微机原理基础知识范文1
Teaching Design of Assembly Language and Microcomputer Principle course Based on Research-oriented Curriculum
CHENG Hong-bin， SUN Xia， LIANG Wei
（School of Computer Science and Engineering， Changshu Institute of Technology， Changshu 215500， China）
Abstract： Aiming at the problem that the inefficiency in the curriculum teaching of the assembly language and microcomputer principle， by building research-oriented curriculum， we select teaching content ， improving teaching methods based on the knowledge system and students interested，， pay attention to the theory with practice， build simulation platform and design the simulation case.Through by strengthening the cultivation of practice ability， stimulate students' interest in learning， in order to improve teaching effect and student's innovation ability， then provide strong practice ability and innovation spirit of computer applied talents for the social culture.
Key words： research-oriented curriculum；Teaching design； case； simulation
《汇编语言与微机原理》课程是计算机专业的专业课程之一，目前普通高校的《汇编语言与微机原理》课程教学现状不容乐观，表现在理论与实际脱节、教学实验效果欠佳等方面。当前的教学现状不利于应用型人才的培养。为了提升课程的教学效果，我们从微机技术的特点和知识建构的基本规律出发，以培养学生的应用开发能力和创新素质为目标，引入研究性课程，精心设计汇编语言与微机原理课程的教学内容、教学方法和实验。
1 课程设计思路
研究性课程是一种校本课程，它是学生研究性学习的基本内容。在汇编语言与微机原理课程教学中，通过在常规课程内容教学过程中渗透研究性学习的内容即研究性课程，并在教学实践中使用Proteus和Keil工具实现微机系统的软、硬件设计，在此基础上，开展课外专题研究性教学。从而实现在培养学生的一般性能力的基础上，加强学生的研究性素质、创新精神、意志品质和性格的培养，提高学生探索问题、解决问题能力[1-2]。
2 教学设计的关键点
构建研究性课程的关键点是：
1）基于物联网工程专业的课程目标和培养研究性素质目标，合理选择规划课程的知识点，构建研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识），制定适应普通本科应用型人才培养要求的知识模块。采用互相包容和渗透的教学方法[3] 。
2）构建研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）相结合的教学模式。另外，教学中综合运用类比法、动画演示方法、比喻教学法、讨论教学法，对课程知识点内容进行整理，依据不同知识点的特点设计相应的教学设计。并将课堂教学、自主学习有机地结合起来，设计丰富的教学手段。
3）基于虚拟仿真实验系统Emu8086的汇编语言教学设计、基于proteus的微机原理教学设计。制定合适的基础实验和应用开发实验项目，设计探索性的课外拓展实践项目。
3 教学内容与教学方法
《汇编语言与微机原理》课程是物联网工程专业的专业课程之一，课程内容比较繁杂、抽象，是一门基础性、理论性非常强的课程，也是一门实践性很强的综合性课程。
课程从微机技术的特点和知识建构的基本规律出发，以培养学生的应用开发能力和创新素质为目标，以“学生为主体，教师为主导”为指导思想，通过构建研究性课程，基于课程知识体系和学生兴趣合理选择研究性教学内容，不断改进教学方法、注重理论联系实际，改善实践教学条件和丰富实践教学内容，加强实践能力的培养，激发学生的学习兴趣等改革措施，以期提高课程教学质量和学生的学习效果[4]。
3.1常规教学内容和研究性知识内容
《汇编语言与微机原理》课程原有课程体系下的基本内容主要分为：汇编语言和微机原理两部分：
1）汇编语言部分包括：微机的基本软硬件组成、8086微处理器、8086操作数的寻址方式、汇编语言及程序设计基础、8086指令系统、汇编语言程序结构及设计。
2）微机原理部分包括：存储系统、输入输系统、中断系统、微机总线和接口技术。
通过构建研究性课程，我们将课程知识内容划分为两部分：研究性学习的内容与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）。其中：
1）研究性学习的内容包括：8086指令系统、汇编语言程序结构及设计、输入输系统、中断系统和接口技术。
2）常规的课程知识包括：微机的基本软硬件组成、8086微处理器、8086操作数的寻址方式、8086操作数的寻址方式、汇编语言及程序设计基础、存储系统、微机总线。
另外，基于物联网工程专业应用型人才培养目标，对课程理论性较强的内容适当缩减。基于课程知识内容的选择和划分，为实现实践能力的培养目标，针对研究性学习内容，在教学中以应用实践案例、实践任务开发为任务驱动，结合课程实验和课外实践环节，强化学生的实际软硬件应用编程能力。
在各个研究性学习内容的实施过程中，尽可能的丰富基于知识点的实际案例的仿真演示，让学生通过直观的感性认识学习理解知识点。
3.2 教学方法
