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第1篇

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；案例項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)；創(chuàng)新能力

為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，各大高校都非常重視實(shí)踐教學(xué)，并將其課時(shí)設(shè)置大幅提升，在有些高校中甚至已經(jīng)超過(guò)了理論教學(xué)課時(shí)量，同時(shí)學(xué)校在科研和設(shè)備投入方面也給予了大量?jī)A斜。但受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，實(shí)踐課程的設(shè)置過(guò)分依賴?yán)碚摻虒W(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)為主，教師在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中處于中心地位，學(xué)生被動(dòng)地跟隨教師的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法和技能的學(xué)習(xí)。因此，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力難以有效發(fā)揮。

計(jì)算機(jī)硬件課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要分支，是軟件課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。鑒于計(jì)算機(jī)硬件課程本身的復(fù)雜性，學(xué)生在硬件實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)中存在著畏難情緒，同時(shí)硬件實(shí)踐教學(xué)改革滯后，教學(xué)方法陳舊，實(shí)踐課程與快速的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性不夠，學(xué)習(xí)效果不佳，為此筆者探討案例項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生重視硬件課程，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)地提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)和就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1、基于案例項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法

案例教學(xué)法基于啟發(fā)式教學(xué)理念，寓教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)于具體案例，結(jié)合典型案例的剖析，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)解決案例所遇到的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。項(xiàng)目教學(xué)法則是依托實(shí)際項(xiàng)目，融教學(xué)知識(shí)點(diǎn)于具體項(xiàng)目，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，學(xué)習(xí)教學(xué)大綱中設(shè)置的知識(shí)點(diǎn)，由于項(xiàng)目完成需要小組人員的通力合作，利于增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高其自主創(chuàng)新能力。而任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是以學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，結(jié)合自己分擔(dān)任務(wù)模塊的完成，建構(gòu)知識(shí)體系，極大地發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。上述3種教學(xué)方法已在當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中獲得了良好的教學(xué)效果，但多以單一課程作為研究對(duì)象，教學(xué)方案設(shè)計(jì)過(guò)分依賴所選案例、項(xiàng)目和任務(wù)，且教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計(jì)案例、項(xiàng)目和任務(wù)嚴(yán)重脫節(jié)，影響了教學(xué)方法的效果。同時(shí)3種教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性等方面各有側(cè)重，為此，筆者以計(jì)算機(jī)硬件課程系統(tǒng)為研究對(duì)象，融3種教學(xué)方法于一體，以學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的“案例”為“引導(dǎo)”，以“實(shí)際項(xiàng)目”為“主線”，寓課程知識(shí)點(diǎn)于項(xiàng)目實(shí)施的每個(gè)任務(wù)模塊，“驅(qū)動(dòng)”學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)，建構(gòu)理論體系。

2、基于案例項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程的實(shí)施

2.1 計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)置

計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程主要有“模擬電路”、“數(shù)字電路”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微型計(jì)算機(jī)原理”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”以及“嵌入式系統(tǒng)”等。由于課程之間在內(nèi)容上存在交叉部分，我們需要深入分析和研究計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)任務(wù)，按照硬件課程體系培養(yǎng)能力結(jié)構(gòu)的要求，優(yōu)化整合硬件課程實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，將其分為電子技能訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容3個(gè)部分，而每個(gè)部分又可分為驗(yàn)證性、綜合性和創(chuàng)新性3個(gè)層次。

電子技能訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容是計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，主要以驗(yàn)證性和綜合性試驗(yàn)為主，通過(guò)驗(yàn)證性試驗(yàn)鞏固深化教學(xué)內(nèi)容。綜合性試驗(yàn)則是以學(xué)生熟知的案例（如設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源、放大電路以及信號(hào)采集調(diào)理電路等）驅(qū)動(dòng)學(xué)生綜合解決系統(tǒng)級(jí)任務(wù)課題，提高學(xué)生綜合解決問(wèn)題的能力。實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)包括基于Proteus仿真試驗(yàn)平臺(tái)和自主性創(chuàng)新試驗(yàn)平臺(tái)2種類型，其中基于Proteus仿真試驗(yàn)平臺(tái)用于模擬電子電路運(yùn)行機(jī)理，驗(yàn)證和鞏固課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn)；而自主性創(chuàng)新試驗(yàn)平臺(tái)是在教師引導(dǎo)下，學(xué)生自主搭建電子線路，從而加深其對(duì)課堂知識(shí)點(diǎn)的理解，提高其動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的科研探究興趣。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容多以綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包含處理器設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，采用基于EDA試驗(yàn)平臺(tái)和自主性創(chuàng)新試驗(yàn)平臺(tái)2種類型。其中基于EDA試驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)主要用于訓(xùn)練學(xué)生自主設(shè)計(jì)CPU的能力，強(qiáng)化其計(jì)算機(jī)底層理論體系，以便使學(xué)生建立整機(jī)的概念，優(yōu)化軟件編程效率。創(chuàng)新性試驗(yàn)平臺(tái)則是基于實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由學(xué)生自主地完成某一控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，深化學(xué)生理解計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程的重要性，激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)課程學(xué)習(xí)興趣。

單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容主要以自主性創(chuàng)新試驗(yàn)為主，主要是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程知識(shí)體系的綜合檢測(cè)。其試驗(yàn)平臺(tái)多以教師實(shí)際承擔(dān)的科研項(xiàng)目和電子設(shè)計(jì)大賽題目為主，項(xiàng)目具有較強(qiáng)的時(shí)效性和復(fù)雜性特點(diǎn)，易于提高學(xué)生參與課題的主觀能動(dòng)性，可作為計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程的項(xiàng)目資源。學(xué)生在教師的任務(wù)分配下，獨(dú)立完成自己所承擔(dān)的任務(wù)，在任務(wù)完成過(guò)程中建構(gòu)自己的知識(shí)體系。

2.2 項(xiàng)目資源的優(yōu)化選擇

計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目資源的選擇應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為首要目的。所選項(xiàng)目應(yīng)盡量涵蓋教學(xué)大綱要求內(nèi)容，同時(shí)項(xiàng)目還需具備一定的難度和時(shí)效性。為此，我們必須深入分析計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，獲取相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并將其融于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，使學(xué)生在解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所遇到的問(wèn)題時(shí)，掌握和深化課程知識(shí)點(diǎn)。

項(xiàng)目資源優(yōu)化選擇的原則有3個(gè)：①鑒于計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容由電子技能訓(xùn)練內(nèi)容、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容和單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容3部分組成，項(xiàng)目資源需融合上述3種教學(xué)內(nèi)容所涉及知識(shí)點(diǎn)，并充分涵蓋相關(guān)教學(xué)內(nèi)容；②項(xiàng)目資源內(nèi)容需緊跟信息技術(shù)的發(fā)展方向，應(yīng)有較強(qiáng)的時(shí)效性，易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；③項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中所遇到的問(wèn)題難度應(yīng)適中，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果要明顯，易于激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的成就感。

我們以單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容為例說(shuō)明項(xiàng)目資源優(yōu)化選擇原則。項(xiàng)目資源選擇“基于單片機(jī)的智能車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，包括軟、硬件2部分，其中硬件部分包括了電源部分、硬件濾波部分、信號(hào)采集調(diào)理放大部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、控制電路部分等電子電路部分，基本涵蓋了模擬電路和數(shù)字電路的基本教學(xué)知識(shí)點(diǎn)；軟件部分涵蓋了定時(shí)器控制、中斷應(yīng)用、鍵盤使用、AD轉(zhuǎn)換等，基本涵蓋了微機(jī)原理和單片機(jī)原理的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，且相關(guān)知識(shí)點(diǎn)均為硬件課程教學(xué)內(nèi)容的基本知識(shí)點(diǎn)，難度適中。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，智能車可實(shí)現(xiàn)快速避障運(yùn)行，易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。智能車快速避障功能是智能機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，具有強(qiáng)烈的時(shí)代背景。此項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，對(duì)于學(xué)生就業(yè)以及進(jìn)一步深造都具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

2.3 實(shí)踐案例的合理剖析

項(xiàng)目分解要注意與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，分解后的案例模塊在功能上要保持一定的完整性，且各模塊之間具有一定的漸進(jìn)性、擴(kuò)展性，這樣可逐步引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免產(chǎn)生畏懼和抵觸情緒。我們需要針對(duì)每一個(gè)案例模塊，進(jìn)行有效地評(píng)價(jià)和優(yōu)化，分析每個(gè)案例模塊所運(yùn)用的知識(shí)點(diǎn)、用到或可能替代的相關(guān)算法以及相關(guān)聯(lián)的案例模塊等，并實(shí)現(xiàn)和演示。

