一、引言

《微機系統(tǒng)與接口技術(shù)》課程是通信、電子、信息工程、自動化、機械電子及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程。在該課程的教學(xué)中，學(xué)生對8086系統(tǒng)中的內(nèi)存訪問、可編程接口芯片與CPU的接口設(shè)計以及匯編語言編程感到非常抽象難以掌握，而現(xiàn)在的基于固定實驗箱的實驗方法由于其內(nèi)部線路已經(jīng)連好、實驗內(nèi)容固定、實驗方法固定、實驗地點固定和實驗時間有限的問題，沒有足夠的機會給學(xué)生進行學(xué)習(xí)、練習(xí)和實踐所學(xué)知識。另外，教學(xué)實踐中往往先進行理論教學(xué)后實驗教學(xué)，使課程的理論部分與實驗部分脫節(jié)，上述問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)實踐，討論《微機系統(tǒng)與接口技術(shù)》課程實驗教學(xué)在內(nèi)容和方法的設(shè)計改革方法。

二、關(guān)于實驗內(nèi)容的探討

1.實驗內(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，目前大多院校幾個開設(shè)該課程的專業(yè)，實驗內(nèi)容從要求上一般分為：驗證性、設(shè)計性和綜合性，從內(nèi)容上又分為：軟件實驗和硬件實驗。實驗內(nèi)容的設(shè)計不管哪種分類都比較零散，常常一個芯片一個實驗，兩個實驗常常處于割裂狀態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生分割地去看待每個實驗所學(xué)習(xí)的知識，這與課程本身的特點和要求相悖。在多次實驗中，學(xué)生慢慢失去學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。

以上的問題對實驗教學(xué)提出挑戰(zhàn)。教師在設(shè)計實驗內(nèi)容時應(yīng)從整體上把握本課程實驗設(shè)計的所有知識點，再從系統(tǒng)的角度出發(fā)，設(shè)計合理的實驗內(nèi)容，盡量包含本課程的所有知識點，如8086與內(nèi)存的訪問、與8255并口芯片接口、與8251串口芯片接口、與8253定時器芯片的接口與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。實驗內(nèi)容要求整體上具有實現(xiàn)某種功能系統(tǒng)性，而細分到每次實驗恰好又是與課堂所學(xué)理論知識點的同步具體體現(xiàn)。這樣學(xué)生在*次做實驗時就形成系統(tǒng)的概念，理解系統(tǒng)的各個組成部分，其后的每次實驗就是在原有系統(tǒng)上增加模塊，向完整的系統(tǒng)更近一步。整個知識點學(xué)習(xí)完成時，多次的實驗形成了一個大系統(tǒng)，學(xué)生進一步加深理解該課程的工作原理和特點，掌握芯片設(shè)計應(yīng)用的同時，充分理解知識的系統(tǒng)性。

2.實驗內(nèi)容要與專業(yè)方向、實際應(yīng)用緊密。上述的系統(tǒng)性的實驗可以認為是多個基礎(chǔ)性驗證性實驗的綜合體。當然為了課程需要，該課題往往還需要設(shè)計性或者綜合性實驗。在實驗選題上除了考慮系統(tǒng)性外，還有一個重要的方面就是要考慮實驗與專業(yè)方向和實際應(yīng)用的緊密。由于本課程作為多個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對專業(yè)的學(xué)習(xí)起著非常重要的作

用。學(xué)生對學(xué)完這門課我到底知道什么？能做什么？對今后其他課程的學(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，并沒有顯示出專業(yè)特色。所在的教研組通過多年的教學(xué)試驗發(fā)現(xiàn)在實驗、實習(xí)、課程設(shè)計課程中，學(xué)生對那些專業(yè)性較強的且與實際應(yīng)用緊密相關(guān)的課題非常感興趣（如音樂播放器、電子琴、智能小汽車等），并會付出更多努力去實現(xiàn)學(xué)習(xí)要求，學(xué)習(xí)主動性和積極性明顯增高，教學(xué)效果也因此大大提高。因此，對于電子、自動化、通信以及機械等專業(yè)領(lǐng)域，不妨在設(shè)計綜合性實驗時也兼顧到各自的相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用背景，增強本課程的專業(yè)性和實用性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、關(guān)于實驗方法的探討

