彭登峰,魯硯青
(天津財經(jīng)大學(xué)珠江學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)系,天津 301811)
隨著互聯(lián)網(wǎng)+、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動終端、嵌入式、虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的快速發(fā)展,知識技術(shù)更新越來越快,課上很難全面講解這些知識,需要學(xué)生自行學(xué)習(xí)最新的知識。教師在課上通過教學(xué)策略可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[1-4],激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者一旦步入社會,在沒有教師指導(dǎo)的情況下,自主學(xué)習(xí)能力顯得尤為重要。因此,學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)越來越重要。
計算機接口技術(shù)課程具有理論性、實踐性、綜合性較強等特點,是一門理論與實際聯(lián)系緊密的軟硬件綜合應(yīng)用型課程。
1)理論性強。
計算機接口技術(shù)課程核心原理包括8086CPU核心原理及計算機接口(8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等)原理。其中CPU核心原理包括八大原理,分別為微型計算機典型結(jié)構(gòu)原理、計算機接口原理、I/O端口及I/O操作、I/O端口編址方式、I/O端口地址譯碼技術(shù)、CPU與接口數(shù)據(jù)的交換技術(shù)、8086CPU的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)原理、8086CPU總線操作時序。I/O端口地址譯碼技術(shù)及8086CPU總線操作時序貫穿計算機接口課程軟硬件設(shè)計各環(huán)節(jié),是計算機接口技術(shù)課程理論中的兩大難點。這些核心原理是接口電路設(shè)計的靈魂,理論性較強。
2)實踐性強。
計算機接口課程需要熟練應(yīng)用Proteus仿真軟件及EMU8086匯編語言編寫軟件,能在Proteus電路仿真軟件中熟練繪制接口電路原理圖并仿真電路效果;需要在課上、課下完成較多的接口電路設(shè)計項目,至少完成譯碼電路設(shè)計項目、計算機接口地址分析項目、8255A接口電路設(shè)計、8259A接口電路設(shè)計、8253A接口電路設(shè)計、DAC0832接口電路設(shè)計、ADC0809接口電路設(shè)計等項目。因此,該課程具有實踐性較強的特點。
3)綜合性強。
接口項目實踐環(huán)節(jié)需要學(xué)習(xí)者設(shè)計電路及匯編程序;設(shè)計過程需應(yīng)用電路原理、8086CPU核心原理、接口電路原理及CPU地址分配原理,8086匯編語言,設(shè)計者將以上核心原理應(yīng)用到接口電路軟硬件設(shè)計中,理論與實際聯(lián)系很緊密,綜合性較強。
因此,單純講解原理模式是不可行的;單純基于項目重視實踐應(yīng)用也是不可行的。需要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際并用理論回歸分析實踐的學(xué)習(xí)能力,只有切實提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力才能較好地適應(yīng)該課程及其他信息科學(xué)課程的本質(zhì)特點。
學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)主要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)新知識的速度、質(zhì)量、深度等,教師在教學(xué)中不僅要教授知識,而且教授學(xué)習(xí)方法,并著力培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,應(yīng)用型教學(xué)模式可以較好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
常見的授課方式有理論型講課模式、實驗型講課模式、技術(shù)型講課模式、應(yīng)用型講課模式,這些模式培養(yǎng)的能力見表1。
表1 不同類型授課模式培養(yǎng)能力表
計算機接口技術(shù)課程采用學(xué)習(xí)能力導(dǎo)向的應(yīng)用型授課模式,在課程中重視理論基礎(chǔ)知識的講解,并采用六大創(chuàng)新型教學(xué)策略著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
(1)利用提問策略創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。在課上適當增設(shè)問題情境環(huán)節(jié),每節(jié)課安排1~2個問題情境環(huán)節(jié)。
(2)利用核心原理歸納策略,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,為學(xué)生提供課堂核心原理歸納內(nèi)容及模板。計算機接口電路設(shè)計核心原理內(nèi)容見表2。
