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摘要：针对“微机原理与接口技术”教学现状中存在的问题，进行了一些尝试性的教学改革。改革过程中，充分利用Emu8086和Proteus软件，紧抓课程理论讲解和学生实践能力培养，以期激发学生学习兴趣和提升学生软硬件开发能力。
关键词：微机原理；接口技术；教学改革
作者简介：王昊（1985-），男，江苏泰州人，南京理工大学泰州科技学院，助教。（江苏 泰州 225300）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0084-02
“微机原理与接口技术”是电子信息类专业的一门必修专业基础课程。课程内容涉及8086CPU工作原理及汇编语言设计、外围存储器工作原理及扩展设计、接口电路工作原理及应用设计三大方面，是一门兼有软件设计与硬件电路设计的综合应用性课程。[1]随着计算机科学的发展，微机的应用也愈加广泛，“微机原理与接口技术”课程在整个专业课程体系中也占据着越来越重要的地位，课程的教学质量好坏将直接影响学生后续课程的学习及毕业就业。因此，如何把握学生学习现状，激发学生学习热情，开拓学生思维，挖掘学生动手实践能力，成为教学工作的重中之重。
一、“微机原理与接口技术”教学现状
依据笔者所在学院“微机原理与接口技术”课程教学大纲安排，设定学分数为3，学时数为48，其中理论教学40学时，实验教学8学时。教材选用彭虎、周佩玲编著，电子工业出版社出版的《微机原理与接口技术》，并配以其编著的《微机原理与接口技术学习指导》作为参考书。课程需要学生掌握汇编语言、8086微处理器与接口电路，目的旨在培养学生软硬件开发能力。针对独立学院学生特点，并结合两届学生的教学效果分析，发现传统的教学过程中存在一些问题。
1.学生学习动力匮乏
现今微处理器已发展至64位，而本课程主讲16位的8086/8088微处理器。部分学生认为课程学习16位微处理器缺少实际意义，没有实际用处，从而导致学习能动性薄弱。
2.课程概念性强，记忆量大
“微机原理与接口技术”课程概念多、专用名词多、接口芯片多、内容抽象，相互之间缺少必要的关联和体系。学生面对大量的抽象概念，难以记牢，从而增加学习畏难情绪。
3.课程涉及软硬件，难度较高
“微机原理与接口技术”是学生学习的第一门涵盖软件设计与硬件设计两大方面的课程，其中软件设计采用汇编语言。汇编语言与C语言风格差异较大，编程复杂。硬件设计电路接口丰富，对数电、模电相关知识应用要求较高。学生往往很难真正掌握微机与其接口电路的内部结构，很难形成汇编程序设计的思维方式，对教学内容似懂非懂，更不用说软硬件开发能力的培养。同时，“微机原理与接口技术”也是一门教学难度较大的课程，存在学生基础差异大的问题，教师很难把握教学的进度与深度。
4.课程实验缺乏挑战性
课程实验基本为验证性实验。由教师给出汇编程序，给出电路接线图，学生只需要将程序烧入微处理器，按照接线图连接好各种线路，点击调试运行按钮，记录实验现象并撰写实验报告就可。整个实验过程中，学生只是处于一个低级的操作工角色，很难激发学生的动手热情。
二、“微机原理与接口技术”教学改革
针对上述教学现状中存在的问题，本文从理论教学、实验教学以及考核评价体系方面进行改革探索。
1.理论教学改革
“微机原理与接口技术”内容比较枯燥难懂，讲课过程中经常出现学生听课精神萎靡的现象。为了激发学生的学习兴趣，达到预期的教学效果，在讲课内容和讲课方法上进行改革，充分调动学生学习的积极性和主动性。
（1）讲解课程体系，提升学生课程认识。微机课程既是数电、模电的后续课程，又是单片机原理与应用、数字信号处理及嵌入式系统等课程的学习基础，具有极强的承接作用。课堂教学中，讲述微处理器从16位到64位的发展过程，梳理微机原理与接口技术、单片机、嵌入式系统的脉络关系。例如，讲述8086处理器结构，强调对单片机等处理器架构的影响；讲述8086汇编语言，强调汇编语言在单片机、嵌入式课程中的应用；讲述接口电路，复习数电、模电相关知识，同时涉及相同接口电路在单片机、嵌入式课程中的使用。通过对课程体系的讲解，加强学生对课程意义的认识，改变认为微机课程无用的错误观念。
（2）弱化抽象概念，突出重点、难点。微机课程只有40理论学时。在如此短的学时之内，要将各个知识点都讲到，做到面面俱到，显然是不现实的。因此，教学过程中，将概念进行筛选，舍去抽象、较冷僻的概念，只求学生重点掌握核心概念，从而消减其记忆量，将较多的课时安排到汇编程序编写、接口电路的设计章节中。
