提高《微机原理与接口技术》课程的教学质量浅析

尹 勇 刘 岚

[摘要] 学生普遍反映《微机原理与接口技术》课程枯燥难懂,教师应采取有效的教学方法和手段,调动学生学习的主动性和积极性。通过提高教师个人素质、教学内容上有取有舍、实施情景教学、宏观着眼微观着手、与前期课程纵向交叉、激发所有同学对本课程的学习兴趣、利用多媒体教学手段、与实践课相结合、与学生多交流等方法和手段,提高了《微机原理与接口技术》课程的教学质量,取得良好效果。

[关键词] 微机原理与接口技术 教学质量 教学方法 教学手段

一、引言

《微机原理与接口技术》是工科,特别是电子、电气、电工、自动化和机械类等专业最重要的专业基础课之一,也是工科各专业学生学习后续专业课程,如《单片机原理与应用》、《基于ARM的嵌入式技术》、《DSP技术》等课程的重要技术基础课程之一。通过本课程的学习,学生可以获得微机软、硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能,从而使学生具备软、硬件开发的初步能力,同时在此基础上学生能够了解当今计算机硬件的新技术、新理论和新方法。在国家通信工程优秀教学团队项目支持下,武汉理工大学信息工程学院针对《微机原理与接口技术》课程进行了多项改革,包括更新课程内容、调整教学大纲、出版新教材、制作多媒体网络课件、配套例题与习题指导书的编写、编写考试与模拟考试题库等,这在很大程度上增强了学生学习兴趣,提高了教学质量和效率。

然而,《微机原理与接口技术》课程教学内容多、涉及面广、信息量大、实践性强,学时数却有限,是学生普遍反应的难学课程之一。课程内容的改革、教学大纲的调整、新教材的出版、多媒体网络课件的制作,都是配合教师进一步提高教学质量的“武器”,作为在教与学的过程中起主导作用的老师,在配备这些优良“武器”的基础上,如何采用适当、有效的教学方法和手段,引导学生自主学习,调动学生学习的主动性和积极性,是提高《微机原理与接口技术》课程教学质量的关键因素。笔者在多年教学中通过不断实践思考,总结了一些方法和经验,希望能起到抛砖引玉的作用。

二、《微机原理与接口技术》教学方法探讨

1.提高教师个人素质

教师个人素质的提高,可以让学生尊重、佩服、信赖,从而以最大的热情投入到本门课程的学习中。个人素质的提高,包括思想道德素质和专业教学素质。教师工作是教书育人,而育人首先要正己。这就需要教师全身心的投入所热爱的教育事业,树立为学生服务、为家长服务、为集体服务的服务意识,耐心、细心、热心地对待每一个同学的每一个问题。同时,教师应该用亲切、风趣、幽默的语言和体态,创造一种轻松愉快、宽松和谐的课堂学习气氛,不仅仅对学习认真、成绩好的同学恩爱有加,对一些学习懒散、成绩一般的同学也积极引导。

在教学方面,教师应该紧跟时代步伐,在学术上和业务上努力进取,永不停息地探寻知识、丰富自己,不断提高专业能力,以传授更多有用的知识给学生,以严谨和认真负责的态度对待自己的工作,从而赢得学生的亲近和尊敬。

2.教学内容上有取有舍

《微机原理与接口技术》课程取名原理,要求学生掌握的是微机的基本原理。因此,本课程的主要目的就是让学生掌握微机的基本原理、概念和方法。在历届招聘会上,笔者从来没有见到要求毕业生用8086芯片去做硬件、用8086的汇编语言去编写程序,因此,在本课程的教学内容上,教师要精选教学内容,重点讲授基本概念、基本原理和基本方法,对于一些简单的非重点的内容则少讲甚至让学生自学。例如,有关寻址方式、堆栈、中断等章节,是学习《单片机原理与应用》、《基于ARM的嵌入式技术》、《DSP技术》等后续课程的基础,其基本概念和原理的理解非常重要,讲课时应进行重点阐述并通过例题和练习题加深学生理解;而关于80386、80486微处理器、DOS功能调用、数学协处理器、高速缓冲存储器等章节,属于拓宽知识面、只需了解即可的内容,在讲解时可以让学生自学,甚至像看小说一样阅读即可。这样学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率。

