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時(shí)間:2022-07-19 18:46:42
序論:寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來(lái)了七篇計(jì)算機(jī)接口技術(shù)論文范文,愿它們成為您寫作過(guò)程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)監(jiān)控;仿真軟件;綜合實(shí)踐;教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1672-5913 (2007) 20-0077-04
1引言
目前,我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)模式主要還是從基礎(chǔ)理論到專業(yè)理論,實(shí)踐環(huán)節(jié)較少,這就導(dǎo)致了學(xué)生厭學(xué),眼高手低,本科畢業(yè)連基本的編程技能都不具備,從而,在就業(yè)市場(chǎng)上一敗涂地。這些效果又使在校學(xué)生更加沮喪,進(jìn)一步影響其學(xué)習(xí)的積極性。中國(guó)要發(fā)展IT產(chǎn)業(yè),必須改革計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)模式。
印度是一個(gè)貧窮落后的發(fā)展中國(guó)家,軟件業(yè)的成就卻舉世矚目。印度的軟件人才主要是通過(guò)職業(yè)教育而不是高等教育來(lái)培養(yǎng)的,從而大大降低了培養(yǎng)成本和使用成本,縮短了培養(yǎng)周期。其教學(xué)不是按從基礎(chǔ)理論到專業(yè)理論,再到實(shí)習(xí)的路徑,而是把順序顛倒過(guò)來(lái),先從做開(kāi)始,在做的過(guò)程中,學(xué)生如遇到問(wèn)題,再以此問(wèn)題為基點(diǎn)去學(xué)習(xí)專業(yè)理論。學(xué)員一入學(xué),便要做項(xiàng)目,培訓(xùn)中心把所承接的大項(xiàng)目分解成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目,然后要求每個(gè)學(xué)員完成一個(gè)小項(xiàng)目,讓學(xué)員在完成項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)習(xí)。培訓(xùn)中心的學(xué)員最后一年都在公司實(shí)習(xí),積累工作經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也給企業(yè)提供深入了解雇員的機(jī)會(huì)。
我們借鑒印度發(fā)展軟件業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn),結(jié)合多年從事計(jì)算機(jī)監(jiān)控的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和從事教學(xué)的心得體會(huì),提出一種“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式[1],引導(dǎo)學(xué)生充滿興趣地鉆研技術(shù),最后逐漸成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的專家,并熟練掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)理論與編程語(yǔ)言。
2計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)與主要技術(shù)
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)為主體,加上檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象共同構(gòu)成的整體。在這個(gè)系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)直接參與被監(jiān)控對(duì)象的檢測(cè)、監(jiān)督和控制。檢測(cè)主要是通過(guò)傳感器和相應(yīng)的輸入模塊來(lái)取得被監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)數(shù)據(jù),監(jiān)督主要是對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后給操作員提供手動(dòng)操作的參考,控制則是手動(dòng)或按照一定的策略自動(dòng)地對(duì)被監(jiān)控對(duì)象執(zhí)行相應(yīng)的操作。
傳統(tǒng)的檢測(cè)與控制所使用的模塊一般采用RS-232接口,因?yàn)樵摻涌诤?jiǎn)單可靠。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,采用網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45的模塊逐漸增多。監(jiān)控用的計(jì)算機(jī)一般稱為主控機(jī)(或上位機(jī)),各種檢測(cè)與控制模塊或嵌入式系統(tǒng)一般稱為受控機(jī)(或下位機(jī))。主控機(jī)軟件一般采用高級(jí)語(yǔ)言(如Visual Basic 6.0,簡(jiǎn)稱VB)進(jìn)行開(kāi)發(fā);受控機(jī)軟件沒(méi)有軟件界面,僅實(shí)現(xiàn)相關(guān)的邏輯功能,一般采用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等進(jìn)行開(kāi)發(fā),通過(guò)調(diào)試后,再下載到受控機(jī)系統(tǒng)中。主控機(jī)通過(guò)RS-232/RJ-45接口與受控機(jī)通信,進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與命令的發(fā)送。各種控制策略、設(shè)備的狀態(tài)等的保存,都需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。因而,實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),需要綜合使用諸多計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論與編程語(yǔ)言:計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、VB與C語(yǔ)言等,利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練的主線,具有很高的操作性和極大的意義。
3仿真軟件的設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù),需要購(gòu)買相應(yīng)的硬件模塊,從而在一定程度上制約了該技術(shù)的推廣。本文提出了一個(gè)基于RS-232的仿真模塊的可視化模型,在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了可視化的仿真數(shù)字I/O模塊,模擬量輸入模塊,并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議。主控軟件與仿真模塊之間的通信通過(guò)虛擬串口實(shí)現(xiàn),從而,達(dá)到在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的效果。
RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程處理,也可以用于將普通的輸入模塊轉(zhuǎn)換為仿真的網(wǎng)絡(luò)傳感器。
3.1仿真模塊的可視化模型
基于RS-232接口的仿真模塊的可視化模型如圖1所示。模塊表示區(qū)用來(lái)模擬實(shí)際的模塊,對(duì)于數(shù)字量輸入模塊(Digital Input Module,DIM),輸入開(kāi)關(guān)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間隨機(jī)閉合/打開(kāi),并通過(guò)圖形表示;對(duì)于數(shù)字量輸出模塊(Digital Output Module,DOM),用有源電路回路表示輸出開(kāi)關(guān)的狀態(tài),例如,開(kāi)關(guān)閉合,播放鈴聲或燈亮等;對(duì)于模擬量輸入模塊(Analog Input Module,AIM),用圖形表示檢測(cè)回路,并在檢測(cè)點(diǎn)旁邊顯示溫度的原始數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都設(shè)置數(shù)據(jù)接收和發(fā)送指示燈,顯示數(shù)據(jù)收發(fā)的狀態(tài)。
功能按鈕區(qū)為系統(tǒng)設(shè)置按鈕和關(guān)閉程序按鈕。系統(tǒng)設(shè)置主要完成串行通信的端口號(hào)、波特率、校驗(yàn)碼、結(jié)尾碼、模塊地址等的設(shè)置,對(duì)于DIM模塊,還需要設(shè)置隨機(jī)切換輸入開(kāi)關(guān)所需要的時(shí)間段。
協(xié)議描述區(qū)顯示本仿真模塊適用的通信協(xié)議,包括協(xié)議的格式及其具體的含義。
數(shù)據(jù)接收區(qū)顯示接收到的主控程序發(fā)送的原始數(shù)據(jù)包,以字節(jié)形式顯示;數(shù)據(jù)響應(yīng)區(qū)則發(fā)送對(duì)應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包,也是以字節(jié)形式。
利用此可視化模型設(shè)計(jì)的軟件界面,使用方便,動(dòng)態(tài)效果好,仿真模塊的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均一目了然。與實(shí)物模塊相比,不需要物理連線,也不需要信號(hào)發(fā)生器與萬(wàn)用表來(lái)產(chǎn)生信號(hào)和測(cè)量狀態(tài)與數(shù)據(jù),對(duì)于通信協(xié)議,也不需翻閱手冊(cè)。
3.2通信協(xié)議的設(shè)計(jì)
相同類型(或廠家)的模塊一般采用相同的前導(dǎo)字符,EOT是一個(gè)特殊的ASCII字符(0x04),常被用做控制字符,這里的仿真模塊全部采用EOT作為前導(dǎo)字符。
計(jì)算機(jī)所連接的I/O模塊比較多,CPU為了與連接的設(shè)備相互溝通,必須給設(shè)備設(shè)置一個(gè)編號(hào),從而使CPU可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備獨(dú)一無(wú)二的編號(hào)與不同的設(shè)備進(jìn)行溝通,這個(gè)設(shè)備編號(hào)就是地址,用ADD表示,地址占用一個(gè)字節(jié)。
功能碼主要包括讀功能碼(用RD表示)和寫功能碼(用WD表示)。RD用字符“R”(0x52)表示,WD用字符“W”(0x57)表示。
BCC為數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)碼,一般有Xor、Add、CRC、CheckSum幾種。Xor與Add分別是異或與累加和,占一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度;CRC與CheckSum分別是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼與TCP/IP協(xié)議簇中所使用的累加求補(bǔ)校驗(yàn)碼,分別占兩個(gè)字節(jié)。這里的仿真模塊提供4種數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)方式,根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。
不少模塊以回車CR(0x0d)作為結(jié)尾標(biāo)志EM(End Message),而TCP/IP協(xié)議簇(如HTTP,POP3等)較多地采用CRLF(0x0d0a)作為結(jié)尾標(biāo)志,這里的仿真模塊也提供這兩種結(jié)尾標(biāo)志,根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。
協(xié)議舉例。讀取仿真模塊狀態(tài)的命令協(xié)議如圖2所示,其中,ADD的范圍為1至255,可由程序進(jìn)行設(shè)置,這樣,一臺(tái)主控設(shè)備可以連接多達(dá)255個(gè)虛擬模塊。BCC和EM的種類也可以根據(jù)需要由程序進(jìn)行設(shè)置。
3.3RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器
該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的主要功能是用軟件轉(zhuǎn)換器來(lái)替代硬件轉(zhuǎn)換器,實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與網(wǎng)口數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)發(fā),不涉及到協(xié)議的變換。串口只要進(jìn)行常規(guī)的設(shè)置,與所連接設(shè)備的串口參數(shù)一致。由于主控機(jī)與嵌入式模塊之間一般采用串口進(jìn)行連接,另外,數(shù)據(jù)采集模塊也大部分采用串口,因而,通過(guò)該協(xié)議轉(zhuǎn)換器,可以將此類串口設(shè)備連接到Internet,進(jìn)行遠(yuǎn)程處理。AIM模塊與該協(xié)議轉(zhuǎn)換器配合,可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入的網(wǎng)絡(luò)傳感器。
3.4虛擬串口的使用
除了跟內(nèi)置的Modem通信,一般地,進(jìn)行串行通信的調(diào)試都需要RS-232連接線。參考文獻(xiàn)[2]提供了虛擬串口驅(qū)動(dòng)程序,模擬實(shí)際的RS-232接口,可以在沒(méi)有物理RS-232接口和電纜的情況下,進(jìn)行串行通信的調(diào)試,并且,還可以模擬硬件引腳信號(hào)的變化。
4教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)
