微機原理及接口技術論文(2)
微機原理及接口技術論文
微機原理及接口技術論文篇二
“微機原理及接口技術”課程建設與實踐初探
摘要：針對“微機原理”課程教學內(nèi)容多、實踐性強、技術更新快等特點，為了提高了教學質量，實現(xiàn)了良好的教學效果，從教學內(nèi)容、教學手段、實驗教學及考核方式等幾個主要方面對“微機原理”課程建設進行了探討，對提高教學質量和效果做了一些有益的嘗試研究。
關鍵詞：微機原理;全程式考核;PBL教學法
作者簡介：張志偉(1977-)，女，河北盧龍人，河北工業(yè)大學信息工程學院，講師;馬杰(1978-)，男，回族，山東泰安人，河北工業(yè)大學信息工程學院，副教授。(天津?300410)
基金項目：本文系國家自然科學基金(項目編號：60972106)、天津市自然科學基金(項目編號：11JCYBJC00900)、河北工業(yè)大學2012年教研立項“模式識別雙語教學平臺建設”重點項目資助的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079(2012)20-0055-02
“微機原理”是電子信息及計算機專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎課，該課程以Intelx86為主線，系統(tǒng)介紹了微型計算機的工作原理、硬件組成、匯編語言和接口技術等方面的內(nèi)容，重點培養(yǎng)學生對微型計算機硬件系統(tǒng)的整體認識及軟硬件的分析設計能力。學生學好這門課不僅能為后續(xù)課程打好堅實基礎，更會提高他們的就業(yè)競爭力。
“微機原理”課程教學量大，實踐環(huán)節(jié)多，在教學實踐中學生普遍反映該門課程較難，因此，大力推進該課程的教學改革，著重培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力，對于提高“微機原理”課程的教學質量和人才培養(yǎng)質量具有十分重要的意義。
一、教學中存在的問題
“微機原理與接口技術”是各高校電子信息、通信類專業(yè)的一門必修課程，也是一門具有近三十年歷史的課程，同時是一門技術更新快、應用范圍廣、信息量大，對基礎性、先進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)介紹微型計算機的基本知識、匯編語言、存儲器以及一些常用的微機接口芯片。學習這門課程，學生能了解微機的結構與工作流程，具備一定的軟硬件開發(fā)能力。“微機原理”課程在整個專業(yè)課程中起到了承上啟下的作用——它是計算機文化基礎、計算機編程等先修課程的后續(xù)擴展，又是單片機、嵌入式系統(tǒng)、DSP等課程的必須基礎。通過教學現(xiàn)狀的分析和筆者多年的教學體會，該課程在實踐教學過程中還存在如下問題：
1.教學內(nèi)容眾多，技術更新快，難以在有限的學時內(nèi)完成全部教學內(nèi)容的精講
“微機原理與接口技術”是計算機測試與控制系統(tǒng)的重要技術基礎，涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，且隨著計算機技術、微電子技術和大規(guī)模集成電路技術的高速發(fā)展，課程內(nèi)容的更新與擴展十分迅速，傳統(tǒng)的教學方法和手段不可能在有限的課堂教學中對“微機原理與接口技術”講透講全，更不可能使學生透徹掌握與靈活運用。
2.缺乏具體應用和實踐互動環(huán)節(jié)，學生學習積極性受挫
微機原理與接口技術工程實踐性極強，然而傳統(tǒng)的微機原理采用的是以理論講解為主，實驗教學為輔的授課方式，缺乏在實際中的具體應用，學生弄不清學習該課程的目的及在實際中應該如何應用，從而挫傷學習積極性，學生難以真正成為教學的主體。如何讓學生在學習該課程過程中緊密結合工程實際，將枯燥的知識轉換為學生感興趣的工程實際問題，將成為該課程教學成敗的關鍵。
3.課程考核方式不合理
建立起一套科學規(guī)范的課程考核評價體系有助于衡量教學效果，目前微機原理課程采用的是傳統(tǒng)考核方式——?學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成一張考卷，教師根據(jù)得分判斷學生的學習效果。這種考核方式容易把學生引導到過分追求結果而忽略其學習過程的錯誤方向，甚至部分學生平時不認真學習而在考前突擊復習，極大地影響了教學效果。
二、教學改革的具體措施