我們以“基于單片機(jī)的智能車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”為例，說(shuō)明實(shí)踐案例剖析過(guò)程。“基于單片機(jī)的智能車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”可分解成：智能車系統(tǒng)的電源模塊、智能車系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理模塊、智能車系統(tǒng)顯示模塊、智能車系統(tǒng)速度控制模塊、智能車系統(tǒng)循跡模塊和智能車紅外避障控制模塊等典型案例。上述案例直接由實(shí)際智能車系統(tǒng)分解而成，功能上具有完整性，難度逐步加大，具有一定漸進(jìn)性，且各案例均涉及計(jì)算機(jī)硬件課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，譬如智能車紅外避障控制模塊包括硬件電子電路和軟件設(shè)計(jì)部分，硬件電子電路設(shè)計(jì)部分還有模擬電子的信號(hào)推挽放大電路、12C總線擴(kuò)展、中斷硬件電路設(shè)計(jì)等，軟件設(shè)計(jì)部分包括數(shù)字濾波設(shè)計(jì)信號(hào)、定時(shí)器設(shè)定控制周期、中斷避障判定等。這樣，一個(gè)案例就涉及了計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，便于學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.4 具體任務(wù)分配

案例剖析完畢后，我們必須指導(dǎo)學(xué)生將所選項(xiàng)目分解成相應(yīng)的任務(wù)，使其與案例密切相關(guān)，并通過(guò)“模仿”、利用教學(xué)資源等學(xué)習(xí)方式完成任務(wù)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生按照課堂上的案例步步深入，每完成一個(gè)任務(wù)，就將該任務(wù)“組裝”進(jìn)來(lái)，最終“組裝”成一個(gè)完整的項(xiàng)目應(yīng)用程序。結(jié)合“基于單片機(jī)的智能車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”剖析完成的案例，以任務(wù)的形式下達(dá)給各試驗(yàn)小組，分別用相關(guān)案例給各實(shí)驗(yàn)小組分配相關(guān)任務(wù)，因此會(huì)有智能車電源模塊實(shí)驗(yàn)小組、智能車系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理實(shí)驗(yàn)小組、智能車系統(tǒng)顯示實(shí)驗(yàn)小組、智能車系統(tǒng)速度控制實(shí)驗(yàn)小組、智能車系統(tǒng)循跡控制實(shí)驗(yàn)小組以及智能車紅外避障控制實(shí)驗(yàn)小組。各小組人員的具體任務(wù)進(jìn)一步被分解，使得每一個(gè)學(xué)生都承擔(dān)一定的具體任務(wù)。每位學(xué)生的責(zé)任明確，自己任務(wù)的完成都是項(xiàng)目完成必不可少的部分，使每位學(xué)生充分意識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力。

2.5 客觀評(píng)價(jià)體系的優(yōu)化設(shè)置

具體任務(wù)下達(dá)以后，學(xué)生便進(jìn)入動(dòng)手操作環(huán)節(jié)，充分地發(fā)揮了學(xué)生的主體能動(dòng)作用。為有效防止學(xué)生任務(wù)完成過(guò)程中出現(xiàn)困惑和畏難情緒，教師需要做好正確的引導(dǎo)，但必須時(shí)刻堅(jiān)持“學(xué)生為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，僅需在解決途徑和思路上給予指導(dǎo)。學(xué)生在具體任務(wù)完成過(guò)程中建構(gòu)自己的理論體系。項(xiàng)目完成時(shí)，每位同學(xué)需對(duì)自己所完成的任務(wù)進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，并接受教師和學(xué)生的提問(wèn)，教師做出點(diǎn)評(píng)。各實(shí)驗(yàn)小組都要對(duì)自己所承擔(dān)的任務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這不僅對(duì)目標(biāo)達(dá)成的結(jié)果作出判斷，還對(duì)小組成員目標(biāo)達(dá)成的情況作出分析評(píng)價(jià)。學(xué)生通過(guò)參與自己學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)，認(rèn)識(shí)到自己的智力潛能，利于激發(fā)學(xué)生的科研熱情。教師依據(jù)各小組評(píng)價(jià)、任務(wù)完成過(guò)程、設(shè)計(jì)方案、調(diào)試過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分，按一定的比例計(jì)算出學(xué)生最終的考評(píng)成績(jī)。

第2篇

[關(guān)鍵詞]硬件課程　教學(xué)改革　實(shí)踐教學(xué)課程化

1.計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程教學(xué)改革的必要性。計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的教與學(xué)對(duì)于高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要性是不言而喻的。上世紀(jì)五十到八十年代，我國(guó)一些學(xué)校的計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè)基本上是以計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的教育為主，致力于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)。近年來(lái)計(jì)算機(jī)軟、硬件，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)快速、蓬勃地發(fā)展，我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的內(nèi)容、形式也都發(fā)生了很大變化，但在廣大學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中，不論是學(xué)習(xí)態(tài)度還是學(xué)習(xí)效果，都普遍出現(xiàn)了“重軟輕硬”的傾向，在這種傾向的背后，必然隱藏著硬件課程教與學(xué)中存在的一些問(wèn)題，這無(wú)疑對(duì)國(guó)內(nèi)高校硬件類課程的教學(xué)提出了新的更高的要求；提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)目標(biāo)由知識(shí)型向高素質(zhì)的復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變，是大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)所面臨的又一新課題，在計(jì)算機(jī)硬件系列課程的教學(xué)過(guò)程中，如何根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展進(jìn)行知識(shí)的合理優(yōu)化，采用什么方式更有效的進(jìn)行課堂教學(xué)，如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)硬件知識(shí)的主動(dòng)性，如何進(jìn)一步提高學(xué)生硬件動(dòng)手能力等等，所有這些問(wèn)題只有通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程進(jìn)行教學(xué)改革，才能得以圓滿解決。

2.目前計(jì)算機(jī)硬件系列課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題。

2.1　教材與教學(xué)內(nèi)容陳舊、落后，跟不上計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的步伐。一方面，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)飛速發(fā)展，真正能反映當(dāng)今世界硬件領(lǐng)域技術(shù)的教材太少，教學(xué)內(nèi)容大多較舊，計(jì)算機(jī)硬件課程未能跟上技術(shù)的更新，其相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件幾乎為零；另一方面，計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)不直觀，最新的硬件知識(shí)往往包含許多較復(fù)雜的技術(shù)，講述起來(lái)抽象、枯燥，學(xué)生較難學(xué)習(xí)和理解，因此許多教師偏向于講述舊的知識(shí)。

2.2　學(xué)生中存在“重軟輕硬”傾向，硬件動(dòng)手能力較差。目前計(jì)算機(jī)教育存在著重軟輕硬的傾向。很多學(xué)生對(duì)硬件課程的了解甚少，認(rèn)為硬件課程只是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的內(nèi)部工作原理，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用當(dāng)中無(wú)關(guān)緊要，認(rèn)識(shí)不到硬件技術(shù)在應(yīng)用方面的重要性，再加上相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)難以保證，課程考試評(píng)價(jià)體系中對(duì)硬件實(shí)踐能力的不重視，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏積極性。

2.3　各門課程內(nèi)容銜接存在問(wèn)題，教學(xué)效率不高。計(jì)算機(jī)是一個(gè)由硬件和軟件組成的龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)知識(shí)有著很強(qiáng)的系統(tǒng)性。而在目前的教學(xué)中，硬件課程知識(shí)與軟件課程知識(shí)之間缺乏足夠的交叉和互補(bǔ)，學(xué)生無(wú)法深入理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其在軟件系統(tǒng)中的作用。另外，在硬件課程之間也缺乏充分的銜接，有些知識(shí)點(diǎn)重復(fù)或缺失，這些都導(dǎo)致了學(xué)生的知識(shí)體系不系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)不健全。

2.4　缺乏創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前高校中開(kāi)設(shè)的硬件實(shí)驗(yàn)課程大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，教師往往提供了實(shí)驗(yàn)的所有環(huán)節(jié)，大部分學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，基本上不對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性進(jìn)行延伸思維，只按設(shè)定好的正確線路、程序、步驟、數(shù)據(jù)一一照做。這樣的實(shí)踐不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，成了另一種形式的理論學(xué)習(xí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)不到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生初步科研能力的要求。

3.關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件系列課程教學(xué)改革的思路。

3.1　改革教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)的、系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)體系。

