，培養學生對計算機硬件結構的分析、應用、設計及開發能力，它在整個專業課的教學中起到了承上啟下的作用，是微機原理及接口技術、編譯原理、計算機系統結構等后繼課程的基礎。但是計算機組成原理這門課程具有知識面廣、內容多、難度大、抽象等特點有很強的理論性、實踐性與應用性。探討如何在當前課時壓縮、生源一般、實驗資源有限的條件下，通過實驗教學改革促進、完善課堂教學效果，培養學生的實踐能力、創新能力和應用能力顯得尤為重要。為此，我們對實驗教學方法進行了探討。
2 改革實驗教學內容
我們根據計算機組成原理課程實驗課程的特點重新修訂了實驗大綱，教學要做到合理安排實驗時間，配合理論教學內容，在進度上要有先基礎、簡單、局部的實驗，后逐步深人、復雜和整機的實驗。實驗要求協調，具有連貫性，在進度上，不同階段應采用不同的實驗教學方法.實驗教學的內容要突出理論課的重點、難點，做到理論與實踐相結合。由于低年級大學生有的學生人學前物理課電學實驗做的很少，對各種電子元器件了解很少，各種芯片的功能基本上不了解，各種實驗設備不知如何使用。針對這種情況，在上實驗課前，應先做好補課工作，然后再進人各階段的實驗。我系采用的是Dais-CMH計算機組成原理實驗箱，可以完成6個實驗，基本上包括了教材的全部內容。通過驗證型實驗、綜合型和設計型實驗，不但鞏固了教材上所學的內容，而且學生動腦動手的能力也得到了提高。
3 改革實驗教學模式
由于計算機教學的變化和教學內容的增加，多媒體教學作為先進的教學手段是必不可少的。將多媒體教學融人實驗教學中，是解決目前課時緊張、實驗內容增多的一個可行途徑。我們加強了實踐教學環節的投人，運用Authware、Flash等軟件自行研制開發計算機組成原理配套的實驗教學課件。課件具有演示直觀，動態感強的特點，易于學生理解；能完成實驗的動態顯示和模擬仿真，滿足了課堂所需要的實驗要求，強化了學生的操作技能和理論知識應用能力的培養，提高了學生的自學能力和設計能力。
逐步建立開放性的實驗環境（教學時間開放、教學內容開放、實驗元器件開放）。傳統的教學實驗模式下，學生往往被限制在教師事先設定好的諸多限定條件之內，在這樣的實驗環境和氣氛下，學生發揮自身潛能的余地和空間很小。我們允許學生結合課程學習及自己的專業特點、時間安排或興趣愛好提出實驗題目、設計實驗方案或實驗構想，并可在一個較寬松的實驗環境和可靈活選擇的時間范圍內完成。教師積極鼓勵學生大膽提出自己的實驗思路和構想，盡力創造條件引導和支持他們開展有意義的實驗研究。對于其中具有創造性構想的學生及其實驗成果，可給予相應的獎勵。設置這樣的實驗環境和條件，有利于培養學生主動學習的能力和創造意識。
4 增加課程設計的實驗方式
提高同學對系統的整體認識根據我們到其他學校的調研，有一種有利于提高同學對所學習課程的整體性了解和掌握的方法，就是在課堂教學的第二學期開設與課程相關的課程設計，并將課程設計提高到一票否決的地位（即無論考試成績如何高，如果課程設計不及格、該課程就不予及格），這樣有助于增強同學對系統的整體概念和動手能力，這類綜合性課程設計是在第二學期的開始幾周，可以不影響正常的實驗教學（如計算機組成原理實驗要到第5周后才開始），同時也增加了實驗設備的使用率，提高了學生的綜合設計能力。
5 改革實驗教學評價模式
在考核方法上，改變了傳統應試教育方式，注重提高學生的綜合素質，根據學生實驗的綜合能力進行評定，我們制定了嚴格的考核制度。對學生的成績我們綜合其課堂訓練、實驗驗收、實驗日志、實驗報告、平時開放實驗以及實驗測試等進行評定。特別是最后的實驗測試，對每位同學給出不同的題目，學生必需根據所給題目修改電路、編寫測試程序、最后下載到實驗箱正確調試出結果。這大大地減少了學生之間抄襲實驗的惡劣現象。具體評分標準如下：
實驗總成績（100%）= 平時成績1（40%）＋平時成績2（40%）＋測試成績（20%）；
其中：平時成績1＝實踐操作總成績（綜合考查課堂訓練＋實驗操作驗收，考慮用百分比分等級）；
平時成績2＝預習報告總成績（10%）＋實驗日志實驗報告總成績（30%）。
6 結束語
