《微机原理与接口技术》中的“三性”实验教学探讨

摘要：结合我校实验教学改革进程，对《微机原理与接口技术》中的“三性”实验的教学模式进行了有益的探索，通过创新型“三性”实验教学，培养了学生的创新意识和创新能力，使学生解决问题的能力得到加强。

关键词：“三性”；实验；微机原理与接口技术

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)18-2pppp-0c

Research on "Three Properties" Experiments for Microcomputer and Interface

CHENG Yun, WU Tie-bin, XIE Si-lian, TAN Jia-fan

(Department of Communications & Control Engineering,Hunan Institute of Humanities,Science and Technology,Loudi 417000,China)

Abstract:Combining with the innovation of experimental teaching of our university, the paper rmade useful exploration in innovated experimental teaching mode with“three properties”in Microcomputer Theory and Interface. With the innovated experimental teaching with“three properties”, the consciousness and capabilities of students are cultivated and the stuudents' abilities to solve problems are gradually strengthened and improved.

Key words:"Three Properties";Experiments;Microcomputer Theory and Interface

1 引言

实验教学是高校教学中一个重要环节。学生通过实验，可以加深和巩固所学到的理论知识，提高动手能力、实验技能、分析问题与解决问题能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度，为培养富有实践能力、创新能力人才打下牢靠的基础。传统实验教学的最大弊端，就是开设大量仅为理论教学服务的验证性实验，缺乏培养工程应用能力的实验，这样的实验往往只是一个“装配”实验，培养的也只是一个装配工，不能锻炼和培养学生解决问题的能力，创新更无从谈起。如何发挥好实验的作用，什么样的实验更能培养学生的实践能力、创新能力，值得我们深入研究。我们认为在实验教学上，应该以创新为主线，开设一些与传统的验证性实验有本质区别的综合性、设计性和研究探索性的“三性”实验，以此推进实验教学改革，使实验室和实验教学真正成为实践能力和创新能力的培养基地。下面我们就《微机原理与接口技术》中的“三性”实验进行探讨。

2 “三性”实验的内涵与特征

“三性”实验一般指综合性、设计性和研究探索性实验[1]。

综合性实验就是“实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验”，

综合性实验并不局限于实验内容的综合。综合是相对单一而言的，综合的内涵应该包括实验内容的综合、实验方法的综合、实验手段的综合。通过内容、方法和手段的综合，对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养[1]。

设计性实验是学生在教师的指导下，根据给定的实验目的和实验条件，自己设计实验方案、选择实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理的实验。与传统的验证性实验比较，设计性实验一般具有学生设计主动性、实验内容具有挑战性和实现方法多样性等特征。

研究探索性实验是指学生在导师指导下，在自己的研究领域或导师选定的学科方向，针对某一或某些选定研究目标所进行的具有研究、探索性质的实验，是学生早期参加科学研究，教学科研早期结合的一种重要形式[1]。显然，研究性实验也属于设计性实验的范畴，是具有科学研究和探索创新性质的设计性实验。与一般的设计性实验比较，研究性实验具有实验内容的自主性、实验结果的未知性和实验方法、手段的探索性的基本特征。

3 制定《微机原理与接口技术》实验项目的原则

《微机原理与接口技术》本身就是一门开放性很强的课程，所以设计实验不应拘泥于教材，拘泥于一个具体的芯片。为了提高教学质量，同时提高学习者兴趣，所有的实验和微机应用系统均为综合性与设计性及研究探索性[2][3]相结合的。每个实验和系统设计只给出课题，只提供基本的设计思想和设计方法，不提供具体的、详细的电路与程序。学生通过自己查阅有关资料，自定设计方案，自行安排、调试接口电路及相应的软件。这样，每做完一个实验，相当于完成一个小课题的研究。这种全新的设计性实验，给学生提供了施展自己创造能力的空间，大大激发了学生学习的积极性和主动性。学生的学习热情高涨，学习兴趣浓厚，许多学生自觉地把课余时间花在实验上，深入地研究他们各自感兴趣的课题。学生通过这门课程的学习，提高了理论付诸于实践的能力，提高了工程设计能力和处理实际问题的能力，开发了学生的创新能力。很多学生在历次设计竞赛中取得了佳绩。

4 实验指导方法

在微机原理与接口技术实验教学过程中，指导教师主要引导和启发学生分析设计方案，根据电路的设计分级检查各点的数据与波形，运用实验仪器观察、判断波形是否正确，从而寻找、发展、排除故障。每次实验的结果都要经过教师认真的验收、打分，防止出现弄虚作假、蒙混过关的情况。实验完成后，要求学生认真总结、撰写设计性实验报告，对实验的可行性进行认真的论证，对电路的安装、调试过程进行认真的总结，对故障的排除进行理论分析。教师通过批改报告，将实验结果与报告质量与水平记入平时成绩。对于不同层次的学生，采用不同的教学方法。对于大多数学生，要求他们完成课程规定的基本实验。对于部分基础较好的学生，在完成好基本实验的前提下，开创第二课堂，让他们自拟一些自己感兴趣的课题，甚至可以与其毕业设计挂钩，充分发挥他们的创造能力。

