《微機原理與接口技術》教學改革實踐與探索

《微機原理與接口技術》教學改革實踐與探索作者：余華芳何永玲王寧來源：《教育教學論壇》2013年第02期摘要：本文根據(jù)多年教學經(jīng)驗總結，提出微機原理與接口技術教學改革措施和方法。從課堂教學組織、教學方法、實驗考核、課程設計、考試等環(huán)節(jié)進行全方位教學改革，提高課程教學的生動性和立體化、可視化，降低學生學習難度，提高學生學習興趣、積極性和能動性，從而大大提高該課程的教學效果和教學質量。關鍵詞：微機原理與接口技術；教學改革；課堂教學組織；課程設計一、引言《微機原理與接口技術》是電子信息類相關專業(yè)的一門重要的基礎課程，是學生學習后續(xù)課程、畢業(yè)設計乃至今后工作的重要技術基礎。但該課程內(nèi)容繁多，概念抽象，歷來為教師和學生公認的一門難啃的骨頭。如何教、怎樣教好該課程是所有講授該課程教師面臨的重要課題。筆者通過不斷學習更新自己的知識，引進新的教學手段、方法，總結多年教學經(jīng)驗，圍繞如何提高課程的教學質量和教學效果進行教學改革探討。[1]二、精心組織課堂教學合理組織課堂教學非常重要，其優(yōu)劣直接影響學生的學習興趣和教學效果。精心組織課堂教學不僅包括教學內(nèi)容的組織，還包括教學方法、教學手段、思想引導等方面的組織。[2]（一）撥云見日，點醒夢中人（二）激勵學生，讓學生對該課程感興趣1.站在學生的角度激勵學生。年輕的大學生個個爭強好勝，自學能力強，思想活躍，精力旺盛。再難的電子游戲不教就會；再先進的便攜式電子產(chǎn)品，不看說明書很快就玩轉；那么，既然本課程只是一本說明書，只要同學們努力學習，跟著老師的教學進度，課前多預習，課后多復習，實驗多動手，平時多練習，沒有學不會的。希望同學們把此課程當一本說明書來看，來學習，相信同學們完全可以攻克難關。通過此番激勵，大大增加了學生學習信心和積極性。2.列舉恰當例子，吸引學生的興趣。匯編語言指令及其編程是微機原理與接口技術的一個重要知識點。它是一種面向機器的程序設計語言，是計算機能提供給用戶的最快而又最有效的語言，也是能夠利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一語言。但相對于計算機高級編程語言，匯編語言指令多，注意事項多，規(guī)則多，概念多且抽象，學生學起來很快會感到比較困難和枯燥。為此，在講解匯編語言指令時，列舉一個完全用機器語言指令編寫的程序（匯編語言編譯之后產(chǎn)生的機器碼），該程序所占字節(jié)不多，但運行后呈現(xiàn)3D游戲迷宮視頻效果，具有音樂背景、顏色鮮艷、畫面清晰、動態(tài)滾動的3D效果，從視覺上給學生強烈震撼。此時無聲勝有聲，教師無需多言，學生就能明白匯編語言指令相對機器語言好學多了，無形中增強了學生的學習興趣和信心。（三）讓死的知識立體化、可視化通過采用各種新的教學手段，使難學難懂的知識生動化、立體化、可視化，降低學生的學習難度。1.采用多媒體課件、flash動畫演示?！段C原理與接口技術》概念多，且非常抽象。學生見不到實物，看不到現(xiàn)象，就不知道書本講的是什么，老師說的又是什么。別的電子類課程，學生通過自學，很多能學懂的。但此課程，從筆者迄今為止的調查來看，幾乎沒有同學能夠無師自通的。大都提到，看課本幾遍，不知道書本在講些什么。該課程的抽象難懂，由此可見一斑。筆者在教學中，將許多抽象的概念，用flash展現(xiàn)出來。CPU的內(nèi)部結構知識點多，專業(yè)術語多，各種寄存器同時出現(xiàn)在此，各有各的用途，各有各的使用注意事項，沒有實物和現(xiàn)象可看，學生學習時常常感覺枯燥、困難，但這些知識點又是后續(xù)課程內(nèi)容的基礎，不容錯過。筆者在講解CPU內(nèi)部結構時，用一個flash圖生動展示CPU在執(zhí)行一條指令MOVDI]，AX時，CPU內(nèi)部機構是如何運作的。該指令的機器碼為8904H，其中（AX）=3456H，（DI）=3000H，（DS）=2000H。就這樣一個flash演示圖，可以生動形象地解釋和說明CPU內(nèi)部運行機制，解釋什么是機器碼，它與匯編語言指令是什么關系，機器碼存放在什么位置，CPU是如何取得該機器碼的，還可以解釋內(nèi)存的作用等等抽象知識和概念。2。采用仿真軟件輔助教學?！段C原理與接口技術》尋址方式是該課程的教學難點和重點。筆者采用Emu8086軟件輔助教學，課堂現(xiàn)場演示、現(xiàn)場仿真，對每一種尋址方式都采用具體指令仿真演示，讓學生看清數(shù)據(jù)是如何傳送的。