武英　李秀娟

摘 要： 分析了當(dāng)前微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合電子信息專業(yè)及學(xué)科建設(shè)，提出以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案。將Emu8086和Proteus引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革探索。該方案軟硬結(jié)合，循序漸進(jìn)。在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，以及培養(yǎng)其創(chuàng)新能力方面起到重要的作用。

關(guān)鍵詞： 微機(jī)原理； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 改革； 能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2014）01-58-03

0 引言

微機(jī)原理是電信及自動(dòng)化類專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，其內(nèi)容涉及微型機(jī)結(jié)構(gòu)框架原理、匯編語(yǔ)言、接口技術(shù)三大部分，課程自身知識(shí)點(diǎn)較多，同時(shí)兼顧軟硬件兩個(gè)方面，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。該課程內(nèi)容比較抽象，學(xué)生難以理解，實(shí)驗(yàn)效果也不太理想[1]，在當(dāng)前課時(shí)壓縮、實(shí)驗(yàn)室資源有限的條件下，問(wèn)題更為突出。

應(yīng)用型地方院校以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。對(duì)微機(jī)原理課程的改革也要緊緊圍繞這一目標(biāo)。該課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)都很重要，實(shí)踐教學(xué)的改革，要建立以學(xué)生為主的實(shí)踐教學(xué)模式，調(diào)整實(shí)驗(yàn)方式，優(yōu)化重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并將Emu8086、Proteus引入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)更加整體化，充分體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)體系中的重要性；不僅加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，而且切實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合思維能力。

1 微機(jī)原理原有實(shí)驗(yàn)方式及存在的問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)方式陳舊、內(nèi)容單一

首先，長(zhǎng)期以來(lái)，微機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證為主，由教師給出題目、步驟、部分參考程序及部分電路，學(xué)生只是被動(dòng)的參與實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)有的試驗(yàn)箱上完成驗(yàn)證過(guò)程，并沒(méi)有真正引起學(xué)生的思考，使得學(xué)生不能充分理解實(shí)驗(yàn)，從而失去了課程實(shí)驗(yàn)的真正意義。原有的實(shí)驗(yàn)方式無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力無(wú)法得到培養(yǎng)，這與應(yīng)用型地方院校的辦學(xué)目標(biāo)是相悖的。

其次，以往的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有充分考慮到不同層次學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握能力的差異，采取相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，造成實(shí)驗(yàn)效果不好，而且由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，常常出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，無(wú)法達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)工程應(yīng)用能力的目的。

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間不靈活

以往微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)的時(shí)間安排沒(méi)有與課程進(jìn)度相結(jié)合，常常集中在連續(xù)的幾個(gè)教學(xué)周次中，這樣做首先不利于鞏固課堂教學(xué)效果，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，其次造成在短期內(nèi)實(shí)驗(yàn)室負(fù)荷過(guò)大，甚至有時(shí)引起實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常進(jìn)行。

總的來(lái)說(shuō)，原有的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課無(wú)法加深學(xué)生對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的理解和認(rèn)識(shí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。為此，我們借鑒其他院校教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本校專業(yè)和學(xué)科建設(shè)，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，對(duì)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有益的改革，建立以學(xué)生為主的實(shí)驗(yàn)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力

對(duì)于微機(jī)原理這門課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，改革的目標(biāo)是從整體上提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[2]。

2.1 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行全面優(yōu)化重組，使其既能很好地配合課堂理論教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，又能形成一個(gè)循序漸進(jìn)的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)上努力做到由淺入深，逐步實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)知識(shí)理解到綜合能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性、先進(jìn)性。

實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)分匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、接口應(yīng)用兩個(gè)部分。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)由一開始的指令驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到由教師只給出題目，學(xué)生為主體自行設(shè)計(jì)流程，完成整體程序編寫和調(diào)試的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。接口實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握利用語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)接口電路的控制，由起初的只要求學(xué)生按照電路圖連接電路，編寫程序進(jìn)行調(diào)試分析，逐步過(guò)渡到學(xué)生根據(jù)教師給出的題目要求，自行設(shè)計(jì)電路、編寫程序，完成調(diào)試的綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正自行完成一個(gè)整體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

