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《微机原理与接口技术》实验课的教改探析
作者：韩春宝
关键词：微机原理与接口技术；实验教学；改革
《微机原理与接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，是计算机专业、自动化、电子、机电等工科专业的专业基础课，是培养学生微机工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。笔者依据大专院校学生的特点，结合教学实践，就《微机原理与接口技术》实验课教学内容、方法等方面的改革作如下探讨，旨在提高实践教学效果，加强对学生实践能力和创新能力的培养。
实验教学内容的改革
传统的《微机原理与接口技术》实验教学内容的特点传统的实验教学内容一般包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，有以下特点：（1）验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少；（2）基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与工程实际联系不紧密，而设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果；（3）由于高校扩招，使得大专院校的生源质量逐年降低，学生的基础薄弱，接受能力不强，加之《微机原理与接口技术》理论教学的知识点多，每次实验结束，尤其是一些验证性实验，学生感觉不到有任何收获，产生厌学情绪。
实验教学内容的改革思路为了克服传统实验内容的不足，突出实验课在整个教学过程中的重要地位，必须重新审定实验课的内容。既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现培养学生实际工程设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。
实验教学内容的重新定位在重新确定实验内容时，必须考虑到两个方面：一是《微机原理与接口技术》课的知识体系结构和技能训练目标，二是学生的兴趣和实验效果。经过认真的研讨，选用8086CPU、8255A、8251、8253、8279、8259、8237、A/D及D/A等通用接口芯片作为16位微机实验教学的主要内容，仍然包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，且做到循序渐进，即先基础、简单、局部，后扩展、复杂和整体。在选定具体的实验内容时，以那些具有趣味性、适用性、综合性的实验项目作为实验对象，实际操作中选定了数码显示、自动打铃器、霓虹灯控制、交通灯控制、多通道数据采集、直流电机调速、微机通讯、温度控制、数字式位移计、步进电机控制等12个项目，并将这些项目分成若干个子模块。在每次单元实验时，从中选取1~2个子模块作为学生的实验内容。这样，将一些有实际意义的研究项目融入到单元实验中，一方面有效地激发了学生的学习兴趣，另一方面也使学生的感性认识大大增强，实验更具针对性，实验效果良好。在实验内容的组织形式上采用阶段式结构，即将实验教学过程分为三个阶段：单元实验阶段、小型设计性实验阶段和大型综合性设计实验阶段。单元实验阶段以选取项目的子模块为主，实验任务单一；小型设计性实验穿插在若干个单元实验之后，要求学生采用单元电路模块组合的设计方法，实现具有一定控制功能的实用小电路。例如，霓虹灯控制实验可以由循环程序和8255A并口两个单元实验组合来完成。实验时学生很容易将两个单元实验时的相关内容通过组合、调整与改进，完成相应的实验任务。大型综合性设计实验也可以称为课程设计，一般为期两周，安排在实验教学的后期阶段，选题主要围绕上述12个项目的相关子模块，但系统构成相对复杂些，如炉温控制显示报警系统。这一阶段的目标是培养学生的综合设计能力。
实验教学方法的改革
在传统的实验教学方法中，一般先由实验指导教师详细地讲解实验原理、方法及步骤，然后让学生按照实验教材所列步骤一步步去完成，而且有些教材甚至把实验需要的程序、机器码、接线图、接线方法、程序输入方法等都一一列了出来，使学生不需要动脑，直接动手接线、输入程序就可以完成实验，若实验中出现问题也是立即去找教师解决，很少主动思考，这样的实验效果可想而知。为此，笔者在实践教学过程中进行了如下改革：
