時(shí)間：2022-03-07 05:47:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇微機(jī)原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 計(jì)算機(jī)原理 高等職業(yè)教育 能力培養(yǎng)
引言：《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》是高等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是一門發(fā)展迅速、與實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科，了解和掌握微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用的知識是現(xiàn)代社會(huì)工程和科研人員比不可少的一項(xiàng)技能。對于高等職業(yè)院校的學(xué)生來講，掌握這門課就顯得十分重要。本文主要結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，就充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神方面進(jìn)行了詳細(xì)探討。
一、合理的把握教學(xué)的理論起點(diǎn)，側(cè)重硬件部分的教學(xué)
高等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本原理和計(jì)算機(jī)的工作方式方法是使得學(xué)生獲取后續(xù)學(xué)習(xí)能力和持續(xù)發(fā)展能力的重要保證。但在微機(jī)原理的教學(xué)過程中，許多內(nèi)容比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生難以理解。如CPU如何執(zhí)行程序、存儲(chǔ)器的讀/寫操作、數(shù)據(jù)/地址線的合用、鍵盤的掃描等等。如何讓學(xué)生能更好地理解和接受這些知識，不產(chǎn)生厭學(xué)情緒，為此我在教學(xué)中合理安排好教學(xué)計(jì)劃，嘗試了多種教學(xué)方法，取得了一定的教學(xué)效果。
首先在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，力爭做到重點(diǎn)突出、層次分明。在教學(xué)過程中，適時(shí)加入對知識縱向和橫向的延伸，如在介紹基本原理的基礎(chǔ)之上合理的介紹計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新技術(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)將計(jì)算機(jī)日新月異的技術(shù)發(fā)展介紹個(gè)學(xué)生。這樣才能夠最大限度的活躍課堂氛圍，讓學(xué)生能夠帶著對于新知識的新鮮感和求知欲進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)，起到事半功倍的作用。
其次在教學(xué)方法上，采用啟發(fā)、漸近、案例、比喻等多種教學(xué)方法，充分利用多媒體工具，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望，達(dá)到了所要的教學(xué)效果。如在介紹存儲(chǔ)器時(shí)，為了便于學(xué)生理解，我把存儲(chǔ)器比喻成了學(xué)生的宿舍，每個(gè)宿舍相當(dāng)于每個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)宿舍都有門牌號那就相當(dāng)于存儲(chǔ)器的單元地址，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存放8位二進(jìn)制數(shù)，那就相當(dāng)于每個(gè)宿舍可住8個(gè)學(xué)生，存儲(chǔ)器讀數(shù)據(jù)比喻成學(xué)生走出宿舍，學(xué)生進(jìn)宿舍就好比向存儲(chǔ)器內(nèi)寫數(shù)據(jù)。在講算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，采用啟發(fā)式教學(xué)，首先引導(dǎo)學(xué)生回憶標(biāo)志寄存器的結(jié)構(gòu)和數(shù)制計(jì)算時(shí)的補(bǔ)碼運(yùn)算，在此基礎(chǔ)上再介紹算術(shù)運(yùn)算類指令的格式和功能。有了這良好的理論基礎(chǔ)，再介紹十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序。用順序結(jié)構(gòu)算法講解轉(zhuǎn)換過程，引導(dǎo)學(xué)生思考傳統(tǒng)算法的不足，為后續(xù)介紹循環(huán)結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。
二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視技能的訓(xùn)練
微機(jī)原理是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，在日常的教學(xué)中，除了要有很好的課堂教學(xué)來對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)之外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)節(jié)也是必不可少的重要環(huán)節(jié)。受傳統(tǒng)教學(xué)的影響，實(shí)驗(yàn)課程往往局限于對理論的驗(yàn)證或者是課堂教學(xué)的補(bǔ)充，這就在很大程度上限制了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使得學(xué)生可以處在一種期望和主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)課程來培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)過程中，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，提高教學(xué)效率。如對于一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和簡單的程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，可以通過演示法進(jìn)行教學(xué)。對于一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可采用啟發(fā)、案例、討論等方法來進(jìn)行教學(xué)。比如在講授可編程并行通信接口芯片8255A時(shí)，如果單純只講它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳和功能、控制字和它的工作方式，學(xué)生對這些枯燥的內(nèi)容就很難理解，通過“交通燈控制”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過編程來實(shí)現(xiàn)信號燈的控制，這樣學(xué)生通過動(dòng)手明白了如何設(shè)置控制字來控制各端口的工作方式、各個(gè)端口在不同工作方式下的狀態(tài)等內(nèi)容。
當(dāng)然在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，由于每一個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容都有不同的側(cè)重，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候其動(dòng)手能力也是不斷的變化的，所以其教學(xué)的深度和難度也會(huì)不斷的調(diào)整和變化。因此在微型原理的教學(xué)中務(wù)必要緊扣高職學(xué)校教學(xué)的特點(diǎn)，更加貼近實(shí)戰(zhàn)，這樣才能真正促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升，為學(xué)生工作學(xué)習(xí)養(yǎng)成良好的習(xí)慣。
三、引入工程意識，豐富理論知識
高等教學(xué)的特點(diǎn)和目標(biāo)是將使用作為主導(dǎo)思想來貫穿在整個(gè)教學(xué)之中。為了可以在教學(xué)中能夠讓學(xué)生從整體上把握計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性，就必須將工程的意識引入到日常的教學(xué)中，以此來達(dá)到提升學(xué)生理論知識的目的。教學(xué)中，老師可以多給學(xué)生講解一些計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展中新的技術(shù)和前沿信息，一方面可以有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，另一方面通過老師的講解，可以促使學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的理論知識更為豐富。
計(jì)算機(jī)工程是一個(gè)系統(tǒng)的知識體系，需要學(xué)生長期的積累才能達(dá)到良好的效果。但是僅僅依靠高職階段的課本知識還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)體系的構(gòu)建。而最為關(guān)鍵的是要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣，樹立起長期學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識的目標(biāo)，通過一次次老師的啟發(fā)中，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲取成功和收獲，最終幫助學(xué)生構(gòu)建起屬于自身的計(jì)算機(jī)知識體系。
四、結(jié)束語
《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》主要講授的是一些原理性知識，學(xué)生能否通過老師的教學(xué)獲得知識，這雖然和教育的對象以及教學(xué)的環(huán)境有著密切的關(guān)系，但這更取決于學(xué)生的決心。高等職業(yè)學(xué)校教學(xué)中面臨的困難不少，但老師只要充分的考慮提升學(xué)生綜合能力的目標(biāo)，不斷的進(jìn)行教學(xué)方法的探討，尋找適合自己所帶班級學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體作用。只要教學(xué)以學(xué)生成長做為教學(xué)的動(dòng)力和目的，就能夠使得學(xué)生在獲取知識的同時(shí)掌握學(xué)習(xí)的能力和方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]周佩玲 彭虎 傅忠謙 《微機(jī)原理與接口技術(shù)（基于16位機(jī)）》電子工業(yè)出版社 2006.
[2]朱金均 《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)（第2版）》 機(jī)械工業(yè)出版社
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理與接口技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
微機(jī)原理與接口技術(shù)是高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的主干本科專業(yè)課程。該課的教學(xué)目的是，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生從應(yīng)用的角度出發(fā)，在理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成、工作原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)、接口電路及硬件的連接，建立系統(tǒng)的整體概念，具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的初步能力[1]?？梢姡n程內(nèi)容兼顧了硬件和軟件兩方面的特點(diǎn)，具有涉及的知識面廣、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且隨著當(dāng)代信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對人才要求的提高，各種新型的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬仿真和設(shè)計(jì)技術(shù)大量使用[2-4]，所以有必要對這門課程進(jìn)行教學(xué)改革和優(yōu)化[5-7]，達(dá)到教學(xué)相長的目的。
1課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
微機(jī)原理與接口技術(shù)課程以高級語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)字/模擬電子技術(shù)為前級課程，概念多、專有名詞多、接口芯片多，學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容抽象，學(xué)起來較困難，從而失去了學(xué)習(xí)的信心，教學(xué)效果不理想。但是該課程是后續(xù)課程，如單片機(jī)技術(shù)、可編程控制器原理及應(yīng)用、DSP原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，具有重要的地位，如圖1所示。因此，對該課程的教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化具有很大意義。
計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展迅猛，新技術(shù)層出不窮，從八十年代初的8位機(jī)Z80模型機(jī)到現(xiàn)在的Pentium系列模型機(jī)或高端嵌入式技術(shù)，相應(yīng)地，微機(jī)課程的教學(xué)對基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和前沿性都有很高的要求，要求對傳統(tǒng)和現(xiàn)代的內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)。
大學(xué)專業(yè)課程教學(xué)不同于職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)[8]，必須強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和分析能力，為進(jìn)一步的深造作應(yīng)有的準(zhǔn)備，而不能盲目追求最新或最實(shí)用技術(shù)的講解介紹。因此，微機(jī)原理教學(xué)內(nèi)容組織的指導(dǎo)思想是：從熟悉基本原理、基本概念入手，培養(yǎng)學(xué)生的分析和擴(kuò)展能力，在保證基礎(chǔ)的前提下，注意引入計(jì)算機(jī)發(fā)展中涌現(xiàn)的新技術(shù)，科學(xué)合理地更新課程內(nèi)容，保持先進(jìn)性和時(shí)代性。
首先，由于這門課程概念多、比較抽象、內(nèi)容相對枯燥，在具體課程內(nèi)容組織中，教師仍舊以Intel的16位微處理器8086為主，詳細(xì)講解其執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU架構(gòu)、管腳定義與作用、各種總線操作時(shí)序、指令系統(tǒng)和匯編程序設(shè)計(jì)方法。在I/O接口部分，則以并行接口、串行接口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接口為例，教師重點(diǎn)講解I/O接口的基本原理及典型電路。因?yàn)橐?086 CPU為核心的講授在內(nèi)容和方法上都比較成熟，有利于基本概念和基本原理的引入介紹。教學(xué)實(shí)踐證明，如果一下子將教學(xué)內(nèi)容全面提升到32位，如Pentium系列微機(jī)，則很多概念和技術(shù)成了沒有根基的東西，學(xué)生糾纏于高端CPU的技術(shù)細(xì)節(jié)中，無法理解和領(lǐng)會(huì)微機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和接口技術(shù)發(fā)展的過程，學(xué)習(xí)起來難度太大，無法達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。
其次，在教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充最新的微機(jī)技術(shù)，并保持對國外原版計(jì)算機(jī)系列優(yōu)秀教材的關(guān)注，主動(dòng)學(xué)習(xí)和消化吸收其先進(jìn)的技術(shù)和方法，將之引入課程教學(xué)中。例如，筆者在教學(xué)中將ARM32位嵌入式芯片的開發(fā)技術(shù)引入到課程內(nèi)容講解中，使大學(xué)的課程教學(xué)能和現(xiàn)階段主流項(xiàng)目研發(fā)中使用的技術(shù)相銜接，開闊了學(xué)生的視野，也為學(xué)生走出課堂、適應(yīng)社會(huì)技術(shù)發(fā)展作準(zhǔn)備。
2課堂教學(xué)方式優(yōu)化
2.1靈活應(yīng)用多媒體教學(xué)輔助手段
在教學(xué)中，良好的教學(xué)方式和手段是通過課程內(nèi)容傳授培養(yǎng)學(xué)生能力和素質(zhì)的保證。在微機(jī)原理課堂教學(xué)中，相當(dāng)多的內(nèi)容只是用文字描述和定義，其對象看不見、摸不著，學(xué)生普遍感覺比較抽象和枯燥，只知其然不知其所以然。因此，必須要摒棄傳統(tǒng)照本宣科的講授方法，通過多媒體輔助教學(xué)手段的靈活應(yīng)用加以改變。多媒體技術(shù)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與視頻、音頻和通信等技術(shù)融為一體而形成的新技術(shù)。通過使用多媒體教學(xué)手段，把文字、圖形、聲音、動(dòng)畫等媒體形式有機(jī)地組合在一起，抽象知識具體化和形象化，可以有效加強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶。
例如，在講授指令系統(tǒng)的尋址方式時(shí)，教師可以把執(zhí)行部件EU、接口部件BIU和存儲(chǔ)器等部件執(zhí)行不同尋址方式指令的變化，做成Flash課件演示。讓學(xué)生清楚地了解指令執(zhí)行過程中EU、BIU中的寄存器等部件以及存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元中內(nèi)容的變化，并理解各部件之間的構(gòu)造、功能和指令執(zhí)行過程中的互相配合過程。這樣一來，學(xué)生通過感性的認(rèn)識，可以記得更加牢靠。
2.2引入現(xiàn)代仿真技術(shù)加強(qiáng)教學(xué)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器和仿真技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的利器。同樣，將這些現(xiàn)代仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)中，彌補(bǔ)課堂教學(xué)中只有枯燥講解而缺乏實(shí)際操作環(huán)境的不足，可以大大提高教學(xué)質(zhì)量。
例如，EMU8086仿真軟件可以很好地輔助課堂教學(xué)。EMU8086是基于8086 CPU的仿真軟件，與8086的功能十分相近，其內(nèi)部集成了匯編程序編輯器、匯編器、連接器、參考資料、例程、學(xué)習(xí)指南和虛擬硬件等。它能模擬真實(shí)微處理器的每一步驟，并顯示內(nèi)部寄存器、存儲(chǔ)器、堆棧、變量和標(biāo)志寄存器，而且其中任何一個(gè)數(shù)值都可通過鼠標(biāo)雙擊來改變。同時(shí)，它還虛擬了微機(jī)顯示器、交通紅綠燈、直流步進(jìn)電機(jī)、LED等外設(shè)，因此是一款可以很好地輔助微機(jī)原理教學(xué)的仿真軟件。圖2所示是筆者將EMU8086用于輔助匯編語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)的例子。由圖可知，程序可以單步執(zhí)行或全速執(zhí)行，每步執(zhí)行過程中，各寄存器內(nèi)容變化一目了然，學(xué)生可以設(shè)置觀察窗口觀察變量與堆棧變化等。其他的仿真軟件有Proteus等。
2.3加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用
為了延伸課堂教學(xué)，打破課堂教學(xué)時(shí)間和空間的限制，筆者將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展引入微機(jī)原理課程的教學(xué)中，建立了網(wǎng)絡(luò)教室。課堂教學(xué)的每個(gè)課件和多媒體動(dòng)畫都會(huì)上傳到網(wǎng)絡(luò)教室中，學(xué)生可以在課前下載預(yù)習(xí)，提高課堂的參與度。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)教室也提供工程項(xiàng)目技術(shù)資料、課外擴(kuò)展閱讀材料以及其他相關(guān)英文資源、國外著名高校的課堂講課錄像等，學(xué)生在這里可以獲取原汁原味的國外相關(guān)技術(shù)知識。網(wǎng)絡(luò)教室不僅提供了一個(gè)資源共享的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還可以使老師和學(xué)生突破時(shí)空局限，通過網(wǎng)上授課、網(wǎng)上提問、網(wǎng)上作答甚至網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)上考試等，更大程度地提高學(xué)生與老師交流的便利性。
3實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)化
3.1上機(jī)實(shí)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)結(jié)合，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
如前所述，微機(jī)原理與接口技術(shù)是實(shí)踐性和操作性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是課程教學(xué)的重要方面。筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要，把實(shí)驗(yàn)劃分成上機(jī)實(shí)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)兩部分。
上機(jī)實(shí)習(xí)是理論課程的上機(jī)作業(yè)，主要針對指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。由淺入深地分為驗(yàn)證性題目和設(shè)計(jì)性題目。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者要求學(xué)生在個(gè)人電腦上安裝EMU8086仿真軟件，進(jìn)行程序的編制和調(diào)試，并最終提交上機(jī)實(shí)習(xí)報(bào)告。
操作實(shí)驗(yàn)需要到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也是由淺入深地分為I/O接口基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)兩部分。主要針對微機(jī)I/O接口的學(xué)習(xí)和系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)。I/O接口基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是為了鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，并培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能和方法；設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)是以某一設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向的開放性設(shè)計(jì)題目，學(xué)生也可以在教師的指導(dǎo)下自擬設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目。
以前的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是在設(shè)定好的條件和環(huán)境下進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造力都沒有得到發(fā)揮。筆者進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，將上機(jī)實(shí)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)靈活結(jié)合，有效地協(xié)調(diào)教學(xué)內(nèi)容多和教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)逐步減少的矛盾，有利于學(xué)生課后的學(xué)習(xí)思考、鞏固加深。而且設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開出可以鍛煉學(xué)生的綜合程序設(shè)計(jì)能力和綜合創(chuàng)新能力。
3.2先進(jìn)虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
根據(jù)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在操作實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)間較短，學(xué)生沒有充分時(shí)間對一些異?，F(xiàn)象或程序預(yù)期輸出和實(shí)際輸出不相符的情況進(jìn)行仔細(xì)觀測、研究和試驗(yàn)，只得草草收兵?；蛴捎趯?shí)驗(yàn)設(shè)備的大部分連線已經(jīng)固定，學(xué)生實(shí)際連線操作較少或較簡單，實(shí)驗(yàn)未能使學(xué)生對理論課程內(nèi)容有深刻的感性理解。甚至由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備接口的頻繁插拔，造成設(shè)備的損壞而一時(shí)難以修復(fù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行。
因此，我們在課程教學(xué)，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了先進(jìn)的虛擬儀器仿真技術(shù)-Proteus，來彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的缺陷，增加實(shí)驗(yàn)的靈活性，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。
Proteus是一款嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真軟件，可以分析、仿真各種模擬器件和集成電路，同時(shí)提供示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等虛擬儀器儀表。在Proteus7.5SP3版本中，已經(jīng)開始提供對8086芯片及相關(guān)接口的支持，可以用于微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬仿真。圖3給出了一個(gè)利用8086 CPU、8255A，8251A和8253A進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的仿真原理圖，加上相應(yīng)匯編程序，則可實(shí)現(xiàn)計(jì)算器的仿真。
同樣地，我們可以利用Proteus實(shí)現(xiàn)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的內(nèi)存擴(kuò)展、并行接口、串行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、中斷等實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，也可以利用Proteus仿真軟件進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的綜合知識應(yīng)用能力。
4結(jié)論
從實(shí)際教學(xué)效果來看，通過從課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、課堂教學(xué)方式的優(yōu)化和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化三個(gè)方面對微機(jī)原理與接口技術(shù)課程進(jìn)行改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性有了明顯提高，課堂氣氛活躍，參與度高。對相關(guān)后續(xù)課程和設(shè)計(jì)的跟蹤調(diào)查也表明，學(xué)生在此課程中普遍提高了知識綜合和設(shè)計(jì)能力。
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Exploration on Teaching Optimization of Microcomputer Principle and Interface Technology
CHEN Zhiming
(Department of Electronic Science, Huizhou University, Huizhou 516007, China)
關(guān)鍵詞:微機(jī)原理與接口技術(shù);教學(xué);匯編
中圖分類號:TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 10-0000-01
Brief Talking about Teaching of “Microomputer Principles and Interface Techniques”
Lv Xue
(Huaxia College,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)
Abstract:"Microcomputer Principle and Interface Technology" is a basic course,engineering students is a bridge course,is the basis for turning professional required courses,most students find this course difficult to learn,difficult,boring,tasteless,for these situations teaching us to discuss.