實踐證明，實驗教學不論硬件設備還是實驗內容都要不斷地改革，任何一種教學設備都不可能完美無缺，都各有利弊，必須從學生的接受能力和實驗效果出發，互相補充才能達到良好的教學目的。此外，還必須有領導的支持、有經費保障、有教師的責任感和奉獻精神、有學生的積極參與等才能把實驗教學搞好。才能真正做到了“軟”“硬”結合，為后續課程的學習奠定了基礎，起到了承上啟下的作用，有利于培養開拓型、創新型高素質專業人才的培養。
參考文獻：
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關鍵詞：計算機硬件課程；能力培養；開放實驗平臺
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在計算機科學與技術專業的課程體系中，無論是專業基礎課、專業課還是專業選修課，基本可以分為兩條主線：一是軟件課程體系；另一個就是硬件課程體系。一般來說，計算機軟件課程在計算機專業中基本能夠得到重視和加強。而計算機硬件課程體系相對比較薄弱。隨著電子技術和社會經濟建設的發展，計算機科學與技術與電子科學技術相互滲透和融合、硬件軟件化和軟件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技術的出現，計算機軟、硬件的融合日益顯著和成熟，加強計算機硬件課程的建設、硬件課程體系及新的實驗平臺的建設顯得越來越重要和必要。
1計算機硬件課程教學思路的改革
計算機硬件課程包括：數字邏輯電路設計、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機系統結構、單片機原理與應用、嵌入式系統、計算機維護、EDA技術等。傳統的計算機硬件課程主要任務是講授計算機的工作原理，以配合計算機軟件課程的教學。而技術的發展需要軟硬結合、軟件硬件化或交融，硬件課程教學的任務不但要學生了解計算機結構、原理，而且要用硬件描述語言進行部件及應用系統的設計。結合軟件知識，能夠設計計算機應用系統，尤其是嵌入式系統的應用日益普及，應用范圍迅速擴大，要培養學生綜合設計能力。除此以外，計算機的維護也是學生能力的培養的一個方面。
本教學成果是對計算機硬件課程進行體系改革及教學內容的梳理，確定硬件課程系列中基礎層、系統層、應用層分別要講授的知識和學生應該掌握的能力，以及各層之間的銜接和關聯的內容，如圖1所示。制定教學大綱、實驗大綱、課程設計大綱等教學文件，教改項目的研究，教材、實驗指導書編寫，實驗室建設。教案、多媒體課件的制作。
圖1 計算機硬件課程結構
在基礎層，主要是“數字邏輯電路設計”課程的建設，從99年開始對該課程教學內容進行了改革，編寫出版了教材，引入可編程器件、ABEL語言，改造實驗設備，在2001年獲得江蘇省教學成果二等獎。2002年該課程獲得江蘇省二類優秀課程。在此基礎上，進一步對教學內容進行梳理，配合計算機組成原理的課程改革，將硬件描述語言從ABEL改為VHDL，引入FPGA技術的介紹及實驗項目，又更新了實驗設備，在2004年重修編寫出版了教材和編寫了實驗指導書。主要思路是讓學生掌握數字電路的基本知識和現代設計方法，能夠設計一般的數字邏輯部件及簡單的數字系統。所以在課程結束后安排了1.5周的課程設計，學生可以在FPGA芯片上運用VHDL語言設計如電子鐘、交通燈控制器、電梯控制器等簡單的數字系統。
在系統層，該層有“計算機組成原理”、“微機原理與接口技術”、“系統結構”。其中“計算機組成原理”課程是最主要的硬件課程，該課程一直是我們教研教改的重點。采用多媒體、網絡等多種教學方式，課件文字精煉、圖文結合、動畫豐富、重點突出，培養學生自我學習、自主學習的能力。實踐教學中突出設計能力和創新意識的培養。采用基于FPGA的實驗設備，通過設計與教材緊密結合的實驗教材和課程設計教材，形成了完整的相關課程教材系列，連貫性好。著重訓練學生的設計能力，激發學生學習興趣和創新思維。該課程在2006年被評為江蘇大學一類精品課程。課程的教學主頁(/subject/zcyl/)上的教學文檔、資料、課件、實驗指導等齊全。“微機原理與接口技術”課程原來以從16位CPU的機型講授，根據目前技術的發展，改成以32位CPU的機型講授，并且在2005年更新了實驗設備和實驗指導書。
