“微型计算机技术”课程实践教学探讨

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　　摘 要 本文介绍了长江大学计算机专业“微型计算机技术”课程实践教学方法，该方法在明确教学目标和准确定位教学对象基础上，通过对实践课程中实验课和课程设计的教学内容和手段上的优化，采用一体化教学模式，使教学过程循序渐进，最终达到增强学生学习信心、提高教学质量的目的。
　　关键词 微型计算机技术 实践教学 一体化教学模式
　　中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.059
　　Discussion on the Practice Teaching of Microcomputer Technology Course
　　LEI Ming[1]， CHENG Sixiang[2]
　　（[1] School of Computer Science， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434023；
　　[2] Yangtze University Library， Jingzhou， Hubei 434023）
　　Abstract This paper introduces the practical teaching method of the course "Microcomputer Technology" for the computer major of Yangtze University. Based on the teaching objectives and positioning of teaching objects， through optimizing the teaching content and means of experiment course and course design in practical course， the method uses the integrated teaching model， make the teaching process step by step. At last， the aim of enhancing students' confidence in learning and improving teaching quality is achieved.
　　Keywords microcomputer technology； practical teaching； integrated teaching model
　　0 前言
　　“微型计算机技术”不仅是计算机专业本科教学的主要专业基础课程与主干课程，也是控制科学与工程、电子信息工程、通信工程、机电一体化等相关专业的一门重要专业必修课。[1-2]该课程是一门综合性、应用性很强的硬件类课程，主要讲授微型计算机电路体系结构和工作原理、汇编语言编程、中断控制等输入输出技术的基本原理、常用接口芯片使用方法等，开设该课程的目的是使学生掌握微型机的工作原理，建立微机系统工作的整体概念以及初步具有应用微机软硬件系统开发的能力。[1]“微型计算机技术”课程教学的特点是知识面广、内容抽象，学生在学习过程中感到枯燥无味，容易产生畏难情绪。[3-4]为了改善课堂理论教学效果，使学生从理论学习到感性认知过程中快速建立完整的知识体系，有效掌握设计方法，充分理解微型计算机的工作原理，我们要发挥好该课程实践教学环节的重要作用。我校该课程的实践教学通过近五年的不断摸索，从教学手段和教学内容方面优化总结出一套教学模式供大家探讨。
　　1 总体思路
　　我校计算机专业“微型计算机技术”课程教学采用了基于Intel80X86体系开设，主要將微机原理、汇编语言、接口技术等知识整合在一门课程里面。课程教学分为理论教学和实践教学，实践教学又分为课内实验环节和课程设计环节。
　　实践教学能够很好的帮助学生理解理论知识，同时也能培养学生较好的实践能力以及一定的创新能力，所以一套适合的实践教学模式就显得尤为重要。过去课程的实验环节，各个实验内容相对独立，课程设计环节安排在课程结束以后，难度较大并且与课内实验耦合性不强。尽管在一定程度上辅助了理论教学，但这种孤立的实验与课程设计的教学方式并没有取得最佳教学效果。
　　为了保障实践教学充分发挥作用，总体思路是：第一，加大实践教学的学时比重，我校该课程实践教学占该课程总学时的46%；第二，在原来的实验的基础上重新设计了实验内容，使得实验内容上有层次性，实验之间有关联性，并且保障实验时间安排与理论教学时间上的契合；第三，重新设计了课程设计内容，使课程设计内容与实验内容有强相关性，保证前后内容的递进关系，即采用一体化教学模式。
　　2 实验课程开设
　　实验课主要作用是帮助大家理解课堂理论教学中抽象的概念，巩固所学习的知识，建立从理性到感性认知。
　　首先，实验时间要合理规划。艾宾浩斯遗忘曲线揭示了人类遗忘的发展规律，即“先快后慢”原则，知识在学习后，在记忆的最初阶段遗忘的速度很快，以后逐渐减慢，到相当长的时间后，几乎就不再遗忘了。[5]在这个过程中，经过及时的复习，这些短时的记忆就会成为一种长时的记忆，实验就是一个非常有效的巩固和强化的一个手段。根据授课要求先安排课程理论教学进度，然后将与之相关的实验课安排在当前周或者最迟在下一周进行，保证理论教学与实验教学时间间隔尽量最小，同时实验课前将实验内容提前告知学生预习。