（3）运用多媒体动画，丰富讲课形式。讲课过程中，采用多媒体课件、FLASH动画等现代化教学手段进行教学，将图形、文字、动画有机地结合在一起，丰富讲课形式，增加学生学习兴趣。例如，在8086寻址方式的教学过程中，8086的寻址方式共有8种，并且每种寻址方式都涉及到8086内部存储器的相应操作，包括存储器地址的形成和存储器的读写，学生对此较难理解。为此，课堂上，利用FLASH，将存储器地址的形成以及数据在存储器中存入与取出的过程做成动画，动态演示，富有感染力，使学生得到更多的视觉与听觉的刺激，加速知识理解的过程。
（4）应用仿真专业软件，进一步提升课堂效果。课堂教学中，对汇编语言的学习，学生最感兴趣的是能够直观看到微处理器8086运行之后的程序结果；对接口电路的学习，同样能够直观看到电路现象。单纯利用多媒体、动画显然是不够的。为此，在课堂教学过程中引入了仿真软件Emu8086及Proteus，和多媒体动画结合起来教学，进一步提升课堂效果。
Emu8086软件基于Windows操作平台，能够进行汇编语言的编译、调试与仿真，其软件较小、便于安装，同时界面友好、操作简单。[2]在汇编语言的教学过程中，结合Emu8086讲解程序，让学生看到执行每条程序之后，相应寄存器的变化，直观形象，加深对8086 CPU功能结构、存储器结构、物理地址的形成以及对存储器控制作用的理解。 Proteus软件中的虚拟仿真模块（VSM）包含了基于8086处理器的开发、测试和虚拟系统建模的全部功能，支持多种可编程接口芯片，例如8255A、8253、8259等。[3]在接口电路的教学过程中，利用Proteus软件搭建电路，进行实时电路仿真演示，使抽象、乏味的理论教学变得直观、生动。以8255A与8086 CPU进行电路设计为例，首先利用Emu8086软件完成程序编写，生成bin文件；其次在Proteus原理图编辑窗口搭建仿真电路，将Emu8086生成的bin文件添加到8086芯片中，点击运行；最后可通过单步查看按键查看每条程序执行之后相应寄存器值的变化，同时寄存器变化引起电路现象的变化。
2.实验教学改革
“微机原理与接口技术”课程实践性很强，通过实验教学，着重培养学生的动手能力，帮助学生形成初步的软、硬件开发能力。
学院于2007年购买了西安唐都科教仪器有限公司的TD-PIC 32位微机原理与接口教学实验系统40套，为实验教学提供了良好的硬件支撑。该系统通过PCI总线扩展卡将32位PCI扩展总线连接到实验平台上，通过逻辑电路转换为准32位系统总线，提供丰富的实验单元，如中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/计数器8254、并口8255A、键盘输入及数码管显示等，同时各实验单元采用排线连接方式进行连接。
实验教学中，实行小班制，即40人为一班，保证每位学生都能得到充分的锻炼。同时，结合学生基础差异，打破单一的验证性实验教学，将实验教学分为三个梯度：验证性实验、设计性实验与综合性实验，难度系数逐级递增。
验证性实验内容安排为教材中相应实例的验证。例如8255A键盘控制实验，[4]通过8255A控制LED显示不同按键键值，加强学生对8255A芯片的应用能力。
设计性实验为教师给定实验内容与要求，让学生自己完成设计方案并实现实验功能。设计性实验主要考查学生对多个芯片的使用与掌握情况。
综合性实验与学院开设的电子设计大赛相结合，不限题目，让学生综合应用课程中所学习的知识，设计一个小的系统，例如交通灯控制系统、电子钟计时系统等，[5]需要完成程序编写、硬件电路仿真调试、实物电路搭建，其中实物电路搭建可以利用TD-PIC 32位微机原理与接口教学实验系统，也可以自己买实物、焊接电路板。综合性实验采用项目化管理制，即将40名学生分成若干项目组，成员自由组合，自由选题，展开组间竞争，定时向教师汇报项目进度。综合性实验教学过程中，学生为主，教师为辅。教师更多地进行设计方法的指导，充分发挥学生自己的主观能动性。程序的编写利用仿真软件Emu8086，硬件电路仿真调试利用Proteus，电路板的绘制利用Protel。通过这一系统流程，给学生传输软硬件设计的基本思想和设计流程，为后续单片机、嵌入式课程学习打下铺垫；同时，采用企业项目化管理制，激发学生间合作与竞争意识，为后续走上工作岗位进行试锻炼。
