比喻法在《微机原理与接口技术》教学中的应用

李娟　朱家兴

[摘要]《微机原理与接口技术》是一门理工科院系的专业基础课，但对于初学者来说其知识点繁多、抽象且难理解。为了让初学者能更透彻地理解本门课程涉及的一些概念等，本文着重列举了比喻法在本门课程中应用的相关实例，使抽象的问题形象化，增强学习者的学习兴趣，提高学习者的学习效率。

[关键词]比喻法 微机原理与接口技术 教学

[分类号]G642.4

一、《微机原理与接口技术》简介

《微机原理与接口技术》是计算机科学技术、通信工程、电子信息、自动化等专业的专业基础课，现在该课程基本上是对以Intel 8086/8088为CPU的微机进行阐述，讲述PC系列微机硬件的基本结构和工作原理，指令系统和汇编语言设计基础，微机接口技术三大部分。在实际的教学过程中，由于该课程的概念、芯片的工作原理多而繁杂，再加上大部分知识既与硬件紧密相连，又需要有软件的支持，内容抽象难懂，实践性强，因此学生普遍反映这门课难学难懂，越学越乱，到课程结束还感觉似懂非懂，不能准确地掌握该门课程的知识点。

从教学实践中，我发现学生对《微机原理与接口技术》的不易理解主要有几个方面的原因：其一、课程里涉及的CPU或者芯片基本都是安装在机箱内部的，虽然现在学生都有电脑，但真正打开机箱研究的却很少很少，所以对他们来说，芯片很陌生；其二、就算学生有心研究芯片，也只能从外观上了解芯片的外部结构，其内部结构和功能对他们来说完全是个黑匣子，空洞而抽象，而理解就更谈不上了；其三、既看不见又摸不到的东西慢慢地大家都失去了探索的兴趣，自然也就更不愿去花时间理解了；最后，再加上这门课程的范围很广，前后联系紧密，往往前边的基础没学好，后面的应用就更无从下手。种种原因都直接导致了《微机原理与接口技术》成为大部分学生的学习难点。

二、比喻法在实际教学中的应用

针对学生的问题，在教学中我往往使用比喻的方法，把抽象的、难理解的部分与生活中他们能够看到、接触到的事物联系起来，找出他们的相似性，使抽象的问题形象化，提高学生学习《微机原理与接口技术》的兴趣，帮助他们更好地理解课程里的知识点。

（一）应用实例一

8086CPU将主存划分为四个逻辑段，其中堆栈段比较特殊，它采用“先进后出”的工作原则存放需要进行保护的数据和状态信息。堆栈的概念及工作原理对学生来说，历来算个难理解的问题。为了帮助学生理解，我往往采用比喻的方法，使该问题形象化，生动化。同学都玩过或者见过汉诺塔游戏，其基本结构是底端固定，底座上插有圆棍，圆盘套在圆棍上叠放于底座之上。这就好像堆栈段的结构，栈底固定，栈顶根据压入数据的多少而浮动。当要叠放圆盘的时候，最先放入的圆盘置于最底端，依次顺序叠放；当需要取出圆盘时，位于最上面的圆盘最先被取出，位于最底端的圆盘最后才能被取出，堆栈段数据的存取就好比圆盘的叠放和取出，最先压入的数据置于最底端，将被最后取出；最后压入的数据反而位于最顶端，将会被最先取出。这就是“先进后出”的原则。

运用汉诺塔的例子引入堆栈，学生不仅轻松掌握了知识，而且还觉得微机原理其实并没有想象中那么难学，反而变得有趣。原来在我们的生活中，类似的事物很多很多，只是这里的主角变成了计算机而已，正所谓一通百通，知识来源于生活，服务与生活，学生们不再像从前一样常常抱怨这门课难学难懂了。

（二）应用实例二

指令中的操作数有三大可能的来源：立即数，寄存器和存储器，由此也决定了其寻址方式不仅不唯一，反而还非常多。寻址方式的掌握对初学者来说是个不小的难题，大家往往无所适从。通常我会用比喻的方法启发学生：你要联系一个外地的朋友，你有很多种选择——打电话给他；Email给他；直接跑去找他。如果要直接去找他，你还可以选择坐飞机去，或者坐火车去，或者打的去等等，但不管什么方式，你都能找到他。这就好像操作数的多种可能来源，其中来源于存储器时又可以有很多种选择。而所谓的寻址方式就是寻找操作数的方式。根据操作数的来源不同，就存在不同的多种寻址方：来源于立即数的称为立即寻址；来源于寄存器的称为寄存器寻址；来源于存储器的都称为存储器寻址，只是来源于存储器的情况稍微复杂，所以有进一步更细致的划分。这样一解释，学生们顿感释然，大有原来如此的感觉。