針對上述問題，通過分析現(xiàn)有的課程培養(yǎng)體系，結合幾年的教學實際，本文從課程規(guī)劃、課堂授課、實驗教學、考核方式四方面對微機原理課程進行了改革，重點培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力。
“微機原理與接口技術”是一門理論性實踐性都很強的專業(yè)基礎課，在專業(yè)課程中起到承上啟下的作用。擬從以下三個方面開展教學改革：調(diào)整教學大綱，構建基礎+方向+前沿性三個不同層次的教學體系;以工程實際問題為導向，綜合采用項目驅動式等多種課堂教學模式，激發(fā)學生的興趣;打造模塊化多層次的實驗平臺，提升學生綜合實踐能力;建立差異性、多方位的課程考核和評價體系，注重能力培養(yǎng)和素質考核。
1.教學內(nèi)容的規(guī)劃
本課程是面向計算機、電子信息、通信等專業(yè)開設的一門重要專業(yè)基礎課程，課程緊扣通信與信息類專業(yè)的人才需求，在教學過程中遵循“必需、夠用”的原則，在教學內(nèi)容上采用了“基礎+方向+前沿”的多層次結合的教學內(nèi)容組織形式。
(1)基礎內(nèi)容部分。根據(jù)微機原理與接口技術的內(nèi)在特點，將各專業(yè)人才必須掌握的微型計算機原理、匯編語言、存儲器、I/O接口等計算機硬件知識作為基礎內(nèi)容。
(2)方向內(nèi)容部分。針對通信類、電子信息類等不同專業(yè)方向設置相應的特色內(nèi)容。如通信專業(yè)側重于微機原理與接口技術在通信網(wǎng)絡和設備開發(fā)中的應用，將接口技術、總線技術和嵌入式技術應用于3G終端中，并讓學生參與開發(fā)3G無線上網(wǎng)卡;電子信息類專業(yè)側重于硬件開發(fā)能力和匯編語言編程能力的培養(yǎng)，為后續(xù)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等能力的培養(yǎng)奠定基礎。
(3)前沿內(nèi)容部分。隨著微機新技術的進一步發(fā)展，課程組緊跟技術前沿，將多核技術、浮體單元技術等新技術及時補充到教學內(nèi)容之中。同時，積極邀請國內(nèi)外專家教授，以及HP、Intel、IBM等大型IT企業(yè)技術工程師開設課內(nèi)外講座，介紹硬件設計的新理念，新技術。
2.教學模式的改進
由于目前大部分高校微機原理教學都采用“自下而上”的教學方式，課程的重點都集中在微處理器及芯片的內(nèi)部結構、工作原理及匯編語言程序設計等方面，這種教學模式不僅跟工程設計相違背，還導致學生在學習中只看到了樹木，看不到森林——只看到芯片，看不到系統(tǒng)，因此教學應按照一個自頂向下的進程，按模塊一次講解體系架構和各個抽象層，采用“自上而下”的教學模式。另外在課堂教學中需要綜合運用多種教學方法。
(1)啟發(fā)式和互動式。對于新引入的知識點和內(nèi)容，首先介紹其重要性及其在整個課程中的作用，以激發(fā)學生學習該內(nèi)容的欲望，吸引學生的聽課注意力和參與度。然后通過具體實例結合flash動畫、板書等手段，講解新內(nèi)容，注重突出重點、深入淺出;并隨時注意學生的表情，通過詢問、反問等方式，反饋學生掌握情況，實時調(diào)整講課進度。
(2)問題式和小結式。對于每章內(nèi)容的教學以問題為引導，首先提出一些需要本章知識才能解決的問題，讓學生帶著問題聽課、思考和學習;課程結束前幾分鐘進行已講解內(nèi)容的梳理和知識點的歸納總結，每章課件結束有2～3頁總結和思考，幫助學生掌握和鞏固階段性學習內(nèi)容。
(3)項目驅動式。對于一些和工程實踐聯(lián)系緊密的內(nèi)容，要留給學生足夠時間去思考實踐，培養(yǎng)學生自主學習能力;對于知識的綜合應用方面，采用項目驅動式教學，例如，課程組依托數(shù)據(jù)采集卡項目，講解A/D及總線技術，使學生可以直觀理解A/D的轉換原理以及總線的使用方法;又如，以交通信號燈控制為案例，講解可編程定時計數(shù)器芯片8253的原理與應用。
3.實驗平臺的搭建
為加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在模塊化多功能微機實驗系統(tǒng)的基礎上，設計了多層次遞進式的實驗內(nèi)容;開展了課外實踐活動、學科競賽指導等多元化的實踐活動，以此提升學生的實踐能力和工程能力。
(1)實驗系統(tǒng)模塊化。將實驗內(nèi)容分解成基本單元，然后將單元功能模塊化，最后形成實物化的功能模塊。通過模塊的取舍、更替，既滿足了多層次實驗內(nèi)容的設計，同時也奠定了實驗內(nèi)容與教材內(nèi)容同步低成本靈活配置的可能性。
