学习能力培养导向的计算机接口技术课程创新改革

彭登峰，鲁砚青

（天津财经大学珠江学院 信息科学与技术系，天津 301811）

1 学习能力培养的重要性

随着互联网+、云计算、大数据、物联网、移动终端、嵌入式、虚拟化、软件定义网络等信息技术的快速发展，知识技术更新越来越快，课上很难全面讲解这些知识，需要学生自行学习最新的知识。教师在课上通过教学策略可以提高学生的自主学习能力[1-4]，激发学生的学习兴趣。学习者一旦步入社会，在没有教师指导的情况下，自主学习能力显得尤为重要。因此，学习能力的培养越来越重要。

2 计算机接口技术课程特点

计算机接口技术课程具有理论性、实践性、综合性较强等特点，是一门理论与实际联系紧密的软硬件综合应用型课程。

1）理论性强。

计算机接口技术课程核心原理包括8086CPU核心原理及计算机接口（8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等）原理。其中CPU核心原理包括八大原理，分别为微型计算机典型结构原理、计算机接口原理、I/O端口及I/O操作、I/O端口编址方式、I/O端口地址译码技术、CPU与接口数据的交换技术、8086CPU的内外部结构原理、8086CPU总线操作时序。I/O端口地址译码技术及8086CPU总线操作时序贯穿计算机接口课程软硬件设计各环节，是计算机接口技术课程理论中的两大难点。这些核心原理是接口电路设计的灵魂，理论性较强。

2）实践性强。

计算机接口课程需要熟练应用Proteus仿真软件及EMU8086汇编语言编写软件，能在Proteus电路仿真软件中熟练绘制接口电路原理图并仿真电路效果；需要在课上、课下完成较多的接口电路设计项目，至少完成译码电路设计项目、计算机接口地址分析项目、8255A接口电路设计、8259A接口电路设计、8253A接口电路设计、DAC0832接口电路设计、ADC0809接口电路设计等项目。因此，该课程具有实践性较强的特点。

3）综合性强。

接口项目实践环节需要学习者设计电路及汇编程序；设计过程需应用电路原理、8086CPU核心原理、接口电路原理及CPU地址分配原理，8086汇编语言，设计者将以上核心原理应用到接口电路软硬件设计中，理论与实际联系很紧密，综合性较强。

因此，单纯讲解原理模式是不可行的；单纯基于项目重视实践应用也是不可行的。需要培养学生理论联系实际并用理论回归分析实践的学习能力，只有切实提高学生的学习能力才能较好地适应该课程及其他信息科学课程的本质特点。

3 学习能力培养导向的课程创新改革

学习能力培养主要培养学习者学习新知识的速度、质量、深度等，教师在教学中不仅要教授知识，而且教授学习方法，并着力培养学习能力，应用型教学模式可以较好地培养学生的学习能力。

常见的授课方式有理论型讲课模式、实验型讲课模式、技术型讲课模式、应用型讲课模式，这些模式培养的能力见表1。

表1 不同类型授课模式培养能力表

计算机接口技术课程采用学习能力导向的应用型授课模式，在课程中重视理论基础知识的讲解，并采用六大创新型教学策略着力培养学生的学习能力。

（1）利用提问策略创设问题情境，激发学生的学习动机。在课上适当增设问题情境环节，每节课安排1～2个问题情境环节。

（2）利用核心原理归纳策略，提高学生自主学习能力，为学生提供课堂核心原理归纳内容及模板。计算机接口电路设计核心原理内容见表2。

（3）利用项目强化练习策略，提高学生的知识应用能力，为学生制订项目训练计划表，见表3。

（4）利用回归分析练习策略，提高学生自主学习能力。计算机接口课程在完成项目的基础上，采用汇编程序驱动的电路原理分析法分析接口电路有序运行的原理。该分析法的核心思想是基于计算机PC对汇编程序自顶向下引导的先后顺序，逐条分析每条程序执行过程中电路原理图中CPU、接口及外设执行的机制和电路原理。该分析法对计算机接口电路原理五大核心内容逐项分析，并提炼出接口电路软硬件的设计模式，以提高学生知识层次和实践应用能力。

