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1.1993年4月1日前,已聘請無資格的事務所和人員完成初步審計、驗資、盈利預測的申請公開發行股票的公司,或已聘請一家有資格的事務所從事審計與資產評估兩項業務的公司,可以再請一家有資格的事務所進行補充工作后,由其出具有關專業報告。
2.1993年4月1日后不得再發生上述行為。已取得資格的事務所對其他事務所在1993年4月1日后出具的各類專業報告進行的復審或確認一律無效。
3.已取得資格的事務所在從事證券業務時,必須委派本所(不包括未取得資格的分所)業務骨干和輔助人員按照專業準則的要求到現場查驗。出具的各專業報告必須由具備從事證券業務資格的主辦注冊會計師簽字,并由其承擔相應的法律責任。
4.除特大型企業的審計、驗資或盈利預測工作可由兩家或兩家以上有資格的事務所合作完成外,一般企業的證券業務應由一家有資格的事務所獨立完成。
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2007)18-31768-02
About Microcomputer Principle and Interface Experiment Teaching Inquisition
LU Lai-zhi
(Computer Science Technology Department of Binzhou Institute, Binzhou 256600, China)
Abstract:The improvement of traditional microcomputer principle and the interface technology experiment content and the way, the increasing experiment's class result proportion, reducing the confirmation content, the increasing design and the comprehensive experiment in order to improve student's self-learning capability, innovation ability and begins ability.
Key words:Microcomputer Interface Experiment; Experiment's Class Result Proportion; Design Experiment; Comprehensive Experiment
1 引言
《微機原理與接口技術》是計算機類和大多數電類專業的必修課,同時也是一門實用性和動手性都很強的計算機硬件類課程。學該門課程的學生要具有電路設計和匯編語言編程的能力。在以前的教學中,微機原理實驗教學以教師講課為主,學生以驗證性的實驗為基礎的。無法提高學生在該課程試驗的積極性和創造性,造成學生的動手能力和創新思維能力下降。
在當今大力提倡素質教育和創新能力培養為目標的教學理念下,必須對該門課程的實驗進行改革。
2 加實驗課成績比例,強調實驗報告的正規性
為了提高學生在實驗課的學習積極性,我們增加了實驗課在總成績的比例。該門課程實驗成績占總成績的40%。對實驗課成績我們采用新的考核方法,將實驗課的成績分列為實驗操作成績、實驗報告成績、實驗結果成績、實驗考勤成績四個部分,各項成績所在比例為實驗操作40%,實驗報告30%,實驗結果20%,出勤率10%。強調學生的實驗操作過程,在現有條件下每人一臺機器,保證將實驗完成。
3 加設計類、綜合類的實驗,提高學生的動手能力和創新能力
3.1 微機原理實驗包括基礎性的實驗
該實驗主要是驗證性的實驗和簡單的程序設計實驗,要求學生明確試驗目的、步驟、參考電路,使學生在這類試驗中完成對已學知識的鞏固。例如每次實驗課之前都要求學生必須把教材認真領會,對程序的每一條命令執行結果作出預測,寫在實驗報告上,實驗時進行對比。比如并行接口8255的驗證性的基礎類的實驗;定時計數器8253驗證性的實驗;中斷控制器8259的驗證性的實驗;串行接口8251的驗證性的實驗。在整個學期的實驗比例占30%,主要目的是對基本知識的鞏固。
3.2 在完成基本的試驗后,引入設計類的實驗
匯編語言程序設計是微機原理實驗的重要部分。對簡單的程序設計,老師給出試驗目的、要求,學生自己動手編寫程序,難度大的老師一塊和學生討論,參與。設計性的實驗的題目必須緊密地結合理論教學的內容和進度,設計上有一定的伸縮性。設計的目的視為了培養學生的靈活運用所學知識解決實際問題的能力。比如利用8255控制鍵盤和數碼管得顯示電路;在最小系統基礎上實現0809及0832A/D和D/A電路;通過8255A和8251A實現紅綠得個簡單試驗。在設計的實驗過程中,增加元器件的基本常識。為了讓學生容易下手,設計好比較詳細的電路圖。
例如利用8255A 來實現紅燈、綠燈、黃燈的交替顯示。中間時間可以通過8251A控制,在此以可以通過軟件延遲實現時間的控制。
START: MOV AL, 80HA口輸出,PA0接紅燈,PA1接綠燈,PA2接黃燈
OUT ADDC,AL ADDC 代表控制端口的地址
MOV AL,01HPA0輸出為1
OUT ADDA,AL ADDA 代表A口的地址,是紅燈亮
MOV CX,500
CALL DELEY調用延時,是紅燈持續亮
MOV AL,02HPA1輸出為1
OUT ADDA,AL 此時綠燈亮
MOV CX,500
CALL DELEY調用延時,是綠燈持續亮
MOV AL,04HPA2輸出為1
OUT ADDA,AL 此時黃燈亮
MOV CX,10
CALL DELEY
JMP START
DELEY: LOOP DELEY
RETURN
3.3 綜合類的實驗的目的是要將學過的主要功能部件有機的組合起來,形成一個具有一定意義的整體,使學生掌握微機系統整合的基本方法。為此我們針對實驗室提供的功能部件,設計了綜合性的題目。我們只給試驗目的,學生根據所掌握的知識通過不同的方法,不同的途徑來完成實驗。在綜合類試驗中充分發揮學生的創造力,激發學生勇于創新的意識。我們設計綜合性的實驗題目,例如綜合類的題目--溫度監控系統,該系統實現的功能是對溫度進行控制,系統利用單板機為下位機,PC為上位機,采用模數轉換接口A/D,實現溫度的采集,對8路溫度進行自動循環監控,如果溫度超過某范圍,相應的指示燈亮。該題目把實驗中用到的芯片組裝起來,形成一個數據采集和處理的系統。
4 開放式的實驗教學環境
逐步建立開放性的實驗環境,包括教學的時間的開放;教學內容開放;實驗元器件開放等。傳統的教學實驗模式下,學生被老師限制在多個限定的條件下,不能發揮自己的才能和創造性。我們允許學生結合課程學習和自己的時間安排,根據自己的興趣提出試驗題目、實驗設計方案或實驗構想,并可在一個較寬松的實驗環境中來完成。教師積極鼓勵學生大膽提出自己的實驗思路和構想,盡力創造條件引導和支持他們開展有意義的實驗研究。對于創作性的學生和實驗成果給與獎勵。所以設置這樣的實驗環境和條件,有利于培養學生主動學習的意識和創造能力。
5 結束語
實驗教學改革之后,在實際的教學中取得了一些成果。在05屆學生的畢業設計中,有很多同學畢業設計工作在實驗室中進行的,并且取得優異的成績。其他年級學生利用課外活動,依托實驗室開展了豐富的課外活動。并且取得了豐碩的成果。并且多個學生參加全國電子設計大賽獲獎。目前,微機實驗室由單一的教學功能向著教學、科研和實踐基地的綜合性發展。
參考文獻:
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0187-03
《微機原理與接口技術》是工科學生必修的一門重要的專業基礎課,通過該課程的教學,使學生能夠利用單片微機器件進行硬件電路設計與軟件編程開發,為社會培養高素質的建設人才。該門課專業技術性極強,無論從課程本身的特點,還是從專業素質的培養來看,加強該課程的實驗教學都是很重要的。有關基礎知識、基本原理、基本方法,必須靠大量的上機實踐和動手實驗,才能加深理解并且較好地掌握。通過實驗可以培養學生利用計算機技術和編程手段分析、解決專業領域的各種問題的能力和意識,并進一步感受微機發展的新技術和新方法。因此微機實驗教學是整個微機教學中重要的環節,它與理論課程相得益彰,是課堂教學內容的補充、延伸和深化,通過與課堂教學的密切配合,使《微機原理與接口技術》真正成為專業的主干技術基礎課。
實驗教學環節作為《微機原理與接口技術》課程的重要組成部分,許多高校已把微機原理與接口技術實驗單獨列為一門課,緊隨理論課開設,并且單獨計算學分。然而實驗教學還存在著一些教材、教學內容、教學方法以及考核方式等方面的問題,不利于學生能力的培養及向素質教育的轉化,本文結合我校的實際情況,對微機原理課程的實驗教學改革進行了探討。
一、深化教學內容改革,實施高效教學
微機原理與接口技術實驗作為一門專業基礎課實驗,對培養學生今后從事信息系統設計、研究、開發和應用起著極其關鍵的作用,結合其課程特點,充實實驗內容,使之集知識性、設計性和綜合性于一體。微機原理與接口技術實驗內容主要包含以下幾部分:
(一)原理部分
包括8086/8088指令系統與匯編語言程序設計、存儲器與I/O機理的認知等內容,著重幫助學生熟練掌握計算機及其基本組成部分的工作原理和工作機制,訓練和培養學生運用匯編語言編寫應用程序,解決實際問題的能力。
