微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐研究

馮玉昌，門洪，關(guān)碩

(東北電力大學(xué)自動化工程學(xué)院，吉林吉林132012)

微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)是一門理論聯(lián)系實(shí)際、難度較大的課程，學(xué)生普遍感到這門課程難學(xué)、難懂［1］。為了滿足社會對工科學(xué)生工程應(yīng)用能力越來越高的要求，結(jié)合學(xué)校測控技術(shù)與儀器專業(yè)的教學(xué)工作，根據(jù)該課程的特點(diǎn)，在省教改項目和校教改項目的支持下，對該課程的教學(xué)和實(shí)踐進(jìn)行了改革，并取得了較好的效果。

1 課程內(nèi)容的改革與設(shè)置

每個專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系體現(xiàn)了學(xué)校對人才培養(yǎng)目標(biāo)和模式的基本要求，它直接影響各個教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量［2］。根據(jù)學(xué)校建設(shè)特色測控技術(shù)與儀器專業(yè)的要求，對課程的教學(xué)內(nèi)容和設(shè)置進(jìn)行了改革，將傳統(tǒng)的《微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)》課程同《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程相結(jié)合，兩門課程合二為一，傳統(tǒng)的微機(jī)主要以8088/8086為主講機(jī)型，這里我們進(jìn)行了改革，以MCS－51單片機(jī)為主講機(jī)型，闡述了微機(jī)系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)。

大學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是許多高校瞄準(zhǔn)的高端目標(biāo)。單片機(jī)課程具有入門較簡單、應(yīng)用成本低、使用靈活廣泛、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，在培養(yǎng)學(xué)生興趣，開展學(xué)生課外科技活動已及就業(yè)及個人發(fā)展中起到了關(guān)鍵的作用［3］。如果按照教材的編寫順序進(jìn)行授課，各知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)相對獨(dú)立，學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束后，仍然不了解單片機(jī)開發(fā)的完整過程，以及各部分之間的千絲萬縷的聯(lián)系，甚至不清楚編程器和仿真器的概念。因此，整合教學(xué)內(nèi)容，安排教學(xué)順序，將各部分合理組合，就顯得至關(guān)重要，也是改變傳統(tǒng)教學(xué)存在問題的關(guān)鍵所在［4］。

在教學(xué)過程中采取了整體結(jié)合部分的教學(xué)內(nèi)容安排方法，始終貫穿著三主三輔的教學(xué)方式，即，三主線:

(1)以介紹單片機(jī)內(nèi)外部資源貫穿單片機(jī)的基本原理［5］;

(2)以串行、并行擴(kuò)展貫穿接口技術(shù)的擴(kuò)展;

(3)匯編語言為主兼顧C(jī)語言開發(fā)。

三輔線:

(1)以實(shí)際電路為例介紹硬件基本結(jié)構(gòu)和功能;

(2)以仿真軟件為依托，培養(yǎng)電路設(shè)計及軟件開發(fā)能力;

(3)以實(shí)驗(yàn)室為依托，培養(yǎng)整體設(shè)計能力。

通過對教學(xué)內(nèi)容和授課順序的改變，使學(xué)生建立起整體的概念，再細(xì)化各個部分內(nèi)容，明確系統(tǒng)設(shè)計的思想，達(dá)到學(xué)以致用的目的。在測控05級、測控06級、測控07級，測控08級、測控09級的教學(xué)應(yīng)用過程中，取得了良好的教學(xué)效果。

2 改革和強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)

在實(shí)踐教學(xué)的不斷探索中，明確地制定了培養(yǎng)目標(biāo):以突出實(shí)踐能力為導(dǎo)向，以“一實(shí)兩創(chuàng)”為特色，以微型計算機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為依托，以現(xiàn)代教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合為手段，本著鞏固理論，加強(qiáng)實(shí)踐，服務(wù)應(yīng)用的宗旨，緊跟課程改革的步伐不斷更新課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生真正掌握單片機(jī)理論，提高實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)出、具有實(shí)踐能力，創(chuàng)新意識，創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才。

根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)、綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)三個部分。

基礎(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)主要有硬件的認(rèn)知、指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、匯編語言程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)。考慮到學(xué)生已學(xué)習(xí)了一些相關(guān)的課程，掌握了一定的硬件知識、軟件知識以及編程方法，基于學(xué)時的限制，這部分的內(nèi)容可讓學(xué)生利用課外時間自行完成。

基本接口實(shí)驗(yàn)安排在實(shí)驗(yàn)課堂進(jìn)行，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)部分。它包括硬件接線與軟件編程兩部分。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調(diào)試。

綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)主要以學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為依托，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能動性。綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)旨在幫助學(xué)生全面掌握所學(xué)內(nèi)容，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。安排的內(nèi)容主要是簡單電子產(chǎn)品的設(shè)計。在進(jìn)行綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)時，指導(dǎo)書只給出了任務(wù)、要求和原理性說明，學(xué)生必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和要求，獨(dú)立完成軟硬件設(shè)計和調(diào)試。學(xué)生要自己分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步加深對單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的理解。