3.1.1　計(jì)算機(jī)硬件系列課程教材目前存在的主要問(wèn)題是知識(shí)陳舊、落后跟不上計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展步伐，這種現(xiàn)象在基礎(chǔ)教材中尤為突出。為適應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)飛躍發(fā)展的需要，教材叢書(shū)應(yīng)具有先進(jìn)性和時(shí)代特征。并且每隔一二年做一次小的調(diào)整，每隔四五年重新修訂出版。教材要緊跟計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展是不可能的，況且知識(shí)的傳授不能受教材的制約，因此，計(jì)算機(jī)硬件系列課程教學(xué)中應(yīng)注重知識(shí)的更新，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展、更新速度是驚人的，這要求教師時(shí)刻關(guān)注最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)了解本學(xué)科的新技術(shù)、新趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整更新授課內(nèi)容，使該課程能夠反映學(xué)科的發(fā)展前沿。教師授課時(shí)注意知識(shí)點(diǎn)的延伸性，即從知識(shí)點(diǎn)最早出現(xiàn)的基本原理發(fā)展到目前技術(shù)狀態(tài)的過(guò)程，這樣可以減少學(xué)生理解的抽象性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.1.2　在充分分析原計(jì)算機(jī)專業(yè)所開(kāi)設(shè)的《數(shù)字邏輯》、《計(jì)算機(jī)組成原理》、《操作系統(tǒng)》、《匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)接口技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《單片機(jī)原理》和《嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用》等硬件課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)數(shù)的基礎(chǔ)上，剔除掉不必要和重疊的教學(xué)內(nèi)容或課程，增加新的必須的教學(xué)內(nèi)容或課程，構(gòu)建出符合現(xiàn)在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)需要的，面向工程應(yīng)用的課程體系方案和相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。如縮減《大學(xué)物理》學(xué)時(shí)，增加((EDA技術(shù)》課程，借助EDA技術(shù)學(xué)生能完成涉及多門硬件類課程的實(shí)驗(yàn)，在不同的學(xué)習(xí)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了相應(yīng)的硬件課程后，就可以采用EDA技術(shù)，自行設(shè)計(jì)與本課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。將EDA技術(shù)的應(yīng)用貫穿于計(jì)算機(jī)硬件體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生調(diào)試、驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目成為可能，為學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)提供廣闊的發(fā)展空間，學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)都得到極大提高，避免了學(xué)習(xí)的抽象、枯燥，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)硬件課程的興趣，提高動(dòng)手能力，有助于解決學(xué)生“重軟輕硬”的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。

3.1.3　構(gòu)建新的硬件課程體系，解決硬件課程之間的銜接問(wèn)題，提高教學(xué)效率。該課程體系由必修課程、選修課程及配套實(shí)踐三部分組成。必修課包括“組成原理”、“接口技術(shù)”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等基礎(chǔ)課程。為適應(yīng)社會(huì)需求，在選修課中增加“EDA技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”等社會(huì)需求較強(qiáng)、實(shí)用價(jià)值高的應(yīng)用性課程，同時(shí)新開(kāi)了“模型機(jī)設(shè)計(jì)與組裝”、“硬件綜合實(shí)踐”、“嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐”等實(shí)踐課程，保證課程體系的實(shí)用性與先進(jìn)性。硬件系列課程從體系結(jié)構(gòu)上劃分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和提高層，其課程間的關(guān)系如圖1所示。基礎(chǔ)層為“數(shù)字電路”與“組成原理”。“數(shù)字電路”課程雖然在教學(xué)體系上不屬于計(jì)算機(jī)硬件系列課程，但它是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，是必修的前續(xù)課：“組成原理”介紹計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，解決整機(jī)概念；以"EDA技術(shù)”的應(yīng)用為基礎(chǔ)，通過(guò)“金工電子實(shí)習(xí)”與“模型機(jī)設(shè)計(jì)與組裝”兩門實(shí)踐課程，強(qiáng)化學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。在應(yīng)用層中，通過(guò)“接口技術(shù)”介紹應(yīng)用層的接口和相關(guān)外設(shè)，以“嵌入式系統(tǒng)”等三門實(shí)用性強(qiáng)的課程作為選修課，每門課程都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并通過(guò)“硬件綜合實(shí)踐”、“嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐”強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和綜合應(yīng)用。提高層為“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”及“性能測(cè)試與分析”實(shí)踐課程，通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，能夠使學(xué)生比較全面地掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)、基本分析方法、基本設(shè)計(jì)方法和性能評(píng)價(jià)方法，并建

立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念。

3.2　改革課堂教學(xué)模式和教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)實(shí)踐證明，以課堂理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔的培養(yǎng)模式，無(wú)法滿足計(jì)算機(jī)硬件系列課程教學(xué)的要求，必須改造為以工程應(yīng)用為目的，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)案例教學(xué)為手段的高效、實(shí)用的人才培養(yǎng)模式。教師先講解相應(yīng)知識(shí)的項(xiàng)目案例，然后設(shè)立新項(xiàng)目，由學(xué)生去實(shí)施和完成。比如《計(jì)算機(jī)組成原理》課程，可以設(shè)立定點(diǎn)運(yùn)算器、時(shí)序發(fā)生器及時(shí)序分析、計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)、微程序控制器設(shè)計(jì)等一系列項(xiàng)目，采用“課外為主、課內(nèi)為輔”的方式，即學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)后，通過(guò)課余時(shí)間進(jìn)行資料查閱、討論、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，以及完成項(xiàng)目保報(bào)告書(shū)等；然后使用課內(nèi)少量學(xué)時(shí)，由教師進(jìn)行引導(dǎo)，選取部分學(xué)生報(bào)告項(xiàng)目完成情況，進(jìn)行簡(jiǎn)短答辯和討論。該方式既不影響課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程，又能使學(xué)生充分利用業(yè)余時(shí)間積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)，同時(shí)，課堂上的適當(dāng)討論也能活躍課堂氣氛。通過(guò)這種項(xiàng)目案例教學(xué)模式可以有效地鍛煉學(xué)生的自主性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和效率。

3.3　建立實(shí)踐教學(xué)課程化的教學(xué)模式，保證硬件設(shè)計(jì)的連續(xù)性。計(jì)算機(jī)軟、硬件設(shè)計(jì)能力是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科必須具備的能力，在一般高校，很多只是注重了軟件的設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，在軟件類課程的開(kāi)設(shè)中，保證軟件設(shè)計(jì)的四年不斷線，而硬件設(shè)計(jì)卻很難保證。因此，在硬件課程實(shí)踐教學(xué)的安排上也要保證設(shè)計(jì)不斷線，使學(xué)生能真正理解計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性并能進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。

我們的改革措施是去除與單一理論課程對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論課程內(nèi)只保留最基本的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到幫助學(xué)生理解基本理論的目的，其他實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性整合，按照學(xué)期單獨(dú)設(shè)課，形成完整的實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)。

3.4　建立科研導(dǎo)師制度。為學(xué)有余力的學(xué)生，提供一個(gè)學(xué)習(xí)和培養(yǎng)技術(shù)特長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。由硬件應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富并申請(qǐng)有科研課題或技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目的教師擔(dān)任導(dǎo)師，吸收對(duì)該課題有興趣和能力的學(xué)生參加并共同完成，同時(shí)負(fù)責(zé)學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)劃制定和在課外直接指導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品制作、參加電子競(jìng)賽、軟件制作大賽和挑戰(zhàn)杯比賽等。學(xué)院為特長(zhǎng)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，學(xué)生通過(guò)參加課題來(lái)提高自己的實(shí)踐能力和工作經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)其濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3.5　改革考試、考查方式。考試方法改革突破了單一的理論知識(shí)考核和傳統(tǒng)的閉卷考試方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的綜合能力和實(shí)訓(xùn)過(guò)程考核。具體要求為加大平時(shí)考核比重；注重實(shí)踐操作考核；考試方法的改革將促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性。

4.結(jié)束語(yǔ)。對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)改革，筆者在實(shí)踐中作了初步的嘗試，對(duì)推進(jìn)課堂教學(xué)建設(shè)，改革課程教學(xué)體系，改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提高課程的整體教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量起了一定的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

1　宋人杰等，計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程教學(xué)改革探討[J]，東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(5)

第3篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件；課程體系；整體優(yōu)化；應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0036-02