首先，教学中将研究性学习的内容（ 即研究性课程） 与非研究性学习的内容（ 即常规的课程知识）相结合。在课堂教学中引入研究性问题，使得学生在学习基本的常规课程知识基础上，积极主动的深入课程内容，促进学生自主研究问题、探索知识的方法和能力的提高。
其次，针对本课程知识的抽象性和繁杂性，为了降低学生理解知识的难度，需要对课程的难点重点知识模块进行不同的教学方法，比如采用比拟法讲解、讨论法和实例演示等进行深入讲解，从而化解课程内容的枯燥性、复杂性和抽象性。
第三，在课堂教学过程中引入了仿真软件进行教学。比如采用debug、emu8086、Proteus和Keil等软件和仿真工具对课程的原理知识点讲解、演示，对系统软硬件设计进行辅助教学，在教学中坚持理论联系实际，实现“教”、“学”、“做”的有机结合。
第四，引入专题研究性教学，积极开展课外自主学习，设置具有创新性的实践项目，充分发挥学生的主观能动性，学生独立查阅资料、制订方案、分组实施，最后总结整理、交流评价。
3.3 教学案例设计
采用Proteus和Keil软件结合的硬件仿真平台进行微机原理的教学，设计相关知识模块的案例。对于教学知识点，通过案例教学法，引入知识点相关的项目案例、借助仿真实验软件演示微机硬件设计和汇编语言程序的运行结果，调动学生的学习兴趣，提高微机原理的软硬件知识的理解和掌握[5] [6]。在研究性教学中引入的仿真案例如下：
1）微机原理案例项目：开关控制led流水灯、NMI中断实验、数码管实验、点阵屏实验、8255A并行接口实验。
2）汇编语言案例项目：选择分支、字符匹配、统计负数个数、查找A 的地址、密码明文密文转换实验。
3.4 专题研究性案例设计
针对应用性人才培养目标和教学改革的设计情况，在理论课时压缩的情况下，通过虚拟仿真实验开发平台开展课外专题案例实验提高学生微机应用实践能力。为学生设计合适的、具有挑战性的创新实验项目，充分调动学生的课外学习积极性，并培养学生的自主学习能力和团队协作开发能力。实验项目如：8255A交通灯实验、行列式键盘实验、8254A定时器实验、8259A中断实验、图形字符块输出实验、小车移动实验。
微机原理基础知识范文2
Abstract: "Microcomputer Principle and Interface Technology" is an important foundation courses of electrical engineering major undergraduate, which is very important to cultivate students computer application ability. With the rapid development of computer technology, the system and the structure of microprocessors and computer systems have great changes, which need a new objective recognition about this course. This article describes the main ideas and specific measures of Microcomputer Principle and Interface Technology teaching in detail from curriculum, teaching content, experimental teaching and hours arrangement under the current curriculum reform background.
关键词: 微机原理与接口技术;课程设置;教学改革;实验教学
Key words: microcomputer principle and interface technology;curriculum;teaching reform;experimental teaching
中图分类号:G40文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0210-02
0引言
《微机原理与接口技术》是工科电类专业本科生的重要专业基础课程,也是一门主干和必修课程。但是由于当前计算机技术尤其是单片机及嵌入式技术的飞速发展,传统微机原理课程的地位受到了较大挑战。部分教师和学生将微机原理与接口技术课程与单片机或嵌入式系统等的课程混为一谈,对微机原理课程的地位和作用产生了质疑。本文将结合笔者多年从事微机原理与接口技术课程教学的经验和体会,从多个角度阐述在新时期课程改革背景下本课程所应担负的作用,并详细说明课程内容、实验教学及学时安排等方面的主要思路和具体措施。
1对微机原理与接口技术课程定位的再认识
从目前国内各工科高校的人才培养方案和课程规划来看,微机原理与接口技术课程被看作是电气、电子、自动化等电类专业的一门专业平台课程,其主要任务是使学生从理论和实践的层面掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术,建立微机系统的整体概念,使学生具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力。
为适应计算机技术飞速发展的时代需要,各高校微机原理与接口技术课程的课程设置和教学内容也做了相应调整。主要可以分为以下四种情况:①将长学时(90-100学时)的微机原理与接口技术课程拆分为系列课程,如依次分为短学时的《计算机组成原理》、《汇编语言程序设计》和《接口技术》课程;②先开设一门微机原理课程,主要讲授微机的基本组成、工作原理和汇编语言程序设计,其后再开设一门《单片机接口技术》或《嵌入式系统设计与开发》,主要从开发设计的角度讲授接口技术的应用;③同时开设《微机原理与接口技术》和《单片机原理与接口技术》课程,分别从80x86系统和单片机应用的角度讲授系统的工作原理、程序设计和接口技术;④近几年随着嵌入式系统在各应用领域大放异彩,部分高校有将单片机类或嵌入式系统应用课程取代传统微机原理课程的趋势,个别高校甚至直接取消了传统的微机原理课程。以上的第三种情况中,两门课程中有一些重复的教学内容可以合并;而第四种情况则有些偏颇和激进了。因此,有必要重新思考和明确微机原理与接口技术课程在当前工科电类专业人才培养和课程架构中的作用和定位。
