《微機原理與接口技術》課程教學方法探討

王　影

摘要:《微機原理與接口技術》是電子信息類專業學生的一門必修課程,課程內容抽象、復雜,教與學都比較困難。在教學中精選課程內容,利用形象比喻法教學,可增強學生的學習興趣;利用多媒體輔助教學,可使課程內容生動形象;加強實驗教學,可增強學生的學習欲望,培養學生的實際能力。

關鍵詞:微機原理與接口技術;形象比喻法;多媒體輔助教學;實驗教學

《微機原理與接口技術》是電子信息類專業學生的一門必修課程,具有較強的專業性與實踐性。教材采用的是機械工業出版社出版的《16/32位微機原理、匯編語言及接口技術》。整本書以8088/8086微處理器為主要體系,闡述微型計算機的基本組成結構和匯編語言程序設計以及外圍接口芯片的應用。本門課程的學習,可使學生獲得微機軟硬件方面的基本理論、基本知識和基本技能,從而培養學生進行軟硬件開發的初步能力。本課程不僅可為深入學習后續專業課程打下良好的基礎,更重要的是可培養學生分析、解決實際工作和生活中微機控制技術應用問題的能力。本課程內容多、細、零散且抽象、枯燥,不易理解。教師授課難度大,學生反映難學,屬于“困難課程”之一。為此,筆者在多年教學中通過不斷實踐思考,探討了一些教學方法,取得了較好的教學效果。

精選教學內容,提高教學質量

微機技術日新月異,新器件、新技術不斷出現,因此要求學生要不斷充實和更新自己的理論知識,這樣才能解決復雜的新問題。鑒于上述考慮,學生所學內容在保證“夠用”的前提下,要有一定的深度和廣度,但實際教學中本課程內容多,而課時少。為了解決這一矛盾,教師要精選教學內容,重點講授基本概念、基本原理和基本方法,精心組織每一堂課,對于重點、難點內容要講解透徹,一些簡單內容,則可少講甚至讓學生自學,對于需要應用前面章節所學知識的內容,可把它作為一個大作業布置下去,讓學生課余時間完成。例如,在講“微處理器內部結構”一節時,存儲器結構是本章的重點和難點,講課時應進行重點講述并通過例題和練習題加深學生理解,而關于“計算機中的數據表示”一節,學生在前修課程中已經學過,只簡單復習即可。學生知道了每一章節的重點、難點,學習就有了目標,可大大提高學習效率。

利用形象比喻法教學,增強學生的學習興趣

本課程涉及計算機硬件和軟件,概念抽象,如果直接給學生講述該課程,學生會覺得枯燥無味,難以理解和記憶,學習起來也很困難。《學記》中說“君子之教,喻也”。在教學過程中,教師可以抓住基本概念,深入淺出地列舉一些生活中生動、形象的例子幫助學生加深理解。

關于存儲器的比喻存儲器是計算機存儲信息的地方。程序運行所需要的數據、程序執行的結果以及程序本身均保存在存儲器中。為了便于學生理解,可以用一幢住宅樓里我們自己的家作比喻。將一幢住宅樓比喻為整個存儲器,我們自己的家比喻為存儲單元,家的門牌號比喻為存儲單元的地址,它是唯一的。到家里找人出來比喻為到存儲單元里取(讀)數據,人走進家里比喻為向存儲單元存放(寫)數據。

關于堆棧的比喻堆棧是內存中一個特殊的區域,是一組按照“先進后出”的方式工作的、用于暫存信息的存儲單元。為了便于學生理解,可以舉“往立式光盤架上放光盤”的例子。往光盤架上疊放光盤比喻為進棧操作,從光盤架上取走光盤比喻為出棧操作,光盤比喻為堆棧中的數據。由于先放的光盤在下面,取光盤是從上面開始的,所以符合“先進后出”的原則。隨著光盤的疊放和取走,頂部在不斷地變化,這就是棧頂。這樣,學生就輕松地理解了“堆棧指針寄存器SP總是指向堆棧的棧頂”這個概念。

關于尋址方式的比喻所謂尋址方式,通常是指計算機指令尋找操作數的方法,或者說通過什么方式找到操作數。為了便于學生理解,可以舉“找一個同學的電話號碼”的例子,有以下方法:自己知道這個同學的電話號碼(立即尋址);通過班長知道這個同學的電話號碼(寄存器尋址);通過班主任知道班長的電話后,又通過班長知道這個同學的電話號碼(寄存器間接尋址)等等。不管采用何種方式,最后都能找到這個同學的電話號碼。