根據(jù)創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)模式，計(jì)算機(jī)類人才必須具備三大專業(yè)能力：計(jì)算思維能力（抽象思維與邏輯思維），算法設(shè)計(jì)與分析及程序設(shè)計(jì)能力，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力。[1]計(jì)算機(jī)硬件課程體系就是培養(yǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力的教學(xué)模塊。計(jì)算機(jī)硬件課程體系主要包括“電路與模擬電子技術(shù)”“數(shù)字邏輯”“匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”“計(jì)算機(jī)組成原理”“單片機(jī)技術(shù)”“微機(jī)接口技術(shù)”“嵌入式系統(tǒng)”“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程。大部分課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，也是學(xué)生在計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域深入研究和發(fā)展的必備知識(shí)，其中“計(jì)算機(jī)組成原理”是全國(guó)碩士研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)考試課程。以上充分說(shuō)明了硬件課程體系在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的重要性，同時(shí)也對(duì)我國(guó)高等院校的計(jì)算機(jī)硬件課程體系提出了更高的要求，因此對(duì)硬件課程體系進(jìn)行整體優(yōu)化和調(diào)整是當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)亟待解決的問(wèn)題。

一、計(jì)算機(jī)硬件課程體系現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

1.課程體系結(jié)構(gòu)缺乏系統(tǒng)性

硬件課程體系中的各門課程雖然教學(xué)內(nèi)容不同，教學(xué)側(cè)重點(diǎn)也不同，但從屬于統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)，存在一定的層次銜接關(guān)系。而很多高校在設(shè)計(jì)硬件課程體系時(shí)，受傳統(tǒng)的“重軟偏硬”思想的影響，盲目加大軟件類課程的教學(xué)學(xué)時(shí)，將人才培養(yǎng)計(jì)劃中必不可少的硬件課程孤立地安排在教學(xué)計(jì)劃中，忽略了硬件類各門課程之間的系統(tǒng)聯(lián)系，不考慮內(nèi)容的銜接與整體的優(yōu)化。在教學(xué)過(guò)程中，教師往往只孤立地注重一門課程的完整性，不重視與其他課程相互滲透的交叉關(guān)系，不注重為學(xué)生后續(xù)相關(guān)課程打下鋪墊。由于“計(jì)算機(jī)組成原理”是碩士研究生入學(xué)考試專業(yè)課程，有些高校不得不增大該門課程的教學(xué)學(xué)時(shí)，但竟沒(méi)有開(kāi)設(shè)該課程的前導(dǎo)課程“數(shù)字邏輯”。而另一門前導(dǎo)課程“匯編語(yǔ)言”甚至安排在“計(jì)算機(jī)組成原理”后教學(xué)。課程體系結(jié)構(gòu)缺乏系統(tǒng)性，造成教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)，知識(shí)點(diǎn)孤立，一些課程教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，嚴(yán)重影響教學(xué)效果的提高以及計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

2.學(xué)生的畏懼心理

硬件課程體系中的課程知識(shí)點(diǎn)多，理論性強(qiáng)，概念比較抽象。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能在掌握抽象概念的同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。[2]而軟件課程只需要一臺(tái)PC機(jī)，學(xué)生就能在課后對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容通過(guò)編程驗(yàn)證，采用直觀的方式完成作業(yè)和復(fù)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。高等院校過(guò)于重視組織學(xué)生參加各類程序設(shè)計(jì)大賽，無(wú)形中就讓學(xué)生以為只要具備程序設(shè)計(jì)能力就達(dá)到了計(jì)算機(jī)學(xué)科人才的要求。因此學(xué)生對(duì)硬件課程不重視，孤立地記憶各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，僅僅為了參加考試修滿學(xué)分才學(xué)習(xí)，一提到硬件課程就頭疼，產(chǎn)生畏懼心理。

3.課堂教學(xué)效果差

在硬件課程的教學(xué)中，由于教學(xué)大綱制訂的不合理，教師過(guò)分依賴教材進(jìn)行課堂教學(xué)。教材內(nèi)容陳舊，教材的更新往往跟不上計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的高速發(fā)展，許多新技術(shù)新思想未能融入到課程體系中。而且現(xiàn)在高等院校課堂普遍采用多媒體教學(xué)方式，教師上課所用的教學(xué)課件僅僅就是教材的重復(fù)，教師的教學(xué)方法單一，純粹為完成教學(xué)內(nèi)容而教學(xué)，通過(guò)傳統(tǒng)的講授教學(xué)方式把知識(shí)硬灌輸給學(xué)生，課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)，針對(duì)性不強(qiáng)，學(xué)生只能被動(dòng)接收孤立的知識(shí)點(diǎn)，無(wú)法抓住硬件課程的精髓，直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)硬件課程的積極性，最終造成學(xué)生無(wú)法對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。

4.實(shí)踐教學(xué)的誤區(qū)

由于大多數(shù)高等院校由于經(jīng)費(fèi)不足，計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投資更偏重軟件類課程，而硬件課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備前期投資較大，后期的維護(hù)費(fèi)用高，課程體系中的“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字邏輯”“單片機(jī)技術(shù)”等課程由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏，更多的是將這些實(shí)驗(yàn)課程安排到電信系來(lái)開(kāi)設(shè)，直接導(dǎo)致理論教學(xué)同實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)。而“計(jì)算機(jī)組成原理”的實(shí)驗(yàn)也僅僅是在實(shí)驗(yàn)箱上完成，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的連線圖，學(xué)生只需要?jiǎng)邮植迳线B接線，撥動(dòng)幾個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)指示燈的亮和滅記錄下結(jié)果就行了。[3]而且安排的實(shí)驗(yàn)全部是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的理解沒(méi)有很大的幫助作用。

二、計(jì)算機(jī)硬件課程體系整體優(yōu)化的探索和實(shí)踐

針對(duì)目前我國(guó)高校計(jì)算機(jī)硬件課程體系的現(xiàn)狀和普遍存在的問(wèn)題，以培養(yǎng)“三重一高”應(yīng)用型人才為導(dǎo)向，可以采取以下措施對(duì)硬件課程體系進(jìn)行整體優(yōu)化來(lái)有效地提高計(jì)算機(jī)技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，符合科學(xué)發(fā)展觀的人才培養(yǎng)模式。

1.創(chuàng)建“三重一高”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式

“三重一高”應(yīng)用型人才培養(yǎng)的核心思想是以“重基礎(chǔ)、重技術(shù)、重能力、高素質(zhì)”為本，創(chuàng)建符合科學(xué)發(fā)展觀的人才培養(yǎng)模式。通過(guò)該人才培養(yǎng)模式能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，不斷地提升學(xué)生的思想品德、科學(xué)文化素養(yǎng)、身體素質(zhì)、心理健康、動(dòng)手實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)。在制訂人才培養(yǎng)模式時(shí)，院校要及時(shí)關(guān)注當(dāng)前社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)人才的需求，結(jié)合高等院校的辦學(xué)層次和自身特征，充分發(fā)揮出學(xué)生的特色，才能讓學(xué)生有更強(qiáng)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.優(yōu)化計(jì)算機(jī)硬件課程體系結(jié)構(gòu)

（1）修訂教學(xué)大綱。根據(jù)人才培養(yǎng)模式的要求，及時(shí)修改計(jì)算機(jī)類各專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃，充分認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)硬件課程體系在培養(yǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)人才的重要地位。組織承擔(dān)硬件教學(xué)課程的教師理順該課程體系中各門課程的銜接關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，有效地整合硬件課程體系中的課程，將多門課程中重復(fù)的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，重新制訂各門課程的教學(xué)順序和教學(xué)學(xué)時(shí)，避免課程教學(xué)脫節(jié)和教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，還可以增設(shè)“硬件工程師培訓(xùn)”“嵌入式工程師培訓(xùn)”等硬件類的專業(yè)選修課程，通過(guò)分析各門課程的側(cè)重點(diǎn)以及授課老師的集體交流，擬定出一套能充分體現(xiàn)硬件課程系統(tǒng)化教學(xué)的教學(xué)大綱。教學(xué)大綱中可以將技術(shù)落后以及與后續(xù)課程聯(lián)系不大的內(nèi)容刪除，并及時(shí)將計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展前沿和最新成就補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。

