微機(jī)原理及接口技術(shù)論文(2)
微機(jī)原理及接口技術(shù)論文
微機(jī)原理及接口技術(shù)論文篇二
“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程建設(shè)與實(shí)踐初探
摘要：針對(duì)“微機(jī)原理”課程教學(xué)內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)、技術(shù)更新快等特點(diǎn)，為了提高了教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了良好的教學(xué)效果，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核方式等幾個(gè)主要方面對(duì)“微機(jī)原理”課程建設(shè)進(jìn)行了探討，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和效果做了一些有益的嘗試研究。
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理;全程式考核;PBL教學(xué)法
作者簡(jiǎn)介：張志偉(1977-)，女，河北盧龍人，河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，講師;馬杰(1978-)，男，回族，山東泰安人，河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授。(天津?300410)
基金項(xiàng)目：本文系國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：60972106)、天津市自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：11JCYBJC00900)、河北工業(yè)大學(xué)2012年教研立項(xiàng)“模式識(shí)別雙語(yǔ)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)”重點(diǎn)項(xiàng)目資助的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079(2012)20-0055-02
“微機(jī)原理”是電子信息及計(jì)算機(jī)專業(yè)一門(mén)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程以Intelx86為主線，系統(tǒng)介紹了微型計(jì)算機(jī)的工作原理、硬件組成、匯編語(yǔ)言和接口技術(shù)等方面的內(nèi)容，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)及軟硬件的分析設(shè)計(jì)能力。學(xué)生學(xué)好這門(mén)課不僅能為后續(xù)課程打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更會(huì)提高他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
“微機(jī)原理”課程教學(xué)量大，實(shí)踐環(huán)節(jié)多，在教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生普遍反映該門(mén)課程較難，因此，大力推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，著重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，對(duì)于提高“微機(jī)原理”課程的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的意義。
一、教學(xué)中存在的問(wèn)題
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是各高校電子信息、通信類專業(yè)的一門(mén)必修課程，也是一門(mén)具有近三十年歷史的課程，同時(shí)是一門(mén)技術(shù)更新快、應(yīng)用范圍廣、信息量大，對(duì)基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和前沿性都有很高要求的課程。本課程以CPU為主線，系統(tǒng)介紹微型計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)、匯編語(yǔ)言、存儲(chǔ)器以及一些常用的微機(jī)接口芯片。學(xué)習(xí)這門(mén)課程，學(xué)生能了解微機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作流程，具備一定的軟硬件開(kāi)發(fā)能力。“微機(jī)原理”課程在整個(gè)專業(yè)課程中起到了承上啟下的作用——它是計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)編程等先修課程的后續(xù)擴(kuò)展，又是單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、DSP等課程的必須基礎(chǔ)。通過(guò)教學(xué)現(xiàn)狀的分析和筆者多年的教學(xué)體會(huì)，該課程在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中還存在如下問(wèn)題：
1.教學(xué)內(nèi)容眾多，技術(shù)更新快，難以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成全部教學(xué)內(nèi)容的精講
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是計(jì)算機(jī)測(cè)試與控制系統(tǒng)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，課程內(nèi)容的更新與擴(kuò)展十分迅速，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段不可能在有限的課堂教學(xué)中對(duì)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”講透講全，更不可能使學(xué)生透徹掌握與靈活運(yùn)用。
2.缺乏具體應(yīng)用和實(shí)踐互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性受挫
微機(jī)原理與接口技術(shù)工程實(shí)踐性極強(qiáng)，然而傳統(tǒng)的微機(jī)原理采用的是以理論講解為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔的授課方式，缺乏在實(shí)際中的具體應(yīng)用，學(xué)生弄不清學(xué)習(xí)該課程的目的及在實(shí)際中應(yīng)該如何應(yīng)用，從而挫傷學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生難以真正成為教學(xué)的主體。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程過(guò)程中緊密結(jié)合工程實(shí)際，將枯燥的知識(shí)轉(zhuǎn)換為學(xué)生感興趣的工程實(shí)際問(wèn)題，將成為該課程教學(xué)成敗的關(guān)鍵。
3.課程考核方式不合理
建立起一套科學(xué)規(guī)范的課程考核評(píng)價(jià)體系有助于衡量教學(xué)效果，目前微機(jī)原理課程采用的是傳統(tǒng)考核方式——?學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一張考卷，教師根據(jù)得分判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種考核方式容易把學(xué)生引導(dǎo)到過(guò)分追求結(jié)果而忽略其學(xué)習(xí)過(guò)程的錯(cuò)誤方向，甚至部分學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)而在考前突擊復(fù)習(xí)，極大地影響了教學(xué)效果。
二、教學(xué)改革的具體措施