(二)接口部分
包括典型的可編程接口芯片的擴展、性能驗證及輸入輸出應用等內容,主要包括可編程中斷控制器8259、可編程定時器8253、可編程接口芯片8255和8251以及模數(A/D)和數模(D/A)轉換等,著重培養學生應用典型可編程接口芯片和數字電路芯片進行I/O接口設計和擴展的能力。
(三)綜合應用
包括多種接口芯片的組合、自動實時控制等方面的內容,著重培養學生綜合應用微機原理和接口技術進行設計、調試微機應用系統的能力,解決實際問題。
參考以上實驗內容,我校編訂的實驗教材分為軟件部分和硬件部分兩部分實驗內容。軟件部分為匯編語言程序設計,主要讓學生熟悉8086的指令系統、DOS功能調用以及BIOS中斷調用,要求學生掌握基本的程序設計和調試方法,能熟練掌握基本的編程與調試技巧。硬件部分為接口部分,是根據學校購買的硬件接口實驗箱以及所配套的軟件等進行編制而成的,主要讓學生熟悉各種接口芯片的編程方法,實驗涵蓋了基本的接口技術,包含驗證性實驗以及綜合設計類實驗。驗證性實驗要求學生根據接口電路圖編寫實驗程序、驗證實驗功能。設計性實驗要求學生自己設計接口電路、畫出流程圖并編寫出接口程序,注重設計性。
二、合理選擇實驗內容,層次教學,從基礎到深入,循序漸進
微機原理與接口技術的實驗教學過程主要分為四個層次,循序漸進,逐漸提高學生的實驗分析能力以及創新能力。
(一)軟件基礎性實驗
軟件基礎性實驗主要是驗證性實驗和簡單的程序設計,目的是讓學生熟悉編程環境,學會利用不同的調試工具調試匯編語言程序,并學會根據流程圖編寫簡單程序。在這個過程中,主要是為了讓學生明確實驗的目的、步驟以及方法。以第一次實驗為例,該實驗的目的是:(1)讓學生掌握debug的常用命令,學會用debug和Emu8086調試程序;(2)讓學生深入了解數據在存儲器中的存取辦法,以及堆棧中數據的壓入和彈出;(3)讓學生掌握各種尋址辦法以及簡單指令的執行過程。在教學過程中,我們先讓學生在預習報告里通過理論分析寫好各個實驗內容的答案。然后在debug中完成這些實驗,讓他們熟悉在debug中如何利用R命令修改寄存器;熟悉如何利用E或者F命令修改內存單元;熟悉如何利用D命令或者單步執行命令T查看內存單元和單步運行程序并查看寄存器和標志位的值等。接下來再介紹另外一個調試工具Emu8086,并讓他們在Emu8086上完成剛才的實驗,然后比較Emu8086和debug在匯編語言程序調試方面的異同點以及各自的優缺點,為他們在后面的軟件設計實驗中可以充分熟悉利用不同的調試工具來進行調試做好準備,最后通過上面兩種不同的調試工具所得到的結果和理論分析的結果進行比較。
(二)軟件設計性實驗
軟件部分的設計性實驗主要是提高學生分析問題、解決問題的能力。在這個過程中學生需根據實驗內容要求,畫出實驗流程圖,并根據實驗流程編寫程序,然后進行調試驗證。在這個階段的實驗教學中,教師通過分析實驗目的和要求,啟發學生根據要求畫出流程圖,然后在教師的輔助下完成程序代碼的編寫。比如在做“兩個多位十進制數相加”的實驗時,由于要顯示被加數、加數和結果,這邊就可以提示學生利用DOS功能調用中的9號或者2號顯示功能。通過提示,讓學生回憶理論課堂中講過的這部分內容,并讓他們清楚9號和2號DOS顯示功能使用時的區別。當學生完成顯示部分程序之后,就可以開始編寫兩個數相加部分的程序了,但是因為題目中要求的是十進制數相加,而匯編語言中默認的是按十六進制數相加,所以這邊可以采用提問的方式對學生進行提示,這時候學生就會知道要將結果進行十進制調整轉化為十進制了。由于是多位相加,所以應該根據位數來定義循環相加的次數,并對進位位進行處理等。通過這樣的引導,學生就很容易畫出實驗流程圖,然后編寫出程序,完成這部分設計性實驗。
(三)硬件設計性實驗
硬件設計性實驗主要是讓學生熟悉各種接口芯片的程序編寫方法以及工作原理,包括可編程定時器8253、并行通信和可編程接口芯片8255、串行通信和可編程接口芯片8251、可編程中斷控制器8259、模數(A/D)和數模(D/A)轉換以及8237DMA控制器等。通過這部分實驗內容的學習,可以著重培養學生應用典型可編程接口芯片和數字電路芯片進行I/O接口設計和擴展的能力。比如通過“交通燈控制”實驗,可以讓學生明白如何設置控制字來控制各端口的工作方式、各個端口在不同工作方式下的狀態以及各端口的輸入和輸出等。
(四)硬件綜合性實驗
硬件綜合性實驗是運用所學知識構建具有一定意義的實用系統,學習和掌握微機中常用接口電路的應用和設計技術,充分認識理論知識對應用技術的指導性作用,進一步加強理論知識與應用相結合的實踐和鍛煉,通過綜合設計性實驗使學生的設計水平和對所學知識的應用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。
三、多種教學方法相結合,提高教學效率
教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標,完成共同的教學任務,在教學過程中運用的方式與手段的總稱。在微機原理與接口技術的實驗中,根據以上實驗程度的層次要求,我們采用不同的教學方法進行教學,這樣可以取得更好的教學效果。
(一)演示法在基礎實驗教學中的使用
演示法是指教師通過展示實物、教具,進行示范性實驗,或通過現代化教學手段,使學生獲取知識的教學方法。對于軟件基礎性實驗以及硬件設備基礎實驗我們可以采用演示法進行教學。由于學生在剛接觸微機原理與接口技術實驗課時,對匯編語言調試工具并不熟悉,所以在這一階段的教學過程中,我們可以適當的進行演示,以提高學生學習效率。比如在做“匯編語言的編寫與調試實驗”時,我們可以在教師電腦上對debug和Emu8086的程序書寫過程以及調試方法、步驟等進行演示,讓學生深入了解這些軟件的使用方法。對第一次接觸硬件基礎實驗時,我們同樣先向學生演示實驗室硬件配套實驗箱以及配套軟件的操作方式以及調試過程,比如我校采用的是清華大學科教儀器廠的TPC2003A實驗箱,其配套軟件為TPC-USB,在課堂上我們可以以一個簡單的實驗為例,接上導線,連上硬件,然后通過演示,可以讓學生熟悉實驗箱,并熟悉利用這個軟件進行編寫、調試、運行程序等實驗步驟,對后續的設計實驗中學生能熟練利用這些配套軟件來進行實驗設計起到了很大的幫助作用。
(二)啟發式教學在設計實驗教學中的使用
啟發式教學是指教師在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律,從學生的實際出發,采用多種方式,以啟發學生的思維為核心,調動學生的學習主動性和積極性,促使他們生動活潑地學習的一種教學指導思想。在匯編語言軟件和接口硬件設計實驗中,我們可以采用啟發式教學的方法。根據設計實驗要求,教師對學生進行適當的啟發和引導,讓學生在教師的幫助下獨立完成實驗的設計和調試,發揮自己的主動性和創造性。
(三)討論法在綜合實驗教學中的使用
討論法就是學生根據教師所提出的問題,在集體中相互交流小組的觀點或個人的看法,相互啟發、相互學習的一種教學方法。在綜合設計實驗這一階段,學生2~3人為一個小組,通過學生之間的討論以及資料查詢等,取長補短以完成整個設計。這樣不僅可以引發學生的學習興趣,使學生感到自我存在的價值,激發學生的智慧,也可以讓學生進行積極的思維活動。況且某些學生的獨特見解許多時候更勝于教師循規蹈矩的講解,有利于學生鞏固和加強對基本概念和理論的理解和掌握。
四、嚴格要求學生,培養學生積極的學習態度
實驗教學是課堂教學的補充、延伸和深化,是課程教學的重要組成部分。實驗教學的目的就是通過與課堂教學的密切配合,鞏固和擴充課堂講授的理論知識,加深對課堂教學內容的理解;訓練科學實驗的基本技能和方法,養成嚴謹的科學態度和工作作風,培養運用所學理論知識獨立分析、解決實際問題的能力和實際動手能力。為了完成以上的實驗目的,我們要求學生在進行微機原理與接口實驗過程中完成以下任務要求:
(一)實驗預習
在每一次實驗課之前,學生都必須寫好預習報告。要明確實驗目的和要求,在實驗報告上畫出程序流程圖并編寫出程序(硬件設計實驗還需要畫出電路圖)。
(二)課堂實驗驗證
在實驗課堂上學生通過對預習報告中的設計方案進行調試和修改,直至符合實驗要求為止。
(三)完成實驗報告
實驗結束之后,學生都必須完成實驗報告,并對實驗內容進行總結,對實驗結果進行分析和討論。
五、完善實驗課程考核方式
對學生進行實驗考核是驗證學生掌握所學知識的一種手段,也是督促學生鉆研基本理論和提高基本技能的重要措施。為了有效提高微機原理與接口技術實驗教學的質量,更好的檢驗實驗教學的效果,我們采用現場實驗操作的方式進行期末考核。考核的題目由教師在考試之前準備若干份,然后由學生現場抽簽決定。考試的成績由教師在學生的操作過程中,根據學生對所涉及題目要求的設計方案、程序設計代碼、動手驗證操作以及故障排除等方面進行給分。學生最后的綜合成績包括其期末實驗考核成績、實驗報告成績、平時完成實驗情況及出勤表現等來進行綜合評定。制定一個嚴格的考核方式有利于提高學生的學習積極性及主動性,并能在平時實驗過程中以及期末考核中了解學生掌握實驗的情況,對于今后改進實驗教學有很大的幫助。
六、結語
微機原理與接口技術的實驗教學是一個長期的過程,只有不斷總結實驗教學經驗,改善實驗環境,探索實驗教學新方法,提高自身業務素質與管理水平,才能培養出滿足社會需求的高素質的人才。
參考文獻
[1]周荷琴,吳秀清.微型計算機原理與接口技術(第三版)[M].合肥:中國科學技術大學出版社,2004.
