摘要：本文主要介紹了《微機原理及接口技術(shù)》實驗教學(xué)方法的改革與探索，通過原理性-設(shè)計性-研究性的三層次實驗教學(xué)體系的建立與完善來激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生的綜合運用能力和創(chuàng)新能力。
　　關(guān)鍵詞： 微機原理及接口技術(shù)；原理性實驗；設(shè)計性實驗；研究性實驗
　　中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：A
　　
　　隨著微電子和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與緊密結(jié)合，工業(yè)控制與自動化領(lǐng)域逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，社會對計算機人才的需求也越來越多。微機接口技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、通信工程、電力工程等各個領(lǐng)域。微機接口技術(shù)實踐性很強，實驗課程在教、學(xué)、用的互動過程中，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，注意培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、想象能力和創(chuàng)新能力，通過實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生進行微機擴展的應(yīng)用能力；通過自主實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題以及解決問題的能力等。為此，筆者就實驗教學(xué)內(nèi)容及方法作如下探討。
　　
　　一、實驗教學(xué)方法探討
　　
　�。ㄒ唬┘ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
　　由于大環(huán)境的影響，當(dāng)前學(xué)生普遍存在“重軟(件) 輕硬( 件) ”的現(xiàn)象。表現(xiàn)在軟件方面，追求流行文化；在硬件方面不能深入本質(zhì)，不能系統(tǒng)學(xué)習(xí)，更不乏膚淺浮躁、急功近利等，造成學(xué)生學(xué)習(xí)硬件被動。所以，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)微機接口技術(shù)課程的興趣便極為重要。實際上，日常生活中涉及到微機接口應(yīng)用的方面很多，如工業(yè)控制、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、超市收銀機、公共汽車報站系統(tǒng)、電子考勤機、門鈴報警電話、血壓測量儀、步進電機控制系統(tǒng)、交通收費系統(tǒng)、家電領(lǐng)域的具體產(chǎn)品應(yīng)用等等。教師可以選擇一個比較實用也不太復(fù)雜的產(chǎn)品作為事例，如籃球場上的計時器、記分器等，給學(xué)生由淺入深地講解，鼓勵學(xué)生只要掌握了相關(guān)的硬、軟件基礎(chǔ)知識，也能開發(fā)出同樣的產(chǎn)品，從而激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，增強其求知欲。
　�。ǘ�）實驗課程的三個階段
　　《微機原理及接口技術(shù)》課程實驗的主要內(nèi)容，包括計算機軟硬件的基本知識和基本設(shè)計方法,計算機軟硬件的應(yīng)用技術(shù)和利用各種電子元器件組建微機系統(tǒng)、進行系統(tǒng)接口設(shè)計、擴展微機系統(tǒng)的功能等。
　　1.基礎(chǔ)階段
　　緊跟理論教學(xué)進程,以單元實驗為基礎(chǔ),通過實驗使學(xué)生掌握計算機軟、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法。這是實驗的初級階段，主要是認識實驗箱的結(jié)構(gòu)、各模塊功能，熟悉匯編語言的上機過程。為了提高教學(xué)效果，教師可根據(jù)學(xué)生的認知特點，有針對性地設(shè)計實驗內(nèi)容，編寫實驗指導(dǎo)書。首先，邊講邊實驗，指導(dǎo)學(xué)生如何觀察接口線路的連接、程序編譯、鏈接和實驗結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，歸納實驗結(jié)論。學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)接口芯片，對于很多芯片的功能只停留在紙面上，因而對各個引腳信號的實際接線接法往往手忙腳亂，這時應(yīng)鼓勵學(xué)生冷靜分析，克服心浮氣燥的心態(tài)。這一層次的實驗?zāi)康闹饕�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，力求做到由淺入深、循序漸進。
　　2.提高階段
