《微机原理与接口技术》教学改革实践与探索

《微机原理与接口技术》教学改革实践与探索作者：余华芳何永玲王宁来源：《教育教学论坛》2013年第02期摘要：本文根据多年教学经验总结，提出微机原理与接口技术教学改革措施和方法。从课堂教学组织、教学方法、实验考核、课程设计、考试等环节进行全方位教学改革，提高课程教学的生动性和立体化、可视化，降低学生学习难度，提高学生学习兴趣、积极性和能动性，从而大大提高该课程的教学效果和教学质量。关键词：微机原理与接口技术；教学改革；课堂教学组织；课程设计一、引言《微机原理与接口技术》是电子信息类相关专业的一门重要的基础课程，是学生学习后续课程、毕业设计乃至今后工作的重要技术基础。但该课程内容繁多，概念抽象，历来为教师和学生公认的一门难啃的骨头。如何教、怎样教好该课程是所有讲授该课程教师面临的重要课题。笔者通过不断学习更新自己的知识，引进新的教学手段、方法，总结多年教学经验，围绕如何提高课程的教学质量和教学效果进行教学改革探讨。[1]二、精心组织课堂教学合理组织课堂教学非常重要，其优劣直接影响学生的学习兴趣和教学效果。精心组织课堂教学不仅包括教学内容的组织，还包括教学方法、教学手段、思想引导等方面的组织。[2]（一）拨云见日，点醒梦中人（二）激励学生，让学生对该课程感兴趣1.站在学生的角度激励学生。年轻的大学生个个争强好胜，自学能力强，思想活跃，精力旺盛。再难的电子游戏不教就会；再先进的便携式电子产品，不看说明书很快就玩转；那么，既然本课程只是一本说明书，只要同学们努力学习，跟着老师的教学进度，课前多预习，课后多复习，实验多动手，平时多练习，没有学不会的。希望同学们把此课程当一本说明书来看，来学习，相信同学们完全可以攻克难关。通过此番激励，大大增加了学生学习信心和积极性。2.列举恰当例子，吸引学生的兴趣。汇编语言指令及其编程是微机原理与接口技术的一个重要知识点。它是一种面向机器的程序设计语言，是计算机能提供给用户的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言。但相对于计算机高级编程语言，汇编语言指令多，注意事项多，规则多，概念多且抽象，学生学起来很快会感到比较困难和枯燥。为此，在讲解汇编语言指令时，列举一个完全用机器语言指令编写的程序（汇编语言编译之后产生的机器码），该程序所占字节不多，但运行后呈现3D游戏迷宫视频效果，具有音乐背景、颜色鲜艳、画面清晰、动态滚动的3D效果，从视觉上给学生强烈震撼。此时无声胜有声，教师无需多言，学生就能明白汇编语言指令相对机器语言好学多了，无形中增强了学生的学习兴趣和信心。（三）让死的知识立体化、可视化通过采用各种新的教学手段，使难学难懂的知识生动化、立体化、可视化，降低学生的学习难度。1.采用多媒体课件、flash动画演示。《微机原理与接口技术》概念多，且非常抽象。学生见不到实物，看不到现象，就不知道书本讲的是什么，老师说的又是什么。别的电子类课程，学生通过自学，很多能学懂的。但此课程，从笔者迄今为止的调查来看，几乎没有同学能够无师自通的。大都提到，看课本几遍，不知道书本在讲些什么。该课程的抽象难懂，由此可见一斑。笔者在教学中，将许多抽象的概念，用flash展现出来。CPU的内部结构知识点多，专业术语多，各种寄存器同时出现在此，各有各的用途，各有各的使用注意事项，没有实物和现象可看，学生学习时常常感觉枯燥、困难，但这些知识点又是后续课程内容的基础，不容错过。笔者在讲解CPU内部结构时，用一个flash图生动展示CPU在执行一条指令MOVDI]，AX时，CPU内部机构是如何运作的。该指令的机器码为8904H，其中（AX）=3456H，（DI）=3000H，（DS）=2000H。就这样一个flash演示图，可以生动形象地解释和说明CPU内部运行机制，解释什么是机器码，它与汇编语言指令是什么关系，机器码存放在什么位置，CPU是如何取得该机器码的，还可以解释内存的作用等等抽象知识和概念。2。采用仿真软件辅助教学。《微机原理与接口技术》寻址方式是该课程的教学难点和重点。