（2）編寫(xiě)適用教材。根據(jù)本校的教學(xué)實(shí)際情況組織教師編寫(xiě)符合人才培養(yǎng)模式的硬件教材，在強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的同時(shí)，采用深入顯出的方式分析抽象的原理，并增加學(xué)科的前沿技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)一步深入探討。注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使得整個(gè)課程體系中的教學(xué)過(guò)程更連貫，教學(xué)效果更好；并完成與教材配套的多媒體教學(xué)課件。該教學(xué)課件不能僅僅做成是復(fù)制教材內(nèi)容的PPT文檔，要充分體現(xiàn)多媒體輔助教學(xué)的功能，要采用多種形式來(lái)演示抽象的理論知識(shí)點(diǎn)。比如可以利用仿真軟件來(lái)動(dòng)態(tài)演示輔助教學(xué)，還可以采用FLASH動(dòng)畫(huà)效果來(lái)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，消除對(duì)硬件課程的畏懼心理，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)硬件課程的積極性，學(xué)習(xí)效率更高。針對(duì)一些比較重要的硬件課程，還可以編寫(xiě)該課程的學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解析，幫助學(xué)生課后自學(xué)和復(fù)習(xí)。

（3）建立教學(xué)網(wǎng)站。利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源建立硬件課程網(wǎng)站，分模塊將各門課程的學(xué)習(xí)資源以開(kāi)放形式提供給學(xué)生，讓學(xué)生在課后能及時(shí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)內(nèi)容，獲取更多的新技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向，并通過(guò)在線交流來(lái)實(shí)現(xiàn)師生間對(duì)一些核心知識(shí)點(diǎn)的探討。學(xué)生也可以通過(guò)該網(wǎng)站提交作業(yè)和設(shè)計(jì)報(bào)告，并向教師提問(wèn)。教師也能在該網(wǎng)站獲取學(xué)生的反饋信息，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，采用合適的教學(xué)手段和方法。

（4）建設(shè)課程試題庫(kù)。為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，科學(xué)地進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)以及端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，必須嚴(yán)格遵循人才培養(yǎng)模式和教學(xué)大綱，科學(xué)建立起各門硬件課程標(biāo)準(zhǔn)化的試題庫(kù)。并且要?jiǎng)討B(tài)地更新試題庫(kù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成整個(gè)考試過(guò)程，真正實(shí)現(xiàn)“考教分離”。教師在教學(xué)時(shí)必須嚴(yán)格遵循該課程的教學(xué)大綱，按要求將重難點(diǎn)講清楚和透徹，避免考試前透題，以及改卷時(shí)送“人情分”。

（5）注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的最好途徑，不能僅僅將實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的附屬品，要切實(shí)把實(shí)踐教學(xué)貫穿整個(gè)硬件課程體系當(dāng)中，嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，編寫(xiě)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，改革實(shí)驗(yàn)考核方式，引起學(xué)生對(duì)硬件實(shí)驗(yàn)的重視。在注重理論知識(shí)的同時(shí)，也要培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力，提高綜合素質(zhì)。[4]一般硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投資比較大，后期的維護(hù)費(fèi)用也比較高，可以建立起硬件虛擬實(shí)驗(yàn)室，提供給學(xué)生更多發(fā)揮創(chuàng)新潛能的機(jī)會(huì)。像“數(shù)字邏輯”“計(jì)算機(jī)組成原理”和“單片機(jī)技術(shù)”等課程將一部分驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)箱上通過(guò)連線完成，設(shè)計(jì)類和綜合類實(shí)驗(yàn)可以在計(jì)算機(jī)上用“軟件”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用EDA技術(shù)，應(yīng)用Multisim、Proteus仿真軟件、VHDL硬件描述語(yǔ)言，擴(kuò)展學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，充分利用實(shí)驗(yàn)中心的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類硬件設(shè)計(jì)大賽、電子競(jìng)賽和“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”。

（6）加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)。注重硬件課程體系特色教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，調(diào)整師資結(jié)構(gòu)，通過(guò)引進(jìn)高層次的人才，建立學(xué)科帶頭人、師范教師與骨干教師相結(jié)合的師資隊(duì)伍。定期組織教師開(kāi)展教研活動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)課程體系中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步地進(jìn)行修改。注重教師的培訓(xùn)，對(duì)新進(jìn)教師采用導(dǎo)師培養(yǎng)制度，并有計(jì)劃地安排教師出外學(xué)習(xí)培訓(xùn)以及參加各種學(xué)術(shù)交流會(huì)議，能獲取該學(xué)科的最新技術(shù)。鼓勵(lì)教師以團(tuán)隊(duì)形式申報(bào)各類教學(xué)研究項(xiàng)目，有計(jì)劃地開(kāi)展教學(xué)改革。

三、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)硬件課程體系整體優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要結(jié)合理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、師資培訓(xùn)、考核方式、教學(xué)模式與手段等多方面進(jìn)行優(yōu)化。近兩年在湖南工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息學(xué)院推行新的硬件課程體系以來(lái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)中通過(guò)不斷的實(shí)踐探索，采取了合理制訂應(yīng)用型人才培養(yǎng)計(jì)劃、修訂教學(xué)大綱、重新整合教學(xué)內(nèi)容、改變傳統(tǒng)的考試模式、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、增設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等多項(xiàng)措施。從教師和學(xué)生提交的問(wèn)卷調(diào)查表以及硬件課程考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)來(lái)看，獲得到了較好的教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生對(duì)硬件課程的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率都有了明顯的提高。另外在“三重一高”應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面獲得了比較明顯的效果，學(xué)生在各類競(jìng)賽和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)比較顯著，就業(yè)率也得到了提高。從畢業(yè)生就業(yè)的回返調(diào)查來(lái)看，用人單位普遍認(rèn)為學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力比較強(qiáng)。實(shí)踐證明對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程體系進(jìn)行整體優(yōu)化，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的必然要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳付龍，齊學(xué)梅， 羅永龍，等.創(chuàng)新能力驅(qū)動(dòng)的層次化計(jì)算機(jī)硬件課程群構(gòu)建與實(shí)施[J].大學(xué)教育，2013，（2）：40-42.

[2]吳衛(wèi)江，趙建輝，劉博.也談?dòng)?jì)算機(jī)硬件課程群建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育，2012，（1）：28-31.

第4篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)硬件類課程；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）07-1461-02

1 概述

計(jì)算機(jī)硬件類課程在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)占據(jù)非常重要的地位，從邏輯角度和應(yīng)用角度為學(xué)生闡述計(jì)算機(jī)的基本原理和使用方法，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)硬件方面打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，并為學(xué)生今后應(yīng)用技能的提升奠定基礎(chǔ)，其應(yīng)用范圍非常廣泛且與實(shí)際工程聯(lián)系緊密[1-3]。因此，計(jì)算機(jī)硬件類課程是大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程。然而，由于這類課程理論性較強(qiáng)，大多數(shù)高校的硬件類課程實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，導(dǎo)致硬件類課程的教學(xué)一直是計(jì)算機(jī)學(xué)科體系結(jié)構(gòu)教學(xué)中一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)。

計(jì)算思維是由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授于2006年在ACM的會(huì)刊上提出來(lái)的。他指出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[4，5]。計(jì)算思維使用約簡(jiǎn)、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，利用啟發(fā)式推理，采用抽象和分解處理龐雜任務(wù)的手段，將一個(gè)看似極其復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)易于處理的小問(wèn)題。也就是說(shuō)，計(jì)算思維就是通過(guò)人的思維進(jìn)行計(jì)算，即人通過(guò)特定的思維活動(dòng)使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題，計(jì)算機(jī)在解決問(wèn)題過(guò)程中充當(dāng)媒介的作用，它是人和機(jī)器相結(jié)合的產(chǎn)物[6]。

計(jì)算機(jī)硬件類課程作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心基礎(chǔ)課程，其理論性、實(shí)用性和創(chuàng)新性較強(qiáng)，面對(duì)這樣知識(shí)龐雜而又抽象的課程，融入計(jì)算思維的理念，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)改革，使學(xué)生靈活的掌握計(jì)算機(jī)硬件的基本原理和應(yīng)用技能成為必然。

