《微機原理與接口技術》課程教學內容及方法的改革

《微機原理與接口技術》課程是一門涉及計算機硬件與軟件技術的綜合性課程。課程涉及的內容多且概念抽象不易理解，因此是教學和學習難度較大的一門課程。在實際的教學過程中發現現有的教材與教學內容存在一定的問題，為適應國家對應用性人才培養的要求，緊隨新技術的步伐，對課程的教學內容、教學方法、考核方式進行改革，顯得尤為重要。通過教學改革，可以幫助學生充分理解教學的內容，提高教學效率，激發學習興趣，為其今后的計算機應用系統的開發打下良好的基礎。
1 現有課程教學內容弊端
我?！段C原理與接口技術》課程選用的教材是普通高等教育“十一五”教材—《微機計算機原理與接口技術》（第5版），中國科學技術大學出版社出版，周荷琴、馮煥清編著。從教材的內容來看，教材雖然經過5版的修訂與補充，但其內容遠落后于計算機技術的發展水平，面對繁雜的接口芯片及接口技術的發展，教材知識水平、知識體系看起來還處于上世紀階段。涉及實踐性內容的應用，所舉實例簡單、且脫離了工程實際應用。從教材的編排上看，系統性差，沒有真正體現該課程知識體系及技術構架。在實際教學過程中，教師往往要將前后知識與章節進行穿插，才能讓學生明白前因后果。
2 學生學習課程應達到的目標
教師通過《微機原理與接口技術》課程講授，需要傳授給學生基本的知識點，指導學生構建課程的知識體系，運用在其專業方向上，并與其他課程的知識點銜接。更重要的是，通過課程的學習，學生應有一定的運用匯編語言進行編程的能力，如何選擇合適的接口芯片與接口技術，擴展計算機與外部設備的連接，以完成設定的功能與任務，能應用于工程實際，學會解決工程實際問題的思想方法。
2.1 把握課程的知識點，并建立微機原理與接口技術的知
識體系
學生應掌握基本概念、原理、技術，特別是對技術難點、重點要有深刻的認識，為課程打下扎實的基礎。硬件方面，由一臺微型計算機、筆記本電腦、手機，就能聯想到其外殼內所帶有的部件，各部件之間的聯系，工作過程。參照性能指標，就可評價計算機的優劣與適用范圍。
2.2 熟練掌握與應用匯編語言及接口技術
計算機的應用在于軟件，學會與掌握編程是課程學習的重中之重。編程是人類與計算機溝通的一座橋梁。學生通過不斷編程練習，學會編程的技巧及應用軟件的融會貫通，使學生的編程水平、技能、思維方式不斷得到提升與完善。
而計算機功能的延伸與拓展是由接口技術來完成的，也是應用于工程實際必需掌握的技術與技能。學生應掌握查閱接口芯片數據手冊的方法，會閱讀接口芯片數據手冊，理解并掌握接口芯片功能及其參數，能將接口芯片管腳連接到計算機的CPU管腳，并能完成計算機與外設的地址分配、功能控制、信息交換等任務。
3 課程教學內容改革要點
3.1 課程的普惠性、趣味性
計算機原理與接口技術是一門普惠性課程，它的知識已潛移默化的運用在我們生產、生活的各個細節中。應讓每個學生都能學習并掌握一些計算機原理與接口技術的知識與技術，針對學生的學習差異性、接受能力，教學內容，應由淺入深，讓不同的學生接受到不同層次知識與技術。此外，在課程內容的改革上，除了工程實際應用上的案例，也應介紹趣味性強、能吸引學生學習興趣的案例，使編程的教學方法也充滿趣味性。
3.2 建立完整的知識點與知識體系
課程的內容的改革應將計算機原理與接口技術的術語、知識要點講透、講深，讓學生學會用專業的語言來描述所學課程，并將這些知識點構建成一個計算機原理與接口技術的知識體系，讓知識點有機相連，讓學生在將來工作、學術交流中不存在知識上的障礙或概念理解上的不規范。
3.3 應用與實踐相結合
以工程應用為場景，開展實踐教學活動。限于實驗條件，即便是用簡單的實驗進行教學，也要明確工程上實際應用時應該如何考慮計算機應用的問題。同時，將課程教學活動拓展到學生課外活動，發動有興趣的學生帶動其他同學一起學習，通過成立研討小組，興趣小組，學生興趣社團等，組織開展課程設計，指導學生參加競賽活動。
4 改革后的課程內容及說明
《微機原理與接口技術》課程教學內容改革，是在現有教材的基礎上，精簡理論教學內容，完善課程各章節的結構設計，加強實踐教學。改革后的教學內容由理論基礎、接口芯片、技術延伸、考核四部分組成。課程總學時數為5 6，其中理論教學學時數是3 8，實踐和實驗學時數為18。提高實踐課程比例，以提高學生的動手能力和發現問題與解決問題的能力。
5 整體教學方法
《微機原理與接口技術》的教學思路是CPU與各接口芯片通過三總線結構相連接，外部設備通過各接口芯片與8 0 8 6CPU相聯接，完成信息交換。在教學中，教師應明確三總線結構對各種接口芯片連接所起的共性作用，以及具體的接口芯片連接存在的特殊性，將各種接口芯片的不同功能進行展現，使學生對計算機系統有一個整體認識。
5.1 C PU部分
教學上簡介微機原理、組成、尋址方式，讓學生對微機的硬件與軟件有一個整體認識，強調知識點，以便后續課程中的應用。
5.2 接口芯片部分
接口芯片的教學以芯片數據手冊為主導，以課本為參考。首先教會學生如何在網上查找接口芯片的生產廠家，找到芯片數據手冊。再分析數據手冊的各個部分，教會學生如何看懂、看會芯片數據手冊。教學的重點與難點是CPU與接口芯片的連接。首先按三總線結構的要求進行連接：1）數據總線為雙向傳送命令字、控制字等信息；2）地址總線給芯片分配接口地址，分配過程中，針對地址要選擇合適的鎖存器、譯碼器對地址進行鎖存、譯碼；3）控制總線的連接較為復雜，應根據具體的應用要求進行分析后、再連接。
5.3 總線部分
課本上的總線技術比較繁雜，且過時的總線技術較多。在講授過程中，結合實際應用情況，只需對總線的主要性能指標、總結標準、典型的USB總線進行講授，以節約學時。
6 課程的考核方式
采用以賽的方式對課程考核進行改革。通過“以賽”學生對整個課程建立起了立體的概念，融會貫通了所學知識與要點，鞏固提升了學生動手能力，基本上達到了應用教學效果。
7 結語
（1）課程教學內容改革上，提出了對課程內容、章節結構歸納為理論基礎、接口芯片、技術延伸、考核四部分，提高了實踐教學的學時數占到總學時數的三分之一；（2）教學方法上，以三總線結構將CPU與各接口芯片相連接，總攬全課程，讓學生理解與分析每個接口芯片，能將整個課程的知識體系融合起來；（3）在考核方式上，通過“以賽”，提升了學生在編程、硬件接口擴展、應用方面的實踐能力，達到學以致用的目的。