不同實(shí)驗(yàn)之間存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，舉一反三，循序漸進(jìn)。例如：在驗(yàn)證性接口實(shí)驗(yàn)中，包含 8255控制發(fā)光二極管、七段數(shù)碼管靜動(dòng)態(tài)顯示0～F中字符和8253定時(shí)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)階段，由教師給出設(shè)計(jì)思路、硬件電路圖，要求學(xué)生自己編寫完整程序?qū)崿F(xiàn)。完成此類實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步提高要求，進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)一兩位數(shù)倒計(jì)時(shí)FF～00顯示系統(tǒng)，每隔一秒顯示減一；這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如8255、8253、8259等，結(jié)合已有知識(shí)，讓學(xué)生自行查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試過(guò)程。通過(guò)這樣一個(gè)循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，幫助學(xué)生建立了一個(gè)整體的概念，并且在設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中讓學(xué)生通過(guò)不斷的摸索，掌握了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，應(yīng)用能力得到了充分的培養(yǎng)。

對(duì)于此類綜合性實(shí)驗(yàn)，在選題上應(yīng)難易適中，此類實(shí)驗(yàn)的最終目的并不是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是使學(xué)生掌握完整的設(shè)計(jì)流程和軟硬件的調(diào)試過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，并掌握各種實(shí)驗(yàn)手段，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的原理、構(gòu)造，以及常見(jiàn)故障的排除，使所學(xué)的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得以應(yīng)用并融會(huì)貫通。

對(duì)于不同層次的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)有所不同，這有利于激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高實(shí)驗(yàn)效果，也能有效避免挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，切實(shí)培養(yǎng)每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力。

學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，寫出分析方法、總結(jié)、體會(huì)，并完成相應(yīng)的問(wèn)題思考或根據(jù)實(shí)驗(yàn)自己提出問(wèn)題，形成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)這一過(guò)程，要求學(xué)生找到規(guī)律，并與已有的理論進(jìn)行比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。

這樣舉一反三的過(guò)程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊了學(xué)生的知識(shí)面，有利于學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)，使學(xué)生能夠把學(xué)到的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。

2.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排柔性化

根據(jù)艾賓浩斯記憶曲線，學(xué)習(xí)后在越短的時(shí)間內(nèi)及時(shí)復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)的效果就越好，而且理解后記憶的效果大大提高。根據(jù)這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間安排貫穿于整個(gè)學(xué)期，與課堂教學(xué)緊密結(jié)合。具體周次由任課教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度決定，對(duì)于在教學(xué)內(nèi)容中一些難于理解的抽象概念，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)及時(shí)做進(jìn)一步的說(shuō)明和闡述，使學(xué)生真正理解掌握相關(guān)知識(shí)，加強(qiáng)記憶。實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)也由任課教師承擔(dān)，有些在課堂上不容易反映出的問(wèn)題，如學(xué)生知識(shí)掌握的薄弱點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)會(huì)明顯的表現(xiàn)出來(lái)，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行有效的調(diào)整，真正做到有的放矢。

實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開放制度，在實(shí)驗(yàn)室空閑時(shí)間，學(xué)生可以通過(guò)登記的方式自主進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)[3]。這樣，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間就不局限于教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的學(xué)時(shí)，滿足了不同層次學(xué)生的要求。

2.3 充分利用EDA技術(shù)

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選擇了建立在WINDOWS界面上的匯編語(yǔ)言仿真軟件Emu8086輔助程序設(shè)計(jì)。在執(zhí)行程序的同時(shí)可觀察CPU內(nèi)部各寄存器和內(nèi)存單元、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）等內(nèi)容的變化，便于進(jìn)行程序調(diào)試（DEBUG）。有利于學(xué)生理解一些抽象難懂的概念，而且可使學(xué)生的大部分精力放在程序算法設(shè)計(jì)上，試驗(yàn)中間過(guò)程數(shù)據(jù)直觀，調(diào)試簡(jiǎn)單方便，有利于提高學(xué)生的編程能力和程序調(diào)試能力。