3.教学与现实相结合,实施情景教学

在具体教学时候,要求教师能把教学内容与现实相结合,实施情景教学。情景教学是愉快教学法中的核心策略之一。传统教学中,无论是教师的分析讲解,还是学生的单项练习以至机械的背诵,所调动的主要是逻辑的、无感情的大脑左半球的活动。而情境教学往往是让学生先感受而后用语言表达,通过恰当的比喻使深奥的道理形象化、通俗化,帮助学生加深理解。学生可以在轻松愉快的气氛中学习。比如,笔者在给学生上《微机原理与接口技术》课时,经常把8086体系结构跟现在几乎人手一只的手机结合起来,告诉他们手机也是一种计算机,手机与8086微机和家用PC机原理完全是一样的,只不过手机是嵌入式计算机,麻雀虽小却五脏俱全,如手机中的短信、通讯录等,也和家用PC机一样是文件系统存储的,也是在操作系统的计算机的基础上建立的。而通用PC机之所以通用,是因为它是基于8086架构和通用操作系统的基础上的,但它稳定性和抗干扰能力差,所以只能放在室内使用,无法跟嵌入式计算机一样做那么小巧,用于手持式设备中。又如,笔者在上《微机原理与接口技术》课时,第1节课下课10分钟后,第2节课开始上课,我已走上讲台,有些学生还昏昏欲睡,我风趣地说:“我们的8086芯片处于“节能模式”,现在开始上课了,让我们重新按“Reset键”让它复位吧!”学生立刻乐了,坐得端端正正。

4.宏观着眼、微观着手

《微机原理与接口技术》课程内容杂、细节多、零散且抽象、枯燥不易理解,所以要求老师做到宏观着眼,微观着手。首先,站到一个宏观的较高的位置把握全局,帮助学生树立系统的概念。具体为:在讲解细节前注意引出问题的背景,并从宏观上指引解决问题的思路、步骤和方法,以突出教学内容的总体轮廓和主干内容;然后再仔细深入细节、逐一讲解;在讲解完细节后需要多注意归纳、总结和前后比较。比如,笔者在讲解“寻址方式”章节时,首先从宏观上引导学生,为什么要有寻址方式呢?是因为微机在工作时总是对“数”进行操作,而“数”不是天上掉下来的,需要去寻找“被操作的数”放在什么位置,“数”存放在不同的地方,便有了不同的寻址方式,这就是“面”。然后,进一步引导学生,“数”可能在指令中直接给出来,就是“立即数寻址”;也可能存放在通用寄存器中,就是“寄存器寻址”;可能存放在内存中,就是“存储器寻址”,这就是“线”。在“面”和“线”的基础上,笔者对学生进一步引导。“数”存放在存储器中,一定有个存放的地址,因此,“存储器寻址”的过程就是先找到“数”的存放地址,然后在该地址处把“数”提出来。然而“数”的存放地址的表达有很多种方式,这就引申到其他寻址方式,如“寄存器间接寻址”、“相对寻址”、“变址寻址”等,这就是“点”。这样“面”、“线”、“点”相结合,学生既明白了寻址是什么概念、为什么要寻址,又明白了各种寻址的区别和联系。在此基础上再深入各种寻址方式的细节,学生就更容易理解和记忆本章节的内容。

同时,《微机原理与接口技术》课程各章节内容相互依存、相互连接,但教材的安排却是线性结构,需要教师前后关联、灵活贯通,紧跟教材却又不必拘泥于教材。

5.与前期课程纵向交叉

让学生弄清楚《微机原理与接口技术》课程在整个大学4年的地位和角色非常重要。大学一年级时学习了《模拟电子技术》、《数字电子技术》等课程后,学生总觉得做了很多习题,考试成绩也不错,但都是一些看不见摸不着的理论知识,学生认为没有什么实际应用价值。在学习《微机原理与接口技术》课程时,教师有必要将该课程与大一的前期课程相结合起来。比如,笔者在上课时曾经举一个例子。在学习模拟电子时,学习了P-N结,然后,学习了半导体三极管的工作特性。当三极管处于放大状态时,在三极管基础上形成各种形式的放大电路;当三极管处于开关状态时,在三极管的基础上构成各种门电路,然后,在各种门电路的基础上构成触发器。最后,在模拟电子的放大电路和数字电子的门电路、触发器的基础上,构成集成芯片,如我们正在学习的8086芯片等。8086芯片内部也是由各种触发器、门电路和放大电路构成的,所以《模拟电子技术》、《数字电子技术》是《微机原理与接口技术》的基础,而《微机原理与接口技术》又是《单片机原理与应用》、《基于ARM的嵌入式技术》、《DSP技术》等后续课程的基础。这样就把《微机原理与接口技术》课程与前期的《模拟电子技术》、《数字电子技术》课程和后续的《单片机原理与应用》、《基于ARM的嵌入式技术》、《DSP技术》等课程结合起来了。

