微機原理與接口技術課程改革研究〔〕:

摘要：在微機原理與接口技術課程改革中，重新組織教學內容，引入專題化組合式教學；注重理論，以工程貫穿整個教學過程。在施行過程中，每次授課4學時以配和專題教學。重視理論，相關內容機房授課，引入Proteus仿真環境并配合實驗室內實驗箱，先在微機中仿真、然后在實驗箱上最終實現工程。經過理論，學生對微機系統、匯編語言、接口構成都具有良好的掌握，對微機系統構造及工作原理有了整體和深化的理解。

關鍵詞：微機原理與接口技術；課程改革；專題化組合式教學；工程驅動

本文引用格式：王桂蘭,秦金磊,朱有產.微機原理與接口技術課程改革研究[J].教育現代化,2022,6(12):74-76+102.

?微機原理與接口技術?課程作為計算機根底課，旨在使學生進一步掌握微型計算機工作原理及接口應用技術，為后續課程相關計算機應用打下堅實的理論根底。

課程包含40個學時的理論學時和24個學時的理論課程，教學內容包括微機工作原理、微機硬件〔CPU、存儲器、接口及總線〕構造、匯編語言程序設計。其中，微機工作原理局部內容繁多、抽象。在學習過程中往往感覺學時偏少、內容晦澀、枯燥乏味，逐漸失去了興趣及信心。要純熟掌握匯編語言程序編寫，進步動手才能，那么需要進展較多上機練習。同時，為了對微機工作原理有較深化、深化的理解，進步學習興趣，重新設計了教學方案，引入了仿真軟件Proteus，加強了教學過程控制，對課程進展了多項改革，獲得了良好的教學效果。下面從幾個方面來進展介紹。

一傳統教學與課程設置的弊端

微機原理與接口技術課程主要涉及計算機原理、程序設計、匯編指令以及接口技術等內容，目前，高等院校的課程設置與實際教學存在以下幾方面問題亟需解決。

〔一〕以學生為教學客體

局部高等院校在實際教學過程中，仍然以傳統的教學形式為主，思想觀念守舊、教師方法單一，以講解為主的教學形式無法激發學生的學習興趣，對于一些深奧的微機原理理念與概念，只是借助于教材，采取僵硬的灌輸方式，忽略了學生的感受，在課堂教學中，學生只是被動的承受專業知識，沒有發揮主觀能動力的空間，久而久之就會使學生對這門課程產生厭煩心理。

〔二〕教學內容沒有創新

教師在教學課堂往往不能營造課堂的活潑氣氛，教學內容也不能與新出單片機有效銜接,仍然停留在微機概念和原理的表層認知上面，不能深化挖掘有意義，能激發學生學習興趣的教學內容，最終導致學生對微機開發研制的整個過程不甚理解，甚至連最根本的仿真器與編程器都認知模糊。

〔三〕實驗方式單，內容枯燥

接口技術主要以課堂實驗為主，但是目前，課堂的實驗過程往往過于單一，通常情況下仍然以實驗箱為主，局部學生已經對實驗箱原理有了更深化的認知，反復灌輸反而會事那么其反，這種僵硬的教學方法與實驗課程的設置對提升學生的專業技能與知識程度意義不大。

〔四〕考核方式局限性大

試卷考試作為主要的考核方式已經無益于學生綜合才能的提升，學生在平時的學習過程中，大多以教材為出發點，對教材知識可以結實掌握，可是到了理論環節卻知之甚少。學生只重視最終的考試分數，而忽略了學習效果的檢驗與實際適用才能。

二課程改革方向與策略

針對以上存在的問題，應結合計算機系的特點，在教學方向、教學方法、課程設置等方面實行有效的改革策略，以構建一個優化完善的教學及學習格局。

〔一〕拓展微機原理與接口課程內容

微機原理與接口技術課程涉及的內容較為抽象，學生在學習過程中難免遇到瓶頸或者陷入學習誤區，因此，在課程設置方面，應結合同類課程的內容，使其與微機原理與接口技術課程有機的交融到一起，在確定教學方向的同時，參加嵌入式系統、FPGA和DSP等課程，以激發學生的學習興趣。此外，可以將不同體系構架的計算機系統的實現方式作為教學內容融入到現行的教材當中或者課堂教學當中，使其充分發揮承上啟下的作用，為后續學習嵌入式系統課程打下堅實根底。

〔二〕重視C語言開發內容的講解

隨著現代計算機編譯技術的進步，在微機系統的開發過程中，已經很少用到匯編語言的編寫，因此，在課程設置方面，應盡量減少匯編語言的內容，進一步細化微機的根本工作原理內容，而C語言作為一種通用編程語言，教學在實際講授時，應進一步充實C語言的講解內容，使學生可以純熟掌握C語言的編程技巧，為學好微機原理提供根底保障。

