[关键词] 应用型本科;电子信息工程;微机原理
中国分类号:H191
电子信息工程专业是直接服务于我国通信、电子行业的重要工科专业。随着通信业和电子工业的不断发展,其中以计算机为核心的通信技术得到迅猛的发展。可以说只有充分掌握计算机技术的电子信息工程专业学生,才能够适应时展的要求。
对于电子信息工程专业的学生而言,在大学四年中所学的知识是很有限的。为了让学生在有限的时间内掌握更多的专业技术,那么人才的培养方案应着重培养学生的动手能力和创新能力,以符合应用技术型人才的培养要求。
《微机原理》对电子信息工程专业的学生在理解和掌握计算机本质和工作原理上有着不可替代的作用。并且对学生后续学习的单片机、DSP等课程起到十分重要的作用。因此,为了满足电子信息工程专业人才培养的实际需求,要有针对性地强化《微机原理》课程中的学习内容。本文将从以下几方面进行探讨。
一、 应用型本科的教学目标
按照《中华人民中和国高等教育法》本科学业教学的规定:学生能系统地掌握本学科专业所必须的基础理论知识,具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力[1]。但是应用型本科教育还要求所培养的学生符合高级工程的要求。因此所培养的毕业生必须具有较强的工程实践能力。要在人才培养过程中,注重培养学生的动手能力并在实践教学过程中逐步培养学生的创新能力。
二、 更新教学内容
传统的《微机原理》教学内容要求学生重点掌握汇编指令,以及培养学生汇编语言的编程能力。但是8086系统早已淘汰不用,且汇编语言通用性不强,不同的系统汇编语言的结构不同。那么针对培养应用型本科人才的教学目的,在《微机原理》的教学当中应该是重点讲解微型计算机的基本结构、工作原理以及外部接口的使用[2]。计算机的二进制运算是本门课程的基础内容,是每个学生都要掌握的知识。当学生有了二进制运算的基础之后再适当地讲解CPU的内部结构,目前微型计算机的CPU都是采用了哈佛结构,而电子信息工程专业学生后期学习的DSP系统也是采用哈佛结构,因此这部分的内容也需要详细地讲解。考虑到电子信息工程专业的学生要具有电路设计的能力,特别是要掌握接口芯片的使用。那么在讲解《微机原理》这一门课的时,要结合数字电路的知识,重点介绍微型计算机的接口芯片使用。例如:AD0809、8255、8253等这些常用的接口芯片,在电路设计上应用很广泛。而且这一部分的内容是本门课程需要重点学习的内容。另外,寻址方式和存储器也是《微机原理》的一个重要内容,这些知识为后续学习的单片机技术提供重要的理论基础,在学习这部分内容时要从原理上掌握。
在计算机专业和控制类专业中,汇编语言这一部分的内容是《微机原理》学习的重点。但是考虑到电子信息工程专业的实际需要,这一部分的内容应当弱化处理。因为汇编语言作为一门低级的计算机语言,如果只通过课堂的讲解学生是很难接受的,只有通过大量的操作实验学生才能更好地理解。而且汇编语言通用性不强,学生在学了80x86系统的汇编语言之后,即使继续从事本专业的研究工作也很少使用,因为不同的处理器芯片汇编语言的结构不同。在后期所学习的单片机、DSP系统等课程,普遍采用C语言编程。基于C语言的软件开发平台已经非常成熟,而且C语言的通用性强。因此在教学过程中,应少而精地讲解汇编语言,同时要补充C语言的内容。
三、更新实验教学
《微机原理》是一门具有很强的应用性的课程,很多内容都可以通过实验来加以验证和实现,也就是说,实验在这一门课程的教学中发挥着重要的作用。如果学生每次实验都能够独立正确地完成,那么将起到巩固理论课堂中所学到知识的作用。既然教学内容上发生了改变,那么《微机原理》的实验内容、实验教学方法、实验考核方式等也需要进行改革。
首先,在传统的《微机原理》教学中,汇编语言实验占据了大部分的课时,但是实际收效的效果并不理想。因此,在《微机原理》实验中,汇编语言部分要压缩课时量,让学生掌握汇编语言的编写和调试程序即可[3]。中断和接口技术对于电子信息工程专业的学生而言,在今后的学习中会直接使用,是在实验教学过程中应该加强学习的内容。芯片应用也是在实验教学过程中应该增加课时量的内容,可以培训学生对芯片使用,以增强学生设计电路板的能力。而且芯片的使用和电路的设计一直以来都是电子信息专业的学生应该要具备有的能力。并且在芯片应用实验中可以让学生学习怎么根据引脚定义进行电子线路的连接、怎样根据控制字的格式定义给芯片进行初始化等。在实验过程中不能仅仅局限于课本的几款典型的可编程芯片,应该要包含有AD、DA等芯片的使用,这也是电子信息工程专业的学生必须掌握的知识。
其次,教师应该在实验课前培养学生有预习的习惯与课后鼓励学生学会思考总结实验过程,使学生能够在实验过程中巩固在理论课中所学到的知识[4]。待学生对实验课程的内容和基本实验步骤都熟练后,可以安排一些创新实验,在教师的指导下独立完成实验,并对实验数据进行整理、分析和讨论,最终写出实验报告或研究论文。
最后,根据学生实验的综合能力进行评定。最终的成绩评定,应当采取实验成绩与现场实验考试成绩相结合的方式进行测评[5]。在实验过程中还应当开设与课程相关的课程设计。在规定的时间教师验收学生的课程设计作品并要求学生答辩,学生成绩采用答辩和检查学生完成课题情况评定。
四、更新教学方法
在传统的《微机原理》教学中,注重培养的是学生的理论知识,而往往忽略了学生的实践能力。那么在《微机原理》这门课中应当积极探索工程实践能力,注重培养学生的实践能力[6]。但是传统的教学方法中更多的是学习理论知识,往往忽略了学生工程实践能力的培养,因此很难符合应用型本科的人才培养要求。那么新的教学方法应当是学习在理论知识的基础上,引导学生参加社会实践。随着新的教学方法提出,那么考核手段也应该伴随着提出,考核方式再也不能以期末考试的形式考核学生的成绩。学生的期末总评成绩应当包括考试的成绩加上平时成绩,平时成绩所占的分量应该与考试成绩占同等比重。更新的教学方法主要体现在以下几个方面。
在《微机原理》教学中,在课堂上能学到的都是理论知识。为了提高学生的动手能力和实践能力,教师应该除了课堂教学生理论知识,更应该指导学生设计与课程相关的作品。其中所设计的作品算入期末总评的一部分。
指导学生多阅读相关的课外书籍和文献资料。《微机原理》是一门理论知识多、技术性强、实验技能要求高的专业课,如果只靠在课堂上所学得的知识是很难达到这一门课的要求,学生应当多阅读查找相关的数据和文献资料[7]。那么在教学中,教师应当根据课程内容设立问题,课后再让学生查找资料并根据问题的内容撰写报告。所撰写的报告要明确写出问题的解决方法,而且所提出的方法必须要有依据,标出方法的出处。最终学生所选的报告也应当算入期末总评的一部分。
五、结束语
本文在教学内容上提出了减少汇编语言的内容并增加接口芯片芯片应用这一部分内容以满足电子信息工程专业的要求,在教学方法上提出工程训练式教学培养学生的实践能力。经过教学实践证明新的教学内容、实验方法以及教学方法的不断应用,使学生具有更强的实践能力和学习能力。
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【关键词】微机 备自投装置 原理 应用
之所以将微机备自投装置应用到电力系统中,主要是由于该装置具有较高灵敏性与可靠性,随着该装置的运用,以往的自动装置被取代,这在一定程度上促进了继电保护系统发展,电力系统装置也实现了科技化与先进化。因此,有必要对微机备自投装置展开研究。
1 微机备自投装置原理