笔者采用Emu8086软件辅助教学，课堂现场演示、现场仿真，对每一种寻址方式都采用具体指令仿真演示，让学生看清数据是如何传送的。在讲授时，首先，利用寻址方式的理论进行分析，数据应该传送到哪里？传送后的结果是什么？然后利用软件仿真验证，实现理论指导实践，实践验证理论。百闻不如一见，通过仿真，加深学生对寻址方式的理解，使抽象、看不见的知识可视化、结果化，降低了学生的学习难度。[3]3.抽象的概念通俗化、实物化。如：课程中提到总线的概念，这个概念听起来好像很神秘，但笔者告诉学生，其实平常大家用到的U盘、手机数据口等等，就是一种USB总线。总线通俗地讲就是一种接线方式，其实物就是各种引脚，以及其上传输数据的协议或规则。课程中提到的数据总线、地址总线及控制总线，其实就是CPU芯片传输数据、地址和控制信号的引脚。通过这些通俗的讲解，使同学们产生感性认识，从而比较容易接受这些看似抽象的概念。在讲解CPU操作时序时，同学们常常难以理解，为什么要讲这个内容，看似好像对整个课程无用。笔者就请同学们闭上眼睛想象一下现实生活中，如果没有时间概念，我们的生活将是怎样的？不难想象，必定杂乱无章，混乱一片。这样的例子举不胜举，由于篇幅的原因，在此不再赘述。4.充分利用网络，实现课堂教学时空立体化。如今高校的教师不似从前的教师——住在校园里，而是分散在全市各地，教师须赶校车或公车上下班。因此，笔者充分利用网络资源，进行课后辅导。学生有问题可以通过博客留言、问问题；可以通过QQ与老师互动，还可以通过飞信向老师提问，达到课堂教学时空延续和立体化。不仅如此，笔者还充分利用丰富的网络资源、先进的影像视频等资料，丰富课堂教学内容，跟进科技发展前沿，使课程教学具有先进性、新颖性、可组合性和可扩充性等特点，开拓学生的视野，发散学生的思维，使学生了解课程在现代科技中的应用，达到提高课程教学质量和教学效果的目的。[4]三、改革教学方法1.追本溯源法。在教学时，不是照本宣科、按部就班地按照教材讲授知识。而是带领学生跳出圈外看本质，采用追本溯源法，使学生知其然，更知其所以然。在讲授寻址方式时，首先提问学生，为什么在学习汇编语言时要学习寻址方式？其实质是什么？在学生独立思考后，告诉学生：其实同学们在课程中看到的汇编语言指令，除立即数外，指令中的操作数，表面上看到的都是地址，实际参与运算和传递的是地址单元里的数据或内容，为了要知道是什么数据参与运算或传递到哪里去了，必须学会计算地址，即学寻址方式。这就是寻址方式的实质。在讲存储器为什么分段时，笔者从CPU内部结构及地址总线数与寻址空间大小的关系等几个方面讲存储器分段的本质，并假设这个问题让学生自己解决，能用什么更好的方法，让学生自己去思考，寻找答案。通过思考后，同学们更能深刻理解《微机原理与接口技术》的各种解决方法，促进其更好地掌握知识点。2.课堂师生互动法。除了上文笔者提到的课堂假设提问与学生互动外。笔者还会精心设计与课程讲授内容息息相关的问答题，与学生互动，调动学生学习的积极性，达到巩固课堂所学知识，加深理解，提高学生掌握效果。允许学生大胆假设，大胆提问，鼓励他们不要怕说错，失败乃成功之母，错了纠正了更能学到知识。堵不如疏导，这种课堂互动法不仅活跃了课堂气氛，也营造了质疑老师、质疑权威的氛围，更能使老师掌握学生的学习情况，改进教学方法和教学进度。3.理论—实践—理论法。《微机原理与接口技术》是一门实践性极强的课程，要想真正学好并和掌握该课程，最好方式是对它进行充分的实践。一方面，在理论教学过程中，教师要讲清、讲透理论知识和各芯片各部分原理，设置合理的实验目的、实验内容和实验要求，让学生根据课堂所学知识，根据理论指导实践的原则做好实验预习报告，并上机调试。另一方面，实验过后，教师应在课堂上对实验过程的碰到的问题、现象和实验结果与学生进行探讨，让学生掌握实验验证理论的分析过程和方法，加深理解理论指导实践、实验验证理论的过程。4.授人以鱼不如授人以渔法。在课程教学中，笔者经常教授学生学习方法，让学生从纷繁复杂的知识中找规律，找方法。如，刚开始学习这门课程时，名词多、概念多、知识点一下子全涌现出来，而这些知识学生又必须掌握，但一时又无法完全掌握时，笔者告诉学生，其实不需要马上死记硬背这些知识点，只要心中对这些知识点有个大概的印象，在后续课程内容中用到这些知识点时，应及时向前翻看相关知识点，在应用中学习，不仅加深认识和理解，而且掌握得更牢固，学起来更轻松。