在講授時，首先，利用尋址方式的理論進行分析，數(shù)據(jù)應該傳送到哪里？傳送后的結果是什么？然后利用軟件仿真驗證，實現(xiàn)理論指導實踐，實踐驗證理論。百聞不如一見，通過仿真，加深學生對尋址方式的理解，使抽象、看不見的知識可視化、結果化，降低了學生的學習難度。[3]3.抽象的概念通俗化、實物化。如：課程中提到總線的概念，這個概念聽起來好像很神秘，但筆者告訴學生，其實平常大家用到的U盤、手機數(shù)據(jù)口等等，就是一種USB總線。總線通俗地講就是一種接線方式，其實物就是各種引腳，以及其上傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議或規(guī)則。課程中提到的數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線，其實就是CPU芯片傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號的引腳。通過這些通俗的講解，使同學們產(chǎn)生感性認識，從而比較容易接受這些看似抽象的概念。在講解CPU操作時序時，同學們常常難以理解，為什么要講這個內(nèi)容，看似好像對整個課程無用。筆者就請同學們閉上眼睛想象一下現(xiàn)實生活中，如果沒有時間概念，我們的生活將是怎樣的？不難想象，必定雜亂無章，混亂一片。這樣的例子舉不勝舉，由于篇幅的原因，在此不再贅述。4.充分利用網(wǎng)絡，實現(xiàn)課堂教學時空立體化。如今高校的教師不似從前的教師——住在校園里，而是分散在全市各地，教師須趕校車或公車上下班。因此，筆者充分利用網(wǎng)絡資源，進行課后輔導。學生有問題可以通過博客留言、問問題；可以通過QQ與老師互動，還可以通過飛信向老師提問，達到課堂教學時空延續(xù)和立體化。不僅如此，筆者還充分利用豐富的網(wǎng)絡資源、先進的影像視頻等資料，豐富課堂教學內(nèi)容，跟進科技發(fā)展前沿，使課程教學具有先進性、新穎性、可組合性和可擴充性等特點，開拓學生的視野，發(fā)散學生的思維，使學生了解課程在現(xiàn)代科技中的應用，達到提高課程教學質量和教學效果的目的。[4]三、改革教學方法1.追本溯源法。在教學時，不是照本宣科、按部就班地按照教材講授知識。而是帶領學生跳出圈外看本質，采用追本溯源法，使學生知其然，更知其所以然。在講授尋址方式時，首先提問學生，為什么在學習匯編語言時要學習尋址方式？其實質是什么？在學生獨立思考后，告訴學生：其實同學們在課程中看到的匯編語言指令，除立即數(shù)外，指令中的操作數(shù)，表面上看到的都是地址，實際參與運算和傳遞的是地址單元里的數(shù)據(jù)或內(nèi)容，為了要知道是什么數(shù)據(jù)參與運算或傳遞到哪里去了，必須學會計算地址，即學尋址方式。這就是尋址方式的實質。在講存儲器為什么分段時，筆者從CPU內(nèi)部結構及地址總線數(shù)與尋址空間大小的關系等幾個方面講存儲器分段的本質，并假設這個問題讓學生自己解決，能用什么更好的方法，讓學生自己去思考，尋找答案。通過思考后，同學們更能深刻理解《微機原理與接口技術》的各種解決方法，促進其更好地掌握知識點。2.課堂師生互動法。除了上文筆者提到的課堂假設提問與學生互動外。筆者還會精心設計與課程講授內(nèi)容息息相關的問答題，與學生互動，調動學生學習的積極性，達到鞏固課堂所學知識，加深理解，提高學生掌握效果。允許學生大膽假設，大膽提問，鼓勵他們不要怕說錯，失敗乃成功之母，錯了糾正了更能學到知識。堵不如疏導，這種課堂互動法不僅活躍了課堂氣氛，也營造了質疑老師、質疑權威的氛圍，更能使老師掌握學生的學習情況，改進教學方法和教學進度。3.理論—實踐—理論法。《微機原理與接口技術》是一門實踐性極強的課程，要想真正學好并和掌握該課程，最好方式是對它進行充分的實踐。一方面，在理論教學過程中，教師要講清、講透理論知識和各芯片各部分原理，設置合理的實驗目的、實驗內(nèi)容和實驗要求，讓學生根據(jù)課堂所學知識，根據(jù)理論指導實踐的原則做好實驗預習報告，并上機調試。另一方面，實驗過后，教師應在課堂上對實驗過程的碰到的問題、現(xiàn)象和實驗結果與學生進行探討，讓學生掌握實驗驗證理論的分析過程和方法，加深理解理論指導實踐、實驗驗證理論的過程。4.授人以魚不如授人以漁法。在課程教學中，筆者經(jīng)常教授學生學習方法，讓學生從紛繁復雜的知識中找規(guī)律，找方法。