对于微机备自投装置来说,主要由软件系统与硬件系统构成,其中软件系统如何对微机备自投装置能否稳定运行有较大影响,在硬件系统中,主要涵盖了主系统、模拟输入系统、输入系统、输出系统以及通信接口等多个部分。微机备自投装置的工作原理是在数据采集单元的作用下取得电流、电压以及开关部分的数据,然后主系统再将这些软件进行必要的逻辑设定,在数字量输出接口的作用下完成分合开关操作,进而实现备自投。
微机备自投装置的特点主要有以下几种:
1.1 便于维护与调试
这一点体现在微机备自投装置无论是硬件系统还是软件系统都有一定的自检作用,当装置处于运行阶段,如果出现故障系统就会自动报警,即便不需要调试装置也可以有效减轻维护工作量。
1.2 具有良好的可靠性
由于微机系统在运行中,需要经常自检,如果发现故障,也会随时采用合适的纠正措施。
1.3 方便监控
在微机备自投装置中存在一定的通讯接口,这些接口的存在在一定程度上也方便了监控,且有利于远方定值与修改。
2 微机备自投装置的运用
某电厂在实际工作中应用了微机备自投装置,该装置的软件系统是结合电厂自身情况所研发的,其中主要包括交流转件系统、CPU系统、电源开入系统以及信号系统等,同时拥有4个操作插件,其作用是控制各个断路器。在微机备自投装置被应用以后,只要在整定控制字的作用下,就可以控制10KV电厂以及400v电厂的用电系统BZT,其中前者的用电系统只使用了该装置的部分BZT逻辑,后者则使用了该装置的全部BZT逻辑。
要了解微机备自投装置的运用情况,应从两方面入手:
2.1 装置输入
在装置输入中,主要由模拟量输入以及开关量输入两部分构成,其中模拟量输入由10路交流量组成,由于该电厂有10kv与400v两种系统,它们的母线电压也不相同,并受MODE影响,所以,10kv系统的MODE置既可以是0,也可以是1,而400v系统的MODE置则可以是2或是3。通常情况下,这些电压量主要用来了解进线是否存在电压与线路无流检测等。在开关量输入中,微机备自投装置主要是通过断路器采集接点信息,通过状态显示情况了解接点实际情况,如果装置状态上显示T,那么就意味着处于常开状态,其开入量则为1,如果显示T则意味着处于常闭状态,开入量则为0。
2.2 BZT逻辑与母线供电自动恢复
通常情况下,在微机备自投装置中,BZT功能主要有三种,分别为一级失电、二级失电以及特殊失电。受BZT动作等因素的影响,母线需要在相邻段的作用下经过断路器实现供电,或者通过母线在进线的作用下完成供电,如果电厂用变或自用变回归正常状态,那么就需要在自动恢复功能的作用下让母线回归到自身电厂变电状态。为确保动作一次性,应重视BZT的运用。一般来讲,同段母线无论是BZT功能还是自动恢复功能都无法实现同时充电,所以就要采用分别充电的方式。在10kv系统中无论是用变还是施工变都不能共同拥有三段母线,同样在400v中,公用变也禁止同时拥有两端母线,这就需要联系实际情况确定好连接断路器的部分,以便确定是否出现以上情况。
由于10kv与400v系统都可以使用该逻辑,随着BZT的运用,各个部门都可以使用后相同的投退控制方式,如果母线有压,BZT就会以母暗的备自的方式展示出来。通常情况下,如果装置启动以后,系统会自动闭锁,如果母线没有达到三相有压条件,原有方式也不会启动,更不会出现瞬间放电,总的来说,这种运行方式相对于以前的运行方式较好,这也是其他运行方式无法比拟的。
3 结束语
随着微机备自投装置在电力系统中的运用,所有的备自投动作顺序可以在报告中得以清楚记录,动作结果相对可靠,通过长期实践证明发现,在微机备自投装置应用到电力系统以后,一直没有发生误动或拒动等情况,也从一定程度上在标明该设备具有良好的可靠性,再加上其具有便于调试,方便维护等多个优点,也增强了电力系统运用的信心,因此,应重视微机备自投装置的运用。
参考文献
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[3]方玉娜,夏永惠.微机备自投装置特殊问题及防范措施探讨[J].电工技术,2014(06):65-66.
作者简介
梁爽(1990-),女,黑龙江省大庆市人。大学本科学历。现为大庆石化公司助理工程师。研究方向为工厂供电。
作者单位
关键词:OBE;微机原理;教学改革;工程教育认证
“微机原理与应用”课程是本科类院校测控、通信、电子信息类专业一门传统且重要的专业基础课,课程旨在使学生具备微机应用系统分析与软硬件协同开发的能力,为从事微机测量与控制仪器和系统研发工作奠定技术基础。随着微处理器技术的不断发展,微机系统已经广泛渗透到人们生活中,从各种日常家电到工业生产,甚至是航空航天控制,微机系统的应用场景与市场需求不断扩大,这也给从事微机测控仪表与系统开发的相关专业人才提出了更高的能力要求。对于行业特色院校及特色专业,如何既紧跟技术前沿触角,又满足行业与专业发展的特色需求进行“微机原理与应用”课程改革,是许多高校当下思考的问题[1-2]。另一方面,为适应我国经济发展需要和国际标准的工程技术人才需求,很多高校把通过工程教育专业认证当成提高教育质量和人才培养水平的重要手段。以成果为导向的教育模式,即OBE(Outcome-basedEducation),是工程教育认证的基本理念,不少高校也积极探索OBE理念下的人才培养和课程教学改革方法[3]。
1传统微机原理教学在地震行业人才培养上的不足
传统“微机原理与应用”课程教学内容包括Intel80x86系列CPU为核心的微机系统结构、指令系统、汇编语言程序设计及常用接口技术,强化接口设计和综合应用能力培养。教学以集中理论讲授和小型试验并行方式进行,且实验大多为验证实验,学生在实验过程中只是按照实验指导书步骤进行,忽略了理论与实践间的内在联系,无法培养学生以系统思想进行设计的能力,不利于学生创习微机指令系统时,通过emu8086仿真平台演示各指令的作用和效果,结合仿真结果的观察和原理讲解,能更深入理解各指令的使用。在讲授微机接口应用技术时,结合微机测控系统案例,通过emu8086与proteus的结合,将案例的设计原理和编程实现过程进行演示,将涉及的知识进行融合讲解,加深学生对指令和接口应用技术的理解,提升课堂教学效果。对有学习能力的学生,引导其利用Multisum、Altiumdesign等软件完成所涉及系统的硬件电路设计,提高学生综合素质和工程实践能力。
2雨课堂实时教学改进
由于课程内容多、难度大,传统的讲授方法学生难以一次性消化较多知识点,从而打击其自信心,最终导致学习热情大幅下降。以学生学习成果为导向,利用雨课堂将课前、课中、课后的教与学及互动完美融合起来。课前一些待讲授知识点的学习小视频,激活学生自学意识和学习热情。结合学生的预习情况,在上课时可以针对课前不好理解的重点和难点再次强调,并结合一些小测验实时检测学习效果。实时根据学习过程中的问题进行教学反思,并有针对性地改善教与学上的不足,从而提升教学质量。
3课程考核优化
在传统考核方式不能满足OBE教学的情况下,探讨了贯穿整个教学过程的多元化考核机制,从考核形式、考核内容、成绩分配等方面进行优化,构建了“卷面考核+”多元化考核方式。设定平时成绩占50%,不仅参考出勤、实验报告和作业,还利用雨课堂的互动教学功能进行学习过程的全面衡量。期末成绩占50%,主要通过闭卷考试检验学生知识掌握和应用的程度,并设置了地震前兆监测之等精度频率计设计的课程大作业,让教师对学生自主学习、分析解决问题、创新、小组间协作能力、完成质量等多方面进行综合考核,以正确评估学生的学习效果。
4教学效果