[2]陶龍芳.微機原理與應用實驗(第一版)[M].北京:中央廣播電視大學出版社,1998.
二、傳統的教學模式
《微機原理與接口技術實驗》使學生由理論到實踐掌握微型計算機的基本組成結構、工作原理及典型接口技術,使學生具有軟、 硬件開發的初步能力。以往的實驗教材內容按照教學環節,分為軟件匯編語言程序設計實驗和硬件接口實驗。 從實驗特征來看主要分為傳統的驗證性實驗和設計性實驗。設計性實驗主要要求學生掌握匯編語言程序設計的三大結構,學生自行編寫程序完成實驗任務的源程序,上機調試分析期間的現象,撰寫實驗報告。驗證性實驗主要是傳統接口芯片的擴展,包括簡單接口的擴展:實現開關控制發光二極管、可編程中斷控制器8259相關實驗以及可編程并行接口8255實現交通燈、流水燈實驗等實驗。這些實驗主要驗證芯片的工作過程工作原理。從教學實踐看來,這些實驗在一定程度上促進的課堂理論教學的效果,學生能夠感性的深入認識相關原理,學生更多的是傳統的思維模式,創造性思維還不夠。
三、改革思路
1、建立層次化的新實驗內容
計算機學科是目前更新換代最快的學科之一,實驗內容和手段的設計必須是以培養具有好的實踐能力和一定創新能力的學生為目標。因此,實驗內容分三個層次:(1)基礎驗證型:主要用于驗證課程中所講的核心內容,加深對課堂知識的理解,培養學生基本專業技能和實際操作能力。這類實驗包括所有的軟件程序設計和驗證性實驗電路的搭建和驗證,我們提供基本的設計思想和設計方法,學生進行詳細的程序設計和線路設計以及相關實驗程序的設計。這類實驗項目基本與成傳統的實驗教學內容一致,完成傳統教學的目的。(2)開放設計型:這類實驗加強學生對課堂內容的延伸理解,培養學生綜合分析和解決問題的能力、團隊協作能力。采用半啟發式的教學,提高學生的學習興趣和積極性,對課程基礎知識的掌握也有幫助。[2]一些實驗比如“計時交通燈”,在交通燈實驗的基礎上融合 8254 定時,計數器基礎實驗。學生需要重新設計硬件連線及實驗程序才能完成。再比如“數字式溫度計”,需要使用DS18B20測量溫度,以及STAR實驗儀擴展模塊構成實驗系統。[3]這類實驗項目列舉了項目要求、方案、硬件設計手冊、軟件設計手冊和系統調試記錄等內容。(3)創新研究性:學生自行設計目標并進行實驗內容的設計;進過反復實驗,分析缺陷原因、探究式改進方案,以達到理想的效果。最后,撰寫創新性實驗項目的設計報告。培養學生的創新意識、創造性思維,使學生的想象力、判斷力、思維能力和實踐能力得到提高。對于優秀學生參加各級電子設計大賽或是科研實踐都有積極影響[3]。
2、建立新的實驗教學方式
建立了新的層次化實驗內容,實驗教學方式也要隨之改革。針對第一類基礎型實驗,引導學生復習課程內容、分析實驗內容、預測實驗結果進而驗證結果。對于開放設計型實驗,提前兩個星期設計題目,指導教師和學生不斷溝通解決實驗調試前的各種問題,實驗指導、設計和調試全部開放。創新研究型實驗,學生要根據自己的設計完成實驗連線圖、程序流程圖以及源程序。這部分實驗的輔導和及時、正確的解決學生的問題,輔導難度和工作量是必不可少的。為了解決這個矛盾,教師的工作重點應該是在完整了解學生設計目的、設計思想的基礎上及時糾正其中的錯誤,對設計的難點以及努力的方向進行及時的指導。[4]通過這類項目實驗,鼓勵學生發散思維,挖掘學生創新性思維的潛能。
3、建立合理的新實驗學習方式
由于實驗內容的層次化,實驗難度由淺入深,對學生能力的要求由低到高。驗證性實驗要求本科生獨立完成所有實驗內容;第二類實驗,要求學生形成小團隊,采取結對實驗的形式,一般完成2個實驗項目。創新研究型實驗屬于開放性實驗,針對本科生課外興趣小組或進行畢業設計,研究生階段借助實驗儀進行二次開發。
4、建立靈活的實驗考核方式
為了嚴格把關實驗教學,提高實驗教學質量,實驗考核分兩種形式:百分制和定性制,其中驗證性和設計性實驗是百分制,創新性實驗采用定性評價機制。
驗證性實驗考核方式從二個方面進行:(1) 實驗過程的跟蹤考核:首先對實驗預習報告檢查評價,占30%,然后對實驗過程中的主要環節進行記錄、評價,占40%。(2)實驗報告撰寫:完成實驗總結,這部分占30%。
設計型實驗,實驗步驟分為實驗線路設計(25%),程序編寫(15%),實驗儀調試(40%),實驗報告(20%)。由于采用結對實驗方式,學生要在總分為100的基礎上完成實驗,結隊中的成員在2個設計型實驗中必須互換角色。
1引言
《計算機接口技術》課程是計算機科學與技術專業的一門專業主干課程,是大學本科生掌握計算機硬件基礎知識和常用接口技術的入門課程[1]。課程由微型計算機工作原理和微處理器、匯編語言程序設計、常用接口技術三個部分組成。該課程目的使學生通過本門課程的學習,掌握計算機系統的構成,建立起整機概念,并培養學生具有一定的獨立分析和解決問題的能力,為后續課程的學習以及將來的工作奠定堅實的基礎。但由于本門課程是一門實踐性很強的課程,并且具有知識點多、概念抽象、理論性強等特點,學生掌握起來并非易事,就以往學生的反應,此門課程學習難度大,知識不易理解,普遍存在“重軟件、輕硬件”的現象,大大降低了學生的學習熱情,動手實踐能力的培養也受到很大的限制,如何能夠提高學生學習熱情,激發學生的學習欲望,是需要解決的問題,筆者結合多年的教學經驗和教學實踐,在實驗教學過程中進行了一些教學改革的初步探索。
2引用
proteus仿真軟件Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是英國labcenterelec⁃tronics公司開發,是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺。它包括原理圖編輯與仿真軟件包isis和布線編輯軟件包ares兩部分組成。Proteus7.5SP3及其以上版本新增對8086CPU及其相關接口芯片的仿真。硬件實驗設備由于結構固定、資源有限且成本高、損耗大以及壽命低等缺點,pro⁃teus的引用對于改善教學實驗環境,激發學生學習知識的求知欲,以及學習興趣,提高教學效果,是一個不錯的選擇,此外,學生只要在自己的電腦上安裝proteus軟件后,可以不受時間和空間的限制,進行設計仿真操作,既節約了成本,又能充分發揮學生自己的思維和想象,對實驗教學來說是一個課堂的延伸[2]。對于8086來說,將其編寫好的源程序可通過外加EMU8086編譯器生成.exe文件,然后在proteus上進行仿真,達到教學目的。Proteus的引用不僅可在實驗教學上使用,也可在理論教學中使用,教師可以在課堂上邊講理論知識,邊進行教學演示,直觀形象,使學生對生澀難懂的知識進行有效的消化、吸收,是教學的有力的輔助工具。實踐證明,引用proteus,達到了提高教學效果的目的,更加利于學生學習興趣的培養。Proteus是教學的一個有利的補充,但它只是一個仿真軟件,不能完全代替實物實踐,仿真實驗和實驗箱上的實驗還是有區別的,由于實際電路運行時表現的各種電氣特性等,使在proteus上調通的,在硬件上不一定能夠成功的實現,基于以上認知,采取proteus仿真實驗和實物實驗相結合的方法進行教學。要求學生先課下通過proteus軟件進行仿真,模擬實驗效果,再到實驗室進行實際硬件電路的操作,查看實驗效果,這種教學搭配,充分利用proteus仿真軟件的形象直觀性,增強學生好奇心,激發學生學習熱情,同時提高學生的學習效率,達到更好的學習效果。
3課時安排