　　其次，实验指导要落实到位。只有理论课老师才最了解上课进度，了解同学们掌握理论知识的情况，所以该课程授课老师要亲自教授实验课，实验室老师只能是参与实验辅导。
　　再次，实验定位要准确清晰。学习本身就是一个循序渐进的过程，在有限的实验课时间里不可能掌握太多的知识，而实验的目的在于知识的巩固和感性认识的提高，所以我们将实验定位在验证性实验为主、设计性实验为辅，这样既达到实验课目的，也能提高学生的学习积极性和自信心。 　　最后，实验内容要精心组织。实验课要根据理论课的授课内容设计对应的实验项目，既要保证每次实验有独立的任务与目标，也要保证每次实验有一定的关联性和延续性。我们一共设计了6个实验，前面两个为汇编语言实验，后面四个为关于接口的实验。第一个实验主要是熟悉汇编语言编程环境，汇编指令基本调试方法，顺序程序基本的编写；第二个实验有了第一次的基础，主要是设计分支程序和循环程序，设计的程序无需多难而重点在于设计过程、调试过程以及程序结构的认知上；第三个实验为8255接口芯片实验，主要实现用开关控制发光二极管显示，要使用汇编语言编程加上电路搭建；第四个实验是定时计数器实验，主要实现定时计数器控制8255芯片从而控制发光二极管的显示；第五个实验是中断接口芯片8259实验，主要是定时计数器向中断接口芯片发出中断请求信号，再由中断服务程序控制8255芯片从而控制发光二极管的显示；第六个实验是串行通信实验，主要为一台计算机向另外一台计算机通过串口发送命令（信息），收到信息后根据信息的不同控制8255接口芯片从而控制发光二极管的显示。每个实验中都会在验证完成后布置1-2道思考题给有能力的同学继续完成。可见，每个实验的内容在层层递进，这种循序渐进的实验内容设计使学生自然而然的巩固了所学知识。
　　3 课程设计的开设
　　课程设计属于综合性的实践课程，培养学生综合分析和解决问题的能力，是理论课和实验课后的一次升华和提高。
　　首先，布置时间要合理。课程设计安排在理论课结束后，过去课程设计任务的布置时间为课程设计第一次课，而课程设计时间只有两周，通过这些年的教学发现在短时间里完成一个课程设计其效果不太理想。我们现在将课程设计任务布置提前一个月，让学生有充分时间消化任务，在正式开始课程设计之前基本可以完成系统功能设计、电路设计、程序设计等环节，实际课程设计时候主要为连线、调试工作。
　　其次，实现手段要恰当。当任务布置时，同学们可以采用Proteus软件设计电路图，编写程序仿真运行。尽管仿真方式也可以完成课程设计，但实际课程设计中，我们要求采用硬布线方式完成，开始课程设计时我们会将课程设计试验箱、芯片、连接导线、工具包发给学生，这样同学们通過实际连接电路、调试程序可以很清晰地体会软硬件结合，对计算机硬件设计会有更深刻的理解。
　　最后，任务内容要规划。文章总体思路中已经提到课程设计要与实验内容有很强的关联性，要让之前实验内容成为课程设计的一部分子任务，所以在规划课程设计任务时，我们需要将所做的实验内容考虑进去，整个课程实践教学的设计采取一体化设计模式，也就是既要有实验一和实验二的汇编语言程序设计，也要包含并行接口8255使用、中断接口8259使用、定时计数器8254使用等，之前实验设计的电路、程序在课程设计中稍加修改就可以使用，任务要有一定难度，也要保证大多数学生能够按时保质完成。近几年我们已经设计了若干个课程设计题目，比如交通灯控制系统、电梯控制系统、点阵显示系统、温度采集系统等，每个题目的结果是开放性的，我们不要求有一个统一的结果展示，只要合理就可以，比如交通灯控制系统需要同学们实际去路口观察交通灯的运行情况，根据自己的理解做出自己的系统，可以使得同学们分析问题、解决问题的能力得以提高，老师也可以根据结果给出不同的评级。
　　4 总结
　　实践教学是教学中非常重要的环节，针对不同的学生群体需要定位准确，合理安排，只有适合的才是最好的。按照上述实践课教学方式，近几年从实际教学情况来看，学生通过实验课和课程设计一体化实践教学的训练，学习热情提高，理论知识和实际动手能力普遍增强，特别是课程设计任务的合理设置，增强了同学们学习自信心，取得了非常好的教学效果。
　　*通讯作者：程思祥
　　基金项目：湖北省教育厅人文社会科学研究项目“双一流建设背景下地方高校学科服务体系构建”（项目编号：18Y052）；长江大学2018年“双一流”建设项目资助
　　参考文献
　　[1] 雷鸣.“微型计算机技术”教学模式改革探讨[J].长江大学学报（自然版），2011.8（6）.
　　[2] 马义德，王兆斌，绽琨，汤书森，马俊.“微型计算机原理及应用”课程的教学改革[J].电气电子教学学报，2018.40（3）：61-64.
　　[3] 白凯，熊晶，文汉云.非计算机专业“微型计算机技术”课程的教学改革探索[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2009（2）：383-384.
　　[4] 刘元超.“微型计算机技术”课堂教学方法改革探讨[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2010（3）：698-699.
　　[5] 姜乾金.医学心理学[M].杭州：浙江大学出版社，1988.7：46-47.
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