经过一轮的教学实践,面向地震特色的“微机原理与应用”向学生全面展示了在地震仪表系统设计中微机技术应用的相关知识点,并且通过实验项目充分锻炼了学生的动手能力,而分层级的实验项目也能满足不同层次学生的需求,得到了学生的肯定,激发了他们的学习兴趣。从卷面成绩来看,本届学生得分比传统教学方法的平均成绩高8分,且课程大作业答辩时,学生能很好地掌握设计原理并进行编程实现,综合能力有较好的提升。教学效果令人鼓舞,也为学生将来进行创新设计、毕业设计等奠定了基础,对提高学生微机系统应用能力有较好的促进作用。在接下来的“微机原理与应用”教学中,将继续以成果为导向,优化地震行业特色案例,并设置课程内容有关的开放实验,让有能力、有兴趣的学生能进一步遨游在微机应用技术的海洋,提高其工程实践能力,为将来继续深造或者走上工作岗位奠定扎实的技术基础。
结语
基于“微机原理与应用”课程综合性、实践性强的特点,结合本院防灾减灾特色人才培养目标及工程教育认证实际需求,进行了基于OBE为导向的课程教学改革,包括优选地震特色的微机和接口技术应用案例,以案例结合理论知识点进行讲解学习;在实践教学上,设置分层级、紧密结合行业应用需求的实践项目,满足不同学习能力的学生,也能激发其学习热情;利用emu8086、proteus平台创新教学方法和手段,帮助学生理解掌握重点难点,科学设置考核方式等。课程教学效果较好,能提升学生的微机应用与设计能力,学生的卷面成绩和最终成绩都有较大幅度提升,提高了学生的综合素质,课程改革方法可为其他行业特色院校的“微机原理与应用”课程改革提供一定的思路和参考。
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关键词:微机原理;接口技术;教学改革
作者简介:王昊(1985-),男,江苏泰州人,南京理工大学泰州科技学院,助教。(江苏 泰州 225300)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0084-02
“微机原理与接口技术”是电子信息类专业的一门必修专业基础课程。课程内容涉及8086CPU工作原理及汇编语言设计、存储器工作原理及扩展设计、接口电路工作原理及应用设计三大方面,是一门兼有软件设计与硬件电路设计的综合应用性课程。[1]随着计算机科学的发展,微机的应用也愈加广泛,“微机原理与接口技术”课程在整个专业课程体系中也占据着越来越重要的地位,课程的教学质量好坏将直接影响学生后续课程的学习及毕业就业。因此,如何把握学生学习现状,激发学生学习热情,开拓学生思维,挖掘学生动手实践能力,成为教学工作的重中之重。
一、“微机原理与接口技术”教学现状
依据笔者所在学院“微机原理与接口技术”课程教学大纲安排,设定学分数为3,学时数为48,其中理论教学40学时,实验教学8学时。教材选用彭虎、周佩玲编著,电子工业出版社出版的《微机原理与接口技术》,并配以其编著的《微机原理与接口技术学习指导》作为参考书。课程需要学生掌握汇编语言、8086微处理器与接口电路,目的旨在培养学生软硬件开发能力。针对独立学院学生特点,并结合两届学生的教学效果分析,发现传统的教学过程中存在一些问题。
1.学生学习动力匮乏
现今微处理器已发展至64位,而本课程主讲16位的8086/8088微处理器。部分学生认为课程学习16位微处理器缺少实际意义,没有实际用处,从而导致学习能动性薄弱。
2.课程概念性强,记忆量大
“微机原理与接口技术”课程概念多、专用名词多、接口芯片多、内容抽象,相互之间缺少必要的关联和体系。学生面对大量的抽象概念,难以记牢,从而增加学习畏难情绪。
3.课程涉及软硬件,难度较高
“微机原理与接口技术”是学生学习的第一门涵盖软件设计与硬件设计两大方面的课程,其中软件设计采用汇编语言。汇编语言与C语言风格差异较大,编程复杂。硬件设计电路接口丰富,对数电、模电相关知识应用要求较高。学生往往很难真正掌握微机与其接口电路的内部结构,很难形成汇编程序设计的思维方式,对教学内容似懂非懂,更不用说软硬件开发能力的培养。同时,“微机原理与接口技术”也是一门教学难度较大的课程,存在学生基础差异大的问题,教师很难把握教学的进度与深度。
4.课程实验缺乏挑战性
课程实验基本为验证性实验。由教师给出汇编程序,给出电路接线图,学生只需要将程序烧入微处理器,按照接线图连接好各种线路,点击调试运行按钮,记录实验现象并撰写实验报告就可。整个实验过程中,学生只是处于一个低级的操作工角色,很难激发学生的动手热情。
二、“微机原理与接口技术”教学改革
针对上述教学现状中存在的问题,本文从理论教学、实验教学以及考核评价体系方面进行改革探索。
1.理论教学改革
“微机原理与接口技术”内容比较枯燥难懂,讲课过程中经常出现学生听课精神萎靡的现象。为了激发学生的学习兴趣,达到预期的教学效果,在讲课内容和讲课方法上进行改革,充分调动学生学习的积极性和主动性。
(1)讲解课程体系,提升学生课程认识。微机课程既是数电、模电的后续课程,又是单片机原理与应用、数字信号处理及嵌入式系统等课程的学习基础,具有极强的承接作用。课堂教学中,讲述微处理器从16位到64位的发展过程,梳理微机原理与接口技术、单片机、嵌入式系统的脉络关系。例如,讲述8086处理器结构,强调对单片机等处理器架构的影响;讲述8086汇编语言,强调汇编语言在单片机、嵌入式课程中的应用;讲述接口电路,复习数电、模电相关知识,同时涉及相同接口电路在单片机、嵌入式课程中的使用。通过对课程体系的讲解,加强学生对课程意义的认识,改变认为微机课程无用的错误观念。
(2)弱化抽象概念,突出重点、难点。微机课程只有40理论学时。在如此短的学时之内,要将各个知识点都讲到,做到面面俱到,显然是不现实的。因此,教学过程中,将概念进行筛选,舍去抽象、较冷僻的概念,只求学生重点掌握核心概念,从而消减其记忆量,将较多的课时安排到汇编程序编写、接口电路的设计章节中。
(3)运用多媒体动画,丰富讲课形式。讲课过程中,采用多媒体课件、FLASH动画等现代化教学手段进行教学,将图形、文字、动画有机地结合在一起,丰富讲课形式,增加学生学习兴趣。例如,在8086寻址方式的教学过程中,8086的寻址方式共有8种,并且每种寻址方式都涉及到8086内部存储器的相应操作,包括存储器地址的形成和存储器的读写,学生对此较难理解。为此,课堂上,利用FLASH,将存储器地址的形成以及数据在存储器中存入与取出的过程做成动画,动态演示,富有感染力,使学生得到更多的视觉与听觉的刺激,加速知识理解的过程。
(4)应用仿真专业软件,进一步提升课堂效果。课堂教学中,对汇编语言的学习,学生最感兴趣的是能够直观看到微处理器8086运行之后的程序结果;对接口电路的学习,同样能够直观看到电路现象。单纯利用多媒体、动画显然是不够的。为此,在课堂教学过程中引入了仿真软件Emu8086及Proteus,和多媒体动画结合起来教学,进一步提升课堂效果。
【关键词】逻辑设计;目标定位;教学内容;模式手段
一、微机原理与接口技术课程目标与定位
1.课程目标
(1)知识目标:建立微机系统的整体概念,了解计算机逻辑编程结构及工作原理,理解课程的主要概念、基本原理和技术要点,拓宽计算机应用的领域和范围的思路和概念;掌握80x86处理器指令系统和汇编语言程序设计方法;熟悉微机接口部件的基本原理,掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法。
