微機原理與接口技術實驗教學改革探討

張小紅

湛江師范學院信息科學與技術學院 廣東湛江 524048

微機原理與接口技術實驗教學改革探討

張小紅

湛江師范學院信息科學與技術學院 廣東湛江 524048

實驗教學是課程教學中不可缺少的一個重要環節，針對微機原理與接口技術實驗教學現狀，從實驗內容和方法、教材、考核方法、管理模式4個方面出發，提出一些改革思路。

微機原理與接口技術；實驗；改革

Author’s address School of Informat ion Technology and Science, Zhanj iang Normal Col lege, Zhanj iang, Guangdong, China 524048

微機原理與接口技術是計算機、電子信息及電氣類專業的一門專業課程，通過該課程的學習，可以深入了解微型計算機系統的組成、工作原理及常規接口技術，掌握系統和接口的程序設計，并為以后的開發和應用打下良好的基礎[1]。該課程的特點是概念抽象，實踐性強，因此在教學過程中，除了課堂的理論學習之外，還需要良好的實踐性教學環節與之配合。通過實驗不僅可以提高學生對本課程的學習興趣，進一步加深對微機結構、匯編語言及各種指令系統等知識的理解，還使學生對計算機內部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認識。實驗教學在對學生能力培養方面起著理論教學不可替代的作用，但由于種種原因，實驗教學環節相對薄弱，存在一些問題，需要進行探索和改革。

1 實驗教學現狀分析

1.1 實驗教學理念

實驗教學依附于理論教學，處于輔助教學的位置。作為理論教學的附屬品，沒有在教學中起到相輔相成、承前啟后的作用[2]。

1.2 實驗教學內容及方式

湛江師范學院微機原理與接口技術實驗課是面向全院計算機、電子信息、汽車、電氣等工科類專業的學生，一般是根據教學大綱安排固定的實驗教學時間和內容，實驗均在統一固定的微機實驗箱上進行。課前學生預習實驗指導書，了解相關實驗項目的內容、要求和目的等情況；課上聽取教師的詳細講解，按照實驗指導書按部就班地進行實驗操作，記錄、分析實驗結果；課后完成報告，由教師批閱。整個實驗教學過程中學生缺乏主觀能動性，不利于學生解決問題的能力和創新能力的培養。

實驗過程中側重于基本內容、原理和實驗操作的講解，而實驗內容中驗證性實驗比重大，設計性、綜合應用性實驗偏少。實驗內容上主要分為匯編語言部分和接口兩部分。其中匯編語言部分主要包括上機過程、分支程序、循環程序、子程序的編寫與調試、中斷調用等。接口部分主要包括串/并行口、中斷控制、存儲器擴展、定時/計數器、A/D轉換等。由于驗證型實驗較多，又相對簡單，學生實驗時間減少，動手能力下降，提問和思考的機會也不多。這樣導致學生要么認為實驗很難，要么認為很簡單，對實驗的興趣下降，實驗報告也是千篇一律，對實驗本身一知半解或根本不理解。

1.3 實驗設備與教材

目前使用的湖北眾友公司的實驗箱，集成度高、設備老化、實驗項目模塊化，所提供的實驗項目大多為對單個芯片的驗證性實驗，并且實驗系統中都固化有相應的程序，學生直接調用程序就可以完成實驗內容。同時，實驗箱上的芯片引腳集中，學生實驗時只需連接引線，對芯片封裝形式、工作時序及片選地址的譯碼計算等絲毫不清楚。以上弊端使學生處于被動接受的地位，無法發揮積極性、主動性和創造性[3]。

實驗教材采用實驗箱配套的實驗操作指導手冊，缺乏對實驗理論與特點的系統介紹，采取“示范型”的方式，實驗形式固定、實驗內容單一，達不到培養學生綜合設計能力的目的。

1.4 學生現狀

學生普遍存在理論與實踐脫節現象，不少學生學完課程后，對于微機原理與接口技術的理論知識認識并不深刻，在實際應用中不能學以致用。微機原理與接口技術屬于硬件類課程，內容抽象，多數學生學習興趣低，主動性差。學生對實驗內容缺乏選擇權，所有學生都進行一樣內容、一樣要求、一樣預期結果的實驗。而實驗考核方式主要參考學生實驗報告，實驗項目的測試及具體實驗操作，并不能完全反映學生的真實水平。同時容易使學生在思想上產生重理論、輕實踐，重操作、輕設計，重結論、輕分析的傾向[1]。

2 改革措施及方法

2.1 改革實驗內容和方法

1）改革實驗教學內容。克服傳統實驗內容的不足，必須重新審定實驗課程的內容。既要保證實驗課能夠為理論教學提供支撐作用，又要實現培養學生設計能力的目的，從而使學生的綜合實踐能力在實驗過程中得到有效的鍛煉。適當加大設計性與綜合性實驗的比例，做到循序漸進，由淺到深，由簡單到復雜。將實驗內容分成3個層次。

①驗證性實驗。主要將各章節的教學內容以直觀的形式演示出來，幫助學生理解和把握教學內容。同時實驗課中產生的新問題，可以引導學生去探索新的知識，引導后續章節的學習。學生通過上機操作掌握計算機軟、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法，如DEBUG調試環境的熟悉，常規軟件編寫，并行接口8255，定時器/計數器8253，中斷控制器8259，數模轉換DAC0832和模數轉換ADC0809等實驗。

②設計性實驗。在較好完成驗證性實驗的基礎上，引入與專業知識結合性較強的設計性實驗。根據教師給定的實驗要求，學生自己設計電路，編寫、調試程序。這樣，學生在實踐過程中不但學會應用匯編語言編寫程序，而且掌握如何控制計算機各部件的運行方法。進一步鍛煉了學生的動手能力，提高了獨立分析問題、解決問題的能力。

