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摘 要：从实验系统的模块化设计、实验教学内容的改进、实验课程网络化管理、考核方式的改革等方面阐述了微机原理与接口技术实验教学的改革思路和举措。
关键词：实验教学；实验系统；模块化设计；网络化管理；考核方式
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
The Microcomputer Principle and Interface Technique Experiment Teaching Exploration
WANG Xiao-ping, QI Hang-li,CHEN Hui-bin
(Department of Optical Engineering, Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou 310027）
Key words: experiment teaching;experiment system; modularization design; networked management;examination mode
《微机原理与接口技术》是计算机技术的硬件基础课程之一，通过该课程的学习使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成和工作原理，熟悉微机的汇编指令体系，汇编程序设计方法以及常用接口技术及其软硬件设计方法，建立微机系统的整体概念，达到初步具有微机应用系统的软硬件设计、开发能力。加强该课程的实验教学环节，能够加强理论与实践相结合，提高学生的动手能力，有利于学生创新思维能力的培养。本文从实验设备的系统模块化设计，实验方式，实验的网络化管理模式和考核方式等方面阐述实验教学的一些思路和举措。
1 实验系统的模块化设计
随着微电子技术、单片机技术和嵌入式微处理器技术的快速发展，功能强大的芯片不断推出并得到了广泛应用，在教学内容增加和更新的同时，与教学相配套的实验装置往往无法及时更新换代，一定程度上影响了教与学的效果，但是实验装置要做到与教学内容的同步更新，一方面经费不允许，另一方面势必会造成很大的浪费。另外由于信息技术的飞速发展和学科的需要，课程也在不断改革和创新，一些涉及新技术的内容如嵌入式单片机和ARM嵌入式系统等不断地充实到新的课程体系。因此我们构建了集成多门微机类课程实验内容的“模块化微机类课程实验平台”，既能够满足多门课程的实验要求，又避免了重复建设造成的资源浪费，研制出“ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式（ARM9）/CPLD”实验开发系统。
“模块化微机类课程实验平台”采用模块化设计方法，提出以CPU为核心，对基础型实验、设计型实验和综合应用型实验的共用性进行综合和统一设计的思想，构建由一块共用的接口主板和四块不同主芯片的核心板组成的集多门微机类课程实验于一体的“模块化微机类课程实验平台”，保证了整个系统的灵活性、先进性和前瞻性。
四块核心板为：80C51单片机核心板；嵌入式单片机C8051F020核心板；ARM9嵌入式处理器3SC2410核心板；CPLD（EMP3256）核心板。实验平台适用于“单片机导论”、“微机原理与接口技术”、“微机高级设计与实验”、“嵌入式系统与应用”、“EDA设计技术与应用”等课程。
该系统面向理工农医文的低年级学生、高年级的专业类学生和研究生，经过上千人近两年的使用，系统稳定可靠。
2 实验教学内容的改进及实验课程网络化管理
在改革实验教学设备的同时，我们进一步完善了实验教学方法和与之配套的网络化管理模式。
2.1实验教学内容的改进
“微机原理与接口技术”实验共16学时，实验内容从验证性、设计性到综合性。软件编程仿真要求学生在课外完成，涉及到开发系统的实验在实验室完成，使学生在有限的实验时间内有很好的实验效果。