重視教材建設(shè)和教學(xué)方法的研究,在教學(xué)過(guò)程中重視由實(shí)踐而激發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論的興趣,再用提高了的理論水平來(lái)指導(dǎo)新的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)上的缺乏與不足也與今天社會(huì)人才市場(chǎng)急功近利的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相適應(yīng)。長(zhǎng)期以來(lái),我們培養(yǎng)的學(xué)生存在著“什么都學(xué)過(guò),卻什么都不會(huì)”的尷尬局面,專業(yè)教育和教材與市場(chǎng)需求嚴(yán)重脫節(jié)。事實(shí)上,學(xué)生就業(yè)難并不是就業(yè)市場(chǎng)不需要人才,其根源還是教學(xué)的現(xiàn)狀所致[3]。
本文采用“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式,在講解新的課程的時(shí)候,首先演示程序,例如,用主控程序?qū)Ψ抡鏀?shù)字I/O模塊進(jìn)行監(jiān)控,讓學(xué)生觀察輸入開(kāi)關(guān)量的變化,可以導(dǎo)致輸出開(kāi)關(guān)量的變化,并可以看到指示燈的亮與滅,聽(tīng)到電鈴的響與停,通過(guò)實(shí)物激發(fā)學(xué)生的興趣,為學(xué)生樹立一個(gè)目標(biāo):要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng),需要掌握哪些技術(shù)?從而引出本課程中涉及的主要相關(guān)技術(shù)。
4.1C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的應(yīng)用
C語(yǔ)言是許多高校為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生設(shè)置的第一門計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言,不是學(xué)習(xí)其語(yǔ)法,而是要學(xué)習(xí)利用該語(yǔ)言去解決問(wèn)題的方法,從而培養(yǎng)相關(guān)的能力。通信是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕朴喠送ㄐ艆f(xié)議,引入了校驗(yàn)碼與結(jié)尾碼,如果收到的數(shù)據(jù),其頭字節(jié)、校驗(yàn)碼或結(jié)尾碼錯(cuò)誤,一般不進(jìn)一步處理,而是直接丟棄該數(shù)據(jù)。
可以利用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)異或校驗(yàn)碼的生成程序,即對(duì)給定的一批字節(jié),計(jì)算其異或校驗(yàn)碼;對(duì)于含異或校驗(yàn)碼的一批字節(jié),編寫子程序檢查是否正確。同理,可以編寫其它校驗(yàn)碼處理程序。在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步講解在一個(gè)C語(yǔ)言項(xiàng)目中集成子程序的方法。如果學(xué)生掌握了這些方法,就基本掌握了用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)受控機(jī)軟件的80%以上的技術(shù)。
匯編語(yǔ)言是符號(hào)化了的面向機(jī)器的語(yǔ)言,比較枯燥。可以用匯編語(yǔ)言來(lái)生成校驗(yàn)碼與檢查數(shù)據(jù)是否正確,通過(guò)調(diào)試,讓學(xué)生明確各個(gè)寄存器的作用。在字節(jié)處理方面,可以用0表示開(kāi)關(guān)打開(kāi),1表示開(kāi)關(guān)閉合,在置位和復(fù)位某位時(shí),不能影響其它位的值。
4.2計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用
在計(jì)算機(jī)接口中講解“串行通信技術(shù)”時(shí),首先演示一個(gè)“支持來(lái)電顯示的多賬號(hào)撥號(hào)器”,可以讓學(xué)生一鍵撥號(hào)──201卡與IP卡及所撥打的長(zhǎng)途電話,只要一鍵即可完成,還支持來(lái)電顯示。通過(guò)演示,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)習(xí)成為其需要;然后,講解知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生模仿軟件的開(kāi)發(fā)。
可以通過(guò)匯編語(yǔ)言設(shè)置串口參數(shù),對(duì)串口進(jìn)行初始化,然后,發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù),控制仿真模塊的輸出開(kāi)關(guān),通過(guò)聲光效果觀察程序運(yùn)行的結(jié)果,這比觀察單純的數(shù)據(jù)變化要形象直觀,對(duì)學(xué)生更有吸引力。
4.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
在C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言,以及計(jì)算機(jī)接口技術(shù)中都涉及到字節(jié)數(shù)據(jù)流,這就是協(xié)議及主控機(jī)與受控機(jī)之間的約定。通過(guò)串行通信協(xié)議,可以自然過(guò)渡到TCP/IP協(xié)議,加深學(xué)生對(duì)協(xié)議的理解。
在網(wǎng)絡(luò)編程方面,可以演示一個(gè)充當(dāng)客戶機(jī)的POP3密碼攻擊程序,讓學(xué)生在增強(qiáng)信息安全意識(shí)的同時(shí),學(xué)習(xí)基于Socket的客戶機(jī)與服務(wù)器程序的設(shè)計(jì)。3.3節(jié)中的協(xié)議轉(zhuǎn)換器,就是通過(guò)客戶機(jī)/服務(wù)器編程,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串行通信數(shù)據(jù)的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。這個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器雖然功能簡(jiǎn)單,代碼簡(jiǎn)單,但是,作用非常大,可以用來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試與維護(hù)。
4.4VB與數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用
有了仿真模塊,就可以采用VB開(kāi)發(fā)主控程序。VB是一門快速語(yǔ)言,采用VB編程,學(xué)生可以很快入門,有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的自信心。VB可以很方便地設(shè)計(jì)各種表單界面,通過(guò)MSComm32控件和Winsock控件,實(shí)現(xiàn)串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信,從而與受控機(jī)或模塊建立通信,完成查詢和控制功能。VB也可以很方便地調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù),用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)控制策略、通信協(xié)議及設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄等,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種操作。通過(guò)主控程序的開(kāi)發(fā),可以提高對(duì)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的感性認(rèn)識(shí),從而加深理論方面的理解。
5結(jié)束語(yǔ)
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本文提出了“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式,通過(guò)程序演示,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生樹立一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo),然后,講解知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生模仿相應(yīng)的程序,再進(jìn)行綜合訓(xùn)練。同樣是學(xué)習(xí)相同的課程,但是我們?cè)谄渲腥谌肓擞?jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù),設(shè)計(jì)了仿真模塊,可以在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái),通過(guò)我們的教學(xué),學(xué)生畢業(yè)后,可以直接作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)骨干參加計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。進(jìn)行深入學(xué)習(xí)后,學(xué)生也可以發(fā)表計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的學(xué)術(shù)論文。
目前,我校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”課程,實(shí)踐表明,該課程的開(kāi)設(shè),將計(jì)算機(jī)專業(yè)的若干專業(yè)平臺(tái)課有機(jī)地融合到一起,對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)技能的培養(yǎng),加深對(duì)理論的理解,提高就業(yè)率具有重要意義。
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作者簡(jiǎn)介
馬玉春(1969-),男(漢族),江蘇南京人,博士,東北大學(xué)秦皇島分校計(jì)算機(jī)工程系教學(xué)主任。
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論文關(guān)鍵詞:微機(jī)原理與接口技術(shù);教學(xué)計(jì)劃;課堂教學(xué)方法;實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
20世紀(jì)70年代大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展促生了第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī),至今,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在短短三四十年的時(shí)間里已不可動(dòng)搖地發(fā)展成為計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要的分支,廣泛深入地滲透到工業(yè)控制、儀器儀表、消費(fèi)產(chǎn)品、汽車、辦公自動(dòng)化和通信等領(lǐng)域,從微控制器的品種、結(jié)構(gòu)、功能、性能、價(jià)格、生產(chǎn)工藝到開(kāi)發(fā)方式等都以迅猛的勢(shì)頭快速發(fā)展。這無(wú)疑對(duì)微型計(jì)算機(jī)人才的適應(yīng)性提出了更高的要求。高校開(kāi)設(shè)的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是電子、自動(dòng)化、通信、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)一門理論與實(shí)踐聯(lián)系很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,具有很高的實(shí)用價(jià)值,起到承上啟下的重要作用,其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響著學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)與提高。為了更好地滿足社會(huì)和企業(yè)對(duì)具有高技能應(yīng)用型人才的要求,減輕教師教學(xué)的壓力,結(jié)合自身教學(xué)和實(shí)踐,談幾點(diǎn)體會(huì)和改革的新思路。
一、安排好合理的教學(xué)計(jì)劃
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程一般安排在大學(xué)二年級(jí)下學(xué)期或三年級(jí)上學(xué)期,由于內(nèi)容多、難度大,初次接觸微機(jī)的大多數(shù)學(xué)生對(duì)其缺乏正確的認(rèn)知,其心理上對(duì)之有一定的畏懼,所以制訂的授課計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)突出、層次分明、由淺入深循序漸進(jìn)。
1.重點(diǎn)突出、層次分明
從目前的教學(xué)培養(yǎng)方案來(lái)看,“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的學(xué)時(shí)一般為60~70學(xué)時(shí)。在課時(shí)這么少的情況下要完成相對(duì)較多的內(nèi)容,安排講授的重點(diǎn)就應(yīng)放在實(shí)用性的理論知識(shí)上。為此應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則:首先是可行性。根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的理論儲(chǔ)備、企事業(yè)現(xiàn)階段對(duì)微機(jī)人才的要求和學(xué)院相應(yīng)的設(shè)備條件等基礎(chǔ)環(huán)境,將有實(shí)用價(jià)值的內(nèi)容合理地有重點(diǎn)地安排進(jìn)課程或適度加強(qiáng)。其次是拓展性。為達(dá)到實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn),在教學(xué)計(jì)劃安排過(guò)程中,加入對(duì)知識(shí)縱向和橫向的延伸,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)內(nèi)容在實(shí)際的應(yīng)用中討論,進(jìn)行更深層次的研究。只有這樣,書本上的知識(shí)才能真正成為自己的知識(shí)。