如，剛開始學習這門課程時，名詞多、概念多、知識點一下子全涌現(xiàn)出來，而這些知識學生又必須掌握，但一時又無法完全掌握時，筆者告訴學生，其實不需要馬上死記硬背這些知識點，只要心中對這些知識點有個大概的印象，在后續(xù)課程內(nèi)容中用到這些知識點時，應及時向前翻看相關知識點，在應用中學習，不僅加深認識和理解，而且掌握得更牢固，學起來更輕松。再比如學習匯編語言指令時，告訴學生用英文記指令，因為匯編語言指令是英語單詞的縮寫，所以記其英語單詞，從實質上記住了指令的操作意義。通過授之以漁的教學方法，使學生學習本門課程的難度大大降低。四、改革實驗考核方法實驗考核更注重實踐，注重實驗過程，實驗報告考核其次。首先，教師根據(jù)教學內(nèi)容，精心設計實驗教學內(nèi)容，使其與課堂教學內(nèi)容緊密結合，并早早將實驗內(nèi)容發(fā)給學生，以便學生提前預習。其次，在實驗過程中，鼓勵學生大膽創(chuàng)新，有新的想法、新的思路，馬上通過上機實驗去驗證自己的想法，鼓勵學生在上機調試時不要怕出錯，出了錯，解決了問題，這樣一個反復的過程才更能學到東西。第三，教師在實驗前提出合理要求，如要求理論指導實踐，先理論分析，后實驗驗證，或理論分析實驗結果的對錯等等。第四，改革以往以實驗報告定實驗成績的方式，注重實踐，注重實驗過程。每次實驗考核主要以實驗現(xiàn)場過程表現(xiàn)和實驗結果打分，并現(xiàn)場提問理論分析情況考核打分。第五，實驗報告考核層次，要求實驗報告中主觀的東西多一些，如多寫寫實驗中碰到的問題、如何解決及實驗心得體會?？傊?，實驗考核實實在在的東西，不玩虛的，并提高實驗在期末考試總成績中的比例。通過此番實驗改革，學生實驗前預習和實驗過程中的積極性大大提高了，一改往常實驗不預習、實驗時拖沓懶散的學習風氣。同學們個個都積極預習，不懂的還主動找老師詢問，實驗時注意力高度集中，實驗效率大大提高，達到了良好的實驗效果。五、課程設計改革課程設計是最考驗學生綜合運用所學知識能力的手段之一。此時學生須將所有已學知識融會貫通，通過查閱大量文獻資料、自學等手段，達到完成教師布置任務的目的。筆者的課程設計是在平時實驗的基礎上，綜合《微機原理與接口技術》課程中的各章節(jié)知識，在學生力所能及的范圍，做一個貼近現(xiàn)實生活的系統(tǒng)（如交通燈、定時器、計時器等）或作品，或定一個作品方向讓學生自由發(fā)揮做作品。最后，以小組或個人的形式，每組或每人提交一個作品（包括實物作品或仿真作品）。筆者設定課程設計部分的成績占期末考試總成績的10%，不完成課程設計的將沒有此部分成績。課程設計過程中，教師須加大引導。畢竟課程設計對學生來講，比平時實驗難度大很多，學生常常有畏難情緒，常感到難以入手。此時，教師一方面給予更多的提示和指導外，另一方面讓先進帶動后進，讓學習掌握知識好和動手能力強的學生多指導其他學生。最后，對已經(jīng)做出作品的隊伍或學生加大宣傳和鼓勵，榜樣的力量是無窮的，很快班里其他作品也會像雨后春筍一樣一個個破土而出，使得學生收獲成功的喜悅，最終真正掌握并靈活運用本課程所學知識。六、考試考核改革通過上文中的實驗考核改革、課程設計改革，加大了平時考核分值，降低期末理論考試比重。其目的就是強調學生分析問題、解決問題和實踐、動手能力，使學生真正學到東西，理解和掌握知識，而期末考試也不是目的，它只是一種檢驗學生理論知識學習效果的手段而已。這種以實踐和理論相結合的考核方式，以培養(yǎng)學生的實踐、動手能力為目的，可以克服傳統(tǒng)以標準化客觀命題為主的考試的弊端，最大限度地調動學生學習知識、運用知識的積極性和能動性。[5]七、結束語通過以上各環(huán)節(jié)全方位的教學改革，提高了課程教學的生動性和立體化，降低了學生的學習難度。學生上課時敢大膽提問了，課后也大有問題可問了；實驗過程中提問的人明顯增多了，預習實驗的也增多了，學生的學習興趣、積極性和能動性提高了。這些情況在一定程度上反映了改革措施和方法的有效性，達到了提高該課程的教學效果和教學質量的目的。目前，我們的改革只是初步的，如何進一步培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力等方面的工作將是我們今后需要進一步探索和努力的方向。[5]參考文獻：[1]王佑湖.“匯編語言程序設計”課程教學方法的探討[J].教育與職業(yè)，2008，（2）：127-128.[2]范喆.匯編語言課程的教學設計探討[J].高教論壇，2008，（4）：140-141.[3]谷兆麟，趙杰，沈怡麟.基于EMU8086的虛擬微機系統(tǒng)實驗的設計[J].天津職業(yè)技術師范大學學報，2011，21（1）：54-56.