具体的实验内容共8个，由浅入深，循序渐进。
实验一（基础性）：熟悉KEILμVISION2集成调试环境，熟悉程序调试步骤和方法。
实验二（设计性）：循环、简单运算类程序设计与调试。
实验三（设计性）：查表、搜索程序，子程序设计与调试。
实验四（设计性）：查找关键字、求极值、乘法程序设计与调试。
实验五（设计性）：并行I/O，外部中断实验，要求掌握单片机I/O口输入、输出的方法，外部中断的应用。
实验六（设计性）：定时器/计数器实验，RS232通信实验，要求掌握定时器/计数器的定时与外部计数的应用及程序设计与调试；串口通信程序设计。
实验七（综合性）：按键输入和LED数码显示实验，要求掌握I/O与按键、LED数码管的连接方式，以及按键扫描和数码显示程序编写与调试。
实验八（综合性）：A/D转换与D/A转换实验，了解A/D、D/A芯片与单片机的连接方法，掌握A/D、D/A转换程序的编写和调试方法。
2.2实验教学的网络化管理
实验课程教学的网络化对于提高实验效率和实验效果、丰富学生的知识和技能提供了良好的条件。
2.2.1实验准入测试
实验准入测试不仅可以节约实验前老师抽查学生预习情况所花的时间，而且对学生实验前的预习能起到积极的督促作用。准入测试针对每一个学生，实验前学生只有在网站上通过实验准入测试才能取得入室做实验的资格。测试题库包括3类试题：基础知识题、实验装置题和实验操作题。学生在线测试时，题库随机抽取3类试题中的10个题目，测试完后网络自动打分，答对6题以上可获得准入测试通过，学生可进入实验室做试验。
2.2.2实验考勤和检查
为防止有的学生未做实验就提交实验报告和确保实验的效果，每次要求学生进入实验室时在计算机上签到，不签到的学生将无法在网上提交本次的实验报告。学生完成实验后教师根据学生已做的实验进行检查、提问，让学生回答问题或修改实验程序观察实验结果，确实保证通过实验加强学生对课堂上所学的知识有进一步的理解和巩固。
2.2.3实验报告的提交
在线实验报告的提交对于教师和学生都很方便，可以节约师生不少时间，学生提交实验报告后，教师可以在线批改并及时反馈给学生。有助于学生及时了解自己在实验过程中存在的不足，巩固和消化实验知识，提高学生的实验动手能力。
2.2.4信息发布
信息发布可以让学生及时了解课程的相关信息，如实验室开放的时间、实验报告提交要注意的问题等等，既省时又省力，起到事半功倍的效果。
2.2.5交流平台
交流平台为师生课后继续探讨、深入交流提供了更多的机会，为教师了解学生的思想状态、学习情况和学生了解教师的授课思路和指导思想搭建了一个良好的平台，同时为学生提问、教师答疑提供了便利，有助于师生间的相互了解和自我了解。在该平台上学生不仅可以看到自己与教师在线交流的情况，而且可以看到其他同学与教师的交流情况，对于同样的问题，学生只要查看交流记录就可以解决，教师不用重复解答，这样可以提高答疑效率。
3 考核方式的改革
为进一步锻炼学生的综合实践能力，实验室从单一的实验教学发展到综合性的实验教学。为了使学有余力的学生能够有更多的机会将理论与实践紧密结合，让优秀的学生有发挥自己聪明才智的余地，变繁琐的、应付式的书面考试为趣味的、积极参与的项目设计考核方式，在理论的指导下进行系统的设计制作，提高发现问题和解决问题的能力，推出了面向部分优秀学生的“优秀生免考机制”，课程成绩根据学生实践制作的单片机系统，进行成绩评定。该机制建立生动、开放、多元化考查学生的方法，在学生的学习过程中引入了竞争机制，充分地发挥了学生学习的主观能动性，为优秀学生的后续深造和开展科学研究奠定了良好的基础。