2.由淺入深、循序漸進(jìn)
在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程之前學(xué)生已進(jìn)行了大學(xué)物理和電子技術(shù)的學(xué)習(xí)。為了更好地銜接,教師在制訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)從學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的數(shù)制轉(zhuǎn)換、編碼、存儲(chǔ)器等知識(shí)入手逐漸深入到微機(jī)原理其他未知的領(lǐng)域,由淺入深地安排好課程計(jì)劃,慢慢地培養(yǎng)學(xué)生興趣。如此安排易于學(xué)生接受知識(shí),起到了很好的承接作用。經(jīng)過(guò)在集美大學(xué)信息工程學(xué)院、理學(xué)院和誠(chéng)毅學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)表明,這樣的課程安排很受學(xué)生歡迎。
二、選擇合適的課堂教學(xué)方法
理工學(xué)科的課程內(nèi)容相對(duì)枯燥又難以理解,所以就更加要求理論教學(xué)應(yīng)該針對(duì)性地尋求靈活的教學(xué)方法。適合“微機(jī)原理與接口技術(shù)”的課堂教學(xué)方法很多,如啟發(fā)式教學(xué)法、漸進(jìn)式教學(xué)法、比較式教學(xué)法、歸納式教學(xué)法等。這些方法綜合應(yīng)用在課堂教學(xué)中,對(duì)教學(xué)質(zhì)量有很好的保證。但針對(duì)不同的學(xué)生也必須有各自的側(cè)重方法,才能達(dá)到最佳效果。下面以前兩種方法為例進(jìn)行探討。
1.啟發(fā)式教學(xué)
理工課程內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)性很容易造成課堂氛圍沉悶,形成填鴨式的教師一言堂。例如信息工程學(xué)院的學(xué)生特點(diǎn)是入學(xué)成績(jī)好,基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí),但缺點(diǎn)是思維不夠活躍,最容易形成死氣沉沉的課堂。如何在教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,是改善課堂氛圍、提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)。所以針對(duì)信息工程學(xué)院的學(xué)生,更合適較多地采用啟發(fā)式教學(xué),以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與興趣,促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。這就要求在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的鋪展由表及里循序漸進(jìn)地不斷引出問(wèn)題,啟迪學(xué)生去思考、分析問(wèn)題,直到提出解決問(wèn)題的方法或途徑。比如在教授算術(shù)運(yùn)算指令時(shí),首先引導(dǎo)學(xué)生回憶標(biāo)志寄存器的結(jié)構(gòu)和數(shù)制計(jì)算時(shí)的補(bǔ)碼運(yùn)算,在此基礎(chǔ)上再仔細(xì)講解算術(shù)運(yùn)算類指令的功能。有了良好的理論基礎(chǔ),再舉一例題:十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換程序,用傳統(tǒng)的順序結(jié)構(gòu)算法詳盡地講解轉(zhuǎn)換的過(guò)程。下一步就是引導(dǎo)學(xué)生思考傳統(tǒng)算法的不足,有的學(xué)生就提出計(jì)算太繁復(fù)、結(jié)構(gòu)不合理,于是更深地引導(dǎo)如何解決這個(gè)問(wèn)題,要求學(xué)生通過(guò)課堂練習(xí)、課后作業(yè)或上機(jī)實(shí)驗(yàn)完成新的計(jì)算程序。反饋的結(jié)果是有的學(xué)生選擇使用循環(huán)結(jié)構(gòu)、有的選擇過(guò)程調(diào)用,都大大地簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)換程序,達(dá)到了預(yù)期的效果。最后引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用后續(xù)的宏或中斷的知識(shí)完成相應(yīng)的編程,進(jìn)一步拓展學(xué)生思路,為學(xué)習(xí)后續(xù)的知識(shí)打下伏筆。
啟發(fā)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生是教學(xué)的主體,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師要淡化標(biāo)準(zhǔn)答案,鼓勵(lì)學(xué)生多向思維,弱化思維定勢(shì)。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”教學(xué)中針對(duì)信息工程學(xué)院的學(xué)生采用啟發(fā)式教學(xué),利用學(xué)生相對(duì)比較扎實(shí)的理論知識(shí)為基礎(chǔ),對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)不作正面回答,啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,發(fā)揚(yáng)教學(xué)民主,用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生順應(yīng)教師的思路不斷思考,主動(dòng)分析問(wèn)題,找到問(wèn)題所在并最終找到解決辦法。
2.漸進(jìn)式教學(xué)法
漸進(jìn)式教學(xué)法是指利用已有的知識(shí)作為新知識(shí)的基礎(chǔ)和階梯,靈活利用知識(shí)點(diǎn)之問(wèn)的橫向關(guān)聯(lián)和縱向?qū)哟危蓽\入深、由易到難、循序漸進(jìn)的教學(xué)方法。此方法在實(shí)踐中主要針對(duì)集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院的學(xué)生,他們的特點(diǎn)是思維活躍、富有個(gè)性,但是基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱。例如在講解存儲(chǔ)器時(shí)先是從上學(xué)期學(xué)生剛剛學(xué)過(guò)的觸發(fā)器入手,進(jìn)入到由觸發(fā)器構(gòu)成的存儲(chǔ)器單元,將新知識(shí)鋪墊在學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)上,有了這個(gè)基礎(chǔ)再進(jìn)一步講解CPU對(duì)存儲(chǔ)器的組織、如何尋址,學(xué)生自然而然進(jìn)入所授新知識(shí)的環(huán)境中。這樣由淺入深,層層遞進(jìn),符合認(rèn)知規(guī)律,有利于學(xué)生系統(tǒng)全面地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。
三、改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)J?/p>
在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往以驗(yàn)證理論知識(shí)為主要目的,這樣安排旨在讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程加深對(duì)理論知識(shí)的記憶和理解,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課堂教學(xué)的有限延伸。在實(shí)驗(yàn)課中,學(xué)生用統(tǒng)一的模式,無(wú)法將自己的創(chuàng)造性想法和實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合起來(lái),也無(wú)法靈活地將所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來(lái)。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課堂教學(xué)內(nèi)容過(guò)多重復(fù),無(wú)法激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣;理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多,學(xué)生也很難去真正地思考、分析問(wèn)題,失去了提高動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)。改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑岳碚擈?yàn)證為基礎(chǔ),增加實(shí)驗(yàn)的拓展性、挑戰(zhàn)性和綜合性,真正達(dá)到讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中提高動(dòng)手能力、鍛煉思維能力的目的。
1.改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)性的試驗(yàn)
教師僅提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅赋鰧?shí)驗(yàn)的方向,學(xué)生提前到圖書館或者網(wǎng)上查閱相關(guān)資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,編寫相關(guān)的流程圖和預(yù)習(xí)程序。在實(shí)驗(yàn)中的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題,最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,重要的環(huán)節(jié)是報(bào)告中一定要包括實(shí)驗(yàn)中各自遇到的問(wèn)題,解決方案是什么;如果最終也未能解決問(wèn)題,要分析原因并考慮可能的解決方案。同時(shí)教師也可以組織學(xué)生交流,分組討論,對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告展開(kāi)分析,從而提高學(xué)生的研究能力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
2.加強(qiáng)參與實(shí)踐的積極性
為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性,實(shí)踐中還引入激勵(lì)機(jī)制。每一個(gè)能提前完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)生都有機(jī)會(huì)從教師那里隨機(jī)的得到一道拓展性的題目,這個(gè)題目是教師根據(jù)學(xué)生前面完成任務(wù)的具體情況、遇到的問(wèn)題和存在的不足或是希望其在某一方面有更深的思考而針對(duì)性地提出新任務(wù),是本次試驗(yàn)的鞏固和延伸。等學(xué)期結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)計(jì),完成拓展任務(wù)多的學(xué)生就有機(jī)會(huì)實(shí)驗(yàn)考試免試。由于新任務(wù)是學(xué)生主動(dòng)要求的,再加上激勵(lì)機(jī)制,故學(xué)生積極性非常高,解決問(wèn)題的主動(dòng)性很強(qiáng),收獲也更大。
3.充分利用好課外時(shí)間
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的課外教學(xué)也是實(shí)踐教學(xué)中很重要的一個(gè)組成部分。學(xué)生往往對(duì)抽象的理論知識(shí)感覺(jué)枯燥難學(xué),對(duì)實(shí)際動(dòng)手比較有興趣。為此,可以通過(guò)組織興趣小組、參與教師的科研、參加各種講座、參與校內(nèi)外組織的各種相關(guān)競(jìng)賽活動(dòng)等各種方式進(jìn)行課外學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神,開(kāi)闊視野,增長(zhǎng)才干,增強(qiáng)獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。逐步培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、創(chuàng)新能力以及自我管理、相互學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作等多方面的能力。
關(guān)鍵詞:教學(xué)方法;探討;微機(jī)原理與接口
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2008)32-1158-02
Principles of Microcomputer and Interface Teaching Method are Discussed
ZHAO Jian-heng, MENG Fei
(School of Photoelectronic Engineering, Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002, China)
Abstract: It is very important that principles of microcomputer and interface course teaching in a college of engineering. From the character and characteristic of course, the papers suggested that theory contacts reality, traditional teaching methods and advanced teaching methods combined, the laboratory to play the important role of teaching, focus on capacity training, to diversify the teaching and assessment methods.
