論文摘要：從培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用人才的角度出發(fā)，討論了在微機原理及應(yīng)用課程的教學(xué)改革中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力;改革教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，體現(xiàn)專業(yè)特色；在創(chuàng)新基地培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力等方面的內(nèi)容，介紹了在培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用人才上所做的一些嘗試。
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，目前微型計算機在工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、氣象預(yù)測、石油勘探、通信等各領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，具有高素質(zhì)和創(chuàng)新能力的人才日益需要。在我國開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的計算機軟、硬件產(chǎn)品及大規(guī)模地對技術(shù)進行改造的進程中，十分要既具備軟件編程能力，又了解硬件知識的復(fù)合人才。實驗教學(xué)在對學(xué)生能力培養(yǎng)方面起著理論教學(xué)不可替代的作用，是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、應(yīng)用能力和科學(xué)作風(fēng)的重要環(huán)節(jié)。
《微機原理與應(yīng)用》課程是普通高等學(xué)校理工科專業(yè)的一門重要的計算機技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是理工科學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計算機硬件基礎(chǔ)知識、匯編語言程序設(shè)計及常用接口技術(shù)的入門課程，是計算機類及大多電類專業(yè)學(xué)生的必修課程，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。本課程的任務(wù)是使學(xué)生從理論和實踐上掌握現(xiàn)代微型計算機的基本組成、工作原理及典型接口技術(shù)，建立微機系統(tǒng)的整體概念，使學(xué)生具有運用現(xiàn)代微機技術(shù)進行軟、硬件開發(fā)的初步能力。很好地掌握這門課程的內(nèi)容并具備一定的實際電路設(shè)計和編程能力，會使學(xué)生在深刻理解計算機軟、硬件關(guān)系及以后的計算機應(yīng)用開發(fā)中打下必要的計算機硬件基礎(chǔ)。在以前的教學(xué)過程中，由于條件的限制以及對實驗課的作用缺乏認識，在實驗課內(nèi)容的組織及具實施等方面都存在一些問題。
盡管“微機原理與應(yīng)用實驗課”是獨立設(shè)課，但其目的僅僅是為配合理論教學(xué)環(huán)節(jié)，實驗內(nèi)容也主要是驗證理論教學(xué)的內(nèi)容。在當今大力提倡素質(zhì)教育和創(chuàng)新能培養(yǎng)為目標的教學(xué)理念下，必須重新認識實驗課作用，改進實驗內(nèi)容和教學(xué)要求，使實驗課成為素質(zhì)教育及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。為此我們將實驗環(huán)節(jié)分成三個組成部分：1)必要的功能模塊驗證實驗；2)綜合性實驗；3)設(shè)計性實驗。
目前大多數(shù)院校的“微機原理與應(yīng)用實驗課”都采用某種類型的實驗器進行（我校實驗室采用的就是東南大學(xué)研制的dvcc-80x86實驗系統(tǒng)），而這些實驗器提供的實驗內(nèi)容多為模塊化組織形式，每個實驗功能模塊內(nèi)部的主要連線構(gòu)成的交通燈實驗，學(xué)生只需連接a、b或c口與開關(guān)及三色燈的連線的片選線與cpu的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線都已事先接好。故實驗的作用只能是局部的、驗證性的。我們從多年的教學(xué)過程中認識到，這樣的實驗方式有其有利的一面，也有其不利的一面。
1)初學(xué)者可將更多的注意力集中于對接口電路功能的理解，編程方法及接口電路工作中軟、硬件的配合；減少因接線錯誤或接觸不良造成的不成功率，增強學(xué)生完成實驗的信心。
在具體實施對傳統(tǒng)實驗內(nèi)容與方法的改進過程中，重點是做好規(guī)劃、設(shè)計以及對其可行性進行實際制作驗證。首先每個設(shè)計性實驗的題目必須緊密結(jié)合理論教學(xué)的內(nèi)容和進度。另外設(shè)計內(nèi)容在實現(xiàn)上要具有一定的伸縮性，對于能力弱一些的學(xué)生通過努力可以達到和完成基本的設(shè)計要求。而對于能力強的學(xué)生又可以讓他們感覺到有充分的發(fā)揮余地。
設(shè)計性實驗的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生潛意識中的創(chuàng)造性。因此在具體選題上應(yīng)注意：1)緊密配合理論課的教學(xué)內(nèi)容和進度，主要設(shè)計內(nèi)容應(yīng)是已學(xué)過或正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容，不致使學(xué)生感到無從下手；2)設(shè)計不用實驗器進行，擺脫學(xué)生對實驗器的依賴；3)設(shè)計分基本要求部分和發(fā)揮部分。基本部分要求不可過高，要讓大多數(shù)學(xué)生經(jīng)努力在較短的時間內(nèi)都可實現(xiàn)，樹立學(xué)生的成就感和自信心；4)設(shè)計內(nèi)容緊密結(jié)合理論教學(xué)且循序漸進，后面的設(shè)計內(nèi)容緊密結(jié)合前面的設(shè)計內(nèi)容。下面是部分設(shè)計內(nèi)容：