经过秋学期的理论教学和期中考试，成绩优良以上并对微机应用型课题设计有兴趣的学生，通过先期的课程学习、资料查找，自主设计，确定课题内容，从研究意义、研究内容、实施方法、预期结果和研究计划等方面撰写优生免考课题申请书。课程组教师对提交的申请书从可行性、实用性、创新性和知识运用的综合性等方面进行评审，确定立项项目。确定立项课题后，课程组给每个小组提供一套“ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式（ARM9）/CPLD”实验开发系统（可以带离实验室使用），提供该系统的详细使用说明和电路原理图；既方便学生开展课题的研究，又培养学生自我管理、主动开展科学实践活动的能力。所有课题均为学生自主设计并完成，实验开发系统提供了直流电机驱动、步进电机驱动、温度测量、开关功率驱动、数码管显示及矩阵键盘人机交互、LCD人机交互等微机系统设计接口模块，还可以自己设计制作光电探测、温湿度传感器等其它接口模块。项目内容丰富多彩，具有较强的实用性、趣味性、综合性、创新性和扩展性。
免试学生的课程成绩由任课教师、实验教师和助教组成的验收小组通过答辩、提问和教师的点评，验收小组根据各小组课题的难易程度、预期目标的实现情况、答辩情况和最终结果以及提交的总结报告等资料情况，讨论确定各小组的成绩排序，参考学生平时课程学习的表现，如上交作业、课程实验情况，参照参加考试学生的最高分数，确定免考学生的课程成绩。
“优秀学生免考机制”的推行，调动和提高了学生的学习兴趣和积极性，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题能力，达到了培养学生的实践能力、综合能力和创新能力的目的。
4 结束语
要使学生真正掌握好这门课，必修重视理论教学的同时，充分重视实验教学。经过近几年的探索，学生的理论和实践能力得到了较大的提高，普遍受到学生的欢迎。
参考文献：
[1]刘竹琴,刘艳峰.设计性实验教学探讨[J].实验技术与管理,2005,22(6):97－99.
[2]何乃淇,屈莉莉,邝小磊.微机原理与应用课程改革与实践环节教学探索[J].中山大学学报论丛,2004,24(5):22－24.
[3]王建萍.优化单片机课程实验教学的新思路与实践[J].实验技术与管理,2006,23(11):108-110.
[4]肖静,马临.单片机实验教学的改革与探索[J].南昌高专学报,2007,22(4):101-102.
[5]陈静,周玉庭,徐启,陈玉明.“微机原理及应用”实验教学改革[J].重庆工学院学报,2006,20(11):177－178.
关键词：实验教学；实验系统；模块化设计；网络化管理；考核方式
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
The Microcomputer Principle and Interface Technique Experiment Teaching Exploration
WANG Xiao-ping, QI Hang-li,CHEN Hui-bin
(Department of Optical Engineering, Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou 310027）
Key words: experiment teaching;experiment system; modularization design; networked management;examination mode
《微机原理与接口技术》是计算机技术的硬件基础课程之一，通过该课程的学习使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成和工作原理，熟悉微机的汇编指令体系，汇编程序设计方法以及常用接口技术及其软硬件设计方法，建立微机系统的整体概念，达到初步具有微机应用系统的软硬件设计、开发能力。加强该课程的实验教学环节，能够加强理论与实践相结合，提高学生的动手能力，有利于学生创新思维能力的培养。本文从实验设备的系统模块化设计，实验方式，实验的网络化管理模式和考核方式等方面阐述实验教学的一些思路和举措。
1 实验系统的模块化设计
