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【摘 要】《微机原理实验》是《微机原理与接口技术》课程的重要实践环节，传统的微机原理实验在实验结构划分及综合实验设定方法上不够合理，本文根据学生对该课程学习阶段的认知规律，在实验结构及综合实验内容设定方式上做出思索，并在具体实现方法上进行探讨。
【关键词】微机原理实验；课程改革
《微机原理》课程作为电子信息类专业的一门专业基础课已开设多年，该课程通过对intel8086/8088处理器的体系结构、指令集特性、存储器组织方式以及接口电路的学习，培养学生对微型计算机的初步认识及应用能力。现今，哈佛结构型CPU在微机控制领域已得到广泛应用，尽管intel8086被视为传统冯诺依曼结构处理器的典型代表，但其在存储器组织方式、接口电路扩展方面依然与哈佛结构型CPU 有相通之处。因此，如何强调学生对微机结构、存储器组织特点以及接口电路时序的整体认识，对学生今后的微机应用能力有重要意义。《微机原理实验》是《微机原理与接口技术》课程的重要实践环节，是学生将理论与实践联系的纽带。通过更合理的实验项目及运作方式改革，使学生将实验真正理解为“微机原理”实验而不仅仅是“intel8086型微机原理”实验，不但更有助于实现该课程作为微机整体认识的初衷，而且更是微机技术飞速发展的实际需求。
1．现今《微机原理实验》课程的不足之处
1．1以指令集学习为单纯目的软件实验淡化了对微机结构的认识
微机原理实验课中的软件实验往往以8086CPU指令集学习为单纯目的，如我院开设的软件实验有清零实验、数据区移动实验、码制转换实验和排序实验等。实验内容由易到难，看似有利于学生循序渐进掌握各类指令的使用。但是，这些实验都是以实现明确的程序功能为目的，学生作为初学者，往往只能简单注重如何用指令实现程序功能，而难以主动的的把握这些实验在微机结构、存储器组织方面的概括总结。例如，以上实验在都是CPU与存储器的数据交流，指令寻址方式都可以在直接寻址、间接寻址、相对寻址等方面灵活处理；而数据区的管理以及数据传送至CPU内部寄存器的具体过程也是微机结构方面的体现，这些都是对微机的整体认知。将实验分为软件实验和硬件实验两大部分，其初衷是利用软件实验学习指令集，利用硬件实验学习接口电路。这种划分看似有较好的学习渐进性，但淡化了学生对微机体系结构、存储器组织方式的理解，使学生容易片面孤立的看待微机系统，容易误解为学会某一种微机就是首先要重点学会其指令集。实际上，微机指令集是建立在体系结构、存储器组织方式等特点上的，只有深入了解微机的结构特点，深入了结其存储器组织方式才能更好的掌握指令集，进行高效的软件设计。因此，单纯以指令集学习为目的，缺乏从微机结构、存储器组织方面进行编程的引导，容易造成学生片面认识微机系统，并且过度依赖参考例程。
1．2综合实验设定依据不应仅局限在知识点的堆积
现今综合实验设定依据更多的是强调知识点的综合，即综合型实验应包含尽可能多的指令及硬件接口，重在培养学生的能力。这样，综合实验开设只能在接口技术部分进行后才能够展开，软件实验甚至无法开设综合实验。事实上，在学生对该课的认识过程中，首先是对微处理器体系结构与存储器组织特点的认识，此过程中同时伴随着指令集的内容，这个阶段的知识点对学生来说是最新、最多也是最难于理解的；其次是对上一阶段知识点的重复、分解与消化，在学生不断深入学习、重复记忆的过程中，逐渐达到知识点的分解；最后才是对知识点的灵活运用，即能力阶段。而接口技术本身，主要是接口器件的时序与工作原理，可见，对接口技术的认识独立于微处理器本身的认识，与能力培养与否并没有直接的关系。综合实验开设应以其目的为依据，即旨在对学生进行能力的培养，其设定依据应以学生的认识阶段为准。只要到达上述认识过程的第三阶段都可以开设综合实验，因此不一定仅局限在知识点的堆积上，也不一定非要在课程的接口技术进行后才开设，软件实验中也完全可以设定合理的综合性实验。
1．3硬件实验中对时序这一重点强调不足