(2)能力目标:具有运用微机软、硬件技术开发应用系统的初步能力;掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法;知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向;提高分析问题、解决问题的思维和实践能力。
(3)素质目标:具有查找、翻译专业外文文献,收集和提炼科研信息的能力;撰写读书报告或综述,并提高学员的主动学习能力和培养其初步的科研能力。培养沟通能力和团结协作能力;建立科研的基本思路和方法;培养对科学工作的严肃态度、富于逻辑性的思维方式和实事求是的科学精神。
2.课程定位
《微机原理与接口技术》课程旨在强化计算机硬件基础,培养硬件设计与应用开发能力,是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的基础课程。本课程强调理论与实践并重,培养学生分析问题、解决问题的能力。在硬件设计方面,主要培养学生的硬件设计能力,达到能设计接口电路的水平;在应用开发方面,主要培养学生汇编语言程序设计能力,达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过课程学习,为学生后续学习《ARM技术应用》、《嵌入式系统设计》、《PROTEL版图设计》、《嵌入式产品制作实践》等专业课程奠定坚实的基础。
二、微机原理与接口技术课程教学内容
1.教学内容选取依据
《微机原理与接口技术》是我校计算机应用技术专业学生必修的一门重要的专业基础课,通过学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术,提高学员微型计算机应用与开发能力。课程的任务是使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术,建立微机系统的整体概念,具有运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的能力。
2.教学具体内容安排
微机系统基本知识,MPU的功能结构与工作模式,存储器技术,8086 CPU指令系统,汇编语言程序设计,输入输出接口技术,常用可编程接口芯片知识,微机总线技术,人机交互设备及接口,微机应用系统。
三、微机原理与接口技术课程教学模式与手段
1.教材编写的原则
(1)高质量原则。课程主要教材应选用近三年国家推荐使用的新版优秀教材或规划教材。教材的章节和内容要编排合理,重点突出,详略得当,应方便学生学习、阅读和理解。
(2)实用性原则。教材的内容要突出实用性,应具有丰富的实例,章节内应该有配套的练习题。
(3)系统性原则。教材应注重本课程内容的系统性、连贯性和衔接性。
(4)先进性原则。教材内容中应包含体现本学科发展的一些前沿领域和知识。
(5)根据学生的基础确定教学与教材内容的原则。
2.教学模式
在《微机原理与接口技术》的教学中,采用“项目驱动”的教学模式。建设知识点和实验的项目库,结合项目库中的项目讲解课程的重点、难点,提高学生的专业技能。
另外,通过“项目驱动”的方式,驱动学生的主动学习、自主学习,让学生在项目实现过程中学习项目开发的规范,体验团队协作过程,积累项目开发的经验,不断提高实践和创新能力,支撑课赛结合的创新实践能力培养。
3.教学方法
本课程教学中应注意理论与实践的结合,加强课前、课后的答疑辅导,注意学生应用能力的培养,使学员通过对微机工作原理、汇编语言程序设计及接口技术的理解,树立微机系统的整体观念,进而掌握运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的初步能力。
(1)以学员为主体,注重启发和引导式教学
本门课程的基本理论具有较强的逻辑性,且相互之间具有较强的联系,因此课堂教学中要以学生为主体开展启发和引导式教学,鼓励学生主动学习、主动思考和主动构建知识结构。同时在课堂上倡导以问题为中心的教学方式,侧重应用实例的讲解,加强教学互动,提升学生的学习兴趣和积极性。
(2)优化实验内容,开展任务驱动型的实验教学模式
本着培养和提高学员应用能力的原则,在本课程的实验教学中应通过循序渐进的实验内容安排,不断对他们提出更高要求,避免学生在实验中“浅尝辄止”。同时实验教学要符合本课程的知识体系结构要求;符合学生的技能训练目标;兼顾学生学习兴趣和保证实验效果。
(3)开展第二课堂
让学有余力、学习兴趣大、应用能力较强的学生参与课外课程学习活动,也可以让学员参与部分初步的科学探讨工作。指导教师介绍他们阅读相关的专业文献或翻译英语专业文献。在整个课外指导过程中,要注意培养学员的科研思维、方法、能力和创新意识。
4.教学手段
(1)充分利用多媒体教学条件
通过教师生动的表达和对课堂的整体把握,再结合多媒体直观的展示,使得课堂教学内容更加丰富,更有利于调动学生的积极性,进一步提高了教学效果。
(2)充分发挥网络教学优势
利用学校良好的网络环境,通过课程网站提供的教学大纲、考试大纲、实验大纲、电子教案、教学视频、习题作业等教学资源,方便学生自主学习。
(3)不断提高课件制作水平
结合新的教育理念,采用先进的课件制作技术,发挥多种制作工具的优势,提高课件的信息量和互动性,提高学生的学习积极性和学习效果。
5.课程资源的开发与利用的计划和建议
(1)加强《微机原理与接口技术》课程的网络资源和素材库的建设。素材库分为图片库、文本库、视频库、动画库和音频库等。
(2)准备开设个性化的网上教学资源库或教学网站,展示自己制作的教学资源、教学课件等。也可以鼓励学习兴趣大、学有余力的学生参与教学课件的制作。
参考文献
[1]俞仲文,刘守义,朱方来.高等职业技术教育实践教学研究[M].北京:清华大学出版社,2004,5.
微机原理课程在高校已经开设了长达一二十年,开设课程的名称不尽相同,有“微机原理”、“微机原理与接口技术”、“微机原理与汇编语言”等多种,但是教学内容大体一致,基本都是以80X86CPU和其组成的PC机为重点,课程结构主要分为两大部分,原理部分包括:微型计算机基础知识、80X86CPU系统结构及其指令系统、汇编语言程序设计、存储器原理与接口、I/O接口技术、中断与中断管理、总线技术等知识;接口部分包括:8259A、8253、8255A、8251A等可编程接口芯片和A/D转换器。课程主要分理论教学和实验教学两部分,课堂上理论教学主要都是以老师讲解为中心,由于课程的第一部分介绍的是原理篇,所以理论抽象的概念性的东西较多,每章有大量的名词和术语,而且前面各章的内容涵盖的知识点多而杂,课程各部分前后内容都有交叉,学生不易学,兴趣不高。初学《微机原理》时,很多同学可能都没有什么头绪,面对众多的术语、概念及原理性的问题感觉枯燥乏味,学生学习的积极性比较松怠,课堂气氛比较沉闷,而且以往课时数较少,教材内容根本讲不完,更何况给学生做练习和补充实例都很困难。接口部分主要接受接口芯片的工作方式和编程应用,编程一般采用的都是汇编语言,该语言为硬件语言,指令多而难记忆,以往课程学习中,学生对此语言掌握情况不佳,动手编程能力较弱,这使得在微机原理课程的指令系统篇和接口篇出现了学习难点。在实验教学过程中,实验内容有些为验证性实验,学生自主创新较少。通常都是老师把程序编写好,学生对照老师的电路图连接线路,然后学生调试运行并观察结果,最后写出实验报告,整个过程不是自主学习和思考,很多学生对实验原理并不理解,也不能够独立编写程序,这样就不具备微机硬件和软件的基本开发能力,实验课程的目的就没有达到。
2课程改革
2.1教学内容改革