随着微电子技术、单片机技术和嵌入式微处理器技术的快速发展，功能强大的芯片不断推出并得到了广泛应用，在教学内容增加和更新的同时，与教学相配套的实验装置往往无法及时更新换代，一定程度上影响了教与学的效果，但是实验装置要做到与教学内容的同步更新，一方面经费不允许，另一方面势必会造成很大的浪费。另外由于信息技术的飞速发展和学科的需要，课程也在不断改革和创新，一些涉及新技术的内容如嵌入式单片机和ARM嵌入式系统等不断地充实到新的课程体系。因此我们构建了集成多门微机类课程实验内容的“模块化微机类课程实验平台”，既能够满足多门课程的实验要求，又避免了重复建设造成的资源浪费，研制出“ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式（ARM9）/CPLD”实验开发系统。
“模块化微机类课程实验平台”采用模块化设计方法，提出以CPU为核心，对基础型实验、设计型实验和综合应用型实验的共用性进行综合和统一设计的思想，构建由一块共用的接口主板和四块不同主芯片的核心板组成的集多门微机类课程实验于一体的“模块化微机类课程实验平台”，保证了整个系统的灵活性、先进性和前瞻性。
四块核心板为：80C51单片机核心板；嵌入式单片机C8051F020核心板；ARM9嵌入式处理器3SC2410核心板；CPLD（EMP3256）核心板。实验平台适用于“单片机导论”、“微机原理与接口技术”、“微机高级设计与实验”、“嵌入式系统与应用”、“EDA设计技术与应用”等课程。
该系统面向理工农医文的低年级学生、高年级的专业类学生和研究生，经过上千人近两年的使用，系统稳定可靠。
2 实验教学内容的改进及实验课程网络化管理
在改革实验教学设备的同时，我们进一步完善了实验教学方法和与之配套的网络化管理模式。
2.1实验教学内容的改进
“微机原理与接口技术”实验共16学时，实验内容从验证性、设计性到综合性。软件编程仿真要求学生在课外完成，涉及到开发系统的实验在实验室完成，使学生在有限的实验时间内有很好的实验效果。
具体的实验内容共8个，由浅入深，循序渐进。
实验一（基础性）：熟悉KEILμVISION2集成调试环境，熟悉程序调试步骤和方法。
实验二（设计性）：循环、简单运算类程序设计与调试。
实验三（设计性）：查表、搜索程序，子程序设计与调试。
实验四（设计性）：查找关键字、求极值、乘法程序设计与调试。
实验五（设计性）：并行I/O，外部中断实验，要求掌握单片机I/O口输入、输出的方法，外部中断的应用。
实验六（设计性）：定时器/计数器实验，RS232通信实验，要求掌握定时器/计数器的定时与外部计数的应用及程序设计与调试；串口通信程序设计。
实验七（综合性）：按键输入和LED数码显示实验，要求掌握I/O与按键、LED数码管的连接方式，以及按键扫描和数码显示程序编写与调试。
实验八（综合性）：A/D转换与D/A转换实验，了解A/D、D/A芯片与单片机的连接方法，掌握A/D、D/A转换程序的编写和调试方法。
2.2实验教学的网络化管理
实验课程教学的网络化对于提高实验效率和实验效果、丰富学生的知识和技能提供了良好的条件。
2.2.1实验准入测试
实验准入测试不仅可以节约实验前老师抽查学生预习情况所花的时间，而且对学生实验前的预习能起到积极的督促作用。准入测试针对每一个学生，实验前学生只有在网站上通过实验准入测试才能取得入室做实验的资格。测试题库包括3类试题：基础知识题、实验装置题和实验操作题。学生在线测试时，题库随机抽取3类试题中的10个题目，测试完后网络自动打分，答对6题以上可获得准入测试通过，学生可进入实验室做试验。
2.2.2实验考勤和检查
为防止有的学生未做实验就提交实验报告和确保实验的效果，每次要求学生进入实验室时在计算机上签到，不签到的学生将无法在网上提交本次的实验报告。学生完成实验后教师根据学生已做的实验进行检查、提问，让学生回答问题或修改实验程序观察实验结果，确实保证通过实验加强学生对课堂上所学的知识有进一步的理解和巩固。
2.2.3实验报告的提交
在线实验报告的提交对于教师和学生都很方便，可以节约师生不少时间，学生提交实验报告后，教师可以在线批改并及时反馈给学生。有助于学生及时了解自己在实验过程中存在的不足，巩固和消化实验知识，提高学生的实验动手能力。
