“微机原理与接口”课程在不同专业中的定位及讲授艺术研究
摘要：作为高等工科院校电类各专业、计算机专业、机械设计制造及自动化、机电一体化、过程装备与控制等工科专业必修的课程之一，文章分析了目前“微机原理”课程的教学现状；从培养应用型人才的角度出发，论证和探讨了课程在不同专业中的定位及讲授艺术。
关键词：微机原理；施教对象；讲授艺术
中图分类号：G64文献标识码：B
文章编号：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微机原理与接口”课程（以下简称“微机原理”）一直作为高等院校电类各专业、计算机专业、机械设计制造及自动化、机电一体化、过程装备与控制、化工仪器仪表等工科专业必修的课程之一（电类为专业基础课）。近年，随着计算机技术、微电子技术的飞速发展，微机及其相关的技术以超常的速度跟进，新技术新设备层出不穷，使得微机原理课程的内容越来越多；另外，计算机及其相关产品越来越多地冲击着人们的工作方式和生活方式，高等院校中越来越多的理工科专业要求开设微机原理（计算机硬件基础）课程。然而，正是微机原理课程教学内容量大, 教学对象面广,各类专业的学生基础差别较大，使得非计算机、非电专业的学生感到抽象难学；另外，部分学校课程名称及授课内容较混乱，如同是微机原理课程,有的班级上80X86,有的班上8051（多为机械专业等非电专业，建议课程名称应统一为“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”）；第三，在教学时数上课时差别教大，多为:计算机专业: 60―80学时；电类专业：60―75学时；机械类专业：40―50学时；第四，基础知识差别大：计算机专业有先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，还有平行开设的“汇编语言程序设计”；电类专业有模电/数电等先导课程；其他理工类专业（如机械类专业）却只有仅仅是把电路分析、模拟电路、数字电路、电机学、变流技术等整合为一门课的电工学，以及“计算机应用基础”。可见有限学时下微机原理课程要在不同施教对象中按照“厚基础、宽口径、重应用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于计算机硬软件技术发展很快，而且硬件新技术、汇编语言新版本大多和原有的基础技术一脉相承，所以有些老师觉得讲授最新的更好，而有些老师则认为还是讲授基础性知识好，两者难于统一。
本课题研究小组经过大量的研究实践，在本校教学中大胆进行改革，把“微机原理与接口”课程（“计算机硬件基础”）分成3~4个授课层次（如A、B、C、D类）分别制定出不同的教学大纲来执行，因材施教，各取所需。
2 在计算机专业中把握好整体与个体、取与舍的辩证关系
微机技术的发展使得微机原理课程包罗了太多的内容：除了指导委员会确定的七个基本知识单元（微处理器、存储器、指令系统、输入和输出、I/O接口技术和微机应用系统）之外，32位、64位CPU内部结构及多级流水线工作原理、虚地址下的寻址过程、高档CPU新增指令及MASM32汇编语言语法规范（乃至WIN32编程等）、段页存贮管理及芯片组、总线标准（EISA、PCI、USB等）等新内容也不能不涉及。
如果仍然仅以8086CPU来讲授，对计算机软件、计算机应用专业学生来说，未免过于落后，因为8086CPU和现用的Pentium相比，至少已经淘汰了三代；另外，对计算机专业学生来说，他们已经学习了先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，“计算机”和“80X86微机”二者是整体与个体、一般与特殊的关系，并且一般还有与“微机原理”同步开设的“汇编语言程序设计”（一般开设顺序多为：汇编语言→微机原理→接口技术[→单片机应用]），因此，在有限学时下，象数制、原码、补码加减原理、ALU原理、16位汇编语言等部分完全应从简处理，而应重点讲授80386/80486/Pentium内部结构及工作机理、存贮管理技术（包括段页式存贮管理、Cache原理与访问管理、虚拟存贮管理）、I/O接口及外设接口（硬、软盘驱动器接口、网络与通信接口、打印机接口等）、芯片组技术，总线标准与接口技术（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088时代的接口芯片多数已淘汰，新的芯片组在结构和功能上已与早期芯片具有本质区别，所以将原来侧重芯片的内部结构改为侧重芯片应用是必由之路。这样才符合“厚基础、宽口径、重应用”的培养目标。当然，计算机专业的“微机原理”教学大纲的制订绝对不是孤立的，比如32位汇编语言和Win32编程如果在“汇编语言程序设计”大纲中要求掌握的话，“微机原理”大纲就可另辟重点。
3 在电类各专业中把握好一般到特殊、基础与应用的辩证关系
“微机原理与接口”是电类各专业处于核心地位的专业基础课，本专业的学生在此之前有些虽没有学过“组成原理”、“系统结构”等课，但诸如汇编语言、中断、定时与计数技术、存贮器扩展、串并口扩展、总线标准等都是后备课如“单片机原理与接口”、“计算机控制”、“可编程控制器PLC”、“DSP数字信号处理”等课（电类专业一般为：微机原理及接口技术 60―80学时→单片机原理及应用40―60学时）以及日后从事科研所必需的，尤其是“单片机原理与接口”和“计算机控制技术”的学习必须以“微机原理及接口技术”奠基。