　　要求學(xué)生對實驗課程內(nèi)容在理解的基礎(chǔ)上作相當(dāng)?shù)男薷�，形成新的功能，是對實驗�?nèi)容的深化。學(xué)生在教師演示實驗之后獨立實驗，獨立調(diào)試，獨立驗證。教師針對實驗的一些環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)置認知沖突，讓學(xué)生帶著問題去觀察、思考，使學(xué)生學(xué)習(xí)到規(guī)范操作技巧、鍛煉學(xué)生的觀察能力、判斷能力和創(chuàng)造力。教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生理解參考程序功能之后，獨立動手修改程序，改進程序的功能甚至重新編寫程序，并上機調(diào)試、運行，提高學(xué)生閱讀、編寫程序的能力。當(dāng)然，教師必須具備良好的專業(yè)修養(yǎng)與嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，平時多參加工業(yè)實踐，全面?zhèn)湔n，才能實時對課程設(shè)置情景問題。學(xué)生基礎(chǔ)不同，興趣不同，必須實行因材施教，支持基礎(chǔ)好的學(xué)生增做綜合擴展實驗，鍛煉創(chuàng)新能力，也鼓勵能力差的學(xué)生獨立解決問題。整個實驗教學(xué)過程應(yīng)遵循以教師為指導(dǎo)，學(xué)生為主體的原則。
　　3.設(shè)計階段
　　《微機原理及接口技術(shù)》是一門實踐性和實用性都很強的課程，學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，所以課程設(shè)計便尤為重要，是配合實驗教學(xué)的最后一個重要的實踐環(huán)節(jié)，起到鞏固已有知識、提高綜合設(shè)計能力、啟發(fā)創(chuàng)新才能的作用。
　　首先，教師根據(jù)學(xué)生實際情況誘導(dǎo)性設(shè)計一些課程設(shè)計方案，甚至由學(xué)生設(shè)計適合自己的設(shè)計方案，一般可以提供幾十種，如：交通燈控制系統(tǒng)、溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計、電子音樂播放器、電子時鐘、轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)、壓力測控系統(tǒng)、簡易計算器系統(tǒng)、點陣LED顯示系統(tǒng)、直流電機速度控制器設(shè)計等設(shè)計方案，盡可能多地提供具有實際用途的設(shè)計方案，使學(xué)生通過完成實用價值較高的電路設(shè)計的同時，進一步加深對專業(yè)理論知識的認識和理解。
　　其次，由于每個學(xué)生的知識水平、能力參差不齊，為了均衡實力，建議對學(xué)生進行分組，由學(xué)生自由組合，每組不超過兩人，以杜絕學(xué)生存在不做的僥幸心理，兼顧“一幫一”的原則，即基礎(chǔ)好的同學(xué)跟差一點學(xué)生同一組，帶動學(xué)習(xí)氛圍。
　　再次，老師對學(xué)生設(shè)計方案要不拘一格，只要實現(xiàn)功能即可。如設(shè)計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，利用8255 或8253、8259等接口電路均可。學(xué)生根據(jù)所選課題和所用的接口電路芯片設(shè)計出完整的接口電路, 并在實驗系統(tǒng)上完成電路的連接和調(diào)試通過為完成。在設(shè)計過程中，不提供所謂的“標準答案”，而是鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮設(shè)計才能，大膽創(chuàng)新。接口電路接法不同，芯片選擇不同，結(jié)果可能不同。鼓勵持不同意見者充分闡述自己的觀點，積極相互討論。不乏有學(xué)生為了擬定一個良好的設(shè)計方案，為了調(diào)試出相應(yīng)的指標，絞盡腦汁，主動彌補自己知識的缺陷來完成課程設(shè)計任務(wù)。所以，課程設(shè)計的結(jié)果能夠真正反映學(xué)生掌握本課程的綜合應(yīng)用能力。
　�。ㄈ�）補充最新接口發(fā)展技術(shù)知識
　　接口技術(shù)與設(shè)備在不斷地發(fā)展，教材上的內(nèi)容，往往是對以往接口技術(shù)成型后的總結(jié)，實驗也只是對教材上的芯片接口功能的驗證，并不能真正與當(dāng)前最新技術(shù)同步，有些甚至過于陳舊。所以，應(yīng)適時補充一部分當(dāng)前微機接口技術(shù)中較新的內(nèi)容，并給予重點介紹，如有條件的可以給學(xué)生演示無盤系統(tǒng)啟動芯片B O O T _ R O M 設(shè)備、U S B 設(shè)備等開發(fā)過程，包括選擇控制器、硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計、調(diào)試整個過程，使學(xué)生對現(xiàn)代微機接口技術(shù)與身邊常見設(shè)備更緊密結(jié)合起來，真正做到學(xué)以致用。
　　（四）考核方法的改革
　　傳統(tǒng)的實驗成績評定主要依據(jù)學(xué)生的平時實驗情況和實驗報告。但因為實驗教學(xué)內(nèi)容的確定性很強，學(xué)生的平時實驗情況差別不大，同時學(xué)生的實驗報告也基本上千篇一律，這就造成實驗成績評定的不準確性。為此，在實際的實驗效果評價過程中，筆者進行了具體細化：（1）強調(diào)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。每次實驗前，學(xué)生需要準備實驗參考資料、實驗初步方案、實驗草圖、程序框架等。實驗時檢查預(yù)習(xí)報告。（2）學(xué)生實驗過程中的表現(xiàn)及完成情況。這部分重點檢查學(xué)生的操作熟練程度、實驗態(tài)度、實驗完成情況等。（3）學(xué)生的實驗報告。實驗報告詳細地記錄了學(xué)生的實驗方案、實驗數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、編制的程序以及調(diào)試運行情況和心得體會等。為防止抄襲行為，本部分采用“獎懲制”，對于雷同的實驗報告，一方面采用問答式核查，另一方面對雙方給予罰分處理，鼓勵學(xué)生采用多種方案去實現(xiàn)實驗要求，對有創(chuàng)新的設(shè)計方案給予獎勵。（4）采用實驗考核。最后一次實驗課，可安排一次故障排除實驗，或進行一次綜合性實驗的答辯考核。教師設(shè)計問題、提出問題，學(xué)生來解決。結(jié)合這四個方面給學(xué)生一個綜合性的成績評價，對衡量學(xué)生的實驗?zāi)芰�具有一定的客觀性，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