教师和学生普遍都认为微机原理课程的内容多而复杂,如果在有限的学时内把原理、汇编、接口三部分知识讲授完是非常困难的,基本不可能完成,所以我们就需要对教学内容进行精选,把一些重点和难点内容放在课堂上精讲,而一些相对来说较容易的内容或者是与其它先驱课程的重叠内容只做简单介绍或复习性回顾,让学生课后去自学,比如在前面的学期中已经开设了汇编语言课程,所以在指令系统和汇编语言程序设计这两部分讲解时,可以把寻址方式和指令系统的内容合并讲授,而且学生不需要记住全部的指令,掌握一些常用的频繁指令即可,再通过对程序的分析和大量编程来提高编程技巧和动手能力,这样处理的效果比较好,而且节约了教学时间。而对原来其它课程中虽然已经提及,但是没有过多分析的问题可以增加讲授。如机器码的介绍,特别是补码的运算及其在微型机中的应用,可以多补充一些知识。总线时序部分在实际应用中用途较小,教学时可以只进行一般性介绍。课程中的中断原理和可编程定时器/计数器8253都是讲解的难点,在讲解这两部分内容时,可以先举实例让学生理解中断概念,对定时器与计数器的概念可以以日常生活中常见的小家电的定时系统举例,这样写生就会有一个比较清晰的认识和理解,然后再慢慢逐渐深入讲解,印象要比纯原理或工作方式介绍更深刻一些,不至于学生学起来感到头疼。此外,在传统的理论内容的教学上,还可以介绍最新的微机及接口的最新知识,所以教材选择时,要近两年出版的内容比较合适,让学生及时掌握最新的知识和技术。
2.2提高学生的学习兴趣
兴趣是关键因素,没有了兴趣学习就变得枯燥而乏味,所以必须要提高学生对课程的学习兴趣。培养学习兴趣可以从两方面着手:首先,教学形式上可以进一步改善和提高。由于课程内容含有很多抽象和图示的部分,如果在课件中做成静态文字或图片,学生看着比较疲劳,也不能形象传达教学内容,我们就可以把此本分内容做成动画效果,比如文字部分色彩可以丰富艳丽一些,刺激学生的眼球;类似CPU的结构原理、寻址方式、总线时序、中断管理等图示部分,学生都认为比较难理解,这些内容在课件中就可以使用Flash或Authorware软件做成动画效果一步一步演示,学生即看的清晰明了,而且也吸引他们的注意力,使记忆更深刻,激发学生学习的兴趣。我校为丰富和提高课堂教学质量,专门开展了多媒体教学及多媒体课件的评比活动,激发教师改善教学形式,提高授课质量。其次,理论联系实际开拓视野。教学过程中可以多引入日常生活中常见的微机应用,然后再介绍工业中的一些实例,调动课堂气氛、是枯燥的理论教学变得更生动。如果有条件,也可以安排学生去现场实地参观相关设备或控制应用等。
2.3合理选择教学方法
为达较好的教学效果,我们对教学方法进行了改革,采用实例驱动法。一些较抽象、枯燥、难理解但又重要的内容,尽可能与现实生活中较贴近的例子联系起来,引入实例驱动教学和启发式教学,通过比喻或形象的说法讲授,慢慢过渡到理论,有利于学生思维的延续性,让学生理解、记忆更加深刻,激发的他们的学习兴趣,从而增强教学效果。以前课堂都是以教师讲授为中心,满堂课老师是主角,学生参与的不多,这种模式已经淘汰,现在由教师提出问题,要求学生寻求解决方法,逐渐引出课堂内容,教师做出正向讲解,再由学生反过来提问,然后给大家一定时间分组讨论,最后教师总结。经过以上改革以后课堂气氛比以往活跃很多,效果良好。
2.4增强实践操作
很多教师都认为微机原理课程的教学内容枯燥抽象,课时数量偏少,教学难度较大,存在心有余而力不足的感觉。另外,本门课程要求学生对汇编语言有一定的基础,大多数学生汇编语言基础都不太牢固,而且在实验过程中,有一些偷懒的学生不愿意亲自动手编写程序,只是简单地连接导线并调用系统自带的程序完成实验,从而导致学生动手能力差,达不到实验目的。但是本课程的实验环节是课程教学的重要方面,为了解决上面提到的问题,我们任课教师参与实验课程的编排、参与实验课程的讨论、指导,这样既促进了实验环节,又进一步提高了课堂教学的效果,具体的方法如下:
1)预习实验内容。课前预习对在有限的课堂上完成要求的实验内容是非常重要的,因此每次实验结束前就提前布置下一次实验内容。要求学生根据实验教学目的和要求,结合课堂教授的理论知识,做好实验的准备工作,做到实验目的明确、实验原理明晰,实验内容理解,培养学生自学和动脑思考的好习惯。
2)根据所学内容,要求学生每人设计一个简单的小实验,可以在图书馆或上网查找资料。结合教材内容设计,然后带到实验室,通过试验箱或集成开发环境测试完成,写出报告及心得。
3)实验课转换角色。根据课前老师布置的实验任务,学生课下通过查找资料或讨论交流完成实验内容的准备。上实验课时,由学生在讲台上根据自己的预习给全班学生进行实验介绍、实验分析以及实验讲解,然后组织学生进行实验,教师在实验结束前,预留十五至二十分钟的时间,对本次试验讲评总结,提出要点和注意事项,其余时间全部有学生独立完成,提升学生综合解决问题的能力。微机是我们要掌握的第二语言,微机原理课程更是高校开设的一门重要的专业必修课,是学习微型计算机的工作原理,建立起计算机的总体概念,培养学生具有微机硬件系统分析、接口设计、编程及开发与应用能力的核心课程,教师应根据多年教学经验及所掌握的新知识不断完善和改革微机教学。该文就教学和实验的几个主要方面进行了探讨,希望通过对课程的教学改革与实践,使得微机原理课程由原来的枯燥抽象的课堂气氛,变成生动多样的模式,使学生更易接受和理解,从而激发学生学习的积极性,提高自主创新的开发能力。
关键词:微机原理与接口技术;学习态度;教学内容;教学方法;实验兴趣
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)33-0092-02
引言
《微机原理与接口技术》集理论性与实践性于一身,注重提高工作岗位需求的微机应用和开发能力,是理工类专业本、专科学生的计算机基础课,也是计算机等级考试的重要课程[1]。该课程以Intel 8086为主体,对微机的功能结构和工作原理、寻址方式与执行系统、汇编语言程序设计和接口技术进行教学[1]。总的来说,它分为两大部分,第一部分是微机原理,第二部分是接口技术,其中第一部分是第二部分的基础,第二部分是第一部分的应用。由于课程内容抽象、知识覆盖范围广泛、教材内容老化、对基础要求高以及实践性强的多方面问题,学生容易产生畏难心理,以致缺乏学习兴趣,进入消极学习、死记硬背的恶性循环,所以授课教师也普遍认为这门课程教学难度大。与此同时,微机原理与其他基础课的联系十分密切,就信息类的网络工程专业来说,这门课部分内容与《通信原理》、《计算机网络》、《单片机技术》的课程相连甚至是相通的,再者,部分学过这门课的学生反映,在学习《单片机原理》与《网络互连技术》的过程中,这门课起到了一定的打基础的作用。为了能提高学生的学习积极性、帮助教师建立合理的教学体系、提高该门课的教学质量、提升学生掌握微机原理和接口技术,本文从四个方面对该门课程进行教学改革。
一、端正学生学习态度,提高学习积极性
曾经有学生抱怨:《微机原理与接口技术》这门课程内容空洞、知识枯燥、学习成果一般,学习工作上很难用到实处,还不如花时间来学习java、C++等流行的编程语言。这体现了如今部分学生学习的急躁和不踏实性。为此,教师应在课堂上明确告诉学生,相对C语言来说,汇编语言是低级别语言,编写程序的工作量大,另外程序的可读性也差,但是汇编语言能够对硬件资源进行准确的操作,运行速度快,实时性要求较高,学好了汇编语言不仅能培养出个人良好的思考方式和思维习惯,对自身以后的学习和发展都有很大的帮助。
