《微机原理与接口技术》课程改革与研究

广东理工学院电气工程系 张晓亚 唐东成 任 瑾 李欣雪 黄美莲

《微机原理与接口技术》课程改革与研究

广东理工学院电气工程系 张晓亚 唐东成 任 瑾 李欣雪 黄美莲

微机原理与接口技术是广东理工学院电气系的一门基础专业必修课，授课的内容比较多，知识点比较零碎，理论性比较强，并且几乎所有高校理工科专业（电子信息工程，计算机工程，机械工程等等）或多或少都会涉及到微机，可见本门课程应用非常广。其课程的重要性可见一斑，但课程的教学情况和效果，又存在着一些问题亟待解决。本文就该课程的一些问题进行研究性的探讨，通过一些改革，希望能更好的提高该课程的教学效果。

微机原理；课程改革；Protues仿真；汇编语言

《微机原理与接口技术》是一门工科类的非常重要的基础专业课程之一。本门课程涉及的知识点比较多，比较零碎，并且理论性很强，有些知识点讲起来也比较抽象，以至于学生对这门课程提不起兴趣，甚至出现越学越糊涂，课程讲完还没搞明白一些基本的概念，教学效果不是很好。该课程的目标是通过本门课的学习，是学生能以具体的机器环境为基础，在掌握汇编语言的基础上，使学生能够掌握微型计算机硬件结构及其内部的工作原理。

1.实践教学中发现的问题

1.1 理论性强，内容较抽象

微机原理与接口技术涉及的内容主要有：CPU的结构体系及操作时序，存储器的工作原理，汇编语言的指令系统及编程思维[1]，输入/输出接口电路及与CPU的传送方式，中断系统等等。每一部分对学生来讲都是新知识，并且每一部分都比较抽象，但是大多数教师在授课的时候，大多都是结合课件及板书的方式进行讲解和剖析。这种单纯的靠老师在课堂上理论分析，即便是再详细，学生看不到摸不着，加上想象空间有限，自然感觉课程枯燥没兴趣。并且每个学期的课时是一定的，如果在前面的基础理论上花的时间太长，后面的硬件部分就没时间讲解了。

1.2 互动性差，记忆量大

在实践教学过程中，因为课程的知识点大多数是学生第一次接触，加上理论性比较强。在上课的过程中，本身是重要的知识点，作为老师也多次强调需要同学记住，例如CPU的寻址方式，在讲解的时候，已经多次强调了，并且每强调一次就相当于重新讲解一次，但就是有些学生记不住。究其原因主要是太抽象，即便是记住了，也不知道有何用。

1.3 实验环节与教学环节脱离

现在大多数高校在本门课的教学过程中，均会安排一定课时的实验，但大多数实验都是验证性的实验，并且很多是在实验箱上完成的。学生真正操作的是按照要求连几根导线即可，其结果理论性的知识还是不知道。即便是会有相应的设计性实验，但最后完成大部分设计工作，包括代码可能都是教师本人带完成的，学生在这个过程发挥的作用微乎其微。学生的自主创新能力不会有太大的提高。这样的实验环节对应用性本科的大学生作用不大，并且对理论知识的理解帮助也不是很大，基础不好，对后续的专业课也有一定的影响。

1.4 以教师为中心的教学模式不利于提高学生的创新思维

目前普遍的教学方法是传统的课堂讲解，方式比较单一。这种传统的教学方式主要以教师为主，而教师的侧重点是教学任务的完成，最为关心的是教学进度的完成程度，很少关注学生的主观能动性和创造力的提高。

2.课程改革与研究

2.1 改革教学方式，丰富教学手段

目前利用传统的方式教学，加上课程本身的难度大，理论性比较强，吸引学生的注意力达到上好课的效果比较差[2]。所以要改变一下教学的方式，本文主要提出利用任务驱动的方式，先讲知识点，然后提出在学生能够理解范围的问题，让学生自行完成。在此过程中，给学生提供开放性的环境加上一些必要的工具，最大程度提高学生学习的主动性，提高学生的兴趣，并且加上大学自身的一些特点，也是给同学们彼此之间了解的一个机会。教师在一定的时间段帮助同学们分析问题，对有争议性的问题，教师可以和同学一起进行探讨，让学生和教师之间彼此了解各自的思维方式。

