微机原理及应用课程改革探索*

汪凤林 王东霞 温秀兰

南京工程学院 江苏南京 211167

微机原理及应用课程改革探索*

汪凤林 王东霞 温秀兰

南京工程学院 江苏南京 211167

根据对测控技术与仪器、自动化及数控专业的教学改革要求，对微机原理及应用这门课程进行了改革，着重介绍了理论教学与实验课及课程设计的内容和方法的教学改革。实践证明，这些教学改革效果良好，对培养学生工程意识和分析问题、解决问题的能力有很大帮助。

微机原理及应用；教学改革；教学方法；实践环节

微机原理及应用是一门理论联系实际、难度较大的课程，学生普遍感到这门课程难学、难懂。为了满足社会对工科学生工程应用能力越来越高的要求，结合我校测控技术与仪器、自动化及数控技术专业的教学工作，根据该课程的特点，我们对该课程的教学与实践进行了改革，大量压缩理论教学的学时，同时增大实践环节教学比例，取得了良好的教学效果。

一、优化课程内容体系，合理安排授课内容

随着微型计算机的飞速发展，计算机硬件教学中的基础性和先进性、前沿性的矛盾特别突出。为此，我们选用了由周荷琴主编的教材。该教材能较好地兼顾基础性、先进性和前沿性，体现现代教育思想，符合国内外同类课程改革趋势和建设方向。课程总教学时数为64，其中实验教学为12学时，另外安排1周的课程设计。由于该课程知识点多，涉及面广，难度大，课时少。为此，要合理地组织授课内容，层次清晰、重点突出，特别注重符合认知规律，富有启发性，便于学习，还要融会贯通前后内容，具体包括：

1.充分重视第1章绪论和第2章系统结构的讲述，建立良好的“第一印象”。在绪论部分，通过PPT演示大量实物对比图片，引起学生的兴趣，让学生了解微型计算机的发展及结构功能特点，避免产生轻视或畏难情绪。第2章是整个教材的灵魂，要用很多学时、不遗余力地介绍微机系统的基本功能以及各结构部件，使学生对微机有初步的了解，在进行后面章节的教授时也要将它们与第2章的内容有机地串联起来进行教学。建议从整个微机的原理架构、硬件组成讲起，使学生对微机的系统组成和各部分的功能有初步的概括性的了解，引导学生建立起本课程的框架结构。同时注意把本课程的一些基本概念适时简单的传授给学生，例如寄存器、存储器、中断返回、堆栈和程序状态字等。使学生逐渐熟悉这些专有名词，然后再讲计算机中的数制存储方式，穿插引入存储器的用途和工作原理等内容。

2.对于汇编语言程序设计，可以先选出一个形式简单、结构较完整的源程序，进行各部分的剖析和讲述，使学生对汇编语言的源程序框架有一个总体认识；然后按照教材顺序逐个介绍寻址方式、指令助记功能、格式和程序设计方法；最后选择几个比较典型的完整的源程序进行详细介绍，进一步深化学生对程序设计的理解。在具体的教学目标上，对于汇编语言要强调为后面的应用服务。因此，教学重点以读懂程序、弄懂程序框架和熟悉典型程序为主，不拘泥于某些细节。

3.8086CPU的基本时序比较抽象，初学者对其总是深感棘手。因此，在讲解的时候要以存储器和I/O的读、写4个周期为重点,剖析CPU基本时序的工作原理,正因为有4个基本时序,才有CPU与存储器以及I/O设备的正确连接。可以举例CPU读写存储器和I/O的指令，运用多媒体将时序的变化和指令的执行通过动画形象生动地演示出来。