由于学生首次接触微机芯片,很多硬件方面的知识架构还没建立起来,学习起来难免有点吃力,为提高其学习积极性,教师可以为学生打好心理上的“预防针”:单靠课堂听课的时间和考试前的复习,是很难学好这门课程的,必须充分利用课余时间多看相关书籍、勤写代码、多做总结,循序渐进地整体把握课程内容。
为了提高学生的学习兴趣,扩展学生视野,授课老师除了讲授教学内容以外,还可以适当地介绍微机原理与接口技术在实际生活当中的应用,如“八核”概念、INTEL最新芯片功能等等,之后再鼓励学生自己利用课余时间搜索此方面的最新信息,待下次课请准备好资料的同学利用多媒体和大家分享,笔者在教学中发现,这一方法对激发学生的课堂兴趣取得了良好的效果。
二、精简教学内容,提高教学效率
由于《微机原理与接口技术》内容覆盖面广、教学知识点多而学时有限的特点,若要求教师对全部知识点都面面俱到,且教学内容紧紧地和技术发展保持同步[2],这些都是不现实的。因此授课老师必须统筹教学内容,“以强化基础知识、着重能力的培养为主,介绍当前微机发展水平为辅”的标准来系统安排教学环节[3]。此外,教学知识点安排须详略得当。以网络工程专业的学生为例,在学习微机之前,他们对其中部分概念如数值转换、逻辑电路基础、总线周期时序等,已通过其他课程的学习有了一定的了解,所以上本课时可根据情况缩减内容。当然,这需要授课老师对学生的学习进度有一个大致的了解,之后才能恰当地精简教学内容。而对于既是重点也是难点的概念,教学时应侧重于思路的分析上,比如第四章“汇编语言程序设计”,学生根据老师的引导,带着一个个的问题来学习(如要编什么、怎么去编、怎么优化),然后再一步步地去解决问题,理解透彻之后,老师再出相似例题,让学生自己分析,老师在旁加以指导。这比起反复强调不断解释重点的教学来说,不仅营造了良好的课堂氛围,还提高了教学质量与效率,最后,对于一些较为简单的知识点则可以在提出要点后,鼓励学生课后自主学习。
有些时候,学生听课时只是作为一个被动的接受者,而不积极思考,学习效果不尽人意。微机是一个有机的整体,讲一个部件原理时难免会涉及还没教到的新部件,如第二章中存储器的分段管理,学生对存储器的功能定义还很陌生,很难理解逻辑地址和物理地址是如何实现转换的。要求学生在未理解的前提下记忆无疑是不明智的。根据不同情况,老师可以适当调整章节教授顺序,或是利用PPT适当补充教材欠缺的知识点,方便学生理解接下来所讲授的内容。在每教完一个章节之后,为了避免学生将主要精力放在每个章节的知识点上,而缺乏对课程的整体把握、各知识点不能连贯一起来理解,要求教师和学生共同对所学章节间的联系进行归纳总结,将一些容易混淆的概念集中在一起讲解,比较出它们之间的异同,突出强调不同的方面,加强对知识纵向和横向的延伸。
在给学生布置作业方面,布置作业的题目要求精炼,在不太占用学生课余时间的前提下,保证学生能够理解巩固好当堂课的内容,同时可做一点小扩展。鼓励学生多尝试使用新学的指令编写程序。
三、融合多种教学方式,提高课堂趣味性
课堂教学方式应与课程内容的特点相结合,灵活采用多种教学方式。对于“CPU内部结构”、“8086外部基本引脚”、“半导体存储器”等以图例为主的内容,可借助多媒体开课,制造出极好的视觉效果来,提高课堂趣味性。但对于“指令的寻址方式”、“算术运算指令”、“串操作指令”等步骤较为细致的内容,建议以传统的黑板教学逐步分析为优。
保持学生的思维活跃,不断发掘新问题。课堂上鼓励学生提出问题,多组织学生进行讨论,使学生从发现问题到解决问题的过程中得到启发,调动学习热情,淡化标准答案,鼓励多向思维,弱化思维定势,在讨论中不断完善以得最佳答案。另一方面,要求学生预习课本,利用每堂课前几分钟对简单的知识进行抽答,活跃教学气氛。这将逐步培养学生独立自主的学习能力,以及对预习时不懂的知识点会有更高的学习积极性。
建立以课程知识点为内容的网络平台,增强学生对课程的整体把握。运用人际交互式和简洁清晰的MATLAB GUI界面或者使用VC开发一个人机交互界面,采用多种方式巩固知识,交互式软件及时地为学生纠错和增加学习的趣味性。
四、改革实验方法,激发学生兴趣
在实验方面要注重实验效果。由于课时和客观条件的限制,大多数硬件类的实验课都是验证性实验[4],学生往往是依靠实验方案按部就班完成,缺乏对实验原理及过程的思考,因此,并不能很好地提升学生的综合能力和创造力。实验课是为了检验学生对理论知识的理解度和应用能力,老师可以利用实验课对学生掌握薄弱的知识点进行进一步升华,之后将多数学生提出的疑问或编程时出现的问题集中地向学生进行讲解,进而保证学生对重点概念的掌握。同时,也鼓励学生组队相互讨论解决,增强整体的学习氛围。
结合理论,不断充实和创新实验内容。实验课上,避免过多重复的知识点,应以理论验证为基础,适当地增加实验的扩展性、挑战性和综合性。然而,如今比较突出的实验问题是:由于汇编语言的指令过多,造成学生对书本依赖过大。总是一遇到问题就直接翻书,照搬书本,没有充分理解书本上的指令。应向学生强调独立学习的重要性,要求对指令有一定的熟悉后,能脱离课本,多加尝试,多角度地试着用最优的方法解决问题,加深对理论知识的记忆和理解,使实验成为课堂教学的延伸。
五、总结
为了能提高学生对《微机原理与接口技术》的学习积极性,提升教师对这门课程的教学质量,按照教师的实际教学经验和学生的学习体会,本文从端正学生学习态度提高学习积极性、精简教学内容提高教学效率、融合多种教学方法提高课堂趣味性、改革实验方法激发学生兴趣四个方面对该门课程进行了教学改革。
参考文献:
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《微机原理及接口技术》是生物医学工程专业的一门重要的专业基础课程,具有承上启下的作用,是学习《单片机原理》的先导课程,能为学生后续课程的学习奠定基础[1]。通过对本门课程的学习,要求学生全面了解微型计算机的内部结构、原理和接口应用,并能够掌握典型机的工作原理,具备简单的微机应用系统设计及开发能力。《微机原理及接口技术》课程的特点是理论联系实际,软硬件相结合,理论概念抽象,内容涵盖多,记忆起来较困难。教学中一般采用理论为主、实验为辅的授课方式,但由于实验条件的限制,学生很难理解抽象的概念,并难以达到教学目标。因此,在日常的教学工作中存在两个突出问题,一是教师难教,二是学生难学[2]。为了解决这些问题我校对《微机原理及接口技术》课程改革进行了初步探讨。
1《微机原理及接口技术》课程教学中存在的问题
1.1教学内容与所学专业脱节
该课程目前的主要教学内容以80X86CPU和其组成的微型计算机系统为重点,包括微机原理和外部接口两大部分内容,并且已经形成了相对稳定的课程体系。但是,伴随着计算机技术的日益发展,以80X86CPU组成的微型计算机已经逐步退出了常见应用领域。因此,存在着教学内容相对陈旧的问题,并且缺少与学生所学专业相联系的实际案例,加之实验条件有限等诸多问题,不能很好地激发学生学习的积极性,更难以调动学生的主观能动性。因此,需要进一步调整教学内容,以适应学生就业的需要。
1.2教学方法过于陈旧
本课程的第一部分主要以微型计算机的原理为重点,抽象的概念较多,各个章节的名词术语和知识点多且复杂,并且各部分内容前后交叉。传统教学主要采用理论讲解为主的授课方式,教学方法单一陈旧,致使学生学习起来枯燥难懂、兴趣不高,学生学习的积极性差,课堂气氛较沉闷,导致教学效果欠佳。因此,教学方法亟需改进。
1.3实践教学环节薄弱