Key words: teaching method; principles of microcomputer; interface
1 引言
微機(jī)原理與接口是一門理論性與實(shí)踐性都非常突出的,在工科院校中,計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及測(cè)控技術(shù)等多個(gè)專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是所有與信息學(xué)科相結(jié)合的各相關(guān)專業(yè)后繼課程學(xué)習(xí)的重要基石之一。通過(guò)該課程的教學(xué),應(yīng)該使學(xué)生具備能夠利用微處理器件進(jìn)行相關(guān)硬件電路設(shè)計(jì)與軟件程序開(kāi)發(fā)的能力,其教學(xué)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。教師的教學(xué)方法與手段直接影響教學(xué)的效果,教學(xué)方法恰當(dāng)、手段適宜,無(wú)疑將收到事半功倍良好效果,同時(shí)還有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)理解和掌握,最大程度克服學(xué)生畏難與厭學(xué)的心理。這無(wú)疑對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的研究與探索提出了較高的要求。
2 課程的主要教學(xué)內(nèi)容與特點(diǎn)
目前我國(guó)高等院校中與信息學(xué)科相結(jié)合的各相關(guān)專業(yè)是將微機(jī)原理與接口課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課來(lái)組織教學(xué)的,多數(shù)以Intel 8086/8088微處理器為主要講授對(duì)象。其主要教學(xué)內(nèi)容包括:計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及接口技術(shù)三大組成部分。
課程的特點(diǎn)表現(xiàn)在:理論性強(qiáng),概念抽象,難以把握;實(shí)踐性強(qiáng),實(shí)際應(yīng)用能力要求高。并且實(shí)際應(yīng)用能力的提高,又取決與對(duì)抽象概念的理解與把握能力,較強(qiáng)的應(yīng)用能力又能促進(jìn)抽象概念的理解。這樣抽象概念與應(yīng)用能力相互交織,對(duì)教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)都極具挑戰(zhàn)。
為了取得良好的教學(xué)效果,在教學(xué)中,應(yīng)該不斷通過(guò)改革與實(shí)踐,研究和探索各種有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)質(zhì)量,夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)技能基礎(chǔ),提高學(xué)生在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的方法。
3 把握課程特點(diǎn),尋找教改突破口
鑒于微機(jī)原理與接口課程在教學(xué)中的性質(zhì)與地位,以及理論性與實(shí)踐性兼?zhèn)涞慕虒W(xué)特點(diǎn),不僅是能使學(xué)生掌握微機(jī)基本原理與接口技術(shù),而且還能培養(yǎng)學(xué)生分析和解決接口電路設(shè)計(jì)能力的一個(gè)有效的教學(xué)環(huán)節(jié),其教學(xué)活動(dòng)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起到了一個(gè)承前啟下的作用。
因此,本課程對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、以及各種數(shù)制轉(zhuǎn)換等數(shù)學(xué)知識(shí)有較高要求。上述相關(guān)課程中涉及到微機(jī)原理與接口課程的先修知識(shí)點(diǎn),絕大多數(shù)均為該課程的重點(diǎn)和難點(diǎn),如果先修課程掌握得不扎實(shí),將直接影響到微機(jī)原理與接口課程的教學(xué)效果。
另外,微機(jī)原理與接口課程具有軟硬件結(jié)合緊密的特點(diǎn),內(nèi)容復(fù)雜。與單純的軟件課程或硬件課程相比,教學(xué)難度明顯增大。在教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生普遍反映該門課程內(nèi)容復(fù)雜、概念抽象、缺乏感性認(rèn)識(shí),難懂、難學(xué)、難運(yùn)用。教學(xué)效果也難以盡如人意。
根據(jù)課程本身所具有的特點(diǎn),如何才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論知識(shí)與良好的解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力的教學(xué)目的,應(yīng)該積極調(diào)動(dòng)教與學(xué)雙方面的因素,共同參與到教學(xué)實(shí)踐中,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段,以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等方面進(jìn)行系統(tǒng)全面的探索與改革。
4 聯(lián)系實(shí)際加強(qiáng)教學(xué)針對(duì)性
微機(jī)原理與接口涉及較多的計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí),在實(shí)際中有很大用途。可以考慮在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡可能的聯(lián)系實(shí)際,利用現(xiàn)處于信息化社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生,能較容易在日常生活中接觸到計(jì)算機(jī)等信息產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)學(xué)生充分了解所學(xué)知識(shí)的重要性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
在組織教學(xué)的過(guò)程中,一方面,應(yīng)該注意維護(hù)課程教學(xué)體系的完整性,以利學(xué)生自我總結(jié),從整體上完整把握和理解知識(shí)體系;另一方面,應(yīng)將知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)的層次與教學(xué)手段相結(jié)合,并充分利用各種媒體盡可能進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè),充分發(fā)揮各種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì),化繁為簡(jiǎn),化難為易,以利學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的正確理解,并進(jìn)而融會(huì)貫通,以致靈活運(yùn)用,最終提高教學(xué)質(zhì)量。
5 注入式和啟發(fā)―聯(lián)想式相結(jié)合
教學(xué)形式上采取以從單純講授的注入式轉(zhuǎn)變到以講授為主的注入-啟發(fā)-聯(lián)想式的教學(xué)模式。并鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)課后復(fù)習(xí)。從單純的教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)向教師講授、啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想與學(xué)生自學(xué)、課堂討論相結(jié)合的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變, 即課堂講授――啟發(fā)――思考、自學(xué)――討論――總結(jié)、再講授――實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證――討論總結(jié)。
例如,在講授地址、數(shù)據(jù)、控制三總線結(jié)構(gòu)部分時(shí),在交代清相關(guān)理論知識(shí)后,可以要求學(xué)生自己將三總線的數(shù)據(jù)信號(hào)管理方式與日常生活中的交通管理方式進(jìn)行比較,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想較為熟悉的交通道路中運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人的分道、分時(shí)管理,通過(guò)實(shí)際生活中的體驗(yàn),有效理解三總線的數(shù)據(jù)、信號(hào)管理方式以及“地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用”、 “時(shí)序”等較生澀難懂的概念;
再如,講授定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8253A 一章時(shí),在介紹了計(jì)數(shù)緩沖器、計(jì)數(shù)初始值、重載寄存器等的作用,以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理后,不妨要求學(xué)生將其與人類古老的“沙漏計(jì)時(shí)方法”的工作原理進(jìn)行比較,學(xué)生自然能夠?qū)⒂?jì)數(shù)緩沖器與“沙漏”、計(jì)數(shù)初始值與“沙”等抽象概念與實(shí)際物體一一有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。
經(jīng)過(guò)課堂討論、總結(jié)后,這些既抽象又很實(shí)際的相關(guān)概念變得形象、鮮活。不難使學(xué)生正確掌握又記憶深刻。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出各類不同的可編程控制接口芯片,盡管用途不一,大致都有類似的控制使用方法。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,增加教學(xué)的吸引力。
教學(xué)內(nèi)容上,注意加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用環(huán)節(jié),適當(dāng)選擇一些實(shí)際工程應(yīng)用例題,貼近日常生活,加強(qiáng)學(xué)生的分析實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題能力的訓(xùn)練。
6 充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的作用, 注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)
由于微機(jī)原理與接口課程的實(shí)踐性很強(qiáng),課堂講授的內(nèi)容大都較為抽象難于立即消化,掌握起來(lái)有一定的難度。因此在教學(xué)活動(dòng)中,必須根據(jù)課程的進(jìn)度和教學(xué)的需要合理地安排實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重視學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)注意先易后難,軟硬搭配,驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與綜合、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,對(duì)日常生活中會(huì)碰到的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一些較具有實(shí)用性的題目 (如利用并行接口 8255A 設(shè)計(jì)模擬的交通燈管理系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8253A 設(shè)置秒表等)。同時(shí)安排學(xué)生以小組為單位,努力創(chuàng)造一個(gè)相互協(xié)作、相互學(xué)習(xí)的良好氛圍。使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立操作的反饋信息(如在實(shí)驗(yàn)操作中碰到的各種問(wèn)題等),通過(guò)學(xué)習(xí)交流,共享整個(gè)群體的思維和智慧,從而形成對(duì)客觀事物規(guī)律更全面的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
7 善于激發(fā)學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣
“興趣是最好的老師”,在教學(xué)過(guò)程中,沒(méi)有興趣的學(xué)習(xí)只能是教師單向的灌注式學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)的目的成了為完成學(xué)分而不得不為的苦差,沒(méi)有任何積極意義,更談不上達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上,具有較強(qiáng)實(shí)際運(yùn)用能力的教學(xué)目標(biāo)了。