3.考核评价体系改革
传统考核方式主要通过最后期末考试，只强调结果考核而忽视了过程考核，较为粗放。因此，考核评价体系改革中引入课程形成性考核。所谓课程形成性考核，是指依据一定的标准，按照一定的程序和方法，定期或不定期对学生课程学习过程的状况进行考核和评价，并将考核和评价的结果作为评定学生课程学习成绩依据的过程。[6]教改过程中，在课堂教学、实验教学过程中，制定量化指标，实时考核学生掌握知识情况，学生只有通过课程成形性考核达到一定标准之后才能参加期末考试；同时，根据学生整体考核情况实时调整教学进度和教学难度，以考核促教学，增强教师对学生的了解。课程形成性考核避免了教师凭主观印象给分或参杂个人好恶，避免了分数至上的弊端，使得考核更加公平公正。
三、结语
“授之以鱼不如授之以渔。”教师教学过程中，除了传授学生知识，应更多地给学生讲解分析问题和解决问题的方法，变学生被动学为主动学。教改过程中，课堂教学利用仿真软件Emu8086及Proteus，赋予学生直观电路现象，加深学生知识理解，激发学生主动学习兴趣；实验教学通过多重实验，传授解决实际问题的方法，培养学生动手能力，让他们熟悉软硬件系统开发流程。计算机技术的发展日新月异，“微机原理与接口技术”教学也必须紧跟时代步伐。因此，“微机原理与接口技术”教学改革应当不断实践和创新，让学生具备一定的软硬件开发能力，适应将来的学习和工作需要。
参考文献：
[1]张兰红，陆广平，周云龙.“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报，2008，30（5）：93-95.
[2]谷兆麟.基于EMU8086的微机系统的辅助学习方法[J].天津工程师范学院学报，2006，16（4）：26-27.
[3]李现国，张艳.Proteus仿真在微机原理及接口技术教学中的应用[J].实验技术与管理，2010，27（12）：125-127.
[4]彭虎，周佩玲，傅忠谦.微机原理与接口技术[M].第3版.北京：电子工业出版社，2011.
[5]邹逢兴.微机原理与接口技术经典实验案例集[M].北京：高等教育出版社，2010.
[6]李家林.高职教育课程形成性考核探讨[J].职业技术教育，2006，（28）：
15-17.
（责任编辑：刘辉）
关键词：微机原理；接口技术；教学改革
作者简介：王昊（1985-），男，江苏泰州人，南京理工大学泰州科技学院，助教。（江苏 泰州 225300）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0084-02
“微机原理与接口技术”是电子信息类专业的一门必修专业基础课程。课程内容涉及8086CPU工作原理及汇编语言设计、外围存储器工作原理及扩展设计、接口电路工作原理及应用设计三大方面，是一门兼有软件设计与硬件电路设计的综合应用性课程。[1]随着计算机科学的发展，微机的应用也愈加广泛，“微机原理与接口技术”课程在整个专业课程体系中也占据着越来越重要的地位，课程的教学质量好坏将直接影响学生后续课程的学习及毕业就业。因此，如何把握学生学习现状，激发学生学习热情，开拓学生思维，挖掘学生动手实践能力，成为教学工作的重中之重。
一、“微机原理与接口技术”教学现状
依据笔者所在学院“微机原理与接口技术”课程教学大纲安排，设定学分数为3，学时数为48，其中理论教学40学时，实验教学8学时。教材选用彭虎、周佩玲编著，电子工业出版社出版的《微机原理与接口技术》，并配以其编著的《微机原理与接口技术学习指导》作为参考书。课程需要学生掌握汇编语言、8086微处理器与接口电路，目的旨在培养学生软硬件开发能力。针对独立学院学生特点，并结合两届学生的教学效果分析，发现传统的教学过程中存在一些问题。
1.学生学习动力匮乏
现今微处理器已发展至64位，而本课程主讲16位的8086/8088微处理器。部分学生认为课程学习16位微处理器缺少实际意义，没有实际用处，从而导致学习能动性薄弱。
2.课程概念性强，记忆量大
“微机原理与接口技术”课程概念多、专用名词多、接口芯片多、内容抽象，相互之间缺少必要的关联和体系。学生面对大量的抽象概念，难以记牢，从而增加学习畏难情绪。
3.课程涉及软硬件，难度较高