Keywords:Microomputer Principles and Interface Techniques;
Teaching;Assembly
一、引言
計(jì)算機(jī)是上個(gè)世紀(jì)四十年代的產(chǎn)物,世界上的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世于1946年2月15號,當(dāng)時(shí)正處在第二次世界大戰(zhàn)期間,美國的導(dǎo)彈研究所為了計(jì)算導(dǎo)彈的運(yùn)行速度委托了賓詞法尼亞大學(xué)研制計(jì)算機(jī),最終在1946年2月15號研制成功。《微機(jī)原理與接口技術(shù)》在工科專業(yè),特別是電信、檢測、自動(dòng)化的必修課程。
二、課程內(nèi)容及安排
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。主要的重難點(diǎn)包括了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:計(jì)算機(jī)的基本工作原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法、微機(jī)系統(tǒng)與輸入輸出設(shè)備的典型接口電路和接口技術(shù)。
在這里我們可以根據(jù)所授課專業(yè)的不同,總體將內(nèi)容分為兩大部分:微機(jī)原理、接口技術(shù)。
(一)微機(jī)原理部分
1.微型計(jì)算機(jī)的基本概念。
包括計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、分類、趨勢,CPU的發(fā)展歷史,典型的微型計(jì)算機(jī)代表,計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及編碼,將學(xué)生慢慢的帶入到微機(jī)的世界中來。
2.微處理器與總線。
首先介紹微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)總成,使學(xué)生有了微機(jī)系統(tǒng)概念后,再進(jìn)入CPU的學(xué)習(xí),CPU是微機(jī)的核心,那么針對典型的8086和8088CPU進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引線的介紹。在8086/8088CPU的教學(xué)中,重點(diǎn)要注意內(nèi)部存儲(chǔ)器的講授,8086/8088CPU是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)發(fā)展的奠基石,特別是“分段技術(shù)”和“指令預(yù)取隊(duì)列”。
第二部分為總線技術(shù),首先把總線概念給出,再依次介紹總線的的基本功能,與CPU、外設(shè)之間的關(guān)系,最后舉例說明8086/8088系統(tǒng)總線。
3.8086/8088指令系統(tǒng)。
這一部分內(nèi)容是后續(xù)匯編語言程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),指令的尋址方式是指令運(yùn)用的前提條件,指令的功能及編程方法都是在指令的尋址方式之后給學(xué)生介紹,由于指令較多學(xué)生容易出現(xiàn)記憶混亂的現(xiàn)象,我們在講授時(shí)應(yīng)當(dāng)分類總結(jié)。
4.匯編語言程序設(shè)計(jì)。
這一部分內(nèi)容是對前面講授內(nèi)容的總結(jié)及應(yīng)用,匯編語言的設(shè)計(jì)時(shí)以指令為基礎(chǔ)的,首先要給出匯編語言的編程概念,與高級語言的不同之處。其次要多舉例說明匯編語言的編程方法,比如常見的順序程序、分之程序、循環(huán)程序等等。最后對一些常用程序設(shè)計(jì)進(jìn)行舉例說明。
(二)接口技術(shù)部分
這一部分以中斷技術(shù)開始進(jìn)行講解,中斷技術(shù)是《微機(jī)原理與接口技術(shù)中的》的重點(diǎn)內(nèi)容。
1.中斷技術(shù)。
首先要告訴學(xué)生什么是中斷,再依次講解中斷原理,中斷系統(tǒng)組成及其功能,8086的中斷系統(tǒng)等等。中斷的處理過程,中斷向量表;中斷嵌套的概念,在這里還要介紹一種常用的中斷控制器8259A,中斷控制器8259A的功能及使用,編寫初始化程序和中斷服務(wù)程序。初始化控制字和操作控制字的作用和使用。最好舉例子進(jìn)行說明。
2.微型計(jì)算機(jī)的輸入/輸出。
I/O接口的作用和一般結(jié)構(gòu);I/O編址方式和I/O傳送方式;并行接口8255A的原理、模式、輸入/輸出控制及擴(kuò)展方法,使用并行接口器件8255A解決一些簡單實(shí)際問題。
定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的原理及使用方法(工作方式設(shè)定、定時(shí)時(shí)間、常數(shù)計(jì)算、初始化程序)。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程的實(shí)踐性較強(qiáng),在這里我們需要以多實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔助教學(xué),讓學(xué)生能提高動(dòng)手能力。主要可以分為兩大部分:軟件編寫,硬件接口。依據(jù)學(xué)生的專業(yè)性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正的能進(jìn)行控制語言的編寫。
四、學(xué)方法與手段
由于《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程學(xué)時(shí)較長,內(nèi)容較多,難記憶,我們不能用填鴨式的方式進(jìn)行教學(xué),必須想辦法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(一)實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)
教學(xué)采取以學(xué)生自學(xué)為主、教師重點(diǎn)講授為輔,理論與實(shí)踐結(jié)合的方式進(jìn)行。仍以板書授課為主,精講主要內(nèi)容,相對容易或非重點(diǎn)內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué),以彌補(bǔ)課程時(shí)數(shù)不足問題。啟發(fā)式教學(xué)不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息,利用課內(nèi)、外學(xué)習(xí)和掌握知識的能力,而且有助于學(xué)生對問題進(jìn)行分析、判斷和獨(dú)立思考的能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)了融“教”與“學(xué)”為一體、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)為一體、課程教學(xué)和課外教學(xué)為一體的教學(xué)方式,從而取得了良好的教學(xué)效果。根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),恰當(dāng)引入啟發(fā)式教學(xué),活躍課堂氣氛,適當(dāng)互動(dòng),調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
(二)綜合式
將板書、錄像、實(shí)物、課件等教學(xué)方法相結(jié)合,發(fā)揮各自優(yōu)勢,使教學(xué)方法和手段靈活多變,具有激發(fā)學(xué)生的好奇心,對課程不斷有新鮮感的特點(diǎn)。在教學(xué)方法上,重點(diǎn)研究和實(shí)踐如何提高單位時(shí)間的教學(xué)信息量的有效方案、優(yōu)化課堂講授內(nèi)容、協(xié)調(diào)好基礎(chǔ)與新技術(shù)的關(guān)系,并交叉使用講授與自習(xí)兩種方式。
(三)電子課件式
采用生動(dòng)的電子課件,再輔以必要的板書,一方面使抽象的問題(例如電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、接觸器的動(dòng)作等)變得形象具體,另一方面增加了課堂信息量,解決了教學(xué)時(shí)數(shù)與內(nèi)容的矛盾。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；多媒體；比喻；C語言
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是職業(yè)院校計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程任務(wù)是使學(xué)生建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，具有應(yīng)用接口芯片進(jìn)行軟硬件開發(fā)的初步能力。但是，由于目前學(xué)生入學(xué)門檻有所放低，學(xué)生總體素質(zhì)也有所下降，所以如何上好《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程，已成為職業(yè)院校教師必須深思的課題。根據(jù)本人的教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生的反饋信息，并結(jié)合該課程的特點(diǎn)，我在教學(xué)過程中對其教學(xué)方法進(jìn)行了一些探索。
一、微機(jī)教學(xué)中存在的問題
《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程內(nèi)容抽象，知識點(diǎn)多，并具有理論與實(shí)踐、硬件與軟件相結(jié)合等特點(diǎn)，再加上計(jì)劃課時(shí)有限，導(dǎo)致教師很難在有限課時(shí)內(nèi)較好地完成教學(xué)任務(wù)。
這門課程教學(xué)難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣差，普遍感到這門課難學(xué)、難懂，多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，總體概念建立不起來，思路不清晰，學(xué)習(xí)這門課的角度掌握不準(zhǔn)確。
二、明確教學(xué)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
針對該門課程的特點(diǎn)和學(xué)生狀況，為調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，在教學(xué)中，教師首先要讓學(xué)生明確以下幾個(gè)問題：
1. 明確學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)
學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》，我們可以演示規(guī)范的電子表格，播放一段幻燈片作引導(dǎo)；學(xué)習(xí)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》，我們也可通過多媒體演示微機(jī)應(yīng)用的例子開始。如多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過傳感器A/D轉(zhuǎn)換電路采集溫度、壓力等；利用8255A芯片控制LED數(shù)碼管的亮和滅，模擬十字路口的交通燈控制系統(tǒng)等。通過這些演示，一方面能使學(xué)生明確該課程的實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；另一方面能使學(xué)生有一個(gè)總體的認(rèn)識，了解人們是怎樣用微機(jī)進(jìn)行控制的，知道應(yīng)用微機(jī)操作的具體過程。比如在對紅綠燈的演示中，我們可以進(jìn)一步有意通過鍵盤改變程序的內(nèi)容，使燈亮的盞數(shù)發(fā)生變化，延時(shí)時(shí)間加長或縮短，并且在操作中我們也可有意將程序改錯(cuò)，觀察數(shù)碼或屏幕顯示的錯(cuò)誤信息，然后再改正過來正確顯示，從而使學(xué)生了解人機(jī)是怎樣會(huì)話的、人們的意圖是怎樣通過編寫程序控制微機(jī)實(shí)現(xiàn)的。這樣，就能使學(xué)生加深理解該課程的側(cè)重點(diǎn)，掌握編程和接口連接的方法，并能向微機(jī)發(fā)出命令進(jìn)行控制操作。
2. 明確從應(yīng)用的角度學(xué)習(xí)微機(jī)原理，將微機(jī)作為一種工具使用
要使學(xué)生具有計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技能，我們就應(yīng)先從使用的角度、而不是從維修的角度詳細(xì)講整個(gè)系統(tǒng)的工作過程。如汽車是人的代步工具，從使用角度來說應(yīng)學(xué)習(xí)駕駛技術(shù)、考駕照，而不是學(xué)一定難度的維修；同樣電腦代替不了人腦，但其作為一種工具，可幫助人們實(shí)現(xiàn)工業(yè)、交通的自動(dòng)控制。所以，按照心理學(xué)上認(rèn)知規(guī)律，要先從應(yīng)用角度學(xué)會(huì)如何操作微機(jī)，實(shí)現(xiàn)其控制功能，而不是一開始就要對整體微機(jī)系統(tǒng)和工作原理進(jìn)行深入分析，對微機(jī)故障進(jìn)行維修。因此，對于編程序要著重學(xué)習(xí)CPU的寄存器、中斷方式、存儲(chǔ)器的地址分配、端口地址等，對于接口的連接要熟悉典型接口芯片的功能、各個(gè)引腳特性、工作方式等。
三、改進(jìn)教學(xué)方法，突破難點(diǎn)
1. 利用多媒體教學(xué)，使抽象內(nèi)容形象化
由于微機(jī)內(nèi)部芯片的高度集成化，其工作原理講解起來比較抽象，工作過程難于理解。特別像寄存器、存儲(chǔ)單元內(nèi)容看不見、摸不著，傳統(tǒng)的教學(xué)方式效果不理想。為此，我們可利用多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)，將抽象、復(fù)雜的內(nèi)容采用直觀、形象的多媒體課件進(jìn)行演示，化抽象為具體、化難為易，以利于學(xué)生理解和掌握，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
教材中各種圖比較多，如原理圖、時(shí)序圖以及流程圖等，如果我們用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，既費(fèi)時(shí)又不規(guī)范。而運(yùn)用多媒體課件輔助教學(xué)，可很快直觀地展示給學(xué)生，對重點(diǎn)內(nèi)容可用不同的顏色標(biāo)注，需強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容可用閃爍方式顯示，使學(xué)生緊跟老師的思路，既省去了大量的板書時(shí)間，又以整齊、美觀和可重現(xiàn)等方式展現(xiàn)課程內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。實(shí)踐證明，采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，可以把原本枯燥的硬件課程講解得生動(dòng)易懂，加深學(xué)生對理論知識的理解，達(dá)到事半功倍的效果。
2. 形象比喻，深入淺出
比喻就是打比方，根據(jù)事物之間的相似點(diǎn)，把某一事物比作另一事物，把抽象的事物變得具體，把深?yuàn)W的道理變得淺顯。該課程內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來困難較多，在教學(xué)過程中，我們可拿一些生動(dòng)、形象的例子來作比喻，以便學(xué)生理解和掌握。
如尋址方式，指令操作首先要尋找操作對象的操作數(shù)，為提高CPU的運(yùn)行速度，CPU中設(shè)有寄存器可暫存數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)主要存在存儲(chǔ)器中。若操作數(shù)在寄存器中可直接找到，就是直接尋址；若操作數(shù)在存儲(chǔ)器中不能直接找到，可通過寄存器中的有關(guān)信息找到，即寄存器間接尋址。我們可用去宿舍找學(xué)生作比喻，若知道學(xué)生的具體房間號，可以直接去找（直接尋址），不知道可以去宿舍值班室詢問，得知學(xué)生房間號后再找到學(xué)生，這就類似于寄存器的間接尋址。
又如中斷引入解決了高速CPU與低速外設(shè)信息的交換問題，CPU由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，采用分時(shí)操作，從而大大提高了效率。如何使學(xué)生理解中斷的執(zhí)行過程，我們可用優(yōu)秀售貨員或以教學(xué)講課中學(xué)生有問題舉手提問作比喻，教師允許學(xué)生提問并作出回答，即為響應(yīng)中斷和執(zhí)行教學(xué)中斷服務(wù)的程序過程。
另外，刷新可用慢撒氣的自行車作比喻，中斷擴(kuò)展電路8259A可比作經(jīng)理的秘書等。課本中許多枯燥抽象的問題，多能與生活中的事情聯(lián)系起來，通過恰當(dāng)?shù)谋扔鲿?huì)使它們變得生動(dòng)形象，易于被學(xué)生理解和接受。
四、結(jié)合C語言學(xué)習(xí)匯編語言
建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)不是被動(dòng)接受刺激的過程，而是學(xué)習(xí)者通過新舊知識經(jīng)驗(yàn)間反復(fù)的、雙向的意義建構(gòu)過程。因此，學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)對于學(xué)習(xí)新知識具有重要的作用。多數(shù)學(xué)生已有了高級語言的基礎(chǔ)，如C語言，教學(xué)過程中我們可利用學(xué)生已有的知識、熟知的事物恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用類比，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣就會(huì)很濃，更重要的是學(xué)生對所學(xué)的知識不容易遺忘，而且能達(dá)到“舉一反三”“觸類旁通”的效果。
