《微机原理与接口技术》实验教学改革探索

摘要：作者根据目前高职院校《微机原理与接口技术》实验教学存在的问题，提出一些改革措施，并在实验教学内容和实验手段等方面作了一些探索和改进，提出了以设计性实验代替传统验证性实验，增强实验趣味性，以提高《微机原理与接口技术》实验教学效果，切实提高学生的实践动手能力和职业素养。

关键词：微机原理与接口技术实验；教学改革；设计性实验

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(20xx)25-6285-03

Current Teaching Reform and explore of Microcomputer Principle and Interface Technology

YANG Xiu-hua

(Shandong Yingcai College, Ji"nan 250104, China)

Abstract: The article is written based on current teaching problem in the course of Microcomputer Principle and Interface Technology experiment in vocational colleges , proposed some reform article also gets some explore and improvements in the teaching content and experimental means .The improvements includes that design experiments to replace the traditional confirmatory experiments, Enhanced experiment interesting so that which could enhance the effect of experimental teaching in Microcomputer Principle and Interface Technology and effectively enhance students practical hands-on ability and

Key words: experiment for Microcomputer Principle and Interface Technology; teaching reform; design experiments

我院微机原理与接口技术实验室自建立以来，承担了计算机和电子专业的《微机原理与接口技术》实验教学。《微机原理与接口技术》是计算机和电子专业的专业课, 学生普遍感到《微机原理与接口技术》这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差，再加上大量用汇编语言编写的初始化程序和应用程序，更使的学生感到迷茫。学生学习完了这门课程后，对于接口芯片工作原理和在计算机中的实际应用模糊不清，更谈不上创新设计。经过这几年的实验教学摸索，有几点不成熟的想法和大家探讨一下。

1 目前《微机原理与接口技术》实验教学中存在的问题

理论教学与实践环节脱节

《微机原理与接口技术》是一门实践性很强的课程，由于种种原因，现在高校中对于该门课程的实验大都用单片机或单板机接口来替代，致使原理上讲的是PC系列微机接口，而实验时做的是单片机接口，理论与实践环节脱节，给教学工作带来了很大的影响。

验证性实验教学扼杀了学生的创新能力和创新欲望

现在高校中对于该门课程的实验都采用实验箱，对芯片功能进行验证性实验就算了。基本上学生没有自主的创新环节，在课程设计阶段，老师把程序编写好，学生照着老师的步骤连接好各种线路，再把程序录入、调试运行，观察结果写出实验报告就行了。最后导致所有学生的实验报告都是一个结论。

学生实验成绩考核缺乏科学性，实验成绩占相应课程学期总评成绩的比例太小

一般来说，学生的实验成绩以实验报告成绩作为准，实际操作成绩的好坏不影响其成绩，所以少数学生实验时敷衍了事，不愿动手，课后不认真总结思考，发生没有做实验却写实验报告等非正常现象。

以计算机学院为例，实验成绩只占平时成绩的 20 -30％，而平时成绩只占总成绩的20％。有的教师甚至忽略了实验成绩。所以少数学生为了其它原因喜欢上实验课，但是未能真正重视实验，实验时精力投入不够，影响了实验效果。

实验教学体系陈旧，教学手段落后

由于种种原因，在各高校中“重理论、轻实践”、“重知识传授、轻能力培养”的现象还比较普遍，实验教学大多没有独立的教学体系，仅仅作为理论教学的一个附属品存在。无论是教师还是学生，从思想上并没有真正对实验教学引起足够的重视，学生实践能力与创新精神的培养无从谈起。实验教学基本停留在传统的注入式教学阶段，同一门课程的实验内容千篇一律，相当多的实验是分组进行的演示或验证实验，缺乏综合性和创新性实验内容。

因此，学生非常被动，无法发挥想像力和主观能动性，做实验是蜻蜒点水，走走过场，这很不利于独立思考和动手能力的培养，更不利于开发学生的聪明才智，不能培养学生理论联系实际及解决问题的能力和创新能力。

2 解决问题的整改措施

开发微机接口技术实验教学系统

经过探索和教学反复实践，不断改进，研制了“多功能接口实验与开发平台”，平台集实验与开发功能为一体，与PC系列微机配套使用，实验系统与教材内容紧密配合，相互补充，教材中列举出的接口实例，可以通过实验平台进行实际操作和实验，使理论教学与实践环节一脉相承；不仅提高了学生的学习效果而且培养学生理论联系实际，增强了分析和解决实际问题的能力。