“微机原理与接口技术”是学生学习的第一门涵盖软件设计与硬件设计两大方面的课程，其中软件设计采用汇编语言。汇编语言与C语言风格差异较大，编程复杂。硬件设计电路接口丰富，对数电、模电相关知识应用要求较高。学生往往很难真正掌握微机与其接口电路的内部结构，很难形成汇编程序设计的思维方式，对教学内容似懂非懂，更不用说软硬件开发能力的培养。同时，“微机原理与接口技术”也是一门教学难度较大的课程，存在学生基础差异大的问题，教师很难把握教学的进度与深度。
4.课程实验缺乏挑战性
课程实验基本为验证性实验。由教师给出汇编程序，给出电路接线图，学生只需要将程序烧入微处理器，按照接线图连接好各种线路，点击调试运行按钮，记录实验现象并撰写实验报告就可。整个实验过程中，学生只是处于一个低级的操作工角色，很难激发学生的动手热情。
二、“微机原理与接口技术”教学改革
针对上述教学现状中存在的问题，本文从理论教学、实验教学以及考核评价体系方面进行改革探索。
1.理论教学改革
“微机原理与接口技术”内容比较枯燥难懂，讲课过程中经常出现学生听课精神萎靡的现象。为了激发学生的学习兴趣，达到预期的教学效果，在讲课内容和讲课方法上进行改革，充分调动学生学习的积极性和主动性。
（1）讲解课程体系，提升学生课程认识。微机课程既是数电、模电的后续课程，又是单片机原理与应用、数字信号处理及嵌入式系统等课程的学习基础，具有极强的承接作用。课堂教学中，讲述微处理器从16位到64位的发展过程，梳理微机原理与接口技术、单片机、嵌入式系统的脉络关系。例如，讲述8086处理器结构，强调对单片机等处理器架构的影响；讲述8086汇编语言，强调汇编语言在单片机、嵌入式课程中的应用；讲述接口电路，复习数电、模电相关知识，同时涉及相同接口电路在单片机、嵌入式课程中的使用。通过对课程体系的讲解，加强学生对课程意义的认识，改变认为微机课程无用的错误观念。
（2）弱化抽象概念，突出重点、难点。微机课程只有40理论学时。在如此短的学时之内，要将各个知识点都讲到，做到面面俱到，显然是不现实的。因此，教学过程中，将概念进行筛选，舍去抽象、较冷僻的概念，只求学生重点掌握核心概念，从而消减其记忆量，将较多的课时安排到汇编程序编写、接口电路的设计章节中。
（3）运用多媒体动画，丰富讲课形式。讲课过程中，采用多媒体课件、FLASH动画等现代化教学手段进行教学，将图形、文字、动画有机地结合在一起，丰富讲课形式，增加学生学习兴趣。例如，在8086寻址方式的教学过程中，8086的寻址方式共有8种，并且每种寻址方式都涉及到8086内部存储器的相应操作，包括存储器地址的形成和存储器的读写，学生对此较难理解。为此，课堂上，利用FLASH，将存储器地址的形成以及数据在存储器中存入与取出的过程做成动画，动态演示，富有感染力，使学生得到更多的视觉与听觉的刺激，加速知识理解的过程。
（4）应用仿真专业软件，进一步提升课堂效果。课堂教学中，对汇编语言的学习，学生最感兴趣的是能够直观看到微处理器8086运行之后的程序结果；对接口电路的学习，同样能够直观看到电路现象。单纯利用多媒体、动画显然是不够的。为此，在课堂教学过程中引入了仿真软件Emu8086及Proteus，和多媒体动画结合起来教学，进一步提升课堂效果。
Emu8086软件基于Windows操作平台，能够进行汇编语言的编译、调试与仿真，其软件较小、便于安装，同时界面友好、操作简单。[2]在汇编语言的教学过程中，结合Emu8086讲解程序，让学生看到执行每条程序之后，相应寄存器的变化，直观形象，加深对8086 CPU功能结构、存储器结构、物理地址的形成以及对存储器控制作用的理解。 Proteus软件中的虚拟仿真模块（VSM）包含了基于8086处理器的开发、测试和虚拟系统建模的全部功能，支持多种可编程接口芯片，例如8255A、8253、8259等。[3]在接口电路的教学过程中，利用Proteus软件搭建电路，进行实时电路仿真演示，使抽象、乏味的理论教学变得直观、生动。以8255A与8086 CPU进行电路设计为例，首先利用Emu8086软件完成程序编写，生成bin文件；其次在Proteus原理图编辑窗口搭建仿真电路，将Emu8086生成的bin文件添加到8086芯片中，点击运行；最后可通过单步查看按键查看每条程序执行之后相应寄存器值的变化，同时寄存器变化引起电路现象的变化。
2.实验教学改革
“微机原理与接口技术”课程实践性很强，通过实验教学，着重培养学生的动手能力，帮助学生形成初步的软、硬件开发能力。