（5）利用评估策略，提高学生自我评价能力。学生对照自我评价表（表4）对自己的核心原理理解与归纳、项目的完成情况以及回归分析法情况等进行自我评价。

（6）提供与教学关系紧密的第二课堂工作室实践学习应用基地，加深学生理论联系实际的能力。

表2 计算机接口电路设计核心原理内容

表3 基于能力培养的项目训练

4 课程创新改革教学策略实践应用

课程创新改革将计算机接口技术课程内容分为两部分：第一部分为计算机接口核心原理；第二部分为计算机接口项目部分。第一部分核心原理部分采用“讲授+问题策略+核心原理归纳”策略；第二部分接口项目部分采用“接口原理讲解+项目策略+回归分析策略+自我评估”策略，并在校内提供桌面云平台第二课堂应用实践基地。

表4 学生自我评价表

4.1 核心原理部分实践应用

以计算机接口核心原理为例，计算机接口核心原理处主要讲解计算机接口的定义，计算机接口就是微处理器CPU与“外部世界”的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站[5]，包含6个方面的含义。

（1）计算机接口的本质是连接电路，而不单是具有实际形状的物理接口。

（2）具有连接功能，可将CPU与外部事件连接起来，但不是简单的连接，需要传递信息。

（3）具有特殊功能的连接电路才称为接口电路，并不是所有的连接电路都是计算机接口电路。一般来说具有寻址功能、信号转换功能及数据缓冲功能的接口才可称为计算机接口。

（4）是信息交换的中转站，否则不能实现计算机接口电路的功能。

（5）课程中的计算机接口是8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等。

（6）具有实际物理接口封装的接口具有较好的连接及电路验证功能，可用于计算机各类主板。

问题策略：①什么是计算机接口？②具有什么功能的电路才是计算机接口？

核心原理归纳策略：归纳内容为从计算机接口的定义及包含的具体含义，归纳计算机接口的本质含义，并举例说明。

4.2 接口项目部分实践应用

以DAC0832输出连续方波的计算机接口项目为例。要求CPU采用最小模式，接口电路无复位功能，CPU与接口的数据交换方式为无条件方式；CPU周期输出高低电平，以方波的形式显示；计算机接口8255A地址为特定地址，地址为（0F0H、0F2H、0F4H、0F6H）。

项目强化练习策略：依据项目需求完成接口电路项目。

（1）项目总体框图设计。

（2）电路原理图绘制。

（3）程序流程图设计。

（4）汇编语言程序编写。

（5）将编译好的程序（.exe）加载到Proteus7.8的8086CPU中运行接口电路。

回归分析策略：在完成项目的基础上，利用回归分析法深入分析项目。回归分析驱动的电路分析法分析内容及分析过程见表5。以第一段的第三句指令OUT为例，从核心原理的5个方面及电路电平情况进行深入细致的分析；其余指令可以按照CPU自上向下有序引导的顺序分析，分析内容和分析过程与OUT指令类似。

评估策略：依据核心原理掌握情况及项目完成的各个环节进行自我评价，发现不足之处。评估方法主要依据表4进行。

实践学习应用策略：在校内提供桌面云平台第二课堂应用实践基地，学习者可在此平台上设计应用接口电路。

表5 汇编语言驱动的电路原理回归分析法

5 结 语

学生学习能力的培养非常重要，具有扎实的专业基础及较强的学习能力，才能快速地学习最新的科学技术知识，在信息科学技术、智能科学技术快速发展的时代处于优势地位。学校通过创新的6种教学策略，不仅培养学生扎实的专业基础，而且培养了学生的学习能力。