关于《微机原理与应用》实验教学的改革与实践

1、关于?微机原理与应用?实验教学的改革与理论论文关键词：微机原理及应用教学改革专业特色创新基地教学效果论文摘要：从培养高素质应用人才的角度出发，讨论了在微机原理及应用课程的教学改革中，激发学生学习的主动性，培养创新意识与创新才能;改革教学内容与教学方法，表达专业特色；在创新基地培养学生理论动手才能等方面的内容，介绍了在培养高素质应用人才上所做的一些尝试。1引言随着计算机技术的飞速开展，目前微型计算机在工业控制、智能仪器仪表、家用电器、卫星、导弹、气象预测、石油勘探、通信等各领域已被广泛应用，具有高素质和创新才能的人才日益需要。在我国开发具有自主产权的计算机软、硬件产品及大规模地对消费技术进展改造

2、的进程中，非常要既具备软件编程才能，又理解硬件知识的复合人才。实验教学在对学生才能培养方面起着理论教学不可替代的作用，是培养学生实验技能、应用才能和科学作风的重要环节。?微机原理与应用?课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术根底课程，也是理工科学生学习和掌握计算机硬件根底知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的入门课程，是计算机类及大多电类专业学生的必修课程，同时也是一门实用性和动手性都很强的计算机硬件类课程。本课程的任务是使学生从理论和理论上掌握现代微型计算机的根本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，使学生具有运用现代微机技术进展软、硬件开发的初步才能。很好地掌握

3、这门课程的内容并具备一定的实际电路设计和编程才能，会使学生在深入理解计算机软、硬件关系及以后的计算机应用开发中打下必要的计算机硬件基矗在以前的教学过程中，由于条件的限制以及对实验课的作用缺乏认识，在实验课内容的组织及具施行等方面都存在一些问题。尽管“微机原理与应用实验课是独立设课，但其目的仅仅是为配合理论教学环节，实验内容也主要是验证理论教学的内容。在当今大力提倡素质教育和创新能培养为目的的教学理念下，必须重新认识实验课作用，改良实验内容和教学要求，使实验课成为素质教育及创新才能培养的重要环节。为此我们将实验环节分成三个组成部分：1)必要的功能模块验证实验；2)综合性实验；3)设计性实验。2改

4、革实验教学内容目前大多数院校的“微机原理与应用实验课都采用某种类型的实验器进展我校实验室采用的就是东南大学研制的dv-80 x86实验系统，而这些实验器提供的实验内容多为模块化组织形式，每个实验功能模块内部的主要连线已事先连接好。例如用8255构成的交通灯实验，学生只需连接a、b或口与开关及三色灯的连线，8255的片选线。而8255与pu的数据线、地址线和控制线都已事先接好。故实验的作用只能是部分的、验证性的。我们从多年的教学过程中认识到，这样的实验方式有其有利的一面，也有其不利的一面。2.1传统实验内容与方法的有利方面1)初学者可将更多的注意力集中于对接口电路功能的理解，编程方法及接口电路工

5、作中软、硬件的配合；减少因接线错误或接触不良造成的不成功率，增强学生完成实验的信心。2)实验过程快，可以与理论教学同步进展，增强理论课的教学效果。3)便于实验的集中指导，减少实验设备的损坏率，进步办学效率。2.2传统实验内容与方法的不利方面1)学生对内容的理解和掌握具有片面性，无法建立起系统的概念。2)实验内容的验证性，使学生处于被动承受的地位，无法发挥学生的主动性。3)实验内容和方法的局限性，使学生无法发挥创造性。2.3对传统实验内容与方法的改良为了克制传统实验内容与方法的不利因素，我们尝试将整个实验分为三个环节进展。1)精简部分验证性实验内容，使保存部分起到抛砖引玉的作用。目前保存的验证性

6、实验内容有：并行接口电路8255实验；定时/计数器8253实验；键盘/显示控制器8279实验；中断控制器8259实验；d/a0832、a/d0809变换器实验；串行通信控制器8251或8250实验。2)在验证性实验内容的根底上增加设计性内容。3)最后进展一个综合性大实验题目。3设计性实验选题3.1严密结合理论教学内容使学生可以下手设计在详细施行对传统实验内容与方法的改良过程中，重点是做好规划、设计以及对其可行性进展实际制作验证。首先每个设计性实验的题目必须严密结合理论教学的内容和进度。另外设计内容在实现上要具有一定的伸缩性，对于才能弱一些的学生通过努力可以到达和完成根本的设计要求。而对于才能强

7、的学生又可以让他们感觉到有充分的发挥余地。设计性实验的目的是为了培养学生灵敏运用所学知识解决实际问题的才能，激发学生潜意识中的创造性。因此在详细选题上应注意：1)严密配合理论课的教学内容和进度，主要设计内容应是已学过或正在学习的内容，不致使学生感到无从下手；2)设计不用实验器进展，摆脱学生对实验器的依赖；3)设计分根本要求部分和发挥部分。根本部分要求不可过高，要让大多数学生经努力在较短的时间内都可实现，树立学生的成就感和自信心；4)设计内容严密结合理论教学且循序渐进，后面的设计内容严密结合前面的设计内容。下面是部分设计内容：8088最小形式或最大形式硬件核设计结合80 x86微处理器一章的内容