针对微机原理与接口技术有很多比较抽象性的问题和工作原理，教师可以利用现代的一些手段，例如利用一些二维或者三维的动态软件形象的展现出微机硬件结构和工作原理[2]。相信学生更愿意上这种课堂，而不是单一的利用PPT展示。

2.2 利用Proteus仿真软件强化实验环节

很多高校的实验设施不是很完备，加上微机原理与接口技术的实践性也比较强，这里采用Proteus仿真软件弥补这个缺陷，因为是仿真软件，不需要微机中的硬件投入，在普通的机房就可以完成。Proteus是一款电路仿真软件，可以实现数字/模拟电路的混合仿真，软件当中有非常丰富的元件库，并且可以根据自己的需要自由设计元件[3]。另外，它也提供了非常丰富的虚拟仪器及仿真显示，并且该软件可以和第三方的程序软件进行结合，可以进行实时的调试。Proteus还可以对存储器以及寄存器进行实时检测，并且还可以进行单步调试和断点调试。总之Proteus能够完成现实条件不能达到的实验，并且此软件的界面比较友好，很容易接受，不受时间和地点的限制，只要愿意就可以随时完成老师要求的实验。并且学生也可以根据自己的兴趣，创新性的设计自己的作品。

2.3 侧重点不同，精选内容

现有微机原理与接口技术的教材中大多数都是以8086CPU为平台[4]进行讲解的，该芯片的内容和原理都是比较成熟的，但是相关最新的资料却是有限的，并且现代的微机中的CPU几乎不再应用该芯片，相对来讲该芯片比较落后。所以需要结合现代微机的技术，让学生明白万变不离其宗，其基本的工作原理都是一样的，在授课的时候尽量突出原理的普遍性。同时也让学生对计算机有一个质的认识，解开计算机神秘的面纱。并且专业的不同，需要讲解的侧重点也不同，教师在制定教学大纲的时候，没必要把教材中的每个章节都非讲不可。但是选定的重点内容就要认真备课，做好充足的准备。

2.4 学科之间的融会贯通

微机原理与接口技术中有很重要的一章是汇编语言[5]。虽然在现代软件的编程中主要是用C语言完成的，但是汇编语言也是有一定的应用，因为该语言更为接近机器语言，其运行速度是最快的。并且电气类专业中的重点专业课程《单片机原理与应用》的大部分教材都是以汇编语言为主要的编程语言。所以在讲授本门课程的时候，可以扩展一下专业课程的，让学生自行选择，给学生提出一些要求，让学生自行设计程序，让他们有更大的发展空间。

3.总结

在微机原理与接口技术的实践教学中，针对实践教学中发现的问题，通过研究和尝试，本文对传统的教学方式和手段给出了一些相对应的改革方法。在一定程度上起到一些效果，在理论教学中，结合实验仿真的手段更容易让学生明白比较抽象的概念。不再用实验箱完成一些简单的验证性实验，更何况好一点的实验箱一般比较昂贵，维护起来也比较麻烦。相比之下，仿真就更能体现出它的优越性了。实践证明，通过以上改革的手段，改变了之前上课的枯燥的氛围，学生能够相互帮助，主动解决问题。

[1]李宝营．微机原理与接口技术[M]．大连：大连理工大学出版社,2015．

[2]马进华．高校课程改革的若干理论思考[J]．教育与现代化,1998(3)．

[3]廉哲．Protues仿真软件在《微机原理》教学的研究[J]．多媒体教学,2013．

[4]尹建华．微型计算机原理与接口技术[M]．北京：高等教育出版社,2003．

[5]张秀梅,王春玲,等．微机原理与单片机教学内容的优化处理[J]．高等教育,2013(6)．

广东理工学院 质量工程 教学研究与改革项目 “《微机原理与接口技术》课程改革与研究（编号：JXGG2017024）”。

张晓亚（1987—），女，河南漯河人，硕士研究生，助教，主要研究方向：复杂过程工业故障诊断，嵌入式系统开发。