微机原理实验报告范文

2019-10-17 版权声明

微机原理实验报告篇1

摘要:简要介绍了《微机原理》传统实验教学的现状及问题,利用proteus仿真软件,在探究式教学模式的基础上结合CDIO 工程教育教学理念构建了IB-CDIO教学模式,实践表明,在此教学过程中学生不仅提升理念知识掌握程度,而且实践能力也得到提升,同时激发了学生的学习兴趣,也充分锻炼了学生的创造能力以及团队合作能力,使学生终身受益。

关键词:CDIO工程教育理念;IB-CDIO;探究式教学;proteus

中图分类号: G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)34-0138-03

Based on the Concept of IB-CDIO "MicroComputer Principle " Experimental Teaching Exploration

HE Jin-zhi1, ZHAO Tian-xiang1, LI Yun-qiang1,2

(1.College of Computer and Information Engineering, Nanyang Institute of Technology, Nanyang 473004, China;2.College of Transportation Engineering, Tongji University, Shanhai 200092, China)

Abstract:Briefly introduces the present situation and problems of traditional experimental teaching of "computer principle",using the proteus simulation software, the IB-CDIO teaching model is constructed on the basis of the inquiry-based teaching model and the CDIO engineering education teaching idea. The practice shows that in this teaching process, not only to enhance the level of knowledge of the concept of knowledge, but also to improve the practical ability, while stimulating the students' interest in learning, but also fully exercise the creative ability of students and teamwork, so that students benefit for life.

Key words: CDIO engineering education philosophy; IB-CDIO; inquiry-based teaching; proteus

1 概述

当今中国的教育目标是培养有创新意识、创新精神、新能力的综合素质性人才,为了适应社会对应用型人才的要求及高等教育改革的发展[1],我院在应用型人才培养模式上不断地探索和尝试。 《微机原理》是高校计算机各专业重要的专业基础课程,同时也是学好如ARM、单片机、DSP等后续课程的先修课程[2-3]。在《微机原理》课程建设过程中,我们积极研究探索尝试新的实验实践教学模式,把探究式教学和CDIO工程教育模式的教育理念融入到传统的实验教学中,制定科学合理的实践教学方案,在教学实践中取得了良好效果。

2 微机原理课程实验的现状

《微机原理》是一门理论性和实践性都很强的专业基础课程,要求学生融会贯通掌握计算机硬件和软件两个方面知识的应用,实验教学比理论教学更有利于学生动手与创新能力的培养,因此实验实践教学在《微机原理》课程的教学中非常重要[4-6]。实验实践教学环节是实现理论知识与应用的结合,但目前高校中的《微机原理》教学大多都存在着一些问题。

1)理论讲授学时多,而实验学时少。目前大多数高校《微机原理》课程在实施过程中,以大量课堂理论教学附带少量实验教学的模式进行,学生常反映学习《微机原理》上课时能听懂,而在实验完成后对芯片的工作原理还是不懂,学习效果不佳。

2)创新性限制。传统实验教学通常是使用试验箱或实验板,实验内容大部分侧重于验证性实验,学生只需要按照实验指导书的操作步骤进行连线、编程,自己动手编写的程序不多,线路连接好后直接运行程序观察实验现象,很快就可以完成实验,学生很少动脑思考实验设计的原理以及分析实验数据,操作简单但不利于培养学生的硬件开发能力。虽然在一定程度上掌握了课本知识原理,但这种实验限制了学生的创新性和设计能力的培养,未能充分调动学生的主观能动性。

3)实验时间限制。由于实验课在实验室的实验箱上进行,这样不利于学生的实验预习,实验室对学生的开放仅限于实验课,如果在实验课上没有完成实验的学生没办法接着完成实验。

4)实验成绩考核方式单一,忽略实践能力。传统实验成绩根据学生具体操作步骤及撰写的实验报告来进行评定。学生在写实验报告过程中对实验数据进行分析整理,由于部分学生实验报告存在抄袭现象,很难通过实验报告来评判学生实验水平的高低。由于实验成绩判定的片面性和不严格,致使学生注重实验操作而不注重实验原理,重视实验结论而不重视实验数据的分析。

综上所述,《微机原理》的实验实践环节改革势在必行。参考探究式教学模式和CDIO 工程教育模式,在教学方法、实验内容、考核方法等多个方面,对《微机原理》的实验实践环节进行改革探索,培养学生具备工程实践能力,满足社会对应用型人才的需求。