③在上述最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的8255控制4×4鍵盤和4位數(shù)碼管顯示電路（結(jié)合8255內(nèi)容）或：在上述最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的8255控制16×16點陣漢字顯示電路。
④在上述最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的8253和單級8259及應(yīng)用電路（結(jié)合8253和8255內(nèi)容）。
在學(xué)生設(shè)計過程中還要注意補充一些硬件設(shè)計的知識和經(jīng)驗，以及元器件選型方面的常識，甚至包括元器件當前的市場參考價格。另外為了使學(xué)生容易下手，開始的設(shè)計題目要給出較為詳細的電路原理圖。但是當學(xué)生掌握了設(shè)計原理和設(shè)計過程后，鼓勵學(xué)生在滿足電路要求基礎(chǔ)上突破原理圖的限制，在電路結(jié)構(gòu)或元器件選型等方面進行大膽創(chuàng)新，按自己的思路進行設(shè)計。
例圖1所示是設(shè)計性實驗“基于8088最小模式硬件核的最小系統(tǒng)設(shè)計”所給出的原理電路。該設(shè)計的目的是結(jié)合“80x86微處理器”一章的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生掌握8088cpu的最小工作模式及外圍電路的設(shè)計，包括地址鎖存器74ls373、數(shù)據(jù)收發(fā)器74ls245和時鐘發(fā)生器8284的實際運用和電路連接關(guān)系。另外存儲器電路設(shè)計和外設(shè)接口電路設(shè)計都只提出了最基本的要求。
為了在設(shè)計實驗過程中激發(fā)同學(xué)的創(chuàng)新性，實驗中鼓勵同學(xué)突破所給的設(shè)計原理圖大膽進行創(chuàng)新設(shè)計（采用不同的實現(xiàn)方法，選用不同的器件，提供更高的性能），或者在功能電路設(shè)計的基礎(chǔ)上進行應(yīng)用設(shè)計，并且在成績上給以體現(xiàn)。例如在a/d、d/a設(shè)計題目中鼓勵學(xué)生在以下三方面進行大膽發(fā)揮和創(chuàng)新。
1)提升數(shù)據(jù)采集電路的性能(如提高數(shù)據(jù)分辨率、提高數(shù)據(jù)采集速度、采用較大規(guī)模的epld器件實現(xiàn)接口電路等)，或增加數(shù)據(jù)采集電路的功能(如增加數(shù)據(jù)顯示功能、增加隔離保護功能等)。
2)將該系統(tǒng)構(gòu)成一溫度控制系統(tǒng)。溫度傳感器采用ad590，輸出采用可控硅和燈泡模擬。控制算法可用pid、pi、pd或模糊算法。
綜合性實驗的目的是要將學(xué)過的主要功能部件有機地組合起來，形成一個具有一定實際意義的整體，使學(xué)生掌握微機系統(tǒng)整合的基本方法。為此我們針對實驗器提供的功能部件，設(shè)計了綜合性實驗題目，該題目將主要的實驗功能模塊綜合為一個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。實驗原理圖如圖2所示。
綜合實驗有：洗衣機的程序控制；交通燈控制電路；按鍵式電話；數(shù)字式密碼鎖；鐘控裝置；智力測驗搶答器；彩色音樂演奏器；反應(yīng)速度測試儀；照相機自拍指示；流水線監(jiān)視器；程控信號發(fā)生器；信號的重現(xiàn)；存儲器的應(yīng)用等。
到目前為止我們已經(jīng)在兩屆學(xué)生中實踐了我們的實驗改革方案并且取得了非常好的教學(xué)效果。理論課的考試情況反映出學(xué)生對許多以前難以理解的概念，通過實驗都有了較好的理解，特別是在動手能力和分析問題、解決問題的能力上有了較大的提高。有些同學(xué)還在一些原理設(shè)計電路基礎(chǔ)上進一步設(shè)計制作了實用化的電路，基本掌握了硬件開發(fā)的過程，具備了計算機電路設(shè)計的初步經(jīng)驗，從而使他們可以在激烈的市場競爭中把握先機。加強實踐環(huán)節(jié)和改進實驗內(nèi)容和方法重要的收獲是學(xué)生對匯編語言程序設(shè)計的掌握。由于匯編語言程序設(shè)計在課堂的理論教學(xué)學(xué)時有限而且課外的編程實踐較少且多為對現(xiàn)成程序的驗證，學(xué)生以前非常懼怕進行匯編語言程序編程。但通過一系列的實驗及設(shè)計題目后，他們反映加深了對匯編語言程序編程思想的理解，能較好地掌握具體的編程方法。
通過這幾年的教學(xué)實踐我們體會到，對于微機原理與應(yīng)用、接口技術(shù)這樣的具有較強實用性的技術(shù)基礎(chǔ)課，必須加大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比重，如果只注重課堂教學(xué)環(huán)節(jié)甚至增加課堂教學(xué)的學(xué)時，并不會起到好的教學(xué)效果，而在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上的投入將起到事半功倍的成效。
目前實驗教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)仍是一個薄弱環(huán)節(jié)，通過本課程實驗內(nèi)容的改革與嘗試，學(xué)生對知識的綜合運用能力和創(chuàng)新能力的提高確實起到了積極的作用，在實踐中我們也不斷總結(jié)經(jīng)驗和不足，明確了今后工作的目標。作為實驗技術(shù)人員要不斷更新本身的知識結(jié)構(gòu)，提高自己的理論水平，隨著科學(xué)技術(shù)的進步不斷開發(fā)新的實驗系統(tǒng)和實驗內(nèi)容使實驗內(nèi)容更貼近工程實際。同時在實驗教學(xué)中逐步增加設(shè)計性、研究性實驗的比例，改革考核辦法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，只有這樣才能培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會需要的基礎(chǔ)扎實、知識面廣、能力強、素質(zhì)高的技術(shù)人才。
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