如兩種語言設(shè)計(jì)中相似之處較多：（1）程序設(shè)計(jì)的基本步驟：分析題目確定算法、畫程序流程圖、編寫源程序、上機(jī)調(diào)試。（2）程序的四種基本結(jié)構(gòu)：順序、選擇（分支）、循環(huán)、函數(shù)（子程序）。（3）典型程序的算法：找最大值、最小值，冒泡排序，對分查找等。
又如兩種語言的不同之處：在輸入、輸出部分中，C語言是高級語言，輸入、輸出分別由賦值語句、輸入函數(shù)（scanf）、輸出函數(shù)（printf）實(shí)現(xiàn)，如X=3對于數(shù)據(jù)放在哪不用考慮；而匯編語言是面向機(jī)器的語言，因此編程應(yīng)了解對應(yīng)微型機(jī)的結(jié)構(gòu)，如存儲(chǔ)區(qū)的地址分配、外設(shè)端口地址分配，然后分配程序所要使用的存儲(chǔ)器、寄存器，規(guī)定數(shù)據(jù)輸入、輸出的方式等。因此，用匯編語言要考慮數(shù)據(jù)放在存儲(chǔ)器哪個(gè)單元，如何找到即用什么尋址方式取出操作數(shù)，數(shù)據(jù)處理完后還要考慮放回到哪個(gè)存儲(chǔ)單元，或通過哪個(gè)端口輸出等。
這樣，結(jié)合C語言學(xué)習(xí)匯編語言，既便于學(xué)生對匯編語言的理解，又加深了學(xué)生對C語言內(nèi)容的掌握。
在《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)中，我們針對教材和學(xué)生的實(shí)際，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，使枯燥抽象的內(nèi)容變得形象生動(dòng)、深入淺出，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也使教學(xué)質(zhì)量在不斷提高?？傊?，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)改革不可能一蹴而就，需要職業(yè)學(xué)校的教師進(jìn)行不斷地探索和實(shí)踐。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：自投裝置；切換原理；切換判斷；故障處理
中圖分類號：TM文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2012)022-0190-01
1備自投裝置概述
隨著電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，對供電的可靠性逐漸提高，例如有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和電氣規(guī)程規(guī)定，對于一級負(fù)荷應(yīng)該采用兩個(gè)完全獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障或者停電檢修時(shí)，應(yīng)外一個(gè)獨(dú)立電源能繼續(xù)供電。在各種發(fā)電廠中，微機(jī)備自投裝置主要用于廠用電備用線路、備用變壓器的自動(dòng)投入。由于備自投裝置能夠提高供電的可靠性，并且其投資費(fèi)用較低，故在發(fā)電廠、變電站和各級配電網(wǎng)中都普遍應(yīng)用。
2微機(jī)備自投裝置的基本原理
1）微機(jī)備自投裝置保護(hù)功能的基本原理。備自投裝置的發(fā)展經(jīng)歷了整流型、晶體型、集成電路型和微機(jī)型四個(gè)階段，各個(gè)階段的主要在于邏輯功能的實(shí)現(xiàn)和對電壓量、電流性和開關(guān)量的運(yùn)算方式的區(qū)別。目前微機(jī)型備用自投裝置成為市場中的主流產(chǎn)品，它是將各個(gè)采集得到的模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換或壓頻變換器的方式轉(zhuǎn)換成開關(guān)量，然后對開關(guān)量進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果使相關(guān)斷路器動(dòng)作。
圖1為廠用電的一次接線，該接線系統(tǒng)有兩條進(jìn)線、兩臺(tái)變壓器一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)備用或兩臺(tái)變壓器并行運(yùn)行。當(dāng)該系統(tǒng)采用以下運(yùn)行方式時(shí)：1DL、3DL合，2DL斷開，則線路1帶兩段母線并列運(yùn)行，線路2為備用線路。當(dāng)1#進(jìn)線電源因檢修或故障被斷開后，2#進(jìn)線開關(guān)應(yīng)自動(dòng)投入，且只允許動(dòng)作一次。
微機(jī)備自投裝置在充電完成后，動(dòng)作過程是：Ⅰ母線無壓（母線電壓小于定值），U2有壓（檢2＃線路有壓投入），I1進(jìn)線無流，經(jīng)T1延時(shí)跳開1DL。保護(hù)確認(rèn)1DL跳開后，且Ⅱ母線無壓則延時(shí)T2合2DL。
根據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，備自投滿足以下條件下，其功能才能得到充分發(fā)揮：①備自投裝置應(yīng)該在停電的較短時(shí)間范圍內(nèi)，把供電電源切換到備用電源；②備自投裝置必須在備用電源的工作母線失壓時(shí)動(dòng)作；③為了避免母線上發(fā)生持續(xù)性故障時(shí)備用電源被投入到故障元件上，備自投裝置必須動(dòng)作一次；④當(dāng)備用電源沒有電壓時(shí)，備自投裝置動(dòng)作沒有任何效果，因此在此情況下，備自投裝置不應(yīng)該動(dòng)作；⑤備自投裝置不應(yīng)在電壓互感器的熔斷器斷開的情況下動(dòng)作。
2）微機(jī)備自投的邏輯判據(jù)。微機(jī)備自投裝置從根本上講屬于簡單的邏輯運(yùn)算，性能優(yōu)良的微機(jī)備自投裝置要具有完善的備自投邏輯方案，除此之外還要根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能不切實(shí)際地設(shè)計(jì)適應(yīng)一切故障情況的邏輯判斷，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致邏輯關(guān)系的復(fù)雜，也會(huì)使設(shè)備的可靠性大大降低。
3微機(jī)備自投裝置的應(yīng)用
1）IMP-3802微機(jī)備自投裝置介紹。IMP-3802微機(jī)備自投裝置具有自動(dòng)選擇自投方案、自動(dòng)識別運(yùn)行方式、分段母聯(lián)電流保護(hù)、分段母線電流速斷保護(hù)和PT斷線告警等功能。該裝置采用32位DSP，具有處理速度快，測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有完整的動(dòng)作記錄和外部開關(guān)量監(jiān)視功能，同時(shí)還具有友好的人機(jī)界面，支持RS485、RS232通訊方式。交流電壓回路連續(xù)工作時(shí)能夠承受1.2倍的額定電壓，允許10s的1.4倍額定電壓。交流電流回路連續(xù)工作時(shí)能夠承受2倍的額定電流，允許10s的10倍額定電流。
2）微機(jī)備自投裝置的啟動(dòng)條件。微機(jī)備自投裝置啟動(dòng)的條件是工作母線失壓，為了防止電壓波動(dòng)導(dǎo)致的誤動(dòng)作，IMP-3802微機(jī)備自投裝置設(shè)置的有啟動(dòng)延時(shí)。為了防止微機(jī)備自投裝置對線路倒送電，備自投裝置在延時(shí)啟動(dòng)后跳一次斷路器，并且把檢查斷路器跳位輔助觸點(diǎn)作為啟動(dòng)合閘的必要條件。對于供電容量大、供電線路長、對連續(xù)供電要求高的重要負(fù)荷一般采用直接自投方式。
3）微機(jī)備自投裝置應(yīng)用中的一些特殊問題處理。①無功補(bǔ)償電容器的處理。對于線路中的無功補(bǔ)償電容器，補(bǔ)償電容器如果設(shè)備有低壓保護(hù)功能，為了避免重合閘時(shí)母線帶電后損壞補(bǔ)償電容器，當(dāng)工作電源出現(xiàn)故障或斷開檢修時(shí)，低壓保護(hù)功能應(yīng)該先切除補(bǔ)償電容器，然后再啟動(dòng)備用電源供電；②多級備自投的配合。當(dāng)電力系統(tǒng)中設(shè)置有多級微機(jī)備自投裝置時(shí)，應(yīng)該綜合考慮多級備自投設(shè)備之間的關(guān)系。實(shí)際工作中一般的原則是高可靠性、高電壓等級、斷電后影響面較大的備自投裝置優(yōu)先動(dòng)作。低可靠性、低電壓等級、斷電后影響面較小的備自投裝置后動(dòng)作。
4）使用維護(hù)及故障處理。①使用維護(hù)：IMP-3802微機(jī)備自投裝置在使用時(shí)要保證環(huán)境溫度在-5℃～+50℃；大氣壓力在86～106kPa；相對濕度在5%～95%；環(huán)境介質(zhì)中不能有導(dǎo)致絕緣損壞的腐蝕性氣體。裝置在投運(yùn)之前首先要進(jìn)行外觀檢查，檢查裝置的外觀是否有撞擊、損壞，檢查裝置的液晶顯示屏是否完好，檢查裝置的鍵盤是否靈活。然后要進(jìn)行通電檢查，當(dāng)按照接線圖給裝置接通電源之后，觀測裝置的運(yùn)行指示燈是否不停的閃爍。最后要根據(jù)裝置的操作指南對設(shè)置進(jìn)行操作，檢查是否有功能上、操作上和顯示上的異常；②故障處理：IMP-3802微機(jī)備自投裝置本身具有監(jiān)視功能和完善的自診斷能力，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠進(jìn)行具體的定位。一旦裝置出現(xiàn)故障，裝置在自檢中會(huì)對故障的類型和故障具置進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，并且把故障信息進(jìn)行保存和輸出。例如裝置設(shè)置的有PT斷線告警功能，當(dāng)PT斷線后，保護(hù)裝置會(huì)立刻輸出報(bào)警信號。同時(shí)裝置具有故障模擬功能，可以模擬的故障有A/D故障、RAM故障和出口通道故障等。
4結(jié)束語
微機(jī)備自投裝置由于大大提高了供電的可靠性，并且其投資費(fèi)用較低，使用方便，目前，在發(fā)電廠、變電站和各級配電網(wǎng)中得到了普遍
應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理與接口 教學(xué)改革
探討
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-2422(2010)02-0049-02
1 課程教學(xué)改革探討
1，1教學(xué)設(shè)計(jì)改革
為了避免學(xué)生因課程知識點(diǎn)多、難度大而對課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼，教師有必要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理組織，對教學(xué)過程進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。
首先要上好第一堂課。俗話說的好，好的開始等于成功的一半。在開始講授課程內(nèi)容之前，很有必要強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，告訴學(xué)生“態(tài)度決定一切”，讓學(xué)生全面了解課程的性質(zhì)與地位、課程的教學(xué)主線、課程的教法與學(xué)法及課程的考核方式，強(qiáng)調(diào)“我要你學(xué)”和“你自己要學(xué)”所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力與學(xué)習(xí)效果是完全不同的，同時(shí)，可以通過演示幾個(gè)實(shí)用而簡單的小程序來增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的畏懼感，如用匯編語言編寫的摧毀CMOS密碼小程序、鋼琴演奏程序等。微機(jī)原理與接口課程涉及到計(jì)算機(jī)的軟件與硬件兩個(gè)方面的知識，而關(guān)鍵點(diǎn)又在于應(yīng)用，即把硬件與軟件結(jié)合起來用于實(shí)踐，所以強(qiáng)調(diào)課程的考核主要是學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)過程與知識應(yīng)用能力的考核，學(xué)生沒有必要死記硬背書本理論，關(guān)鍵是理解這些理論知識。并將其應(yīng)用到微機(jī)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)中去。
其次要明確一條主線，把握兩個(gè)方面，抓住一個(gè)關(guān)鍵。在微機(jī)原理與接口的教學(xué)過程以計(jì)算機(jī)組成為主線，即從微處理器―>存儲(chǔ)器―>I／O接口―>外設(shè)，這樣做有利于學(xué)生把所學(xué)的知識串聯(lián)起來。微機(jī)原理與接口課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)軟件和硬件兩部分。在軟件方面，對微處理器來說，程序員關(guān)注的是寄存器，對存儲(chǔ)器來說，程序員關(guān)注的是邏輯地址，而對于端口，程序員關(guān)注的是端口號或地址；在硬件方面，更多的是關(guān)注硬件的功能，硬件之間的連接、通信方式與應(yīng)用，而且只有應(yīng)用才可能把計(jì)算機(jī)軟件和硬件兩部分有機(jī)的結(jié)合起來。在教學(xué)過程教師必須把握理論以“必需、夠用”為原則，并將相關(guān)的內(nèi)容科學(xué)地組合到一起。例如在講述軟件部分時(shí)，可將“指令系統(tǒng)”這一章節(jié)的轉(zhuǎn)移指令與分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)相結(jié)合，標(biāo)志操作指令與標(biāo)志寄存器相結(jié)合，串處理指令與循環(huán)程序設(shè)計(jì)相結(jié)合，中斷指令與中斷系統(tǒng)相結(jié)合，輸入輸出指令與輸入輸出系統(tǒng)相結(jié)合，這樣做可以幫助學(xué)生理解匯編指令的用途，并對匯編指令進(jìn)行分類總結(jié)，有利于學(xué)生編程能力的培養(yǎng)與提高。在講述硬件部分時(shí)，采用先綜合后具體，重應(yīng)用與輕細(xì)節(jié)的方式。對于微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的各種接口芯片，首先介紹其功能與應(yīng)用場合，然后再介紹芯片的具體細(xì)節(jié)，重點(diǎn)介紹芯片與其它功能部件的配合、連接與應(yīng)用。另外，在教學(xué)過程中必需注重把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件兩部分有機(jī)的結(jié)合起來，注重接口技術(shù)的應(yīng)用，最好是借助于實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)案例與實(shí)驗(yàn)來完成這部分教學(xué)任務(wù)，向?qū)W生介紹怎樣利用芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)際應(yīng)用，這樣做有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程采用課程設(shè)計(jì)來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，比如同樣是“交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，將其改為“具有倒計(jì)時(shí)功能的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”這樣一個(gè)課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生可以有多種不同的方案來完成。延時(shí)部分可以是軟件延時(shí)，也可以是硬件延時(shí)；數(shù)碼管可以用單個(gè)數(shù)碼管，也可用雙數(shù)碼管：數(shù)碼管的顯示控制可以用并行接口芯片8255，也可以用鍵盤、顯示器接口芯片8279。學(xué)生以三人為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)組員扮演不同的角色，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，教師扮演的是編導(dǎo)角色，不斷地給予學(xué)生指導(dǎo)與鼓勵(lì)，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)，幫助學(xué)生自己逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。
另外，為了強(qiáng)化記憶，教學(xué)過程應(yīng)注重與英語結(jié)合。在講授指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容時(shí)，將匯編語言指令的英文全稱告訴學(xué)生，同時(shí)在讀寫程序語句時(shí)也用英文讀出指令，例如：
XCHG――>exchange 交換
LEA――>load effective address 取有效地址
JMP――>jump跳轉(zhuǎn)
REPNE――>repeat nol equal 不相等重復(fù)
DW――>define word定義字
同理在介紹芯片管腳時(shí)，也把其英文告訴學(xué)生。例如：CS――>chip select片選Cs上面的橫線表示低電平有效ALE――>address lock enable地址鎖存允許INTA――>interrupt acknowledge中斷響應(yīng)DTR――>data Ierminal ready數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好