微机原理实验报告篇2

摘 要:微机原理与接口技术是电子信息类等工科专业普遍开设的一门专业基础课,改进这门课程的实验教学内容、教学方法、考核方式,使学生及时掌握当今更新的微机原理与接口技术知识,是十分必要的。该文针对实验教学中存在的问题进行分析,介绍了笔者学校对微机原理与接口技术实验教学的改革方法和思路。其中,虚拟仿真实验教学平台的使用可以让学生能在网上进行实验原理、实验内容、仪器设备使用方法和注意事项等内容的预习,利用Protues等仿真软件进行实验项目的虚拟实验,通过平台的预习测验后再进实验室开展真实的实验。这样的方式下学生能更好更快地掌握实验内容,验证实验结果,真实实验的效率得到较大的提高。

关键词:微机原理 实验教学 改革 虚拟实验

中图分类号:TP30 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)04(a)-0154-02

微机原理与接口技术是电子信息类等工科专业普遍开设的一门专业基础课,课程包括理论教学和实验教学,内容涵盖微机原理、汇编语言程序设计及接口技术,兼顾软件和硬件两个方面,具有实践性强、知识面广且抽象的特点。此外,由于课时压缩,教师教学信息量增大,学生普遍感觉难学,因此对学生在理论知识掌握不足的情况下进行实践性教学,效果更是欠佳。长期以来,微机原理与接口技术实验教学作为微机原理与接口技术教学重要组成部分,却普遍存在一些问题,制约着实验教学质量的提高。

1 目前微机原理与接口技术实验教学现状

笔者学校微机原理与接口技术实验课选用的实验设备是众友THTWK-2型32位微机原理与接口实验箱,它是一套基于PC机PCI总线的32位实验系统。实验系统可支持8位、16位和32位的总线宽度。用户在PC机上用汇编、C等工具对实验对象进行操作。实验系统可供实验的项目丰富,为学生和老师实验提供了很多方便,但是经过几年的教学实践,仍存在一些问题。

(1)微机原理与接口技术课程以理论讲解为主,实验教学课时少,难免造成对实验课程不够重视。有的学生上实验课就是走走过场,敷衍了事,没有很好地投入精力到实验过程中,造成实验效果不明显。

(2)学生虽然先修了汇编语言程序设计这门课,但是普遍理解掌握得不是很深入,有些同学甚至连基本指令和程序规范都不清楚,这直接影响了实验操作的教学。

(3)目前该校实验室的微机原理实验箱使用频繁,加之学生操作不规范,硬件老化严重,实验箱损坏率高,这也影响了学生的动手积极性。

(4)目前该校开设微机原理实验课的实验项目基本上是对每一个接口芯片的基本应用和设计实验,以验证性为主,缺少创新性、开放性的综合性实验项目,这很不利于学生独立思考和动手能力的培养,不利于开发学生的聪明才智。

(5)目前该校购买的实验系统平台集成度高,需要学生动手连接的导线较少,程序也基本是可以从硬盘中直接调用。因此对于很多学生来说,实验只照着电路图连线,调用源程序编译、链接、运行,在实验箱上观察实验结果,这就算完成了任务。这样的实验学生基本不需要学生动脑筋,不能真正达到实验的目的。

(6)目前实验课成绩的考核方式,主要是以“实验报告+考勤”作为依据,但是这样的考核方式并不能真正反映学生的学习情况。因为实验报告基本可以照抄实验指导书,涉及到的实验数据很少,同学之间抄袭实验报告的现象也比较严重,教师很难区分哪位同学是原创的。

(7)由于资金原因,实验设备没有及时更新,实验系统与目前微机发展使用现状相距甚远,造成实验教学内容与实际脱节的现象,不能培养学生理论联系实际及解决问题的能力和创新能力。

2 对微机原理与接口技术实验教学进行改革的探讨

针对目前该校微机原理与接口技术实验教学中存在的各种问题,笔者对改革传统微机原理与接口技术实验教学方式进行了探讨。

2.1 改革实验教学内容

(1)学时少,学生对实验课不重视,教师可以将课堂延伸到课外,实验课并不局限在课堂上的时间。学校建立了微机原理与接口技术虚拟实验平台,教师将一些基础性的验证性实验发布到平台上,实验课上安排一些综合性设计实验,这样一来学生在宿舍完成平台上的基础性虚拟实验,来实验室做真实的硬件实验时就不至于摸不着^脑,也为难度较高的设计性综合实验打下基础。教师要求学生只有完成了平台上的实验才能到实验室完成硬件上的实验,这样无形中也督促了学生课前预习。虚拟实验平台的使用不仅扩展了实验内容也能提升学生实验的兴趣。

