“微机原理与接口技术”实践教学改革与探索

　　0 前言

　　“微机原理与接口技术”是计算机类、电子电气类、机械自动化类等理工专业的一门专业基础课。它是一门理论性和实践性都很强的课程，课程内容涵盖汇编语言程序设计、8086微型计算机原理以及接口技术及其应用三大部分，课程内容宽泛且具有较强的综合性。

　　传统的授课方式采用以理论为主，实验教学为辅的教学方式，加之实验环境等的限制，学生很难通过为数不多的浅层次实验达到理解抽象概念，灵活运用知识，提高创新能力的目的和要求，因此实践教学的改革显得尤为重要。

　　1 实践教学改革和探索

　　1.1 理论铺垫

　　1.1.1 指引学生学习方向，建立学生自信师生互信

　　近年来，高校主流是90后互联网全民信息一代。他们表面上很有主张、对很多事物态度不屑一顾；获取信息的速度和质量甚至超过部分教师，但实际很大部分学习生活目标不明确，对于学习的兴趣普遍低下，给老师和社会留下不好的印象。究其原因，存在很严重的学生自信、师生互信问题。多与学生沟通，尽早发现和解决相关问题是很有必要的。比喻教师要合理引导其对中国应试教育、高校、高等教育、社会竞争等的理解，跟学生讨论科技热点、生活热点问题，正确指引方向，建立学生自信以及形成良好的师生互动和依赖关系[1]。

　　1.1.2 以应用为导向，用生活实例入手，深入浅出引导学生学习兴趣

　　微机接口课程本身是一门学生难学、老师难教的课程，很多学生起初很感兴趣，但是随着理论的深入和内容的增加、存在知识点断层面断链接的情况。教师要始终用较为深入浅出的方式将教学内容联系生活实际，以应用为导向引导学生将知识点串起来。比喻，在讲解“存储器”相关章节时，以学生宿舍楼做比方：一栋宿舍楼相当于一块存储器，里面分楼层分房间、每个房间可以放8张床；相当于一个存储器体系分块分单元、每个基本单元里面可以放一个8位的二进制数。以此加深印象、通俗理解、巩固记忆，使得学生在最短的时间内能弄懂并感觉有收获，提高学习兴趣。

　　1.2.3 任务驱动、让学生有事可做、做事有章可循

　　理论毕竟是抽象的，理论联系实际，每几个知识点后，给学生布置一些实习任务，让学生有事可做、学习有章可循。比喻学习微处理器章节时，鼓励学生自己课下在网上搜索计算机拆机维护维修的相关图片和视频，并且在实验课上动手搭建模型、进行探讨总结，教学实践配合，互为印证，互为统一。

　　1.2 实验的层次设计

　　实验课主要目的是验证理论知识并加深理解，在此基础上学以致用触类旁通。想要达到很好的实验效果，有几点基本要求。其一，实验的课时要足够；其二，实验的环境和实验室的管理要到位、实验设备设施必须满足实验基本需求；其三，实验的设置必须有层次安排精心设计，老师要做到心中有数，以讲授、提问、引导等方式帮助学生完成实验提升能力；其四、实验的总结和应用。因此，实验的层次化设计很有必要[2]。

　　1.2.1 认知、验证实验

　　认知、验证实验是较为简单直观的实验。如首次实验课之前，老师可以先以交通灯的模拟实验，电子琴实验（按键即可发出1234567音调）等的演示，给学生一个宏观印象，并介绍微机的硬件部件如CPU、存储器、接口和编程应用软件及程序在这些实验中所起的作用和重要性，让学生对这门课程所学内容有个基本认识。透过现象看本质，让学生了解到简单的现象背后微机的工作过程，适当加入相关热点技术、如流水线技术、虚拟存储器管理等，从有限的实验资源挖掘无限的知识点，带学生入门的同时增加他们的学习兴趣。

　　认知、验证实验一般选取基础性的内容，用较为简单的硬件电路、编写简单的汇编控制程序，达到直观的实验效果，看似简单却是非常重要的入门环节，教师要注重实验内容的编排，实验细节的引导，动手能力的培养，实验过程的监督管理和实验效果的总结，步步为营。通过基础的实验，以达到理解基础知识点及其关联的目的，一方面能够增强对相关理论基础的理解，并使知识点连贯；另一方面，使学生能够很好的将理论和实践结合起来，为后续的综合应用做准备。

　　1.2.2 提高、综合实验

　　提高、综合实验主要是在了解基本理论知识，并且完成认知、验证实验的基础上，进一步加强对知识点的深入理解和实际应用，主要是基础性实验的更高要求和综合性的实验。如数码管显示实验，在简单验证后，还可以深入理清微处理器8086、接口器件8255A、外设数码管等的联系和各自的工作原理，并继续探讨他们在实际中应用情况（如电子时钟），和以此类推的小型微机系统的应用和完善等。

　　提高、综合实验是一个反复论证和应用知识的过程，对知识体系的建立和应用有着重要的作用，学生在完成此类实验的过程中可能会遇到很多硬件和软件的相关问题，教师的引导和对问题的分析解决对于学生的学习来说至关重要，在这个过程中学生能遇到很多基础的问题并能逐步熟练并解决问题。

　　1.2.3 创新实验

　　创新实验是对知识掌握后的灵活运用和创新。一般给出一些方向，然后学生自主发挥，在基础要求的基础上，做出某些创造性的较为新颖的效果。比喻，让学生用微处理器8086、8255并口，红黄绿各10个或更多LED灯，制作出节日彩灯的效果。要求学生画硬件电路、连线并且编写汇编和C的控制程序，并在这个基础上自行创新。在这个例程中，学生实现相关内容后，再引导他们改进创新。

　　创新实验是在理解基础，灵活运用的基础上的动手动脑，教师在这个过程中鼓励学生在保证安全的情况下敢想敢做，不论成功失败，要认真进行经验总结和交流。这个阶段的学生已经开始超越课本，自我实现，教师的能力也要跟着提升，以求给学生更广阔的视野。

　　1.3 综合创新能力提升

　　实践教学方式将理论知识融于实践，在大大提高学生的学习兴趣、锻炼他们的实际动手能力的同时，使得学生更容易理解和掌握相关内容[3]。当然，仅仅靠实验教学的方式还是远远不够的，所以为使得学生将掌握的理论知识更好的理解，必须得联系实际。具体：（1）课程设计的方式；（2）大学生创新创业训练项目的方式；（3）大学生课外学术作品、挑战杯以及飞思卡尔等竞赛的形式；（4）加入老师的相关项目得以达到创新训练的目的。如在该课程教学改革项目中，要求学生设计实验步骤，统计实验数据总结实验效果等，在参与的过程中，他们对知识点的理解和深入更进一层。

　　2 结论

　　经过理论铺垫、实验的层次设计以及综合创新能力三个阶段，将课程理论和实践的关系层层递进[4]。学生通过这些训练，能摸索规律学有所获。当然，与此同时实验室的管理和实验环境材料器具的配套跟进显得尤为重要。在适当的时候，安排开放实验室，也是非常有必要的。经过近几年的实践教学，对以上教学改革方式的开展应用，微机原理与接口技术课程的教学收获明显，学生兴趣提高了。很多学生踊跃报名大学生创新创业训练项目、参加飞思卡尔等各项竞赛，多次获奖为校争光，学生的动手能力、创新能力都得到明显的提升。

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