机械专业“微机原理与接口技术”课程改革中的能力培养

刘奇元, 罗烈雷, 陈卫国



机械专业“微机原理与接口技术”课程改革中的能力培养

刘奇元, 罗烈雷, 陈卫国

(湖南文理学院 机械工程学院, 湖南 常德, 415000)

“微机原理与接口技术”课程是机械专业重要的专业基础课, 知识点多, 实践性强. 本文以“微机原理与接口技术”课程为平台, 结合机械专业特征, 从课堂和实践两个环节来注重学生的工程能力及创新能力的培养. 课堂上抓基础, 强调工程能力的培养; 实践中重思维, 强调创新能力的锻炼. 经过一年来的课程改革, 有效地提高了教学质量, 深受学生的欢迎.

微机原理与接口技术; 机械专业; 课程改革; 能力培养

随着社会经济和科技事业的迅速发展, 对机械类专业人才培养提出了许多新的要求, 尤其是对工程能力和创新能力的培养, 提出了更高的要求[1]. “微机原理与接口技术”课程作为机械专业重要的专业基础课, 是学生在后续机电与控制类课程学习中的重要基础, 所以在该门课程的教学与实践环节中, 也必然要体现出机械专业方面的工程能力与创新能力培养.

1 课程中能力培养的现状

“微机原理与接口技术”课程的主要任务是使学生掌握微型计算机的基本原理、程序设计方法及微机接口应用的基本方法, 培养学生利用计算机软、硬件技术解决问题的初步能力, 为设计和应用微型计算机系统打下牢固的基础[2]. 本课程知识点多, 软硬件并重, 具有很强的理论性、实践性与应用性.

由于“微机原理与接口技术”课程的这些特点, 当前教学中总是存在“老师难教, 学生难学”的尴尬局面. 导致这种局面的难点之一在于该门课程内容丰富, 理论性强, 概念抽象, 难以把握, 实践性强, 实际应用能力要求高, 技术更新快[3]; 难点之二在于汇编语言中逻辑思维严密, 与硬件接口联系紧密, 不似C语言或C++语言人性化, 学生无所适从; 难点之三在于对那些没有系统学过数据结构、程序算法的非计算机专业学生而言, 许多硬件原理无法理解, 又无合适的方法映射到自己熟悉的专业领域, 感到迷惘. 对于机械专业的学生而言, 普遍感到比较难学, 不能引起学生的学习兴趣. 这样就加大了该课程在机械专业中教学与实践方面的难度. 同时, 现在新修改的教学计划实行课时压缩, 需要讲授的内容却比原来有增无减. 让学生理解透书本内容尚且不易, 在课程中对学生能力方面的培养则更加欠缺,导致当前在“微机原理与接口技术”课程中仅注重知识的传授, 缺乏跟专业的链接和对能力的培养.

2 机械专业“微机原理与接口技术”课程中能力的培养

本人在机械专业执教“微机原理与接口技术”六年, 前两年也经历了这些“老师难教, 学生难学”的尴尬局面, 在与经验丰富的老师交流指导下以及与学生心与心的沟通中, 针对机械专业学生的特点, 为培养学生的工程能力及创新能力, 从课堂和实践两个环节中对课程进行了改革.

2.1 抓课堂, 重基础, 培养工程能力

课堂是重点, 基础是关键. 充分利用课堂时间, 将基础讲透切, 将难点利用生活或工程中的实例化解, 并在讲解当中, 注意引导学生自己思考, 用他们的方式去解决问题. 比如在讲解进位标志的时候, 为激发学生学习激情, 可补充历史上第一台计算机, 即帕斯卡在17世纪发明的机械式加法器, 由一系列齿轮组成的装置, 引导学生在自己熟悉的机械领域中思考加法器的工作原理, 同时提出它是如何实现进位的问题. 帕斯卡使用的是棘轮, 可不可以使用其他机构, 解释原因. 这些完全是机械专业的语言, 这些问题提出来, 学生兴趣很高.

课堂时间有限, 不可能面面俱到, 撒大网, 要重基础, 抓重点, 在重点与难点知识中引入工程问题, 用工程分析的思路去理解重点与难点. 寻址一节牵涉微机中最基本的工作方式, 且与存储器、接口关系紧密, 教材中的内容包含寻址分类、段约定、段超越、存取操作数等许多内容. 点多面杂, 学生不易理解. 课堂中可抓住“通过地址找数据”这个核心, 将“地址”当做“仓库”, 将“数据”比作要取出需要加工的“零件”. 让不同的学生去“仓库”取“零件”, 有可能会有不同的路径, 这不同的路径就是不同的“寻址方式”. 大家都清楚某类零件放在某个仓库时, 可以不具体告诉仓库的代号也能找到零件, 这就是“段约定”; 有可能某个零件临时放进其他仓库中时, 必须要告知仓库号码, 这就是“段超越”. 这样, 在专业领域中结合学生自身熟识的环境, 既把杂乱的知识点理顺讲清, 又让学生在轻松的情景场合中掌握重点与难点.