2.2.4信息发布
信息发布可以让学生及时了解课程的相关信息，如实验室开放的时间、实验报告提交要注意的问题等等，既省时又省力，起到事半功倍的效果。
2.2.5交流平台
交流平台为师生课后继续探讨、深入交流提供了更多的机会，为教师了解学生的思想状态、学习情况和学生了解教师的授课思路和指导思想搭建了一个良好的平台，同时为学生提问、教师答疑提供了便利，有助于师生间的相互了解和自我了解。在该平台上学生不仅可以看到自己与教师在线交流的情况，而且可以看到其他同学与教师的交流情况，对于同样的问题，学生只要查看交流记录就可以解决，教师不用重复解答，这样可以提高答疑效率。
3 考核方式的改革
为进一步锻炼学生的综合实践能力，实验室从单一的实验教学发展到综合性的实验教学。为了使学有余力的学生能够有更多的机会将理论与实践紧密结合，让优秀的学生有发挥自己聪明才智的余地，变繁琐的、应付式的书面考试为趣味的、积极参与的项目设计考核方式，在理论的指导下进行系统的设计制作，提高发现问题和解决问题的能力，推出了面向部分优秀学生的“优秀生免考机制”，课程成绩根据学生实践制作的单片机系统，进行成绩评定。该机制建立生动、开放、多元化考查学生的方法，在学生的学习过程中引入了竞争机制，充分地发挥了学生学习的主观能动性，为优秀学生的后续深造和开展科学研究奠定了良好的基础。
经过秋学期的理论教学和期中考试，成绩优良以上并对微机应用型课题设计有兴趣的学生，通过先期的课程学习、资料查找，自主设计，确定课题内容，从研究意义、研究内容、实施方法、预期结果和研究计划等方面撰写优生免考课题申请书。课程组教师对提交的申请书从可行性、实用性、创新性和知识运用的综合性等方面进行评审，确定立项项目。确定立项课题后，课程组给每个小组提供一套“ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式（ARM9）/CPLD”实验开发系统（可以带离实验室使用），提供该系统的详细使用说明和电路原理图；既方便学生开展课题的研究，又培养学生自我管理、主动开展科学实践活动的能力。所有课题均为学生自主设计并完成，实验开发系统提供了直流电机驱动、步进电机驱动、温度测量、开关功率驱动、数码管显示及矩阵键盘人机交互、LCD人机交互等微机系统设计接口模块，还可以自己设计制作光电探测、温湿度传感器等其它接口模块。项目内容丰富多彩，具有较强的实用性、趣味性、综合性、创新性和扩展性。
免试学生的课程成绩由任课教师、实验教师和助教组成的验收小组通过答辩、提问和教师的点评，验收小组根据各小组课题的难易程度、预期目标的实现情况、答辩情况和最终结果以及提交的总结报告等资料情况，讨论确定各小组的成绩排序，参考学生平时课程学习的表现，如上交作业、课程实验情况，参照参加考试学生的最高分数，确定免考学生的课程成绩。
“优秀学生免考机制”的推行，调动和提高了学生的学习兴趣和积极性，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题能力，达到了培养学生的实践能力、综合能力和创新能力的目的。
4 结束语
要使学生真正掌握好这门课，必修重视理论教学的同时，充分重视实验教学。经过近几年的探索，学生的理论和实践能力得到了较大的提高，普遍受到学生的欢迎。
参考文献：
[1]刘竹琴,刘艳峰.设计性实验教学探讨[J].实验技术与管理,2005,22(6):97－99.
[2]何乃淇,屈莉莉,邝小磊.微机原理与应用课程改革与实践环节教学探索[J].中山大学学报论丛,2004,24(5):22－24.
[3]王建萍.优化单片机课程实验教学的新思路与实践[J].实验技术与管理,2006,23(11):108-110.
[4]肖静,马临.单片机实验教学的改革与探索[J].南昌高专学报,2007,22(4):101-102.
[5]陈静,周玉庭,徐启,陈玉明.“微机原理及应用”实验教学改革[J].重庆工学院学报,2006,20(11):177－178.