4.对于接口设计，学习的主要内容是接口芯片内部组成、外部引脚、本芯片的功能、芯片的编程等，引脚学习的目的是为逻辑设计作基础，芯片的编程是学习芯片控制命令字和状态字的格式，学生必须掌握。接口芯片是各自独立的，初学者会感到零乱，不好掌握。将系统中的3总线与驱动器、锁存器和译码器等正确连接，便可构成简单的计算机并行输入／输出。在讲授可编程芯片时，不必对数字电路接口电路进行过多讲授，重点突出每个芯片有什么作用、用在什么场合、怎么用，在了解基本原理和技术参数的情况下，使学生具备根据自己设计的需要来选择相应、相似功能芯片的能力。学生弄清了芯片的功能和它在系统中的使用情况后，引导学生回到系统结构图中找它的位置，进一步建立整体概念，明确整体是由部件组成的，各部件并不是孤立的，它们通过系统总线有机地连在一起，从而才能从总体上把握这门课程。

二、课堂教学方法的探索改革

为了保证优化后的课程内容体系取得理想的教学效果，课程内容体系的优化应考虑与教学组织方式、教学设计思想的配合。微机原理及应用课程的教学组织方式是以课堂讲授为主，综合运用多媒体教学手段和启发式、互动式和类比法等教学方法。

1．重视第一堂课的教学。课堂教学是使学生获得知识最有效最快捷的方式。对于抽象的概念和工作原理，教师要精心设计课堂教学，使晦涩难懂的知识变得浅显易懂；在课程安排上应以基本理论为依据，遵循先简后繁，先易后难和循序渐进的原则；在教学过程中，真正做到“以学生为本”，通过自己独特的教学方法逐步吸引学生。比如，教材中通常先介绍CPU存储器，后讲存储器分段。由于CPU内部寄存器比较抽象，而且涉及存储器分段，学生通常都听不明白。如果调整一下次序，先介绍存储器分段，讲清楚4种段，段地址、偏移地址、逻辑地址和物理地址的关系，再介绍CPU存储器，分别存放4个段的段地址，地址指针寄存器和指令指针寄存器用来存放偏移地址，这样讲符合学生接受知识的规律，可以在较短的时间得到很好的教学效果。

2．采用启发式和互动式教学方法。教师在讲课过程中，注重把讲课内容用相应的思维方法组织、表达出来。教师采用诱导的方法提出问题，引导学生跟随教师一起思考；接着分析这个问题的性质是什么，问题涉及的主要知识点和知识面；最后解决问题，围绕要讲授的课程内容，提出解决问题的方法。同时，在讲课的课程中，教师还要采用互动式教学，鼓励学生发表自己的见解，及时反馈学习的效果。这种教学方法可以提高学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，培养学生独立解决问题的能力。

3．采用比喻法和类比法。对于同学们学习中难以理解和记忆的知识点，尽量多地采用比喻教学法，对于前后相关联的一些概念采用类比法。如在讲解数据、存储器与CPU内部的寄存器的关系时，可以把数据比作废纸，CPU内部的数据寄存器比喻成教室里面的垃圾桶，方便快捷但是容量太小；而存储器可以比喻成垃圾站，容量大但是不方便。

4．采用板书与多媒体相结合的教学方法。微机原理及应用课程信息量过大，学时有限，采用板书与多媒体相结合的教学方法，将内容的提纲、重点和难点通过板书加深学生的印象，促进教师和学生的互动交流；将各种寻址方式、复杂电路分析以及各种过程均采用多媒体进行动态演示，使枯燥、繁杂的内容直观、易懂，收到事半功倍的教学效果；同时多媒体可以演示大量的实物、实例和实际操作过程，从而取得形象、生动、具体以及信息摄入量大的教学效果。

三、突出实践环节，培养学生创造性思维能力

微机原理及应用课程是一门实践性很强的课程，注重培养学生本领域思维方法和解决实际问题的能力。

1．注重实验课指导。实验课是验证理论、应用理论和锻炼学生动手能力的重要环节。根据教学大纲，我们开设了14个实验，实验环节分为演示性实验、验证性实验、设计性实验和综合性实验。通过演示性实验，学生可以初步、直观地认识微机系统，了解WAV6000等软件的基本操作及调试方法，为后续理论和实验内容学习打好基础；通过验证性实验，学生学习输入程序，进行简单的硬件连接，调试程序和观察分析实验结果，初步掌握微机系统的应用开发方法，培养学生动手能力，使他们感觉到有成就感；通过设计性和综合性实验，学生独立设计简单的微机应用系统，训练和提高学生实际动手、独立思考以及理论联系实际的能力。