课堂上的工程分析能力的培养, 要找准课程与专业的结合点. 课程为主, 专业为辅, 用课程中的知识去指导专业内容, 利用专业方面的内容充实课程知识. 例如在讲解“可编程定时计数器8254的作用”时, 可以让学生先从自己的机械行业中思考, 大多机械装置的能量来源于电动机, 电动机主轴的旋转速度很快, 外部机械的运行速度相对较慢, 两者如何达到匹配, 学生大多会回答是减速器. 定时计数器8254的作用也就是“减速器”的作用, 微机大脑CPU的主频可看成机械装置中的电动机主轴转速, 8254的作用就是将CPU的频率降低到所需要的各种级别以便各种应用.

2.2 放实践, 开思维, 培养创新能力

“微机原理与接口技术”课程是一门实践性很强的专业基础课. 要使学生在知识与能力方面都得到提升, 在重视理论教学的同时, 必须充分重视实践教学环节. 通过实践教学, 一方面加深对理论知识的理解, 另一方面提高学生实际动手解决问题的能力. 在实践环节中, 可以先设计问题, 再提出要求, 最后让学生自己提出解决方案, 通过程序调试及实践环节验证. 这样, 可以开阔学生的思维, 培养创新能力.

“微机原理与接口技术”课程的实践教学主要分为三个层次: 验证性、设计性和综合性.验证性实践环节主要是紧跟教学内容, 熟悉编译环境, 熟练一些基本的指令. 可以先布置一些简单的键盘输入与屏幕显示, 比如要求输入字符后依原样显示, 实现后进一步要求输入大写字母后在屏幕上以小写字母显示. 通过这些练习, 既可以熟悉相关指令的应用, 又可以扩展学生的思维.

设计性实践环节要求将各种简单的单一功能程序组合或是某些单元模块组合, 构成比较复杂的程序或接口电路. 比如可编程中断控制器8259A的中断实验. 在实验中, 给学生提出类似机床各种运动的中断请求要求, 要求学生修改相应指令及硬件连线, 完成由易到难不同的中断功能, 巩固基础知识的基础上, 激发学生的潜能.

综合性实践环节从工程实际出发, 培养系统设计能力、组装与调试能力, 增强系统和整机概念. 在设计中充分发挥学生的创造力, 激发学生勇于创新的意识. 在综合性实践环节中, 可以结合机械测试技术中的热电偶对温度的测量, 要求学生通过汇编语言的编译, 充分实现8255A、8259A等可编程芯片的操作, 掌握接口技术的应用.

3 结束语

“微机原理与接口技术”课程理论复杂, 实践性强. 在基于“微机原理与接口技术”课程平台上, 结合机械专业的特征, 培养学生的工程分析能力及创新思维能力. 经历了一年的课程改革, 充分感觉课堂气氛活跃了, 学生兴趣浓厚了. 学生也普遍反映不管是理论上还是实践中, 不仅是掌握了课本知识, 也锻炼了他们的工程分析能力和创新思维能力. 该课程的教学质量得到了明显的提高. 当然, 在课程改革的平台上对学生能力的培养是一项复杂的系统工程, 要建立一个完善的、更加合理的能力培养体系, 还需要不断地进行探索和实践.

[1] 机械学科教学指导委员会. 高等学校机械学科本科专业规范[J]. 高等学校理工科教学指导委员会通讯, 2005(4): 66-72.

[2] 孙力娟, 李爱群, 仇玉章, 等. 微型计算机原理与接口技术[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007: 81-83.

[3] 周伯荣, 吴爱萍. 微机原理与应用教学改革探讨[J]. 中国现代教育装备, 2011, 115(3): 108-109.

Capacity cultivation in the course reform about “Microcomputer Principle and Interface Technology”in mechanical discipline

LIU Qi-yuan, LUO Lie-lei, CHEN Wei-guo

(College of Mechanical Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The “Microcomputer Principle and Interface Technology” is an important professional basic course in the mechanical discipline. This course has many characteristics such as some knowledge contents and stronger practicality. Taking “Microcomputer Principle and Interface Technology” as a platform and combining with the mechanical discipline, this paper focused on the cultivation of engineering capacity and innovative capacity of students from the classroom and the practice. In the classroom, we have reinforced the basic and emphasized the cultivation of engineering capacity; in the practice, we have enhanced the thought and stressed the training of innovative capacity. After a year of curriculum reform, the teaching quality has been effectively improved and this course is welcomed by students.

Microcomputer Principle and Interface Technology; mechanical discipline; curriculum reform; capacity cultivation

G 642

1672-6146(2012)01-0085-02

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.01.023

2012-03-12

湖南省“十二五”重点建设学科资助([XJF2011]76), 湖南文理学院校级教研项目(JGYB1040).

刘奇元(1980- ), 男, 讲师, 博士研究生, 研究方向为机电控制系统及检测. E-mail: lqy670@163.com

(责任编校:刘刚毅)