微机原理与接口技术作为一门专业基础课程,笔者认为,开设该课程有三大主要目的:一是使学生系统学习微机系统的基本组成结构和工作原理;二是使学生掌握一门有用的低级语言;三是为微机应用系统(包括单片机应用系统)的设计与开发打下一定基础。与此相对应,该课程的教学内容包括微机基本组成及工作原理、汇编语言程序设计和典型接口技术,主要强调基础性、系统性和整体性;而单片机或嵌入式系统的课程往往是基于某一专用系统,属于专业技术课程范畴,更偏向于应用,所涉及的接口技术方面的内容较多,而课程所涵盖的微机系统的范围比较窄,对微机工作原理涉及较少。两者在微机系统的知识结构中处于不同的层面,互不统属。且前者是后者在知识结构上的基础,后者是前者在应用内容上的进一步延伸。可见,微机原理与接口技术课程与单片机或嵌入式课程并不是谁替代谁的问题,而是应加强联系和互相促进的关系。对于想在微机应用控制方面进一步强化学生知识结构和应用能力的高校,可以在开设微机原理课程后,通过选修课或研究生课程的形式再开设一门单片机或嵌入式系统的课程。
2对微机原理与接口技术课程教学内容编排和学时安排的几点思考
虽然目前各高校对于微机原理与接口技术课程(以下简称本课程)的开设形式不尽相同,但从课程设置的角度来看,本课程均应包括微机原理、汇编语言程序设计和典型接口技术的三大部分内容,这也分别对应着本课程的三个主要教学目的。对于非计算机类专业的本科生,本课程的内容还是应强调实用性,对不影响内容完整性,且相对过时、学生今后工作也基本用不到的知识可以少讲或不讲。
2.1 微机原理部分可以将微机原理部分的内容概括为三部分:①微处理器、微型计算机的发展和微型计算机的应用;②微型计算机的组成和工作原理;③计算机中常用的数据类型和编码,进制转换及补码运算。
其中第一部分主要为了解内容,要求学生了解微处理器、微机及其应用领域的主要发展情况和最新技术进展。其教学目的是扩展学生的知识面,丰富知识结构及拓宽专业视野。
第二部分则要求学员理解8086微处理器内部功能结构和存储器组织等内容,掌握8086微处理器寄存器结构及常用寄存器,理解8086 CPU的工作模式和最小模式下信号引脚的功能、最小模式系统总线周期时序,掌握时钟周期、总线周期、指令周期等基本概念。第二部分是微机原理部分的核心内容,概念多,理解难度大。此部分内容从微处理器的内部组成结构、引脚功能及工作模式出发,其教学目的是使学生深入理解和掌握微处理器内部的工作机制和原理。
第三部分内容要求学生理解计算机中常用的数据类型、计算机中的数和编码的表示方法,掌握符号二进制数的表示、补码运算及判断溢出的规则。此部分内容是微机系统的基础知识部分,也是学生必不可少的专业基础知识。
总的来说,微机原理部分的内容重在理论和基础,强调体系和结构,以理论授课为主,其内容既与计算机文化基础、数字电子技术等课程有联系,又具有自身的深度和广度,是本课程教学难度较大的部分。可以将此部分的理论教学时数安排在14-20学时。
2.2 汇编语言程序设计部分本部分的教学目的就是使学生能掌握一门低级语言――即汇编语言。学生有了这门低级语言的基础,在今后单片机知识的学习和科研工作中都能达到事半功倍的效果。
本部分的内容又分为两部分:即8086 CPU的指令系统和汇编语言程序设计。前者的教学重点在于寻址方式和主要指令的功能、用法和技巧。后者则侧重于汇编语言程序设计的步骤和方法,包括常用伪指令和程序结构的介绍以及子程序设计、中断服务程序设计和模块化程序设计的方法,重在使学生能够理解和掌握汇编语言程序设计的完整过程、主要方法技巧和应用环境。本部分的理论加实验教学不应少于40学时。对于大部分单片机应用系统,8086 CPU的指令系统及其汇编语言程序设计的方法均具有很好的参考作用。对于基于MCS-51内核的微控制器,8086 CPU的指令系统和程序设计方法兼容性很高,可以使开发者节省大部分的学习时间。这一点也正是工科学生学习本课程的一个现实意义,也是部分高校在本科阶段不额外开设单片机类课程的重要原因。由于部分工科院校在开设本课程之前,学生往往已经学习过一门高级语言的编程。因此,这些高校在本课程中分配给汇编语言程序设计部分的理论学时较少(有时甚至在10学时以内),连系统讲解8086指令系统、伪指令和程序设计方法的时间都不够,更遑论讲深讲透了。在笔者的微机原理与接口技术课程教学实践中,发现学生如果没有掌握好汇编语言程序设计部分,其接口技术部分往往也很难学好,对接口部分的实验更是难于动手,其弊端在学生的课外科研或毕业设计中也暴露得非常明显。
2.3 典型接口技术部分接口技术部分是本课程中的应用部分,可以采用精讲多练的形式,以典型接口芯片的原理和使用方法为重点。本部分的理论加实验教学可以安排在约30学时左右。
这里需要把握好一个度,即不要过多地罗列芯片,而应有所选择,要做到少而精,以掌握一个典型接口芯片来带动学会这一类芯片的使用方法,达到“授人以渔”的目的。这样做,一方面能使学生始终保持“新鲜感”和浓厚的学习兴趣,达到提高学习效率和实验效果的目的;另一方面,学习过多的接口芯片也没有必要。笔者认为,接口技术部分的教学目的应侧重于使学生具备微机应用系统的整体概念,熟悉设计简单微机应用系统(含单片机应用系统)的一般步骤、方法和过程。更新的接口芯片或更深更多的内容应该在相关选修课、课外科研或者今后的工作中由学生自行学习。
存储器技术重点在于存储器的连接和扩展,如数字电子技术课程中已涉及到,在本课程中可不讲。微机的总线技术、人机交互设备及接口和微型计算机应用系统等内容,可以根据课程教学的具体要求进行选择,应侧重于相关新技术、微机应用新领域的进展介绍,具体可以专题讲座的形式展开。
3本课程实验教学的设计
《微机原理与接口技术》是一门实践性和应用性都要求较高的课程,实验教学在本课程中居于极为重要的地位。其担负着三个主要作用:一是可以加深和提高对课程内容的理解,为理论教学提供有力的支撑作用;二是能够打牢学生汇编语言程序设计的基础;三是培养学生的创新思维和提高学生的微机综合应用能力。具体可以从以下三方面做好本课程的实验教学。
3.1 加大实验课学时比例,将理论课和实验课穿行、紧密衔接在本课程的理论和实践结合最紧密的汇编语言程序设计、接口技术等章节中加大实验课的学时比例,使实验课与理论课的学时比例达到1:1。同时相对集中实验课的时间以保证每个实验的需要,这样就加强了实验实训环节的时间保证。