針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)分析現(xiàn)有的課程培養(yǎng)體系，結(jié)合幾年的教學(xué)實(shí)際，本文從課程規(guī)劃、課堂授課、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考核方式四方面對(duì)微機(jī)原理課程進(jìn)行了改革，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是一門(mén)理論性實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)課程中起到承上啟下的作用。擬從以下三個(gè)方面開(kāi)展教學(xué)改革：調(diào)整教學(xué)大綱，構(gòu)建基礎(chǔ)+方向+前沿性三個(gè)不同層次的教學(xué)體系;以工程實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，綜合采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式等多種課堂教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的興趣;打造模塊化多層次的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提升學(xué)生綜合實(shí)踐能力;建立差異性、多方位的課程考核和評(píng)價(jià)體系，注重能力培養(yǎng)和素質(zhì)考核。
1.教學(xué)內(nèi)容的規(guī)劃
本課程是面向計(jì)算機(jī)、電子信息、通信等專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程緊扣通信與信息類專業(yè)的人才需求，在教學(xué)過(guò)程中遵循“必需、夠用”的原則，在教學(xué)內(nèi)容上采用了“基礎(chǔ)+方向+前沿”的多層次結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容組織形式。
(1)基礎(chǔ)內(nèi)容部分。根據(jù)微機(jī)原理與接口技術(shù)的內(nèi)在特點(diǎn)，將各專業(yè)人才必須掌握的微型計(jì)算機(jī)原理、匯編語(yǔ)言、存儲(chǔ)器、I/O接口等計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)作為基礎(chǔ)內(nèi)容。
(2)方向內(nèi)容部分。針對(duì)通信類、電子信息類等不同專業(yè)方向設(shè)置相應(yīng)的特色內(nèi)容。如通信專業(yè)側(cè)重于微機(jī)原理與接口技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，將接口技術(shù)、總線技術(shù)和嵌入式技術(shù)應(yīng)用于3G終端中，并讓學(xué)生參與開(kāi)發(fā)3G無(wú)線上網(wǎng)卡;電子信息類專業(yè)側(cè)重于硬件開(kāi)發(fā)能力和匯編語(yǔ)言編程能力的培養(yǎng)，為后續(xù)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
(3)前沿內(nèi)容部分。隨著微機(jī)新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，課程組緊跟技術(shù)前沿，將多核技術(shù)、浮體單元技術(shù)等新技術(shù)及時(shí)補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容之中。同時(shí)，積極邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家教授，以及HP、Intel、IBM等大型IT企業(yè)技術(shù)工程師開(kāi)設(shè)課內(nèi)外講座，介紹硬件設(shè)計(jì)的新理念，新技術(shù)。
2.教學(xué)模式的改進(jìn)
由于目前大部分高校微機(jī)原理教學(xué)都采用“自下而上”的教學(xué)方式，課程的重點(diǎn)都集中在微處理器及芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等方面，這種教學(xué)模式不僅跟工程設(shè)計(jì)相違背，還導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中只看到了樹(shù)木，看不到森林——只看到芯片，看不到系統(tǒng)，因此教學(xué)應(yīng)按照一個(gè)自頂向下的進(jìn)程，按模塊一次講解體系架構(gòu)和各個(gè)抽象層，采用“自上而下”的教學(xué)模式。另外在課堂教學(xué)中需要綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法。
(1)啟發(fā)式和互動(dòng)式。對(duì)于新引入的知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容，首先介紹其重要性及其在整個(gè)課程中的作用，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該內(nèi)容的欲望，吸引學(xué)生的聽(tīng)課注意力和參與度。然后通過(guò)具體實(shí)例結(jié)合flash動(dòng)畫(huà)、板書(shū)等手段，講解新內(nèi)容，注重突出重點(diǎn)、深入淺出;并隨時(shí)注意學(xué)生的表情，通過(guò)詢問(wèn)、反問(wèn)等方式，反饋學(xué)生掌握情況，實(shí)時(shí)調(diào)整講課進(jìn)度。
(2)問(wèn)題式和小結(jié)式。對(duì)于每章內(nèi)容的教學(xué)以問(wèn)題為引導(dǎo)，首先提出一些需要本章知識(shí)才能解決的問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題聽(tīng)課、思考和學(xué)習(xí);課程結(jié)束前幾分鐘進(jìn)行已講解內(nèi)容的梳理和知識(shí)點(diǎn)的歸納總結(jié)，每章課件結(jié)束有2～3頁(yè)總結(jié)和思考，幫助學(xué)生掌握和鞏固階段性學(xué)習(xí)內(nèi)容。
(3)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式。對(duì)于一些和工程實(shí)踐聯(lián)系緊密的內(nèi)容，要留給學(xué)生足夠時(shí)間去思考實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力;對(duì)于知識(shí)的綜合應(yīng)用方面，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，例如，課程組依托數(shù)據(jù)采集卡項(xiàng)目，講解A/D及總線技術(shù)，使學(xué)生可以直觀理解A/D的轉(zhuǎn)換原理以及總線的使用方法;又如，以交通信號(hào)燈控制為案例，講解可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片8253的原理與應(yīng)用。
3.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
為加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在模塊化多功能微機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了多層次遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;開(kāi)展了課外實(shí)踐活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽指導(dǎo)等多元化的實(shí)踐活動(dòng)，以此提升學(xué)生的實(shí)踐能力和工程能力。
(1)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊化。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解成基本單元，然后將單元功能模塊化，最后形成實(shí)物化的功能模塊。通過(guò)模塊的取舍、更替，既滿足了多層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，同時(shí)也奠定了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教材內(nèi)容同步低成本靈活配置的可能性。