計算機接口技術課程主要分為微機原理、匯編語言程序設計和接口技術三大模塊,共64學時,為兼顧各個模塊之間的承上啟下以及知識的連續性,主要分配學時如下表1:微機原理主要講授微機基本知識,如微處理器、微型計算機、微機系統的概念以及微機的結構和工作原理、時序知識、指令系統等,匯編語言程序設計涉及內容有匯編語言源程序的格式、變量屬性、分支結構、循環結構和子程序設計,接口技術涉及內容有存儲器、輸入輸出接口、常用I/O接口芯片等。實踐教學在整個課程中起著重要作用,通過實踐,對理論知識進行消化和理解,同時學生的動手能力能夠得到很好的鍛煉,培養學生分析解決問題的能力,做到理論與實踐有效的結合,實踐教學總學時16學時,具體分配如下表2,其中匯編語言程序設計部分安排4學時,由于此部分上機實踐只需計算機即可,不需其他硬件,學生在課上學習好程序的設計和調試方法后,可以利用課下時間在圖書館或宿舍完成作業和上機實踐,節約課上學時,為其他內容的講授提供充足的時間。接口技術實驗共分為6次實驗,分別為proteus的使用、8259中斷控制器、8255并行接口芯片、8253定時計數器以及A/D、D/A轉換。每次實驗安排2學時,要求學生課下提前預習,為下次實驗做充分的準備,保證每次實驗順利地進行,完成相應的實驗任務。其中proteus的使用這一實驗安排1次,是因為在本門課程學習之先,學生已學習過《電路制圖與仿真》這門課程,此門課程主要介紹proteus軟件的使用,因此在proteus的實驗主要介紹EMU8086編譯器的使用,學會使用proteus進行8086的仿真。常用接口芯片部分的5次實驗均設置了基本實驗部分和提高部分兩個層次,其中基本部分要求每一個學生必須完成,按照電路原理圖進行連線,編寫實驗程序,完成實驗效果。提高部分要求學生在完成基本部分后,有余力的學生可對電路進行設計并編寫相應的程序改善接口的性能。每一個層次的實驗,要求學生進行現場演示。
4實驗考核
實驗評分標準分為實驗操作部分、現場提問環節以及實驗報告三個部分組成。學生抽簽決定實驗考核內容,并進行現場演示,教師根據學生實驗操作過程、結果以及對現場的提問回答情況等形式進行現場評分,以激勵學生學習主動性,達到教學目的。實驗操作部分占實驗總成績的比例為50%,現場提問環節所占比例為30%,實驗報告占20%,其中實驗報告要求學生重點報告在實驗過程中遇到什么問題,以及解決此問題的思路和方法以及實驗的心得體會,避免抄襲和實驗報告的形式化。
5充分利用多媒體
在進行實驗教學過程中,充分利用多媒體,提升教學效果。為提高學生學習的熱情,對于在實驗過程中難懂的知識點,可以采用動畫進行直觀形象的演示,使學生更加能夠領會實驗的內容和目的,便于理解和記憶。
6結論
《計算機接口技術》是一門理論性和實踐性都很強的課程,對于此門課程的教學也是一個不斷學習和探索的過程。對于本門課程的改革實踐,實驗教學效果有了很大改善,學生主動性、學習熱情有所提高。此課程是一門公認的教師難教、學生難學的課程[3]。隨著時代的發展,計算機接口技術課程也應與時俱進,需要不斷完善教學體系,更新教學內容,尋求新的教學方法,提高教學效果,充分調動學生的學習積極性和主動性,提高學生的綜合能力、科學素質,為社會培養更多高素質的復合型人才。本課程的改革是一項長期艱巨的任務,需要不斷探索和完善。
作者:鄢艷紅 單位:廣州中醫藥大學醫學信息工程學院
參考文獻:
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)05-0112-02
Abstract: Computer interface technology is an important professional course to the major of medical information engineering. With the course theoretical and Strong practical, a series of reform measures such as applying software of proteus,Optimizing experimental teaching content and improving the examination system are put forword to achieve the goals of inspiring students' enthusiasm for learning, and improving the effect of teaching.
Key words: computer interface technology; teaching reform; proteus
1引言
《算機接口技術》課程是計算機科學與技術專業的一門專業主干課程,是大學本科生掌握計算機硬件基礎知識和常用接口技術的入門課程[1]。課程由微型計算機工作原理和微處理器、匯編語言程序設計、常用接口技術三個部分組成。該課程目的使學生通過本門課程的學習,掌握計算機系統的構成,建立起整機概念,并培養學生具有一定的獨立分析和解決問題的能力,為后續課程的學習以及將來的工作奠定堅實的基礎。但由于本門課程是一門實踐性很強的課程,并且具有知識點多、概念抽象、理論性強等特點,學生掌握起來并非易事,就以往學生的反應,此門課程學習難度大,知識不易理解,普遍存在“重軟件、輕硬件”的現象,大大降低了學生的學習熱情,動手實踐能力的培養也受到很大的限制,如何能夠提高學生學習熱情,激發學生的學習欲望,是需要解決的問題,筆者結合多年的教學經驗和教學實踐,在實驗教學過程中進行了一些教學改革的初步探索。
2 引用proteus仿真軟件
Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是英國labcenter electronics公司開發,是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺。它包括原理圖編輯與仿真軟件包isis和布線編輯軟件包ares兩部分組成。Proteus 7.5SP3及其以上版本新增對8086CPU及其相關接口芯片的仿真。硬件實驗設備由于結構固定、資源有限且成本高、損耗大以及壽命低等缺點,proteus的引用對于改善教學實驗環境,激發學生學習知識的求知欲,以及學習興趣,提高教學效果,是一個不錯的選擇,此外,學生只要在自己的電腦上安裝proteus軟件后,可以不受時間和空間的限制,進行設計仿真操作,既節約了成本,又能充分發揮學生自己的思維和想象,對實驗教學來說是一個課堂的延伸[2]。
對于8086來說,將其編寫好的源程序可通過外加EMU8086編譯器生成.exe文件,然后在proteus上進行仿真,達到教學目的。Proteus的引用不僅可在實驗教學上使用,也可在理論教學中使用,教師可以在課堂上邊講理論知識,邊進行教學演示,直觀形象,使學生對生澀難懂的知識進行有效的消化、吸收,是教學的有力的輔助工具。實踐證明,引用proteus,達到了提高教學效果的目的,更加利于學生學習興趣的培養。
Proteus是教學的一個有利的補充,但它只是一個仿真軟件,不能完全代替實物實踐,仿真實驗和實驗箱上的實驗還是有區別的,由于實際電路運行時表現的各種電氣特性等,使在proteus上調通的,在硬件上不一定能夠成功的實現,基于以上認知,采取proteus仿真實驗和實物實驗相結合的方法進行教學。要求學生先課下通過proteus軟件進行仿真,模擬實驗效果,再到實驗室進行實際硬件電路的操作,查看實驗效果,這種教學搭配,充分利用proteus仿真軟件的形象直觀性,增強學生好奇心,激發學生學習熱情,同時提高學生的學習效率,達到更好的學習效果。
3課時安排
計算機接口技術課程主要分為微機原理、匯編語言程序設計和接口技術三大模塊,共64學時,為兼顧各個模塊之間的承上啟下以及知識的連續性,主要分配學時如下表1:
微機原理主要講授微機基本知識,如微處理器、微型計算機、微機系統的概念以及微機的結構和工作原理、時序知識、指令系統等,匯編語言程序設計涉及內容有匯編語言源程序的格式、變量屬性、分支結構、循環結構和子程序設計,接口技術涉及內容有存儲器、輸入輸出接口、常用I/O接口芯片等。
實踐教學在整個課程中起著重要作用,通過實踐,對理論知識進行消化和理解,同時學生的動手能力能夠得到很好的鍛煉,培養學生分析解決問題的能力,做到理論與實踐有效的結合,實踐教學總學時16學時,具體分配如下表2,其中匯編語言程序設計部分安排4學時,由于此部分上機實踐只需計算機即可,不需其他硬件,學生在課上學習好程序的設計和調試方法后,可以利用課下時間在圖書館或宿舍完成作業和上機實踐,節約課上學時,為其他內容的講授提供充足的時間。