3.2 优化实验类型,开展任务驱动型的实验模式为有效提高学生的实际动手能力,在本课程实验教学中应适当加大实验的难度,避免学生在实验中“浅尝辄止”。可将本课程的实验细化为基础型、设计型和综合型三大类,适当降低基础型实验的比例,加大设计型实验的比例,并开设综合型实验。基础型实验着重于教学内容的验证和基本技能的掌握;设计型实验则是学生在充分理解课堂单元内容的基础上,着重考察其对单元内容的掌握程度和独立设计、应用能力;综合型实验鼓励学生主动研究探索,是检验学生在阶段学习中知识掌握的全面程度以及其是否具备灵活运用所学知识进行独立开发和设计的综合能力。在实验教学中要开展任务驱动型的实验模式,即每次实验对学生都是一个明确的任务,要求他们必须完成,每一个实验必须调试通过后由指导教师审核并计入平时实验成绩。每次实验开始前,指导教师明确提出具体的实验要求,不向学生提供实验电路或程序方面的具体指导,由学生自行设计实验方案,独立编写实验程序,并最终完成实验报告。
3.3 实验内容要体现梯度和层次,注重打牢基础,侧重应用,兼顾分级教学精心设计实验内容,实验内容的安排要体现梯度和层次。要循序渐进,先基础、简单、局部,后扩展、复杂和整体。即在实验内容的组织上采用阶段式结构,将实验教学过程分为三个阶段:基础实验阶段、小型设计性实验阶段和综合性实验阶段。实验教学中还要注重打牢基础,侧重应用,兼顾分级教学。基础型、设计型实验均为必做实验,计入平时实验成绩。综合型实验是为领悟力和学习能力出众的学生开设的,是选做实验。如汇编语言程序设计的6个实验中,只有完成了前5个实验的学生才可以选做第6个实验,且实验结果经审核通过后由指导教师给予额外的实验成绩奖励。这样既可以保证大多数学生的正常实验教学进度,又可以兼顾到少数学有余力的学生的学习兴趣,做到因材施教,进一步提升了他们的应用能力和创新思维。一些具体的实验安排可以参见下表。
对于实验课中还是“吃不饱”、钻研劲头足的学生可鼓励其参加课外科研活动,通过参加教研室的科研实践学习微机应用系统设计的全部过程和方法。也可以通过课余时间开放实验室,由学生自己完成一些更复杂的PCI接口实验或难度较大的Windows驱动程序的实验。
4结语
随着计算机技术的飞速发展和课程教学改革的不断深入,微机原理与接口技术课程的传统地位受到了较大挑战,找准其在工科电类专业课程改革背景下的定位非常重要。同时,本着与时俱进的发展原则,应对本课程的传统教学内容、实验教学和学时安排进行改革,使其既能适应新形势的客观需要,又能继续发挥其专业平台课程不可替代的作用,这也是每一个相关任课教师需要深入探索的问题。
参考文献:
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[2]梁绒香.整合环节,加强能力―“微机原理与接口技术”教学改革与思考.科技信息,2007,(35):122,127.
微机原理基础知识范文3
关键词：M-CDIO项目教学体系；工程教育；CDIO；项目
中图分类号：G642.0 文献酥韭耄A 文章编号：1674-9324（2017）29-0152-03
“大众创业，万众创新”是现时代的鲜明主题，创业创新离不开扎实的工科基础，高等工程教育则为创业创新提供理论基础和人才储备。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。如何将这个工程教育界的最新成果引入国内，并本土化服务于我国的工程教育，国内学者做了大量的研究和工作。潘柏松等提出的S-CDIO培养模式，该教育模式是基于协同理论的CDIO工程教育模式，参与各方必须通力协作，在合作共赢的基础上致力于学生工程知识和能力的培养。吴鸣等提出以工程能力培养为导向的CDIO培养模式，认为工程能力是工科毕业生最重要、最基本的素质之一，工程教育从内容组织、培养方式、实施过程都要着力于培养学生的工程能力，借以提高工科学生的就业适应面。以上的研究成果对CDIO工程教育模式的本土化起了很大的引领作用，加速了CDIO工程教育理念在我国的进程和发展，推动了我国工程教育的发展。但是，纵观以上的研究成果，只就CDIO工程教育模式本土化过程提出相应的框架、课程体系、实施过程以及评价体系，鲜有将CDIO工程教育模式与具体专业知识、专业技能传授过程有机结合的本土化CDIO培养模式，因此，在我国CDIO工程教育模式本土化进程中，有必要研究CDIO工程教育理念与具体专业教学内容的深度融合。笔者在深入研究CDIO工程教育模式的理念、内涵和实施过程后，将CDIO工程教育模式与机械本科专业的基本知识与基础理论传授过程深度融合，提出了机械工程领域的CDIO（Mechanical CDIO，简称M-CDIO）项目教学体系，并对M-CDIO项目教学体系的内涵、特征以及实施过程进行了详细的阐述。
一、CDIO工程教育模式与机械本科专业教学的嵌合
1.CDIO工程教育模式。CDIO工程教育模式是由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育改革团队提出、并持续发展和倡导的全新工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、和运作（Operate），它是以工程能力培养为目标，将工科毕业生的能力分为工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面，涵盖17种不同的主要能力，在执行操作层面细分为更具体的73种不同的技能。国外高等工科院校的实践证明：实施CDIO工程教育模式的学校，这4个层面得到充分培养和训练的工科学生，就业前景普遍看好，大都供职于大型的跨国公司。
2.机械工程本科专业的CDIO项目教学体系。以“厚基础，强能力”为人才培养目标的应用型技术大学，更重视学生工程能力的培养。CDIO工程教育模式的实施必须与专业教学内容深度融合，赋予它新的内涵与特色，图1（见下页）表示了CDIO工程教育模式与机械本科专业的有效嵌合。