〔三〕有效利用多媒體機房

學好微機原理與接口技術課程必須堅持以講授、學習與理論為一體的原那么，建立健全"教、學、做一體化教學格局。當教師完畢課堂知識的講授時，應引領學生利用多媒體機房進展理論操作，通過對實驗箱、開發板的調試，使理論知識與理論技能有機的結合到一起，這樣既能加深學生對微機原理與接口技術知識的印象，同時也可以夯實學生的應用根底，提升學生的主觀能動力。

〔四〕編制實驗教材，整合教學資源

針對軟件開發、電路圖資料、教學課件、設計程序以及實驗資料等，應切合實際的對教學方案與方案大納進展修訂，以滿足學生學習根底課程與實驗課程的需要。教師應不斷創新教學方法，采用拍攝制作教學視頻的方法，將其引入到課堂教學過程，以激發學生的學習興趣。此外，教育機構也應將實驗內包容入到教材之中，并予以實際應用，使學生在實驗環節可以有章可循。

〔五〕提升學生的自主創新才能

高等院校應著力加大開放實驗室的建立力度，對于微機原理與接口技術的課外實驗環節要予以高度重視。在實驗過程中，教師應正確引導學生充分利用實驗室現有的設備儀器等資源，正確對待教師布置的設計任務，以拓展思維、創新思維有效指導實驗過程。學校還可以利用這些實驗資源，為學生們提供一些比賽工程，通過競技比賽來提升學生的專業技能水準。學生們在實驗過程中，可以及時回憶復習以往學過的專業知識內容，并將其融入到實驗過程當中，解開微機原理的某一個謎團，純熟掌握接口技術，發揮自身優勢，堅持創新理念，開發出更多的創新工程，為以后拓寬就業渠道打下堅實根底。

三專題化組合式教學、講練結合形式多樣

〔一〕專題化組合式教學

專題化組合式教學形式【1】是一種針對培訓對象的層次和特點，按照培訓目的，把課堂教學內容和其它教學內容劃分為假設干有機聯絡而又相對獨立的專題，然后再把它們組合成完好的教學內容體系，并以多樣化的教學方法加以施行的新的教學形式。經過多年的探究理論，在多種課程中有著廣泛的應用[2-3]，并獲得了較好的教學效果。

專題化，是指在課堂和其他形式的教學上，圍繞培養目的，以教學大綱中的假設干專門問題〔或課題〕進展講授或組織教學活動。它包含兩方面內容：一是課堂教學內容專題化。把教學內容劃分成假設干獨立的既有聯絡又相對獨立的專題，專題講授可以是新知識的"濃縮";，也可以是綜合性的專題講座或專題研究報告。二是其它教學內容的專題化，把結合課堂講授而進展的專題討論、案例分析、調查研究、模擬工程實習也設計成專題，有目的、有方案地進展。

組合式，是指在專題化設計的根底上，通過科學地分配各專題的教學時間，合理地安排教學專題的先后順序，精選各種教學方法、教學手段，從而組合成一個完好的教學體系。

采用專題化組合式教學形式具有如下特點：1.按需施教，進步培訓的針對性、適應性。2.學用結合，進步培訓的質量和效果。3.師生互動，調動教與學的積極性。

〔二〕在課程中的應用

遵循以上原那么并結合課程教學大綱要求，將本課程劃分為10個專題：根底知識、8086CPU及總線概述、匯編語言〔一、二、三〕、I/O接口、存儲器、8255A接口、8253接口、中斷及8259接口。

在詳細施行過程中，為配合以上10個專題教學，課時分配由原每周2次、每次2學時，調整為每周1次、每次4學時。這樣，每次教學形成獨立的一個小教學單元，教學內容明確、重點突出，學生對每次授課及整體教學內容都有較好的整體把握。每個授課單元重點介紹一到三個學生必須掌握的重點問題，且通過適當練習使學生爭取在本堂課上可以理解并根本掌握本次教學內容。由于每次教學重點突出，專為解決某一、兩個重點問題，學生課后復習也會有的放矢，防止其感覺無從下手，抑制學生對教學內容枯燥、乏味、冗長、難理解的感覺。同時，4個學時連起來上，會使得一個教學單元可以較完好的完成單獨一個較完好章節〔教學單元〕的講解；防止2個學時一次，出現屢次切斷教學單元、形成碎片，而為了接上上次的內容，那么不得不首先復習、回憶上次的內容，使得學生不能形成完好的教學把握，浪費珍貴的教學時間；而同時學生如在跑一個馬拉松，難以堅持一個學期學習，容易出現中途落伍、不能完成所有教學內容的學習的狀況。