在應用層，由前二層主要課程的課程設計及專業選修課、綜合課程設計組成，主要在3個方面的應用：數字系統的設計，運用硬件描述語言設計計算機接口及整個應用系統，如“EDA技術”；計算機應用系統設計，包括硬件電路、應用軟件。“單片機應用”、“嵌入式系統”課程就是培養學生系統設計能力，單片機教學采用了C8051F系列單片機芯片，他是在系統編程的SOC(system of chip)芯片， 編寫出版了專門的教材、設計了專用的實驗設備、編制了實驗指導書。“嵌入式系統”也專門定制了ARM7、ARM9、ARM10的試驗設備和編寫了實驗指導書；另外一個方面就是計算機的維護，根據目前的教學條件，開辟了專用的計算機維修實驗室，面向全校開設了計算機維護的選修課，2005年編寫出版了計算機維護的專用教材。
2特色教材建設
在明確了硬件課程教學目的和思路的基礎上，開展相關課程的教材建設，組織課程自編教材與選用精品教材相結合，近幾年出版了4本教材，由于大多數“數字邏輯”方面的教材是重點講授數字電路原理，作為后續課程的技術基礎。所有我們組織力量編寫了《數字邏輯電路設計》教材，增加了硬件描述語言的設計方法、在系統可編程器件的技術，精簡了傳統的設計部分，99年在東南大學出版所出版，2004年進行了修改，增加了VHDL硬件描述語言的設計內容、FPGA器件的內容以及VHDL語言設計數字系統的實例，在清華大學出版社出版，已經三次印刷，在全國范圍的高校中得到使用。在“單片機原理及應用”課程的教材方面，由于目前我們使用了最新的片上系統(SOC)型的單片機進行教學、實驗，所有實驗內容均可以直接運用到實際的工程項目中，傳統的單片機教材已不能滿足要求，2004年參編了《單片機原理與應用》，由機械工業出版社出版，加進了部分內容。我們自己又編寫了合適教學要求的教材《C8051F單片機原理及應用》，2006年在中國電力出版社出版。由于計算機技術發展太快，“計算機維護”課程一直沒有合適的教材，我們組織編寫了《計算機系統高級維護教程》，2005年在中國科技大學出版社出版。
3開放實驗平臺建設
2004年獲得中央與地方共建高校實驗室建設項目“計算機基礎實驗室建設”的支持，及時更新了相關課程的實驗設備，大部分的實驗設備都是任課老師根據技術的最新發展提出實驗設備的功能結構，由廠商定做的。幾款實驗設備目前已作為該生產廠家的定型產品銷售到很多其他學校。設計了實驗項目和實驗內容，編寫實驗指導書。2005年省高教所教改項目“開放實驗室信息查詢系統”通過省級鑒定。建設了實驗教學網站(202.195.167.4:8080)、教學專用的ftp，學生可以隨時隨地獲得教學資源。改革了學生做實驗的模式，集體實驗和分散預約相結合(學生可以在任何地點、時間通過網絡進入實驗網站進行預約)，提前預習實驗內容，寫好實驗報告的“靜態”(實驗項目、實驗原理、內容、實驗設備等等)部分后，再到實驗室開始做實驗，在實驗過程中完成實驗報告的“動態”(實驗調試過程、出現的問題、解決方法、實驗結果、分析等)部分。提高了實驗效果，激發了學生實驗興趣。
4結束語
本文介紹了計算機硬件課程的教學思路的改革，通過近幾年的實踐，取得了成效。建立了老中青的課程教師梯隊，備課，出卷、改卷，有一支過硬的、每人能任2門以上主要硬件課程的主講教師隊伍。硬件課程中有2門獲省級2類優秀課程，一門獲校級一類優秀課程，有3項教研項目通過省級鑒定，多項相關科研項目通過省級鑒定并獲得省、市級科技進步獎。獲得多項校級教案、教學質量、優秀教師、講課比賽等獎項。出版教材4部，發表教研教改論文12篇。有2名本教學成果成員指導的07屆學生，所做的硬件應用的畢業設計論文被評為校優秀論文。
作者簡介：
鮑可進(1958-)，男，江蘇靖江人，副教授。研究方向：嵌入式計算與應用
通信地址：江蘇鎮江學府路301號 江蘇大學計算機學院。郵編212013
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關鍵詞：微機原理與接口 教學改革
探討