③綜合性實驗。綜合性實驗的目的是要將學生學過的主要功能部件有機地結合起來，形成一個有意義的整體。該類實驗可以安排在課程設計階段。綜合性實驗是由教師根據不同專業給出實驗項目，學生根據所掌握的知識，跳開實驗儀器的限制，通過不同的方法和不同的途徑來完成實驗。例如，直流電機控制系統所用到的接口芯片8253、8255、8259和DAC0832在驗證性實驗階段都進行了學習，但本系統中，學生需要將上述芯片綜合在一起，這就需要學生能夠從局部到整體，從簡單到復雜，實現對微機原理及整個系統的理解和把握[4]。再如，步進電機驅動實驗，利用8253定時/計數器進行定時，定時時間到則向8259申請中斷，利用8255驅動步進電機，使步進電機按照準確的速度運轉。通過實驗，學生綜合應用了8253、8259、8255芯片及匯編語言程序設計的諸多知識，獨立完成硬件設計和程序設計[3]。

2）改革實驗教學方法。在微機原理與接口技術的實驗中，根據以上實驗的層次要求，采用不同的教學方法進行教學，這樣可以取得更好的教學效果。

①示范式。驗證性實驗階段，采用示范的教學模式。學生由于剛接觸微機軟、硬件結合的實驗，對匯編語言調試工具和實驗箱并不熟悉，實驗中遇到故障往往不知如何排除。在這一階段的教學過程中，可以用—個簡單的實驗為例進行演示，讓學生熟悉實驗箱，熟悉利用軟件進行編寫、調試和運行程序等實驗步驟，為其后續階段的實驗奠定基礎。

②啟發式。設計性實驗階段，教師以啟發、引導為主，不進行示范，鼓勵學生相互討論。對實驗中出現的問題，只作指導性提示，不作具體解釋，更不動手排除。充分調動學生學習的積極性，發揮自己的主動性和創造性。

③開放式。綜合性實驗階段，把主動權交給學生，2～3人成立一個小組，以小組的形式自行選題、自行設計、自行實驗，互相之間取長補短，完成整個設計。實驗時間為一學期到一年。教師只作技術上的咨詢和結果上的考核驗收。

2.2 改革實驗教材

在整個實驗教學改革過程中，實驗教材應有利于培養學生的創新思維，取消具體的實驗步驟、實驗線路連接和實驗程序，增加對實驗目的、內容、原理、程序流程圖及拓展思考等內容的描述，使學生在實驗教材的指導下能夠迅速進入角色，完成實驗任務。

針對現有實驗箱的弊端，鼓勵學生自行開發實驗板，利用實驗箱上提供的8086CPU板，自己動手完成電路構建、硬件分配、程序編寫調試等過程，大大提高學生的學習興趣，同時增強學生的動手能力和創新能力。

2.3 建立科學的實驗考核方法

對學生實驗科學合理地考核評定，是實驗教學中的重要環節。根據微機原理與接口技術實驗教學的特點，從有利于激發學生實驗興趣出發，以提高獨立實驗、設計和創新能力為目的，確定實驗考核方式。不同的實驗內容，考核方式不同，綜合評定學生的實驗成績[1]。

1）驗證性實驗的考核方式，主要考核學生在實驗中動手動腦的能力，考核學生對實驗原理的掌握情況。學生實驗成績由平時實驗成績、實驗知識考核成績和實驗操作考核成績三部分組成。

2）設計性實驗考核方式，主要考核學生實驗設計過程中，實驗原理和技術的合理性，實驗操作的可行性，實驗結果的正確性。學生實驗成績由設計方案、實驗過程、數據分析和實驗報告幾部分組成。

3）綜合性實驗考核方式，以學生自主設計的實驗方案為主，重點考查學生分析問題、解決問題和創新的能力。實驗成績采用論文答辯的方式評定，學生要將選題報告、設計方案、實驗過程、方法、分析及結論寫成論文，指導教師評閱后組織答辯。

2.4 改革實驗室管理模式

逐步建立開放性的實驗環境，保證實驗室的開放時間，可以使學生充分利用實驗室資源，增加自主學習時間。例如，可以對實驗內容做較好的預習，對程序做初步的調試，做一些創新性實驗的開發和研究等，使學生的整體素質得到提高。

3 結語

微機原理及接口技術實驗教學改革，有效地突出學生的主體地位，提高學生自主創新的能力。實驗教學改革是一項任重道遠的長期任務，只有立足實驗教學的實際，不斷總結經驗、改革創新并加以完善，才能建立起一套完整的實驗教學體系，更好地適應社會對創新人才的需要。

[1]馬武剛.微機原理及接口技術實驗教學改革探討[J].大眾科技,2007(7):37-38.

[2]李欣光.微機原理與接口實驗教學改革與探索[J].實驗室科學,2009(8):44-45.

[3]張俊梅,闞江明,郭文會.建立培養創新能力的微機原理綜合設計性實驗的研究與實踐[J].中國現代教育裝備, 2010(3):69-70.

[4]東野長磊,戚梅.提高微機原理實驗教學水平 強化創新人才培養[J].福建電腦,2008(12):24.

Discussion on Teaching Reform of Microcomputer Principles and Inter face Technology Experiment//

Zhang Xiaohong

Experimental teaching is an indispensable impor tant l ink in the course teaching. In the l ight of the teaching situation of microcomputer principles and inter face technology experiment, this ar ticle points out some reform thoughts about the experimental contents and methods, the teaching materials, the assessment methods and the management mode.

microcomputer principles and interface technology; experiment; reform

G652

B

1671-489X(2012)21-0113-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.21.113

作者：張小紅，碩士，通信工程師，研究方向為計算機技術。