一、引言

《微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)》課程是通信、電子、信息工程、自動(dòng)化、機(jī)械電子及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程。在該課程的教學(xué)中，學(xué)生對(duì)8086系統(tǒng)中的內(nèi)存訪問(wèn)、可編程接口芯片與CPU的接口設(shè)計(jì)以及匯編語(yǔ)言編程感到非常抽象難以掌握，而現(xiàn)在的基于固定實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)方法由于其內(nèi)部線路已經(jīng)連好、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定、實(shí)驗(yàn)方法固定、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)固定和實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限的問(wèn)題，沒(méi)有足夠的機(jī)會(huì)給學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、練習(xí)和實(shí)踐所學(xué)知識(shí)。另外，教學(xué)實(shí)踐中往往先進(jìn)行理論教學(xué)后實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使課程的理論部分與實(shí)驗(yàn)部分脫節(jié)，上述問(wèn)題逐步成為本課程發(fā)展的障礙。本文基于筆者所在教研組的教學(xué)實(shí)踐，討論《微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容和方法的設(shè)計(jì)改革方法。

二、關(guān)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探討

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要從分散性向系統(tǒng)性改變。該課程本身系統(tǒng)性非常強(qiáng)，目前大多院校幾個(gè)開(kāi)設(shè)該課程的專業(yè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從要求上一般分為：驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性，從內(nèi)容上又分為：軟件實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)不管哪種分類都比較零散，常常一個(gè)芯片一個(gè)實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)常常處于割裂狀態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生分割地去看待每個(gè)實(shí)驗(yàn)所學(xué)習(xí)的知識(shí)，這與課程本身的特點(diǎn)和要求相悖。在多次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生慢慢失去學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。

以上的問(wèn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出挑戰(zhàn)。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)應(yīng)從整體上把握本課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的所有知識(shí)點(diǎn)，再?gòu)南到y(tǒng)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量包含本課程的所有知識(shí)點(diǎn)，如8086與內(nèi)存的訪問(wèn)、與8255并口芯片接口、與8251串口芯片接口、與8253定時(shí)器芯片的接口與8259中斷控制器接口、8259與其他接口芯片間的接口、與8237DMA控制器以及8237與其他接口芯片間的接口。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求整體上具有實(shí)現(xiàn)某種功能系統(tǒng)性，而細(xì)分到每次實(shí)驗(yàn)恰好又是與課堂所學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)的同步具體體現(xiàn)。這樣學(xué)生在*次做實(shí)驗(yàn)時(shí)就形成系統(tǒng)的概念，理解系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，其后的每次實(shí)驗(yàn)就是在原有系統(tǒng)上增加模塊，向完整的系統(tǒng)更近一步。整個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)完成時(shí)，多次的實(shí)驗(yàn)形成了一個(gè)大系統(tǒng)，學(xué)生進(jìn)一步加深理解該課程的工作原理和特點(diǎn)，掌握芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用的同時(shí)，充分理解知識(shí)的系統(tǒng)性。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要與專業(yè)方向、實(shí)際應(yīng)用緊密。上述的系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)可以認(rèn)為是多個(gè)基礎(chǔ)性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的綜合體。當(dāng)然為了課程需要，該課題往往還需要設(shè)計(jì)性或者綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)選題上除了考慮系統(tǒng)性外，還有一個(gè)重要的方面就是要考慮實(shí)驗(yàn)與專業(yè)方向和實(shí)際應(yīng)用的緊密。由于本課程作為多個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)起著非常重要的作

用。學(xué)生對(duì)學(xué)完這門(mén)課我到底知道什么？能做什么？對(duì)今后其他課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)的學(xué)習(xí)到底有什么作用？這些問(wèn)題都非常關(guān)心。目前各專業(yè)在本課程的教學(xué)中大多專業(yè)區(qū)別不明顯，并沒(méi)有顯示出專業(yè)特色。所在的教研組通過(guò)多年的教學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)課程中，學(xué)生對(duì)那些專業(yè)性較強(qiáng)的且與實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)的課題非常感興趣（如音樂(lè)播放器、電子琴、智能小汽車等），并會(huì)付出更多努力去實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)要求，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性明顯增高，教學(xué)效果也因此大大提高。因此，對(duì)于電子、自動(dòng)化、通信以及機(jī)械等專業(yè)領(lǐng)域，不妨在設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)時(shí)也兼顧到各自的相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用背景，增強(qiáng)本課程的專業(yè)性和實(shí)用性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、關(guān)于實(shí)驗(yàn)方法的探討