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1002-2422(2010)02-0049-02
1 課程教學改革探討
1，1教學設計改革
為了避免學生因課程知識點多、難度大而對課程的學習產生畏懼，教師有必要對教學內容進行合理組織，對教學過程進行精心的設計。
首先要上好第一堂課。俗話說的好，好的開始等于成功的一半。在開始講授課程內容之前，很有必要強調學生學習態度，告訴學生“態度決定一切”，讓學生全面了解課程的性質與地位、課程的教學主線、課程的教法與學法及課程的考核方式，強調“我要你學”和“你自己要學”所產生的學習動力與學習效果是完全不同的，同時，可以通過演示幾個實用而簡單的小程序來增加學生的學習興趣，減少學生對課程學習的畏懼感，如用匯編語言編寫的摧毀CMOS密碼小程序、鋼琴演奏程序等。微機原理與接口課程涉及到計算機的軟件與硬件兩個方面的知識，而關鍵點又在于應用，即把硬件與軟件結合起來用于實踐，所以強調課程的考核主要是學生學習態度、學習過程與知識應用能力的考核，學生沒有必要死記硬背書本理論，關鍵是理解這些理論知識。并將其應用到微機實驗與課程設計中去。
其次要明確一條主線，把握兩個方面，抓住一個關鍵。在微機原理與接口的教學過程以計算機組成為主線，即從微處理器―>存儲器―>I／O接口―>外設，這樣做有利于學生把所學的知識串聯起來。微機原理與接口課程內容涉及計算機軟件和硬件兩部分。在軟件方面，對微處理器來說，程序員關注的是寄存器，對存儲器來說，程序員關注的是邏輯地址，而對于端口，程序員關注的是端口號或地址；在硬件方面，更多的是關注硬件的功能，硬件之間的連接、通信方式與應用，而且只有應用才可能把計算機軟件和硬件兩部分有機的結合起來。在教學過程教師必須把握理論以“必需、夠用”為原則，并將相關的內容科學地組合到一起。例如在講述軟件部分時，可將“指令系統”這一章節的轉移指令與分支、循環程序設計相結合，標志操作指令與標志寄存器相結合，串處理指令與循環程序設計相結合，中斷指令與中斷系統相結合，輸入輸出指令與輸入輸出系統相結合，這樣做可以幫助學生理解匯編指令的用途，并對匯編指令進行分類總結，有利于學生編程能力的培養與提高。在講述硬件部分時，采用先綜合后具體，重應用與輕細節的方式。對于微機應用系統中的各種接口芯片，首先介紹其功能與應用場合，然后再介紹芯片的具體細節，重點介紹芯片與其它功能部件的配合、連接與應用。另外，在教學過程中必需注重把計算機系統的軟、硬件兩部分有機的結合起來，注重接口技術的應用，最好是借助于實際應用的相關案例與實驗來完成這部分教學任務，向學生介紹怎樣利用芯片進行設計、開發與實際應用，這樣做有助于培養學生分析問題與解決問題的能力，同時提高學生的學習興趣。課程采用課程設計來檢驗學生的學習效果，比如同樣是“交通燈控制系統的設計”，將其改為“具有倒計時功能的交通燈控制系統的設計”這樣一個課程設計題目，學生可以有多種不同的方案來完成。延時部分可以是軟件延時，也可以是硬件延時；數碼管可以用單個數碼管，也可用雙數碼管：數碼管的顯示控制可以用并行接口芯片8255，也可以用鍵盤、顯示器接口芯片8279。學生以三人為一個團隊，每個組員扮演不同的角色，培養學生的團隊合作精神，在整個課程設計過程中，教師扮演的是編導角色，不斷地給予學生指導與鼓勵，采取任務驅動，幫助學生自己逐步完成學習任務。
另外，為了強化記憶，教學過程應注重與英語結合。在講授指令系統與匯編語言程序設計部分內容時，將匯編語言指令的英文全稱告訴學生，同時在讀寫程序語句時也用英文讀出指令，例如：
XCHG――>exchange 交換
LEA――>load effective address 取有效地址
JMP――>jump跳轉
REPNE――>repeat nol equal 不相等重復
DW――>define word定義字
同理在介紹芯片管腳時，也把其英文告訴學生。例如：CS――>chip select片選Cs上面的橫線表示低電平有效ALE――>address lock enable地址鎖存允許INTA――>interrupt acknowledge中斷響應DTR――>data Ierminal ready數據終端準備好