在接口技術(shù)部分，如涉及利用8086控制并行接口芯片8255、可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253、串口芯片8251等時(shí)，采用Proteus軟件，其仿真功能被廣泛應(yīng)用在數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等多門課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中。2009年推出的Proteus 7.5 SP3含有VSM for 8086，支持8086微處理器與8255、8253、8259、8251等接口芯片的系統(tǒng)仿真。8086模型支持將源代碼的編輯和編譯整合到同一設(shè)計(jì)環(huán)境中，可以在設(shè)計(jì)中直接編輯代碼，也可以非常容易地修改源程序并查看仿真結(jié)果[4-5]。學(xué)生在Proteus中設(shè)計(jì)硬件電路后，結(jié)合程序設(shè)計(jì)部分的仿真軟件Emu8086，編寫ASM源文件，經(jīng)過(guò)編譯后生成COM或EXE文件，加載給8086，經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行即可在Proteus上觀察到運(yùn)行結(jié)果。

通過(guò)這兩個(gè)仿真軟件在實(shí)驗(yàn)課程中的運(yùn)用，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的狀態(tài)由過(guò)去的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)的主體。首先，學(xué)生由過(guò)去的在實(shí)驗(yàn)箱上看圖連線變成為自行設(shè)計(jì)電路，通過(guò)這一過(guò)程，加深了學(xué)生對(duì)8086及相關(guān)接口等硬件電路知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新意識(shí)；其次，這一過(guò)程使學(xué)生學(xué)習(xí)了從設(shè)計(jì)電路到編寫程序、觀察仿真結(jié)果的一個(gè)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的編程、調(diào)試的能力均得到了培養(yǎng)；最后，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入仿真軟件可以有效地減少由于操作不當(dāng)造成儀器或芯片損壞，降低實(shí)驗(yàn)成本，并能有效緩解當(dāng)前課時(shí)壓縮與培養(yǎng)應(yīng)用型人才之間的矛盾。

引入仿真軟件并不是取代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，兩者各有所長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，所以我們?cè)趯?shí)際操作中，要求學(xué)生在完成仿真調(diào)試后，再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用型院校的課程設(shè)置中占有非常重要的地位。結(jié)合我院近年來(lái)電子信息科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)專業(yè)及學(xué)科建設(shè)工作，微機(jī)原理課實(shí)驗(yàn)教學(xué)從平臺(tái)到內(nèi)容形式都在進(jìn)行不斷的改革，其目的是要加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，并切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。經(jīng)過(guò)近兩年的各項(xiàng)改革，學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力都有了很大的提高。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜的任務(wù)。工程技術(shù)的不斷更新，必然會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生深刻的影響。只有立足于實(shí)際，不斷探索，才能更好地適應(yīng)發(fā)展，培養(yǎng)符合地方需要的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃國(guó)權(quán).微機(jī)原理及應(yīng)用CAI課件的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，

2007.24（2）：84-87

[2] 梁絨香.微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].中國(guó)成人教育，

2006.10（5）：121-122

[3] 張娟，鐘清華，張涵.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)與創(chuàng)新教育[J].實(shí)驗(yàn)室

研究與探索，2011.20（5）：72-74

[4] 李現(xiàn)國(guó)，張艷.Proteus仿真在微機(jī)原理及接口技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].

實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010.27（12）：125-127

[5] 王海燕，楊艷華.Proteus和Keil 軟件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].

實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012.31（5）：88-91

[6] 孫德文.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)（第二版）[M].高等教育出版社，2008.

[7] 楊素行.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第三版）[M].高等教育出版社，

2010.