有經(jīng)驗(yàn)的教師不難發(fā)現(xiàn),學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口課程之前,一般都有實(shí)際操作微型計(jì)算機(jī)的經(jīng)驗(yàn),多少具備一些計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),尤其是計(jì)算機(jī)軟件方面的知識(shí)。對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)以及工作原理方面的知識(shí),既好奇,又有些敬畏,對(duì)即將開(kāi)始的學(xué)習(xí)往往躍躍欲試。
作為教師,應(yīng)該善于保護(hù)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的好奇心,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生不至于一開(kāi)始就攪入繁雜抽象的概念中無(wú)力自拔,迅速消退進(jìn)一步學(xué)好的積極性。
講解知識(shí)的切入點(diǎn)上應(yīng)該盡可能由淺入深,在講清“是什么”的基礎(chǔ)上,側(cè)重“為什么”,使學(xué)生更好地把握各知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。在把握基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,側(cè)重實(shí)際運(yùn)用能力。例如,在學(xué)習(xí)CPU芯片各引腳部分時(shí),應(yīng)該側(cè)重到具體有什么用途,怎么使用。
盡可能利用多媒體教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)手段,通過(guò)視頻、音頻、圖像、動(dòng)畫等,使抽象的知識(shí)具體化、形象化,利于學(xué)生生動(dòng)、有效地掌握。在習(xí)題課中,利用多媒體投影設(shè)備,對(duì)學(xué)生典型匯編程序習(xí)題進(jìn)行分析、討論、講解也能收到極好的教學(xué)效果。
8 考核方式多樣化
在我國(guó)現(xiàn)行的教育體制中,考試乃是督促學(xué)生學(xué)習(xí)、檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果、檢查與評(píng)價(jià)教師教學(xué)效果的一種重要手段。近年來(lái),隨著高等學(xué)校教學(xué)改革工作的進(jìn)一步深入,針對(duì)傳統(tǒng)的考核方法,不利于素質(zhì)教育的種種弊端,在考核改革方面進(jìn)行了大量有益的探索與實(shí)踐。
強(qiáng)調(diào)變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育,注重培養(yǎng)和考核學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和突破、創(chuàng)新意識(shí),對(duì)改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和思維方式起到舉足輕重的作用。加大平時(shí)考核力度(包括日常出勤、習(xí)題作業(yè)和課堂表現(xiàn)等)。考核形式多樣化(采取開(kāi)卷與閉卷,小論文與大作業(yè)、期末考試與平時(shí)考查、實(shí)驗(yàn)成績(jī)相的多種方式)。側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力、綜合應(yīng)用能力和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力的要求,能促使學(xué)生認(rèn)真對(duì)待學(xué)習(xí),有效杜絕考試突擊的現(xiàn)象。
9 結(jié)束語(yǔ)
雖然培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力是一個(gè)長(zhǎng)期和復(fù)雜的過(guò)程,需要不斷積累經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步完善方法和措施。但在教學(xué)實(shí)踐中,通過(guò)上述方法的綜合運(yùn)用,使得微機(jī)原理與接口課程中原本比較復(fù)雜的知識(shí)結(jié)構(gòu)、抽象的名詞概念以及邏輯性較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)變得相對(duì)淺顯、更易于理解,便于掌握,從而激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情,提高了他們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性,也為他們進(jìn)一步學(xué)好其它的相關(guān)專業(yè)課程打下了良好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊素行,劉慧銀,唐光榮,等.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.
考試時(shí)間
云南2020年4月自學(xué)考試時(shí)間安排在4月11日星期六、4月12日星期日(上午9:00-11:30;下午14:30-17:00)舉行。
考試須知
(一)考場(chǎng)設(shè)置:由各州(市)招生考試機(jī)構(gòu)確定。需在縣城以外設(shè)考場(chǎng)的,須報(bào)省招考院批準(zhǔn)。“廣告”專科只在昆明設(shè)考點(diǎn)。
(二)考生應(yīng)試時(shí),須帶準(zhǔn)考證、考試通知單和居民身份證(或其它能證明身份的有效證件),三證不全者不得進(jìn)入考場(chǎng)。考生必須嚴(yán)格遵守考場(chǎng)規(guī)則,不得以任何形式作弊。凡違紀(jì)違法者,按2011年教育部第33號(hào)令和《刑九修正案》嚴(yán)肅查處。
(三)考試成績(jī)以百分計(jì),六十分及格,不及格者可參加該門課程的下一次考試。考試成績(jī)公布在“云南省招考頻道(ynzs.cn)”網(wǎng)站上,考生自行登錄查詢。考生對(duì)成績(jī)有質(zhì)疑的可在成績(jī)公布之日起10個(gè)工作日內(nèi)到各州(市)招生考試機(jī)構(gòu)辦理查分申請(qǐng),由各州(市)招生考試機(jī)構(gòu)匯總后統(tǒng)一到省招考院查分,查完后通知考生。省招考院不直接對(duì)考生查分。
(四)考試時(shí),對(duì)需要使用計(jì)算器的科目,考生可攜帶沒(méi)有存儲(chǔ)功能的計(jì)算器,并且不得互相借用。不準(zhǔn)使用有存儲(chǔ)、接收、發(fā)射功能的電子工具。考生進(jìn)入考場(chǎng)考試嚴(yán)禁攜帶任何通訊工具,否則將視同作弊。
(五)同一考試時(shí)間段,一名考生只能參加一門課程的考試。
(六)全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試(NCRE)成績(jī)?cè)谧钥枷到y(tǒng)中的使用:
根據(jù)全國(guó)考委辦函[2004]148號(hào)文件規(guī)定:
1.NCRE課程暫與高等教育自學(xué)考試的部分專科課程進(jìn)行銜接。
2.凡獲得NCRE一級(jí)合格證書者,可以免考高等教育自學(xué)考試中的《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》(課程代碼:00018)或《計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)》(課程代碼:02316)課程(包括理論考試和上機(jī)考試兩部分)。
3.凡獲得NCRE二級(jí)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(筆試和上機(jī))合格證書者,可以免考高等教育自學(xué)考試中的《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(一)》(課程代碼:00342)課程(包括理論考試和實(shí)踐考核兩部分)。
4.凡獲得NCRE三級(jí)PC技術(shù)(筆試和上機(jī))合格證書者,可以免考高等教育自學(xué)考試中的《微型計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)》(課程代碼:02319)和《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》(課程代碼:02277)課程(包括理論考試和實(shí)踐考核兩部分)。
(七)全國(guó)公共英語(yǔ)等級(jí)考試成績(jī)?cè)谧钥枷到y(tǒng)中的使用:
高等教育自學(xué)考試的考生參加PETS二級(jí)或PETS三級(jí)考試,筆試合格者的成績(jī)可直接替代自考有關(guān)專業(yè)大專或本科公共英語(yǔ)〈即英語(yǔ)(一)(課程代碼:00012)、英語(yǔ)(二)(課程代碼:00015)〉的考試成績(jī),并可獲得相應(yīng)的學(xué)分(PETS二級(jí)替代專科英語(yǔ)(一)成績(jī),PETS三級(jí)替代本科英語(yǔ)(二)成績(jī),英語(yǔ)專業(yè)不能替代)。考生是否參加相應(yīng)口試,則根據(jù)考生是否要求獲得PETS等級(jí)證書或高等教育自學(xué)考試的相關(guān)專業(yè)來(lái)定。
(八)漢語(yǔ)言文學(xué)本科專業(yè)的畢業(yè)論文答辯定于每年的5月和11月,分兩次舉行,考生可與云南師范大學(xué)文學(xué)院聯(lián)系進(jìn)行答辯事宜。英語(yǔ)本科的“口譯與聽(tīng)力”,專科的“聽(tīng)力”、“口語(yǔ)”考試時(shí)間由云南師范大學(xué)外語(yǔ)學(xué)院安排,請(qǐng)考生與學(xué)校聯(lián)系。
(九)已取得自考專業(yè)全部課程合格證書的考生,如該專業(yè)有實(shí)踐、實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文等考核要求的,應(yīng)及時(shí)和主考院校聯(lián)系實(shí)習(xí)考核事宜,待取得合格成績(jī)后,方可辦理畢業(yè)證書。
關(guān)鍵詞:獨(dú)立學(xué)院嵌入式課程設(shè)置課程改革優(yōu)化
中圖分類號(hào):G423.04
引言
以我校(武漢長(zhǎng)江工商學(xué)院)為例,電子信息工程專業(yè)主要培養(yǎng)能在信息通信、電子技術(shù)、智能控制、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域和行政部門從事各類電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的科學(xué)研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制造、應(yīng)用開(kāi)發(fā)和技術(shù)管理的應(yīng)用型工程技術(shù)人才,因此,我們以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)制定了培養(yǎng)方案。
課程設(shè)置現(xiàn)狀
在我們的培養(yǎng)方案中,除了專業(yè)基礎(chǔ)課程(C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、電路分析、電工基礎(chǔ)、數(shù)字電路、模擬電路)外,有兩條主線:嵌入式方向與信號(hào)處理方向。其它方向如微電子、射頻、無(wú)線電等方向,考慮到我們學(xué)生的基礎(chǔ)以及培養(yǎng)方案總課時(shí)的要求,最終選擇了嵌入式與信號(hào)處理兩個(gè)方向,當(dāng)然,隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,以后的培養(yǎng)方案可能會(huì)考慮微電子等較新的方向。
之所以選擇嵌入式硬件方向?yàn)槲覀兊囊粭l主線是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)是當(dāng)前很熱門而且很有發(fā)展前景并且對(duì)于學(xué)生而言也是比較好就業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域之一。嵌入式系統(tǒng)在智能化家居、家電,汽車電子、醫(yī)療、交通等各個(gè)方面都有應(yīng)用,我們的生活已經(jīng)離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的技術(shù),我們以硬件設(shè)計(jì)為主設(shè)置了我們的課程如下:
表1:嵌入式方向的課程設(shè)置
圍繞ARM嵌入式技術(shù)這門課,還有微機(jī)原理、單片機(jī)、EDA、DSP等課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
學(xué)習(xí)了微機(jī)原理和單片機(jī)這兩門課后再學(xué)習(xí)嵌入式,學(xué)生更容易入門,因?yàn)榍度胧奖旧硎菑膯纹瑱C(jī)發(fā)展而來(lái),并且在微機(jī)原理與單片機(jī)這兩門課程中,我們以匯編指令為主,主要是考慮到做嵌入式系統(tǒng)除了了解ARM處理器工作原理和接口技術(shù)還要了解ARM的匯編指令系統(tǒng)。
考慮到嵌入式開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向與相關(guān)領(lǐng)域,我們還設(shè)置了EDA技術(shù)與DSP技術(shù)兩門課。數(shù)字圖像壓縮技術(shù)是嵌入式的應(yīng)用領(lǐng)域之一,主要是掌握MPEG編解碼算法和技術(shù)和DSP技術(shù),另外,為追求更高速的信號(hào)處理速度,現(xiàn)在一些速度要求較高場(chǎng)合,有不少公司是將一些DSP算法用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn),這就涉及到HDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)及其FPGA/IP核實(shí)現(xiàn)技術(shù)。這也是我們將EDA技術(shù)與DSP技術(shù)這兩門課作為這個(gè)方向的專業(yè)課程的原因。