接口技術實驗共分為6次實驗,分別為proteus的使用、8259中斷控制器、8255并行接口芯片、8253定時計數器以及A/D、D/A轉換。每次實驗安排2學時,要求學生課下提前預習,為下次實驗做充分的準備,保證每次實驗順利地進行,完成相應的實驗任務。其中proteus的使用這一實驗安排1次,是因為在本門課程學習之先,學生已學習過《電路制圖與仿真》這門課程,此門課程主要介紹proteus軟件的使用,因此在proteus的實驗主要介紹EMU8086編譯器的使用,學會使用proteus進行8086的仿真。
常用接口芯片部分的5次實驗均設置了基本實驗部分和提高部分兩個層次,其中基本部分要求每一個學生必須完成,按照電路原理圖進行連線,編寫實驗程序,完成實驗效果。提高部分要求學生在完成基本部分后,有余力的學生可對電路進行設計并編寫相應的程序改善接口的性能。每一個層次的實驗,要求學生進行現場演示。
4實驗考核
實驗評分標準分為實驗操作部分、現場提問環節以及實驗報告三個部分組成。學生抽簽決定實驗考核內容,并進行現場演示,教師根據學生實驗操作過程、結果以及對現場的提問回答情況等形式進行現場評分,以激勵學生學習主動性,達到教學目的。
實驗操作部分占實驗總成績的比例為50%,現場提問環節所占比例為30%,實驗報告占20%,其中實驗報告要求學生重點報告在實驗過程中遇到什么問題,以及解決此問題的思路和方法以及實驗的心得體會,避免抄襲和實驗報告的形式化。
5充分利用多媒體
在進行實驗教學過程中,充分利用多媒體,提升教學效果。為提高學生學習的熱情,對于在實驗過程中難懂的知識點,可以采用動畫進行直觀形象的演示,使學生更加能蛄旎崾笛櫚哪諶鶯湍康模便于理解和記憶。
6結論
《計算機接口技術》是一門理論性和實踐性都很強的課程,對于此門課程的教學也是一個不斷學習和探索的過程。對于本門課程的改革實踐,實驗教學效果有了很大改善,學生主動性、學習熱情有所提高。此課程是一門公認的教師難教、學生難學的課程[3]。隨著時代的發展,計算機接口技術課程也應與時俱進,需要不斷完善教學體系,更新教學內容,尋求新的教學方法,提高教學效果,充分調動學生的學習積極性和主動性,提高學生的綜合能力、科學素質,為社會培養更多高素質的復合型人才。本課程的改革是一項長期艱巨的任務,需要不斷探索和完善。
參考文獻:
21世紀是生命科學的世紀,微生物學涉及面廣、應用性強、受益面寬、發展迅速,是生命科學領域中一門綜合性和應用性很強的學科,也是生物工程、食品科學與工程、環境工程、給排水工程等工科專業的重要專業基礎課,并與后續專業課程的學習有著密切的聯系。微生物實驗是微生物學教學的重要環節,與課堂理論教學相比,實驗教學更有利于培養學生的創新能力和動手能力,其教學質量的高低也直接影響到學生分析問題、解決問題能力的培養。隨著生命科學的飛速發展,對學生在知識、素質和能力方面都有了更高、更新的要求,這就迫使我們必須注重對學生能力的培養和技能的提高,使學生能夠適應未來高科技社會的需求。微生物學實驗方法和技術是生命科學專業人才必須掌握的基本技能,是轉基因技術、克隆技術和發酵技術等現代生物技術的基礎內容。微生物學實驗以其獨特的實驗方法和技術在生命科學的發展中占據著突出的位置。近年來,隨著創新人才教育的開展和高等教育改革的深入實施,逐漸使實驗教學由過去單純驗證理論知識的舊模式,向培養學生綜合素質和創新精神的新模式轉型。在這種情況下,微生物學實驗教學必須轉變教學觀念,改革教學方法,豐富教學內容,努力提高學生學習的積極性,培養學生的探索精神和創新能力,進一步提高教學質量,以適應高素質應用型技術人才培養的需要。
一、轉變教學觀念,加強實驗室建設
生物學是當今發展最為迅速的學科之一,知識更新很快,新技術層出不窮。因此高校生物學教師在教學觀念上也必須與時俱進,不斷更新。要逐步改變過去在教學過程中形成的重理論輕實踐的現象,提高對人才培養工作的認識,把技能培養看成人才培養的關鍵。
實驗中心設有一個數碼顯微互動實驗室,實驗室配有1臺教師機和20臺學生機,觀察細菌形態時,教師可以利用教師顯微鏡和計算機輸出系統通過投影大屏幕直接動態講解每一張細菌涂片,通過語音系統進行雙向語音交流,可以針對全體學生,也可以針對某一學生;學生遇到問題可以隨時通過呼叫系統呼叫,教師可以選擇通話模式與學生進行交流;學生之間也可以進行分組交流。數碼互動系統可針對細菌涂片進行數碼拍照,可以把細菌典型形態、染色效果好的涂片保存在電腦里。教師在主控臺微機顯示屏上可以觀察到學生的鏡下圖像,每個學生的動態觀察過程均在教師的監控之下。
二、注重產學研一體化
產學研一體化教學模式就是把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。這從根本上為了解決學校教育與社會需求脫節的問題,縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距,增強了學生的社會競爭力。將實驗教學與產學研密切聯系在一起,融入科技創新和實驗教學改革成果,更新實驗項目。在保留原有實驗教學內容的基礎上,及時補充專業相關領域的新技術、新方法。大力倡導和激勵教師和實驗技術人員積極開發一些新的實驗項目。
三、改革教學方式
(一)重視實驗預習、發揮學生的主動性
要做好一個實驗,預習是非常重要的。預習能力的培養是進行科學研究的一個重要方面,如果事先沒有充分的準備與思考,當然就不會收到理想的實驗效果,更談不上創新能力的培養與提高了。但預習并不是簡單了解實驗目的、原理、器材、方法和注意問題,并寫出實驗預習報告,而是由老師預先提出一些啟發性的問題,要求學生在掌握實驗內容的前提下,通過查閱相關資料得出結論。應鼓勵學生對實驗方法、步驟提出自己的設想,重新編排、設計實驗,充分發揮學生思路活、求創新的特點,使之變被動學習為主動學習。
(二)加強實驗操作指導
實驗操作是提高學生動手能力和實驗技能的重要環節,實驗操作的規范與否成為影響實驗成敗的關鍵。而學生由于缺乏這方面的專門訓練,在操作時難免會出現思路不清,操作忙亂等問題。為此,在每一次實驗課上,老師都要將實驗內容進行總體講授,理清實驗的思路,并對主要實驗操作進行示教,強調實驗當中應當注意的事項,并要求學生在正式實驗前對有關操作進行練習和熟悉,以此保證實驗過程的準確性。同時在實驗進行過程中加強師生交流,觀察學生的實驗操作情況,隨時發現問題并予以糾正。培養學生養成良好的操作習慣和嚴謹認真的科研態度。
(三)規范實驗報告書寫,重視結果的分析
實驗報告是對整個實驗情況的匯總和記錄。通過實驗報告的書寫,可以幫助學生更好地理解掌握實驗原理、實驗現象,提高分析問題、解決問題的能力,是實驗教學不可或缺的重要環節。以前,學生對實驗報告的書寫不夠重視,隨便找張紙,照實驗書一抄就應付了事,還有的學生當實驗結果不理想時,調整改動數據,使實驗報告失去了其應達到的效果。為改變這種狀況,我們將實驗報告成績納入到課程的總評成績中,提高學生的重視程度。同時實驗指導老師統一規范了實驗報告的格式和紙張,對報告中各項內容的填寫提出了具體要求,并要求學生如實記錄實驗情況,如發現有編造抄襲現象,實驗報告發回重寫。另外在實驗過程中。老師提出一些針對性的思考題,要求學生在報告中進行分析討論,對不理想的實驗結果,引導他們去分析可能導致的原因,并提出改進措施。通過這樣的規定和要求,使學生逐漸端正了實驗態度,發揮了主觀能動性,培養起了實事求是、善于探索的科研精神,真正從實驗中得到了收獲和提高。
四、改革實驗考核方式
為了更加真實、客觀地反映學生的實驗能力和實驗素養,我們改變了過去單一通過期末考試來評價學生成績的做法,采用分項記分方式來考核學生的實驗成績。分項如下:
1.實驗預習成績10%。通過檢查預習報告,考核學生對實驗原理和實驗操作的理解。
2.實驗操作成績30%。通過整個實驗過程,考核學生對實驗內容的熟悉程度與操作的規范情況。
3.實驗報告成績20%。通過實驗報告,考核學生實驗數據的記錄、結果處理及回答思考題、分析實驗現象和解決實驗問題的綜合能力。
4.期末筆試成績30%。實驗課單獨考試,考試學生對實驗原理、操作、數據分析等內容的掌握,綜合考量學生理論聯系實際的能力和專業知識的運用能力。
5.實驗習慣成績10%。考核學生對常用儀器的熟悉程度,操作的科學性及認真觀察實驗現象,多角度主動地去進行探索。