（三）应用实例三

微机原理这门课中有些概念看起来很浅，似乎一看就会，实则一用就崩溃。比如中断处理过程中的中断服务步骤，即执行中断服务子程序的过程。不同的中断请求，有各自不同的中断服务程序，需要根据中断源所要完成的功能，事先编写相应的中断服务子程序存入内存，等待中断请求响应后调用执行。不同的中断源提供不同的中断类型号，CPU根据中断类型号自动完成将其乘以4的运算得到中断向量表地址，从而找到中断向量即中断服务子程序的入口地址，之后就能找到中断服务子程序并执行之。这一过程的讲解涉及到多个新的、非常相近的概念：中断向量，中断向量表，中断服务子程序，开始时学生们往往不知所措，理不清头绪，常常感觉犹如走迷宫，绕来绕去出不来。究其原因，我认为主要在于学生们初学这些很相似但又完全不同的概念时，没能将其理解透彻，更谈不上把它们相互之间的联系把握清楚，造成了越学越乱的状况。要解决好这个问题，我有的放矢地再次采用了比喻的方法将问题具体化，逐步引导学生理清思路，帮助他们对知识点进行透彻地理解。

学生们读到大学都是经过十多年的读书经历的，对书本的结构再熟悉不过了。每本书都分为多个章节，每个章节都有自己的页码，为了方便查阅，在书本的开头都会安排有目录部份。读者通过查阅目录，可以方便地或者说目标明确地找到自己要阅读的章节页码数，从而很快地进入章节内容的阅读。这里每个章节的页码就好比中断向量，而包含所有章节页码的目录就像中断向量表，各个章节的具体内容就是中断服务子程序，CPU执行中断服务的过程就类似我们查阅某章节内容的过程：CPU明确中断类型号（我们确定好目标章节）→查找中断向量表，获取中断向量（从书本目录中找到目标章节的页码数）→执行中断服务子程序（翻到目标章节所在位置阅读）。这样贴近生活的类比让学生很快就理解了相关的概念，能够较准确地把握好各个概念之间的相互联系，达到事半功倍的效果。

三、总结

教学是教与学的结合，是一个互动的过程，其最终目标是希望学生能够有所收获，当然如果这个收获的过程能够轻松有趣，大家何乐而不为呢？本着能让学生轻松愉快地学习这一原则，在多年的《微机原理与接口技术》理论教学过程中，我经常抽空和学生们交流，了解学生的学习状况、掌握知识点的情况以及存在的疑难问题，针对实际及时地调整教学，尽量做到有的放矢，以期能够进一步提高教学效果。针对学生共同存在的一些难点，我往往采用比喻的方法，把抽象、枯燥的问题用更贴近生活的例子加以比拟，使问题具体化、形象化，方便学生理解和掌握。针对本课程的一些难点，我曾做过实验：在相同的先修课程的前提下，一个班的同学采用比喻的方法教学，另一个班的同学则采用普通教学法，讲解一遍知识点后让学生做现场练习，具体情况统计如下表：

从统计情况分析可知，从掌握度来衡量，比喻法教学比普通法教学更能让学生接受、理解并掌握难点问题；从时效的角度看，比喻法显著地提高了学生们的学习效率。比喻法在实际教学中取得了良好的教学效果。

基金项目：红河学院一类重点课程建设《微机原理与接口技术》（ZDKC0904）

[参考文献]

[1]戴梅萼，史嘉权.微型计算机技术及应用（第三版）[M].北京：清华大学出版社.2004.

[2]周明德，微型计算机系统原理与应用（第五版）[M].北京：清华大学出版社.2007.

[3]朱晓华，微机原理与接口技术（第二版） [M].北京.电子工业出版社.2008.

[4]马春燕，微机原理与接口技术（基于32位机）[M].北京.电子工业出版社.2008.

（作者单位：红河学院工学院 云南蒙自）