《微机原理与接口技术》课程教学方法探讨

王　影

摘要:《微机原理与接口技术》是电子信息类专业学生的一门必修课程,课程内容抽象、复杂,教与学都比较困难。在教学中精选课程内容,利用形象比喻法教学,可增强学生的学习兴趣;利用多媒体辅助教学,可使课程内容生动形象;加强实验教学,可增强学生的学习欲望,培养学生的实际能力。

关键词:微机原理与接口技术;形象比喻法;多媒体辅助教学;实验教学

《微机原理与接口技术》是电子信息类专业学生的一门必修课程,具有较强的专业性与实践性。教材采用的是机械工业出版社出版的《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术》。整本书以8088/8086微处理器为主要体系,阐述微型计算机的基本组成结构和汇编语言程序设计以及外围接口芯片的应用。本门课程的学习,可使学生获得微机软硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能,从而培养学生进行软硬件开发的初步能力。本课程不仅可为深入学习后续专业课程打下良好的基础,更重要的是可培养学生分析、解决实际工作和生活中微机控制技术应用问题的能力。本课程内容多、细、零散且抽象、枯燥,不易理解。教师授课难度大,学生反映难学,属于“困难课程”之一。为此,笔者在多年教学中通过不断实践思考,探讨了一些教学方法,取得了较好的教学效果。

精选教学内容,提高教学质量

微机技术日新月异,新器件、新技术不断出现,因此要求学生要不断充实和更新自己的理论知识,这样才能解决复杂的新问题。鉴于上述考虑,学生所学内容在保证“够用”的前提下,要有一定的深度和广度,但实际教学中本课程内容多,而课时少。为了解决这一矛盾,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,精心组织每一堂课,对于重点、难点内容要讲解透彻,一些简单内容,则可少讲甚至让学生自学,对于需要应用前面章节所学知识的内容,可把它作为一个大作业布置下去,让学生课余时间完成。例如,在讲“微处理器内部结构”一节时,存储器结构是本章的重点和难点,讲课时应进行重点讲述并通过例题和练习题加深学生理解,而关于“计算机中的数据表示”一节,学生在前修课程中已经学过,只简单复习即可。学生知道了每一章节的重点、难点,学习就有了目标,可大大提高学习效率。

利用形象比喻法教学,增强学生的学习兴趣

本课程涉及计算机硬件和软件,概念抽象,如果直接给学生讲述该课程,学生会觉得枯燥无味,难以理解和记忆,学习起来也很困难。《学记》中说“君子之教,喻也”。在教学过程中,教师可以抓住基本概念,深入浅出地列举一些生活中生动、形象的例子帮助学生加深理解。

关于存储器的比喻存储器是计算机存储信息的地方。程序运行所需要的数据、程序执行的结果以及程序本身均保存在存储器中。为了便于学生理解,可以用一幢住宅楼里我们自己的家作比喻。将一幢住宅楼比喻为整个存储器,我们自己的家比喻为存储单元,家的门牌号比喻为存储单元的地址,它是唯一的。到家里找人出来比喻为到存储单元里取(读)数据,人走进家里比喻为向存储单元存放(写)数据。

关于堆栈的比喻堆栈是内存中一个特殊的区域,是一组按照“先进后出”的方式工作的、用于暂存信息的存储单元。为了便于学生理解,可以举“往立式光盘架上放光盘”的例子。往光盘架上叠放光盘比喻为进栈操作,从光盘架上取走光盘比喻为出栈操作,光盘比喻为堆栈中的数据。由于先放的光盘在下面,取光盘是从上面开始的,所以符合“先进后出”的原则。随着光盘的叠放和取走,顶部在不断地变化,这就是栈顶。这样,学生就轻松地理解了“堆栈指针寄存器SP总是指向堆栈的栈顶”这个概念。

关于寻址方式的比喻所谓寻址方式,通常是指计算机指令寻找操作数的方法,或者说通过什么方式找到操作数。为了便于学生理解,可以举“找一个同学的电话号码”的例子,有以下方法:自己知道这个同学的电话号码(立即寻址);通过班长知道这个同学的电话号码(寄存器寻址);通过班主任知道班长的电话后,又通过班长知道这个同学的电话号码(寄存器间接寻址)等等。不管采用何种方式,最后都能找到这个同学的电话号码。