2 教學(xué)改革思路和方法

2.1 引入關(guān)注點(diǎn)分離方法，整合教學(xué)內(nèi)容

大學(xué)計(jì)算機(jī)硬件類課程主要涉及電工與電子技術(shù)、數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、微機(jī)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程，這些課程看起來(lái)比較分散、自成體系、教學(xué)內(nèi)容抽象，是教師最難教、學(xué)生最難學(xué)的課程。關(guān)注點(diǎn)分離是計(jì)算思維的方法之一，它將復(fù)雜抽象的問(wèn)題合理分解成具體的小問(wèn)題，再研究各個(gè)小問(wèn)題的不同側(cè)面，形成關(guān)注點(diǎn)，然后匯總各個(gè)問(wèn)題的結(jié)果，形成解決方案。在大學(xué)計(jì)算機(jī)硬件類課程中，引入關(guān)注點(diǎn)分離方法對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，可以使得抽象的問(wèn)題具體化，復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，對(duì)教師教學(xué)起到事半功倍的效果。例如在操作系統(tǒng)課程的教學(xué)過(guò)程中，選擇以Windows NT操作系統(tǒng)的功能為主線，將課程所有的知識(shí)點(diǎn)（進(jìn)程管理、進(jìn)程調(diào)度與死鎖、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理和文件管理）融入到具體的實(shí)例中，避免了學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)到知識(shí)點(diǎn)分散零亂、難以理解，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程的過(guò)程中，形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，幫助學(xué)生更好的理解知識(shí)；在微機(jī)原理課程的教學(xué)過(guò)程中，以80386CPU的指令系統(tǒng)及設(shè)計(jì)為主線，將主要知識(shí)點(diǎn)指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、中斷以及接口電路設(shè)計(jì)貫穿其中，這樣既淺顯易懂，又形象生動(dòng)，極大的增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其他硬件類課程的教學(xué)也基本采用關(guān)注點(diǎn)分離教學(xué)法，教學(xué)效果良好。

2.2 利用啟發(fā)式教學(xué)，體現(xiàn)計(jì)算思維

啟發(fā)式教學(xué)是針對(duì)傳授的知識(shí)，先提出一個(gè)源自實(shí)際生產(chǎn)生活的問(wèn)題，然后與學(xué)生共同探討分析問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生逐步解決問(wèn)題，在該過(guò)程中講授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題所需要的理論和方法。以操作系統(tǒng)課程中的進(jìn)程同步為例，這是進(jìn)程管理部分教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。在講解這部分內(nèi)容時(shí)，先以典型的司機(jī)—售票員問(wèn)題導(dǎo)入，與學(xué)生共同探討在公共汽車上司機(jī)與售票員的相互合作關(guān)系以及合作的先后次序關(guān)系，分析兩者的相互制約關(guān)系，從而得出使用信號(hào)量機(jī)制解決進(jìn)城同步的方法；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中，局域網(wǎng)組建是教學(xué)的重點(diǎn)，在講授這部分內(nèi)容時(shí)，首先以日常實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的組建情況為例，與學(xué)生一起分析實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的工作原理，共同探討一般局域網(wǎng)的組建方法，從而得出在實(shí)驗(yàn)室組建虛擬局域網(wǎng)和實(shí)際局域網(wǎng)的實(shí)施方法。這樣既加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握理解，也培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維能力。

2.3 使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，訓(xùn)練計(jì)算思維

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是讓教師和學(xué)生圍繞任務(wù)展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)。這種模式中，教師的主要工作是設(shè)計(jì)任務(wù)、呈現(xiàn)問(wèn)題、輔助任務(wù)實(shí)施和總結(jié)評(píng)價(jià)，學(xué)生通過(guò)明確任務(wù)、分析問(wèn)題、交流和反思訓(xùn)練計(jì)算思維，培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

以數(shù)字邏輯課程為例，教師根據(jù)課程特點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算思維的方法呈現(xiàn)教學(xué)任務(wù)，要求學(xué)生分組完成一個(gè)具體的組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。學(xué)生以每組3—5人自由組合，每組選出負(fù)責(zé)人，教師通過(guò)展示往年學(xué)生的設(shè)計(jì)作品，向?qū)W生提供部分選題作為參考，學(xué)生也可通過(guò)調(diào)研自行選擇一些有意義的與課程相關(guān)的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。在教學(xué)過(guò)程中，教師使用關(guān)注點(diǎn)分離方法將組合邏輯電路審計(jì)分解為簡(jiǎn)單的小問(wèn)題，然后以設(shè)計(jì)成果的形式要求學(xué)生完成課程任務(wù)，讓學(xué)生在完成具體任務(wù)的過(guò)程中學(xué)習(xí)并應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。學(xué)生在教師的實(shí)時(shí)指導(dǎo)下，明確任務(wù)，分析問(wèn)題，各組學(xué)生分工協(xié)作，定期交流，通過(guò)查閱資料和調(diào)研等途徑探究解決問(wèn)題的途徑。最后，學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成任務(wù)后，通過(guò)展示和自評(píng)，并交流自己的學(xué)習(xí)心得，教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)，幫助學(xué)生拓展所學(xué)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3 教學(xué)效果考核

考核評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段。隨著計(jì)算機(jī)硬件類課程教學(xué)改革的深入，課程的考核評(píng)價(jià)模式也應(yīng)隨之改革。根據(jù)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)要求，必須打破傳統(tǒng)的只側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的掌握程度的考核評(píng)價(jià)模式，建立真正體現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維能力的考核評(píng)價(jià)模式。傳統(tǒng)的考核評(píng)價(jià)方法是：學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×20%+理論考試成績(jī)×80%。改革之后，學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+理論考試成績(jī)×45%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×45%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)就是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)完成具體任務(wù)的考核成績(jī)。可以看出，改革之后的考核評(píng)價(jià)模式增加了實(shí)驗(yàn)成績(jī)，重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維能力分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。下表1是近幾學(xué)年計(jì)算機(jī)硬件類課程改革之前和之后我系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的平均考試成績(jī)。

從表1可以看出，在計(jì)算機(jī)硬件類課程中貫穿計(jì)算思維能力的培養(yǎng)之后，學(xué)生的考核成績(jī)明顯提高，而且通過(guò)對(duì)兩屆學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查顯示，課程改革之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大幅度提高，動(dòng)手實(shí)踐能力也大大提高，教學(xué)效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算思維作為人類的三大思維方式之一已受到了廣泛的關(guān)注。該文給出了融入“計(jì)算思維”的大學(xué)計(jì)算機(jī)硬件類課程教學(xué)改革的新模式，圍繞課程教學(xué)內(nèi)容的整合，教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)模式的改進(jìn)，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中領(lǐng)會(huì)并掌握計(jì)算思維方法，提高了學(xué)生獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新協(xié)作能力，使教學(xué)效果得到明顯提高。這種教學(xué)模式所傳授的思想和方法，將廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他專業(yè)課程中，這將為學(xué)生更好的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)其他相關(guān)課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 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). 高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識(shí)體系與課程[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2008： 50-53.

[2] 蔡啟先， 藍(lán)紅莉， 陽(yáng)樹(shù)洪. 計(jì)算機(jī)組成與匯編語(yǔ)言[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2011.

[3] 蔡啟先， 藍(lán)紅莉. 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2011.

[4] 周以真.計(jì)算思維[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3（11）：83-85.

[5] 陳國(guó)良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（1）：7-11.

第5篇

本文對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程體系及內(nèi)容中存在的問(wèn)題和不足進(jìn)行了分析和討論，提出了一些教改思路和方法。

一、當(dāng)前硬件課程體系中存在的問(wèn)題

目前硬件教學(xué)中主要存在的問(wèn)題是：教材知識(shí)相對(duì)落后，學(xué)生無(wú)法學(xué)以致用，即教材無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)條件差，學(xué)生無(wú)法鍛煉實(shí)踐能力，教師更無(wú)法鼓勵(lì)和激發(fā)其創(chuàng)新能力；學(xué)生電子技術(shù)方面的理論基礎(chǔ)較差，其對(duì)硬件的分析理解能力受到一定限制，學(xué)習(xí)困難較大。總體上講，目前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的狀況不容樂(lè)觀，重視這一問(wèn)題，改革相應(yīng)的教學(xué)體系和內(nèi)容是非常必要的。導(dǎo)致當(dāng)前狀況的原因是多方面的，總的來(lái)說(shuō)有以下幾個(gè)方面。

首先，在認(rèn)識(shí)和條件方面，國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)教育存在著重軟輕硬和急功近利的傾向。由于基礎(chǔ)軟件教學(xué)實(shí)施起來(lái)相對(duì)容易，實(shí)用性強(qiáng)，設(shè)備投資較小，有立竿見(jiàn)影之效果，甚至學(xué)生通過(guò)自己購(gòu)買的微機(jī)即可完成多數(shù)軟件課程的學(xué)習(xí)；而硬件課程的教學(xué)實(shí)施比較困難，設(shè)備投資大，通常每門課程需要配備專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，相應(yīng)輔助設(shè)備（如示波器等）的價(jià)格相對(duì)昂貴，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)工作量較大，對(duì)實(shí)驗(yàn)室輔導(dǎo)和維護(hù)人員的要求也比較高。限于各方面的條件，國(guó)內(nèi)多數(shù)高校在硬件課程及實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)方面都明顯不足，這導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)硬件課程在教學(xué)上的不足。