這樣做不僅有助于強化學生記憶，而且有利于學生積累專業英語詞匯，提高英語聽說能力，同時也有利于學生查閱相關英文資料。
1，2實踐教學改革
實踐教學是課程教學的重要環節，加強實踐教學是提高高等職業教育教學質量，促進學生就業的重要保證。對于高職工科專業學生，其教學的最終目的是要培養學生的知識與技術的應用能力，使其樹立工程的概念，這一點僅靠課堂講授是解決不了問題的，因為許多知識只有通過實踐教學才能真正地去理解與掌握，許多能力也只有親手操練才能得到培養，為此，必須開設與微機接口技術相配套的大量實驗課程，在課程教學的最后階段還要開展相應的課程設計，采取任務驅動來完成教學內容，通過實踐教學鞏固和加深課堂教學內容，提高學生的實際工作技能，培養學生的科學態度與工作作風，讓學生能將每一個實踐任務都作為一個工程去完成。
由于現在的微機原理實驗系統是集微處理器8086和外配PC機及其兼容機于一體的高科技實驗系統，其實驗設計內容豐富、合理，系統都提供了幾十個軟硬件實驗程序，但其實驗過程中要求學生自己編制程序和連接導線的地方比較少，這樣，實驗系統在客觀上就已經為缺乏自覺性的學生提供了偷懶的機會，有些學生會直接調用系統中的程序來完成實驗內容，結果實驗是做了卻收效甚少，所以指導教師必須根據實驗內容與情況，對實踐教學內容進行改進，增加“設計型”與“創新型”實驗，減少這種“驗證型”實驗，讓學生經過仔細思考并對實驗程序和連線做出相應設計，最后還需要經過嚴格的調試過程才能完成相應的實驗任務，使學生每通過一次實驗都能舉一反三、靈活運用所學知識解決問題。實踐課中可以安排實驗小組之間進行現場PK來活躍實踐課的課堂氣氛，成立課程興趣小組，提高學生的學習興趣、團隊精神和集體榮譽感。
在課程的所有理論知識都講授完后，一定要開展相應的課程設計，課程設計實踐能夠使學生進一步加深對專業知識和理論知識學習的認識和理解，使學生的設計水平和對所學的知識的應用能力以及分析問題、解決問題的能力得到全面提高。教師在設計微機原理課程設計任務時，題目可以出得含糊一點，讓學生有自己的創新思維空間，設計內容包括：設計完整的接口電路與編制相應的匯編語言源程序，并要求學 生在實驗系統上調試通過。學生在接到課題后，可以結合自己所學專業的特點，先做一個社會實踐調查，收集業界這方面問題解決的常規辦法，并利用網絡查閱相關資料，找到最好的設計方法去解決問題，使自己的設計盡量能模擬出真實的應用環境，這也是對學生將書本知識轉換成實際應用能力的一個考驗，當然，如果有條件話，通過和企業合作建立全真的開發環境，使學生在校期間就能接受最真實的業界主流技術培訓與應用，教學效果會更好。
1，3課程考核形式改革
傳統的課程考核辦法是平時成績占30％，期末考試成績占70％，這種考核方式會讓學生疲于理論知識的死記硬背。改革傳統的考核方法，突出過程評價，變“終結性考試”為“學習過程考核”，變“知識考試”為“能力考核”是微機原理與接口技術教學改革的重要方面。在實施過程中，要以學生為主體，認真貫徹高職教育“以就業為導向，素質為核心，能力為本位”的培養模式，所以要加大實踐的考核比重。
過程考核可分為理論考核、實踐考核和素質考核三個部分。其中理論考核主要以教學大綱要求的基本理論及重點為依據，以試卷形式進行理論考試，結合學生的聽課過程、提問與問題回答能力、學生完成作業能力與實驗報告寫作能力以及學生查詢資料能力等方面進行考核，所占比例為30％：實踐考核主要依據教學大綱中對實踐部分的要求，結合學生的實踐操作情況，對學生的設計能力、動手能力、探索能力、完成實踐任務的能力、實驗課中按工程思想進行實驗過程的能力以及學生最終課程設計任務完成情況等方面進行綜合考核，所占比例為40％；素質考核主要對學生在學習過程中，是否按企業對員工的要求處理好個人與集體的關系，是否有集體榮譽感，是否有團隊協助精神，是否積極參與團隊活動，是否按時完成交辦的各項任務以及完成任務是否遵守規范等方面進行考核，所占比例為30％。這種過程考核辦法有利于培養學生知識運用能力、邏輯思維能力、分析判斷能力、自我學習能力、團結協作能力與社會適應能力，充分調動學生的學習主動性、積極性與創造性，使學生從疲憊的應試教育中解脫出來。