(2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容層次化。對(duì)每一類軟硬件實(shí)驗(yàn)均設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)型、設(shè)計(jì)型和綜合型三個(gè)層次、三個(gè)水平的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，努力做到由淺入深，從基礎(chǔ)知識(shí)理解到綜合能力培養(yǎng)，并與時(shí)俱進(jìn)地增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)微機(jī)原理的初級(jí)階段，學(xué)生還難以深入理解微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更別提利用匯編程序去控制微機(jī)系統(tǒng)了。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要以具體內(nèi)容的驗(yàn)證為主，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)該從學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在充分考慮學(xué)生理解、動(dòng)手能力和專業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)若干個(gè)對(duì)理解課程內(nèi)容有利的、學(xué)生付出一定努力能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生要去查閱資料，先設(shè)計(jì)硬件，再一步一步進(jìn)行程序調(diào)試、匯編、連接、裝入、運(yùn)行，觀察輸出，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一層次的實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕鞘煜?shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)接口芯片各個(gè)引腳信號(hào)的實(shí)際接線方法有一個(gè)初步的體會(huì)，逐步提高做實(shí)驗(yàn)的興趣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)系統(tǒng)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。
2)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指教師給出設(shè)計(jì)任務(wù)，提供基本設(shè)計(jì)思想，學(xué)生自主設(shè)計(jì)硬件電路、獨(dú)立完成軟件程序的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)檫@時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備了一定的軟硬件知識(shí)，有能力自己做一些修改和設(shè)計(jì)，并且對(duì)做實(shí)驗(yàn)有了一定的興趣。
例如在這個(gè)階段，給學(xué)生安排一個(gè)步進(jìn)電機(jī)測(cè)速實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生利用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速。此實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生自己查找步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)資料，了解步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性及應(yīng)用場(chǎng)合，在查找資料的基礎(chǔ)上，完成硬件選擇、硬件電路的搭建及軟件設(shè)計(jì)調(diào)試。
3)綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，讓學(xué)生綜合運(yùn)用微機(jī)原理及其他相關(guān)課程所學(xué)知識(shí)，結(jié)合工程實(shí)際綜合設(shè)計(jì)、獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)。綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用微機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力、組裝與調(diào)試能力，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力和綜合應(yīng)用能力。
(3)實(shí)踐活動(dòng)多樣化。通過(guò)結(jié)合課外實(shí)踐活動(dòng)與學(xué)科競(jìng)賽，提升學(xué)生綜合實(shí)踐能力。近幾年課程組老師參與了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和其他電子競(jìng)賽等的指導(dǎo)工作，這些實(shí)踐活動(dòng)使本課程實(shí)踐教學(xué)得以很好地延伸和發(fā)展，進(jìn)一步全面提高學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，并且令學(xué)生獲得學(xué)以致用的成就感。
4.采用全程式考核方式
為實(shí)施差異性培養(yǎng)和貫徹多元化評(píng)價(jià)體系，提出了“優(yōu)生免考”和“綜合評(píng)價(jià)”兩個(gè)舉措。
(1)優(yōu)生免考。針對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力的差異，課程組提出并實(shí)施了基于“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的PBL(Project Based Learning)優(yōu)生免考舉措，以研究性學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)施的整個(gè)過(guò)程代替期末100分鐘的考試，將考核貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，體現(xiàn)了“以人為本”、“因材施教”的教學(xué)思想。也充分發(fā)揮了優(yōu)秀學(xué)生的潛能和創(chuàng)造力。
(2)綜合評(píng)價(jià)。采用過(guò)程和結(jié)果并重的評(píng)價(jià)體系，使學(xué)生注重學(xué)習(xí)過(guò)程和多方面能力的培養(yǎng)，有效避免了“期末考定終身”的情況，體現(xiàn)了過(guò)程重于結(jié)果的考核思想。課程學(xué)習(xí)成績(jī)從平時(shí)作業(yè)和表現(xiàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、期中考試和期末考試幾方面進(jìn)行評(píng)定。學(xué)生的期末綜合成績(jī)中，考試成績(jī)只占50%，其他為平時(shí)成績(jī)占20%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%，這種考核方式既減輕學(xué)生在期末的心理、身體負(fù)擔(dān)，同時(shí)也督促他們注意平時(shí)對(duì)課程的復(fù)習(xí)，受到學(xué)生的歡迎。
三、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐表明，工科信息類專業(yè)的“微機(jī)原理”課程不再是一門(mén)單純的理論課，課程的理論分析和應(yīng)用意義并重，應(yīng)該多強(qiáng)調(diào)理論對(duì)實(shí)際的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)本課程的興趣。“微機(jī)原理”課程的教學(xué)改革必須從轉(zhuǎn)變教育觀念、整合教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方式和優(yōu)化教學(xué)手段等方面出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生具有較深的基礎(chǔ)理論和較強(qiáng)的綜合運(yùn)用能力，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，為信息社會(huì)培養(yǎng)更多有用人才。
參考文獻(xiàn)：
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