這樣做不僅有助于強(qiáng)化學(xué)生記憶，而且有利于學(xué)生積累專業(yè)英語詞匯，提高英語聽說能力，同時(shí)也有利于學(xué)生查閱相關(guān)英文資料。
1，2實(shí)踐教學(xué)改革
實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)是提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)的重要保證。對于高職工科專業(yè)學(xué)生，其教學(xué)的最終目的是要培養(yǎng)學(xué)生的知識與技術(shù)的應(yīng)用能力，使其樹立工程的概念，這一點(diǎn)僅靠課堂講授是解決不了問題的，因?yàn)樵S多知識只有通過實(shí)踐教學(xué)才能真正地去理解與掌握，許多能力也只有親手操練才能得到培養(yǎng)，為此，必須開設(shè)與微機(jī)接口技術(shù)相配套的大量實(shí)驗(yàn)課程，在課程教學(xué)的最后階段還要開展相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)來完成教學(xué)內(nèi)容，通過實(shí)踐教學(xué)鞏固和加深課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)際工作技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與工作作風(fēng)，讓學(xué)生能將每一個(gè)實(shí)踐任務(wù)都作為一個(gè)工程去完成。
由于現(xiàn)在的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是集微處理器8086和外配PC機(jī)及其兼容機(jī)于一體的高科技實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富、合理，系統(tǒng)都提供了幾十個(gè)軟硬件實(shí)驗(yàn)程序，但其實(shí)驗(yàn)過程中要求學(xué)生自己編制程序和連接導(dǎo)線的地方比較少，這樣，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在客觀上就已經(jīng)為缺乏自覺性的學(xué)生提供了偷懶的機(jī)會(huì)，有些學(xué)生會(huì)直接調(diào)用系統(tǒng)中的程序來完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)果實(shí)驗(yàn)是做了卻收效甚少，所以指導(dǎo)教師必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與情況，對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，增加“設(shè)計(jì)型”與“創(chuàng)新型”實(shí)驗(yàn)，減少這種“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)過仔細(xì)思考并對實(shí)驗(yàn)程序和連線做出相應(yīng)設(shè)計(jì)，最后還需要經(jīng)過嚴(yán)格的調(diào)試過程才能完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使學(xué)生每通過一次實(shí)驗(yàn)都能舉一反三、靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。實(shí)踐課中可以安排實(shí)驗(yàn)小組之間進(jìn)行現(xiàn)場PK來活躍實(shí)踐課的課堂氣氛，成立課程興趣小組，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)隊(duì)精神和集體榮譽(yù)感。
在課程的所有理論知識都講授完后，一定要開展相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠使學(xué)生進(jìn)一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認(rèn)識和理解，使學(xué)生的設(shè)計(jì)水平和對所學(xué)的知識的應(yīng)用能力以及分析問題、解決問題的能力得到全面提高。教師在設(shè)計(jì)微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，題目可以出得含糊一點(diǎn)，讓學(xué)生有自己的創(chuàng)新思維空間，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)完整的接口電路與編制相應(yīng)的匯編語言源程序，并要求學(xué) 生在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上調(diào)試通過。學(xué)生在接到課題后，可以結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，先做一個(gè)社會(huì)實(shí)踐調(diào)查，收集業(yè)界這方面問題解決的常規(guī)辦法，并利用網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，找到最好的設(shè)計(jì)方法去解決問題，使自己的設(shè)計(jì)盡量能模擬出真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境，這也是對學(xué)生將書本知識轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用能力的一個(gè)考驗(yàn)，當(dāng)然，如果有條件話，通過和企業(yè)合作建立全真的開發(fā)環(huán)境，使學(xué)生在校期間就能接受最真實(shí)的業(yè)界主流技術(shù)培訓(xùn)與應(yīng)用，教學(xué)效果會(huì)更好。
1，3課程考核形式改革
傳統(tǒng)的課程考核辦法是平時(shí)成績占30％，期末考試成績占70％，這種考核方式會(huì)讓學(xué)生疲于理論知識的死記硬背。改革傳統(tǒng)的考核方法，突出過程評價(jià)，變“終結(jié)性考試”為“學(xué)習(xí)過程考核”，變“知識考試”為“能力考核”是微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)改革的重要方面。在實(shí)施過程中，要以學(xué)生為主體，認(rèn)真貫徹高職教育“以就業(yè)為導(dǎo)向，素質(zhì)為核心，能力為本位”的培養(yǎng)模式，所以要加大實(shí)踐的考核比重。
過程考核可分為理論考核、實(shí)踐考核和素質(zhì)考核三個(gè)部分。其中理論考核主要以教學(xué)大綱要求的基本理論及重點(diǎn)為依據(jù)，以試卷形式進(jìn)行理論考試，結(jié)合學(xué)生的聽課過程、提問與問題回答能力、學(xué)生完成作業(yè)能力與實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力以及學(xué)生查詢資料能力等方面進(jìn)行考核，所占比例為30％：實(shí)踐考核主要依據(jù)教學(xué)大綱中對實(shí)踐部分的要求，結(jié)合學(xué)生的實(shí)踐操作情況，對學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力、探索能力、完成實(shí)踐任務(wù)的能力、實(shí)驗(yàn)課中按工程思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的能力以及學(xué)生最終課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況等方面進(jìn)行綜合考核，所占比例為40％；素質(zhì)考核主要對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，是否按企業(yè)對員工的要求處理好個(gè)人與集體的關(guān)系，是否有集體榮譽(yù)感，是否有團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神，是否積極參與團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，是否按時(shí)完成交辦的各項(xiàng)任務(wù)以及完成任務(wù)是否遵守規(guī)范等方面進(jìn)行考核，所占比例為30％。這種過程考核辦法有利于培養(yǎng)學(xué)生知識運(yùn)用能力、邏輯思維能力、分析判斷能力、自我學(xué)習(xí)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力與社會(huì)適應(yīng)能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性，使學(xué)生從疲憊的應(yīng)試教育中解脫出來。
《微機(jī)原理》這門課是學(xué)分制改革以來全國各高校重點(diǎn)建設(shè)的實(shí)踐性專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是工科電子類及很多非計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要講述目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的INTEL 80X86系列微機(jī)原理及匯編語言程序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的基本組成、工作原理，以及與常用外設(shè)的硬件連接等知識，是學(xué)生初步具有應(yīng)用危機(jī)系統(tǒng)軟、硬件的能力，為更廣泛的計(jì)算機(jī)應(yīng)用打下基礎(chǔ)，為學(xué)生將來進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)或從事IT行業(yè)相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。然而，在學(xué)習(xí)這門課程之初，一些非電類專業(yè)，如應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，《程序設(shè)計(jì)語言》、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》等先修課的基礎(chǔ)并不牢固，也未進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，大部分學(xué)生對計(jì)算機(jī)內(nèi)部的構(gòu)造還不十分了解。傳統(tǒng)的授課方式導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)微機(jī)原理理論性強(qiáng)，知識點(diǎn)多的基礎(chǔ)知識時(shí)略顯枯燥，無法理解內(nèi)部指令流和數(shù)據(jù)流的工作過程，在接觸接口芯片應(yīng)用系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)技術(shù)這部分知識點(diǎn)時(shí)，覺得難以理解；在學(xué)習(xí)匯編語言程序設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)，覺得指令晦澀難懂，無從下手。加之實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置死板，并且大多數(shù)是以實(shí)驗(yàn)箱為主，學(xué)生只做簡單連線，使用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上現(xiàn)有的程序敲入運(yùn)行再根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可，根本無法真正掌握用匯編語言設(shè)計(jì)硬件驅(qū)動(dòng)和控制程序的方法。學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)型沒有的到發(fā)揮，實(shí)際動(dòng)手能力也沒有得到鍛煉，后續(xù)再進(jìn)行軟、硬件結(jié)合的綜合項(xiàng)目開發(fā)就會(huì)非常困難了。基于這些原因，進(jìn)行《微機(jī)原理》這門課程的教學(xué)改革就顯得非常有必要了。近些年來，結(jié)合以上這些問題，并根據(jù)對不同專業(yè)學(xué)生課堂授課經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)過程，我們從教案編排，授課方法和教學(xué)實(shí)踐幾方面進(jìn)行了有益探索和改革，并取得了良好的效果。
1 結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合培養(yǎng)方案，重新編排、整合教案
《微機(jī)原理》這門課程，我們除了針對電氣與自動(dòng)化控制、測控技術(shù)、信息工程專業(yè)開設(shè)外，還特別在應(yīng)用物理和應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的第5學(xué)期作為必修的專業(yè)基礎(chǔ)課開設(shè)，目的是使學(xué)生掌握這門綜合專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生認(rèn)識硬件，開發(fā)硬件的能力，畢業(yè)后能在工業(yè)自動(dòng)化、測控和信息通訊技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行綜合的應(yīng)用。一般專業(yè)開課課時(shí)為56課時(shí)，可以根據(jù)所定教材依章節(jié)進(jìn)行講授。但是像應(yīng)用物理，特別是應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，我們對學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力要求低于其他專業(yè)，所以一般課時(shí)安排為48課時(shí)。在較少的課時(shí)下，如何讓學(xué)生掌握整個(gè)課程對應(yīng)的知識點(diǎn)，并深入理解重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行綜合應(yīng)用，在授課過程中就應(yīng)該對教案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼暇幣帕?。我們可以采取分散知識點(diǎn)[2]的方法，將學(xué)生必須掌握的內(nèi)容整合為12個(gè)知識點(diǎn)，每次課講授一個(gè)知識點(diǎn)。例如，在以往的授課方案中，在介紹完8088CPU的引腳及功能后，緊接著會(huì)介紹CPU的功能結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部EU及BIU和14個(gè)寄存器，以及存儲(chǔ)器組織，然后才介紹CPU作為芯片的工作時(shí)序。而在工作時(shí)序的講解過程中又會(huì)大量引用CPU的各個(gè)引腳介紹不同時(shí)鐘周期的工作過程[1]。由于學(xué)生第一次學(xué)習(xí)芯片，各引腳的名稱和作用掌握起來比較困難，如果授課進(jìn)程較快，學(xué)生在還沒有完全掌握引腳功能的情況下，又要記憶寄存器名稱、作用和分段存儲(chǔ)的原理，這樣造成了知識點(diǎn)的記憶斷裂，最后在學(xué)習(xí)工作時(shí)序時(shí)就會(huì)完全想不起來各個(gè)引腳的功能，影響了學(xué)生對總線周期的理解。我們可以這樣進(jìn)行整合：先介紹8086CPU的特點(diǎn)，再介紹功能結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器組織，讓學(xué)生對CPU的整體結(jié)構(gòu)有一個(gè)了解，然后再講CPU芯片的引腳功能，再趁熱打鐵結(jié)合各引腳不同時(shí)鐘周期的工作講解CPU芯片的工作時(shí)序。再比如，操作數(shù)的尋址方式這個(gè)知識點(diǎn)也是很重要卻不容易理解的一部分內(nèi)容，一般教材是將所有尋址方式混雜在一起不分類型的安排，我們可以這樣進(jìn)行整合：先介紹計(jì)算機(jī)內(nèi)部操作數(shù)的類型--立即數(shù)，寄存器操作數(shù)，存儲(chǔ)器操作數(shù)。接著分析計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)是如何尋找這些操作數(shù)的，也即操作數(shù)的尋址方式問題，所以由此就產(chǎn)生了立即數(shù)尋址、寄存器尋址，和存儲(chǔ)器尋址這三大類尋址方式，在存儲(chǔ)器尋址方式這一大類下，再講解直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對尋址等尋址方式，這樣一體化安排，更容易理解和掌握。
2 通過生活實(shí)例，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，提高學(xué)生興趣和主動(dòng)性
在傳統(tǒng)的授課方法中，老師往往采取板書授課或者多媒體授課，在一堂課中，不停的在黑板上寫，占用了大部分時(shí)間；或者在講PPT過程中不斷地翻頁。單純的使用這兩種方法都會(huì)使學(xué)生難以集中思想去聽完完整的50分鐘，所以課堂效果不理想。我們可以采取板書和多媒體相結(jié)合的方法，在教師不斷地啟發(fā)下，詳細(xì)復(fù)雜的知識點(diǎn)和芯片結(jié)構(gòu)圖等采用幻燈片放映，而各章節(jié)框架采用板書的形式，結(jié)合教師的設(shè)問和提問，不斷讓學(xué)生處于好奇和思考的學(xué)習(xí)過程中，這樣教師也擺脫了繁重的板書，學(xué)生也變得活躍而充滿求知欲望，課堂效果良好。