1.因材施教，提供多層次的實(shí)驗(yàn)要求。在教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為主體，充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)的情況后，在原有的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上提出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的不同層次要求。筆者在教學(xué)中以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái)，為每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)計(jì)了不同層次的要求，學(xué)生根據(jù)自己的能力，選擇不同的實(shí)驗(yàn)要求。下面以"8255并行接口"實(shí)驗(yàn)為例，談?wù)剬?shí)驗(yàn)多層次要求的構(gòu)思。（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)并掌握8255的工作方式及其應(yīng)用；掌握8255典型應(yīng)用電路的接法。（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①基本輸入輸出實(shí)驗(yàn)。編寫(xiě)程序，使8255的A口為輸入，B口為輸出，完成撥動(dòng)開(kāi)關(guān)到數(shù)據(jù)燈的數(shù)據(jù)傳輸。要求只要開(kāi)關(guān)撥動(dòng)，數(shù)據(jù)燈的顯示就發(fā)生相應(yīng)改變。②流水燈顯示實(shí)驗(yàn)。編寫(xiě)程序，使8255的A口和B口均為輸出，數(shù)據(jù)燈D7-D0由左向右，每次僅亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示，D15-D8與D7-D0正相反，由右向左，每次僅點(diǎn)亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示。（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體思路：①看懂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的實(shí)驗(yàn)步驟和參考程序，逐條讀懂，并寫(xiě)出注釋，按照步驟完成實(shí)驗(yàn)演示；②在①基礎(chǔ)上，調(diào)整流水燈的流水方向由右向左，重新修改程序，完成實(shí)驗(yàn)要求；③鼓勵(lì)學(xué)生在看懂電路和實(shí)驗(yàn)要求后，自己編程，實(shí)現(xiàn)流水燈顯示實(shí)驗(yàn)，并能夠控制流水的方向；④給出交通燈工作原理及其要求（東西南北四個(gè)方向各有紅燈和綠燈，設(shè)南北方向?yàn)橹鞯溃渚G燈亮的時(shí)間為東西方向綠燈的2倍，在綠燈變?yōu)榧t燈前綠燈先閃爍5次，然后綠燈滅，紅燈亮），讓學(xué)生在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上提出具體方案，畫(huà)出流出圖，編寫(xiě)程序，并在實(shí)驗(yàn)箱上演示效果。結(jié)果表明，電子專業(yè)四個(gè)班級(jí)中大概有10%到15%的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)能夠在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)習(xí)、設(shè)計(jì)，并初步完成要求（4）的任務(wù)，zui終在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完成演示。有30%的學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行編程，并初步完成要求（3）的任務(wù)，在實(shí)驗(yàn)中完成演示。50%的學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行編程，并初步完成要求（2）的任務(wù)，在實(shí)驗(yàn)中完成演示。5%左右學(xué)生選擇完成任務(wù)（1），基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。由此可以看出，此教學(xué)方法取得了較好的效果，大多數(shù)學(xué)生具有較濃的學(xué)習(xí)興趣，15%的學(xué)生具有較高的學(xué)習(xí)能力，能夠在實(shí)驗(yàn)中得到充分的鍛煉。
2.借助仿真軟件，融實(shí)驗(yàn)與理論一體。國(guó)外一些高校，在實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中堅(jiān)持做到理論與實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)對(duì)半分，如該課程一共64學(xué)時(shí)，則理論和實(shí)驗(yàn)各占32學(xué)時(shí)。另外，在碰到一些難以接受的理論知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融為一體，做到邊教邊學(xué)，邊學(xué)邊用，從而提高教學(xué)效果。國(guó)內(nèi)高校由于學(xué)生人數(shù)多，教師、實(shí)驗(yàn)室資源相對(duì)不足等原因，不能*照搬國(guó)外的教學(xué)方法。近年來(lái)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，為上述問(wèn)題提供了良好的解決方案。

在理論教學(xué)中借助EMU8086軟件，將程序的編寫(xiě)、修改、匯編、連接以及單步調(diào)試等方面進(jìn)行演示教學(xué)，學(xué)生很快就掌握語(yǔ)句的應(yīng)用和學(xué)習(xí)方法。另外，學(xué)生還可以借助此軟件自主地利用課余時(shí)間去學(xué)習(xí)新的語(yǔ)句、理解不懂的語(yǔ)句以及編寫(xiě)各種程序。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)上述的教學(xué)方法，學(xué)生能夠在軟件平臺(tái)上理解相關(guān)電路并自主地編程程序，學(xué)習(xí)過(guò)程不再依賴于實(shí)驗(yàn)室固定的時(shí)間、空間、設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的限制，可作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充。此外，在省、校、院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、本專業(yè)實(shí)踐類課程教學(xué)中如Project、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)微處理器系統(tǒng)。