1 理論教學改革
該課程主要介紹計算機中微處理器的工作原理、匯編語言和接口技術,課程設計的內容多而廣,而幾年幾次調整對微機原理理論課時的壓縮,要求在有限的時間內上好一堂課,突出課程的重點、講清課程的難點、保證教學質量,是擺在教師面前的一個重要課題。
1.1注重知識的前沿性
8086/8086微處理器及其體系結構,為實施16位微機為主、32位微機為輔的教學體系,兼顧基礎性和先進性、前沿性要求,應對教學內容進行科學合理的安排。但對當今新型的微處理器也作了很好的介紹,盡管PC機 的存儲容量已經成幾何級數增加,外設也越來越豐富,但它們的基本存儲單元的工作原理并沒有變,構成存儲器的原理沒有變,存儲器與CPU的接口原理和方法也沒有變,PC機與外設的接口方法沒有變,中斷的工作原理和處理方法亦沒有變,因此,在教材講解過程中仍然以16位為主。采用對比法介紹32位微處理器的區別,比如80386芯片中的保護虛地址方式,在80486以上芯片中增加的數字協處理器指令等。
1.2合理調整教學內容
我校開設本課程的專業有計算機科學與技術、測量控制與自動化、機械工程和材料工程4個專業。不同專業教學大綱課時的安排也是不相同的通常一個老師要同時授課2不同專業的學生,要求合理安排教學內容。例如:對于機械工程和材料工程的學生要加強指令系統和匯編語言程序設計方法(模塊化程序設計技術)的學習。針對測量控制與自動化和計算機專業的學生這部分內容在前序課程匯編語言有詳細介紹,可與相關課程的教師溝通,劃分好各課程的邊界關系,以減少重復。本課程中可將此部分內容壓縮講解其重點,引導學生去回憶或者復習。測量控制與自動化同時也要加強對數模轉換和模數轉換的學習。
1.3 采用多種教學方法
形象、生動的比喻有助于學生對枯燥、抽象內容的理解;微機原理的概念抽象,學生難以理解。我們可以考慮把這些概念和現實中的事情聯系起來,用現實的事例來比喻那些枯燥的概念,讓學生較輕松的接受。例如:中斷的概念書本上介紹了很長一段。學生一看就覺得繁瑣,那我們就可以去比如上課時突然有個電話。那上課這段時間是我們正在完成的一個事件,在上課途中來個電話,那么如果接了電話這個事件,說明產生了中斷,如果沒有接電話,說明不響應這個中斷時間。也就是說電話這個事件它必須是個緊急的電話。也就是它的優先級要高于我們正在上課的這個事件,否則不響應。
歸納法、對比法等把復雜、枯燥的問題簡單化、形象化,使學生容易接受新知識。在認真分析后面幾章有關接口技術的介紹,主要是對芯片的學習,涉及的芯片有8237、8259、8255、8253等等,芯片種類繁多,很容易讓學生覺得枯燥乏味、抽象難學,于是就會有避重就輕的畏難情緒。因此要注意各種芯片的歸納,可以有效的將各種知識點串起來。芯片的學習只要芯片內部寄存器的組成、外部引腳功能、芯片的初始化編程三方面的內容,在介紹各芯片時都可以采用“兩側分析法”。因為接口芯片的處于CPU和外設之間。與CPU連接即是和系統的三大總線來分析它的引腳功能,和外設的連接是區分與它們的功能的不同。其次要采用新舊知識對比法,例如:我們要求掌握的芯片有8237A.這種芯片的學習可以參考CPU的學習加以對比,這是因為它們都可以成為系統的主控制,控制系統總線,所以在8237學習時會介紹它的引腳功能、工作時序都和CPU類比記憶。
2 實驗教學改革
微機原理及應用實驗包括兩部分:軟件實驗通過編寫程序、上機調試、運行的過程,來提高學生程序閱讀和編寫的能力;硬件實驗主要是通過對接口芯片的編程控制,來培養學生硬件設計和接口程序編寫的能力.通過實驗可以加強學生對理論知識的理解,提高學生的動手和綜合運用能力。
2.1精選實驗項目、合理設置實驗內容
長期以來《微機原理及應用》課程的實驗是以驗證型為主的。實驗課時,教師統一講解,學生按實驗指導書的步驟按部就班地完成實驗,實驗指導書上有詳細的電路連接圖和編寫程序,有些學生就直接按照書本的程序編寫、調試,沒有對實驗進行分析。這樣雖然能保證學生完成實驗,但無法充分調動學生的學習積極行,不能使學生理解實驗中的真正內涵,很難綜合應用所學知識,抑制了學生創新思維、創新意識和創新能力。因此采取由淺入深、由簡到繁的步驟實現理論知識傳授到實際應用、綜合能力逐步提高的過程轉變。例如:中斷實驗要求每次響應外部中斷IRQ7時,顯示字符7,中斷10次后程序退出。這個實驗的核心就讓學生學會中斷向量的裝入以及學會屏蔽和開放中斷的程序編寫;在此可以將書本上給出的題目加以改動,將響應中斷變為IRQ6,顯示字符6,中斷5次退出,這時學生不再盲目的按照書本程序來做,將會認真去思考如何編寫改動后的題目,進行程序設計,從而達到對獨立應用知識能力的培養。
2.2創建開放性實驗環境
為了提高學生綜合設計實驗,解決實踐教學時間短這一難題,我校嘗試創建開放性實驗環境,提高學生的創新意識。實驗室一般是在課程快要結束時安排實驗教學,在前面半學期和期末結束的幾周實驗室都是空閑的,可以用來建立開放性的實驗,允許各個專業、年級的學生結合課程學習及自己的專業特點、時間安排或興趣愛好提出實驗題目、設計實驗方案或實驗構想,并可在一個較寬松的實驗環境和時間內完成,實驗室全天開放,供學生自由選擇實驗時間,這就彌補了理論教學與實踐教學爭時間的問題。設置這樣的實驗環境和條件,有利于培養學生主動學習的能力和創新能力。讓學生根據自己的能力、興趣自己動手連接硬件,編寫一些自己喜愛的模擬實用程序,如電子發生器實驗、模擬報警系統的中斷控制器實驗、模擬交通紅綠燈的定時器實驗等。以充分激發學生的創新潛力。
2.3實驗成績的考核
對實踐教學的每一環節都應該制定詳細的教學目標、任務和考核方式。目前,在我院教師中存在的普遍現象就是以實驗報告的成績作為最終實驗成績。這樣的考核方式導致很多學生缺乏實踐的積極性,來到課堂的不積極主動,沒來做實驗的交了報告也能過關,因此,實踐一直處于一個不被學生重視的位置。例如,在每一實踐教學環節,做出如下考核形式:編寫出正確的程序占60%;實驗報告占30%;平時表現及出勤占10%;并且每次實驗嚴格按照這樣考核形式執行,如果有一半以上的實驗任務沒有完成,最終考核指標沒有達標就需要重修,給學生一定的壓力,使學生能夠認真對待該環節,提高實踐效率。
3 結束
總之,微機原理及應用所涉及的知識內容多而廣,要求教師不斷改進教學方法以提高教學質量,從而使學生具有一定的計算機硬件的開發能力和應用知識的能力,為后續課程打下良好的基礎。
參考文獻
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[2] 胡建華.微機原理及應用課程教學改革與實踐[J].邊疆經濟與文化,2008,(3):152-154
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(c)-0175-02
《微機原理與接口技術》是計算機及相關專業非常重要的一門基礎課,教學內容涉及微機的硬件結構和軟件編程兩方面,同時還要與實踐相結合,要求學生建立微機系統與整機概念,邏輯嚴密,動靜結合,內容繁雜,在課程體系中處于承上啟下的位置。高職高專院校的計算機類專業均設有這門課。
1 高職高專《微機原理與接口技術》課程的教學現狀
1.1 《微機原理與接口技術》學習難度大,學生易產生畏難情緒
對于初學者而言,本課程入門難度非常大。因其課程內容涵蓋面廣,涉及的專有名詞多、概念多、接口芯片多,同時涉及硬件和軟件兩方面的知識,知識記憶點多且抽象,學生在學習過程中常有力不從心的感覺,稍有松懈就可能掉隊,容易產生畏難乃至厭學情緒。隨著授課內容的深入,有些學生會感覺到越學越亂,思路難以理清,經常顧此失彼,窮于應付,甚至越學越糊涂,最后為了考試過關而不得不死記硬背,更談不上理解并加以應用了。
微機與接口設備之間的軟件編程多采用匯編語言編寫,該語言指令豐富,程序書寫量大,編程枯燥復雜,程序可讀性和移植性較差。雖然不少高職高專院校在開設《微機原理與接口技術》課程之前,已專門開設了《匯編語言》課程的學習,但相對于高級語言(如C語言、VB語言等)而言,能真正學好匯編語言的學生并不多。加上各類接口芯片的編程要求各有不同,記憶量大,學生接觸的芯片一多,相互之間容易混淆,加大了學習難度。如果匯編語言掌握不好,將直接影響到后期接口技術的學習進度和教學效果。