再比如学习汇编语言指令时，告诉学生用英文记指令，因为汇编语言指令是英语单词的缩写，所以记其英语单词，从实质上记住了指令的操作意义。通过授之以渔的教学方法，使学生学习本门课程的难度大大降低。四、改革实验考核方法实验考核更注重实践，注重实验过程，实验报告考核其次。首先，教师根据教学内容，精心设计实验教学内容，使其与课堂教学内容紧密结合，并早早将实验内容发给学生，以便学生提前预习。其次，在实验过程中，鼓励学生大胆创新，有新的想法、新的思路，马上通过上机实验去验证自己的想法，鼓励学生在上机调试时不要怕出错，出了错，解决了问题，这样一个反复的过程才更能学到东西。第三，教师在实验前提出合理要求，如要求理论指导实践，先理论分析，后实验验证，或理论分析实验结果的对错等等。第四，改革以往以实验报告定实验成绩的方式，注重实践，注重实验过程。每次实验考核主要以实验现场过程表现和实验结果打分，并现场提问理论分析情况考核打分。第五，实验报告考核层次，要求实验报告中主观的东西多一些，如多写写实验中碰到的问题、如何解决及实验心得体会。总之，实验考核实实在在的东西，不玩虚的，并提高实验在期末考试总成绩中的比例。通过此番实验改革，学生实验前预习和实验过程中的积极性大大提高了，一改往常实验不预习、实验时拖沓懒散的学习风气。同学们个个都积极预习，不懂的还主动找老师询问，实验时注意力高度集中，实验效率大大提高，达到了良好的实验效果。五、课程设计改革课程设计是最考验学生综合运用所学知识能力的手段之一。此时学生须将所有已学知识融会贯通，通过查阅大量文献资料、自学等手段，达到完成教师布置任务的目的。笔者的课程设计是在平时实验的基础上，综合《微机原理与接口技术》课程中的各章节知识，在学生力所能及的范围，做一个贴近现实生活的系统（如交通灯、定时器、计时器等）或作品，或定一个作品方向让学生自由发挥做作品。最后，以小组或个人的形式，每组或每人提交一个作品（包括实物作品或仿真作品）。笔者设定课程设计部分的成绩占期末考试总成绩的10%，不完成课程设计的将没有此部分成绩。课程设计过程中，教师须加大引导。毕竟课程设计对学生来讲，比平时实验难度大很多，学生常常有畏难情绪，常感到难以入手。此时，教师一方面给予更多的提示和指导外，另一方面让先进带动后进，让学习掌握知识好和动手能力强的学生多指导其他学生。最后，对已经做出作品的队伍或学生加大宣传和鼓励，榜样的力量是无穷的，很快班里其他作品也会像雨后春笋一样一个个破土而出，使得学生收获成功的喜悦，最终真正掌握并灵活运用本课程所学知识。六、考试考核改革通过上文中的实验考核改革、课程设计改革，加大了平时考核分值，降低期末理论考试比重。其目的就是强调学生分析问题、解决问题和实践、动手能力，使学生真正学到东西，理解和掌握知识，而期末考试也不是目的，它只是一种检验学生理论知识学习效果的手段而已。这种以实践和理论相结合的考核方式，以培养学生的实践、动手能力为目的，可以克服传统以标准化客观命题为主的考试的弊端，最大限度地调动学生学习知识、运用知识的积极性和能动性。[5]七、结束语通过以上各环节全方位的教学改革，提高了课程教学的生动性和立体化，降低了学生的学习难度。学生上课时敢大胆提问了，课后也大有问题可问了；实验过程中提问的人明显增多了，预习实验的也增多了，学生的学习兴趣、积极性和能动性提高了。这些情况在一定程度上反映了改革措施和方法的有效性，达到了提高该课程的教学效果和教学质量的目的。目前，我们的改革只是初步的，如何进一步培养学生自主创新能力等方面的工作将是我们今后需要进一步探索和努力的方向。[5]参考文献：[1]王佑湖.“汇编语言程序设计”课程教学方法的探讨[J].教育与职业，2008，（2）：127-128.[2]范喆.汇编语言课程的教学设计探讨[J].高教论坛，2008，（4）：140-141.[3]谷兆麟，赵杰，沈怡麟.基于EMU8086的虚拟微机系统实验的设计[J].天津职业技术师范大学学报，2011，21（1）：54-56.