(2)實驗內(nèi)容層次化。對每一類軟硬件實驗均設計了基礎型、設計型和綜合型三個層次、三個水平的實驗內(nèi)容，努力做到由淺入深，從基礎知識理解到綜合能力培養(yǎng)，并與時俱進地增加實驗內(nèi)容，更新實驗項目。
1)驗證性實驗。在學習微機原理的初級階段，學生還難以深入理解微機的內(nèi)部結構，更別提利用匯編程序去控制微機系統(tǒng)了。驗證性實驗主要以具體內(nèi)容的驗證為主，實驗的設計應該從學生的實踐經(jīng)驗出發(fā)，在充分考慮學生理解、動手能力和專業(yè)特點的基礎上，設計若干個對理解課程內(nèi)容有利的、學生付出一定努力能夠實現(xiàn)的實驗，以幫助學生理解課程內(nèi)容。實驗時學生要去查閱資料，先設計硬件，再一步一步進行程序調(diào)試、匯編、連接、裝入、運行，觀察輸出，得出正確的實驗結果。這一層次的實驗目的主要是熟悉實驗裝置和實驗步驟，對接口芯片各個引腳信號的實際接線方法有一個初步的體會，逐步提高做實驗的興趣，通過實驗，學生對系統(tǒng)有一個初步的認識。
2)設計性實驗。設計性實驗是指教師給出設計任務，提供基本設計思想，學生自主設計硬件電路、獨立完成軟件程序的實驗。因為這時學生已經(jīng)具備了一定的軟硬件知識，有能力自己做一些修改和設計，并且對做實驗有了一定的興趣。
例如在這個階段，給學生安排一個步進電機測速實驗，要求學生利用計算機控制步進電機的啟停、正反轉及轉速。此實驗中，要求學生自己查找步進電機的相關資料，了解步進電機的工作原理和特性及應用場合，在查找資料的基礎上，完成硬件選擇、硬件電路的搭建及軟件設計調(diào)試。
3)綜合性實驗。綜合應用實驗是在驗證性和設計性實驗的基礎，讓學生綜合運用微機原理及其他相關課程所學知識，結合工程實際綜合設計、獨立完成的實驗。綜合應用實驗由學生獨立進行方案設計、編程、調(diào)試，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結果，寫出實驗報告。通過綜合實驗增強學生應用微機解決實際問題的能力、組裝與調(diào)試能力，培養(yǎng)了學生的科研能力和綜合應用能力。
(3)實踐活動多樣化。通過結合課外實踐活動與學科競賽，提升學生綜合實踐能力。近幾年課程組老師參與了全國大學生電子設計大賽和其他電子競賽等的指導工作，這些實踐活動使本課程實踐教學得以很好地延伸和發(fā)展，進一步全面提高學生的思維能力、動手能力和創(chuàng)新能力，并且令學生獲得學以致用的成就感。
4.采用全程式考核方式
為實施差異性培養(yǎng)和貫徹多元化評價體系，提出了“優(yōu)生免考”和“綜合評價”兩個舉措。
(1)優(yōu)生免考。針對課程教學過程中學生基礎和學習能力的差異，課程組提出并實施了基于“項目學習”的PBL(Project Based Learning)優(yōu)生免考舉措，以研究性學習和項目實施的整個過程代替期末100分鐘的考試，將考核貫穿于整個教學過程，體現(xiàn)了“以人為本”、“因材施教”的教學思想。也充分發(fā)揮了優(yōu)秀學生的潛能和創(chuàng)造力。
(2)綜合評價。采用過程和結果并重的評價體系，使學生注重學習過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)了過程重于結果的考核思想。課程學習成績從平時作業(yè)和表現(xiàn)、實踐環(huán)節(jié)、期中考試和期末考試幾方面進行評定。學生的期末綜合成績中，考試成績只占50%，其他為平時成績占20%，實驗成績占30%，這種考核方式既減輕學生在期末的心理、身體負擔，同時也督促他們注意平時對課程的復習，受到學生的歡迎。
三、結束語
實踐表明，工科信息類專業(yè)的“微機原理”課程不再是一門單純的理論課，課程的理論分析和應用意義并重，應該多強調(diào)理論對實際的指導作用，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，激發(fā)學生的學習本課程的興趣。“微機原理”課程的教學改革必須從轉變教育觀念、整合教學內(nèi)容、改善教學方式和優(yōu)化教學手段等方面出發(fā)，培養(yǎng)學生具有較深的基礎理論和較強的綜合運用能力，提高課程的教學質量，為信息社會培養(yǎng)更多有用人才。
參考文獻：
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