1.2 課程教學內容與本專業培養目標脫節,學生缺乏學習興趣
隨著計算機技術的不斷進步,與之相關的《微機原理與接口技術》課程也不斷涌現出新概念、新技術。而教學內容往往滯后于現實科技的發展,來不及更新和補充,造成了教學和實際的脫節。
計算機科學高速發展與本課程教學內容陳舊落后相矛盾。目前教材中多數以16位的8086/8088CPU為核心介紹計算機的工作原理。之所以這樣選擇主要是因為這兩類CPU結構簡單,充分體現了馮諾依曼計算機的體系結構特點,是目前CPU的基礎。在教學中采用結構相對比較簡單的CPU和接口芯片能降低學習難度,幫助學生快速掌握其基本工作原理。但現在主流的CPU采用的是64位技術,多核CPU已成微機的基本配置;傳統教材中介紹的各類接口芯片多是早期結構比較簡單的,但現實生產生活中多已被淘汰。由于與現實脫節較嚴重,很多學生對這門課程的用途深有疑慮,感覺對未來就業幫助不大,因此也降低了學習興趣,無法體會該課程在整體知識體系中的重要位置。
高職高專院校主要培養應用型人才,而本課程教學內容與計算機專業的培養目標聯系不夠緊密,就業應用面相對較窄。現在就業形式嚴峻,加之軟件類課程應用面廣,學習實踐起來要比硬件類課程容易得多。因此高職高專計算機專業的學生“重軟輕硬”的現象比較普遍。一些高職高專院校根據市場需求,在制訂人才培養方案時,不得不逐步縮減硬件類課程,增加就業使用面較廣的應用類軟件課程。
1.3 實踐課主要進行驗證性實驗,設計性實驗所占比例很低
在實踐課堂上,學生大多照本宣科,參照現有的程序,在實驗中按部就班地錄入程序,僅觀察和分析實驗運行及結果,沒有充分發揮學生的主觀能動性,學生的創新思維和設計能力得不到很好的鍛煉。
本課程的許多實驗需要特定的配套軟硬件環境,需要前期投資購買大量硬件設備及相關支持軟件,后期設備零部件更新維護保養也較復雜。部分高職高專院校沒有足夠條件提供良好的實驗環境讓學生進行實踐,因而學生往往難以通過實驗得到很好的實操鍛煉和加深對理論知識的理解。個別缺乏條件的高職高專院校甚至取消了實驗,全盤進行理論教學。
1.4 學生自身素質和接受能力
高職高專院校生源在高考中錄取批次相對較后,且有相當一部分是由中職升學而來。學生普遍文化基礎較薄弱,抽象思維較差,參加各項活動積極性較高,樂于動手實踐。他們學習較為情緒化,對感興趣的內容或工作中應用面較廣的課程,如網頁制作、圖像處理等應用軟件,學習積極性相對較高,而對內容枯燥的理論課程學習動力則相應降低。
2 高職高專《微機原理與接口技術》課程的教學嘗試與方法探討
2.1 針對高職高專學生的學習特點,有針對性地選擇教學內容
根據高職高專學生的學習特點,《微機原理與接口技術》在組織教學時必須充分調查了解學生的實際水平,在盡可能降低教學坡度的前提下,對教學內容進行適當地增補和刪改,使學生能比較輕松地理解和接受新知識。
從8088/8086開始,發展到80286,80386,80486,再到Pentium等系列,這些CPU采用了IA-32架構,在基本結構上是向前兼容的,保持了程序設計與運行的連續性,便于我們進行相關課程的教學;但另一方面,隨著多核CPU的出現,微機升級換代速度越來越快,操作越來越簡便,功能越來越強大,64位新技術的大量應用,使得本課程必須及時補充相關的知識內容。
盡管微機性能提高很快,但其內部組成與外部接口的基本工作原理多數是沒有變化的。就存儲器而言,雖然容量呈幾何級數增加,但基本存儲元的工作原理沒有變,存儲器構成的基本原理沒有變,CPU與存儲器的連接方法也沒有變。對于外設而言,微機與外設的I/O接口的基本連接方法沒有多大的變化,中斷原理及中斷處理也沒有變。在具體教學中,還是以Intel 8086為主線,系統介紹微機的基本組成、IA-32體系結構;介紹處理器與總線技術,這里穿插介紹流水線技術、多核CPU、PCI-Express總線技術和串行通用總線USB等以及它們在工程實踐中的應用和實現;存儲器的組成是重點,要求學生學會獨立設計簡單的存儲器系統,這里穿插介紹閃存、固態硬盤等新型存儲器技術;中斷技術與應用是重難點,以8259芯片為中心講授中斷程序設計;I/0接口原理和應用也是重點內容,主要是讓學生能針對不同功能的芯片如8237、8253/8254、8255、8251等進行設計和編程。將硬件實現與匯編語言編程相結合,重點突出8088和8086,著眼于對Intel Architecture-32結構微處理器的系統理解,使學生正確建立微機系統的整體概念。
2.2 改革教學方法
高職學生素質參差不齊,有些學生善于聽課,能夠抓住老師講的重點內容,積極向老師請教各種問題,自學能力較強;而有些學生一上課就昏昏欲睡,心不在焉,得過且過,需要老師不停地督促學習。針對學生的這些心理特點,首先應樹立以學生為中心的思想,教師在各個教學環節上要注意調動學生的學習積極性。除教學內容改革外,教師還應對教學內容進行精心組織和安排,仔細教研,改革教學方法,盡可能解決學生學習能力和分析理解能力兩極分化的問題。
在課堂教學中,針對高職高專學生缺乏抽象思維的特點,在講解CPU內部結構、操作時序、尋址方式、指令的執行過程、總線結構、存儲原理、通信接口等抽象的內容時,可制作相應的多媒體CAI動畫課件和電子教案。通過文字、圖片和動畫流程來演示和講解,將抽象的難以理解的內容形象化、具體化、直觀化。這樣不僅能幫助學生理解教學內容,激發學生的學習興趣,還能增加課堂教學的信息量,拓展學生的知識范圍,加快教學進度,彌補教學課時數的不足。
現代多媒體教學手段非常實用,它讓教師從粉筆+黑板中解放出來,減輕了教師的工作量。但其中一個明顯的不足在于講解的速度很快,短時間向學生灌輸大量知識,導致學生沒有足夠時間來理解和消化所學內容。因此,在教學過程中應該結合傳統板書教學。特別是在講授存儲器系統設計、存儲器地址范圍計算、各類芯片的使用及相關匯編程序設計等知識點時,在講解案例時,通過板書可逐步展現例題的分析步驟、解題思路,增加學生理解的時間,給學生思考的空間,也可畫一些簡單示意圖,幫助學生理清學習頭緒,從而達到掌握新知識并能夠靈活運用的目的。
對于學生在學習過程中遇到枯燥無味、難度較大又十分重要的內容時,可嘗試采用類比教學法,將其與學生熟悉的生活實踐相聯系,就能收到事半功倍的效果。例如,我們在講解內存地址的時候,可以以教學樓做類比,每間課室都有一個編號,對應的是內存單元應該也有編號,這個編號就是它的地址;我們還可以將樓層號比作段地址,將課室房間號比作有效地址或偏移地址。只要我們能將課本中許多枯燥抽象的問題與現實中的事物聯系起來,比喻恰當,學生就容易理解,還能提高學生的學習興趣。
2.3 改革考核方法
考核方式對學生的學習有著非常明確的指導性作用。閉卷考試由于其種種限制,難以全面考查學生對知識整體掌握的程度和綜合應用的能力。相當一部分學生采取死記硬背的方法進行考前沖刺,考試結束后卻感覺自己對這門課沒有什么深刻的印象。
考核方式應側重學生綜合能力培養,盡量脫離應試教育的模式。考試命題盡量科學合理,應有利于培養學生創新思維及分析解決問題的能力。考核成績應從平時上課、作業情況,實驗操作、實驗報告書寫,期末考試成績三部分來考慮。在總評成績里,平時成績占10%,實驗占30%(其中實驗操作占20%,實驗報告占10%),期末考試占60%,三者綜合起來,能比較客觀地反映出學生對這門課程掌握的情況。
參考文獻
一、背景
微機原理與接口技術是一門傳統的計算機專業基礎課,在硬件設計及應用方面可以為學生提供一定的理論及實踐基礎,其重要性不言而喻。在學習的過程中,大部分學生反映該課程理論知識晦澀難懂,硬件實驗很難通過實踐來完成,單純依靠學習理論對掌握課程的核心基礎知識比較困難。為打好相關理論知識及實踐基礎,提高教學質量,讓學生在輕松有效的學習中學到更多、更有效的知識,結合我院的實際情況及筆者的教學心得,對該課程的教學改革有以下想法。
二、教學改革思路探究
1.嘗試運用CDIO一體化教學模式,選用能跟得上時代的教材