由图1可知：机械领域产品开发的四个环节（模糊前端、设计阶段、制造阶段和产品销售）与CDIO工程教育的四个阶段（构思阶段、设计阶段、实施阶段和运作阶段）不谋而合。这样，在机械本科专业的教学中，以CDIO工程教育模式为纲领，以机械产品研发到产品运行的生命周期为载体，以学生为中心，以工程能力培养为目标，以“项目”、“微项目”为手段，将机械领域的基本知识和基础理论糅合在“项目”、“微项目”的方案原理构思，装配图、零件图设计，零件制作实施和产品销售、售后四个阶段，赋予CDIO工程教育模式中构思、设计、实施和运作四个阶段新的内涵，实现CDIO工程教育模式与机械领域教学的有机结合，形成了机械工程领域的CDIO（Mechanical CDIO，简称M-CDIO）项目教学体系，并具有以下特征。
1.良好的工程能力培养。在M-CDIO项目教学体系中，随着糅合了机械领域的基本知识和基础理论的“项目”、“微项目”实施，学生的工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面都得到了全面、系统、具体的训练，培育满足现代社会和现代工程需要的、具有较强工程能力的工程技能型人才，符合我国应用型高校的办学定位和人才培养目标。
2.“情境式”、“体验式”学习工程理论知识的环境。在M-CDIO项目教学体系中，学生组成学习小组，通过相互分工、协作完成“项目”、“微项目”的形式学习机械领域基本知识和基础理论，改变了传统以“记忆、考试、拿证”为目的的工程理论知识学习模式，为学生提供了在学中用，在用中学的情境，实现理论与实践的有机联系和良性互动，使知识从实践中来，又回到实践中去，符合哲学领域的认识实践观。
3.“学生中心，教师主导”的授课模式。在M-CDIO项目教学体系中，需以学生为中心，以“项目”、“微项目”为抓手，针对机械工程专业每门课程的特点，设置若干个糅合了课程的基础知识和基本技能不同的“项目”、“微项目”。课程的学习，先通过教师授课，讲解本课程的基本概念、知识点，然后让学生完成这些“项目”、“微项目”来再现、巩固课程知识，使一些抽象的概念具体化，使过去从实践中抽象而获得的知识、理论重新回到工程实践中，指导实践，学生在实践中主动、积极地学习课程知识。
二、M-CDIO项目教学体系在机械工程本科专业的实施过程
机械系统一般由动力系统、传动系统、执行和控制系统等子系统组成。机械类本科专业毕业生应该具备根据机械系统的功能，能够独立地完成机械系统构思、设计、制造和运作的基本能力，为社会、企业提供优质高效、物美价廉的机械产品。如果将机械系统功能、结构的完整呈现看作是一个大“项目”，则系统中的子系统功能、结构的呈现可以看作是一个“微项目”。M-CDIO项目教学体系的实施，关键在于对“项目”、“微项目”的具体落实和完成，大致要经过以下过程。
1.“目”总体方案原理设计。根据机械系统的功能要求，确定机械系统的基本工作原理，进而获得完成该功能的技术系统，确定总体的主要参数和结构布局设计，形成机械系统总体方案设计图和结构布局图，同时编写总体设计报告及技术说明书，为“项目”的顺利实施和完成奠定基础。
2.“微项目”方案原理设计。根据图的机械系统组成，设计实现各个子系统功能的方案原理，确定实现各个功能的具体机构，形成机构原理图，编写“微项目”方案设计报告及技术说明书。比如原动机采用电动机还是内燃机，传动系统、执行系统采用什么样的机构来实现，是集中驱动还是分散驱动等。“微项目”的功能原理与结构设计服务于“项目”的总体功能，受“项目”的总体结构布局约束。
3.“项目”、“微项目”的工程图设计。根据前面二步形成的图纸和设计报告，对“项目”、“微项目”进行详细的技术设计和结构设计，最终得到“项目”、“微项目”的总装配图、子装配图和零件图及设计技术说明书等资料。
4.“项目”、“微项目”制造工艺、工装设计。根据现有的制造工艺水平和设计的技术要求，设计零件的制造工艺和装配工艺以及相应的工装夹具。形成“项目”、“微项目”完整的制造工艺过程，并编写制造工艺规程及技术文件，比如绘制工序图，制定工序卡，确定切削参数等。最终得到能完成预定功能的机械产品。
5.“项目”、“微项目”过程管理与运作。由于团队的分工和协作，上述过程离不开“项目”、“微项目”的过程管理与运作。过程管理与运作可以使“项目”、“微项目”按顺序、有步骤、有目的地齐头并进，而不至于出现“短腿”现象，缩短“项目”、“微项目”进程。同时，过程管理与运作还与机械产品后期的营销与售后服务等业务流程有关，也与学生个人的组织、沟通、交流与协作能力息息相关。
上述过程中，第一、二步为“项目”的方案设计阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的C阶段，即构思阶段；第三步为“项目”的图纸结构设计阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的D阶段，即设计阶段；第四步为“项目”的生产制造阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的I阶段，即实施阶段；第五步为“项目”的营销与售后服务阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的O阶段，即运作阶段。在M-CDIO项目教学体系中，随着糅合了机械专业基础知识和基本技能的一系列“项目”、“微项目”的实施和完成，学生不仅在工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面都得到了全面、系统、具体的训练，而且熟悉了“项目”、“微项目”的操作流程，模拟企业项目的运作过程，使学生毕业后能更好的了解和融入企业，寻找到理想的工作。
三、机械本科专业实施M-CDIO项目教学体系的成效
自我校成为全国首批试点学校以来，机械学院在教学上始终坚持CDIO工程教育模式，经过七八年的摸索和实践，形成了自己特色的M-CDIO项目教学体系，具体体现在学生补考率、参加学科竞赛和学生就业率等硬指标上。机械专业自从实施了M-CDIO项目教学体系，专业基础课比如理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等都是学生补考率很高的科目，近4年来学生补考率逐年下降，学生组队参加学科竞赛获奖数逐年增加，获奖质量也得到改善，2012年部级获奖为0，2013年获得0的突破，到2015年获得部级奖项7项，省级获奖也在逐年增加，2015年达到52项，历年最高；机械工程本科专业毕业生的平均就业率不仅从2012年的86.6%上升到2015年的95.69%，提高了近10个百分点，成效相当可观。
四、总结
CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，也是我国高等工程教育改革的方向。M-CDIO项目教学体系是以CDIO工程教育模式为纲领，以机械产品研发到产品运行的生命周期为载体，以学生为中心，以工程能力培养为目标，以“项目”、“微项目”为手段，将机械领域的基本知识和基础理论糅合在“项目”、“微项目”的方案原理构思，装配图、零件图设计，零件制作实施和产品销售、售后四个阶段，赋予CDIO工程教育模式中构思、设计、实施和运作四个阶段新的内涵，实现CDIO工程教育模式与机械领域教学的有机结合。M-CDIO项目教学体系不仅系统地解决了学生重知识学习，而轻知识运用的问题，而且学生通过做“项目”、“微项目”对知识认识深化，进而固化为学生的能力，符合应用型本科高校“厚基础，强能力”的人才培养目标。因此，M-CDIO项目教学体系的实施和应用为我国高等工程教育的改革提供了借鉴与参考的案例。
参考文献：
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微机原理基础知识范文4
【关键词】嵌入式系统；学科体系；平台模式；对象学科
一、嵌入式系统简介
（一）嵌入式系统的产生
嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。
（二）专用计算机探索的失败之路
无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。
（三）嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统的微控制器（mcu）发展道路，是一条摆脱“专用计算机”羁绊，独立发展的道路。这是一条由intelmcs51单片机、idcx51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。mcs51是一个在微电子学、集成电路基础上，按照嵌入式应用要求，原创的嵌入式处理器。mcs51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器（sfr）的管理模式，奠定了嵌入式系统的硬件结构基础；idcx51是专门与mcs51单片机配置，满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。
二、嵌入式系统的四个支柱学科
目前，嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看，“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合，并以平台模式进行学科定位与分工。
（一）四个支柱学科的关系
嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科，计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。
（二）领衔的微电子学科
微电子学科与半导体集成电路的领衔作用，在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果，最终都会体现在集成电路中，从早期的数字电路集成，到如今的模混合、软/硬件结合、以ip为基础的知识与知识行为集成。
（三）为平台服务的计算机学科
现代计算机出现后，在计算机学科中形成了两大学科分支，即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关，而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异，不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统，因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通，共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。
（四）广泛服务的电子技术学科
在嵌入式系统中，电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计，迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成；为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持；在对象学科中，广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。
（五）对象学科的最终出路
对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域，形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说，嵌入式系统只是一个智能化的工具，对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时，在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求，以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。
三、平台模式下的学科
（一）平台模式的由来
平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式，是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的vcd/dvd产业，就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。
（二）嵌入式系统的平台模式
按照知识的分离性发展规律，知识创新者不从事知识应用，知识应用者不需要了解创新知识原理；按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科（非对象学科领域中的应用工程师）不是嵌入式系统最终用户，这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形色色的知识平台。
