摘要:本文以“微机原理与接口技术”课程为基础,探讨如何通过课堂教学和实验环节的改革来培养和提高学生的微机应用和汇编语言程序设计能力,并具体针对教学内容和方法、实验内容以及实验过程管理提出了具体的改革方案。教学实践表明上述措施能够对提高学生的计算机应用能力起到积极的作用。
关键词:程序设计;课堂教学;实验环节
当前社会竞争日益激烈,大学生的就业难问题日益突出,这些都对大学生的综合素质培养提出更高要求,更为强调大学生的社会适应能力和对专业知识的实际应用能力。计算机是现代社会工作和生活当中必不可少的工具,理工科各个专业的学生都需要具备一定的计算机操作和程序设计能力。本文以“微机原理与接口技术”课程为基础,探讨如何通过课堂教学和实验环节的改革来培养和提高学生的微机应用和汇编语言程序设计能力,并具体针对教学内容和方法、实验内容以及实验过程管理提出了具体的改革方案。 优化教学内容 我们将该课程的教学内容分为三个部分,即微机CPU的原理结构、汇编语言程序设计和接口技术。教学内容的组织是以微型计算机的技术及其应用为主线,以微型计算机相关部件的内部结构和工作原理为重点。
我们在传统教学内容的基础上,结合当今计算机技术的最先发展,适当增加有关计算机各部件的发展和改进历史以及最新技术的知识,增加了对现代微型计算机系统中所涉及的指令流水线和指令重叠执行技术、虚拟存储技术、高速缓存技术、完全并行指令计算技术、高性能计算机的体系结构等。在CPU部分,除了介绍从8086到Pentium的演变过程,还以80386和Pentium为实例,对微处理器的关键技术作简单说明和归纳,锻炼学生把学到的计算机理论知识和实际应用联系起来。
在微机接口技术部分的教学时,在要求学生掌握各种接口芯片基本原理和结构的基础上,还有针对性介绍了这些接口技术在本专业的实际应用实例。比如可编程中断控制器8259A,它就在自动化专业的实际系统设计中得到了广泛的应用。在讲授8259A时,我们首先让学生了解其主要功能就是扩展CPU中断请求信号输入端口,满足系统存在多个中断源的需求。8259A接收来自外部的中断请求,并且从中选中当前这些中断请求中优先级最高的,将其送到CPU的中断请求输入端。然后举例说明了在实际的计算机控制系统中,来自传感器的检测信号、手动按键操作命令往往就是通过中断方式输入到计算机内部的。又比如在讲授A/D转换接口和D/A转换接口技术时,也相应地介绍了它们在自动控制系统中的应用。在实际的工业控制系统中,经常会需要对一些连续变化的物理量进行处理,比如温度、速度、流量和压力等,这些量它们都统称为模拟量。计算机在处理这些模拟量时,首先利用光电元件、压敏元件等将它们转换为模拟电流或模拟电压,然后再将它们转换为数字量。 汇编语言程序设计能力的培养 汇编程序设计能力的培养是这门课程学习的一个重要环节和目标,它包括针对一个具体的问题和任务如何去分析?如何表达自己的设计思想和编程实现?程序设计能力大体上主要包括以下两方面的内容:1)首先是分析问题的能力,即如何将一个实际问题进行表达并细化,并抽象到汇编语言程序设计问题。2)其次是与本课程密切相关的编程实现和程序调试的能力。
人们在解决具体的实际问题时,当然也包括程序设计问题,往往采用问题的分解,并逐步细化的策略。在面对一个较为复杂的问题时,可以这个大问题分解为若干个容易解决的小问题,这些小问题可以采用已有的解决方案来处理。而对于程序设计问题,则是首先将其分解为若干程序模块,再对每个模块细化到具体的程序流程图,流程图中的每个部分可用一条或几条指令来实现。
与其他高级计算机语言程序设计一样,汇编语言程序设计也包含顺序结构、分支结构以及循环结构。在掌握了常用指令的功能以后,就可针对具体的问题来训练学生使用所学的指令和结构来编程。在列举具体的应用实例时,最好选择在实际生活和学习过程中比较熟悉的问题,比如学生成绩管理、BCD码的四则运算等。程序设计问题需要多编程,多读一些优秀的程序设计范例,使学生逐步了解这种分析方法,逐步培养和掌握这种设计思想。在设计和调试程序时,可利用多媒体手段来演示程序的调试修改过程,在此过程中注意引导学生自己发现错误,并改正得到正确的汇编程序。经过多次程序设计和调试之后,学生们独立进行程序设计问题的能力会大大提高,为后续课程的学习打下良好的基础。
3. 实验改革的实践 实验内容的改革实践 实验环节不仅仅要强调对学生动手能力的培养,更为重要的是要培养分析和解决问题的能力,在此基础上逐步培养创新能力,比如发现更好的思路和方法,这将是一个由量变到质变的升华过程。实验环节作为教学环节的补充,可以加深学生对所学到知识的理解和应用。
当前的实验内容都是根据教材的章节安排来进行设置的,由于在课程讲授的过程中各个章节的理论知识一般都是相对独立的,因而就造成了前后实验内容存在着相互联系松散,甚至各自独立的现象。有必要安排一些综合实验,它涵盖了多个章节的内容,目标是提高学生对所学知识的综合应用能力。
比如在进行汇编语言的程序设计的实验部分时,可首先针对每次的教学内容安排一些小程序设计,用于锻炼学生对具体知识点的把握,这些程序要设计得具有较强的针对性;然后根据当前已经学到的指令,给出一个综合性的设计题目,它能够包含和应用前后所学到的不同类型的指令。随着课堂教学的展开,程序设计内容的综合性也在增强,实验的内容也逐步由简单到复杂,从而可以培养学生对各个知识点融会贯通,灵活运用的能力。
从实践效果看,通过上述的实验内容的调整和改革能够有效地辅助课程的理论教学,培养学生的学习兴趣和乐趣,并能够帮助学生融会贯通和灵活掌握所学到的知识。 实验过程管理的改革 首先加强对学生实验的准备工作,认真检查实验预习报告的完成情况。我们在汇编语言程序设计实验中,有意识地培养学生自己撰写实验内容、实验步骤和实验目标,避免了消极应付检查的现象。另外我们还严格杜绝实验过程中和撰写实验报告中的抄袭现象。对于有些实验由于实验误差和仪器设备的不同,不可能存在完全相同的实验数据,这些有利于较好地监督学生们的抄袭现象。而对于另外一些实验内容,则可通过对于不同实验小组设置不同的实验参数来杜绝抄袭现象。
结束语
随着计算机技术的快速发展,微型计算机已经广泛应用到日常生活中的各个方面,良好的计算机应用和程序设计能力是理工科大学生应该具备的基本素质和能力。本文针对“微型计算机原理及接口技术”课程的特点,从课程的教学内容、习题课规划和实验内容和管理等方面进行了改革实践,这些措施对于提高学生的计算机应用能力起到了积极推动作用。