1.采用CAI 辅助教学
计算机辅助教学（ComPuter Aided Instruction，CAI）作为一种新兴的现代教育技术已显示出非常强大的生命力，它已成为深化教学改革的一种有效手段。依据大学教学中控制类课程理论教学和实验教学的特点及MATLAB 在控制领域的强大功能，应用MATLAB 7及其SIMULINK 仿真环境制作了控制教学软件，同时应用PowerPoint 2000实现了在控制教学软件中链接SIMULINK 集成仿真环境。
在课程讲授过程中，每一章都增加了用MATLAB 和SIMULINK 软件对相关知识点进行计算机辅助分析与设计的内容，包括例题和课外作业等，培养了学生现代化的分析与设计能力。
例如，对时域分析方法，传统的讲法是精讲一、二阶系统的时域分析，在高阶系统动态分析这一节主要是介绍主导极点和偶极子对的概念，根据主导极点和偶极子对对高阶系统进行简化，再进行分析，给学生的印象是高阶系统的分析和计算很困难，学生一看到高阶（包括三阶系统）就很难进行分析，无法形成对系统分析的总的概念。随着计算辅助教学手段的提高，在课堂教学中完全可以考虑利用MATLAB工具平台，多讲一般系统的动态分析与计算，不再受系统阶次的局限，对根据主导极点的分布进行近似计算可以少讲甚至不讲。
又如，对控制系统的分析或校正部分的讲解，可以采用增强学生的感性认识的方法。在MATLAB中提供了对线性定常系统进行分析的工具LTIview和根轨迹设计工具rltool，在学习控制系统的校正时，可以利用这两个工具将根轨迹或频率校正对原系统根轨迹或频率特性的影响在同一张图上显示出来，然后查看其校正前后的时域响应，再辅以讲解，这样可以提高教学效率，取得较好的效果。
2.充分利用国家级精品课程的网上资源
素材库是有助于教学的很好的材料，本课程组打算将Richard C.Drof 所着的《现代控制系统》（第8版，国防科技大学谢卫红、邹逢兴等翻译）、Katsuhiko Ogata所着的《控制工程基础》（第3版，卢伯英等翻译）及胡寿松教授主编的《自动控制原理》3本书中的所有的图、例题和习题全部用多媒体软件制作成一个素材库，在课堂上可以根据教学组织和安排，任意调用素材库中的图、例题和习题，既方便又灵活。以后还将收集更多、更好的资料充实素材库，使其发挥更好的作用。
3.安排大作业——课程设计
为更好地巩固和提高教学效果，布置与课程相关的综合性题目。要求学生充分利用图书馆查阅文献，写出总结报告并组织交流，让学生学会从实际系统出发抽象出对象的数学模型，并对系统进行分析与设计，完成整个方法的训练；把具体问题交给学生，使学生在理论和实践的结合中不断思考、探索，把握控制理论的核心和体系，培养灵活运用所学知识去分析、解决实际问题的创新实践能力。
4.网络实验室的研发
充分利用综合实验室平台，让学生独立完成实验，提高其动手能力。目前本课程组正在尝试开发网络实验室，以最大限度地利用有限资源，培养高质量的人才。教师和学生可以依据实际需要充分利用MATLAB及服务器上的资源并结合相应软件进行复杂的设计或扩展其他相应功能。另外，CAI课件、控制教学软件和MATLAB 语言的网上发布这三者的有机结合，实现了“把实验室搬回宿舍”、“把课堂带回宿舍”。在理论教学和实验教学中，教师可以通过电子教案并结合教学软件对控制理论进行模型示例、设计等演示，以便学生更好地理解和掌握理论知识；同时，学生可在实验教学中结合电子教案进行系统分析，研究控制系统的基本原理和相关方法，这样学生可以加深对各类控制系统的理解，并有效地进行系统设计和动态仿真等。
5.试行开展双语教学
尝试在小班范围内采用国外原版教材进行由汉语教学逐步过渡到双语的教学，采取自愿报名的方法，这样报名的学生，一是外语的基本功较好，二是学习的基础较好。另外，美国MIT学院向全世界开放的公开课程中包括Feedback System课程，这本身就是一个很好的外语教学的资源，完全可以将其中的内容根据教学的需要进行适当的组织。
6.动员学生积极参加课外科技活动