（三）平台模式下的学科定位与分工
嵌入式系统中四个支柱学科的定位，除了学科知识结构的定位外，还要体现出在知识平台模式中的定位。这种平台模式的定位，是一种3+1的定位。即微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台基础上，实现嵌入式系统在本学科领域中的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。
嵌入式系统是一个无限大的空间，不论是嵌入式系统平台构建还是嵌入式系统平台应用，都有无限广阔的发展空间，关键是把握好自己的“定位”与“分工”，了解学科的“交叉”与“融合”。
参考文献
[1]何立民。嵌入式系统的产业模式[j].单片机与嵌入式系统应用，2006,（1）。
微机原理基础知识范文5
【关键词】逻辑设计；目标定位；教学内容；模式手段
一、微机原理与接口技术课程目标与定位
1.课程目标
（1）知识目标：建立微机系统的整体概念，了解计算机逻辑编程结构及工作原理，理解课程的主要概念、基本原理和技术要点，拓宽计算机应用的领域和范围的思路和概念；掌握80x86处理器指令系统和汇编语言程序设计方法；熟悉微机接口部件的基本原理，掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法。
（2）能力目标：具有运用微机软、硬件技术开发应用系统的初步能力；掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法；知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向；提高分析问题、解决问题的思维和实践能力。
（3）素质目标：具有查找、翻译专业外文文献，收集和提炼科研信息的能力；撰写读书报告或综述，并提高学员的主动学习能力和培养其初步的科研能力。培养沟通能力和团结协作能力；建立科研的基本思路和方法；培养对科学工作的严肃态度、富于逻辑性的思维方式和实事求是的科学精神。
2.课程定位
《微机原理与接口技术》课程旨在强化计算机硬件基础，培养硬件设计与应用开发能力，是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的基础课程。本课程强调理论与实践并重，培养学生分析问题、解决问题的能力。在硬件设计方面，主要培养学生的硬件设计能力，达到能设计接口电路的水平；在应用开发方面，主要培养学生汇编语言程序设计能力，达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过课程学习，为学生后续学习《ARM技术应用》、《嵌入式系统设计》、《PROTEL版图设计》、《嵌入式产品制作实践》等专业课程奠定坚实的基础。
二、微机原理与接口技术课程教学内容
1.教学内容选取依据
《微机原理与接口技术》是我校计算机应用技术专业学生必修的一门重要的专业基础课，通过学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术，提高学员微型计算机应用与开发能力。课程的任务是使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，具有运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的能力。
2.教学具体内容安排
微机系统基本知识，MPU的功能结构与工作模式，存储器技术，8086 CPU指令系统，汇编语言程序设计，输入输出接口技术，常用可编程接口芯片知识，微机总线技术，人机交互设备及接口，微机应用系统。
三、微机原理与接口技术课程教学模式与手段
1.教材编写的原则
（1）高质量原则。课程主要教材应选用近三年国家推荐使用的新版优秀教材或规划教材。教材的章节和内容要编排合理，重点突出，详略得当，应方便学生学习、阅读和理解。
（2）实用性原则。教材的内容要突出实用性，应具有丰富的实例，章节内应该有配套的练习题。
（3）系统性原则。教材应注重本课程内容的系统性、连贯性和衔接性。
（4）先进性原则。教材内容中应包含体现本学科发展的一些前沿领域和知识。
（5）根据学生的基础确定教学与教材内容的原则。
2.教学模式
在《微机原理与接口技术》的教学中，采用“项目驱动”的教学模式。建设知识点和实验的项目库，结合项目库中的项目讲解课程的重点、难点，提高学生的专业技能。
另外，通过“项目驱动”的方式，驱动学生的主动学习、自主学习，让学生在项目实现过程中学习项目开发的规范，体验团队协作过程，积累项目开发的经验，不断提高实践和创新能力，支撑课赛结合的创新实践能力培养。
3.教学方法
本课程教学中应注意理论与实践的结合，加强课前、课后的答疑辅导，注意学生应用能力的培养，使学员通过对微机工作原理、汇编语言程序设计及接口技术的理解，树立微机系统的整体观念，进而掌握运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的初步能力。
（1）以学员为主体，注重启发和引导式教学
本门课程的基本理论具有较强的逻辑性，且相互之间具有较强的联系，因此课堂教学中要以学生为主体开展启发和引导式教学，鼓励学生主动学习、主动思考和主动构建知识结构。同时在课堂上倡导以问题为中心的教学方式，侧重应用实例的讲解，加强教学互动，提升学生的学习兴趣和积极性。
（2）优化实验内容，开展任务驱动型的实验教学模式
本着培养和提高学员应用能力的原则，在本课程的实验教学中应通过循序渐进的实验内容安排，不断对他们提出更高要求，避免学生在实验中“浅尝辄止”。同时实验教学要符合本课程的知识体系结构要求；符合学生的技能训练目标；兼顾学生学习兴趣和保证实验效果。
（3）开展第二课堂
让学有余力、学习兴趣大、应用能力较强的学生参与课外课程学习活动，也可以让学员参与部分初步的科学探讨工作。指导教师介绍他们阅读相关的专业文献或翻译英语专业文献。在整个课外指导过程中，要注意培养学员的科研思维、方法、能力和创新意识。
4.教学手段
（1）充分利用多媒体教学条件
通过教师生动的表达和对课堂的整体把握，再结合多媒体直观的展示，使得课堂教学内容更加丰富，更有利于调动学生的积极性，进一步提高了教学效果。