一體化教學是CDIO12條標準中的第三條準則,能將知識、能力、素質的培養緊密結合起來,將理論、實踐、創新合為一體,是“教、學、做、思、”和“基于項目的教育和學習”的集中體現,是培養學生實踐能力和創新能力的重要途徑之一。按照一體化教學模式可以將微機原理與接口技術課程的教學分為兩個階段。
第1階段主要讓學生理解CPU工作原理,建立起微機系統的整體框架,熟悉匯編編程及應用。在教學過程中需要有側重點,如存儲器地址、尋址方式、匯編指令與程序設計、寄存器、存儲器擴展、總線、中斷等,教學過程中配合硬件模型及其他輔助教學材料幫助學生理解及掌握。第2階段主要強調應用性和實用性。如實用接口電路的設計,基本I/O、LED顯示、鍵盤、液晶顯示等接口功能和在實際教學實驗中的應用,培養學生實際動手、設計和解決實際問題的能力。
2.理論實踐一體化,注重舉例與多媒體教學手段的使用
微機原理與接口技術是一門理論與實踐并重的基礎課程,實踐性強是其最突出的特點。將實踐性比較強的教學內容放到實驗室講解,引導學生在課前結合相關理論知識進行實驗預習,在實驗中結合相應的實驗現象對應所依據的理論知識作進一步的總結和概括。除此之外,教學手段的選擇也很重要。如在講授匯編語言程序設計時,教師可以使用電子教室窗口化演示,學生邊聽講解邊動手編程,能同步體會程序的作用及指令的功能。
3.分階段實驗,循序漸進式進行案例教學
(1)熟悉操作環境階段。學生根據教師給定的程序以及實驗步驟進行驗證性實驗。通過這一階段的實踐操作,熟悉匯編語言的上機編程過程。(2)硬件設計性實驗階段。通過簡單的設計,各種接口芯片的程序編寫方法,培養學生應用可編程接口芯片進行I/O接口設計的能力。(3)綜合實驗階段。有了前兩個階段的鍛煉,學生已經可以自己進行線路設計、程序編寫、調試并得出結果。通過實驗設計方案,使學生進一步提升,讓其領會理論知識在現實生活中的應用,提高學生的學習興趣及自信心。
4.課外活動強化課內學習效果
鼓勵學生積極主動參加各種競賽活動,幫助學生設計一些趣味性的小實驗或者小發明,如競賽搶答器及計數器的微機接口電路實驗。不斷取得的成績,可以在很大程度上提高學生學習的興趣,使其更加主動去思考去解決實際問題,逐漸成為具有較強動手實踐能力的應用型人才。
5.實現理論與實踐相結合的評價考核方式
應用型人才培養模式下的課程評價體系,關鍵在對學生理論聯系實際、解決實踐問題的綜合能力的評價與考核。對本門課程的考核既要體現知識的綜合應用能力,又要加強過程考核。綜合應用能力主要看學生對課程理論知識、技能的掌握程度;過程考核則要貫穿學生的整個學習過程,將學生平時的各種表現都納入考核中。本課程最后的總成績可以由平時成績、實驗成績和期末成績構成。平時成績主要從作業、課堂表現等方面進行考核,占總成績的10%;實驗成績主要從實驗課完成實驗的解題思路、程序設計、硬件實驗實現、實驗報告書寫等方面進行考核,占總成績的40%;期末考核設計為閉卷筆試形式,占總成績的50%。
三、結語
為培養應用型人才,微機原理與接口技術教學不僅要重視理論教學,也要注重案例教學與多媒體教學手段的使用,更要將實驗教學擺在突出位置,真正提高學生動手實踐能力與創新精神。通過理論與實踐相結合的評價考核方式來衡量并提高學生的綜合能力,使其適應社會對應用型人才的需要。
參考文獻:
“微機原理與應用”課程是本科類院校測控、通信、電子信息類專業一門傳統且重要的專業基礎課,課程旨在使學生具備微機應用系統分析與軟硬件協同開發的能力,為從事微機測量與控制儀器和系統研發工作奠定技術基礎。隨著微處理器技術的不斷發展,微機系統已經廣泛滲透到人們生活中,從各種日常家電到工業生產,甚至是航空航天控制,微機系統的應用場景與市場需求不斷擴大,這也給從事微機測控儀表與系統開發的相關專業人才提出了更高的能力要求。對于行業特色院校及特色專業,如何既緊跟技術前沿觸角,又滿足行業與專業發展的特色需求進行“微機原理與應用”課程改革,是許多高校當下思考的問題[1-2]。另一方面,為適應我國經濟發展需要和國際標準的工程技術人才需求,很多高校把通過工程教育專業認證當成提高教育質量和人才培養水平的重要手段。以成果為導向的教育模式,即OBE(Outcome-basedEducation),是工程教育認證的基本理念,不少高校也積極探索OBE理念下的人才培養和課程教學改革方法[3]。
1傳統微機原理教學在地震行業人才培養上的不足
傳統“微機原理與應用”課程教學內容包括Intel80x86系列CPU為核心的微機系統結構、指令系統、匯編語言程序設計及常用接口技術,強化接口設計和綜合應用能力培養。教學以集中理論講授和小型試驗并行方式進行,且實驗大多為驗證實驗,學生在實驗過程中只是按照實驗指導書步驟進行,忽略了理論與實踐間的內在聯系,無法培養學生以系統思想進行設計的能力,不利于學生創習微機指令系統時,通過emu8086仿真平臺演示各指令的作用和效果,結合仿真結果的觀察和原理講解,能更深入理解各指令的使用。在講授微機接口應用技術時,結合微機測控系統案例,通過emu8086與proteus的結合,將案例的設計原理和編程實現過程進行演示,將涉及的知識進行融合講解,加深學生對指令和接口應用技術的理解,提升課堂教學效果。對有學習能力的學生,引導其利用Multisum、Altiumdesign等軟件完成所涉及系統的硬件電路設計,提高學生綜合素質和工程實踐能力。
2雨課堂實時教學改進
由于課程內容多、難度大,傳統的講授方法學生難以一次性消化較多知識點,從而打擊其自信心,最終導致學習熱情大幅下降。以學生學習成果為導向,利用雨課堂將課前、課中、課后的教與學及互動完美融合起來。課前一些待講授知識點的學習小視頻,激活學生自學意識和學習熱情。結合學生的預習情況,在上課時可以針對課前不好理解的重點和難點再次強調,并結合一些小測驗實時檢測學習效果。實時根據學習過程中的問題進行教學反思,并有針對性地改善教與學上的不足,從而提升教學質量。
3課程考核優化
在傳統考核方式不能滿足OBE教學的情況下,探討了貫穿整個教學過程的多元化考核機制,從考核形式、考核內容、成績分配等方面進行優化,構建了“卷面考核+”多元化考核方式。設定平時成績占50%,不僅參考出勤、實驗報告和作業,還利用雨課堂的互動教學功能進行學習過程的全面衡量。期末成績占50%,主要通過閉卷考試檢驗學生知識掌握和應用的程度,并設置了地震前兆監測之等精度頻率計設計的課程大作業,讓教師對學生自主學習、分析解決問題、創新、小組間協作能力、完成質量等多方面進行綜合考核,以正確評估學生的學習效果。
4教學效果
經過一輪的教學實踐,面向地震特色的“微機原理與應用”向學生全面展示了在地震儀表系統設計中微機技術應用的相關知識點,并且通過實驗項目充分鍛煉了學生的動手能力,而分層級的實驗項目也能滿足不同層次學生的需求,得到了學生的肯定,激發了他們的學習興趣。從卷面成績來看,本屆學生得分比傳統教學方法的平均成績高8分,且課程大作業答辯時,學生能很好地掌握設計原理并進行編程實現,綜合能力有較好的提升。教學效果令人鼓舞,也為學生將來進行創新設計、畢業設計等奠定了基礎,對提高學生微機系統應用能力有較好的促進作用。在接下來的“微機原理與應用”教學中,將繼續以成果為導向,優化地震行業特色案例,并設置課程內容有關的開放實驗,讓有能力、有興趣的學生能進一步遨游在微機應用技術的海洋,提高其工程實踐能力,為將來繼續深造或者走上工作崗位奠定扎實的技術基礎。
結語
基于“微機原理與應用”課程綜合性、實踐性強的特點,結合本院防災減災特色人才培養目標及工程教育認證實際需求,進行了基于OBE為導向的課程教學改革,包括優選地震特色的微機和接口技術應用案例,以案例結合理論知識點進行講解學習;在實踐教學上,設置分層級、緊密結合行業應用需求的實踐項目,滿足不同學習能力的學生,也能激發其學習熱情;利用emu8086、proteus平臺創新教學方法和手段,幫助學生理解掌握重點難點,科學設置考核方式等。課程教學效果較好,能提升學生的微機應用與設計能力,學生的卷面成績和最終成績都有較大幅度提升,提高了學生的綜合素質,課程改革方法可為其他行業特色院校的“微機原理與應用”課程改革提供一定的思路和參考。
參考文獻:
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