在硬件接口实验中，要求学生能够独立完成接口电路设计，绘制软件流程图并编程实现。由于接口电路设计主要取决于CPU与接口器件的时序要求，而时序又是接口器件厂商提供的，要求用户必须遵循的基本要求，因此硬件设计本身并没有太大的灵活性，但时序在程序结构及指令选取的实现上则相对灵活。所以提高学生独立完成实验的操作性，重点是先让学生首先明确接口电路的时序要求，接着绘制软件流程图，理清程序结构，最后再针对程序结构进行指令选取，实现软件设计。在我院的实验教学中，虽然提供了软件流程图及实验例程，但流程图过于注重具体软件结构的体现,而轻视了为什么要采用这种结构的时序要求原因；同时，实验例程在指令注释上不够细致，缺乏对硬件时序要求的必要引导，淡化了接口实验程序设计的根本依据，即接口元件的“时序”要求，也容易使学生对例程产生依赖思想，片面追求实验结果。
2．今后《微机原理实验》课程的改革方面
2．1在软件实验中加强对微机整体结构的引导
在现有条件下进行软件实验的改进，一种方法是维持软件实验项目不变，但在指导书中多增加对微机整体结构的引导，如在软件例程的寻址方法部分可以留给学生更大的独立设计空间，对数据从存储器传送到CPU内部寄存器的具体过程增加描述等;另一种方法可以考虑彻底改换软件实验结构，例如软件实验可以针对寻址方法来划分，每个实验项目可以进行多个内容短小、针对性强的程序设计，对其更细节的实现方法，还有待笔者以后更深入的思索与探讨。
2．2以学生认识过程为依据进行综合型实验内容设定
综合型实验不应仅以知识点的多少来划分，它更应遵循学生的认知规律。在软件实验阶段，也可以考虑程序结构复杂，指令种类繁多，寻址方式灵活的综合性项目，当学生有了一定的软件设计能力后，就应当立即进行软件综合实验的开设，加强能力培养。同时保留硬件接口部分综合实验。
2．3改进实验流程图及例程注释
在软件综合实验及验证实验时，流程图及例程注释应重点强调指令寻址方式及指令、数据的管理方法，这样可以启发学生明确编程的目标；同时轻视指令执行的结果注释，让学生养成习惯依据寻址方式特点及指令、数据的管理方法去自己翻书，查找指令集，并进行程序设计，进而实现学生主观能动性的培养。在硬件综合实验时，流程图及例程注释应重点强调时序要求，加深学生对接口本质的理解。
3．总结
《微机原理实验》是《微机原理与接口技术》课程的重要實践环节，为了满足学生就业后对多种微机的适应需求，微机原理实验教学应遵循学生的认知规律，在实验划分及综合实验的开设上进行改革，以便更好的培养应用型人才。
基金项目：本文受西安工业大学教学改革研究项目资助，项目编号：10JGY09。
【关键词】微机原理实验；课程改革
《微机原理》课程作为电子信息类专业的一门专业基础课已开设多年，该课程通过对intel8086/8088处理器的体系结构、指令集特性、存储器组织方式以及接口电路的学习，培养学生对微型计算机的初步认识及应用能力。现今，哈佛结构型CPU在微机控制领域已得到广泛应用，尽管intel8086被视为传统冯诺依曼结构处理器的典型代表，但其在存储器组织方式、接口电路扩展方面依然与哈佛结构型CPU 有相通之处。因此，如何强调学生对微机结构、存储器组织特点以及接口电路时序的整体认识，对学生今后的微机应用能力有重要意义。《微机原理实验》是《微机原理与接口技术》课程的重要实践环节，是学生将理论与实践联系的纽带。通过更合理的实验项目及运作方式改革，使学生将实验真正理解为“微机原理”实验而不仅仅是“intel8086型微机原理”实验，不但更有助于实现该课程作为微机整体认识的初衷，而且更是微机技术飞速发展的实际需求。
1．现今《微机原理实验》课程的不足之处
1．1以指令集学习为单纯目的软件实验淡化了对微机结构的认识
微机原理实验课中的软件实验往往以8086CPU指令集学习为单纯目的，如我院开设的软件实验有清零实验、数据区移动实验、码制转换实验和排序实验等。实验内容由易到难，看似有利于学生循序渐进掌握各类指令的使用。但是，这些实验都是以实现明确的程序功能为目的，学生作为初学者，往往只能简单注重如何用指令实现程序功能，而难以主动的的把握这些实验在微机结构、存储器组织方面的概括总结。例如，以上实验在都是CPU与存储器的数据交流，指令寻址方式都可以在直接寻址、间接寻址、相对寻址等方面灵活处理；而数据区的管理以及数据传送至CPU内部寄存器的具体过程也是微机结构方面的体现，这些都是对微机的整体认知。将实验分为软件实验和硬件实验两大部分，其初衷是利用软件实验学习指令集，利用硬件实验学习接口电路。这种划分看似有较好的学习渐进性，但淡化了学生对微机体系结构、存储器组织方式的理解，使学生容易片面孤立的看待微机系统，容易误解为学会某一种微机就是首先要重点学会其指令集。实际上，微机指令集是建立在体系结构、存储器组织方式等特点上的，只有深入了解微机的结构特点，深入了结其存储器组织方式才能更好的掌握指令集，进行高效的软件设计。因此，单纯以指令集学习为目的，缺乏从微机结构、存储器组织方面进行编程的引导，容易造成学生片面认识微机系统，并且过度依赖参考例程。