　　實驗過程是學(xué)生知識的積累，而考核則是對學(xué)生知識積累程度的檢驗。期末實驗成績一般由平時實驗成績、實驗報告成績和實驗考試成績?nèi)�部分組成。學(xué)生每做完一次實驗，應(yīng)單獨將該結(jié)果演示出來，教師對其進行檢查，要求說明實驗原理，以杜絕有學(xué)生偷懶僥幸的心理，并要求在規(guī)定時間內(nèi)將實驗的心得寫成實驗報告上交給教師。實驗報告仿照科技論文或畢業(yè)設(shè)計的形式，以檢驗學(xué)生的書寫能力。教師應(yīng)大力鼓勵學(xué)生寫出屬于自己水平的實驗報告。課程設(shè)計則用答辯的形式檢驗，學(xué)生必須將設(shè)計思想與實現(xiàn)過程表達出來。實驗考試則由老師隨機抽題，一般提前給出考試題。允許學(xué)生帶實驗指導(dǎo)書及相關(guān)資料參加考試，但不能討論，在規(guī)定的時間內(nèi)做完。教師根據(jù)實驗結(jié)果現(xiàn)場給予評分。
　　
　　三、實驗教學(xué)方法的改革
　　
　　在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法中，一般先由實驗指導(dǎo)教師詳細地講解實驗原理、方法及步驟，然后讓學(xué)生按照實驗教材所列步驟一步步去完成，而且有些教材甚至把實驗需要的程序、機器碼、接線圖、接線方法、程序輸入方法等都一一列了出來，使學(xué)生不需要動腦，直接動手接線、輸入程序就可以完成實驗，若實驗中出現(xiàn)問題也是立即去找教師解決，很少主動思考，這樣的實驗效果可想而知。為此，筆者在實踐教學(xué)過程中進行了如下改革：
　　安排實驗預(yù)習(xí)內(nèi)容：學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)是完成實驗的第一步。每次實驗前，布置好預(yù)習(xí)的內(nèi)容，要求學(xué)生必須結(jié)合自己所學(xué)的理論知識，通過查閱有關(guān)資料，獲得實驗的第一手資料，做到實驗?zāi)康拿鞔_，實驗原理清楚。
　　布置實驗任務(wù)實驗時，不向?qū)W生提供具體的、詳細的實驗電路與程序，只提出具體的實驗要求，讓學(xué)生通過自己的預(yù)習(xí)以及對實驗要求的理解和分析，自行設(shè)計實驗方案，獨立編寫實驗程序。
　　合理地安排實驗方式：在實驗的組織形式上，采取學(xué)生分組實驗的方式，即單元實驗一人一臺套實驗器材，兩人為一組，可相互交流；小型設(shè)計性實驗，是兩人共用一臺套實驗器材，兩人合作設(shè)計；大型綜合設(shè)計性實驗，為4人共用一臺套實驗器材，共同討論設(shè)計。實驗過程中難免出現(xiàn)一些問題，教師應(yīng)盡量要求學(xué)生先進行相互交流與討論，對一些學(xué)生解決不了的問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生對實驗內(nèi)容和步驟進行分析和檢查。這樣，學(xué)生就會積極主動地去思考、去分析，從而大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
　　教師做好演示實驗：首先，教師的演示實驗內(nèi)容并不等同于學(xué)生實驗內(nèi)容，但與學(xué)生的實驗又有一定的關(guān)聯(lián)，切不可讓學(xué)生照搬照抄。其次，應(yīng)著重講演示實驗的設(shè)計思想、設(shè)計方法，操作示范要細致，讓學(xué)生能夠從教師的示范中獲得啟發(fā)。
　　突出學(xué)生的主體地位：實驗過程是學(xué)生進行思維訓(xùn)練、提高分析問題與解決問題能力的重要實踐活動，整個過程應(yīng)以學(xué)生為主體，鼓勵學(xué)生動手、動腦，采用多種方式去完成實驗任務(wù)。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　以上為武漢科技大學(xué)中南分校信息工程學(xué)院《微機原理及接口技術(shù)》實驗課教學(xué)的改革思路，以2006級計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)、2004級電信專業(yè)、2005級自動化專業(yè)和2007級計算機科學(xué)專業(yè)為教學(xué)試點。從學(xué)生反饋及教學(xué)評估的結(jié)果來看，該教學(xué)方法非常有效，抓住了學(xué)生的心理特點及認知規(guī)律，大大提高了《微機原理及接口技術(shù)》實驗課程的教學(xué)效果。在整個教學(xué)中，必須強調(diào)以提高學(xué)生能力為中心，以培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)為目標，充分發(fā)揮學(xué)生的主體學(xué)習(xí)能動性，加強實驗課教學(xué)，制定嚴格的考核制度，對學(xué)生進行有計劃的實驗指導(dǎo)，為培養(yǎng)學(xué)生在今后實際工作中開拓出更為廣泛的微機應(yīng)用領(lǐng)域打下良好技術(shù)基礎(chǔ)。
　　
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