摘要：本文主要介紹了《微機原理及接口技術》實驗教學方法的改革與探索，通過原理性-設計性-研究性的三層次實驗教學體系的建立與完善來激發(fā)學生的求知欲，提高學生的綜合運用能力和創(chuàng)新能力。
　　關鍵詞： 微機原理及接口技術；原理性實驗；設計性實驗；研究性實驗
　　中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：A
　　
　　隨著微電子和計算機技術的不斷發(fā)展與緊密結(jié)合，工業(yè)控制與自動化領域逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，社會對計算機人才的需求也越來越多。微機接口技術作為計算機技術的一個分支，廣泛地應用于工業(yè)控制、通信工程、電力工程等各個領域。微機接口技術實踐性很強，實驗課程在教、學、用的互動過程中，應充分發(fā)揮學生的學習能動性，注意培養(yǎng)學生的綜合能力、想象能力和創(chuàng)新能力，通過實驗教學，培養(yǎng)學生進行微機擴展的應用能力；通過自主實驗設計，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題以及解決問題的能力等。為此，筆者就實驗教學內(nèi)容及方法作如下探討。
　　
　　一、實驗教學方法探討
　　
　　（一）激發(fā)學生學習興趣
　　由于大環(huán)境的影響，當前學生普遍存在“重軟(件) 輕硬( 件) ”的現(xiàn)象。表現(xiàn)在軟件方面，追求流行文化；在硬件方面不能深入本質(zhì)，不能系統(tǒng)學習，更不乏膚淺浮躁、急功近利等，造成學生學習硬件被動。所以，如何激發(fā)學生學習微機接口技術課程的興趣便極為重要。實際上，日常生活中涉及到微機接口應用的方面很多，如工業(yè)控制、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、超市收銀機、公共汽車報站系統(tǒng)、電子考勤機、門鈴報警電話、血壓測量儀、步進電機控制系統(tǒng)、交通收費系統(tǒng)、家電領域的具體產(chǎn)品應用等等。教師可以選擇一個比較實用也不太復雜的產(chǎn)品作為事例，如籃球場上的計時器、記分器等，給學生由淺入深地講解，鼓勵學生只要掌握了相關的硬、軟件基礎知識，也能開發(fā)出同樣的產(chǎn)品，從而激發(fā)學生對課程的學習興趣，增強其求知欲。
　　（二）實驗課程的三個階段
　　《微機原理及接口技術》課程實驗的主要內(nèi)容，包括計算機軟硬件的基本知識和基本設計方法,計算機軟硬件的應用技術和利用各種電子元器件組建微機系統(tǒng)、進行系統(tǒng)接口設計、擴展微機系統(tǒng)的功能等。
　　1.基礎階段
　　緊跟理論教學進程,以單元實驗為基礎,通過實驗使學生掌握計算機軟、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法。這是實驗的初級階段，主要是認識實驗箱的結(jié)構(gòu)、各模塊功能，熟悉匯編語言的上機過程。為了提高教學效果，教師可根據(jù)學生的認知特點，有針對性地設計實驗內(nèi)容，編寫實驗指導書。首先，邊講邊實驗，指導學生如何觀察接口線路的連接、程序編譯、鏈接和實驗結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，歸納實驗結(jié)論。學生剛剛學習接口芯片，對于很多芯片的功能只停留在紙面上，因而對各個引腳信號的實際接線接法往往手忙腳亂，這時應鼓勵學生冷靜分析，克服心浮氣燥的心態(tài)。這一層次的實驗目的主要是熟悉實驗裝置和實驗步驟，對接口芯片各個引腳信號的實際接線方法有一個初步的體會，力求做到由淺入深、循序漸進。
　　2.提高階段
　　要求學生對實驗課程內(nèi)容在理解的基礎上作相當?shù)男薷模�形成新的功能，是對實驗�?nèi)容的深化。學生在教師演示實驗之后獨立實驗，獨立調(diào)試，獨立驗證。教師針對實驗的一些環(huán)節(jié)，創(chuàng)設問題情境，設置認知沖突，讓學生帶著問題去觀察、思考，使學生學習到規(guī)范操作技巧、鍛煉學生的觀察能力、判斷能力和創(chuàng)造力。教師應該鼓勵學生理解參考程序功能之后，獨立動手修改程序，改進程序的功能甚至重新編寫程序，并上機調(diào)試、運行，提高學生閱讀、編寫程序的能力。當然，教師必須具備良好的專業(yè)修養(yǎng)與嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，平時多參加工業(yè)實踐，全面?zhèn)湔n，才能實時對課程設置情景問題。學生基礎不同，興趣不同，必須實行因材施教，支持基礎好的學生增做綜合擴展實驗，鍛煉創(chuàng)新能力，也鼓勵能力差的學生獨立解決問題。整個實驗教學過程應遵循以教師為指導，學生為主體的原則。