利用多媒体辅助教学,使课程内容生动形象

根据认知学理论,学习过程是从学生学习动机和由此产生的对于感觉信息的选择性注意开始的。本课程知识覆盖面广,理论性强且很枯燥。因此,在教学过程中,针对教学内容的特点,可合理运用多媒体技术,把文本、声音、图像、色彩、动画和视频等多种媒体信息结合在一起展开教学,刺激学生的多种感官,收集信息形成感性认识,丰富学生的思维和想象力,从而激发学生学习的积极性和主动性。这样,教学过程形象、直观、生动,可以给学生留下深刻的印象,在帮助他们理解教学内容的同时,又提高了教学效率。

例如,在讲解“芯片引脚图”和“芯片的内部结构图”时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明,从而增强图片的可读性。

又如,在介绍“数据寻址方式”和“数据传送指令”时,可利用Flash制作动态显示画面,将每一条指令的执行过程、数据流动方向等用画箭头、闪烁、变换色彩等不同的动画效果生动形象地展现在学生面前,使以往用语言描述或挂图等方法无法说明的问题变得一目了然。

再如,可“利用将8255A并行接口控制交通灯燃灭的实验”制作成课件。学生可以看到CPU是如何通过8255A控制交通灯燃灭的。然后,再通过交通灯的燃灭规律以及各种交通灯的延迟时间,编写出相应的程序并画出电路图,从而培养学生的观察能力及分析问题和解决问题的能力。

另外,利用多媒体辅助教学可优化教学过程,达到传统教学所达不到的效果。但需要强调一点,多媒体只是一种辅助的教学手段,绝不能取代教师和传统的教学。这就需要在教学中使计算机教学与传统的教学进行优势互补,力争获得最佳的教学效果。

加强实验教学,培养学生的实际能力

在本课程的教学中,要特别注重实验教学环节。实验既可以加深了学生对理论知识的理解,又可以有效地培养学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力,激发学生的兴趣,达到学以致用的目的。

汇编语言面向机器,有其独特的程序设计思路和方法,学生编程时往往感到无从下手。教师课堂上要精心选择例题,着重讲解程序设计的思路、采用的算法和基本技巧及如何选择指令等。另外,要多安排学生上机实验。学生可以验证运行所设计的程序及掌握调试程序的方法。客观地说,帮助学生调试程序特别是汇编语言程序是一件费时、费力的事。一个程序,全班几十个学生会有许多种不同的思路。有些学生在实验中会出现程序输入错误,教师则要把错误的原因及改正的方法及时告诉给学生,对于共同存在的问题,还要统一讲解。

硬件接口实验可以帮助学生掌握硬件接口技术。例如,在讲授“并行通信接口8255A”时,可结合具体的实验项目——8255A控制单个LED数码管的显示,讲解其内部的结构、引脚、工作方式、初始化编程等,让学生对8255A有一个总体的认识,激发学生学习理论知识的兴趣。在此基础上,引导学生做一个通过8255A控制多个LED数码管显示的实验,学生自己编程,动手连接电路图。这样,学生对8255A的功能、工作原理、工作方式、程序的编写等更清楚、明确,加深了对理论知识的认识,变被动的接受知识为主动的获取知识,使得教学达到事半功倍的效果。

当学生具备了一定的基础知识后,可适时开展综合实验训练,让学生自己设计一个小型的微机控制系统,培养其综合应用能力。

综上所述,《微机原理与接口技术》课程中的微机系统结构抽象,汇编指令繁多,程序编写困难,各种接口芯片应用时也都要编程,学生学习难度大。为提高本课程的教学水平与教学效果,让学生很好地掌握课程内容,教师不仅要关注最新的科技动态,不断更新自己的知识,努力让课程与时俱进,更要不断摸索新的教学方法和教学手段。

参考文献:

[1]褚向前.比喻法、类比法在《微机原理》教学中的应用[J].科技教育创新,2007,(8).

[2]王艳芬.案例教学在《微机原理》课程中的应用[J].科技情报开发与经济,2007,17(l8).

[3]钱晓捷.16/32位微机原理、汇编语言及接口技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

[4]郑学坚.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2001.

作者简介:

王影(1976—),男,天津工程师范学院附属高级技工学校讲师,研究方向为微机原理与接口技术。