事实上，从“微机原理”到“单片机原理”是一般到特殊的关系，“单片机原理”是“微机原理”的后补课程，两门课都是实用性很强的课程，学好了微机原理，单片机原理是稍学即会。象微机原理中的地址、寄存器、锁存器、控制字、堆栈、中断、定时与计数技术等概念可在单片机原理课程学习中直接应用；但是，工业过程控制中用的更多的是单片机控制和PLC控制（即使象网络控制、现场总线控制其终端实现也一般用单片机或PLC控制），所以和单片机共有的汇编语言、CPU结构原理，存储器扩展、并/串行口扩展、总线、LED及键盘的接口等内容的讲述要不厌其烦，举一反三，而前述的计算机专业所侧重的高档CPU的段页式存贮管理、Pentium结构及芯片组、硬、软驱接口、MASM32及Win32编程技术等虽不能不提，但应适当从简，不要让学生感到既多又杂，抽象难学，甚至出现畏难情绪，要知道，基本原理部分如果不理解透彻，单片机应用及计算机控制系统的学习就无所适从，而且直接影响着毕业设计的质量。
4 在非电、非计算机理工类专业中把握好基本原理与一般原理、开与合的辩证关系
由于微机（单片机、PLC）作为智能化机电产品的大脑与心脏，在超精密加工、数控机床、机电一体化、机器人技术中有着日益广泛的应用，使得微机原理（有的学校开设微机原理课，但实际讲授内容为“单片机原理”）也成为机电一体化、过程装备等机类专业学生必修的一门课程，但是在授课过程中我们明显感到两点：第一，学生与微机相关的基础知识薄弱，因为他们仅仅是把电路、模电、数电、电机学、变流技术等整合成一门电工学去学的，触发器、译码器、计数器、存储器等知识中的部分，甚至全部内容都是蜻蜓点水、点到为止，没有深入学习；第二，在机械类专业中“微机原理”课程学时很有限，一般在40-50学时之间；基于上述原因，学过两周该课的大多数同学反映，该课抽象难懂，神秘莫测。所以一开始应把数制及典型单元电路的原理讲清楚以揭开CPU的神秘面纱；要有重点有选择地讲清其原理，如门控电路及控制字，一位ALU的结构、传统CPU取指令和执行指令的过程、步骤。另外，对机械类专业学生来讲，他们掌握单片机原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理讲完后，最好花几个课时介绍8051等单片机，8051和80X86同为Intel公司的拳头产品，汇编语言助记符十分相象，有了80X86作基础，作比较，学8051很轻松；这也是开与合的关系。开是发散，由8086发散到8051单片机；合是聚集，机类学生计算机原理仅此一门，8051不能不聚到中去讲，但8086是基础，是主要讲授对象，8051单片机是应用，要讲究适度，开是放的开，聚是收得拢，百变不应离其宗。
5 在文、管、法等文科专业中把握好深入与浅出的辩证关系
学习的目的是为了应用，而计算机是一个工具，对这个工具的原理应该多少懂一些，这是这类学生的目的所在，正是由于汇编语言课深奥枯燥，大家才喜欢使用可视化的高级语言及其编程工具，所以这类专业的“微机原理与接口”一般更名为“计算机硬件技术基础”。对这类专业学生不要大讲特讲80X86宏汇编语言程序设计、CRT显示控制编程等较深内容，只有有的放矢，深浅适度，才能调动学生的积极性，激起学生的求知欲，从而收到相得益彰的效果。浅是表达，深是理解；浅是弄懂，深是探求；浅是深的必要前提，深是浅的必然深化。要按照“培养既精通本专业知识，又能应用计算机知识，解决实际问题的复合型人才”计划来培养，让缺乏基础知识的学生由浅入深，循序渐进地学习和学习计算机原理，掌握基本知识，更要掌握一些实用知识如芯片组技术、USB接口、PCI、AGP总线、EIDE、SCSI标准等，要配合实物与实验帮助学生从感性知识上升到理性认识。
6 在讲授艺术上要把握好雅与俗、庄与谐、形象与抽象的关系
（1）恰当的应用俗语是提高学生理解能力的必要手段，“雅”是指用专业语言，用词规范，语句缜密，“俗”是口语，具有通俗易懂，亲切自然，比如，微机原理中的“总线”就是计算机系统中的“信息高速公路”，CPU总线浮空，就是该段“高速公路”关闭。
（2）工科“微机原理”也要讲求“庄”与“谐”，“庄”是庄重、严肃，“谐”是诙谐、幽默，庄谐并用，寓庄于谐，让学生在轻松愉快的气氛中接受知识，但“庄”与“谐”的应用要适度。比如，“二级控制模块DMA请求总线使用权”是“中层领导向最高层领导申请”，因为“DMA控制器有总线控制权，所以不是处于最底端；又如 “伪指令和指令相比不产生机器代码，不占据存储单元、起管理作用”可说成“伪指令是指令的后勤管理员”。
（3）提高学生形象思维能力也是课堂教学中帮助学生理解的重要手段，形象的比喻及严密的逻辑性语言可以触类旁通，帮助理解。例如，“间接寻址”是寄存器中放的是存贮单元的有效地址，按该地址便能找到操作数，可以这样理解，“张三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以张三找到王五也就找到了李四，这是间接找法。
7 结 语
总之，在有限学时下，对于包罗了太多的内容的“微机原理”课程，我们一定要针对不同的专业对象，把握好几个辨证关系，合理地制定适合于该专业的教学大纲，而不应把一个相同内容的大纲强加到所有的专业；另外，讲课是一门艺术，在语言艺术上，熟能生巧，这是笔者讲授“微机原理”多年的深刻体会。
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投稿日期：2006-08-07
作者简介：
曹双贵,讲师，硕士，长期讲授“微机原理”、“单片机原理与接口”、“计算机控制技术”等课程，先后在“微计算机应用”、“电气自动化”、“工业控制计算机”等杂志上发表论文8篇。
富巍，教授，已在国内外核心刊物发表论文20余篇，主持过一项国家级和多项省、院级课题。长期讲授“微机原理”、“单片机原理与接口”、“计算机控制技术”等课程。
论文来源：《计算机教育》 2007年第4期
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