安排实验预习内容学生做好实验预习是完成实验的第一步。每次实验前，布置好预习的内容，要求学生必须结合自己所学的理论知识，通过查阅有关资料，获得实验的第一手资料，做到实验目的明确，实验原理清楚。
布置实验任务实验时，不向学生提供具体的、详细的实验电路与程序，只提出具体的实验要求，让学生通过自己的预习以及对实验要求的理解和分析，自行设计实验方案，独立编写实验程序。
合理地安排实验方式在实验的组织形式上，采取学生分组实验的方式，即单元实验一人一台套实验器材，两人为一组，可相互交流；小型设计性实验是两人共用一台套实验器材，两人合作设计；大型综合设计性实验为4人共用一台套实验器材，共同讨论设计。实验过程中难免出现一些问题，这时教师应尽量要求学生先进行相互交流与讨论，对一些学生解决不了的问题，教师可引导学生对实验内容和步骤进行分析和检查。这样，学生就会积极主动地去思考、去分析，从而大大激发了学生学习的积极性和主动性。
教师做好演示实验首先，教师的演示实验内容并不等同于学生实验内容，但与学生的实验又有一定的关联，切不可让学生可以照搬照抄。其次，应着重讲演示实验的设计思想、设计方法，操作示范要细致，让学生能够从教师的示范中获得启发。
突出学生的主体地位实验过程是学生进行思维训练、提高分析问题与解决问题能力的重要实践活动，整个过程应以学生为主体，鼓励学生动手、动脑，采用多种方式去完成实验任务。
加强对实验过程的管理教师应督导学生实验操作的全过程，提醒学生实验中应注意的事项，督促学生准确记录实验结果，规范学生的实验报告。要求学生将实验过程中的实验数据分析、系统结构图、编制的程序以及调试运行情况和体会认真填写在实验报告中，这样每做一次实验，相当于完成一个小课题的研究，可大大提高学生运用知识的能力，也有利于培养学生的综合设计素质和科学严谨的实验精神。
微机教学实验室采用相对定时开放方式结合我校实验教学班级不多的特点，主要针对设计性实验，采用定时开放方式，在时间上给予充分的保证，允许学生根据自己的需要申请进入实验室进行实验研究。同时，安排相应的指导教师对学生的实验过程给予指导和帮助。
优化实验效果的评价
传统的实验成绩评定主要依据学生的平时实验情况和实验报告。但因为实验教学内容的确定性很强，学生的平时实验情况差别不大，同时学生的实验报告也基本上千篇一律，这就造成实验成绩评定的不准确性。为此，在实际的实验效果评价过程中，笔者进行了具体细化：（1）强调学生的预习效果。每次实验前，学生需要准备实验参考资料、实验初步方案、实验草图、程序框架等。实验时检查预习报告。（2）学生实验过程中的表现及完成情况。这部分重点检查学生的操作熟练程度、实验态度、实验完成情况等。（3）学生的实验报告。实验报告详细地记录了学生的实验方案、实验数据分析、系统结构图、编制的程序以及调试运行情况和心得体会等，为防止抄袭行为，本部分采用“奖惩制”，对于雷同的实验报告，一方面采用问答式核查，另一方面对双方给予罚分处理，鼓励学生采用多种方案去实现实验要求，对有创新的设计方案给予奖励。（4）采用实验考核。最后一次实验课，可安排一次故障排除实验，或进行一次综合性实验的答辩考核。教师设计问题、提出问题，学生来解决。结合上述四个方面给学生一个综合性的成绩评价，对衡量学生的实验能力具有一定的客观性，有利于提高学生的学习积极性。
通过《微机原理与接口技术》实验课的教学实践，我感受到，优化更新教学内容、改进教学方法，对提高大专院校毕业生的实际动手能力和工程设计能力具有十分重要的意义。
参考文献：
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[2]李大友.微型计算机原理[M].北京：清华大学出版社，1998.
[3]雷丽文．微型计算机原理与接口技术[M]．北京：电子工业出版社，2000．
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[5]苏新.实验室开放式管理的探讨与研究[J]．实验室研究与探索，2003，5（10）.
作者简介：
韩春宝（1966—），男，池州师范专科学校讲师，主要从事电机控制、电气自动化等方面的研究和《微机原理与接口技术》实验课的教学。