“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践

第３Ｏ卷第５期　电气电子教学学报　Ｖｏ１．３Ｏ　Ｎ０．５　２００８年１０月　ＪＯＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＥＥＥ　０ｃｔ．２００８　‘‘　微机原理与接口技术’’课程教学的探索与实践　张兰红，陆广平，周云龙　（盐城工学院电气工程学院，江苏盐城２２４００３）　摘要：本文介绍了在“微机原理与接口技术”教学中采取的若干教改措施：做好绪论课的教学，改革教学内容，采用模块教学，精心设计多媒体　课件，采用灵活多样的教学方法，改革实践环节等。实践表明，教学改革取得了很好的教学效果。　关键词：教学改革；教学实践　中图分类号：Ｇ４２０　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０６８６（２００８）０５—００９３—０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＨＡＮＧ　Ｌａｎ－ｈｏｎｇ，ＬＵ　Ｇｕａｎｇ－ｐｉｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｙｕｎ－ｌｏｎｇ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ　２２４００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏ－ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｇｉｖｉｎｇ　ａ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｃｌａｓｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ，ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｔＯ　ａｃｔｉｖａｔｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ＂ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｄｅｓｉｒｅ，ｕｓｉｎｇ　ｍｏｄｕｌｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ａｍｏｎｇ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｃｏｕｒｓｅｗａｒｅ　ａｔ　ｐａｉｎｓ　ｔｏ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｕｓｉｎｇ　ａｇｉｌｅ　ａｎｄ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ａｃｔｉｖａｔｅ　ｔｅａｃｈ—　ｉｎｇ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｏ　ｔｒａｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｓｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｈａｖｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　“微机原理与接口技术”课程内容包括ＣＰＵ工　目前国内各高校大多以１６位８０８６／８０８８ＣＰＵ作为　作原理及汇编语言程序设计、存储器工作原理及其　主要内容进行教学。而微处理器已发展到６４位，因　扩展设计、接口电路工作原理及其应用设计三大部　此一些学生认为该课程没有什么用处。还有一些学　分，是一门涉及计算机硬件与软件技术的综合性课　生认为微机内部组成复杂，要搞懂它的原理不容易，　程。探索“微机原理与接口技术”的教学方法，激发　畏难情绪严重。　学生的学习兴趣，使学生学完本门课程后具备微机　（２）课程中有许多分散和零碎的知识点，一般情　软、硬件协同设计的能力，是从事该课程教学的教师　况下，教学没有强调它们在微机系统中的位置，没有　面临的重要任务【１－３＿。　将它们与微机系统联系起来形成一个有机的整体。　（３）对微机中有关工作过程的教学重视不够。　１教学现状　许多学生学了本课程后，对微机的有关工作过程仍　（１）学生对课程意义不明确，学习主动性不够。　不清楚。　收稿日期：２００８—０４—１４ｄＳＮ日期：２００８—０７—１３　基金项目：２００６年度江苏省高校“ＮＮｍＮ＂￣Ｎ　第一作者：张兰红（１９６８一），女，博士，副教授，主要从事微机控制与电机控制方面的教学科研工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｌａｎｈｏｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ　９４　电气电子教学学报　第３Ｏ卷　（４）课程的概念和专用名词多，汇编语言指令丰　富，编程复杂，接口芯片多，学生不容易理解。　（５）验证性实验不能达到培养学生的设计能力　与创新能力。　其汇编指令与机器码如下：　ＯＲＧ　００００Ｈ　地址　机器码　ＭＯＶ　ＡＬ，ＯＦＨ　０００００Ｈ　Ｂ０Ｈ　ＯＦＨ　ＡＤＤ　ＡＬ，０８Ｈ　００００２Ｈ　０４Ｈ　０８Ｈ　ＨＬＴ　００００４Ｈ　Ｆ４Ｈ　２教学改革与实践　（１）做好绪论课的教学，提高学习兴趣　绪论课中向学生强调本课程是单片机原理与应　用、ＤＳＰ、计算机控制技术及嵌入式系统等内容，是　以第一条指令为例，取操作码分析的过程分为　７个步骤，如图２中①到⑦所标。　诸多后续课程学习的基础。绪论课重点讲述该课程　在各个领域中的应用，给学生展示高年级学生利用　课程设计与毕业设计开发的微机控制系统实物、电　子设计竞赛参赛与获奖作品及教师在微机控制方面　的科研成果实物。简要地讲解系统的工作原理及其　中涉及到的本课程的知识。　