　　3.設計階段
　　《微機原理及接口技術》是一門實踐性和實用性都很強的課程，學習的目的在于應用，所以課程設計便尤為重要，是配合實驗教學的最后一個重要的實踐環(huán)節(jié)，起到鞏固已有知識、提高綜合設計能力、啟發(fā)創(chuàng)新才能的作用。
　　首先，教師根據(jù)學生實際情況誘導性設計一些課程設計方案，甚至由學生設計適合自己的設計方案，一般可以提供幾十種，如：交通燈控制系統(tǒng)、溫度測控系統(tǒng)的設計、電子音樂播放器、電子時鐘、轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)、壓力測控系統(tǒng)、簡易計算器系統(tǒng)、點陣LED顯示系統(tǒng)、直流電機速度控制器設計等設計方案，盡可能多地提供具有實際用途的設計方案，使學生通過完成實用價值較高的電路設計的同時，進一步加深對專業(yè)理論知識的認識和理解。
　　其次，由于每個學生的知識水平、能力參差不齊，為了均衡實力，建議對學生進行分組，由學生自由組合，每組不超過兩人，以杜絕學生存在不做的僥幸心理，兼顧“一幫一”的原則，即基礎好的同學跟差一點學生同一組，帶動學習氛圍。
　　再次，老師對學生設計方案要不拘一格，只要實現(xiàn)功能即可。如設計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，利用8255 或8253、8259等接口電路均可。學生根據(jù)所選課題和所用的接口電路芯片設計出完整的接口電路, 并在實驗系統(tǒng)上完成電路的連接和調(diào)試通過為完成。在設計過程中，不提供所謂的“標準答案”，而是鼓勵學生充分發(fā)揮設計才能，大膽創(chuàng)新。接口電路接法不同，芯片選擇不同，結(jié)果可能不同。鼓勵持不同意見者充分闡述自己的觀點，積極相互討論。不乏有學生為了擬定一個良好的設計方案，為了調(diào)試出相應的指標，絞盡腦汁，主動彌補自己知識的缺陷來完成課程設計任務。所以，課程設計的結(jié)果能夠真正反映學生掌握本課程的綜合應用能力。
　�。ㄈ�）補充最新接口發(fā)展技術知識
　　接口技術與設備在不斷地發(fā)展，教材上的內(nèi)容，往往是對以往接口技術成型后的總結(jié)，實驗也只是對教材上的芯片接口功能的驗證，并不能真正與當前最新技術同步，有些甚至過于陳舊。所以，應適時補充一部分當前微機接口技術中較新的內(nèi)容，并給予重點介紹，如有條件的可以給學生演示無盤系統(tǒng)啟動芯片B O O T _ R O M 設備、U S B 設備等開發(fā)過程，包括選擇控制器、硬件電路設計、軟件設計、調(diào)試整個過程，使學生對現(xiàn)代微機接口技術與身邊常見設備更緊密結(jié)合起來，真正做到學以致用。
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　　傳統(tǒng)的實驗成績評定主要依據(jù)學生的平時實驗情況和實驗報告。但因為實驗教學內(nèi)容的確定性很強，學生的平時實驗情況差別不大，同時學生的實驗報告也基本上千篇一律，這就造成實驗成績評定的不準確性。為此，在實際的實驗效果評價過程中，筆者進行了具體細化：（1）強調(diào)學生的預習效果。每次實驗前，學生需要準備實驗參考資料、實驗初步方案、實驗草圖、程序框架等。實驗時檢查預習報告。（2）學生實驗過程中的表現(xiàn)及完成情況。這部分重點檢查學生的操作熟練程度、實驗態(tài)度、實驗完成情況等。（3）學生的實驗報告。實驗報告詳細地記錄了學生的實驗方案、實驗數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、編制的程序以及調(diào)試運行情況和心得體會等。為防止抄襲行為，本部分采用“獎懲制”，對于雷同的實驗報告，一方面采用問答式核查，另一方面對雙方給予罰分處理，鼓勵學生采用多種方案去實現(xiàn)實驗要求，對有創(chuàng)新的設計方案給予獎勵。（4）采用實驗考核。最后一次實驗課，可安排一次故障排除實驗，或進行一次綜合性實驗的答辯考核。教師設計問題、提出問題，學生來解決。結(jié)合這四個方面給學生一個綜合性的成績評價，對衡量學生的實驗能力具有一定的客觀性，有利于提高學生的學習積極性。