学院于2007年购买了西安唐都科教仪器有限公司的TD-PIC 32位微机原理与接口教学实验系统40套，为实验教学提供了良好的硬件支撑。该系统通过PCI总线扩展卡将32位PCI扩展总线连接到实验平台上，通过逻辑电路转换为准32位系统总线，提供丰富的实验单元，如中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/计数器8254、并口8255A、键盘输入及数码管显示等，同时各实验单元采用排线连接方式进行连接。
实验教学中，实行小班制，即40人为一班，保证每位学生都能得到充分的锻炼。同时，结合学生基础差异，打破单一的验证性实验教学，将实验教学分为三个梯度：验证性实验、设计性实验与综合性实验，难度系数逐级递增。
验证性实验内容安排为教材中相应实例的验证。例如8255A键盘控制实验，[4]通过8255A控制LED显示不同按键键值，加强学生对8255A芯片的应用能力。
设计性实验为教师给定实验内容与要求，让学生自己完成设计方案并实现实验功能。设计性实验主要考查学生对多个芯片的使用与掌握情况。
综合性实验与学院开设的电子设计大赛相结合，不限题目，让学生综合应用课程中所学习的知识，设计一个小的系统，例如交通灯控制系统、电子钟计时系统等，[5]需要完成程序编写、硬件电路仿真调试、实物电路搭建，其中实物电路搭建可以利用TD-PIC 32位微机原理与接口教学实验系统，也可以自己买实物、焊接电路板。综合性实验采用项目化管理制，即将40名学生分成若干项目组，成员自由组合，自由选题，展开组间竞争，定时向教师汇报项目进度。综合性实验教学过程中，学生为主，教师为辅。教师更多地进行设计方法的指导，充分发挥学生自己的主观能动性。程序的编写利用仿真软件Emu8086，硬件电路仿真调试利用Proteus，电路板的绘制利用Protel。通过这一系统流程，给学生传输软硬件设计的基本思想和设计流程，为后续单片机、嵌入式课程学习打下铺垫；同时，采用企业项目化管理制，激发学生间合作与竞争意识，为后续走上工作岗位进行试锻炼。
3.考核评价体系改革
传统考核方式主要通过最后期末考试，只强调结果考核而忽视了过程考核，较为粗放。因此，考核评价体系改革中引入课程形成性考核。所谓课程形成性考核，是指依据一定的标准，按照一定的程序和方法，定期或不定期对学生课程学习过程的状况进行考核和评价，并将考核和评价的结果作为评定学生课程学习成绩依据的过程。[6]教改过程中，在课堂教学、实验教学过程中，制定量化指标，实时考核学生掌握知识情况，学生只有通过课程成形性考核达到一定标准之后才能参加期末考试；同时，根据学生整体考核情况实时调整教学进度和教学难度，以考核促教学，增强教师对学生的了解。课程形成性考核避免了教师凭主观印象给分或参杂个人好恶，避免了分数至上的弊端，使得考核更加公平公正。
三、结语
“授之以鱼不如授之以渔。”教师教学过程中，除了传授学生知识，应更多地给学生讲解分析问题和解决问题的方法，变学生被动学为主动学。教改过程中，课堂教学利用仿真软件Emu8086及Proteus，赋予学生直观电路现象，加深学生知识理解，激发学生主动学习兴趣；实验教学通过多重实验，传授解决实际问题的方法，培养学生动手能力，让他们熟悉软硬件系统开发流程。计算机技术的发展日新月异，“微机原理与接口技术”教学也必须紧跟时代步伐。因此，“微机原理与接口技术”教学改革应当不断实践和创新，让学生具备一定的软硬件开发能力，适应将来的学习和工作需要。
参考文献：
[1]张兰红，陆广平，周云龙.“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报，2008，30（5）：93-95.
[2]谷兆麟.基于EMU8086的微机系统的辅助学习方法[J].天津工程师范学院学报，2006，16（4）：26-27.
[3]李现国，张艳.Proteus仿真在微机原理及接口技术教学中的应用[J].实验技术与管理，2010，27（12）：125-127.
[4]彭虎，周佩玲，傅忠谦.微机原理与接口技术[M].第3版.北京：电子工业出版社，2011.
[5]邹逢兴.微机原理与接口技术经典实验案例集[M].北京：高等教育出版社，2010.
[6]李家林.高职教育课程形成性考核探讨[J].职业技术教育，2006，（28）：
15-17.
（责任编辑：刘辉）