基礎(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)是綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。必要的基礎(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)是不可缺少的，學(xué)生可以通過基礎(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)掌握單片機(jī)的基本原理。綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和綜合應(yīng)用知識的能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

學(xué)院設(shè)有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地，為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)提供了良好的工作環(huán)境，綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)雖然有一定難度和深度，但對學(xué)生很有吸引力，能使學(xué)生從被動應(yīng)付實(shí)驗(yàn)變成主動實(shí)驗(yàn)，不僅提高了基本操作技能，也發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。經(jīng)過創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)的學(xué)生具備一定的能力，可以參加學(xué)校舉辦的“長通杯”電子競賽，吉林省電子競賽，全國電子競賽，全國智能車競賽等。

經(jīng)過課程建設(shè)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革，近兩年學(xué)生在各類競賽中取得了較好的成績，在2010年吉林省電子競賽中參賽6隊，全部獲獎，其中一等獎3隊，二等獎2隊，三等獎1隊;在2010年飛思卡爾智能車競賽中獲三等獎2隊，在2011年校“長通杯”競賽中獲一等獎2隊。大大加強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合能力的培養(yǎng)，目前形成了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、實(shí)驗(yàn)立項、科技創(chuàng)新、大學(xué)生綜合型設(shè)計型項目等一系列的實(shí)踐教學(xué)。

3 教學(xué)方法和教學(xué)手段的多樣性

在教學(xué)過程中采用課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)等教學(xué)方式。課堂教學(xué)主要采用多媒體和黑板相結(jié)合的方式進(jìn)行，輔以實(shí)物電路模擬和軟件仿真演示。課堂教學(xué)除了發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用外，還要調(diào)動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的積極性，經(jīng)常同學(xué)生交流，發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題。例如:在介紹應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，尤其要注意設(shè)計能力的培養(yǎng)，要有系統(tǒng)的概念。把具體的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)物拿到課堂上，讓學(xué)生對實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)有一個感性的認(rèn)識。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)越來越重要，已經(jīng)成為輔助教學(xué)的必要手段，建立友好的教學(xué)網(wǎng)站，對于教師授課，學(xué)生自學(xué)，都會大有裨益。為此開發(fā)了一套較為完整的動態(tài)教學(xué)網(wǎng)站，可以很好地和學(xué)生進(jìn)行溝通和交流。

4 考核方式的多元化

以突出實(shí)踐能力為導(dǎo)向，以培養(yǎng)“一實(shí)兩創(chuàng)”為特色的高素質(zhì)人才的需要為目的，對學(xué)生的考核方式進(jìn)行了改革。將考試成績分成四部分:第一部分為理論試卷考試(占總成績的60%)，主要是學(xué)生基礎(chǔ)理論方面的考查，采取閉卷考試的形式，卷面滿分100分，最后折成總成績的60%，主要突出對知識的理解能力，達(dá)到理論教學(xué)的目的;第二部分為實(shí)驗(yàn)考試部分(占總成績的30%)，主要采取教師出實(shí)驗(yàn)考試題，學(xué)生抽簽選擇試題(硬件試題1道，軟件編程1題)，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)上機(jī)完成試題，教師按實(shí)驗(yàn)操作、硬件連接、軟件設(shè)計分三部分給出實(shí)驗(yàn)成績;第三部分為平時考核(占總成績的10%)，主要包括日常的出勤情況、作業(yè)和隨堂測驗(yàn)等。

通過以上改革，改變了傳統(tǒng)的一張試卷決定學(xué)生成績的狀況，能更加激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，真正的達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實(shí)踐能力的目的，教學(xué)過程的實(shí)踐證明這次改革取得了很好的教學(xué)效果。

5 結(jié)論

目前教學(xué)工作都以突出學(xué)生實(shí)踐能力為根本出發(fā)點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核形式也日趨合理，實(shí)驗(yàn)室以及創(chuàng)新實(shí)踐基地為培養(yǎng)出高水平的人才提供了保證，近來的教學(xué)效果，各類別電子競賽所取得的成績，都有力地證明了相關(guān)改革與探索方向的正確性，同時也為的特色專業(yè)的建設(shè)提供了必要的、有益的鋪墊。

［1］汪鳳林，王東霞，溫秀蘭.微機(jī)原理及應(yīng)用課程改革探索［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2010(15):90－92.

［2］王莉.微機(jī)原理與接口技術(shù)系列課程教學(xué)改革的探討與實(shí)踐［J］.科技咨詢導(dǎo)報，2007(4):245－246.

［3］楊明欣，鄭郁正，趙建，等.結(jié)合電子設(shè)計競賽進(jìn)行單片機(jī)課程改革［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2007(8):94－96.

［4］馮玉昌，門洪，曹生現(xiàn)，等.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報，2009，29(5):19－21.

［5］桑宏強(qiáng)，張建業(yè).測控專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)改革［J］.創(chuàng)新教育，2010(24):186－186.