其次，硬件知識(shí)特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容落后。從客觀上來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)存在不直觀，講述起來(lái)抽象、枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)不太容易的現(xiàn)象。其中，“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”這兩門課程的內(nèi)容比較抽象，一般教材都與實(shí)際聯(lián)系不緊密，再加上現(xiàn)有硬件實(shí)驗(yàn)的可視性差、直觀性差，致使學(xué)生對(duì)硬件知識(shí)的理解存在困難。而“微型計(jì)算機(jī)原理”、“計(jì)算機(jī)外部設(shè)備”等課程的教材內(nèi)容過(guò)于陳舊，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教學(xué)效果較差。

再次，課程缺乏足夠的系統(tǒng)性。計(jì)算機(jī)是一個(gè)由硬件和軟件組成的龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)知識(shí)有著很強(qiáng)的系統(tǒng)性。而在目前的教學(xué)中，硬件課程知識(shí)與軟件課程知識(shí)之間缺乏足夠的交叉和互補(bǔ)，學(xué)生無(wú)法深入理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其在軟件系統(tǒng)中的作用。另外，在硬件課程之間也缺乏充分的銜接，有些知識(shí)點(diǎn)重復(fù)，有些知識(shí)點(diǎn)缺失，這些都導(dǎo)致了學(xué)生的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)不健全。

最后，缺乏足夠的實(shí)踐訓(xùn)練。計(jì)算機(jī)應(yīng)用是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生必須具備足夠的動(dòng)手實(shí)踐能力和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力才能滿足社會(huì)要求。而在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)時(shí)間嚴(yán)重不足，絕大多數(shù)學(xué)生不具備基本電路設(shè)計(jì)、調(diào)試和實(shí)現(xiàn)的能力。一方面是實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)施的嚴(yán)重缺乏，另一方面是課程考試評(píng)價(jià)體系（包括社會(huì)各類計(jì)算機(jī)考試評(píng)價(jià)體系）中對(duì)硬件實(shí)踐能力的不重視。

根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)體系中存在的一些主要問(wèn)題，改革教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、加強(qiáng)教學(xué)體系的系統(tǒng)性、增加并提高實(shí)踐教學(xué)知識(shí)和內(nèi)容已成為國(guó)內(nèi)各高校計(jì)算機(jī)專業(yè)迫在眉睫的任務(wù)。

二、提高硬件知識(shí)的先進(jìn)性

由于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展非常迅猛，而國(guó)內(nèi)多數(shù)高校的主要教學(xué)內(nèi)容基本還停留在十年前的水準(zhǔn),尤其是“微型計(jì)算機(jī)及接口技術(shù)”的課程內(nèi)容，基本是以8086/8088 CPU為主體進(jìn)行講述，而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室使用的卻都是CPU為Pentium Ⅲ 以上的微機(jī)；學(xué)生在高級(jí)編程中希望了解分頁(yè)分段存儲(chǔ)管理技術(shù)，而教學(xué)中卻只講述分段內(nèi)存管理技術(shù)。因此，學(xué)生會(huì)對(duì)教學(xué)的內(nèi)容感到疑惑、反感甚至是厭惡。

許多客觀條件原因限制計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)內(nèi)容的更新。其一，計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展太快，真正能反映當(dāng)今世界微機(jī)領(lǐng)域新技術(shù)的微機(jī)原理教材太少，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件幾乎沒(méi)有。其二，最新的硬件知識(shí)往往包含許多較復(fù)雜的技術(shù)，學(xué)生較難學(xué)習(xí)和理解，由于組織和實(shí)施教學(xué)的難度非常大，許多教師偏向于講述舊的知識(shí)。其三，新知識(shí)的過(guò)快更新給許多教師帶來(lái)了巨大的工作量和工作壓力，熟悉并掌握新的教學(xué)知識(shí)和內(nèi)容往往需要幾年時(shí)間的摸索和實(shí)踐，因此教師往往跟不上新技術(shù)的發(fā)展。

要解決這個(gè)問(wèn)題，首先要改進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件教材。計(jì)算機(jī)硬件的教材應(yīng)是先進(jìn)的、能反映目前世界微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)硬件新技術(shù)、新成就的知識(shí)。例如“微機(jī)原理及接口技術(shù)”的教材至少應(yīng)涵蓋目前世界上微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的知識(shí)及技術(shù)，像分支轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)技術(shù)、超標(biāo)量執(zhí)行技術(shù)、微機(jī)的流水線操作技術(shù)、高速緩沖存儲(chǔ)器技術(shù)、虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)（分段存儲(chǔ)管理技術(shù)和分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù)）、浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、高速總線傳輸技術(shù)等。正是這些技術(shù)，為微型計(jì)算機(jī)提供了卓越的性能，并構(gòu)成了各種高性能軟件的載體。

考慮到教學(xué)安排的層次性和循序漸進(jìn)的要求，可以在教材中有選擇地加入部分舊的知識(shí)結(jié)構(gòu)。例如“微機(jī)原理”教材可以將8086/8088 CPU作為模型機(jī)，刪除那些過(guò)于陳舊的知識(shí)，用8086CPU的結(jié)構(gòu)和基本電路為學(xué)生建立微型計(jì)算機(jī)的概念，然后引入當(dāng)前的一些新技術(shù)和知識(shí)。

由于歷史原因，國(guó)內(nèi)多數(shù)高校微機(jī)原理教學(xué)均以Intel公司的處理器為講述對(duì)象，而歐美等國(guó)一般以Motorola、Alpha或MIPS處理器作為講述對(duì)象。從技術(shù)的先進(jìn)性上講，前者不如后者，如果希望與國(guó)際接軌，部分有條件的高校可以考慮直接采用國(guó)外著名教材。

三、保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性

硬件和軟件知識(shí)是相輔相成的，它們都包含豐富的知識(shí)和先進(jìn)的技術(shù)。計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)必須對(duì)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、組成及其核心技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的描述，以使學(xué)生能學(xué)到先進(jìn)的硬件知識(shí)。硬件知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生理解計(jì)算機(jī)軟件的工作有著非常大的幫助，尤其是系統(tǒng)軟件和底層軟件。而學(xué)到計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)后，再學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，會(huì)對(duì)軟件的載體――硬件、硬件組成、硬件的工作原理以及軟件是怎樣依附于硬件的全過(guò)程有一個(gè)飛躍的認(rèn)識(shí)。只有這樣，學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)才能達(dá)到一個(gè)完美的統(tǒng)一，他們才能學(xué)到計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)知識(shí)，而不是殘缺的計(jì)算機(jī)知識(shí)，最終達(dá)到對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件基本知識(shí)的融會(huì)貫通。

而目前計(jì)算機(jī)軟硬件教學(xué)之間卻基本分離，教師之間缺乏足夠的溝通。學(xué)生盡管學(xué)習(xí)了一些計(jì)算機(jī)硬件接口知識(shí)，但在使用高級(jí)語(yǔ)言對(duì)硬件進(jìn)行編程時(shí)卻無(wú)從下手；盡管學(xué)習(xí)了操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程，卻不知道在嵌入式系統(tǒng)如何應(yīng)用相關(guān)理論。當(dāng)需要綜合運(yùn)用軟硬件知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題時(shí)，多數(shù)學(xué)生都是一籌莫展。這些都說(shuō)明，在計(jì)算機(jī)教學(xué)體系中軟硬件課程間的結(jié)合存在問(wèn)題，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)缺乏完整性和系統(tǒng)性。

因此，必須在軟硬件課程的教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇┎濉＠纭安僮飨到y(tǒng)”課程中的CPU調(diào)度、內(nèi)存管理與“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程中的許多知識(shí)都密不可分，在理論課程教學(xué)中提及相應(yīng)課程知識(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生思考，建立必要的知識(shí)關(guān)聯(lián)。在“微機(jī)原理及接口技術(shù)”的課程中，可以加入一些利用高級(jí)語(yǔ)言對(duì)硬件進(jìn)行編程的實(shí)例，既可激發(fā)學(xué)生的興趣，又可提高學(xué)生對(duì)硬件的編程能力。

另外，計(jì)算機(jī)硬件課程之間還存在重疊和互補(bǔ)的關(guān)系，教學(xué)中也應(yīng)注意相互次序和互補(bǔ)，以保證教學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性。

第6篇

摘要：本文針對(duì)我國(guó)高校本科計(jì)算機(jī)專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)狀，分析了CC2005中關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)方面知識(shí)需求與知識(shí)空間的構(gòu)架，提出基于CC2005的計(jì)算機(jī)學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”方向課程群的概念，并對(duì)該課程群的核心課程與選修課程提出組織與改革方法。