課程改革思路
首先是微機(jī)原理與單片機(jī)這兩門課,目前我們開(kāi)設(shè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》理論課54課時(shí),實(shí)驗(yàn)課18課時(shí),《單片機(jī)原理及其應(yīng)用》理論課54課時(shí),實(shí)驗(yàn)課18課時(shí),課程設(shè)計(jì)36課時(shí)。微機(jī)原理課程主要是幫助學(xué)生理解一款微型計(jì)算機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言編程及其接口電路,為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)不同的CPU以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。目前我們的教學(xué)還是以8086/8088作為微機(jī)原理主講芯片,其難度較大,與實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生在課外的實(shí)際應(yīng)用(如參加電子設(shè)計(jì)系列競(jìng)賽、制作小作品、畢業(yè)論文、課程設(shè)計(jì)等)脫節(jié),教學(xué)效果不理想。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,處理器從單核時(shí)代進(jìn)步到了多核時(shí)代,并且將來(lái)處理核的數(shù)目將會(huì)越來(lái)越多。隨著多核技術(shù)的發(fā)展,可能不久的將來(lái)大多數(shù)的軟件開(kāi)發(fā)都將以多核芯片為基礎(chǔ)硬件平臺(tái),隨之而來(lái)的是編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法理論、軟件工程等都將隨著多核的出現(xiàn)而進(jìn)行修訂,對(duì)我們專業(yè)而言,要考慮的主要是計(jì)算機(jī)硬件方向的課程設(shè)置要進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)多核時(shí)代的到來(lái)。經(jīng)過(guò)調(diào)研與研討,我們決定將上述兩門課整合優(yōu)化為《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》54課時(shí)及《多核架構(gòu)與編程技術(shù)》54課時(shí)。前瞻性的將多核架構(gòu)及編程技術(shù)引入到獨(dú)立學(xué)院電子信息工程本科培養(yǎng)方案中,將培養(yǎng)方案中的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合與升華,幫助學(xué)生,順應(yīng)市場(chǎng)格局變化,接受新技術(shù)新理念,建立系統(tǒng)、完整的專業(yè)基礎(chǔ)理論體系,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新型思維,提高動(dòng)手實(shí)踐能力,開(kāi)拓學(xué)生的專業(yè)學(xué)術(shù)視野。使我們的學(xué)生能順應(yīng)時(shí)代的變化,在硬件、軟件方面能夠更好地了解多核思想及編程技術(shù),以適應(yīng)高新技術(shù)的飛速發(fā)展的需要。
其次是EDA技術(shù)與數(shù)字電路的整合。目前我們開(kāi)設(shè)《EDA技術(shù)》理論課34課時(shí),實(shí)驗(yàn)課18課時(shí),課程設(shè)計(jì)18課時(shí),《數(shù)字電路》理論課54課時(shí),實(shí)驗(yàn)課18課時(shí),課程設(shè)計(jì)36課時(shí)。這兩門課在實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容上有一定的重復(fù)。我們可以將這兩門課整合成一門課《數(shù)字電路與VHDL》,理論課72,實(shí)驗(yàn)課18,課程設(shè)計(jì)36課時(shí),改變?cè)械慕虒W(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容,建立新的實(shí)驗(yàn)體系,讓學(xué)生感受2種不同的設(shè)計(jì)方法,擺脫傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)方法與思維模式,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與競(jìng)爭(zhēng)能力,適應(yīng)市場(chǎng)的需要。
最后是ARM嵌入式技術(shù),目前我們以ARM7進(jìn)行理論教學(xué),以LPC2000系列ARM7微控制器及ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn),理論課36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課18學(xué)時(shí),只能滿足低端教學(xué)任務(wù)。在最初制定教學(xué)計(jì)劃,大部分ARM系統(tǒng)都是基于ARM7處理器,但是隨著更多應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn),嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)向著更高級(jí)、更復(fù)雜的方向發(fā)展,現(xiàn)在基于ARM9處理器的產(chǎn)品越來(lái)越多,我們的教學(xué)要與時(shí)俱進(jìn),教學(xué)內(nèi)容也要進(jìn)行升級(jí)為以ARM9進(jìn)行教學(xué)。從ARM體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容上看,ARM9的指令集完全兼ARM7,教學(xué)上沒(méi)有任何區(qū)別。并且學(xué)生們面對(duì)的編程模型和架構(gòu)基礎(chǔ)也保持一致。
總結(jié)
本校電子信息工程專業(yè)實(shí)行3+1培養(yǎng)模式,所有課程安排在大一到大三完成,大四學(xué)生全部參加實(shí)習(xí),現(xiàn)有培養(yǎng)方案中,專業(yè)基礎(chǔ)課排在第三、四學(xué)期,專業(yè)課基本壓縮在第五、六學(xué)期,比如上面提到的微機(jī)原理安排在第五學(xué)期,單片機(jī)、EDA技術(shù)、ARM嵌入式技術(shù)安排在第六學(xué)期。通常在第六學(xué)期,一部分學(xué)生忙于考研,一部分學(xué)生忙于找工作,精力沒(méi)有全部用于學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)上,但是,經(jīng)過(guò)上面的整合后,我們可以將單片機(jī)以及ARM嵌入式技術(shù)提前一個(gè)學(xué)期,再將EDA技術(shù)提前兩學(xué)期,讓學(xué)生們?cè)谡麄€(gè)大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,盡早的接觸到專業(yè)課程,提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,這不僅可以讓一部分想?yún)⒓与娮釉O(shè)計(jì)系列競(jìng)賽的同學(xué)可以盡早的進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí),也可以讓準(zhǔn)備考研和找工作的同學(xué)投入更多精力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí);數(shù)字校園;虛擬漫游;三維仿真建模
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用,得到了高度的發(fā)展。通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果,可通過(guò)圖形設(shè)備向設(shè)計(jì)者展示,并可模擬,允許設(shè)計(jì)者作出修改。而現(xiàn)階段的二維、三維的表現(xiàn)方式,只能傳遞建筑物的部分信息,并且只能提供單一尺度的建筑物信息,使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可展示一棟活生生的虛擬建筑物,使人產(chǎn)生身臨其境之感,用戶在虛擬建筑中進(jìn)行漫游、人機(jī)交互,大大提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)
從廣義上講,只要是通過(guò)三維模型實(shí)現(xiàn)一些人機(jī)交互操作就可以稱為虛擬現(xiàn)實(shí)。更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕缍ㄊ侵竿ㄟ^(guò)對(duì)三維模型的操作、定義,然后應(yīng)用于相應(yīng)場(chǎng)景中,并賦予該模型功能性的表現(xiàn)。以一個(gè)汽車的3d模型為例,在汽車的三維模型出來(lái)以后,可讓用戶對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行選擇,比如是運(yùn)行在城市還是鄉(xiāng)村,然后還能讓用戶為汽車模型編寫動(dòng)作腳本,定義汽車是按某條線路在跑還是有人來(lái)操作。也就是說(shuō),只有在同時(shí)具備了產(chǎn)品、場(chǎng)景、腳本這三項(xiàng)要素時(shí),才是真正完整的“虛擬現(xiàn)實(shí)”虛擬現(xiàn)實(shí)(簡(jiǎn)稱VR)也稱虛擬實(shí)境或靈境,是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的,具有視、聽(tīng)、觸等多種感知的虛擬環(huán)境,用戶通過(guò)使用各種交互設(shè)備,同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用,使之產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的交互式視景仿真和信息交流,是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)的特征
(1)多感知性所謂多感知,是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外,還有聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng),甚至包括味覺(jué)、嗅覺(jué)等感知。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。
(2)交互性,指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如,用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體,這時(shí)手有握著東西的感覺(jué),并可以感覺(jué)到物體的重量,視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。
(3)構(gòu)想性,強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間,可拓寬人類認(rèn)知范圍,不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境,也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。
(4)浸沒(méi)感又稱臨場(chǎng)感,指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假,使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中,該環(huán)境中的一切看上去是真的,聽(tīng)上去是真的,動(dòng)起來(lái)是真的,甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的,如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)是人與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù),它幾乎可以支持任何人類活動(dòng),適用于任何領(lǐng)域。
(1)虛擬教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源以及選擇學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)方式的機(jī)會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),教師和學(xué)生一起經(jīng)歷虛擬環(huán)境,觀察一些關(guān)鍵性問(wèn)題,還能讓學(xué)生自己“進(jìn)入其中”進(jìn)行詳細(xì)觀察,大大提高了學(xué)生的理解能力和掌握能力。
(2)虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,可以根據(jù)需要隨時(shí)生成各種“虛擬”新的設(shè)備,教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新,使實(shí)踐訓(xùn)練能夠及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展,為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境,從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程。
