《微機原理與接口技術》實驗教學改革

摘要：針對目前微機原理與接口技術課程實驗教學存在的問題，結合多年來教學經驗以及市場需求，對微機原理與接口技術課程實驗教學進行改革。結果表明新的實驗教學改革，激發了學生的學習興趣，提高學生獨立思考和解決問題能力，教學效果明顯。

關鍵詞：教學改革;微機原理與接口;實驗;2016-XB-020

一、《微機原理與接口技術》實驗教學模式面臨的問題

《微機原理與接口技術》是我校生物醫學工程、計算機以及電子等專業的核心課程，要求學生掌握微機系統 CPU的工作原理，各種接口芯片的特點并熟練運用匯編語言編寫指令系統。該門課程應用性和實踐性較強，實驗教學相當重要。通過實驗課程學習，理論與實踐相結合，對8086為核心的16位微機系統工作原理、接口芯片的應用和匯編語言設計有更加深入的理解，為后續課程的學習以及從事相關工作開發和研究打下堅實的基礎。目前傳統的實驗課程教學面臨一些問題，主要有以下幾個原因：^[1]

（1）實驗課時嚴重不足。該門課程理論內容抽象難懂，實驗內容范圍涉及較廣，主要由微機系統操作、匯編程序設計和接口電路芯片三大部分組成。由于實驗課時有限，從而加大學生學習難度。

（2）實驗內容主要是學生在實驗箱上開展驗證性實驗，綜合性實驗和創新性實驗較少。實驗箱的芯片以及線路固定，擴展性較差。電路的連接方法以及源代碼一般都有提供，學生按照固定實驗步驟操作，不能自由靈活地設計實驗。另外實驗在實驗箱上完成，造成學生對微機系統的應用與設計沒有系統整體的概念，仍然停留在實驗箱上進行開發和研究。^[2]

（3）實驗箱由于時間和操作不當等原因容易出現故障，維修時間較長，學生有時很難一人一臺實驗箱，給學生實驗造成了一定的影響。

（4）實驗教學在講授上仍然停留在以教師為主體的灌輸方式，教學單一，學生的主動性和積極性未得到充分的發揮。

針對目前《微機原理與接口技術》實驗課程存在的教學問題，根據該門課程的特點，對現有的實驗教學模式進行改革。^[3]

二、《微機原理與接口技術》實驗改革

1.Proteus仿真

Proteus軟件是英國Labcenter公司開發的一款電子設計自動化工具軟件，它為用戶提供了大量的模擬數字元器件、外部設備以及虛擬儀器，真正實現了從概念到產品的設計，其處理器模型支持8086、8051以及HC11等各種類型。除了采用傳統的實驗箱開展實驗外，引入Proteus仿真軟件，有效地降低了實驗成本，并且不用受到實驗場地和實驗時間的限制。學生可以在Proteus上開展可編程/計數器8253實驗、可編程并行接口8255A實驗、可編程的中斷控制器8259、存儲器擴展以及模數和數模轉換等微機原理接口技術實驗。通過對電路圖的繪制，加深對微機原理以及接口芯片硬件電路的理解。Proteus資源豐富，學生按照自己實驗的需求自由添加電路和程序代碼，培養了學生的創新能力。另外對于有的實驗項目，由Proteus仿真完成后，再利用實驗箱進行實物驗證，仿真和實物相結合，多元化教學大大提高了教學效果。同時將Proteus引入到微機原理與接口實驗教學中，充分認識到仿真和實物之間的差異。

2.項目驅動教學方式

傳統的實驗教學由教師提供本節課實驗課內容，實驗內容里提供硬件電路圖的連接和源代碼，每個學生實驗內容均是相同。由教師講授實驗目的、實驗目標以及實驗步驟，并做相關演示。學生閱讀電路圖和源程序，按照實驗步驟在實驗箱進行硬件連接，輸入提供的源代碼，編譯運行觀看實驗結果，記錄實驗結果，有時實驗內容要求對源程序進行簡單的修改。整個實驗過程中學生被動的吸收占主體，注重觀看實驗結果，對電路以及源代碼嘗試修改較少，電路設計和軟件設計能力都未得到培養，對實驗的目標和實驗的意義理解不透徹，更談不上對知識的綜合應用以及靈活創新。

引入項目驅動實驗課程設計，每個項目基本涉及8086的系統的結構，接口芯片以及匯編程序設計等子項目。一個項目大概由5個左右成員負責，每個成員負責的內容不相同，每個組之間的項目也不同，避免了大家相互模仿。實驗課程以小組為單位進行討論，講出自己的設計思路，互相學習;動手完成自己的項目，配合小組整個項目完成。項目驅動實驗課程改變傳統教師為主導的地位，以學生為主導，每個學生獨立思考自主地完成自己的子項目，激發了學生的學習熱情，同時也鍛煉了學生表達能力、溝通能力和合作能力，學生的綜合素質得到了大大的提高。

傳統實驗內容的考核方式比較單一，除了最后一次實驗設計考核外，主要根據平時的實驗操作、演示結果和實驗報告來進行評分。由于實驗內容相同，造成實驗結果和實驗報告有時候千篇一律，不能體現個體化差異，采用項目驅動教學方式可以有效地避免這種現象發生。

微機原理與接口技術實驗室管理采用傳統的管理方式，學生必須在有限的時間完成自己的實驗，實驗室不再對外開放。有時候實驗時間結束，學生才剛進入實驗狀態，不能深入地探索自己的實驗和項目。因此實驗室有必要采取開放管理模式，給學生提供良好的實驗環境，讓學生能有更多的時間和實驗場所去自由學習和鉆研。

結語

本文針對我校微機原理與接口技術課程教學過程出現的問題，提出了相應了改革措施。實踐證明微機原理與接口技術課程實驗改革實施，提高了學生微型計算機系統硬件和軟件的設計能力，鍛煉學生獨立思考能力和解決問題的能力，增強了團隊意識。

參考文獻

[1]張妍.“微機原理及應用”研究性教學模式探索與實踐[J].天津：實驗室科學：2017（4）：117-120.

[2]顧暉，陳越，梁惺彥.微機原理與接口技術：基于8086和Proteus仿真[M].北京：電子工業出版社2011.

[3]陳越，顧暉，梁惺彥.Proteus虛擬仿真在微機原理教學中的應用[J].北京：電子技術應用，2012（1）.

作者簡介

龔惠紅（1979—），女，湖北，漢，碩士，講師，研究方向：嵌入式系統。