(3)利用項目強化練習(xí)策略,提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力,為學(xué)生制訂項目訓(xùn)練計劃表,見表3。
(4)利用回歸分析練習(xí)策略,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。計算機接口課程在完成項目的基礎(chǔ)上,采用匯編程序驅(qū)動的電路原理分析法分析接口電路有序運行的原理。該分析法的核心思想是基于計算機PC對匯編程序自頂向下引導(dǎo)的先后順序,逐條分析每條程序執(zhí)行過程中電路原理圖中CPU、接口及外設(shè)執(zhí)行的機制和電路原理。該分析法對計算機接口電路原理五大核心內(nèi)容逐項分析,并提煉出接口電路軟硬件的設(shè)計模式,以提高學(xué)生知識層次和實踐應(yīng)用能力。
(5)利用評估策略,提高學(xué)生自我評價能力。學(xué)生對照自我評價表(表4)對自己的核心原理理解與歸納、項目的完成情況以及回歸分析法情況等進行自我評價。
(6)提供與教學(xué)關(guān)系緊密的第二課堂工作室實踐學(xué)習(xí)應(yīng)用基地,加深學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
表2 計算機接口電路設(shè)計核心原理內(nèi)容
表3 基于能力培養(yǎng)的項目訓(xùn)練
課程創(chuàng)新改革將計算機接口技術(shù)課程內(nèi)容分為兩部分:第一部分為計算機接口核心原理;第二部分為計算機接口項目部分。第一部分核心原理部分采用“講授+問題策略+核心原理歸納”策略;第二部分接口項目部分采用“接口原理講解+項目策略+回歸分析策略+自我評估”策略,并在校內(nèi)提供桌面云平臺第二課堂應(yīng)用實踐基地。
表4 學(xué)生自我評價表
以計算機接口核心原理為例,計算機接口核心原理處主要講解計算機接口的定義,計算機接口就是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路,是CPU與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站[5],包含6個方面的含義。
(1)計算機接口的本質(zhì)是連接電路,而不單是具有實際形狀的物理接口。
(2)具有連接功能,可將CPU與外部事件連接起來,但不是簡單的連接,需要傳遞信息。
(3)具有特殊功能的連接電路才稱為接口電路,并不是所有的連接電路都是計算機接口電路。一般來說具有尋址功能、信號轉(zhuǎn)換功能及數(shù)據(jù)緩沖功能的接口才可稱為計算機接口。
(4)是信息交換的中轉(zhuǎn)站,否則不能實現(xiàn)計算機接口電路的功能。
(5)課程中的計算機接口是8255、8253、8259、ADC0809、DAC0832等。
(6)具有實際物理接口封裝的接口具有較好的連接及電路驗證功能,可用于計算機各類主板。
問題策略:①什么是計算機接口?②具有什么功能的電路才是計算機接口?
核心原理歸納策略:歸納內(nèi)容為從計算機接口的定義及包含的具體含義,歸納計算機接口的本質(zhì)含義,并舉例說明。
以DAC0832輸出連續(xù)方波的計算機接口項目為例。要求CPU采用最小模式,接口電路無復(fù)位功能,CPU與接口的數(shù)據(jù)交換方式為無條件方式;CPU周期輸出高低電平,以方波的形式顯示;計算機接口8255A地址為特定地址,地址為(0F0H、0F2H、0F4H、0F6H)。
項目強化練習(xí)策略:依據(jù)項目需求完成接口電路項目。
(1)項目總體框圖設(shè)計。
(2)電路原理圖繪制。
(3)程序流程圖設(shè)計。
(4)匯編語言程序編寫。
(5)將編譯好的程序(.exe)加載到Proteus7.8的8086CPU中運行接口電路。
回歸分析策略:在完成項目的基礎(chǔ)上,利用回歸分析法深入分析項目?;貧w分析驅(qū)動的電路分析法分析內(nèi)容及分析過程見表5。以第一段的第三句指令OUT為例,從核心原理的5個方面及電路電平情況進行深入細致的分析;其余指令可以按照CPU自上向下有序引導(dǎo)的順序分析,分析內(nèi)容和分析過程與OUT指令類似。
評估策略:依據(jù)核心原理掌握情況及項目完成的各個環(huán)節(jié)進行自我評價,發(fā)現(xiàn)不足之處。評估方法主要依據(jù)表4進行。
實踐學(xué)習(xí)應(yīng)用策略:在校內(nèi)提供桌面云平臺第二課堂應(yīng)用實踐基地,學(xué)習(xí)者可在此平臺上設(shè)計應(yīng)用接口電路。
表5 匯編語言驅(qū)動的電路原理回歸分析法
學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)非常重要,具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)及較強的學(xué)習(xí)能力,才能快速地學(xué)習(xí)最新的科學(xué)技術(shù)知識,在信息科學(xué)技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時代處于優(yōu)勢地位。學(xué)校通過創(chuàng)新的6種教學(xué)策略,不僅培養(yǎng)學(xué)生扎實的專業(yè)基礎(chǔ),而且培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。