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微機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)改革與探索
《微機原理與接口技術(shù)》課程是我院電氣,、自動化、測控等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,,在整個課程體系中,,起到承上啟下的作用。首先,,其是以電路,、數(shù)電、模電等課程為先導(dǎo)課程,,而其又為后續(xù)的單片機,、PLC、ARM等課程奠定基礎(chǔ),。
課程開始之初,,主要是介紹微型計算機底層硬件部分知識,內(nèi)容抽象復(fù)雜又相互關(guān)聯(lián),,繼而學(xué)習(xí)匯編語言這種底層編程語言時,,由于前期學(xué)習(xí)過更容易理解的C 語言,學(xué)生普遍反映該課程難度較大,,失去信心,。而目前的實驗?zāi)J剑蠖疾捎脤嶒炏渫瓿?,由于實驗場所的限制以及實驗箱線路和芯片的固化,,使得學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試極為不便,,也限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
由于微處理器的發(fā)展已進(jìn)入64 位的時代,,而傳統(tǒng)的微機課程仍是介紹16 位的微處理器及其配套的接口芯片,,且這些早已不在實際工程中使用,使得理論和實踐有嚴(yán)重的脫節(jié),。此外,,該課程在教學(xué)過程中不可避免地出現(xiàn)和先導(dǎo)及后續(xù)課程知識點重復(fù)的情況,也反映了其與相關(guān)課程銜接不緊密的問題,。
針對上述問題,,如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,改善實驗環(huán)境,,突出課程重點,,奠定后續(xù)課程理論基礎(chǔ),是該課程改革與探索的重要目標(biāo),。
1 教學(xué)內(nèi)容及方式改革
1.1 知識點與其他課程重疊部分的處理
微機原理與接口技術(shù)教學(xué)內(nèi)容可分為三大部分:微機原理及In8086 系列微處理器,、指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計、接口技術(shù),,其中前兩部分和其他課程有較多相重疊部分,,因而在本課程的教學(xué)過程中,偏重應(yīng)有所取舍,,避免知識點的重復(fù),。
微機原理部分,其中有關(guān)數(shù)制及轉(zhuǎn)換,、符號數(shù)的編碼,、非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼(BCD 碼、ASCII 碼等)在我院的計算機應(yīng)用基礎(chǔ),、計算機語言與程序設(shè)計基礎(chǔ),、數(shù)字電子技術(shù)等先導(dǎo)課程中,都有所涉及,。因而,可用較短的學(xué)時(1 學(xué)時左右), 引導(dǎo)學(xué)生對這部分內(nèi)容進(jìn)行回顧,,做到前后知識點的有機結(jié)合,。在該內(nèi)容的教學(xué)過程中,首先重點應(yīng)放在馮• 諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的基本工作原理上,,因為無論當(dāng)今技術(shù)如何變化,,但計算機的體系結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生本質(zhì)改變。
指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計部分,,考慮到這部分知識在微機和單片機課程都有所涉及,,但又有一定的不同,,我院單片機課程已取消匯編語言程序設(shè)計內(nèi)容的授課。匯編語言是接近機器語言的代碼,,通過匯編語言能夠更好地理解硬件工作的原理,,因此在微機課程中指令系統(tǒng)的學(xué)習(xí)只要學(xué)生掌握常使用的指令,此時的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生能對匯編有一個整體理解和掌握,,能讀懂匯編程序或者能編寫簡短的匯編程序即可,,在后續(xù)單片機課程中,可以著重訓(xùn)練學(xué)生用語言進(jìn)行程序設(shè)計的能力,。
1.2 仿真軟件在教學(xué)過程的應(yīng)用