本门课程的实践性很强,其实验课程由软件部分和硬件部分组成。所开设的实验大部分属于验证性实验,只要学生按照实验指导编写的程序连接电路图就能得到结果,整个实验过程自主创新少,学生缺少自主学习与思考;并且,书写实验报告时存在袭现象。目前的《微机原理及接口技术》实验课程难以达到让学生自主学习、提高动手能力的目标。
1.4考查方式单一
现行的考查方式是期末一卷定终身。这种考查方式容易使学生出现期末考试前突击复习、背书应付考试,考后遗忘的现象。因此,需要改革这种单一的考查方式,以达到全面评价学生学习过程和学习效果的目的。
2教改措施
2.1优化教学内容,与本专业相联系
合理制定教学大纲,不断更新教学内容,补充与生物医学工程专业相关的实际案例,突出课程特色。以增强课程的实用性为原则,以微型计算机的基本原理和概念为主线,确保课程的系统性、完整性和应用性。授课时可将课程分为三大部分:基本概念、汇编指令、接口技术,以这三部分为重点,着重培养学生利用计算机技术的基本思想去发现、分析、解决问题的能力。以加强与所学专业联系为原则,在生物医学工程专业的基础上介绍微型计算机新的应用领域和发展趋势,帮助学生解决本专业要求的实际应用问题,以提高学生的学习兴趣,唤醒他们主动学习的潜能。
2.2采用多种教学模式,加强网络资源建设
为了获得好的教学效果,在《微机原理及接口技术》授课过程中采用了MOOC、翻转课堂、任务驱动法与传统教学方法相结合的多种教学方法,在一定程度上充分调动了学生学习的积极性,并培养了他们团队协作的能力[3]。结合我校多媒体网络课程复习互动中心(以下简称课程中心)的建设,将教学课件、网络课件以及一些其他教学资源到网站上,学生们可以登录学校的网站学习、观看、下载,不但方便了学生自主学习,并能帮助学生理解和消化课堂内容。在课程中心的网站上,学生们还能在线与教师和其他同学交流,不仅方便了学生学习,而且丰富了教师与学生的沟通方式。除开展网上课程中心的建设外,还开展了试题库的建设,主要题型包括选择、填空、判断、简答与编程等题型。
2.3加强实践教学环节
《微机原理及接口技术》是实用性非常强的一门专业基础课程,因此,非常有必要加强实践教学环节。由于学校的硬件条件有限,授课时将计算机仿真技术和网络平台引入到实践教学中,教会学生使用可视化软件Proteus、multisim,并鼓励学生用它们完成实验,以此来弥补仪器设备和经费的不足[4]。这样,不仅帮助学生掌握了微机原理的基本知识,也让他们对电工电子技术有了更为深刻的认识。
2.4改革考核模式
为达到检验教学效果的目标,应改变传统的考核模式,采用形成性评价的考核模式,以全面、客观、公正的反应学生的学习情况[5]。考核分两个部分,理论部分和实验部分。理论部分考试,采用期末试卷成绩占70%、平时成绩占30%的方式,平时成绩包括出勤、作业、提问、随堂测验等,每次课前公布上次课的平时成绩,可制定考核表贴于班级教室内或发至班级公共邮箱;实验部分考试从实验态度、操作能力、创新性和实验报告四个部分进行考核,考核方式和成绩公布同理论课平时成绩的公布方式。
3小结
近两年来,为了提高学生的学习兴趣,进一步改善教学效果,我校对《微机原理及接口技术》的课程改革进行了初步探索,并取得了一些成效。学生学习的积极性得到了明显提高,利用计算机思维提出问题、分析问题和解决问题的能力得到明显改善,对堆栈、指令队列、时序等抽象概念能够正确理解,基本能够完成简单的程序编写。但是还存在一些问题,如学习态度功利化,遇到问题容易浮躁、习惯性的去网上查找等,这些还有待继续探讨、改善。
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关键词:微机原理;教学改革;能力培养
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编识码:1006-4311(2012)02-0228-01
0 引言
《微机原理及接口技术》是电子信息类专业的核心课程,也是其相关专业后续课程:《单片机原理与技术》、《嵌入式系统》、《ARM技术》、《微机式医学仪器》学习的纽带和桥梁。该课程涉及内容繁多,理论性强,概念抽象不易理解,而且面临CPU更新速度快的发展现状,无论是从教师的教或学生的学上来说,都是难度较大的一门课程。本文结合目前传统教学中存在的问题,从改革教学内容、教学手段以及实验内容等方面进行了探讨。
1 目前教学实践中存在的问题
1.1教学内容陈旧,与其他相关课程的教学脱节《微机原理及接口技术》课程的主要内容包括CPU的结构及功能介绍、指令系统和汇编语言程序设计、存储系统、接口技术等。
目前有关微机原理及接口技术的教材很多,但提到该课程与后续课程之间联系的甚少,而且有些教材或者不提及32位GPU以及目前CPU的最新技术,或者在教材后面部分从较高层次对32位CPU中的进行阐述。由于学时有限,在实际教学中这些知识基本上无法涉及,学生普遍感觉该课程离现实太远,将来用不上,因此学习时就带有一定的排斥性。
1.2教学内容理论性强,互动性羞 该课程覆盖的知识面广,课程的软硬件系统关系非常紧密,而且该课程的理论学习很重要,是实践教学的基础。实际中理论教学主要靠教师在课堂上用电子教案结合板书进行讲析,而这种单纯的理论分析,让学生觉得枯燥乏味,尤其是讲到CPU结构、指令系统、总线时序等知识点时,由于缺乏互动,降低了学生学习的积极性。
1.3实验环节与教学环节脱离目前高校《微机原理与接口技术》课程的实验,大都采用实验箱,这些试验箱装置主要实现芯片功能的验证性实验,学生只需若干连接几根重要的连线即可出结果,基本上没有发挥学生的自主创新能力;即使是在最后的设计性实验中,也是由实验教师给出实验线路和程序,学生按线路连接,按程序敲入即可。这样的实验环节对学生学习后续课程和进行应用型毕业设计起不到太大作用。
2 加强学生能力培养的教学改革
2.1教学内容的改革为了强调该课程的重要性,从第一章开始,就将该课程与相关先行课及后续课之间的关系用图示进行说明,并给出一些以往毕业生做过的控制系统实例,使学生对该课程在整个课程体系中的作用有一定的了解。另外课程安排上,在讲解8086功能结构、8086指令系统、存储器系统等章节时,可将32位CPU及双核酷睿等最新技术糅合其中,简要介绍80386的内部结构、指令系统、存储器系统与8086的异同,并给出相关网址或文档。提高学生的学习兴趣。
2.2教学方法的改革由于该课程理论知识繁多抽象,不易于理解,因此在课堂教学中可采用多种教学方法,充分利用多媒体工具,借助于各种软件进行讲授。
寻址方式和指令系统是该课程的难点,寻址方式灵活多样,指令繁多且不易记忆,对刚刚接触该课程的学生而言,要想很快掌握寻址方式及各条指令的功能并非易事。为了加深记忆,使学生在理解的基础上记忆,在讲授存储器寻址方式时,可利用多媒体的动画效果,给学生演示出各种寻址方式下数据的流动情况,让学生能很清晰直观地看到内存的数据传递;在讲授指令系统时,首先将各条指令的英文进行解释,例如ADD、DAA、AAD这三条指令各自的含义用英文解释后再加以记忆就要比单纯记忆容易得多。
传统教学将汇编语言中非常重要的调试工具一DEBUG放到汇编语言程序设计部分进行讲授,其实对该工具的介绍完全可以提前到寻址方式和指令系统的讲授中。
该课程是一门软硬件结合的课程,硬件电路图多,线路复杂,用挂图或幻灯片均难以达到预想的效果,在讲授存储器扩展、各类接口电路的教学中可以利用专门绘制电路图的软件protel绘制出电路图,对一些重要的控制线和状态线做出标注并在课堂上进行讲授,这样可以使学生对protel软件有了初步的认识,对他们日后设计电路、绘制PCB图打下基础,起到事半功倍的作用。