实验内容的改革

微机接口实验的内容主要是有关接口芯片的学习和应用，各种芯片在学习过程中都是分开来讲解，其实在具体的应用上这些芯片是互相紧密联系的；在实验中应该**在一起，才能真正的掌握这些芯片在计算机中的主要功用。比如：接口芯片8255是并行传输接口芯片，三个端口的每个引脚都可以独立地产生一个有用信号；而芯片8253是定时器／计数器，可定时产生一个信号，而这个信号和8255A的PB口协作可以作为扬声器的控制信号。所以在实验时，可以把8255A和8253A这两个实验结合在一起。实验时间是6个学时，在内容上，可以先熟悉8255的性能，然后熟悉8253的性能，最后将两者结合在一起进行实验，真正掌握计算机扬声器的工作原理。两种芯片互相联系，有助于对芯片更深入地了解，在此基础上，也可以将芯片8259和8253A结合在一起。这样逐步深入，不断提高学生的学习兴趣，学生有了兴趣后，老师就必须循循善诱的引导学生进行创新设计，实际上，这门课程的创新设计内容很多，比如：音乐播放器，超市收银机，公共汽车报站系统，十字路口的交通信号灯的管理、电子考勤机，门铃报警电话，交通收费系统，家电领域的智能控制芯片等等。教师可以选择一个比较实用也不太复杂的产品作为事例，如足球场上的计时器、记分器等等，给学生由浅入深地讲解，鼓励学生只要掌握了相关的硬、软件基础知识，就能开发出同样的产品，从而激发他们对本课程的学习兴趣，增强了求知欲。

对于这门课程的实验内容，笔者在教学中一般分为这样3个层次进行。

1) 熟悉环境——入门阶段

这一阶段主要是让学生从理论角度转变到硬件角度。认识真正的硬件芯片外观和基本工作原理，熟悉汇编语言在接口芯片编程控制中的上机过程。教师在组织实验时，需要把目标分解，理论教学时讲透，实验时去查阅资料。按照实验指导书的步骤，一步一步进行程序调试、汇编、连接、装入、运行，观察输出，得出正确的实验结果。这一层次的实验目的主要是熟悉实验装置和实验步骤，对接口芯片各个引脚信号的实际接线方法有一个初步的体会，逐步提高做实验的兴趣，通过实验，学生对系统有一个初步的认识。这是实验的初级阶段，力求做到由浅入深、循序渐进。如：简单I/O口扩展实验，存储器读写实验等，可在此阶段进行。

2) 综合应用——提高阶段

这一阶段主要是提高学生对芯片系统工作的认识。因为这时学生已经对芯片的硬件接线有了进一步的认识，有能力自己做一些修改和设计，并且对做实验有了一定的兴趣，在讲义给出的基本接线原理的基础上，自己深入一步，做一些局部的改动，这时实验的成功对学生的心理有较大的鼓励，可以激发学习的兴趣。比如：CPU利用8255A与打印机相连完成并行打印和打印机并行接口的学习是分成不同章节介绍的，弄得很多学生就搞不清楚，到底CPU用的是哪一种并行打印接口，而且打印接口标准和8255A到底有什么关系？因此笔者在讲解这部分内容时，首先分开讲清楚各自的工作原理，以及编程控制等基本内容。让学生深入了解CPU执行指令所产生的信号如何控制并行打印的输出过程。之后，在实验中，笔者让学生设计了这样一个实验：利用8255A的A口工作在方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。试完成相应的软硬件设计。

然后让学生自己完成这个题目的硬件连线和控制程序：将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲区中的100个字符从打印机输出。根据笔者经验，只要学生能够顺利完成前面的实验，这个实验也会很容易成功。通过一系列类似的提高实验，让学生切实清楚了各种芯片、接口标准与CPU的关联工作情况，可以激发学生的学习积极性和学习热情，树立学生学习的自信心和学习成就感。

3) 实际应用——创新阶段

这个阶段是在前面两个阶段的基础上进行的，学生经过了认知、解惑的阶段后，就产生了自我创新的欲望。这时老师可以要求学生自己设计线路图、程序，进行调试，得出正确的结果，是学习的提高阶段。因为学生对芯片的学习和硬件接线有了深入的理解后，已经不满足于实验指导书上的现成方案，迫切希望自己动手设计一个综合性的实验方案。这是实验的高级阶段，对于学生动手能力的提高有较大的帮助。笔者就在这一阶段要求学生完成了一些创新实验，比如： 十字路口交通信号灯控制系统、电子音乐播放器、电子时钟设计、简易计算器系统设计等方案。尽可能多地提供具有实际用途的设计方案，使学生通过完成实用价值较高的电路设计的同时进一步加深对专业理论知识的认识和理解。在此过程中， 能够完成的学生有一个顶峰体验，极大地提高了创作的热情，提高了学生的自信心。