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,,In8086 系列微處理器早已退出實際工程應(yīng)用的舞臺,但由于8086 處理器的架構(gòu)和指令較便于初學(xué)者學(xué)習(xí),,因而至今各高校仍以該系列微處理器為教學(xué)模型,,但這卻造成了教師難于進(jìn)行課程實驗的困境。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展,,基于虛擬平臺的實驗方式將很好地解決這一問題,。目前PC 機的操作系統(tǒng)大多為Win7 以上版本,通過安裝虛擬機運行MASM5.0 等匯編軟件方式較復(fù)雜,,且僅匯編軟件的學(xué)習(xí)無法做到對硬件系統(tǒng)的熟悉,。
結(jié)合目前情況,我院在教學(xué)中結(jié)合EMU8086 和Proteus開展微機原理與接口技術(shù)課程配套的實驗教學(xué)取得良好的效果,。具體教學(xué)過程中,,在介紹8086 指令系統(tǒng)時,該部分涉及到微處理器內(nèi)部寄存器,、存儲器組織等抽象的內(nèi)容,,此時利用EMU8086 進(jìn)行教學(xué),學(xué)生借助調(diào)試器中的單步或連續(xù)執(zhí)行程序功能,,可以觀察到每個寄存器,、標(biāo)志位及存儲器中的動態(tài)變化,較為直觀,。課程后期,,在介紹微機接口芯片,如825,,8253,,DAC0832,ADC0809 等時, 可將EMU8086 和Proteus結(jié)合起來,,先在Proteus 中建立系統(tǒng)的硬件原理圖,,然后在EMU8086 中進(jìn)行匯編語言程序的編寫和調(diào)試,將生成的可執(zhí)行文件導(dǎo)入到Proteus 的8086 中,,這種聯(lián)合仿真方式可加強學(xué)生對芯片的使用方法及電路的理解,,解決了課程實踐困難的問題,。
2 考核內(nèi)容及方式改革
電氣、自動化,、測控等專業(yè)微機原理課程的考核應(yīng)更注于考察學(xué)生對微型計算機基本體系概念的理解,,以及一些重要的接口芯片的應(yīng)用,對學(xué)生利用匯編語言編寫程序能力的要求適當(dāng)降低,。
2.1 弱化對記憶性知識的考察
在實際的教學(xué)過程中,, 比如微型計算機工作原理、In8086 微處理器,、指令系統(tǒng),,這些內(nèi)容涉及到大量的硬件和軟件知識,信息量大且理論性強,、抽象,,學(xué)生往往感覺難以消化。因而在考核該部分知識點的時候,,應(yīng)弱化相關(guān)記憶的內(nèi)容,。
以8086CPU 的尋址方式為例,其中存儲器尋址可根據(jù)其偏移地址的不同形式劃分為五類,,以往考試,,在填空題或是選擇題中,讓學(xué)生寫出或是選出具體尋址方式名稱,,學(xué)生記憶非常困難,。而事實上,對于這部分知識的理解,,沒有必要考察到如此細(xì)致的地步,。此外,對于一些常用接口芯片,,重點放在其應(yīng)用的考察,,而非內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2.2 淡化對匯編語言編程能力的考察
目前計算機系統(tǒng)中的軟件大多采用語言編寫,,僅少量應(yīng)用匯編語言編寫,,但匯編語言編程卻有助于學(xué)生理解微型計算機的基本原理及其工作流程,因而,,教師授課時仍應(yīng)以匯編語言為主,,但重點是引導(dǎo)學(xué)生去理解匯編語言的工作原理。
從我院電氣,、自動化、測控等專業(yè)的教學(xué)計劃來看,,學(xué)生在一年級時已修完C 語言程序設(shè)計課程,;微機原理與單片機課程的開設(shè)時間相接近,,單片機程序設(shè)計的授課是基于C 語言的;此外,,后期學(xué)生在從事大學(xué)生創(chuàng)新項目,、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)時,也更普遍傾向于使用更易理解的C,,C++ 等語言,。
根據(jù)這種情況,考試出題時,,有意識的淡化對匯編語言編程能力的考察,,將以往一些匯編語言的編程題改為程序閱讀題,要求學(xué)生能讀懂匯編程序即可,。
針對目前我院微機原理與接口技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀,,通過以上對該課程教學(xué)內(nèi)容、考核內(nèi)容及方式的改革,,教學(xué)實踐表明,,該教學(xué)及考核方式更有效、更合理的,,教學(xué)效果得到很大提高,。