1.因材施教，提供多層次的實驗要求。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)和掌握知識的情況后，在原有的基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容上提出設(shè)計性實驗的不同層次要求。筆者在教學(xué)中以實驗室現(xiàn)有的實驗系統(tǒng)為平臺，為每個實驗都設(shè)計了不同層次的要求，學(xué)生根據(jù)自己的能力，選擇不同的實驗要求。下面以"8255并行接口"實驗為例，談?wù)剬嶒灦鄬哟我蟮臉?gòu)思。（1）實驗?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）實驗內(nèi)容：①基本輸入輸出實驗。編寫程序，使8255的A口為輸入，B口為輸出，完成撥動開關(guān)到數(shù)據(jù)燈的數(shù)據(jù)傳輸。要求只要開關(guān)撥動，數(shù)據(jù)燈的顯示就發(fā)生相應(yīng)改變。②流水燈顯示實驗。編寫程序，使8255的A口和B口均為輸出，數(shù)據(jù)燈D7-D0由左向右，每次僅亮一個燈，循環(huán)顯示，D15-D8與D7-D0正相反，由右向左，每次僅點亮一個燈，循環(huán)顯示。（3）實驗設(shè)計的具體思路：①看懂實驗指導(dǎo)書提供的實驗步驟和參考程序，逐條讀懂，并寫出注釋，按照步驟完成實驗演示；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，完成實驗要求；③鼓勵學(xué)生在看懂電路和實驗要求后，自己編程，實現(xiàn)流水燈顯示實驗，并能夠控制流水的方向；④給出交通燈工作原理及其要求（東西南北四個方向各有紅燈和綠燈，設(shè)南北方向為主道，其綠燈亮的時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)有實驗平臺上提出具體方案，畫出流出圖，編寫程序，并在實驗箱上演示效果。結(jié)果表明，電子專業(yè)四個班級中大概有10%到15%的學(xué)習(xí)能力較強的同學(xué)能夠在實驗前進行預(yù)習(xí)、設(shè)計，并初步完成要求（4）的任務(wù)，zui終在實驗中實現(xiàn)系統(tǒng)完成演示。有30%的學(xué)生能夠在實驗前進行編程，并初步完成要求（3）的任務(wù)，在實驗中完成演示。50%的學(xué)生能夠在實驗前進行編程，并初步完成要求（2）的任務(wù)，在實驗中完成演示。5%左右學(xué)生選擇完成任務(wù)（1），基本達到實驗的要求。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，能夠在實驗中得到充分的鍛煉。
2.借助仿真軟件，融實驗與理論一體。國外一些高校，在實踐性較強的專業(yè)課的教學(xué)過程中堅持做到理論與實驗的學(xué)時對半分，如該課程一共64學(xué)時，則理論和實驗各占32學(xué)時。另外，在碰到一些難以接受的理論知識點的講解時直接在實驗室進行教學(xué)，將理論教學(xué)與實驗教學(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。國內(nèi)高校由于學(xué)生人數(shù)多，教師、實驗室資源相對不足等原因，不能*照搬國外的教學(xué)方法。近年來計算機輔助設(shè)計軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，為上述問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、修改、匯編、連接以及單步調(diào)試等方面進行演示教學(xué)，學(xué)生很快就掌握語句的應(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間去學(xué)習(xí)新的語句、理解不懂的語句以及編寫各種程序。在實驗教學(xué)中，通過上述的教學(xué)方法，學(xué)生能夠在軟件平臺上理解相關(guān)電路并自主地編程程序，學(xué)習(xí)過程不再依賴于實驗室固定的時間、空間、設(shè)備和實驗內(nèi)容的限制，可作為傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有益補充。此外，在省、校、院級大學(xué)生創(chuàng)新項目、本專業(yè)實踐類課程教學(xué)中如Project、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，學(xué)生利用虛擬實驗系統(tǒng)進行設(shè)計開發(fā)微處理器系統(tǒng)。