1．2综合实验设定依据不应仅局限在知识点的堆积
现今综合实验设定依据更多的是强调知识点的综合，即综合型实验应包含尽可能多的指令及硬件接口，重在培养学生的能力。这样，综合实验开设只能在接口技术部分进行后才能够展开，软件实验甚至无法开设综合实验。事实上，在学生对该课的认识过程中，首先是对微处理器体系结构与存储器组织特点的认识，此过程中同时伴随着指令集的内容，这个阶段的知识点对学生来说是最新、最多也是最难于理解的；其次是对上一阶段知识点的重复、分解与消化，在学生不断深入学习、重复记忆的过程中，逐渐达到知识点的分解；最后才是对知识点的灵活运用，即能力阶段。而接口技术本身，主要是接口器件的时序与工作原理，可见，对接口技术的认识独立于微处理器本身的认识，与能力培养与否并没有直接的关系。综合实验开设应以其目的为依据，即旨在对学生进行能力的培养，其设定依据应以学生的认识阶段为准。只要到达上述认识过程的第三阶段都可以开设综合实验，因此不一定仅局限在知识点的堆积上，也不一定非要在课程的接口技术进行后才开设，软件实验中也完全可以设定合理的综合性实验。
1．3硬件实验中对时序这一重点强调不足
在硬件接口实验中，要求学生能够独立完成接口电路设计，绘制软件流程图并编程实现。由于接口电路设计主要取决于CPU与接口器件的时序要求，而时序又是接口器件厂商提供的，要求用户必须遵循的基本要求，因此硬件设计本身并没有太大的灵活性，但时序在程序结构及指令选取的实现上则相对灵活。所以提高学生独立完成实验的操作性，重点是先让学生首先明确接口电路的时序要求，接着绘制软件流程图，理清程序结构，最后再针对程序结构进行指令选取，实现软件设计。在我院的实验教学中，虽然提供了软件流程图及实验例程，但流程图过于注重具体软件结构的体现,而轻视了为什么要采用这种结构的时序要求原因；同时，实验例程在指令注释上不够细致，缺乏对硬件时序要求的必要引导，淡化了接口实验程序设计的根本依据，即接口元件的“时序”要求，也容易使学生对例程产生依赖思想，片面追求实验结果。
2．今后《微机原理实验》课程的改革方面
2．1在软件实验中加强对微机整体结构的引导
在现有条件下进行软件实验的改进，一种方法是维持软件实验项目不变，但在指导书中多增加对微机整体结构的引导，如在软件例程的寻址方法部分可以留给学生更大的独立设计空间，对数据从存储器传送到CPU内部寄存器的具体过程增加描述等;另一种方法可以考虑彻底改换软件实验结构，例如软件实验可以针对寻址方法来划分，每个实验项目可以进行多个内容短小、针对性强的程序设计，对其更细节的实现方法，还有待笔者以后更深入的思索与探讨。
2．2以学生认识过程为依据进行综合型实验内容设定
综合型实验不应仅以知识点的多少来划分，它更应遵循学生的认知规律。在软件实验阶段，也可以考虑程序结构复杂，指令种类繁多，寻址方式灵活的综合性项目，当学生有了一定的软件设计能力后，就应当立即进行软件综合实验的开设，加强能力培养。同时保留硬件接口部分综合实验。
2．3改进实验流程图及例程注释
在软件综合实验及验证实验时，流程图及例程注释应重点强调指令寻址方式及指令、数据的管理方法，这样可以启发学生明确编程的目标；同时轻视指令执行的结果注释，让学生养成习惯依据寻址方式特点及指令、数据的管理方法去自己翻书，查找指令集，并进行程序设计，进而实现学生主观能动性的培养。在硬件综合实验时，流程图及例程注释应重点强调时序要求，加深学生对接口本质的理解。
3．总结
《微机原理实验》是《微机原理与接口技术》课程的重要實践环节，为了满足学生就业后对多种微机的适应需求，微机原理实验教学应遵循学生的认知规律，在实验划分及综合实验的开设上进行改革，以便更好的培养应用型人才。
基金项目：本文受西安工业大学教学改革研究项目资助，项目编号：10JGY09。