比如，在區(qū)分寄存器與存儲(chǔ)器時(shí)，我們可以把身體比作CPU，從生活中的儲(chǔ)物袋對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)。要進(jìn)行存儲(chǔ)，可以把距離身體很近的褲兜比作寄存器，而將手中的大量購物袋比作存儲(chǔ)器。當(dāng)我們購物完畢，手中提著10個(gè)塑料袋，同時(shí)褲子上有四個(gè)口袋。當(dāng)你有一塊零錢時(shí)，你會(huì)把它存放到哪？學(xué)生只要稍作想象，就會(huì)答出存進(jìn)褲兜，也就是寄存器中，因?yàn)檫@里方便存取。倘若存入10個(gè)塑料袋中的某一個(gè)，你要上車投幣時(shí)，恐怕車走了，你的一元錢還沒找到。通過這個(gè)例子啟發(fā)學(xué)生，寄存器距離CPU近，雖然容量小，但是使用方便，存取速度快；而存儲(chǔ)器容量大，但是進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，存取速度慢，而且需要知道明確的地址。通過這個(gè)實(shí)例，不但加深了學(xué)生對寄存器和存儲(chǔ)器存取方法的認(rèn)識，而且提高了學(xué)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)的興趣。再比如，CPU對存儲(chǔ)器的操作方式分為讀和寫兩種方式，很多學(xué)生分不清讀操作和寫操作的數(shù)據(jù)流向。如果將CPU比作大腦，當(dāng)我們在讀書的時(shí)候，是把書上的數(shù)據(jù)往腦子里讀，同理從存儲(chǔ)器向CPU傳送數(shù)據(jù)時(shí)，稱為為存儲(chǔ)器讀；我們在寫字時(shí)，是把腦子里的事往書上寫，同理由CPU向存儲(chǔ)器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，稱為存儲(chǔ)器寫。通過這種實(shí)例啟發(fā)學(xué)生，還可以理解I/O指令中，IN輸入指令為讀外設(shè)，OUT輸出指令為寫外設(shè)指令。如果能把學(xué)生難以理解或記憶的知識用日常生活中的實(shí)例加以啟發(fā)講解，再抽象的問題學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生濃厚的興趣，形成習(xí)慣后，學(xué)生會(huì)自發(fā)聯(lián)想生活實(shí)際去理解問題，從而變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，課堂效果良好。
3 調(diào)整實(shí)驗(yàn)大綱，因材施教改變實(shí)踐教學(xué)模式，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力
理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，《微機(jī)原理》這門課程不但具有很強(qiáng)的理論性，而且具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，很多理論知識只有通過實(shí)踐教學(xué)才能得以真正理解。如果只是單純的進(jìn)行理論分析，就會(huì)讓學(xué)生覺得枯燥乏味，逐漸缺乏參與與學(xué)習(xí)的積極性[3]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)往往采用實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生通過簡單連線和運(yùn)行現(xiàn)有程序?qū)π酒M(jìn)行功能驗(yàn)證，即使是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也是如此。在這種實(shí)驗(yàn)氛圍下，學(xué)生對于較難的軟硬件問題不愿動(dòng)腦筋思考，更加缺乏自主創(chuàng)新的意識，所以勢必要對實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊右愿母铩?/p>
3.1 成立學(xué)研小組，以小組為中心，開展各項(xiàng)實(shí)踐項(xiàng)目，達(dá)到實(shí)踐目的
以往的實(shí)驗(yàn)往往將學(xué)生分為2人一組，學(xué)生按部就班照著教師，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟完成實(shí)驗(yàn)，結(jié)果導(dǎo)致大部分同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告是同一版本，沒有達(dá)到鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的。在實(shí)踐教學(xué)改革中，我們打破以教師為核心的單一教學(xué)模式，讓學(xué)生自發(fā)成立學(xué)研小組，由教師指導(dǎo)，開展與課程相關(guān)知識內(nèi)容的程序設(shè)計(jì)和芯片與電路相結(jié)合的應(yīng)用設(shè)計(jì)創(chuàng)新，通過小組學(xué)習(xí)和討論、實(shí)踐，不斷深化理論知識，鍛煉動(dòng)手能力增強(qiáng)創(chuàng)新意識；于此同時(shí)，新增一些綜合實(shí)驗(yàn)和自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以學(xué)研小組為中心鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成從實(shí)驗(yàn)方案到芯片選擇及程序填寫的全過程；在畢業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐等實(shí)際動(dòng)手環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)適當(dāng)增加與微機(jī)原理相關(guān)的課題，給學(xué)生適當(dāng)?shù)恼故緳C(jī)會(huì)，切實(shí)達(dá)到實(shí)踐的目的。
3.2 結(jié)合課本知識，在實(shí)踐中擴(kuò)充知識面，提高學(xué)生綜合開發(fā)能力和開發(fā)興趣
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中反映接口芯片應(yīng)用系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)技術(shù)這部分知識點(diǎn)難以理解，只能死機(jī)硬背一些芯片的引腳功能和工作方式，實(shí)際應(yīng)用起來覺得無從下手。而且很多課本上介紹的接口芯片在市面上實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)很少，甚至不再生產(chǎn)了，這就導(dǎo)致在使用此類芯片時(shí)，只能靠實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部集成的現(xiàn)有設(shè)計(jì)，這樣大部分對理論知識理解都不夠透徹的學(xué)生就無法真正學(xué)會(huì)芯片的應(yīng)用，自主創(chuàng)新就更難了。授課教師可以利用市面時(shí)下流行的系統(tǒng)開發(fā)工具，根據(jù)教學(xué)要求，針對學(xué)生接受能力設(shè)計(jì)具有實(shí)踐性的案例，拓寬學(xué)生知識面。
例如，在課本中定時(shí)器/計(jì)數(shù)器介紹的是8253A可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，教師在講解該芯片應(yīng)用的同時(shí)，還利用實(shí)踐課為學(xué)生介紹了SONIX微控器開發(fā)系統(tǒng)，利用該開發(fā)系統(tǒng)就可以制做計(jì)時(shí)器了。微控制器開發(fā)系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需求，可集硬件實(shí)際及軟件調(diào)試和修改的完成于一身，它實(shí)際上也是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是專門用來開發(fā)微控制器應(yīng)用系統(tǒng)的工具，它通常由一臺(tái)PC機(jī)、一個(gè)通用在線仿真器和一個(gè)編程器（也稱燒寫器）等組成，如圖1所示。設(shè)計(jì)人員借助于PC機(jī)上運(yùn)行的系統(tǒng)開發(fā)軟件，就可以輸入、刪除、編輯用戶程序，也可以把用戶程序匯編成目標(biāo)代碼通過LPT口傳送到仿真器，并通過仿真器在線運(yùn)行和調(diào)試用戶程序。編程器可以對微控器片內(nèi)ROM進(jìn)行編程和校驗(yàn)。教師利用課余時(shí)間購買相關(guān)硬件器材，焊接了硬件電路板，將所需的程序燒錄入芯片設(shè)計(jì)了時(shí)鐘定時(shí)器。并且在實(shí)驗(yàn)課上給學(xué)生講解了SONIX開發(fā)工具及使用方法，詳細(xì)說明案例設(shè)計(jì)步驟及用到的相關(guān)硬件和內(nèi)部的匯編程序，并讓同學(xué)們了解了計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)方法和編譯原理，極大地提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)開發(fā)的興趣及深入研究的積極性，綜合開發(fā)能力也通過該案例有了實(shí)質(zhì)性提高。
[關(guān)鍵詞]勵(lì)磁系統(tǒng) EX2000 控制規(guī)律 P I D
中圖分類號：TV734.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0327-01
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，發(fā)電設(shè)備容量的提高，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化越來越頻繁。為了更好的保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并保證電能質(zhì)量，勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制裝置作為電力系統(tǒng)中重要的自動(dòng)控制裝置，對于其工作效果提出了更高的要求。
1、小型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點(diǎn)
小型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特定是構(gòu)造簡單，硬件電路集成度高，比如本論文涉及的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主要控制部分集成在一塊電路板上?？刂菩酒琈PU一般采用不是很高級的單片機(jī)，軟件程序簡單，控制規(guī)律簡單，通常為傳統(tǒng)的PID控制。對運(yùn)算精度和速度的要求也相對較低。
2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制原理
磁系統(tǒng)作為同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的供給系統(tǒng)，在同步發(fā)電機(jī)組成部分中占據(jù)重要的位置。勵(lì)磁控制系統(tǒng)通過控制靜止可控硅整流器的觸發(fā)角以控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，進(jìn)而控制控制同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電勢。而且同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)之后，其發(fā)出的電勢還影響無功功率發(fā)出，機(jī)端電壓高低和機(jī)端電流等參量。因此在某種程度上也可以說，勵(lì)磁控制器也控制著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)的穩(wěn)定。通過對發(fā)電機(jī)的端電壓、無功功率等各個(gè)參數(shù)引入反饋控制，可以使發(fā)電機(jī)的工作更加穩(wěn)定和有效。
3、 硬件結(jié)構(gòu)概述
勵(lì)磁控制系統(tǒng)電路板的主要功能有以下方面：
1） 接受經(jīng)過互感器變送來的8路電量，其中4路交流4路直流，通過ADμC812芯片的控制規(guī)律計(jì)算轉(zhuǎn)換得到可控整流橋的控制電壓并輸出。
2） 接受勵(lì)磁調(diào)節(jié)器機(jī)箱上8路開關(guān)量的輸入以及輸出8位狀態(tài)字的LED顯示。8路輸入開關(guān)量分別為開機(jī)、停機(jī)、增磁、減磁、主油開關(guān)開合、SCR故障切換、恒無功投切和主從狀態(tài)切換，8位輸出LED顯示分別是裝置正常、運(yùn)行/等待、投電源、保護(hù)動(dòng)作、欠勵(lì)磁限制、過勵(lì)磁限制、PT斷線、板電流故障。
3） 完成上位PC機(jī)和控制電路板的串口異步通信，定時(shí)接受上位機(jī)發(fā)出的控制命令并向上位機(jī)發(fā)送各個(gè)電氣量的數(shù)值。
4） 給ADμC812下載程序提供硬件接口。
5） 通過繼電器輸出裝置正常與否（GOOD）、運(yùn)行/等待（RUN）、投電源（STAP）、保護(hù)動(dòng)作（PORT）信號。
6） 對交流信號測頻接口電路。
4、軟件程序設(shè)計(jì)
4.1 軟件整體結(jié)構(gòu)
勵(lì)磁控制程序在上電開始先執(zhí)行初始化，包括內(nèi)部RAM和特殊功能積存器的設(shè)定。然后進(jìn)入循環(huán)，循環(huán)為整個(gè)周波的時(shí)間。前半個(gè)周波處理半周波8通道16點(diǎn)采樣和累加計(jì)算；后半個(gè)周波處理基本電氣量的基值計(jì)算，與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信，中斷測頻數(shù)據(jù)處理并更新頻率設(shè)置，接收并處理勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主機(jī)板發(fā)出的開關(guān)量信號，按勵(lì)磁控制規(guī)律以及人為發(fā)出的控制命令計(jì)算勵(lì)磁電壓設(shè)定值并D/A輸出，限制與報(bào)警以及日常事務(wù)處理。
4.2 程序總體介紹
4.2.1 存儲(chǔ)器空間分配
由于硬件電路板上沒有擴(kuò)展RAM，所以只能應(yīng)用ADμC812內(nèi)部數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器。ADμC812程序存儲(chǔ)器有8KB，就編寫勵(lì)磁控制程序而言完全夠用；而片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM只有256字節(jié)，地址為00H～FFH。所以如何合理的分配和充分利用數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)空間成為了比較大的問題。
4.3 程序?qū)崟r(shí)性討論
作為控制程序其實(shí)時(shí)性是關(guān)鍵，本節(jié)主要就半周波16點(diǎn)采樣計(jì)算和串口通信實(shí)時(shí)性問題作一些討論。
4.3.1 半周波16點(diǎn)采樣計(jì)算實(shí)時(shí)性討論
半周波16點(diǎn)采樣需要將計(jì)算時(shí)間嚴(yán)格限定在1/32周波時(shí)間采樣間隔之內(nèi)，交流信號限定值為55Hz，則采樣間隔可能的最小值為0.568ms。最高頻率通過軟件仿真，交流量計(jì)算只有絕對值累加算法才滿足采樣間隔定時(shí)，而對四路交流信號均采取方均根算法和DFT算法速度都太慢。比如四路交流信號方均根算法在一個(gè)采樣間隔中運(yùn)算程序最大時(shí)間需要0.791ms，而四路交流信號DFT最大運(yùn)算時(shí)間需要1.347ms，均大于要求的0.568ms。原因是在程序運(yùn)算中對四路交流量調(diào)用了乘法模塊，執(zhí)行指令數(shù)目達(dá)到了幾百甚至上千，導(dǎo)致運(yùn)算速率低下。
得到的結(jié)論由于51單片機(jī)運(yùn)算速度和指令系統(tǒng)的不足，導(dǎo)致運(yùn)算速度和精度要求產(chǎn)生了較大的矛盾，如果要滿足精度要求則必須編寫繁瑣的子程序，導(dǎo)致運(yùn)算速度的進(jìn)一步下降。
一種解決方案是是選用更高速度的芯片如96單片機(jī)或者DSP芯片，以維持程序結(jié)構(gòu)不變。這樣則需要重新設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)，作出新的電路板
另一種方案是擴(kuò)大采樣時(shí)間間隔，減小半周波采樣次數(shù)，比如改成半周期12點(diǎn)采樣。另外可以不對四路交流量都采取DFT運(yùn)算，僅僅對精度要求最高的機(jī)端電壓Ut和電流It進(jìn)行DFT算法，另外兩路交流量采用絕對值累加算法，這樣DFT運(yùn)算就可以減小一半。除此之外還可以采用Ut、It通過DFT算法所得到的實(shí)部和虛部計(jì)算無功功率，具體算法在2.4.3小節(jié)做了詳細(xì)論述。這樣則可以去掉在采樣間隔中的無功累加模塊，又可以減少一個(gè)乘法運(yùn)算。現(xiàn)在正在進(jìn)行這方面的工作，因?yàn)橐呀?jīng)有了原先的程序基礎(chǔ)，只需改動(dòng)一些參數(shù)就即可。由于對新提出的算法和相應(yīng)新程序還沒有完成足夠的實(shí)時(shí)性以及其他性能測試，所以沒有寫入論文內(nèi)。
另外主程序循環(huán)中的開方計(jì)算也比較占用MPU時(shí)間，這樣則需要延長主程序周期。
4.3.2 串行通信實(shí)時(shí)性討論
串口通信除了對串口通信寄存器SBUF處理之外和中斷標(biāo)志位的判斷之外，由于是通過中斷，MPU處理串口通信程序的指令很少。異步通信和MPU是并行工作的，由于串口通信速率為9600bps，則發(fā)送一包6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)只需要10×6/9600=6.35ms，小于半個(gè)周期時(shí)限10ms。滿足實(shí)時(shí)性要求。
5. 結(jié)論和展望
5.1 已完成部分總結(jié)：
