生物医学工程专业《微机原理与接口技术》教学改革探讨

鲍军肖，谷俊改

（承德医学院，河北承德 067000）

生物医学工程专业《微机原理与接口技术》教学改革探讨

鲍军肖，谷俊改

（承德医学院，河北承德 067000）

生物医学工程；教学改革；教学方法；实验

生物医学工程是理、工、医相结合的新兴边缘学科，科技的进步和各种新技术的应用使生物医学工程迅速发展，几乎涉及到医学和工程学的各个领域。《微机原理与接口技术》是生物医学工程的专业基础课之一，是学习后续相关课程的基础，在生物医学工程的专业建设和课程体系建设中占有非常重要的地位。开设《微机原理与接口技术》的目的是通过学习微机的组成、工作原理、汇编语言程序设计方法、接口电路和硬件连接等知识，让学生建立微机系统的整体概念，从而初步具备微机系统软/硬件开发的能力[1]。

但从教学实践看，《微机原理与接口技术》的教学效果并不理想，学生普遍反映内容抽象、理解困难。究其原因主要是：课程既涉及硬件原理、软件设计，又包括接口技术，教学内容多、涉及面广，但教学时数有限；《微机原理与接口技术》是一门发展快速的科学，新技术、新方法不断涌现，而教学内容没有及时补充更新，造成教学和实际脱节，不能学以致用；实践教学相对薄弱，由于教学时数和实验设备的限制，学生无法完成自己设计的实验，提不起学习兴趣。针对上述问题，本文从理论教学的内容和方法、实践教学等方面对《微机原理与接口技术》课程改革进行了探讨。

1 优化教学内容

《微机原理与接口技术》每一章节知识内容的讲解都是以背景机为基础展开的，因此背景机的选择非常重要。目前，该部分内容被分为三大类，以8086/8088 CPU、Pentium为模型的课程，和分别以嵌入系统、单片机为主线的课程[2]。三个背景机各有利弊，通过综合比较、详细研究，我校选择8086 CPU为微处理器背景机，8086较为简单，并且能与当前流行技术兼容，方法和内容成熟，可避免学生一开始就坠入复杂晦涩的技术中，产生畏难情绪。

针对生物医学工程的专业性质，以及毕业生就业的实际需要，我校对课程内容进行了以下调整：⑴删减计算机基础知识的记数制及其转换、数的定点与浮点部分内容，这部分内容数字电子技术类课程都有讲述，课前对这部分内容进行复习性回顾即可。⑵减少汇编语言程序设计部分的内容，当今编译技术快速发展，计算机系统仅少量引导代码采用汇编语言编写[3]。因此，汇编语言的教学目的主要是帮助学生理解计算机的基本工作原理，以及高级语言程序设计的思路，不需要详学复杂算法和指令。⑶对输入/输出接口，中断控制器、DMA控制器部分的内容进行整合，便于输入/输出接口技术间的比较，课堂上主要讲述原理部分的内容，具体芯片的结构和应用放到实验课程中讲解，与实物联系便于学生理解和记忆。⑷保持课程内容的先进性和前沿性，在完成基本知识学习的前提下，跟踪计算机技术发展中涌现的新技术、新方法，并进行适当介绍。

2 改革理论教学

2.1 重视、做好绪论课教学 学生对某门课程是不是有兴趣、够不够重视，很大程度上取决于绪论课。绪论课中删去了微机的发展部分，主要讲述开设这门课程的目的和学习方法，同时，展示将来接触比较多的微机控制系统，或学生自己设计的电子竞赛的获奖作品，分模块简要介绍微机系统的工作原理和本课程的主要知识。在具体授课中，提示学生全部课程内容将分为基础知识、计算机硬件、软件三个一级模块，CPU、存储器、I/O接口三个二级接口通过总线连接构成计算机硬件，软件模块包括指令系统、程序设计两个二级模块，以便学生初步了解课程内容主线，建立微机系统概念。