6.让所有同学都有学习本课程的兴趣

当今的社会,是一个多元化的社会,允许学生在共性的基础上充分突出和发挥个性发展,不同的学生有不同的需求。比如,有的学生偏爱硬件、有的学生有软件开发的天赋、有的学生适合做管理、有的学生喜欢从事销售,如此等等。笔者经常在课堂上告诫学生,大学4年结束时,如果很多课程都没有及格而学位没拿到、踢球也没踢出个“系脚”“院脚”、爱情也没有停泊的港湾、工作也不理想,那就是失败的4年。如何避免4年彻底失败呢,那么首先要像你们的老师我一样,要学会做人,做谦虚、踏实、勤奋的人,然后根据自己的特点、兴趣爱好等选择好方向。但现在上我的《微机原理与接口技术》课,第一步是要把目前的课学好,对考研的同学要做到不怕有关微机原理的考研试题;对找技术方面工作的同学而言要不怕有关微机原理的笔试、面试;对以后立志创业做老总的同学,要具备一定的专业素质,至少不要连我们正在学的8086芯片的特点和价格都不知道,否则,你的下属根本不会服你;对准备踢球踢出亚洲走向世界的同学而言,不要连自己的手机的芯片跟我们正在学习的8086芯片有什么区别这些常识性的东西都不知道等等。这样,让全班同学在学习《微机原理与接口技术》课程时,都能找到自己感兴趣的知识点,都愿意积极主动的学习。

7.充分利用多媒体教学手段

多媒体技术是以数字化为基础的集通信技术、传播技术和计算机技术为一体的综合技术,是文字、图形和图像、声音等物理媒体的组合。在讲解《微机原理与接口技术》课程时,可以利用多媒体手段的生动性、趣味性帮助吸引学生的注意,加深学生对所学内容的理解。比如,笔者在介绍“数据传送指令”章节时,利用Flash制作动态画面,将指令的执行过程、地址和数据流动的方向等用箭头闪烁、变换色彩等动画效果生动形象地展现在学生面前。又如,笔者在讲授“汇编程序设计”章节时,在教室的多媒体上安装Masm6软件,现场编写程序、编译、链接,然后仿真、调试、模拟运行,在多媒体上展示出来,让学生观察各种指令运行后的结果,同时可以观察各个指令的指令周期、在程序存储器中占用的字节大小,等等,使学生从感性上充分认识各个指令的特色,从理解的基础上加以区别和记忆。这样,利用多媒体辅助教学优化了教学过程,达到了传统教学所达不到的效果。

8.与实践课相结合

《微机原理与接口技术》是一门基础性、理论性非常强的课程,复杂、抽象、难于理解,要让学生能够真正地理解和掌握该课程,教师必须把书本知识与上机实验乃至生产实践结合起来。比如,在做软件实验时,笔者经常亲自去实验室指导学生使用Masm6软件编程,使用debug上机调试。通过对典型程序的调试实例进行逐句逐段地解析,帮助学生学会如何在程序运行的过程中定位并排除错误。在做硬件实验时,笔者结合具体的实验项目—8255A控制LED数码管的显示,讲解其内部的结构、引脚、初始化编程等,然后在此基础上引导学生自己动手连接电路图,这样使学生对8255A的功能、工作原理、工作方式等更了解,加深了对理论知识的认识和掌握。通过将理论知识与实践相结合,可以让学生从根本上去熟悉、了解、掌握所学知识,达到进一步巩固和加深的效果。

9.采取多种方式与学生交流

《微机原理与接口技术》是一门内容杂、细节多、零散且抽象的专业基础课,学生在课堂45分钟的学习中,可望百分之百的消化理解课堂教学内容是不现实的。专业课教师在从事《微机原理与接口技术》教学时,应做到跟学生在讲台上是老师,在讲台下是朋友,加强课堂内外的师生交流。课堂测试、课后答疑、集中辅导、课程网站、教学博客、电子邮件、QQ群等形式都是笔者曾经用到过的。在有条件上网的教室,教师可以引导学生学会挖掘、运用网络资源,通过借鉴别人的成功方案,充实和提高自己。如微机爱好者论坛、水木清华、白云黄鹤上的微机原理论坛等,采取多种方式与学生交流,不但巩固了教学效果,还及时了解了学生的知识掌握、思维方式和基本能力等情况,进一步提高了《微机原理与接口技术》的教学质量。

三、结论

在教学设施和教学手段完备的情况下,作为在教学过程中起主导作用的教师如何采用适当、有效的教学方法和手段,引导学生自主学习,调动学生学习的主动性和积极性,是提高《微机原理与接口技术》课程教学质量的关键因素。笔者在本文的教学方法指引下,结合自己的多年实际教学经验,将其实施于本科教学中,积极引导学生学习的能动性,大大提高了教学质量。体现在《微机原理与接口技术》课堂到课率均在98%以上,学生对《微机原理与接口技术》课程的理论知识和实践知识都掌握得非常扎实,学习热情和学习成绩等都有了很大的提高。

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本文系通信工程专业国家级教学团队项目资助(高教涵[2008]19号)。