(2) 针对学生汇编语言基础不好的问题,教师在基础性实验项目中安排了汇编语言软件编程项目,使学生能巩固汇编指令、语法规则,更能巩固汇编语言程序设计的学习。

(3) 由于采用的实验箱比较陈旧,在实验系统里面开发新的设计性实验难度较大,因此只能在实验系统原有的设计性实验基础上做些改动。如:在D/A转换实验中,要求学生根据产生锯齿波的原理自行设计产生等腰三角波,或者实现方波和正弦波交替产生。

(4) 除了尽力发挥原有实验箱的功能外,利用PROTEUS软件对8086进行仿真,可以利用PROTEUS做一些综合性和设计性的实验,这样学生不仅能够利用微机原理与接口技术实验课学习PROTEUS软件的使用,为以后学习单片机等课程的仿真应用打下基础,可以增强学生对微机系统的整体概念的理解,提升设计能力和创新能力。

2.2 改革实验教学方法

传统的实验教学方式,课堂上老师发布实验任务,讲解实验原理,做演示实验,接着学生依据指导书上的步骤连线,调用芯片固化的源程序或者直接敲好老师给的程序,编译、链接、运行,课后完成实验报告,就算完成实验任务,整个过程中学生基本不用动脑筋思考。因此,我们的改革思路要将实验整个过程延展到课前的预习、课中的操作过程,以及课后的思考总结。

首先,要求学生做好实验预习工作,因为课堂上安排的大部分是综合设计性实验,有一定的难度,要想在有限的课堂时间内很好地完成实验任务,必须做好预习工作,教师会提前布置下次课堂实验的内容,要求学生在虚拟实验平台上完成与此次实验相关的预习实验和作业。

其次,课堂中也要改变以往授课方式,以往教师采取的方式是直接给出实验硬件原理图和源程序,仔细讲解电路和源代码。整个授课过程中知识是老师灌输给学生的,他们没有自己独立思考、开动脑筋的过程。改进后,课堂上教师布置的基本是综合设计性实验,需要学生自行完成硬件接口和程序的设计。然而学生的知识水平不同,同一个实验又可能有多种实现方法,这就要求教师必须认真检查学生的设计,并进行细心指导。对于一些差一点的学生,教师也要积极引导他们思考,尽最大的能力帮助他们自己完成实验。在微机实验教学中,鼓励学生大胆想象与创新,鼓励不同意见者阐述自己的观点,积极争论。这样才能发现自己的不足,深入思考,达到最佳的实验效果。

最后,采取分组实验,将动手能力强成绩较好的学生与相对较差的学生分成一组,两人一组,分组实验的做法营造和实现了学生之间的好带差、中向上、差转好的学习氛围。在实验中,根据每个小组实验进程,教师不时向各个小组提出有关问题,引导学生自己根据实验的过程及现象归纳实验结论,这样才能通过实验充分锻炼学生的思维能力。

2.3 改革实验考核方式

课程考核的目的主要是检验学生的学习效果和教师的教学效果,进而促进教学内容的完善和教学方法的改进。同时,科学的考核制度也是引导学生改进学习方法的有效途径。微机原理与接口技术实验课程考核在原有的“实验报告+考勤”模式的基础上,增加实验过程、实验结果考核以及虚拟实验完成情况的考核。实验过程考核:课堂实验过程中,学生对老师提出的实验相关问题的回答情况进行考核,占本次实验成绩的20%;实验结果考核:对学生本次实验的结果现象或者数据进行考核,占本次实验成绩的20%;虚拟实验考核:对学生在虚拟实验平台上完成的预习实验情况进行考核,占本次实验成绩的20%。学生每次实验成绩构成及比例为:每次实验成绩=考勤×10%+虚拟实验×20%+实验过程×20%+实验结果×20%+实验报告×30%。学生最终期末成绩取8次实验成绩的平均值。这样评定实验课的成绩虽然相对增加了教师的工作量,但是考核方式更加科学,更加公平合理地反映学生的学习情况。

3 结语

实验教学是培养学生动手能力和创新思维能力的重要教学手段,传统的微机原理与接口技术实验教学方法很难激发学生的创新动手能力。针对教学现状,文章主要分析了实验环节的问题并提出了改革对策,有助于提高教学质量、改善教学效果、提高W生的学习兴趣,初步达到改革目标。但是,发展进步的脚步并没有停下,笔者将继续推进下一阶段的教学改革,希望能与同行多多探讨。

参考文献

[1] 金微.微机原理与接口技术实验教学方法探讨[J].无线互联科技,2012(9):165-166.