（2）充分发挥网络教学优势
利用学校良好的网络环境，通过课程网站提供的教学大纲、考试大纲、实验大纲、电子教案、教学视频、习题作业等教学资源，方便学生自主学习。
（3）不断提高课件制作水平
结合新的教育理念，采用先进的课件制作技术，发挥多种制作工具的优势，提高课件的信息量和互动性，提高学生的学习积极性和学习效果。
5.课程资源的开发与利用的计划和建议
（1）加强《微机原理与接口技术》课程的网络资源和素材库的建设。素材库分为图片库、文本库、视频库、动画库和音频库等。
（2）准备开设个性化的网上教学资源库或教学网站，展示自己制作的教学资源、教学课件等。也可以鼓励学习兴趣大、学有余力的学生参与教学课件的制作。
参考文献
微机原理基础知识范文6
关键词微机原理 汇编语言 整合 教学方法
中图分类号:G642文献标识码:A
随着计算机技术和通信技术的发展,微型计算机的应用越来越广泛,“微机原理与接口技术”课程也成为除计算机专业外,机械、电子、通信、自动化等相关专业必设的专业基础课。“微机原理与接口技术”课程在一些高校已经逐步和“汇编语言程序设计”课程整合到了一起。这是由于微机原理中要使用汇编语言的知识,汇编编程中又牵涉到微机原理的一些概念。两者相辅相成,且这两门课程都有一定的教学难度,要将它们整合到一起,实现相互印证,相互促进,更是一件难事。通过近几年的教学实践,笔者总结了一些经验,介绍如下。
1 教学过程中注意体现汇编语言本身的优缺点,引导学生学习的方向
学生在学习本课程之前,一般都有过计算机高级语言的学习基础。与高级语言相比,汇编语言存在一些固有的缺点,如对硬件的依赖性较强,可移植性较差,解决问题的步骤较为繁琐,有很多细节问题需要考虑等。①这就好比用户首先学习了如何在饭店点菜,已经习惯了一套简易的流程,现在要学习自己做菜,要考虑的细节更多,也就觉得更麻烦。但学会自己做菜,有利于我们了解菜系的搭配原理,火候问题等,从而制作出更可口的菜肴,如同汇编语言的学习有利于用户了解计算机的工作原理,从而更好地理解微机原理的相关问题。同时,汇编语言的一些细节,也能帮助用户简化一些操作。例如对于求解1+2+3+……+100②这个问题,可以利用LOOP语句中CX每次自减1的特点实现,程序③如下:
MOVAX, 0;用来放累加和
MOVCX, 100;循环次数为100
NEXT:ADDAX, CX ;AX+CX的和传送给AX
LOOPNEXT ;CX减1,判断CX不等于0时,循环,从NEXT标号处执行
这比用高级语言实现更简洁。汇编语言的优势更多的体现在对硬件芯片的编程,例如对8253、8255芯片的初始化编程,程序段比较简洁、直观。教学过程中,要注意引导学生的学习方向,避免学生在学习过程中产生厌学情绪,要让学生看到汇编语言的优点。
2 找到知识的结合点,加强知识的联系
汇编语言是微机原理课程的一门工具性语言,两门课程中有很多交叉结合的知识点。如果在微机原理部分没有理解CPU的内部结构和工作原理,大量的指令就无法正确运用,也就更难灵活运用汇编语言进行编程。④例如汇编语言中大量采用寄存器结构,很多指令中都有指定的寄存器用法,而寄存器是CPU内部结构的重要组成部分,是微机原理的一个重要的知识点,各种寄存器的用法又可以通过寻址方式体现出来。比如基址指针寄存器BP在寻址做基址中使用时,默认数据在堆栈段中,在汇编语言讲解子程序的参数传递一例时,主程序用PUSH语句将参数放入堆栈,子程序中引用参数时,并不采用数据出栈,而是以BP为基址采用寄存器间接寻址方式访问堆栈。再如,微机原理中讲解外设与计算机的数据传送时,可注重介绍IN,OUT输入输出指令在执行时,对接口电路的影响,即汇编语言指令具体执行对硬件的影响,如M/,,信号以及地址译码的变化。⑤
3 重视实验教学,体现指令与硬件的结合,鼓励进行设计型实验
微机原理很多知识需要通过实验来加以验证和运用,上好实验课是教学的重要环节。但该课程的实验课大部分都是验证性实验,都在演示课本上的例子,这对于学生充分理解微机原理,熟练掌握汇编程序设计和锻炼实践能力来说是一种限制。我校实验采用DJ系列8086/8088微机系统,其中实验十五:简单I/O口控制,实现的功能是利用开关K1~K8控制LED灯L1~L8,一个开关控制一个灯的亮灭,⑥所用接口芯片为74LS244,74LS273。该实验为验证性试验,即学生可按实验指导书完成硬件连线,运行现有程序,即可实现功能。如此则学生较难留下深刻印象,也不能很好地理解硬件和软件的配套关系,因此我要求学生在完成实验的基础上,对实验进行修改,例如当地址线重新连接后,端口地址如何变化;如何修改程序,实现一个开关控制8个灯的亮灭。学生通过自己思考,动手实践,实现功能,从而留下深刻印象,加深了对知识的理解,教学效果也圆满实现。对于实验教学,我们应在做好验证性实验的基础上,多挖掘实验仪器的潜力,多让学生思考,多做一些有设计环节的实验,从而提高学生的实践能力。
4 合理安排课时,考核时注意知识点的倾向性
适当调整教学内容讲授的次序和学时分布,讲授内容有所侧重,建立一个合理的教学体系。由于汇编语言在微机原理这门课程中主要是起到一门工具性语言的作用,即很多微机原理的知识需要通过汇编编程加以体现,因此在汇编语言的教学过程中,不要过于强调如何解决那些计算机高级语言擅长解决的软件问题,这本来就不是汇编擅长的领域。汇编的教学中只要求学生熟悉汇编语言指令的基本功能及使用要求,熟悉汇编语言解决问题的思路即可,不要花费过多的时间,应将教学的侧重点放在汇编语言与微机原理的结合处,主要是对芯片控制的编程。在考核的内容上,也应侧重于汇编语言在解决硬件相关问题的作用,从而引导学生的学习方向。
通过对汇编语言和微机原理整合课程的教学改革,使学生对该课程产生了更浓厚的学习兴趣,取得了较显著的教学成果,同时也还存在一些不完善的地方,需要在以后的教学实践中不断改善。
注释
①许颖梅.对汇编语言和微机原理课程整合的探讨[J].福建电脑,2007.1.
②杨季文.80X86汇编语言程序设计教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
③赵树升,赵雪梅.现代微机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2008.
④马浩.浅谈微机原理与汇编语言教学改革[J].科技创新导报,2009.17.