四工程主導、注重理論

〔一〕工程驅動教學及應用

工程驅動教學是一種建立在建構主義學習理論根底上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念；將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處于積極的學習狀態，每一位學生都能根據自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經歷提出方案、解決問題。學生的學習活動必須與任務或問題相結合，以探究問題來引導和維持學習者的學習興趣和動機，創立真實的教學環境，讓學生帶著真實的任務學習，使學生擁有學習的主動權。學生的學習不單是知識由外到內的轉移和傳遞，更應該是學生主動建構自己的知識經歷過程，通過新經歷和原有知識經歷的互相作用，充實和豐富自身的知識、才能。

結合微機原理教學內容，本次改革將工程驅動理論應用到課程中。從第一堂課開始，即引入一個小型微機應用系統，首先說明其可實現的功能，使學生有一個整體的印象；然后在各個章節中詳細介紹各局部的工作原理，并通過Proteus軟件分步驟、一局部一局部的將此系統搭建起來。那么在課程完畢時，學生得到完好的微機系統，實現從整體到局部，最后再回到整體的過程。

〔二〕理論活動

本次教學改革非常注重理論，包含三局部內容：利用匯編軟件進展匯編程序的設計、調試〔在第三、四、五專題進展〕；使用Proteus仿真軟件對系統硬件進展仿真，利用各種芯片搭建簡單的微機系統；在實驗箱上實現Proteus仿真系統的硬件設計〔在Proteus仿真實現后進展實現〕。在第三至十次課堂教學中學生可搭建起根本系統，但常常會出現各種問題，因此在每次課堂教學后，即安排另外的上機課時進展輔導，那么可幫助學生解決遇到的各種問題，加深對各硬件工作原理的理解、掌握其應用方法、進步學生動手解決問題的才能，使學生順利完成學習任務。

在全部十次授課中，除前兩次為根本理論介紹在教室中完成以外，另外的八次授課均涉及到上機理論，那么這些內容的授課均安排在機房內完成。對于匯編程序的編寫需要學生反復上機練習，以掌握匯編程序編寫方法并具備解決實際問題的才能，所以在機房授課時，在教師使用紅蜘蛛軟件簡要完成根本內容、方法介紹后，經過教師演示或簡單提示后，即展開重點習題課堂練環節，使學生進入動手操作環節，推動學生主動理解、掌握教學內容并獨立完成教學內容。

五課堂學習形式多樣化、加強過程控制

由于每次授課為4個學時，所以本課程根據不同教學內容以多種形式展開教學。如安排小測驗及分組討論，將本次教學中重點內容讓學生進展練習；既可以調節課堂氣氛，調動學生積極性，也使學生對學習內容有一個穩固、消化的過程，輔之以當堂講解，可強化理解，學生有一個明晰的概念。同時，在機房進展授課時有著更加靈敏的教學節奏。教師在講授環節完畢后，在學生練習過程中遇到問題時，可隨時進展單個輔導或向全體同學提出建議，及時解決學生遇到的問題。

由于每次教學均安排有當堂測驗或課后作業，所以可及時掌握學生的學習情況。另外，通過教學入機房，給每個學生安排固定的機位，無形中極大降低了學生缺勤的情況，教師對所有同學是否來上課一目了然，對學生起到很好的催促作用。

六效果改良方向及考核方法

〔一〕效果改良方向

本次授課人數為120人，到課率持續在95%以上，使得整體的教學效果及質量得到有效保證。經過一個學期的學習，及格率到達97.5%，優秀率為11.9%，良好率45.8%，通過率為39.8%,不及格率為2.5%。從以上分析來看，通過率、及良好率明顯好于往年，說明成效顯著。學生學完該課程，能掌握微機原理與接口技術的根本概念、理論，并具有一定的匯編編程才能、利用Proteus軟件進展硬件仿真、設計才能，并對微機系統構造有了較深的認識。

在本次課程改革過程中，局部學生在課堂上無法完成教師布置的理論任務，需要在以后的教學中調整教師講授、學生理論活動的時間安排，繼續控制教師講授時間以增加學生理論時間、作業布置分層次等方法，以使絕大局部學生都能更順利的完成學習。

〔二〕制訂科學合理的考核方案

科學合理的考核方案是檢驗學生學習效果的最直接有效的途徑，通過考核可以幫助學生優化學習方法、強化對專業技能知識的認知度、進一步提升學習效果。詳細的考核流程如下：

課程考核可以分為理論試卷考核與實驗考核兩方面，在針對理論課程進展考核時，采取閉卷考試方式，其中理論課的綜合成績包括60%的期末考試成績、20%的期中考試成績以及20%的平時學習成績，雖然平時的成績只占據20%，但是在整個考核體系當中卻占據著重要位置，因此，教師應催促學生，對這一環節要格外重視，在平時的學習過程中，不斷積累豐富的專業知識