8、。基于以上硬件核之一的最小系统设计结合存储器和外设地址译码章节的内容。在上述最小系统根底上实现的8255控制44键盘和4位数码管显示电路结合8255内容或：在上述最小系统根底上实现的8255控制1616点阵汉字显示电路。在上述最小系统根底上实现的8253和单级8259及应用电路结合8253和8255内容。在上述最小系统根底上实现的8250串行接口电路结合串行通信内容。在上述最小系统根底上实现的ad0809及da0832a/d和d/a电路结合a/d、d/a内容。在学生设计过程中还要注意补充一些硬件设计的知识和经历，以及元器件选型方面的常识，甚至包括元器件当前的市场参考价格。另外为了使学生容易下手

9、，开场的设计题目要给出较为详细的电路原理图。但是当学生掌握了设计原理和设计过程后，鼓励学生在满足电路要求根底上打破原理图的限制，在电路构造或元器件选型等方面进展大胆创新，按自己的思路进展设计。例图1所示是设计性实验“基于8088最小形式硬件核的最小系统设计所给出的原理电路。该设计的目的是结合“80 x86微处理器一章的教学内容，使学生掌握8088pu的最小工作形式及外围电路的设计，包括地址锁存器74ls373、数据收发器74ls245和时钟发生器8284的实际运用和电路连接关系。另外存储器电路设计和外设接口电路设计都只提出了最根本的要求。3.2给学生留有充分发挥的余地为了在设计实验过程中激发同

10、学的创新性，实验中鼓励同学打破所给的设计原理图大胆进展创新设计采用不同的实现方法，选用不同的器件，提供更高的性能，或者在功能电路设计的根底上进展应用设计，并且在成绩上给以表达。例如在a/d、d/a设计题目中鼓励学生在以下三方面进展大胆发挥和创新。1)提升数据采集电路的性能(如进步数据分辨率、进步数据采集速度、采用较大规模的epld器件实现接口电路等)，或增加数据采集电路的功能(如增加数据显示功能、增加隔离保护功能等)。2)将该系统构成一温度控制系统。温度传感器采用ad590，输出采用可控硅和灯泡模拟。控制算法可用pid、pi、pd或模糊算法。3)将电路制作成印制电路板并调试通过。或者采用仿真软

11、件仿真通过。4综合性实验的选题综合性实验的目的是要将学过的主要功能部件有机地组合起来，形成一个具有一定实际意义的整体，使学生掌握微机系统整合的根本方法。为此我们针对实验器提供的功能部件，设计了综合性实验题目，该题目将主要的实验功能模块综合为一个数据采集与处理系统。实验原理图如图2所示。综合实验有：洗衣机的程序控制；交通灯控制电路；按键式 ；数字式密码锁；钟控装置；智力测验抢答器；彩色音乐演奏器；反响速度测试仪；照相机自拍指示；流水线监视器；程控信号发生器；信号的重现；存储器的应用等。5理论与体会到目前为止我们已经在两届学生中理论了我们的实验改革方案并且获得了非常好的教学效果。理论课的考试情况反

12、映出学生对许多以前难以理解的概念，通过实验都有了较好的理解，特别是在动手才能和分析问题、解决问题的才能上有了较大的进步。有些同学还在一些原理设计电路根底上进一步设计制作了实用化的电路，根本掌握了硬件开发的过程，具备了计算机电路设计的初步经历，从而使他们可以在剧烈的市场竞争中把握先机。加强理论环节和改良实验内容和方法重要的收获是学生对汇编语言程序设计的掌握。由于汇编语言程序设计在课堂的理论教学学时有限而且课外的编程理论较少且多为对现成程序的验证，学生以前非常惧怕进展汇编语言程序编程。但通过一系列的实验及设计题目后，他们反映加深了对汇编语言程序编程思想的理解，能较好地掌握详细的编程方法。通过这几年

13、的教学理论我们体会到，对于微机原理与应用、接口技术这样的具有较强实用性的技术根底课，必须加大理论教学环节的比重，假如只注重课堂教学环节甚至增加课堂教学的学时，并不会起到好的教学效果，而在理论教学环节上的投入将起到事半功倍的成效。6完毕语目前实验教学环节对学生的创新才能和创新精神的培养仍是一个薄弱环节，通过本课程实验内容的改革与尝试，学生对知识的综合运用才能和创新才能的进步确实起到了积极的作用，在理论中我们也不断总结经历和缺乏，明确了今后工作的目的。作为实验技术人员要不断更新本身的知识构造，进步自己的理论程度，随着科学技术的进步不断开发新的实验系统和实验内容使实验内容更贴近工程实际。同时在实验教学中逐步增加设计性、研究性实验的比例，改革考核方法，充分调动