正在進(jìn)行將DFT算法的修改。已經(jīng)編寫了半周期12點(diǎn)采樣，僅僅對精度要求最高的機(jī)端電壓Ut和電流It進(jìn)行DFT算法，另外兩路交流量采用絕對值累加算法，除此之外還可以采用Ut、It通過DFT算法所得到的實(shí)部和虛部計(jì)算無功功率的DFT算法改進(jìn)程序。因?yàn)橐呀?jīng)有了原先的DFT算法和一些運(yùn)算子程序的基礎(chǔ)，新的算法比較容易實(shí)現(xiàn)。目前正在對新提出的DFT算法和相應(yīng)程序作實(shí)時(shí)性和其他性能的軟件分析測試。
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；施教對象；講授藝術(shù)
中圖分類號：G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微機(jī)原理與接口”課程（以下簡稱“微機(jī)原理”）一直作為高等院校電類各專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、過程裝備與控制、化工儀器儀表等工科專業(yè)必修的課程之一（電類為專業(yè)基礎(chǔ)課）。近年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)及其相關(guān)的技術(shù)以超常的速度跟進(jìn)，新技術(shù)新設(shè)備層出不窮，使得微機(jī)原理課程的內(nèi)容越來越多；另外，計(jì)算機(jī)及其相關(guān)產(chǎn)品越來越多地沖擊著人們的工作方式和生活方式，高等院校中越來越多的理工科專業(yè)要求開設(shè)微機(jī)原理（計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)）課程。然而，正是微機(jī)原理課程教學(xué)內(nèi)容量大, 教學(xué)對象面廣,各類專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)差別較大，使得非計(jì)算機(jī)、非電專業(yè)的學(xué)生感到抽象難學(xué)；另外，部分學(xué)校課程名稱及授課內(nèi)容較混亂，如同是微機(jī)原理課程,有的班級上80X86,有的班上8051（多為機(jī)械專業(yè)等非電專業(yè)，建議課程名稱應(yīng)統(tǒng)一為“微機(jī)原理及接口技術(shù)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用”）；第三，在教學(xué)時(shí)數(shù)上課時(shí)差別教大，多為:計(jì)算機(jī)專業(yè): 60―80學(xué)時(shí)；電類專業(yè)：60―75學(xué)時(shí)；機(jī)械類專業(yè)：40―50學(xué)時(shí)；第四，基礎(chǔ)知識差別大：計(jì)算機(jī)專業(yè)有先導(dǎo)課“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”，還有平行開設(shè)的“匯編語言程序設(shè)計(jì)”；電類專業(yè)有模電/數(shù)電等先導(dǎo)課程；其他理工類專業(yè)（如機(jī)械類專業(yè)）卻只有僅僅是把電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、電機(jī)學(xué)、變流技術(shù)等整合為一門課的電工學(xué)，以及“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”?？梢娪邢迣W(xué)時(shí)下微機(jī)原理課程要在不同施教對象中按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)發(fā)展很快，而且硬件新技術(shù)、匯編語言新版本大多和原有的基礎(chǔ)技術(shù)一脈相承，所以有些老師覺得講授最新的更好，而有些老師則認(rèn)為還是講授基礎(chǔ)性知識好，兩者難于統(tǒng)一。
本課題研究小組經(jīng)過大量的研究實(shí)踐，在本校教學(xué)中大膽進(jìn)行改革，把“微機(jī)原理與接口”課程（“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”）分成3~4個(gè)授課層次（如A、B、C、D類）分別制定出不同的教學(xué)大綱來執(zhí)行，因材施教，各取所需。
2 在計(jì)算機(jī)專業(yè)中把握好整體與個(gè)體、取與舍的辯證關(guān)系
微機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得微機(jī)原理課程包羅了太多的內(nèi)容：除了指導(dǎo)委員會(huì)確定的七個(gè)基本知識單元（微處理器、存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)、輸入和輸出、I/O接口技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)）之外，32位、64位CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)及多級流水線工作原理、虛地址下的尋址過程、高檔CPU新增指令及MASM32匯編語言語法規(guī)范（乃至WIN32編程等）、段頁存貯管理及芯片組、總線標(biāo)準(zhǔn)（EISA、PCI、USB等）等新內(nèi)容也不能不涉及。
如果仍然僅以8086CPU來講授，對計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生來說，未免過于落后，因?yàn)?086CPU和現(xiàn)用的Pentium相比，至少已經(jīng)淘汰了三代；另外，對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了先導(dǎo)課“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”，“計(jì)算機(jī)”和“80X86微機(jī)”二者是整體與個(gè)體、一般與特殊的關(guān)系，并且一般還有與“微機(jī)原理”同步開設(shè)的“匯編語言程序設(shè)計(jì)”（一般開設(shè)順序多為：匯編語言微機(jī)原理接口技術(shù)[單片機(jī)應(yīng)用]），因此，在有限學(xué)時(shí)下，象數(shù)制、原碼、補(bǔ)碼加減原理、ALU原理、16位匯編語言等部分完全應(yīng)從簡處理，而應(yīng)重點(diǎn)講授80386/80486/Pentium內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理、存貯管理技術(shù)（包括段頁式存貯管理、Cache原理與訪問管理、虛擬存貯管理）、I/O接口及外設(shè)接口（硬、軟盤驅(qū)動(dòng)器接口、網(wǎng)絡(luò)與通信接口、打印機(jī)接口等）、芯片組技術(shù)，總線標(biāo)準(zhǔn)與接口技術(shù)（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088時(shí)代的接口芯片多數(shù)已淘汰，新的芯片組在結(jié)構(gòu)和功能上已與早期芯片具有本質(zhì)區(qū)別，所以將原來側(cè)重芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改為側(cè)重芯片應(yīng)用是必由之路。這樣才符合“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用”的培養(yǎng)目標(biāo)。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)專業(yè)的“微機(jī)原理”教學(xué)大綱的制訂絕對不是孤立的，比如32位匯編語言和Win32編程如果在“匯編語言程序設(shè)計(jì)”大綱中要求掌握的話，“微機(jī)原理”大綱就可另辟重點(diǎn)。
3 在電類各專業(yè)中把握好一般到特殊、基礎(chǔ)與應(yīng)用的辯證關(guān)系
“微機(jī)原理與接口”是電類各專業(yè)處于核心地位的專業(yè)基礎(chǔ)課，本專業(yè)的學(xué)生在此之前有些雖沒有學(xué)過“組成原理”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課，但諸如匯編語言、中斷、定時(shí)與計(jì)數(shù)技術(shù)、存貯器擴(kuò)展、串并口擴(kuò)展、總線標(biāo)準(zhǔn)等都是后備課如“單片機(jī)原理與接口”、“計(jì)算機(jī)控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP數(shù)字信號處理”等課（電類專業(yè)一般為：微機(jī)原理及接口技術(shù) 60―80學(xué)時(shí)單片機(jī)原理及應(yīng)用40―60學(xué)時(shí)）以及日后從事科研所必需的，尤其是“單片機(jī)原理與接口”和“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的學(xué)習(xí)必須以“微機(jī)原理及接口技術(shù)”奠基。
事實(shí)上，從“微機(jī)原理”到“單片機(jī)原理”是一般到特殊的關(guān)系，“單片機(jī)原理”是“微機(jī)原理”的后補(bǔ)課程，兩門課都是實(shí)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)好了微機(jī)原理，單片機(jī)原理是稍學(xué)即會(huì)。象微機(jī)原理中的地址、寄存器、鎖存器、控制字、堆棧、中斷、定時(shí)與計(jì)數(shù)技術(shù)等概念可在單片機(jī)原理課程學(xué)習(xí)中直接應(yīng)用；但是，工業(yè)過程控制中用的更多的是單片機(jī)控制和PLC控制（即使象網(wǎng)絡(luò)控制、現(xiàn)場總線控制其終端實(shí)現(xiàn)也一般用單片機(jī)或PLC控制），所以和單片機(jī)共有的匯編語言、CPU結(jié)構(gòu)原理，存儲(chǔ)器擴(kuò)展、并/串行口擴(kuò)展、總線、LED及鍵盤的接口等內(nèi)容的講述要不厭其煩，舉一反三，而前述的計(jì)算機(jī)專業(yè)所側(cè)重的高檔CPU的段頁式存貯管理、Pentium結(jié)構(gòu)及芯片組、硬、軟驅(qū)接口、MASM32及Win32編程技術(shù)等雖不能不提，但應(yīng)適當(dāng)從簡，不要讓學(xué)生感到既多又雜，抽象難學(xué)，甚至出現(xiàn)畏難情緒，要知道，基本原理部分如果不理解透徹，單片機(jī)應(yīng)用及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)就無所適從，而且直接影響著畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
4 在非電、非計(jì)算機(jī)理工類專業(yè)中把握好基本原理與一般原理、開與合的辯證關(guān)系
由于微機(jī)（單片機(jī)、PLC）作為智能化機(jī)電產(chǎn)品的大腦與心臟，在超精密加工、數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化、機(jī)器人技術(shù)中有著日益廣泛的應(yīng)用，使得微機(jī)原理（有的學(xué)校開設(shè)微機(jī)原理課，但實(shí)際講授內(nèi)容為“單片機(jī)原理”）也成為機(jī)電一體化、過程裝備等機(jī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門課程，但是在授課過程中我們明顯感到兩點(diǎn)：第一，學(xué)生與微機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)知識薄弱，因?yàn)樗麄儍H僅是把電路、模電、數(shù)電、電機(jī)學(xué)、變流技術(shù)等整合成一門電工學(xué)去學(xué)的，觸發(fā)器、譯碼器、計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器等知識中的部分，甚至全部內(nèi)容都是蜻蜓點(diǎn)水、點(diǎn)到為止，沒有深入學(xué)習(xí)；第二，在機(jī)械類專業(yè)中“微機(jī)原理”課程學(xué)時(shí)很有限，一般在40-50學(xué)時(shí)之間；基于上述原因，學(xué)過兩周該課的大多數(shù)同學(xué)反映，該課抽象難懂，神秘莫測。所以一開始應(yīng)把數(shù)制及典型單元電路的原理講清楚以揭開CPU的神秘面紗；要有重點(diǎn)有選擇地講清其原理，如門控電路及控制字，一位ALU的結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)CPU取指令和執(zhí)行指令的過程、步驟。另外，對機(jī)械類專業(yè)學(xué)生來講，他們掌握單片機(jī)原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理講完后，最好花幾個(gè)課時(shí)介紹8051等單片機(jī)，8051和80X86同為Intel公司的拳頭產(chǎn)品，匯編語言助記符十分相象，有了80X86作基礎(chǔ)，作比較，學(xué)8051很輕松；這也是開與合的關(guān)系。開是發(fā)散，由8086發(fā)散到8051單片機(jī)；合是聚集，機(jī)類學(xué)生計(jì)算機(jī)原理僅此一門，8051不能不聚到中去講，但8086是基礎(chǔ)，是主要講授對象，8051單片機(jī)是應(yīng)用，要講究適度，開是放的開，聚是收得攏，百變不應(yīng)離其宗。
5 在文、管、法等文科專業(yè)中把握好深入與淺出的辯證關(guān)系
學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用，而計(jì)算機(jī)是一個(gè)工具，對這個(gè)工具的原理應(yīng)該多少懂一些，這是這類學(xué)生的目的所在，正是由于匯編語言課深?yuàn)W枯燥，大家才喜歡使用可視化的高級語言及其編程工具，所以這類專業(yè)的“微機(jī)原理與接口”一般更名為“計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”。對這類專業(yè)學(xué)生不要大講特講80X86宏匯編語言程序設(shè)計(jì)、CRT顯示控制編程等較深內(nèi)容，只有有的放矢，深淺適度，才能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激起學(xué)生的求知欲，從而收到相得益彰的效果。淺是表達(dá)，深是理解；淺是弄懂，深是探求；淺是深的必要前提，深是淺的必然深化。要按照“培養(yǎng)既精通本專業(yè)知識，又能應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識，解決實(shí)際問題的復(fù)合型人才”計(jì)劃來培養(yǎng)，讓缺乏基礎(chǔ)知識的學(xué)生由淺入深，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理，掌握基本知識，更要掌握一些實(shí)用知識如芯片組技術(shù)、USB接口、PCI、AGP總線、EIDE、SCSI標(biāo)準(zhǔn)等，要配合實(shí)物與實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生從感性知識上升到理性認(rèn)識。
6 在講授藝術(shù)上要把握好雅與俗、莊與諧、形象與抽象的關(guān)系
（1）恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用俗語是提高學(xué)生理解能力的必要手段，“雅”是指用專業(yè)語言，用詞規(guī)范，語句縝密，“俗”是口語，具有通俗易懂，親切自然，比如，微機(jī)原理中的“總線”就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的“信息高速公路”，CPU總線浮空，就是該段“高速公路”關(guān)閉。
（2）工科“微機(jī)原理”也要講求“莊”與“諧”，“莊”是莊重、嚴(yán)肅，“諧”是詼諧、幽默，莊諧并用，寓莊于諧，讓學(xué)生在輕松愉快的氣氛中接受知識，但“莊”與“諧”的應(yīng)用要適度。比如，“二級控制模塊DMA請求總線使用權(quán)”是“中層領(lǐng)導(dǎo)向最高層領(lǐng)導(dǎo)申請”，因?yàn)椤癉MA控制器有總線控制權(quán)，所以不是處于最底端；又如 “偽指令和指令相比不產(chǎn)生機(jī)器代碼，不占據(jù)存儲(chǔ)單元、起管理作用”可說成“偽指令是指令的后勤管理員”。
（3）提高學(xué)生形象思維能力也是課堂教學(xué)中幫助學(xué)生理解的重要手段，形象的比喻及嚴(yán)密的邏輯性語言可以觸類旁通，幫助理解。例如，“間接尋址”是寄存器中放的是存貯單元的有效地址，按該地址便能找到操作數(shù)，可以這樣理解，“張三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以張三找到王五也就找到了李四，這是間接找法。
7 結(jié) 語
總之，在有限學(xué)時(shí)下，對于包羅了太多的內(nèi)容的“微機(jī)原理”課程，我們一定要針對不同的專業(yè)對象，把握好幾個(gè)辨證關(guān)系，合理地制定適合于該專業(yè)的教學(xué)大綱，而不應(yīng)把一個(gè)相同內(nèi)容的大綱強(qiáng)加到所有的專業(yè)；另外，講課是一門藝術(shù)，在語言藝術(shù)上，熟能生巧，這是筆者講授“微機(jī)原理”多年的深刻體會(huì)。
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投稿日期：2006-08-07
作者簡介：
關(guān)鍵詞：分層教學(xué)；階段性考核；計(jì)算思維；抽象分解
中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）10-2299-02
隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和軍隊(duì)對人才專業(yè)素質(zhì)及信息素養(yǎng)要求的不斷提高，軍隊(duì)院校人才培養(yǎng)方案被重新規(guī)劃定位，基礎(chǔ)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)也被要求與時(shí)俱進(jìn)，能夠更加精準(zhǔn)的體現(xiàn)人才培養(yǎng)目的。