为更好的检验课程教学的效果，强化学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力，我们对“微机原理与接口技术实验”课的考试方法进行了改革，采用现场实际操作考试和实验理论考试相结合。操作考试的做法是，根据所做的实验内容，我们总结综合了多套软硬件结合的考题，在考试前对学生公布。考试时，以班为单位随机抽取其中的一套试题。考试以现场操作为主，以实验的结果和完成的时间评定分数。这种考试既督促学生对课程进行全面的、系统的复习与总结，使学生自觉、认真地对待每次实验，又真正检验了学生的实际动手能力。书面考试则主要检查工程调试能力、理论分析计算能力、测试方法与手段等基本技能。实验的综合成绩包括：平时成绩占20%、操作考试占40%、理论考试占40%。经过多年的实践证明，此种考试方法符合考试规律，成绩近似正态分布。要切实保证实验课教学的效果，提高实验课教学的质量，必须建立一套先进的管理机制。经过多年的实践，我们建立了一套开放性实验室管理机制，实验基地和实验元件器对学生全方位开放，实验时保证学生每人一块实验板、一套元器件、一台计算机和测试仪器，让学生在实验室这块小天地里充分施展自己的才能。

5 综合性实验实例--货物计费计数运输系统

我们精选了一些实验做为“三性”实验，这些课题都有基本要求和自由发挥部分，这些课题都具有实际意义，如“综合性实验”有货物计费计数运输系统，饭卡管理系统，超市收银系统，温度采集系统等，“设计性实验”有光控路灯系统，公司点到系统，家庭智能报警系统等，“探索性实验”有人工降雨系统、远程存包系统、潜水艇升降控制系统等。下面就综合性实验“货物计费计数运输系统”做个简单的介绍。

5.1 设计要求

结合实际应用，设计一微机应用系统，要求该系统综合应用并行接口、串行接口、其它接口（定时器接口、中断接口、模拟接口可选）、编制对应的程序，实现主控中心微机与下位机远距离传送以及远程控制或监测功能。

由一个主控机监控和若干个下位机组成，主控机负责数据处理，下位机负责访问接口。

主控机：在显示屏上用数字、图形、表格、曲线等直观数据处理的过程。

下位机：在显示屏上或用实验台的声光描述当前监控的工作状态。

5.2 设计的总体结构

(1)系统硬件由主控机（其中一台微机）、下位机（另一台位微机）和执行部件组成。主控机与下位机通过串行通信线连接。

(2)执行部件：由接口电路等组成，将接收的数据送入到下位机或将下位机输出的数

据送到执行部件。

(3)下位机：与主控机通信，控制执行部件。

(4)主控机：与所有下位机进行数据交换，必要时需建数据库，进行数据处理等。

(5)主控机程序：串行（RS232/RS485）通信程序，数据处理程序等。

(6)下位机程序：串行（RS232/RS485）通信程序，执行部件控制程序。

(7)上货时产生货物号和货物密码，传到下位机；下货时产生货物的运输费用；用LED显示货物量，用声音提示上货下货。

5.3 系统结构框图

上货下货C口控制声光系统进行声音提示。

上货时B 口控制步进电机正转模拟上货。

下货时A口控制LED灯显示货物量。

5.4 程序

由于篇幅所限，具体程序略，只讲思想。本实验程序由主控程序和下位机程序构成。

主控程序功能：

(1)主控机与下位机通信：主控机接到下位机请求后，产生货号和密码，完成后发往下位机。

(2)主控机数据处理：产生随机货号和密码，并且只在数字范围内。

下位机程序功能：

(1)下位机与主控机通信：下位机向主控机发送请求后等待主控机响应，接收主控机传来的有关数据。

(2)下位机控制有关接口：上货下货声音提示。上货时步进电机正转模拟上货。下货时步进电机反转模拟下货。下货时用户核对货号和密码。下货时产生货物的运输费用。用LED显示货物量。

6 小结

《微机原理与接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，是计算机专业、自动化、

电子、机电等工科专业的专业基础课，是培养学生微机程控制设计与应用能力、创新能力设计的一门必修课。笔者依据大专院校学生的特点，结合教学实践，就《微机原理与接口技术》的“三性”实验做了一个探讨，旨在提高实践教学效果，加强对学生实践能力、创新能力的培养。

参考文献：

[1]曹中一.“三性”实验的内涵与特征[J].实验室研究与探索,2003,22(4):10-12.

[2]王红,林卫.微机原理实验教学改革的探索与实践[J].电气电子教学学报,2002,24(2):76-78.

[3]刘明良,曹大有,周兵.微机原理与接口技术实验教学改革探讨[J].福建电脑,2008(1):207-208.

收稿日期：2008-04-02

基金项目：湖南人文科技学院教改课题（RKJGZ0706）、（RKJGY0721）、（RKJGY0720）。