形象教學(xué)法在“微機(jī)原理”課中的應(yīng)用(1)

1、形象教學(xué)法在“微機(jī)原理”課中的應(yīng)用(1)    摘要   微型計(jì)算機(jī)原理課程是一門理論性和實(shí)踐性均很強(qiáng)的課程，具有內(nèi)容龐雜，知識(shí)點(diǎn)多且零散，前后內(nèi)容有所交錯(cuò)等特點(diǎn)。本文就課程內(nèi)容的組織編排和形象化教學(xué)法在CPU工作過程、尋址方式、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和指令等教學(xué)中的應(yīng)用給予詳細(xì)的說明，實(shí)踐證明，這樣的教學(xué)方式取得很好的教學(xué)效果。  關(guān)鍵詞   微機(jī)原理  理論教學(xué)  教學(xué)過程   形象化方法    

2、;微機(jī)原理課程是高等院校理工科專業(yè)的一門重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程，特別對(duì)于測(cè)控技術(shù)、電子信息、通信工程及電類相關(guān)專業(yè)本科生來說，是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言程序設(shè)計(jì)及常用接口技術(shù)的入門課程。微機(jī)原理課程是一門理論性、實(shí)踐性及應(yīng)用性均很強(qiáng)的課程，該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)基本組成和工作原理、編程技術(shù)、硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，使學(xué)生掌握微機(jī)電子控制系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的基本方法，且具有初步的開發(fā)能力。   由于微機(jī)原理課程的知識(shí)點(diǎn)比較零散、抽象、理論性很強(qiáng)，學(xué)生普遍感到摸不著，看不見，不好學(xué)。以往學(xué)習(xí)成績(jī)很不理想，更不用說

3、能夠把所掌握的軟、硬件開發(fā)的知識(shí)有效地運(yùn)用到簡(jiǎn)單系統(tǒng)的開發(fā)上，為此，筆者從合理組織教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，采用多種教學(xué)手段和方法，特別將形象化教學(xué)法應(yīng)用到理論教學(xué)過程中，收到了良好的教學(xué)效果。   一、教學(xué)內(nèi)容的合理組織   本課程以Intel 8086微處理器為背景，從應(yīng)用角度，結(jié)合典型微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)闡述微機(jī)的基本原理；微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微機(jī)系統(tǒng)的基本概念；詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)、微處理器的內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類、基本組成、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展及其設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法、輸入/輸出系統(tǒng)的基本概念、I/O接口的

4、編址方式以及控制方式；中斷的基本概念及中斷技術(shù)。簡(jiǎn)單介紹常用可編程I/O接口芯片的特點(diǎn)和使用技巧，以達(dá)到微機(jī)原理及應(yīng)用課程的完整性。   本課程涉及內(nèi)容多且零散、前后內(nèi)容有所交錯(cuò)，學(xué)生初次接觸時(shí)往往覺得難學(xué)，所接收到的知識(shí)比較散，理不出個(gè)頭緒來，因而，在教學(xué)過程中將相關(guān)的內(nèi)容科學(xué)地組合到一起，以CPU存儲(chǔ)器接口這樣的微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以“CPU尋址獲取待處理的數(shù)據(jù)計(jì)算輸出”這樣簡(jiǎn)單工作原理模型為主線，以“必需、夠用”為原則，將課本上那些零散的知識(shí)點(diǎn)連接起來，使得學(xué)生即可以對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總體上的把握，又可對(duì)某一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行縱向的擴(kuò)展和橫向的比較，對(duì)本課程知識(shí)的掌握大有

5、益處。   二、教學(xué)過程的設(shè)計(jì)   理論課教學(xué)的實(shí)施主要是在課堂上通過教師進(jìn)行知識(shí)傳授。教師在教學(xué)的過程中，扮演著極為重要的角色，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備，重點(diǎn)、難點(diǎn)的處理，課上的教學(xué)藝術(shù)直接影響著教學(xué)效果。通常，教師要經(jīng)歷“教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)過程的設(shè)計(jì)、課中處理教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，上課過程利用各種教學(xué)手段和方法集中學(xué)生的注意力，并設(shè)法保持學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生跟上教師的思路。教師在掌控教學(xué)過程中是要事先做好課堂教學(xué)過程的設(shè)計(jì)，這一過程我們主要通過引導(dǎo)提出問題、分析問題、解決問題來實(shí)現(xiàn)。用由表及里，解刨麻雀的方法，由簡(jiǎn)單問題逐步深入，引出核心知識(shí)點(diǎn)。  &

6、#160;例如，第1章緒論中通過學(xué)生們對(duì)PC機(jī)的認(rèn)知開始講解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念及組成，進(jìn)而脫掉外衣，去掉打印機(jī)、顯示器等外圍設(shè)備，呈現(xiàn)給學(xué)生的是微型計(jì)算機(jī)，再去掉存儲(chǔ)設(shè)備、外圍接口，就剩下整個(gè)系統(tǒng)的控制中心微處理器，這樣講述微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，學(xué)生容易記憶，其效果：第一同學(xué)們由熟悉的系統(tǒng)開始認(rèn)知，較易理解概念及它們之間的區(qū)別；第二，引出本課程的重點(diǎn)。其效果遠(yuǎn)比介紹微處理器加設(shè)備再加外設(shè)的方式要好。   設(shè)計(jì)用對(duì)比的、發(fā)展的方式介紹8086、80386、Pentium IV微處理器的特點(diǎn)、組成，深入研究各類微處理器的內(nèi)在規(guī)律與聯(lián)系，使學(xué)生懂