[2] 马旭东,顾群,陈正纲,等.32环境下微机原理与接口实践教学改革探讨[J].电气电子教学学报,2006,28(4):5-9.

[3] 崔文华,王宁,王宇,等.微机原理与接口技术实验教学规划与实践[J].实验室研究与探索,2011,30(9):161-164.

[4] 李晓东,吴永烽,张济龙.任务驱动方法在微机原理与接口技术实验课程中的应用[J].西南师范大学学报,2013,38(2):133-137.

[5] 顾晖.微机原理与接口技术:基于8086和Protrus仿真[M].电子工业出版社,2011.

微机原理实验报告篇3

目前,大部分高校把《微机原理与接口技术》实验单独列为一门课,并且单独计算学分。实验教学还存在实验内容、教学方法和考核方式等方面的问题,没有发挥培养学生分析问题、解决问题的能力及创新精神的作用,结合渭南师范学院的学生实际情况,针对《微机原理与接口技术》实验教学进行了改革与尝试,探索并总结出了实验教学模式及考核方法。

1优化实验教学内容,实施高效教学

《微机原理与接口技术》实验作为专业课实验,对培养计算机科学与技术专业的学生从事计算机系统设计、开发、应用和研究起着相当重要的作用,结合该课程特点,课程教学团队在教学中优化了实验内容,使其集知识性、设计性和综合性于一体,实施高效教学。《微机原理与接口技术》实验内容主要包括以下三部分。微机原理实验包括汇编语言程序设计、内存储器与输入/输出原理的认知等,目的是帮助学生掌握微型计算机及其基本组成部分的工作原理,培养学生运用汇编语言编制程序、理解微机原理相关知识。接口实验包括常用可编程定时器8254、可编程中断控制器8259A、可编程8255A并行接口以及A/D转换芯片和D/A转换芯片等,主要培养学生应用可编程接口芯片和数字电路芯片进行I/O接口设计与扩展的能力。微机接口综合实验包括典型接口芯片的组合、应用实验和实时控制等,主要培养学生从工程应用角度出发,综合相关知识完成微机系统设计和调试应用系统的能力和解决实际问题的能力。

2建立系统化实验内容层次,提高创新能力

我们的实验教材结合TD-PIT+实验平台以及所配套的软件进行编写,着重让学生熟悉各种典型接口芯片的应用、汇编语言编程和接口技术。根据计算机类专业的特点和实际理论教学的情况,建立了系统化的实验内容层次,按照验证性、设计性和综合性实验相结合的原则设计了实验,每个实验设计有思考题2-4道,使学生通过完成思考题,拓宽实验内容,重新设计实验,提高创新能力。基础验证实验与理论课堂教学同步,通过实验达到学生掌握微型计算机工作原理及典型接口芯片的功能和使用方法的目的。基础验证实验是课堂教学相关内容结束之后进行硬件连线、软件编程、调试和验证,从而加深学生对所学知识的理解,而且使学生掌握微型计算机系统的调试方法。设计实验在学生完成验证实验的基础上引入,并且在实验中加入了相关探究、创新内容,激发学生兴趣和求知欲,从而达到发挥学生的主观能动性的目的。实验指导教师提供实验的设计思想和方法,不提供详细的实验电路,学生查阅资料,自行设计方案、调试实验接口电路和编写、调试程序。综合实验帮助学生全面应用所学知识,培养学生综合利用所学知识解决实际问题的能力。实验的内容有教师给定题目和自选题目两种,学生通过设计微机系统电路、连接线路、软件编程和调试等环节的训练,增强了学生进行综合性应用系统设计、组装与调试能力,培养应用微型计算机解决实际问题的能力。