微機(jī)原理課程不僅是本院某專業(yè)士官層次必修課，也是本科電子類、自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)開設(shè)的硬件基礎(chǔ)主要組成部分。其主要任務(wù)是使學(xué)員從理論和實(shí)踐的層面掌握現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的基本組成、工作原理及典型接口技術(shù)，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，使學(xué)員具有運(yùn)用現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟、硬件開發(fā)的初步能力[1]，逐步培養(yǎng)分析、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新意識。但本門課程信息量大、內(nèi)容抽象難懂等特點(diǎn)使其成為學(xué)員反映最難學(xué)課程之一，如何在有限的學(xué)時(shí)里，使本門課程達(dá)到良好的教學(xué)效果并通過學(xué)習(xí)使學(xué)員具備相應(yīng)能力，一直是本門課程改革的目標(biāo)。
近年來“計(jì)算思維”概念的提出既有利于以類比形式開展教學(xué)，也有利于特定學(xué)科知識的拓展與深化[2]，計(jì)算思維中倡導(dǎo)的抽象與分解、關(guān)注分離、啟發(fā)推理、協(xié)調(diào)同步、并行處理等與微機(jī)原理中技術(shù)緊密相關(guān)，將計(jì)算思維的理念與微機(jī)原理課程相結(jié)合，不僅可以降低該課程學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效率，使學(xué)員掌握微機(jī)系統(tǒng)核心原理與設(shè)計(jì)方法，而且通過學(xué)習(xí)過程以及多元教學(xué)方法激發(fā)學(xué)員計(jì)算思維能力，提高學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)終身學(xué)習(xí)，為學(xué)員今后利用計(jì)算機(jī)處理信息，更好地適應(yīng)工作崗位奠定基礎(chǔ)。
1 微機(jī)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題
“微機(jī)原理”課程是電子類專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課之一。不僅理論性強(qiáng)，而且還具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐特征。目前高校開設(shè)的微機(jī)原理課程普遍存在以下問題：
1）課程自身信息量大，知識點(diǎn)較多，兼顧軟硬件兩個(gè)方面，內(nèi)容抽象，學(xué)生難于理解掌握，加之課時(shí)壓縮、實(shí)驗(yàn)室資源有限等原因，使學(xué)員對課程的學(xué)習(xí)和理解上具有一定難度。
2）微機(jī)原理課程是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，涵蓋的新應(yīng)用領(lǐng)域、新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。而實(shí)際課堂授課內(nèi)容往往滯后于實(shí)際應(yīng)用，容易造成教學(xué)和實(shí)際的脫節(jié)。
2 微機(jī)原理課程教學(xué)改革
2.1 創(chuàng)新教學(xué)方法
“微機(jī)原理”課程內(nèi)容抽象難理解，因此教師如何采用高效率的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性非常重要。
針對課程的硬件、軟件和接口三部分內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法。硬件部分和指令部分由于知識點(diǎn)眾多，有些概念比較抽象，主要借助多媒體、網(wǎng)絡(luò)等輔助教學(xué)，激發(fā)和吸引學(xué)員興趣；軟件部分主要采用“案例式教學(xué)”，擯棄對指令格式及用法的枯燥記憶，而是通過有所指向編程實(shí)例像學(xué)員展示匯編語言指令的魅力；接口部分則以典型接口應(yīng)用實(shí)驗(yàn)為主體，制定詳細(xì)任務(wù)及步驟規(guī)劃，以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)為目標(biāo)，通過實(shí)踐體驗(yàn)使學(xué)員具備相應(yīng)能力。
根據(jù)內(nèi)容靈活應(yīng)用啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式等多種教學(xué)方法對于活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效率起到積極作用。
2.2 課程考核方式改革
考核方式不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，而且也是檢驗(yàn)教學(xué)效果，保證教學(xué)質(zhì)量的重要措施，傳統(tǒng)考試中筆試主導(dǎo)的考試模式，不能體現(xiàn)學(xué)員創(chuàng)新與實(shí)踐能力，所以改革考核方式應(yīng)更注重過程考核，以學(xué)生真正掌握知識為根本任務(wù)，注重學(xué)習(xí)過程和對學(xué)員的綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)。“微機(jī)原理”課程的考核方法要遵循：“理論與實(shí)踐相結(jié)合、能力與素質(zhì)齊開放”的原則，具體考核措施包含以下三個(gè)方面：
1）閉卷筆試。弱化傳統(tǒng)筆試占主導(dǎo)的思想，減少筆試在總成績中的比例。做為結(jié)課考核，從全局考察學(xué)員技能性知識的掌握情況；題型的設(shè)置方面，適當(dāng)增加分析題和設(shè)計(jì)題比例，考核學(xué)員應(yīng)用所學(xué)解決問題能力。
2）平時(shí)成績考核。平時(shí)成績是對學(xué)習(xí)過程的一種量化體現(xiàn)，有效地避免了學(xué)員臨時(shí)抱佛腳的僥幸心理。平時(shí)成績主要包括課堂問答成績、習(xí)題作業(yè)完成情況。為了促進(jìn)養(yǎng)成預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的習(xí)慣，提高學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，教員通過課堂授課，增加與學(xué)員互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)員回答，答錯(cuò)或不知道的學(xué)員不處罰，而對能正確回答問題的學(xué)員會(huì)適當(dāng)增加他們的平時(shí)成績以資鼓勵(lì)。
3）階段性考核。根據(jù)課程內(nèi)容劃分知識模塊，利用答疑輔導(dǎo)的時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)員對前一階段某一知識模塊做總結(jié)，架構(gòu)知識體系，總結(jié)知識要點(diǎn)，由教員針對總結(jié)的知識點(diǎn)出題并組織小型模擬考試，答題正確率達(dá)到90%即為合格。階段性考核重點(diǎn)在于促進(jìn)學(xué)員自主學(xué)習(xí)，更利于培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力。
3 微機(jī)原理課程與計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)系
3.1 計(jì)算思維內(nèi)涵
作為計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的自然產(chǎn)物，計(jì)算思維（Computational Thinking）這一概念在2006年由美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真（Jeannette M. Wing）教授提出。她認(rèn)為，計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為[3]。計(jì)算思維最根本的內(nèi)容，即其本質(zhì)（Essence）是抽象（Abstraction）和自動(dòng)化（Automation）。
計(jì)算思維本身是人類科學(xué)思維固有的活動(dòng)過程，它汲取了問題解決所采用的一般數(shù)學(xué)思維方法，現(xiàn)實(shí)世界中巨大復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評估的一般工程思維方法，以及復(fù)雜性、智能、心理、人類行為的理解等的一般科學(xué)思維方法。計(jì)算思維建立在計(jì)算過程的能力和限制之上，由人通過機(jī)器執(zhí)行，計(jì)算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無法由個(gè)人獨(dú)立完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更簡單一點(diǎn)說，計(jì)算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看似困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題的方法[3]。
3.2 微機(jī)原理與計(jì)算思維培養(yǎng)之間的關(guān)系
計(jì)算思維不僅反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科本質(zhì)的特征和核心的方法，也反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)不同領(lǐng)域（理論、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)）。因此，培養(yǎng)基于計(jì)算機(jī)解題思路和方法的計(jì)算思維能力十分必要，這也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育研究的重要課題。如何在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)教育中引入計(jì)算思維或者說學(xué)科形態(tài)如何體現(xiàn)計(jì)算思維的方式成為目前計(jì)算學(xué)科最大的問題，筆者認(rèn)為核心是要轉(zhuǎn)變教育觀念，所有對課程的教學(xué)改革都要圍繞著新的教學(xué)理念，切實(shí)將計(jì)算思維融入到課程教學(xué)中，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)員思維能力、學(xué)習(xí)能力和研究能力。
微機(jī)原理課程包含硬件、軟件、接口應(yīng)用三大部分，與計(jì)算思維涵蓋的理論、實(shí)踐、設(shè)計(jì)相得益彰，無論是從知識體系架構(gòu)的連貫性、完整性，還是學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的方式方法上，都用到了計(jì)算思維，用計(jì)算思維的方式深入理解和學(xué)習(xí)微機(jī)原理中的匯編語言、CPU 結(jié)構(gòu)原理，存儲(chǔ)器擴(kuò)展、并/ 串行口擴(kuò)展、總線等重要內(nèi)容，對于后續(xù)開設(shè)的課程如“單片機(jī)原理與接口”、“計(jì)算機(jī)控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP 數(shù)字信號處理”奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。
4 微機(jī)原理教學(xué)改革中計(jì)算思維的培養(yǎng)
4.1 基于計(jì)算思維的教學(xué)過程
教員對原有教材再開發(fā)，即在原有課程中選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)容設(shè)置課題，對內(nèi)容拓展或深化，教員在開展教學(xué)過程中運(yùn)用基于計(jì)算思維的方法，將教與學(xué)的過程有機(jī)地連接起來，使學(xué)員能夠自覺利用計(jì)算思維方法（ 遞歸，關(guān)注點(diǎn)分析，抽象和分解，保護(hù)、冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)和恢復(fù)，學(xué)習(xí)和調(diào)度等）達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，當(dāng)學(xué)員掌握了知識點(diǎn)，懂得如何運(yùn)用計(jì)算思維的方法之后，再通過反思評價(jià)自己的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方法，自主建構(gòu)屬于自己學(xué)習(xí)的框架和方式[4]，也就培養(yǎng)了學(xué)員計(jì)算思維能力，具體教學(xué)過程的實(shí)施步驟如下：
1）有的放矢。以某個(gè)知識模塊為研究對象，通過計(jì)算思維的方法來獲取或應(yīng)用，由實(shí)踐建構(gòu)自己的知識結(jié)構(gòu)。
2）確立課題。師生針對課題開展分析論證，深入挖掘課題內(nèi)涵及可行性，共同確立研究課題。
3）團(tuán)結(jié)協(xié)作。以自愿結(jié)合兼顧優(yōu)勢互補(bǔ)的原則組建課題研究小組，成員明確職責(zé)，分工協(xié)作。
4）研究方案。成員要以計(jì)算思維方法為前提，結(jié)合本小組的課題制定研究方案，在保證研究活動(dòng)的連續(xù)性和明確化的前提下，合理分工，各負(fù)其責(zé)。
5）實(shí)施方案。將確定的研究方案具體落實(shí)。教員在整個(gè)過程中的作用是在偏重計(jì)算思維培養(yǎng)的思路下研究方法的指導(dǎo)和科學(xué)態(tài)度與精神的滲透和示范。
6）形成結(jié)論。課題小組通過研究學(xué)習(xí)將結(jié)果進(jìn)行匯總，從中找出規(guī)律性的東西，得出結(jié)論，給出建議。
7）評價(jià)交流。將研究成果以小論文、多媒體演示、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等不同的形式提交或展示出來。并對研究過程中用到的研究方法、研究成果、得失體驗(yàn)感受等進(jìn)行全方位的總結(jié)， 以獲得更深一步的理性認(rèn)識，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
4.2 計(jì)算思維導(dǎo)向的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
將抽象分解、啟發(fā)推理等計(jì)算思維的理念引入微機(jī)原理教學(xué)的課堂設(shè)計(jì)，可以簡化問題，使學(xué)員獲取知識從點(diǎn)到面，深入理解和記憶。以尋址方式內(nèi)容的講解為例，順藤摸瓜， 從面到點(diǎn)逐個(gè)解密.首先提出疑問： 為什么要有尋址方式呢？ ，根據(jù)先驗(yàn)知識，微機(jī)工作總是對”數(shù)”操作，而”數(shù)”在哪里？可以提問學(xué)員，讓他們來回答， ”數(shù)”可能在不同的地方，要找到他們，要根據(jù)地址來尋覓，所以就有了”尋址方式”，“面”就被首先提出來了。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)員，具體”數(shù)”在哪些地方呢？可能在指令中，所以“立即數(shù)尋址”、可能存放在通用寄存器中，所以就是“寄存器尋址”、也可能存放在存儲(chǔ)器中，那么就是“存儲(chǔ)器尋址”，至此“線”也給出來了，有了“面”和“線”，教員進(jìn)一步引導(dǎo)， 在存儲(chǔ)器中的 “數(shù)”必定有個(gè)存放的地址吧？ 按照之前存儲(chǔ)器存取數(shù)，先找到段基址，然后確定偏移地址就能確定在存儲(chǔ)器中地址，由于“數(shù)”的存放地址的表達(dá)有很多種方式，因此，“存儲(chǔ)器尋址”就引申到其他具體尋址方式，如“寄存器間接尋址”、“相對尋址”、“變址尋址”等，至此“點(diǎn)”也給出，縱觀“面”、“線”、“點(diǎn)”一氣呵成，順藤摸瓜，學(xué)員既明白了尋址的概念和用途，也明白了各種尋址之間的聯(lián)系和區(qū)別[5]。學(xué)員對這部分內(nèi)容更容易理解和記憶。
將計(jì)算思維引入課堂教學(xué)設(shè)計(jì)不僅需要教員對內(nèi)容非常熟悉，而且對知識結(jié)構(gòu)有著系統(tǒng)把握。既要能站著全局高度，指引解決問題的思路、步驟和方法， 以突出教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，幫助學(xué)員樹立系統(tǒng)的概念，又要能啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)員尋求解決問題途徑，深入細(xì)節(jié)、逐步探索。
5 結(jié)束語
微機(jī)原理課程教學(xué)融入計(jì)算思維的元素，不僅指明了課程的教學(xué)目標(biāo)，提高了教學(xué)效率，而且對培養(yǎng)軍事人才創(chuàng)新思維能力、綜合實(shí)踐能力都起到了積極的作用。隨著融入計(jì)算思維的新教學(xué)體系的逐步完善，教學(xué)不再是枯燥的講授，晦澀的抽象，而是幫助學(xué)員打開思維空間，激發(fā)探索求解欲望的金鑰匙。
參考文獻(xiàn)：
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[3] Wing J Computational Thinking[J].Communication of the ACM.2006.49（3）：33-35.
