问题教学法在“计算机接口技术”课程中的应用

2015-07-05翟艳东

电气电子教学学报 2015年3期

师硕，翟艳东

(河北工业大学计算机科学与软件学院，天津300401)

“计算机接口技术”是我国普通高校相关专业的一门基础课程。其教学目的是使学生掌握微型计算机的基本结构和工作原理，使之具备汇编语言编程及使用I/O接口芯片的能力。由于课程的重要作用，在实际教学活动中曾不断对课程体系和内容进行规范，也出现过双语教学等教学实践[1-2]。但硬件课程抽象难懂，在教学过程中依然存在课堂讲解枯燥和学生学习兴趣不高的问题。为了激发学生的学习积极性，启发学生思维活动，本文探讨如何采用问题教学法在“计算机接口技术”课程中进行教学实践，并阐述具体实施环节。

1 问题教学法

问题教学法又称为基于问题的学习PBL(Problem Based Learning)，由美国实用主义教育家杜威提出并总结为:困难—问题—假设—验证—结论五步教学法，实现了对问题教学法的规范化和程序化[3]。在问题教学法的实施过程中，问题是课堂的组织核心，因此问题设计是否合理直接关乎问题教学法的教学效果。通常可设计三类问题:

(1)绪论型问题，将每次课程的学习目标以问题的形式在上课之前提出，让学生带着问题听课，使学生具有明确的关注点。

(2)引导型问题，这类问题贯穿整个授课环节，和知识点直接相关，更具体更有启发性，通常由教师提出，学生立即回答，从而促使学生成为学习的积极参与者，将学生的学习过程转变为探究的过程。

(3)思考型问题，通常在课堂结束时以思考题的形式布置给学生，具有较强的综合性，需要学生课下查阅资料，深入思考，这样不仅实现了课堂知识的总结，也有助于知识的拓展[4]。

在基于问题的课堂教学过程中，教师和学生共同参与，通过提出问题、分析问题和解决问题推动教学环节的执行。

2 问题教学法的具体应用

下面以“计算机接口技术”课程中计数器/定时器8253内部结构的设计为例，说明问题教法中问题的设计及具体实施过程。

2.1 问题一

讲解具体内容之前，首先提出问题:计数和定时有何异同?在计算机中，如何实现计数或定时的功能?接着，引导学生明确计数和定时有相同的原理，如果计数频率固定则可实现定时功能。然后从硬件和软件两方面提示学生实现计数/定时功能的方法。待学生回答可用硬件555定时器并采用软件编程实现后，便引出本课的内容:可编程硬件定时器:8253。最后采用多媒体给出8253的功能。

2.2 问题二

再提出问题:8253的内部结构有几部分?内部结构如何协调实现8253的功能?接着，用多媒体展示8253内部结构图，如图1所示[5]。说明其由总线缓冲器和控制逻辑、计数器通道以及寄存器三部分构成。然后讲解总线缓冲器和控制逻辑，此后讲解计数通道时，提出问题三。

2.3 问题三

三个计数通道功能完全相同吗?它们是如何控制计数的?提出问题后，继续用多媒体展示8253计数器通道结构，如图2所示。

待学生回答完三个通道具有相同计数功能后，再启发学生分析计数的控制信号:CLK和GATE，两者作为与门的输入信号共同控制计数，也就是在GATE信号有效时实现对CLK时钟信号计数。然后提出问题四。

图1 8253的内部结构

图2 8253计数器通道结构

2.4 问题四

8253是加法计数器还是减法计数器?因为与门的输出和“减1计数器”寄存器相连，学生肯定回答通过减数实现计数，此后对比单片机AT89C51的“加1计数器”，引出计数初值设置的问题五。

2.5 问题五

若计相同数值的数，8253和单片机的计数初值如何设置?对这个问题，教师引导学生回答单片机的初值计算方法，并加以总结可计数最大值-计数个数=计数初值。此时，教师和学生可一同推理出:正因为8253使用了“减1计数器”，所以计数初值设置才会如此简单。

2.6 问题六

计数初值保存在哪里?这一问题引出“预置寄存器”。教师于是讲解计数初值同时保存在“预置寄存器”和“减1计数器”中，在计数过程中，“减1计数器”的值不断递减，而预置寄存器的数值不变。若设置为循环计数方式，当“减1计数器”的值减为0后，表明计数结束，此时会从OUT输出端输出一个有效信号，同时“预置计数器”的值会自动赋值给“减1计数器”，实现循环计数功能。

2.7 问题七

在计数过程中，如何查看当前计数值?教师应鼓励学生大胆回答“可以读取‘减1计数器’的值”，然后提示“减1计数器”是16位寄存器，而8253的数据总线只有8位，那么需要读取两次才能把数据读出。两次读取期间，“减1计数器”的值会随着CLK时钟信号递减，导致前后两次读取的数据不能对应同一时刻的计数值。为此引出输出锁存器的功能:用来保存当时计数值，从而保证两次读数过程读取的是同一时刻的计数值。

教师继续补充，数据锁存功能是由8253发送控制命令实现的，然后继续提问。