3多种教学方法相结合,提高教学效率

课程教学团队不但优化实验内容,而且对实验教学方法也相应的进行尝试,这也是实现实验改革的环节之一。在微机原理与接口技术的实验中,根据实验内容要求,我们尝试应用不同的教学方法,取得较好的实验教学效果。演示法是指实验教师通过展示接口芯片、实验箱,进行示范性实验,或运用多媒体教学手段,促使学生获取知识的一种实验教学方法。对于汇编程序设计实验以及硬件接口基础验证性实验可以采用改方法进行教学。学生第一次接触微机原理与接口技术实验,对于汇编语言调试工具不熟悉,所以在该类实验的教学中,教师可以进行演示,提高学生学习效率。例如在做“数据传送实验”时,教师利用多媒体手段对Tddebug工具软件调试步骤、方法等进行演示,让学生快速掌握Tddebug工具软件的使用方法及步骤,明白每一步操作目的和产生相应的文件。启发式教学是指实验教师在教学过程中根据教学任务和学生学习的规律,结合学生的实际,采用多种教学方式,以启发学生的思维为核心,充分调动学生的学习主动性和积极性的一种教学方式。在汇编语言编程实验中,课程教学团队采用启发式教学,指导教师按照设计实验要求,可以对学生进行启发和引导,使学生完成实验的设计、编程和综合调试,发挥学生的主动性和创造性。讨论法就是针对实验指导教师提出的问题,学生在集体中相互交流小组的观点或个人的看法,相互启发、相互学习的一种教学方法。在综合实验中,按照3~4人分组,每组学生通过资料查阅和讨论,不断修改系统设计。设问法就是在提供给学生基本的实验方法和实验手段的前提下,提出问题,要求学生开动脑筋,分析问题,提出解决方案,这样,不仅能检验学生掌握书本知识的情况,更重要的是增强了学生解决问题的能力。

4改革传统教学模式,强化素质教育

以前实验教学是“预习实验-实验过程-课后学生撰写实验报告-指导教师批阅”的四段模式。该实验教学模式,以教师实验教学为中心,学生按照实验教师的指导或按实验指导教材完成实验,完全照搬实验指导书实验图,完成连线和编程、系统调试,在规定的时间内按相同的模式,完成了相同的实验。实验过程中学生被动做无法发挥主观能动性,达不到独立思考和动手能力的培养,无法培养学生解决问题的能力和创新能力。结合实验教学模式改革,我们逐步探索形成了“精讲、示例、设问、点拨、研讨、评析”六环节的新的实验教学模式,收到了较好的效果,达到强化素质教育目的。

5改革实验考核模式,培养学生综合素质为了有效提高

《微机原理与接口技术》实验教学的质量,客观、全面、公正地反映学生的实验情况及动手能力,实验考核主要采用下四种形式。实验过程的跟踪考核。改变传统的根据实验结果和实验报告打分的模式,对预习报告、实验出勤率、实验态度、实验操作过程和实验结果等主要环节进行记录和评价,作为平时实验成绩和最终实验考核的依据之一。实验报告考核。学生完成实验后,课后及时撰写实验报告,实验报告项目包括实验目的、实验内容、实验步骤(方法)、实验结果与分析,重点是对实验现象及实验遇到问题的解决方法和实验总结。明晰实验思路,实现知识的融合、升华和再学习。考核依据学生实验记录、实验内容完成情况及思考题回答情况、实验报告质量等组成。综合实验考核。通过学生讲解、演示、教师提问和回答等歩骤来进行考核。期末实验考核。期末实验考核采用现场实验操作的方式进行。实验考核题目由实验教师在已完成实验中选择,学生现场随机抽签决定实验题目,在规定的时间内单独完成。实验考核的成绩由教师根据学生的硬件连线、编程、调试及实验结果分析和讨论等方面进行评分。实验综合成绩采用实验过程的跟踪考核、实验报告考核、综合性实验考核和期末实验考核等进行综合评定。这种方法比较客观而真实的反映了学生对这门课的掌握情况,学生对这种考核方法所评定的最后成绩普遍比较满意。

6结束语

我们分析《微机原理与接口技术》实验教学存在的问题,针对实验内容、实验层次、教学方法、教学模式和实验考核模式等多方面进行了有益探索。通过实验教学探索、尝试和实践,促使学生的《微机原理与接口技术》实验操作能力得到了提高,达到培养了分析问题、解决问题的能力、综合实践能力和开拓创新精神目的,提高了学生综合素质,取得了明显的成效。

作者:同晓荣 单位:渭南师范学院 数学与信息科学学院 渭南市智慧城市工程技术研究中心

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