（２）改革教学内容，激发求知欲　我们在常规教学内容基础上，介绍微机技术，如　８０４８６、Ｐｅｎｔｉｕｍ等新型ｃＰＵ的特点、现代微机系统　中的总线技术及高速缓存技术等。　（３）采用模块教学，加强知识点的有机联系　课程开始时向学生展示图１所示的教学模块。　图２指令执行过程图　讲解时将①到⑦一步一步的演示，涉及到的部　分用高亮线条表示，未涉及的部分用灰色线条表示。　整个教学内容包括基础知识、微型计算机硬件及软　件三个一级模块。微型计算机硬件模块中ＣＰＵ、存　储器及Ｉ／Ｏ接口三个二级模块通过总线联系在一　起，构成计算机主机，外设模块通过Ｉ／０接口和　这样学生不光掌握了指令的执行过程，对ＣＰＵ的　功能结构、存储器结构、存储器物理地址的形成以及　ＣＰＵ对存储器的控制作用等都有了深刻的印象。　（５）采用灵活多样的教学方法　ＣＰＵ内部结构、指令系统、接口芯片的引脚功　ＣＰＵ交换信息；软件模块包括指令系统与程序设计　两个二级模块。　微机原理与　能与内部结构中有许多名词是由几个英文字母构成　的助记符组成的，孤立记忆很困难，若采用联想法，　对助记符联想它是哪些英文单词的缩写，则很容易　记忆。　不同的接口芯片的内部结构、外部引脚都不同。　攀　圈　外设　还　圈　讲解时则可以采用对比法，找出不同芯片的相同点　与不同点。　（６）改革实践教学环节，培养设计创新能力　图１微机原理与接口技术教学模块　为提高实验教学效果，我们采用了验证性与设　计性实验相结合，实验教学与电子设计竞赛、机器人　大赛等课外科技活动相结合的教学方法。　验证性实验包括：①汇编语言程序设计与调　试，②并行接口８２５５，③定时器／计数器８２５３，④中　断控制器８２５９Ａ，⑤Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器，⑥串行　图１中一级或二级模块代表章的内容，三级模　块代表节的内容，这样学生会很容易明白课程内容　主线和各章节之间的关系，建立起微机系统概念。　（４）精心设计多媒体课件　采用多媒体课件可以清晰地演示微机的工作过　程和原理。以０ＦＨ＋０８Ｈ在计算机中的实现为例，　通信控制器８２５１。　设计性实验有两类：一是对课本范例进行改　第５期　张兰红，陆广平等：“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践　９５　造。实验指导书上给出了实验项目，而没有实验　连线与源程序。虽然教材上有相似的范例，但由　于连线方式和端口地址不同，学生必须在对实验　系统板的原理图及可用资源充分理解的基础上，　自己连线和编程。如步进电机控制实验就是采用　这种方法；二是根据实验板资源进行的设计性实　验。验证性实验部分已有８２５５和８２５３独立的实　３结语　“微机原理与接口技术”课程通过近几年的教学　改革，取得了较好的教学效果。学生普遍反映明确　了课程意义和应用领域，学习有了兴趣与动力。由　于采用了模块教学，学生能够把握课程的脉络，实验　课改革提高了他们的工程实践能力和设计创新能　验，要求学生设计将８２５５和８２５３联合起来进行　交通灯控制的实验，在连线、地址分配及编程上学　生自己独立完成。　力，学生的自信心加强了。在做毕业设计时，有相当　一部分同学积极要求选择这方面的课题。　另外，我院电气工程及其自动化、电子信息工程　及自动化等专业每年都要举行一届电子设计竞赛，　从中选拔全国大学生电子设计竞赛和机器人大赛的　参赛学生。我们鼓励学生选择微机控制方面的参赛　题目。在预赛时，每个班级会有半数以上的学生参　加，其中不少学生会拿出很好的作品。　参考文献：　Ｅ１３阎波，李广军．关于“微机系统原理与接１３技术”课程的改革与探　索口］．成都：电子科技大学学报社科版，２００５（７）增刊：６６—６８．　Ｅ２３胡俐蕊．结构教学观在“微机原理与接口技术”课程中的应用　ＥＪ３．兰州：高等理科教育，２００６（４）：１０４—１０６．　［３］汤小安，王文惠，郝建新等．“精讲多练”打造“微机原理与接１：３技　术”精品课程口］．长沙：高等教育研究学报，２００７，３０（２）：５８－５９．　（上接第９２页李　勇等文）　（４）通过物理本质分析ｚ　。　因为漏抗和电阻是同一个量纲，而现在采用的　基础扎实，思路灵活，真正做到了学以致用。所以，　该方法的评价应该是最高的，评分可以给满分。　是一个线性变换，所以相同量纲的物理量的处理原　则一定是一样的，否则所有电路方程式就不成立了。　因为电阻归算乘以ｋ　，所以漏抗归算一定也是乘以　５　结语　针对学生反映“电机学”的原理复杂及难于理解　ｋ　。讨论中只有一个学生采用了这种方法。语言很简　单，结论很明确：ｚ　。一ｋ２ｚ　。。　等困难，在课堂教学中我们进行了一种新的尝试。　通过提出问题，学生思考并阐述问题，把一个难点从　多个方面进行了论述，并且充分发挥了学生的主观　４总结和点评　老师对讨论中几种方法作出了如下点评。　方法（１）是最容易想到的也是最直接的方法，说　明该学生基础扎实，依靠自己学到的知识很好地解　决具体问题。但因其过于循规蹈矩，思路不够灵活。　评分为良好。　能动性和参与意识。经过多次的试验，取得了很好　的效果。我们也在归纳其他章节中的类似问题，以　期能更多地在课堂上实现师生互动，提升课堂授课　效果，让学生在学到专业知识的同时，提高具体分析　问题解决问题的能力。　参考文献：　Ｅ１３李书权，曾令全，王秀云．电机理论教学的探索与实践ＦＪ］．南　京：电气电子教学学报，２００６，２８（１）：４５—４７．　Ｅ２３　肖金凤，龚学余，王有香．电机学精品课程建设的实验教学改革　方法（２）的使用说明该学生基本概念非常清楚，　比第一种方法进了一步。从源头提出了解决方法，　能适用于不论是从副方向原方归算。评分为优。　方法（３）是一个很好的方法，说明该学生思路很　灵活，能利用已经掌握的知识去学习未知的知识。　而且，无功功率的概念很清晰，这可能是一般的学生　研究［Ｊ］．天津：电力系统及其自动化学报，２００７，１９（５）：１２５—１２８．　Ｅ３３刘少克．对比式教学法在电机教学中的应用ＥＪ３．湘潭：湖南工　程学院学报，２００２，１２（３）：２２—２４．　所不具备的。评分为优上。　方法（４）是最好的方法，说明该学生概念清楚，　ｒ４］黄文新，朱学忠，刘闯．“电机学”开放式教学的创新探讨口］．南　京：电气电子教学学报，２００６，２８（６）：１０９—１１１．