利用多媒體輔助教學,使課程內容生動形象

根據認知學理論,學習過程是從學生學習動機和由此產生的對于感覺信息的選擇性注意開始的。本課程知識覆蓋面廣,理論性強且很枯燥。因此,在教學過程中,針對教學內容的特點,可合理運用多媒體技術,把文本、聲音、圖像、色彩、動畫和視頻等多種媒體信息結合在一起展開教學,刺激學生的多種感官,收集信息形成感性認識,豐富學生的思維和想象力,從而激發學生學習的積極性和主動性。這樣,教學過程形象、直觀、生動,可以給學生留下深刻的印象,在幫助他們理解教學內容的同時,又提高了教學效率。

例如,在講解“芯片引腳圖”和“芯片的內部結構圖”時,可在課件中通過點擊相應文字或按鈕來控制這些圖片的顯示或隱藏,并在圖片旁邊顯示文字說明,從而增強圖片的可讀性。

又如,在介紹“數據尋址方式”和“數據傳送指令”時,可利用Flash制作動態顯示畫面,將每一條指令的執行過程、數據流動方向等用畫箭頭、閃爍、變換色彩等不同的動畫效果生動形象地展現在學生面前,使以往用語言描述或掛圖等方法無法說明的問題變得一目了然。

再如,可“利用將8255A并行接口控制交通燈燃滅的實驗”制作成課件。學生可以看到CPU是如何通過8255A控制交通燈燃滅的。然后,再通過交通燈的燃滅規律以及各種交通燈的延遲時間,編寫出相應的程序并畫出電路圖,從而培養學生的觀察能力及分析問題和解決問題的能力。

另外,利用多媒體輔助教學可優化教學過程,達到傳統教學所達不到的效果。但需要強調一點,多媒體只是一種輔助的教學手段,絕不能取代教師和傳統的教學。這就需要在教學中使計算機教學與傳統的教學進行優勢互補,力爭獲得最佳的教學效果。

加強實驗教學,培養學生的實際能力

在本課程的教學中,要特別注重實驗教學環節。實驗既可以加深了學生對理論知識的理解,又可以有效地培養學生的動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力,激發學生的興趣,達到學以致用的目的。

匯編語言面向機器,有其獨特的程序設計思路和方法,學生編程時往往感到無從下手。教師課堂上要精心選擇例題,著重講解程序設計的思路、采用的算法和基本技巧及如何選擇指令等。另外,要多安排學生上機實驗。學生可以驗證運行所設計的程序及掌握調試程序的方法。客觀地說,幫助學生調試程序特別是匯編語言程序是一件費時、費力的事。一個程序,全班幾十個學生會有許多種不同的思路。有些學生在實驗中會出現程序輸入錯誤,教師則要把錯誤的原因及改正的方法及時告訴給學生,對于共同存在的問題,還要統一講解。

硬件接口實驗可以幫助學生掌握硬件接口技術。例如,在講授“并行通信接口8255A”時,可結合具體的實驗項目——8255A控制單個LED數碼管的顯示,講解其內部的結構、引腳、工作方式、初始化編程等,讓學生對8255A有一個總體的認識,激發學生學習理論知識的興趣。在此基礎上,引導學生做一個通過8255A控制多個LED數碼管顯示的實驗,學生自己編程,動手連接電路圖。這樣,學生對8255A的功能、工作原理、工作方式、程序的編寫等更清楚、明確,加深了對理論知識的認識,變被動的接受知識為主動的獲取知識,使得教學達到事半功倍的效果。

當學生具備了一定的基礎知識后,可適時開展綜合實驗訓練,讓學生自己設計一個小型的微機控制系統,培養其綜合應用能力。

綜上所述,《微機原理與接口技術》課程中的微機系統結構抽象,匯編指令繁多,程序編寫困難,各種接口芯片應用時也都要編程,學生學習難度大。為提高本課程的教學水平與教學效果,讓學生很好地掌握課程內容,教師不僅要關注最新的科技動態,不斷更新自己的知識,努力讓課程與時俱進,更要不斷摸索新的教學方法和教學手段。

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作者簡介:

王影(1976—),男,天津工程師范學院附屬高級技工學校講師,研究方向為微機原理與接口技術。