關(guān)鍵詞 仿真技術(shù) 微機(jī)原理 EMU8086
隨著信息科學(xué)的發(fā)展，高校課程體系也在改革，微機(jī)原理的教學(xué)課時(shí)不斷被壓縮，這提高了實(shí)際講授和學(xué)習(xí)的難度，學(xué)生普遍反映難度大且不容易理解，教學(xué)效果一般。為了提高教學(xué)效率，并在一定程度上降低學(xué)習(xí)難度，本文依據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，借助多媒體教室的平臺(tái)優(yōu)勢，發(fā)揮CAD仿真工具直觀形象的功能特點(diǎn)，對微機(jī)原理課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分做了課堂同步仿真演示，并對仿真過程和結(jié)果做出分析，取得了較好的教學(xué)效果，同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。
目前，計(jì)算機(jī)在高校圖書館和學(xué)生中相當(dāng)普及，課下學(xué)生可在教師課件和仿真文件的幫助下，對課程的教學(xué)內(nèi)容做仿真分析，這調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)也培養(yǎng)了獨(dú)立分析和解決問題的能力。在電子設(shè)計(jì)分析領(lǐng)域中，CAD仿真工具眾多，本文以EMU8086為仿真工具，結(jié)合實(shí)例介紹將仿真技術(shù)引入微機(jī)原理課堂教學(xué)中所體現(xiàn)的優(yōu)勢。
一、EMU8086軟件介紹
EMU8086是一款基于Windows平臺(tái)的8086微處理器仿真軟件，內(nèi)部集成了匯編程序、連接器和調(diào)試器，并提供了豐富的設(shè)計(jì)例程和參考資料。該軟件可模擬真實(shí)微處理器運(yùn)行程序的過程，也可單步執(zhí)行并顯示寄存器、存儲(chǔ)器、堆棧、標(biāo)志寄存器以及變量的值，對數(shù)值的修改通過鼠標(biāo)操作即可完成。另外，通過EMU8086還可模擬IO接口及顯示器、直流步進(jìn)電機(jī)、交通紅綠燈和LED等外設(shè)。
二、EMU8086仿真在課堂教學(xué)中的運(yùn)用
（一）源程序的輸入和編譯。在EMU8086環(huán)境下，系統(tǒng)提供了四套模板com/exe/bin/boot，分別用于簡單程序段、完整匯編程序、二進(jìn)制源碼和啟動(dòng)程序的高效輸入編寫。結(jié)合微機(jī)原理課程特點(diǎn)，本文選擇exe模板，輸入?yún)R編程序代碼如下：
data segment
x dd 11111111h
y dd 2222F222h
z dd ?
ends
stack segment
dw 128 dup(0)
ends
code segment
assume cs: code, ds:data, ss:stack
start:
mov ax, data
mov ds, ax
mov si, offset x
mov di, offset y
mov bx, offset z
mov ax, [si]
mov cx, [di]
add ax, cx
mov [bx], ax
mov ax, [si+2]
mov cx, [di+2]
adc ax,cx
mov [bx+2], ax
mov ah, 4ch
int 21h
ends
end start
該程序采用完整匯編程序結(jié)構(gòu)編寫，用于完成存儲(chǔ)器中兩個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)的加法操作，并將結(jié)果送存儲(chǔ)器保存；其中涉及數(shù)據(jù)傳送指令、加法指令和中斷調(diào)用指令的使用。將源文件存盤后進(jìn)行編譯，并根據(jù)系統(tǒng)提示修改可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，編譯通過后即可進(jìn)行模擬仿真。
（二）仿真分析。點(diǎn)擊工具欄emulate按鈕，即可對編譯得到的可執(zhí)行文件進(jìn)行仿真，并出現(xiàn)如圖1所示的仿真界面：
仿真界面同時(shí)以窗口形式顯示了：源程序代碼、機(jī)器碼、反匯編代碼、通用寄存器值和段寄存器值等信息，方便使用者對照分析；底部擴(kuò)展按鈕可用于查看標(biāo)志寄存器、變量、堆棧段、存儲(chǔ)器、ALU數(shù)據(jù)。工具欄按鈕實(shí)現(xiàn)程序控制功能，如：reload可重新加載程序，run可運(yùn)行程序，single back和single step可分別控制程序向后與向前單步執(zhí)行。在程序執(zhí)行中，各通用寄存器的值同步更新。
對本程序單步執(zhí)行“add ax, cx”指令后，寄存器AX的值更新為0333H，進(jìn)位標(biāo)志為1，實(shí)現(xiàn)了變量x和y的低16數(shù)據(jù)相加。在仿真界面也可得到如下信息：指令“add ax, cx”對應(yīng)的機(jī)器碼為“07222:03H, 07223:C1H”，對應(yīng)的反匯編指令為“add ax, cx”。
此仿真過程可以直觀形象地向?qū)W生展示CPU工作的狀態(tài)變化和工作原理，以及匯編和反匯編的對應(yīng)信息。在實(shí)際課程教學(xué)的相關(guān)章節(jié)中適當(dāng)添加EMU8086的仿真演示，可獲得較好的教學(xué)效果。
三、結(jié)束語
本文針對《微機(jī)原理》課程的特點(diǎn)，提出了將仿真技術(shù)引入課程教學(xué)的方法，并結(jié)合實(shí)例給出了仿真過程介紹和分析，提高了教學(xué)效率，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，是一種較好的教學(xué)方式，取得了較好的實(shí)際教學(xué)效果。
參考文件：
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；匯編語言；可視化教學(xué)
微機(jī)原理與匯編語言課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干核心課程，也是一門綜合性、實(shí)踐性極強(qiáng)的課程[1]。但由于匯編語言是面向機(jī)器的語言，是機(jī)器語言的符號化，語句不直觀、結(jié)構(gòu)化程度低，程序調(diào)試?yán)щy，與高級語言的教學(xué)相比難以講解，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感到難度較大[2]。如何從事該門課的教學(xué)，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，深入掌握微機(jī)原理和基本知識，利用匯編語言編程，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力，對于教師授課來講有一定難度。如何更好地將該門課程知識傳授給學(xué)生是每位教師都在探索的問題。結(jié)合自己近幾年的教學(xué)實(shí)踐，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高匯編語言的教學(xué)質(zhì)量，降低學(xué)習(xí)門檻，我們提出幾點(diǎn)可視化的教學(xué)的手段，該教學(xué)方法在教學(xué)過程中效果良好。
1 微機(jī)原理知識的可視化動(dòng)態(tài)演示
匯編語言是微機(jī)原理課程的一門工具性語言，課程中有很多交叉結(jié)合的知識點(diǎn)[3]。如果在微機(jī)原理部分沒有弄明白內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，大量的指令就無法正確運(yùn)用，熟練靈活運(yùn)用匯編程序編程就更難。微機(jī)原理部分概念和專有名詞多、工作單元不易建模，內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解和接受。目前的教學(xué)通常采用比較傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師是在教室用粉筆在黑板上講授，內(nèi)容較枯燥且受板書的限制，難以激發(fā)學(xué)生
興趣，教學(xué)效率低下，而對于初學(xué)的學(xué)生來說，入門較難，學(xué)起來比較吃力。為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，利用多媒體進(jìn)行可視化教學(xué)，把聲音、動(dòng)畫、圖形、文字等媒體有機(jī)地組合在一起，將難懂難理解的內(nèi)容以動(dòng)畫的形式展示出來，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，把注意力集中到重點(diǎn)部分。通過逼真的動(dòng)畫顯示，使學(xué)生從視覺上和感官上真實(shí)地感受到微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造。如在講授尋址方式的時(shí)候，可以通過動(dòng)畫的形式將尋址的過程以及各個(gè)寄存器的相關(guān)變化情況表現(xiàn)出來，這樣將枯燥的理論內(nèi)容可視化，提高學(xué)生的感官認(rèn)識。學(xué)生學(xué)習(xí)起來一目了然，并可以輕松理解幾種尋址方式的區(qū)別。另外，我們還可以利用動(dòng)畫模擬存儲(chǔ)單元物理地址的形成過程以及各邏輯段的分配過程，使學(xué)生更好地理解對存儲(chǔ)器的訪問等其他內(nèi)容。
2 匯編語言的可視化調(diào)試環(huán)境利用
匯編語言面向機(jī)器的硬件，相對比較抽象、指令偽指令較多、語法難記、調(diào)試?yán)щy、程序的可讀性差，在上機(jī)調(diào)試程序時(shí)又由于不能直接看到程序的運(yùn)行結(jié)果，實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生很難掌握匯編語言的應(yīng)用。另外，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，常用匯編語言教學(xué)調(diào)試工具DEBUG和MASM軟件都是在DOS下用指令運(yùn)行的，而學(xué)生對DOS操作系統(tǒng)不熟悉，不能理解，也跟不上教學(xué)步驟，教師的教學(xué)難度極大，實(shí)驗(yàn)的成
基金項(xiàng)目：上海市教委上海海洋大學(xué)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目(A2600-10-0053，A2600-10-0052)；上海市高校本科教育高地建設(shè)項(xiàng)目(B8515-10-0001)。
作者簡介：孔祥洪，女，高級實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)槲锢響?yīng)用及控制技術(shù)。
功率很低。作者在教學(xué)中利用啟東的DVCC-8086的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)MASM for windows軟件進(jìn)行書寫程序，該軟件是一個(gè)結(jié)合了先進(jìn)可視化編輯器、編譯器，反編譯器，具有排錯(cuò)功能的軟件模擬工具，通過這樣的可視化程序調(diào)試環(huán)境進(jìn)行書寫程序時(shí)，可有效提高學(xué)生的編程能力和上機(jī)調(diào)試技能，有利于加深學(xué)生對匯編語言的程序的理解，降低調(diào)試難度。圖1是啟東8086匯編語言的可視化調(diào)試環(huán)境，它具有高級語言，集成環(huán)境語言所具有的可視化集成環(huán)境的下拉菜單，圖標(biāo)化的快捷按鈕、熱鍵、快捷命令等特點(diǎn)，如文件編輯菜單有文件、編輯、查找、選項(xiàng)、編譯菜單；實(shí)驗(yàn)指南菜單有編輯窗口的快捷菜單，可使用鼠標(biāo)右鍵來激活；調(diào)試部分有動(dòng)態(tài)調(diào)試菜單、窗口菜單；
窗口部分有編輯窗口、反匯編窗口、數(shù)據(jù)窗口、寄存器窗口；工具欄有編輯工具欄、調(diào)試工具欄、實(shí)驗(yàn)指南工具欄等等。而調(diào)試工具欄還具備聯(lián)接、編譯、調(diào)試、單步、運(yùn)行、斷點(diǎn)等功能。再如，菜單可用ALT/ALT+字母來激活，用熱鍵或字母來選擇所有輸入地址數(shù)據(jù)值等。
8086匯編語言可視化的調(diào)試環(huán)境在進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)可以直接看到命令的執(zhí)行過程，得到程序運(yùn)行結(jié)果，這有利于學(xué)生掌握匯編語言的程序設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)匯編語言的興趣，同時(shí)，也可以降低教學(xué)難度，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)真正理解和掌握教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
3 可視化寄存器窗口、代碼數(shù)據(jù)窗口、反編譯器的利用
匯編語言是機(jī)器語言的符號化，通過它可以充分理解指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程，能夠最直接最有效地操作機(jī)器硬件系統(tǒng)，編寫在時(shí)間和空間兩方面都是最有效的程序[4]。但編寫及調(diào)試匯編程序時(shí)相對高級語言程序要困難、復(fù)雜得多，如果利用可視化寄存器窗口、代碼地址數(shù)據(jù)窗口等調(diào)試環(huán)境，就可以幫助學(xué)生加強(qiáng)對低級語言編譯過程中時(shí)空高效性的理解。使學(xué)生能從物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)物理地址結(jié)構(gòu)兩方面建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整性、可控性的概念。8088匯編語言的可視化調(diào)試環(huán)境中可視化寄存器窗口如圖2所示，可視化代碼地址數(shù)據(jù)窗口如圖3所示。
在學(xué)習(xí)寄存器和存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生對很多概念只有一個(gè)很抽象、模糊的認(rèn)識，這時(shí)，我們可以通過8088教學(xué)軟件打開“窗口”菜單的“代碼數(shù)據(jù)窗口”和“寄存器窗口”，查看寄存器的狀態(tài)；教師在講授存儲(chǔ)器和尋址方式的知識時(shí)，利用可視化“代碼數(shù)據(jù)窗口”查看內(nèi)存單元，讓學(xué)生可以動(dòng)態(tài)了解內(nèi)存單元的地址與內(nèi)容，將抽象的內(nèi)容具體化；在講授指令的運(yùn)用時(shí)，可以針對每一條指令，利用可視化窗口進(jìn)行指令的具體操作，讓學(xué)生從可視化窗口中觀察寄存器、內(nèi)存單元地址和標(biāo)志寄存器的變化情況。另外，教師還可運(yùn)用“代碼數(shù)據(jù)窗口”來查看程序的運(yùn)行結(jié)果，當(dāng)程序運(yùn)行結(jié)果不正確時(shí)，通過“單步”調(diào)試和設(shè)置“斷點(diǎn)”等按鈕，隨時(shí)觀察寄存器和內(nèi)存單元的內(nèi)容，確定程序的錯(cuò)誤之處，還可以利用“反匯編窗口”和“斷點(diǎn)”設(shè)置進(jìn)行反匯編。圖4是觀察寄存器和內(nèi)存單元的中程序的指針地址與內(nèi)容，確定程序的錯(cuò)誤之處。
圖4 可視化反匯編窗口
4 結(jié)語
作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，微機(jī)原理和匯編語言是學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)鍵，是任何其他高級語言都不能完全取代的。教師應(yīng)該合理安排教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)的實(shí)際效果和質(zhì)量。通過對微機(jī)原理與匯編語言可視化教學(xué)改革，學(xué)生對該課程產(chǎn)生了更濃厚的學(xué)習(xí)興趣，取得了較顯著的教學(xué)成果，但是也還存在一些不完善的地方，這需要我們在以后的教學(xué)實(shí)踐中不斷改善。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 陳松. 探索匯編語言和微機(jī)原理整合課程的教學(xué)方法[J]. 科教導(dǎo)刊,2009(22):28.
[4] 朱淑琴,張銀霞,趙瑛. 匯編語言教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法探討[J]. 北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,23(4):90-92.
Discussing on Visualization Teaching of “Microcomputer Principle Assembly Language”
KONG Xianghong, GUO Yangxue, YANG Wei
(Physics Experimental Center, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