(3)虛擬仿真校園。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育平臺(tái),可為高校擴(kuò)大招生后設(shè)置的分校和遠(yuǎn)程教育教學(xué)點(diǎn)提供可移動(dòng)的電子教學(xué)場(chǎng)所,通過(guò)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站,對(duì)各個(gè)終端提供開(kāi)放的、遠(yuǎn)距離的持續(xù)教育,還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì),創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益等等。
(4)虛擬漫游技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)上應(yīng)用體現(xiàn)。虛擬漫游技術(shù)不但能夠給用戶帶來(lái)強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊,獲得身臨其境的體驗(yàn),還可以通過(guò)其數(shù)據(jù)接口在實(shí)時(shí)的虛擬環(huán)境中隨時(shí)獲取項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料,方便大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投標(biāo)等,有利于設(shè)計(jì)與管理人員對(duì)各種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與方案評(píng)審。
首先,它有利于設(shè)計(jì)者規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。用戶在三維場(chǎng)景中任意漫游,人機(jī)交互,這樣很多不易察覺(jué)的設(shè)計(jì)缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn),有利于設(shè)計(jì)者規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。
其次,它有利于加快設(shè)計(jì)速度。設(shè)計(jì)者既可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),很輕松隨意的進(jìn)行修改,改變建筑內(nèi)外立面的材質(zhì)、顏色、設(shè)置光源性質(zhì)、燈光強(qiáng)度、改變綠化密度等,只要修改系統(tǒng)中的參數(shù)即可。
再次,有利于快捷的傳播。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)和多媒體中,方便快捷的傳播產(chǎn)品信息。最后,它有利于用戶真正參加到項(xiàng)目設(shè)計(jì)中來(lái)。讓用戶真正的參與到項(xiàng)目中來(lái),第一人稱行走相機(jī)以眼睛的角度查看一個(gè)場(chǎng)景,并允許用戶自由行走。由于這種方式非常接近現(xiàn)實(shí)世界,因此這種類型的相機(jī)提供了一種沉浸式的體驗(yàn)。因而能增加我們?cè)诮ㄖ沃械某两泻蜆?gòu)想性。
總之,虛擬建筑漫游系統(tǒng)所體現(xiàn)的直觀性、交互性以及多方位的信息等優(yōu)勢(shì),是傳統(tǒng)的平面圖紙和實(shí)體模型所無(wú)法比擬的。相信隨著計(jì)算機(jī)軟硬件及設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展,隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的不斷完善,虛擬現(xiàn)實(shí)在建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用將具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:精品課程;課程建設(shè);教學(xué)方法
2007年6月,教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范研究小組在對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程和信息技術(shù)知識(shí)體系和CC2005核心課程進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況,確定了我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的15門核心課程、計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的16門核心課程、軟件工程專業(yè)的24門核心課程和信息技術(shù)專業(yè)的15門核心課程,并給出了各專業(yè)包括的知識(shí)領(lǐng)域及知識(shí)單元。按照各個(gè)專業(yè)方向核心知識(shí)體系的要求,給出了程序設(shè)計(jì)、離散結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等7門課程作為這四個(gè)專業(yè)的公共核心基礎(chǔ)課程。2008年4月國(guó)家教育部公布,從2009年起,計(jì)算機(jī)專業(yè)考研中的專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)行全國(guó)統(tǒng)一命題,專業(yè)基礎(chǔ)課由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(占45分)、計(jì)算機(jī)組成原理(占45分)、操作系統(tǒng)(占35分)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(占25分)四個(gè)部分組成,并于2008年8月公布了統(tǒng)一的考試大綱。
計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)生接觸的第一門較全面地介紹計(jì)算機(jī)組成及工作原理的硬件課程,它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等計(jì)算機(jī)學(xué)科核心課程關(guān)系緊密。要建設(shè)一門既符合CC2005核心課程知識(shí)體系,又符合研究生入學(xué)考試全國(guó)統(tǒng)考大綱要求的計(jì)算機(jī)組成原理精品課程就顯得格外重要。為此,本文從課程建設(shè)的定位與目標(biāo)出發(fā),從精品教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃、實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)、教學(xué)方法與手段改革和教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)等方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。
1 課程的定位與目標(biāo)
計(jì)算機(jī)組成原理課程的定位是以基礎(chǔ)理論知識(shí)為本、實(shí)踐以及應(yīng)用并重、反映學(xué)科最新成果、兼顧不同層次對(duì)象,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、工程應(yīng)用以及創(chuàng)新能力的精品課程。
課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)的組成和工作原理,掌握計(jì)算機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)的思想和方法,以及提高計(jì)算機(jī)整機(jī)性能所采用的核心技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生整機(jī)調(diào)試、故障分析、故障檢測(cè)與故障排除的能力,為今后學(xué)習(xí)微機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、并行與分布式處理等課程及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2 課程的內(nèi)容和過(guò)程
2.1 建設(shè)精品教材,滿足專業(yè)規(guī)范和考研大綱要求
通過(guò)分析CC2005、高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范(試行)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究生入學(xué)考試專業(yè)基礎(chǔ)課全國(guó)統(tǒng)一命題考試大綱對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)點(diǎn)的要求,我們新編了《計(jì)算機(jī)組成原理》教材,并于2009年2月由西安電子科技大學(xué)出版社正式出版。該教材在系統(tǒng)地講述計(jì)算機(jī)最基本的組成和工作原理、分析方法和設(shè)計(jì)技術(shù)的同時(shí),還介紹了有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)在計(jì)算機(jī)組成方面的最新進(jìn)展。教材具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、內(nèi)容組織合理、取材先進(jìn)、注重實(shí)踐、便于自學(xué)等特色。實(shí)踐證明,新教材的使用加深了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)組成和工作原理的理解,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考的能力,收到了良好的學(xué)習(xí)效果。
2.2 合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容,注重基礎(chǔ)理論知識(shí)與新技術(shù)的結(jié)合
根據(jù)計(jì)算機(jī)組成原理的定位和教學(xué)目標(biāo),以及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)給出的專業(yè)規(guī)范和研究生全國(guó)統(tǒng)考大綱的要求,我院將此課程規(guī)劃為72學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)占12學(xué)時(shí),講授占60學(xué)時(shí),課程設(shè)計(jì)單獨(dú)占32學(xué)時(shí)。基礎(chǔ)理論知識(shí)及講授學(xué)時(shí)規(guī)劃如下。
1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論部分占4學(xué)時(shí),主要講授計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程,計(jì)算機(jī)性能,計(jì)算機(jī)的典型分類方式。
2)運(yùn)算方法和運(yùn)算器部分占12學(xué)時(shí),主要講授數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法,定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法和運(yùn)算器,浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法和運(yùn)算器,數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼。
3)存儲(chǔ)系統(tǒng)部分占10學(xué)時(shí),主要講授存儲(chǔ)器的基本概念,半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器的組成及工作原理,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的容量擴(kuò)展,雙端口RAM,多模塊交叉存儲(chǔ)器,相聯(lián)存儲(chǔ)器,Cache存儲(chǔ)器,虛擬存儲(chǔ)器。
4)指令系統(tǒng)部分占8學(xué)時(shí),主要講授指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,指令格式,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,指令格式的分析與設(shè)計(jì),CISC、RISC、退耦CISC/RISC和后RISC的基本概念。
5)中央處理器部分占12學(xué)時(shí),主要講授CPU的功能和組成,指令周期,時(shí)序產(chǎn)生器,微程序控制器,硬連線控制器,流水線技術(shù)。
6)總線結(jié)構(gòu)部分占6學(xué)時(shí),主要講授總線的基本概念,總線標(biāo)準(zhǔn),總線仲裁和總線通信。
7)輸入/輸出設(shè)備部分占4學(xué)時(shí),主要講授典型輸入/輸出設(shè)備的工作原理和常見(jiàn)的性能指標(biāo)。
8)輸入/輸出系統(tǒng)部分占4學(xué)時(shí),主要講授I/O系統(tǒng)的基本概念,I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu),I/O端口及其編址,以及I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式。