2.3采用开放性实验,最大程度开发学生潜能和创新性微机原理及接口技术是一门实践性很强的课程,在实验课上,学生不仅能掌握课堂上所学的指令系统、汇编语言的编程技术,更重要的是,通过安排一些卓有成效的设计性实验,可以提高学生的动手能力和独立思考的能力,并能在一定程度上训练学生的纠错和硬件调试能力,为学习后续课程和自行设计系统打下基础。
传统的微机原理实验采用实验箱的方法,将程序固化在试验箱中,学生只需连几根线,调出程序运行,看见预期结果即可,这种枯燥的实验非但不能提高学生的自主创新能力,反而会使学生对实验产生厌倦,从而失去开设实验课的意义。
为了避免以上结果,在实验课中可采取以下措施:做软件实验时,授课教师也参与实验,在课堂上讲授指令系统、汇编语言程序设计等知识时,给学生留出实验作业题目,让学生下去先尝试编写源程序,在实验课上主要学习程序的调试方法以及熟练使用DEBUG这个调试工具,并进一步掌握汇编语言和机器语言的关系、各种寻址方式的差异等以前学过的知识。做硬件实验时,实验教师可先在黑板上给出试验线路图,并予以讲授,使学生明白硬件线路的整体配置方案及各个连线的意义;再对相应的接口程序做一简单说明,使学生了解接口程序中各类信号之间的配合关系,并再次巩固自己的编程能力。
作为电子信息类的专业基础课,《微机原理与接口技术》课程的教学质量和教学效果对学生学习后续课程、提高学生动手能力和设计能力具有重要意义。
参考文献:
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关键词 计算机原理 实验教学 创新人才
中国分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)01-031-02
一、实验教学改革的现实意义
随着计算机技术的飞速发展,计算机原理在工业、军事和民用等各个领域得到了广泛的应用,高素质创新人才的培养越来越受到我国教育界人士的广泛重视。实验教学在对学生动手能力培养方面起着理论教学不可替代的作用,是培养学生实践技能、逻辑思维能力和科学作风的重要环节。传统的教学方式不利于开发学生的创新思维和培养学生的创新能力,我们必须从更新观念人手,对传统实验教学进行全面改革。微机原理课程实验应使学生在微机原理应用系统的设计、软件开发以及微机接口等方面都得到培养与训练。《微机原理及其应用》是电气工程及自动化两个专业的专业课,也是计算机专业的专业基础课。为了加强对学生动手能力的培养,造就开拓型、高素质创新人才,对微机原理的实验教学方式、考核方法、实验室管理模式等方面进行改革,具有重要的现实意义。
二、传统实验教学的弊端
1,教条性
微机原理实验装置采用的是TSC-51/98实验开发系统。该系统通过串行通讯口与Pc相连,并配有丰富编程调试软件以及微机原理扩展实验扩展芯片和连线图,各个实验软件均已编制。在教学过程中,学生总是要跟着教师的指导或按实验指导书走,无法发挥学生的想象力和主观能动性。如:硬件扩展方面,机械地照搬实验指导书或实验指南中的接线图进行连线。在软件方面,学生往往将计算机中存放的程序送到实验开发机中,只要操作正确,连线无误,则必定会得到正确的结果。做这种实验时,学生往往只注重实验结果的正确与否。软、硬件设计及调试等问题不甚了解。采用这种实验教学方法对学生来说没有压力,反而养成了不动脑筋的习惯,不利于独立思考和动手能力的培养,更不利于开发学生的聪明才智。
2,局限性
微机原理是一门实践性很强的专业课,该课程实验应使学生在应用系统的设计、软件开发以及微机接口等方面都得到训练。然而,TSC-51/98实验开发装置只是一个简单的微机原理应用系统。它的开发能力较弱,利用其进行实验时学生仅能做一些简单的硬件连线和软件编程。虽然加快了实验周期,但学生在微机原理的应用系统开发设计方面锻炼机会较少,有关应用系统的硬、软件开发设计等内容学生只能纸上谈兵。
3,随意性
很多学校的微机原理实验课的教学内容往往由带实习的教师根据自己的喜好而定。实验教师只看学生的实验结果并不重视每一位学生的实验过程,即便有个别学生在实验中脱离了实验教材或操作规程,有创意地完成某项实验教师也很难发现。另一方面,没有严格的考试和考核手段,致使学生普遍不够重视这门课程的实验。
4,盲目性
很多学校由于教学条件较差,实验室里没有投影教具,在微机原理实验室教学中,一般是教师用嘴巴讲操作方法,让学生去做。由于没有实验过程的操作演示,学生总感到无从下手,甚至整个实验过程都带有盲目性,严重影响了实验效果。
三、实验教学改进措施
1,改革教学内容和方法
采用“验证+创新”的方法,认真组织、合理安排实验项目,规范实验教学内容。将实验项目具体分为4类,由浅入深,循序渐进。
第1类为:熟悉实验系统的硬件和软件编程环境。学生通过编制简单的数据传送程序,了解实验系统的硬件结构,掌握实验装置的使用和软件的调试方法。
第2类为:验证性实验。学生可在中断与定时、串行口通信、交通灯控制系统、8255A编程并行接口、数码显示、8279键盘显示接口等实验内容中选择4个进行实验。要求学生按照实验讲义中提出的原理、方法、线路图及操作步骤,认真完成。每个验证实验中增加了3~5个思考题,让学生分析思考。通过这4个验证性实验,使学生对微机原理和扩展接口芯片的工作原理有一个更深的理解。
第3类为:微机原理系统仿真试验。实验内容包括微机原理最小应用系统设计、可编程I/O口扩展、键盘与显示、D/A转换、A/D转换等方面的硬件设计和相应软件设计及调试。完成这个实验,使学生在微机原理、数字接口电路、模拟电路等知识的综合应用方面得到较全面锻炼。
第4类为:综合设计和研究性实验。要求学生运用已掌握的理论知识,根据自己所提出或教师给出的题目,进行方案设计、编程、安装、调试。综合设计和研究性实验的最大特色就是没有现成的模式可循。学生需要独立完成硬、软件设计和调试。在调试过程中,学生自己动手分析解决实验中出现的问题。在解决问题的过程中进一步加深对微机原理应用系统的硬件电路和软件设计的理解。
2,改革实验室管理模式
实验室是培养高素质创新人才动手能力的重要场所。为了培养学生的创新意识和应用能力,我们在进行教学改革的同时,实验室在管理上实行开放式管理。为了充分发挥学生的学习潜能,满足广大学生的学习要求,在确保正常教学的前提下,实行业余时间开放实验室。这样,对刚开始学习微机原理的学生可以充分利用课余时间在实验室反复实践,加深对课堂内容的理解。对有一定微机原理基础的学生,可以结合自己的专业和爱好,进行一些小型设计、小型制作和创新。它是实验教学的一项很好的补充,不仅提高了实验装置的利用率,也满足了各种层次学生的需求,使学生有更多的实习锻炼机会。
3,大力开发CAD教学软件
CAD具有可视化的内容、影象丰富、逼真等特点,通过计算机的自动演示和操作来引导学生学习微机原理。这是改革微机原理教学手段的最好方式。它可以使教学变得生动有趣,提高学生的学习兴趣,方便学生的理解。
4,改革实验考试制度
随着教改的深入,人才培养已从过去的应试教育向素质教育转化,考试是一种检查和促使学生学习的一种但不是唯一的手段。为了加强对学生动手能力的培养,把含有实验内容的课程考试分为理论考试与实验考试两部分很有必要,教师根据情况确定两种考试成绩在总成绩的比重,以促进学生对实验课程的重视。
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