2.2 使抽象的教学内容形象化 《微机原理与接口技术》课程内容比较抽象、专业术语多，单纯的文字描述学生难以理解和记忆，教师在授课时将相关内容与实际生活紧密结合，有助于学生理解、接受并牢固记忆。例如，讲授存储器用20位的物理地址代替16位逻辑地址的优点时，可采用比喻的方法。给房间编写房号时，如果要求用一位数字，只能用0-9标记10个房间；但如果允许房间号由两位数字组成，房间号前可以加一位楼层号，则最多可以标记100个房间，这样就可以更好地利用资源。

3 精选实验，提高实践能力

实验教学的目的是培养学生的设计与应用能力，通过实际操作培养学生的工程意识、工程素质和创新能力，最终目标是提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，为学生以后学习单片机等课程打下良好基础[4]。针对生物医学工程专业《微机原理与接口技术》课程实践教学中存在的问题，我校从以下方面进行了改革。

3.1 优化实验内容 结合生物医学工程专业的培养目标和培养应用型人才的需要，我校删减了部分理论验证实验和练习技能实验，该类实验学生只是单纯按实验要求操作，参与的积极性不高。在汇编语言实验之前，适当加入基础性实验，如DEBUG调试工具、内存操作数与寻址方式、计算机拆装等，先让学生对实验硬件系统有一个感性认识，以提高他们学习该课程和进行实验操作的积极性。另外，在汇编语言基础实验之后加入综合性实验，如统计一个数据块中正负数的个数，以提高学生编写程序的能力；在接口实验部分也适当加入综合性比较强的设计性实验，如交通灯控制电路，钟控装置等。完成实验的过程就是学生掌握知识、转化技能的过程，可以培养学生的自学能力、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力。

3.2 加强开放性实验体系建设，提高学生的动手能力 开放性实验教学是一种新的实验教学手段，它的指导思想和目标是培养应用型创新人才，符合生物医学工程专业的培养目标[5]。作为课内实验的补充提高，以及创新性实验的体现，依托《微机原理与接口技术》原有实验平台，我校构建了一批具有专业特色，实用性、前沿性和探索性的集成实验课题，如心电信号采集系统的设计实验、血压信号检测系统等。同时，利用开放实验室，开展《微机原理与接口技术》课外兴趣小组活动，举办《微机原理与接口技术》实验技能大赛，比赛中增加自主设计实验内容，不仅能有效考察学生综合运用知识的能力，提高学生学习专业课程的兴趣，同时还可以提高学生分析问题和解决问题的能力，以及对学生从知识学习转向能力学习起到积极的引导、促进作用[6]。

总之，通过分析目前《微机原理与接口技术》课程教学中存在的问题，我校有针对性地从教学内容和实践教学方面提出了教学改革的思路，并进行了初步实践。在今后的教学中，将继续通过教学改革促进应用型人才的培养，更注重激发学生对生物医学工程专业相关学科的学习兴趣，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，特别是生物医学工程专业所需要的多学科综合应用能力和创新能力，在课程内容设置和实践教学安排上更注重专业相关性和适用性原则。

[1]杜社会，游开明，谭家杰，等.师范类本科院校微机原理与接口技术教改探讨[J].轻工科技，2014，(9)：142-143,145.

[2]龚尚福，牟琦，温乃宁，等.微机原理与接口技术课程建设研究与实践[J].教育教学论坛，2014，(4)：237-239.

[3]王凤芹，李瑛，曲宁.以专业应用为导向，改革计算机硬件基础教学[J].计算机工程与科学，2014，36(A2)：104-107.

[4]王亚林，余力，蔡文培，等“.设计导向型”微机原理与接口技术课程的教学模式探索[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015，31(1)：215-216.

[5]周秋平，赵群礼《.微机原理与接口技术》课程综合性实验的设计[J].合肥师范学院学报，2014，32(6)：94-95.

[6]王婷，陈功.生物医学工程专业毕业生就业分析及探讨[J].医疗卫生装备，2015，36(9)：144-146，152.

(教学研究栏目编辑：陈志宏)

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2016-10-30）