為了讓學(xué)生了解理論知識(shí)在新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用,我們?cè)谟?jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)、計(jì)算機(jī)的典型應(yīng)用、指令系統(tǒng)的發(fā)展、提高單機(jī)系統(tǒng)指令級(jí)并行性的措施、總線標(biāo)準(zhǔn)舉例等知識(shí)點(diǎn)中引入了近幾年來(lái)較新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。例如在“提高單機(jī)系統(tǒng)指令級(jí)并行性的措施”這一知識(shí)點(diǎn)中,我們分別補(bǔ)充介紹了在單機(jī)系統(tǒng)中目前比較廣泛使用的五種技術(shù),即超標(biāo)量、VLIW、超流水、超標(biāo)量超流水、EPIC技術(shù),并簡(jiǎn)要介紹了這些技術(shù)在現(xiàn)代微處理器中的具體應(yīng)用。
2.3 加強(qiáng)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力
計(jì)算機(jī)組成原理課程不僅是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課,而且也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)踐課程。要清楚地理解計(jì)算機(jī)組成原理的精髓,親自動(dòng)手進(jìn)行計(jì)算機(jī)各部件和模型機(jī)設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。我們通過(guò)加強(qiáng)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié),不僅讓學(xué)生理解了抽象的概念及原理,而且也提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,以及實(shí)際動(dòng)手的能力。
這門課程的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)、操作控制器實(shí)驗(yàn)、高速ALU設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),其目的是為了讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件、控制部件的組成和工作原理,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的融會(huì)貫通與理解,鍛煉運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)的能力和硬件調(diào)試的能力。
創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)單獨(dú)安排為一個(gè)課程設(shè)計(jì),其內(nèi)容是運(yùn)用理論知識(shí)、硬件描述語(yǔ)言和EDA軟件QuartusII進(jìn)行模型機(jī)的設(shè)計(jì)。盡管在理論教學(xué)時(shí),已分章節(jié)介紹了計(jì)算機(jī)的組成、指令的解釋過(guò)程、指令周期、微指令格式、微程序的設(shè)計(jì)方法,以及時(shí)序控制方式和微處理器的設(shè)計(jì)步驟,但是實(shí)現(xiàn)相同的功 能,在微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)方法也是多種多樣,比如微處理器內(nèi)部寄存器的個(gè)數(shù)設(shè)置、是否采用片內(nèi)指令Cache和數(shù)據(jù)Cache,采用什么樣的指令格式和尋址方式、設(shè)計(jì)哪些指令、指令如何解釋、采用微程序操作控制器還是硬連線控制器、是否采用流水線技術(shù)等。創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)涉及的知識(shí)面廣、設(shè)計(jì)方案多樣、設(shè)計(jì)方法靈活,有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。
2.4 科學(xué)合理地改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果
教學(xué)內(nèi)容的組織采用了整體“自頂向下”、細(xì)節(jié)“自底向上”的教學(xué)方法,從計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)入手到分別介紹計(jì)算機(jī)硬件的五大部件及相互聯(lián)系,再將內(nèi)容的展開(kāi),分別講授每一個(gè)部分的組成和工作原理。在涉及到各組成部分具體細(xì)節(jié)的知識(shí)點(diǎn)時(shí),采用了“自底向上”的教學(xué)方法,講授內(nèi)容由淺入深、循序漸進(jìn)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,在講清基本概念和基本原理的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。這種教學(xué)方法既讓學(xué)生正確理解和掌握了各部件的組成及工作原理,讓學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)中各部件的設(shè)計(jì)方法和相互之間的聯(lián)系,建立了整機(jī)的概念。
教學(xué)任務(wù)的安排是將不同的專業(yè)分別定為一個(gè)教學(xué)班,以小班上課的方式進(jìn)行,促進(jìn)了講授、提問(wèn)、討論、練習(xí)等多種教學(xué)方式的開(kāi)展。同時(shí)要求每個(gè)教學(xué)班的主講教師必須參加理論課的輔導(dǎo)工作,并要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)必須參加一批實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)。青年教師必須先經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)和理論課輔導(dǎo)兩年后,才能根據(jù)試講情況確定其是否能勝任主講教師資格。理論課輔導(dǎo)教師主要負(fù)責(zé)作業(yè)批閱、答疑、上習(xí)題課、網(wǎng)上教學(xué)交流等工作,實(shí)驗(yàn)課輔導(dǎo)教師主要負(fù)責(zé)講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟,并指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。
教學(xué)方法的改進(jìn),有助于各專業(yè)主講教師根據(jù)本專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)和學(xué)生能力水平,以及課堂交流、作業(yè)和輔導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)操作等情況的反饋信息,及時(shí)將出現(xiàn)的問(wèn)題與所有學(xué)生溝通,以便隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方法、教學(xué)進(jìn)度和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
2.5 利用現(xiàn)代化教學(xué)手段,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性
利用課件教學(xué),使得計(jì)算機(jī)各部件抽象的工作原理直觀地展示在學(xué)生面前,大大地增加了課堂教學(xué)的信息量,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如通過(guò)動(dòng)畫模擬機(jī)器指令的取指和執(zhí)行過(guò)程,來(lái)解釋中央處理器的組成和工作原理,讓學(xué)生更直觀地了解CPU內(nèi)部控制信號(hào)的產(chǎn)生、指令和數(shù)據(jù)的流動(dòng)過(guò)程、在指令執(zhí)行過(guò)程中CPU內(nèi)部各寄存器的變化情況等。通過(guò)使用QuartusII仿真軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué),可以清楚地理解CPU的組成和詳細(xì)設(shè)計(jì),可以將CPU的頂層電路圖逐層解剖,看到CPU內(nèi)部的各組成部分及VHDL描述。通過(guò)微處理器執(zhí)行某一個(gè)具體功能的機(jī)器語(yǔ)言程序,調(diào)出仿真波形,可以讓學(xué)生清楚地看到CPU內(nèi)部程序計(jì)數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、微地址寄存器、通用寄存器、數(shù)據(jù)暫存器、狀態(tài)條件寄存器、主存儲(chǔ)器、輸出總線的內(nèi)容隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化的情況,將理論教學(xué)與實(shí)際設(shè)計(jì)充分結(jié)合,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
通過(guò)課程網(wǎng)站輔助教學(xué),豐富的教學(xué)資源和交互式教學(xué)平臺(tái)提高了學(xué)生的學(xué)生主動(dòng)性,促進(jìn)了師生之問(wèn)的互動(dòng)。課程網(wǎng)站采用Dreamweaver MX、Flash MX、Photoshop、ASP和SQL Server等軟件開(kāi)發(fā),為學(xué)生提供了全方位的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)支持,包括教學(xué)大綱、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué)視頻、課件下載、在線測(cè)試、難點(diǎn)解析、動(dòng)畫演示、虛擬實(shí)驗(yàn)室、在線答疑、學(xué)生論壇等。這些內(nèi)容可以幫助學(xué)生全面地理解和掌握計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容,了解該課程涉及的新知識(shí)和新技術(shù)。
2.6 建設(shè)合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì),重視對(duì)青年教師的培養(yǎng)
建設(shè)由課程負(fù)責(zé)人、主講教師、輔導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師組成的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是極其必要的。我們的計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由8名教師組成,主要成員均長(zhǎng)期從事本課程及相關(guān)課程教學(xué)和相關(guān)課程的教學(xué)和學(xué)術(shù)研究,其中教授1人、副教授3人、博士1人、碩士6人;35~45歲年齡段的中青年教師占75%,具有計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)教育背景7人、通信相關(guān)專業(yè)教育背景1人,所學(xué)專業(yè)涵蓋了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、通信與信息工程、自動(dòng)控制等。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員分別來(lái)自上海理工大學(xué)、中山大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)。在知識(shí)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)緣結(jié)構(gòu)等方面形成了較合理的結(jié)構(gòu)配置,教師隊(duì)伍在理論教學(xué)、教學(xué)研究和學(xué)術(shù)研究等方面已開(kāi)展了較多卓有成效的工作。
課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮高學(xué)術(shù)水平和高教學(xué)水平骨干成員的傳、幫、帶作用,通過(guò)合理規(guī)劃、創(chuàng)造條件、培育環(huán)境、嚴(yán)格要求等多種機(jī)制,實(shí)施青年教師的培養(yǎng),具體措施包括選派青年教師到國(guó)內(nèi)知名大學(xué)參加培訓(xùn)、實(shí)行骨干成員為核心的導(dǎo)師制、組織開(kāi)展教研討論和科研活動(dòng)。
通過(guò)以上措施,青年教師得到迅速成長(zhǎng)、能夠很好地勝任本課程的教學(xué)任務(wù)。在近幾年的學(xué)生評(píng)教中,教學(xué)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生評(píng)教成績(jī)一直保持在優(yōu)良以上,深受學(xué)生歡迎。近五年來(lái),課程組承擔(dān)和完成了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣西自然科學(xué)基金和橫向科研項(xiàng)目16項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文24篇(EI、ISTP收錄10篇),出版專著/教材4部,獲得計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)4個(gè);承擔(dān)教學(xué)改革與教學(xué)研究項(xiàng)目10項(xiàng),發(fā)表教學(xué)研究論文16篇,獲得教學(xué)改革與研究成果7項(xiàng)。