7、得學(xué)習(xí)和掌握本課程的核心內(nèi)容和知識(shí)就能夠動(dòng)態(tài)地吸收新技術(shù)、新知識(shí)，能夠主動(dòng)地追趕上學(xué)科發(fā)展的步伐，。即完成了對(duì)微處理器發(fā)展的講解，相應(yīng)地也調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性，打消了學(xué)生那種“為什么用奔騰學(xué)86”的抱怨。    在講解微計(jì)算機(jī)的組成一節(jié)，我們將微型計(jì)算機(jī)看作一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算器，有存儲(chǔ)器、微處理器（控制器）、運(yùn)算器、輸入/輸出接口組成，這些部分則由總線（控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接起來，并通過對(duì)簡(jiǎn)單算式（3+2）*6的處理，將其工作過程簡(jiǎn)述為“得到運(yùn)算數(shù)據(jù)計(jì)算輸出運(yùn)算結(jié)果”三個(gè)步驟，得到要運(yùn)算的數(shù)據(jù)即尋址，計(jì)算和三步驟的協(xié)調(diào)則由微處理器（好比人的大腦）控

8、制，按照匯編程序指令執(zhí)行，計(jì)算則在微處理器控制下，由運(yùn)算器完成，輸出運(yùn)算結(jié)果則由輸入/輸出接口送出。在講解上述內(nèi)容的過程中，一方面引出微處理器組成及工作原理、存儲(chǔ)器、尋址（找數(shù)據(jù)）、指令、匯編程序設(shè)計(jì)、輸入輸出接口、總線時(shí)序等完成整個(gè)運(yùn)算過程所涉及的內(nèi)容，即本課程的主要內(nèi)容；一方面學(xué)生們就會(huì)不自覺地想探究：存儲(chǔ)如何存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)后的數(shù)據(jù)，大腦怎樣找到，計(jì)算機(jī)的大腦的結(jié)構(gòu)是怎樣設(shè)計(jì)的，各部分結(jié)構(gòu)如何完成運(yùn)算和控制協(xié)調(diào)功能？計(jì)算的中間結(jié)果如何處理？等等。我們這樣設(shè)計(jì)教學(xué)過程，不僅引起學(xué)生的探究欲望，而且將本課程核心內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來，使學(xué)生對(duì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作過程有一個(gè)完整的、系統(tǒng)的概念

9、。      由于學(xué)生通常較容易理解、掌握信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理這一類邏輯推導(dǎo)性和規(guī)律性很強(qiáng)的課程，而對(duì)微機(jī)系統(tǒng)這樣多部分協(xié)調(diào)工作的抽象的概念理解困難，我們通過這樣的設(shè)計(jì)課程內(nèi)容和授課過程，讓學(xué)生從全局的高度理解系統(tǒng)，進(jìn)而研究局部?jī)?nèi)容。   接下來，講述的是存儲(chǔ)器尋址方式、匯編語言程序調(diào)試軟件、指令系統(tǒng)和匯編程序設(shè)計(jì)方法。工作模式配置、三總線和總線周期（讀寫時(shí)序）、IO口尋址方式、接口技術(shù)、存儲(chǔ)芯片。最后以總結(jié)本課程核心內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)的方式，介紹CPU的引腳。   一般的教材將存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)、尋址方式和

10、CPU結(jié)構(gòu)分別放在不同的章節(jié)。Intel8086CPU編程結(jié)構(gòu)中，有通用寄存器AX、BX、CX、DX和專用寄存器BP、SP、DI、SI和指令指針寄存器IP和段寄存器等14個(gè)16位寄存器可供程序員使用，這14個(gè)寄存器貫穿了整個(gè)課程內(nèi)容_工作過程、尋址、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、I/O接口，因此將這14個(gè)寄存器的功能和用法是本課程教學(xué)的關(guān)鍵。我們?cè)谶M(jìn)行80x86微處理器結(jié)構(gòu)的講解時(shí)，將存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及編址內(nèi)容、部分指令、尋址方式、段定義偽指令加入進(jìn)來，例如，在講解累加器AX的作用后，學(xué)生們會(huì)產(chǎn)生疑問：AX的值是如何來的？為此，我們引入MOV AX，1234H，同時(shí)交代這是立即數(shù)尋址方式，

11、也為寄存器賦值；作為與立即數(shù)尋址的表示式的對(duì)比，引入MOV AX，1234H表示直接尋址存儲(chǔ)器內(nèi)容，引入尋址方式作為講解AX寄存器實(shí)例設(shè)計(jì)的教學(xué)過程，即給學(xué)生明析的AX概念，同時(shí)為后續(xù)章節(jié)的講解作了鋪墊。   在講解專用寄存器、段寄存器和地址加法器功能時(shí)，引入存儲(chǔ)器編址。存儲(chǔ)器是分段的，段地址和有效地址分別存儲(chǔ)在段寄存器DS、ES、SS、CS和專用寄存器BP、DI、SI、SP中，這時(shí)可以介紹存儲(chǔ)器的其他尋址方式（相對(duì)尋址、間接尋址）；而存儲(chǔ)器的分段的地址如何找到？物理地址段地址x16+偏移地址，目的在于學(xué)生可以聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用來理解段寄存器、通用寄存器、地址加法器的功能；介紹存儲(chǔ)器的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生探究存儲(chǔ)器段如何分配，CPU如何知道？可以簡(jiǎn)單介紹段定義偽指令，目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷完善對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的理解，將抽象問題逐步明朗化。達(dá)到更好的理解和掌握CPU編程結(jié)構(gòu)中各部件的功能和實(shí)際作用。后續(xù)的各部分章節(jié)則再系統(tǒng)講解相應(yīng)內(nèi)容指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、匯