2．精心设计课程设计。课程设计的时间为1周，设计的题目大都来自实验指导书，学生也可以要求自拟题目。指导教师通常提前1周选定课题，下达任务，讲解系统的工作原理和基本设计思想，提出参考书目，布置学生查阅相关资料。此外还要对学生进行分组，可让学生5人1组，尽量将偏好硬件和软件的人搭配在一起，这样既有利于学生相互之间进行讨论，又能防止由于分组过多而使得教师辅导不够充分。具体的1周进度安排如下：第1天，总体设计及论证，绘制硬件原理图；第2天，进行详细设计，编写程序，搭建硬件电路；第3天和第4天，系统软硬件调试；第5天：教师对学生进行验收和考核并让学生撰写课程设计报告。

为了培养学生的分析能力、综合运用知识的能力，经常鼓励学生课外自己动手设计一些系统，鼓励学生参加学校每年一度的大学生科技创新活动、大学生电子设计竞赛等活动。竞赛的许多题目涉及微机应用系统设计，学生通过参加竞赛的培训和参赛，能深入理解微机原理与接口技术的知识，并能将其运用到实际中去。

四、改革考核方式

微机原理及应用这门课程有4个学分，我们采用期末闭卷笔试和平时成绩相结合来进行考核。其中期末笔试占70%，平时成绩占30%。平时成绩中实验成绩占20%，出勤、作业、课堂提问和学习主动性等占10%。实验成绩又包括预习、出勤、操作规程、结果验收和实验报告。课程设计有1个学分，总分按照考勤占15%、设计和调试占25%、答辩验收占30%、报告占30%，最终成绩分优秀、良好、中等、及格和不及格5档。

五、提高教师的科研开发能力

微机原理及应用是一门理论性、实践性和应用性都很强的学科，为了培养应用型工科人才，教师除了具备较高的理论水平外，还必须具备一定的科研与技术开发能力，因此教师应该是“双师”型。为此，学校除了要求教师重视课堂教学，要求重视实验室建设，还经常组织教师参观培训学习，指导大学生科技创新等活动，设立奖励机制来督促教师参与实践环节。

六、结束语

经过改革与实践，微机原理及应用这门课程的教学水平和教学质量有了显著的提高。提高了学生的理论知识水平，增强了学生解决实际问题的能力，为后续单片机等专业课程奠定了良好的基础。

[1]潘春林，敖广武.高职微机原理相关课程整合的教学改革与实践[J].辽宁高职学报，2006，8（6）

[2]周荷琴，吴秀清.微型计算机原理与接口技术[M].北京：中国科学技术出版社，2008

[3]阳光.微机原理与接口课教学方法探讨[J].电脑知识与技术，2009，5（2）：407～416

[4]陆红伟，孙来业.微机原理实验与课程设计指导书[M].北京：中国电力出版社，2006

Curriculum reform of microcomputer principle and application

Wang Fenglin, Wang Dongxia, Wen Xiulan
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China

Based on the teaching reform demands for the measurement and control technologies and equipment,automation and numerical control professional, the reform of ‘microcomputer principle and application’ is carried out, which focused on the content and methods of about theoretical and experimental courses in teaching and curriculum design. Practice proves that these teaching reform works well, which helps studentsl to develop project awareness and capability of analyzing and solving engineering problems.

computer theory and application; teaching reform; teaching methods; practice links

2010-03-26

汪凤林，博士，讲师。王东霞，博士，讲师。温秀兰，博士，教授。

*本文获南京工程学院基金资助(项目号：QKJA2009005)以及南京工程学院品牌专业建设经费资助。