如机器人大赛、电子设计竞赛、大学生科技训练等，综合运用自动控制原理、电子技术等相关知识解决实际系统设计中的问题。
三、科研引入课程的教学工作
结合科研实践和专业方向讲授课本内容。书本上的知识同实际应用是有一些差距的，结合科研实践讲解比就书本传授知识，更容易打开学生的思路，激发创造性思维。将科研成果以及教师对相关自动控制问题的认识引入课程教学，能够丰富学生的知识面，也有利于学生加深对控制系统设计问题的理解。在总结多年教学经验和科研实践的基础上，教改中作了大量的教学与科研成果的转化工作，把本学科的前沿技术引进到教学改革中（如仿生机器鱼控制系统等），及时地介绍给学生，使学生了解自动化专业学什么、怎么学和为什么学，拉近了课堂与现实的距离，确保了课程教学的先进性，备受学生欢迎。
注重控制理论教学、实践的连续性，在课程教学的基础上，为学生开设控制理论前沿学科的讲座课，结合科研项目，介绍实际运用控制理论解决工程问题的思想和方法，启发引导学生灵活自如地运用所学知识分析解决实际问题。
通过不断对自动控制理论课程进行探索和改革，使其更好地适应国民经济不断发展的需要，使其与教材上的内容有机结合，生动形象的吸引学生的注意力。极大地推动了自动控制理论启发性、诱导性教学，使教学质量和教学效果进一步得以提高。目前，该项探索还处在不断创新实践的过程中，还有不少工作有待于进一步改进和完善，尤其是多媒体课件界面优化，控制教学软件的广域网实现，双语教学等方面，更要下工夫深入研究。
参考文献
［1］薛定宇.控制系统计算机辅助设计：MATLAB 语言及其应用［M］．北京：清华大学出版社，1996.
［2］张萱，邬国扬.《自动控制原理》教改探索与实践［J］．浙江万里学院学报，2002，15（1）：84－87.
［3］李文磊，刘士荣，陈征，等.MATLAB 在自动控制理论实验中的应用［J］．实验技术与管理，2006，23（2）：68－71.
［4］曹建云.基于MATLAB 教学平台的自动控制理论教学改革探索［J］．南通工学院学报：社会科学版，2004，20（4）：133－135.
［5］胡寿松.自动控制原理［M］．4版.北京：科学出版社，2003.
“微机原理与接口技术”教学方法改革与实践
付文秀，戴胜华，周永华
（北京交通大学电子信息工程学院自动化系，100044）
摘要：“微机原理与接口技术”是通信电子工程及自动化专业的一门主要专业课，在专业课程体系中占有很重要的地位。本文阐述了“微机原理与接口技术”
课程的特点，分析了课程教学中存在的问题，总结了教学研究中的一些具体做法，为培养学生分析问题的能力和解决问题的能力及探索创新精神进行了有益的尝试。
关键词：微机原理 接口技术 教学方法 创新 实践
一、引言
“微机原理与接口技术”是信息与通信工程、电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术等专业必修的专业基础课和专业主干课。以80x86系统为对象，学习掌握现代通用微机系统的扩展应用技术及开发方法是非常必要的。随着电子技术和微机技术的迅猛发展，涌现出了大量的非80x86体系的微机，但由于这些微机的通用性和应用普及性都不及80x86体系的微机，如嵌入式微机是应用在各专业领域的专用微机，不同的领域所使用的机型各不相同，所以从教学的基础性方面来考虑，以80x86体系的微机作为教学的目标机是合适的。以一种普及性的微机系统为目标，将其原理和应用技术搞透，学会并掌握微机系统的构成实质和应用技术方法，也就非常容易掌握在具体应用中碰到的其他类型的微机系统。
本文针对“微机原理与接口技术”课程教学中存在的问题，总结了教学研究中的一些具体做法，为培养学生分析问题的能力和解决问题的能力及探索创新精神进行了有益的尝试。
二、课程特点及存在的问题
目前微处理器技术已从16位（8086/8088）CPU 发展到32位（80x86/Pentium系列）和64位CPU，微处理器的设计大量采用了超标量、流水线、虚拟存储器、多任务管理、高速缓存、多处理器管理等全新的设计结构，融合了当代计算机系统结构的先进技术，发展迅速。