比如设计一套十字路口的交通信号灯管理系统，利用8255和8253、8259等接口电路。学生根据所选课题和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路，并在实验系统上完成电路的连接和调试通过即可。在设计过程中，不提供所谓的“标准答案”，而是鼓励学生充分发挥设计才能，大胆创新。接口电路接法不同，芯片选择不同，结果可能不同。鼓励持不同意见的同学充分阐述自己的观点，积极相互讨论。不乏有学生为了拟定一个良好的设计方案，为了调试出相应的指标，绞尽了脑汁，主动弥补自己知识的缺陷来完成课程任务。所以，通过创新阶段的训练能够真正反映学生掌握本课程的综合应用能力。

改善成绩考核办法，提高实验成绩比例

课程考试或考核的目的主要是检验教与学的效果，促进教学内容的完善、教学方法的改进，促进素质教育和人才培养。同时，考核制度也是引导学生改进学习方法的有效途径。为此，作者参考各高职院校实验课考试方式方法的基础上，逐步建立、完善了一套科学的、公正的《微机原理与接口技术》实验课考核机制，以引导学生，在平时的实验和学习过程中注意自身素质、创新思维和创新能力的培养，引导他们由过去的“学习、考试型”向“学习、思考、研究、创新”型学生转变。通过多年的总结和教学改革，《微机原理与接口技术》实验课采取实验操作考试（在一组实验题中随机抽出一题在规定时间内完成）与总结文章相结合的多元化实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，激发了学生实验兴趣，提高了实验能力。学生的实验成绩构成及比例为：

实验总成绩＝平时成绩×40% + 实验操作考核×60%

微机原理与接口技术实验成绩的构成框图如图1。

另外，我们要极推进实验报告的改革和探索，鼓励学生实验报告论文化，强化了学生科学研究素养和分析归纳实验过程、实验数据的能力。在综合提高、设计性和研究创新型实验中要求学生以论文形式完成实验报告。

改革实验教学体系和改善教学手段

教学体系上，我们应该以培养学生实践创新能力为核心，认清我们的目的；改革综合设计性实验创新性，以增强学生的实验兴趣，让其积极参与实验活动；最后要进行实验室开放制度，让学生能自己安排时间去锻炼自己的能力，而不只是在实验课上。

教学手段上 ，我们可以采取 “ 精讲－实验－设问 －点拨”的教学方法。给学生营造一种宽松地、主动地、探索性的学习环境，改变学生按图索骥，完成任务了事的被动应试的意境，通过系统而有计划的实验教学，由知识到技能，再由技能到综合能力的不断由量变到质变的转化。培育和激发学生原创力，为创新型人才培养奠定坚实厚重的基础。

精讲：在实验课讲授中简要介绍相关的理论知识和实际应用背景，明确提出培养训练要求。对基本性实验，就是要突出四个“一”：围绕一个基本原理，掌握一组实验仪器、学会一种研究方法、解决一类实际问题。

设问：在实验教学全过程中，贯彻“发现问题，解决问题”的基本思想，引导学生去接近问题，发现问题，解决问题，把对问题的认识逐渐引向深入。

点拨：针对不同的同学，结合在实验中提问和暴露出的具体问题，给予必要的提示，指点和拨乱求正，实施实验教学中的因材施教和分层次教学。

研讨：在教学的全过程中，及时收集共同性的问题，及时**讨论，达到总结和强化的目的。适当的研究式的讨论有助于认识的升华，素质的养成。

评析：在学生完成论文式实验报告的基础上，进行恰当的、有教益的分析和评价。特别要着重指出实验中的成绩及还未被学生发现和认识的问题，引导学生深入思考，提出补充分析。

当然，采用新的教学模式对教师的本身素质要求提高了，教师的投入也增大了。不过能看到教学相长，互相促进。著名的思想家和科学家笛卡尔曾经说过“最有价值的知识在于方法的知识”，一个教师就应该通过实验教学中的精讲、设问、点拨、研讨、评析诸环节的协调作用，促进学生去领悟、掌握和应用关于方法的知识，从而潜移默化地去提高素质，开启潜能，激发原创力。

3 结束语

微机原理与接口技术实验教学是培养计算机类专业学生动手能力和创新思维能力的重要教学手段，是学生实践能力和创新能力培养的必需环节。《微机原理与接口技术》实验教学改革是一个长期的过程，不可能一蹴而就，本文主要分析了实验环节的问题并提出了改革方法，通过作者自己的教学实践，合理安排教学内容、灵活组织教学模式、加强教学实践、增加创新实验环节等，都有助于提高教学质量，改善教学效果，提高学生的学习兴趣，进而提高学生的学习效率，我们应该重视实验教学和实践教学环节，不断进行实验教学改革，全面系统提高实验教学水平。

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