　　實驗過程是學生知識的積累，而考核則是對學生知識積累程度的檢驗。期末實驗成績一般由平時實驗成績、實驗報告成績和實驗考試成績?nèi)�部分組成。學生每做完一次實驗，應單獨將該結(jié)果演示出來，教師對其進行檢查，要求說明實驗原理，以杜絕有學生偷懶僥幸的心理，并要求在規(guī)定時間內(nèi)將實驗的心得寫成實驗報告上交給教師。實驗報告仿照科技論文或畢業(yè)設計的形式，以檢驗學生的書寫能力。教師應大力鼓勵學生寫出屬于自己水平的實驗報告。課程設計則用答辯的形式檢驗，學生必須將設計思想與實現(xiàn)過程表達出來。實驗考試則由老師隨機抽題，一般提前給出考試題。允許學生帶實驗指導書及相關資料參加考試，但不能討論，在規(guī)定的時間內(nèi)做完。教師根據(jù)實驗結(jié)果現(xiàn)場給予評分。
　　
　　三、實驗教學方法的改革
　　
　　在傳統(tǒng)的實驗教學方法中，一般先由實驗指導教師詳細地講解實驗原理、方法及步驟，然后讓學生按照實驗教材所列步驟一步步去完成，而且有些教材甚至把實驗需要的程序、機器碼、接線圖、接線方法、程序輸入方法等都一一列了出來，使學生不需要動腦，直接動手接線、輸入程序就可以完成實驗，若實驗中出現(xiàn)問題也是立即去找教師解決，很少主動思考，這樣的實驗效果可想而知。為此，筆者在實踐教學過程中進行了如下改革：
　　安排實驗預習內(nèi)容：學生做好實驗預習是完成實驗的第一步。每次實驗前，布置好預習的內(nèi)容，要求學生必須結(jié)合自己所學的理論知識，通過查閱有關資料，獲得實驗的第一手資料，做到實驗目的明確，實驗原理清楚。
　　布置實驗任務實驗時，不向?qū)W生提供具體的、詳細的實驗電路與程序，只提出具體的實驗要求，讓學生通過自己的預習以及對實驗要求的理解和分析，自行設計實驗方案，獨立編寫實驗程序。
　　合理地安排實驗方式：在實驗的組織形式上，采取學生分組實驗的方式，即單元實驗一人一臺套實驗器材，兩人為一組，可相互交流；小型設計性實驗，是兩人共用一臺套實驗器材，兩人合作設計；大型綜合設計性實驗，為4人共用一臺套實驗器材，共同討論設計。實驗過程中難免出現(xiàn)一些問題，教師應盡量要求學生先進行相互交流與討論，對一些學生解決不了的問題，教師可引導學生對實驗內(nèi)容和步驟進行分析和檢查。這樣，學生就會積極主動地去思考、去分析，從而大大激發(fā)了學生學習的積極性和主動性。
　　教師做好演示實驗：首先，教師的演示實驗內(nèi)容并不等同于學生實驗內(nèi)容，但與學生的實驗又有一定的關聯(lián)，切不可讓學生照搬照抄。其次，應著重講演示實驗的設計思想、設計方法，操作示范要細致，讓學生能夠從教師的示范中獲得啟發(fā)。
　　突出學生的主體地位：實驗過程是學生進行思維訓練、提高分析問題與解決問題能力的重要實踐活動，整個過程應以學生為主體，鼓勵學生動手、動腦，采用多種方式去完成實驗任務。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　以上為武漢科技大學中南分校信息工程學院《微機原理及接口技術》實驗課教學的改革思路，以2006級計算機網(wǎng)絡專業(yè)、2004級電信專業(yè)、2005級自動化專業(yè)和2007級計算機科學專業(yè)為教學試點。從學生反饋及教學評估的結(jié)果來看，該教學方法非常有效，抓住了學生的心理特點及認知規(guī)律，大大提高了《微機原理及接口技術》實驗課程的教學效果。在整個教學中，必須強調(diào)以提高學生能力為中心，以培養(yǎng)學生素質(zhì)為目標，充分發(fā)揮學生的主體學習能動性，加強實驗課教學，制定嚴格的考核制度，對學生進行有計劃的實驗指導，為培養(yǎng)學生在今后實際工作中開拓出更為廣泛的微機應用領域打下良好技術基礎。
　　
　　參考文獻
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