“微机原理与接口技术”课程的特点可以归纳为以下几点：①内容覆盖面广。在内容上覆盖了Intel286、Intel386、Intel486、Pentium等不同机型的硬件结构、软件设计和接口技术等内容；同时，融合了电路原理、模拟电路、数字电路与逻辑设计等众多学科的知识。
②知识更新快。微型机的硬件换代、软件升级速度很快，对新技术、新成果的应用很多。
③操作实践多。因此，对微型计算机工作原理的介绍需要一个由浅入深循环渐进的过程，课程内容在指令系统和汇编语言程序设计部分仍将以8086为主进行介绍，进一步介绍其他CPU性能的改进和功能扩展。内容安排上注重系统性、先进性和实用性。
“微机原理与接口技术”课程的内容是研究微型计算机及其系统在软件支持下如何工作。一开始就应该让学生建立系统及整机概念；强调微型计算机是在系统时钟控制下按总线周期执行指令并完成各种操作或任务，使学生建立时序及动态概念。
目前存在的问题是非计算机专业学生受到计划学时的限制，加上对一些计算机基础知识不清楚，普遍认为本课程概念抽象、原理难理解。
三、课程教学方法思路与实践
“微机原理与接口技术”课程对前后内容的衔接要求很高，忽略了某一环节，就会影响整个课程的学习。而学生开始时往往对学习微机结构和指令不感兴趣，等到学习接口时，虽然有兴趣，但由于前面的基础知识没有学好，对接口部分的内容难以理解。针对上述问题，我们在实际教学中做了一些教学方法的改革与实践尝试，取得了一定的效果。
“微机原理与接口技术”是实验技能要求高、内容丰富的专业课，教师应根据该课程的特点在教学过程中创设问题情境，激发学生的求知欲，引入启发式教学，综合使用提问式、对比式、诱导式、演讲式和讨论式等多种教学方式。
在进行教学设计时，要注意将知识点和教学目标的层次与教学手段（授予方式）相结合，并利用各种媒体尽可能进行情境的创设，充分发挥各种教学手段的优势，激发学生进行学习、探索的兴趣，提高教学质量。在课堂教学中使用多媒体教学手段可以通过视频、音频、图像、动画、文字等各个方面的结合互动，对学生产生刺激，创设与教学内容相吻合的教学情境，激发学生学习的兴趣，并使知识点更容易被学生吸收。
例如，CPU 是微机的核心芯片，后续的指令和接口都是围绕这个中央处理单元工作的，所以对这个芯片的理解非常重要，然而其内部工作过程很难理解。针对这一问题，在讲CPU 芯片原理（内部结构和工作方式）时，就可以采用将执行单元和总线接口单元取指令和执行的流水线方式用文字说明、图片展示、动画演示的方式进行教学；再举实际生活中的实例对流水线方式加以解释，像组装汽车流水线，每个技术工人做一项工作、只完成一项任务，整台汽车出厂是多名技术工人共同工作的结果，从而形成流水作业。这样，在第一台汽车出厂后，后续装配完一台汽车的时间就是他们当中最慢的那名技术工人所完成任务的时间。实际上CPU 内部和组装汽车流水线功能方式类似，只不过技术工人换成CPU 内部的一个部件。
“微机原理与接口技术”课程前后内容的衔接要求很高，就拿指令系统中指令是怎样执行的及和伪指令的区别来说，学生总是理解得很模糊。这时可以将CPU 控制信号和工作时序结合起来讲指令的指令过程：指令代码在代码段里存放，执行时送到CPU，由CPU 完成整个指令的执行，同时触发控制信号作用，完成相应的功能；而伪指令没有指令代码，不是由CPU 完成该指令，而是为汇编程序提供汇编所需要的信息。
为了让学生更好地理解和记忆指令的功能，像调用指令和无条件转移指令、用指令LEA 和伪指令Offset 取偏移地址指令的相同点和不同点，进行对比讲解。在编程技巧方面，对利用子程序的设计方法与宏汇编程序设计方法进行对比讲解，使学生理解多种编制程序的方法。可以采取提问式、对比式、诱导式、演讲式和讨论式等教学方式对类似的地方进行讲解。
另外，通过多媒体技术，还可以对一些新的资料进行展示和讲解，通过新旧知识相结合的办法，使学生在多媒体构造的情境下去应用他们所学的知识，提高学习和思考的主动性。