關(guān)鍵詞：CC2005；硬件與結(jié)構(gòu)；課程群

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引 言

目前，隨著網(wǎng)絡(luò)化和信息化的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的課程，尤其是網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類課程，越來(lái)越得到各個(gè)高校的重視，國(guó)內(nèi)很多高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤败浖こ獭焙汀坝?jì)算機(jī)科學(xué)”方向，過(guò)分強(qiáng)調(diào)軟件與應(yīng)用，而缺乏計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)等硬件方向的培養(yǎng)。但是，從就業(yè)市場(chǎng)反饋的信息看，計(jì)算機(jī)軟件人才已經(jīng)供大于求，而熟悉硬件開(kāi)發(fā)應(yīng)用或軟硬件結(jié)合的人才則供不應(yīng)求。市場(chǎng)的需求驅(qū)使我們深思，如何構(gòu)建符合市場(chǎng)需求、有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式。在CC2001和CC2005計(jì)算機(jī)本科教學(xué)參考計(jì)劃的啟迪下，在目前我校開(kāi)展的教學(xué)內(nèi)容課程體系改革實(shí)踐中，結(jié)合2005年在武漢大學(xué)召開(kāi)的“全國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)和系主任會(huì)議”和華中科技大學(xué)召開(kāi)的“計(jì)算機(jī)硬件與實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)”以及2006年1月在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開(kāi)的“首屆全國(guó)計(jì)算機(jī)教育論壇”會(huì)議的有關(guān)精神，我們嘗試性地提出了基于CC2005的計(jì)算機(jī)專業(yè)“平臺(tái)＋模塊”課程教學(xué)體系，并進(jìn)行了課程群改革與建設(shè)，本文僅探討該課程教學(xué)體系中“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。

2課程群的組織

根據(jù)CC2005和CC2001的體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)方向知識(shí)點(diǎn)包括的核心內(nèi)容包括：數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)在機(jī)器中的表示、匯編級(jí)機(jī)器組織、存儲(chǔ)組織與結(jié)構(gòu)、人機(jī)交互、機(jī)器功能結(jié)構(gòu)、多處理機(jī)技術(shù)等，而高性能系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是選修內(nèi)容。這些知識(shí)在CC2005中定義為：

AR1. Digital logic and digital systems [core]

AR2. Machine level representation of data [core]

AR3. Assembly level machine organization [core]

AR4. Memory system organization and architecture [core]

AR5. Interfacing and communication [core]

AR6. Functional organization [core]

AR7. Multiprocessing and alternative architectures [core]

AR8. Performance enhancements [elective]

AR9. Architecture for networks and distributed systems [elective]

在目前國(guó)內(nèi)的普通高校本科“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)中，上述這些“計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)”方向的核心和普通知識(shí)點(diǎn)一般體現(xiàn)在以下幾門課程中：“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理”、“微機(jī)接口技術(shù)”、“匯編語(yǔ)言”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，各門課程相互之間內(nèi)容銜接較多，重復(fù)之處也比較多，各個(gè)學(xué)校一般是按照自己的教學(xué)大綱和計(jì)劃對(duì)各門課程的內(nèi)容進(jìn)行劃定，往往缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性。這些課程中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題是學(xué)生學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣，教師上課缺乏激情的情況。很多高校在學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)中，講授此類課程的教師往往得分比較低。究其原因，是現(xiàn)有的課程和教材內(nèi)容陳舊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展；課程組織缺乏系統(tǒng)性，某些知識(shí)點(diǎn)在多門課程中反復(fù)出現(xiàn)；而某些知識(shí)點(diǎn)缺乏前導(dǎo)，造成斷層。

對(duì)此，我們提出了以專業(yè)需求為基礎(chǔ)的“平臺(tái)＋模塊”人才培養(yǎng)模式，以CC2005的五個(gè)知識(shí)層次中的核心內(nèi)容構(gòu)建學(xué)科平臺(tái)，以不同的專業(yè)需求方向構(gòu)建專業(yè)模塊。下面重點(diǎn)討論CC2005構(gòu)架下的計(jì)算機(jī)學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。此課程群包括：計(jì)算機(jī)組成原理、硬件知識(shí)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的課程，核心課程為“計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)”、 “匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)”，選修課程為“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”、“分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計(jì)”等課程。從“平臺(tái)＋模塊”整體培養(yǎng)模式考慮，將“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”歸入“數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)”課程群。

2.1核心課程

在新的“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群中，根據(jù)CC2005精神，將“微機(jī)原理”、“匯編語(yǔ)言”、“微機(jī)接口技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”四門課程系統(tǒng)地整合為“計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)”兩門課程作為課程群內(nèi)核心課程。新舊課程體系的邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1 新舊課程設(shè)置對(duì)應(yīng)關(guān)系

“計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)”課程重點(diǎn)介紹單處理器計(jì)算機(jī)的組成原理與結(jié)構(gòu)體系，包括數(shù)據(jù)在機(jī)器中的表示、總線系統(tǒng)、設(shè)備接口、存儲(chǔ)器組織與結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中央處理器(含運(yùn)算器與控制器)、流水與并行處理等內(nèi)容。其中重點(diǎn)是數(shù)據(jù)在機(jī)器中的表示、總線系統(tǒng)、存儲(chǔ)器組織與結(jié)構(gòu)、中央處理器等內(nèi)容。

“匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)”將匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)融為一體。根據(jù)CC2005精神，本課程中先介紹微型計(jì)算機(jī)原理、匯編語(yǔ)言，在此基礎(chǔ)上講授匯編程序設(shè)計(jì)技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)(包括典型接口如并行、串行、定時(shí)、DMA、中斷、A/D及D/A)以及新型的USB和IEEE1394接口技術(shù)。

2.2選修課程

根據(jù)CC2005精神，“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群還應(yīng)該包括“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計(jì)”等選修課程，整個(gè)課程群概貌如圖2所示。在本課程群建設(shè)中，首先對(duì)于各門選修課程的內(nèi)容與組織進(jìn)行系統(tǒng)地規(guī)劃，注意先導(dǎo)和后續(xù)，同時(shí)避免重復(fù)和脫節(jié)現(xiàn)象。在課程的教學(xué)中，采用靈活的教學(xué)方法和教學(xué)形式，包括小組討論、專題報(bào)告、大作業(yè)、專業(yè)論文等形式，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性與自主學(xué)習(xí)能力。

2.3一體化的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)改革

在“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)中，強(qiáng)調(diào)的是“實(shí)踐教學(xué)”的重要性。在本課程群建設(shè)中，不是以單一的課程為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而是按照整個(gè)課程群來(lái)設(shè)計(jì)一體化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將匯編語(yǔ)言方向、微機(jī)接口方向、組成原理方向的實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合在一起，創(chuàng)建良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地等多種手段，盡量多地為學(xué)生創(chuàng)造條件，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、競(jìng)賽等多種手段和形式培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與團(tuán)隊(duì)精神。

圖2 “計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)”課程群概貌

3進(jìn)一步的思考

課程群設(shè)置與專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的關(guān)系

課程群在構(gòu)造和設(shè)置的時(shí)候，需要與整個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃相適應(yīng)，構(gòu)建基于CC2005“平臺(tái)＋模塊”的教學(xué)模式為課程群的教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)，在新的課程群設(shè)置中，以學(xué)科方向和模塊為核心，凝聚課程群的設(shè)置，同時(shí)將其與專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃相適應(yīng)。在設(shè)置課程群的時(shí)候，打破“系、專業(yè)”的限制，使不同專業(yè)的教師根據(jù)學(xué)科課程方向凝聚一起。

不同課程群之間的銜接關(guān)系

在“計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)的過(guò)程中，另外一個(gè)重要的問(wèn)題是各個(gè)課程群之間的銜接關(guān)系。正是因?yàn)檎n程群的設(shè)置和建設(shè)關(guān)系到整個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，“計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)”的課程群在設(shè)置的時(shí)候，將計(jì)算機(jī)硬件方向另外一個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)課程“數(shù)字邏輯”(或“數(shù)字電子技術(shù)”)劃入另外一個(gè)課程群“模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程群”。因此不同的課程群在建設(shè)的時(shí)候，也需要注意課程群與課程群之間的銜接關(guān)系，考慮整個(gè)學(xué)科系統(tǒng)的有序、協(xié)調(diào)發(fā)展。

課程群內(nèi)核心課程與選修課程之間的關(guān)系

“計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)”課程群在建設(shè)的時(shí)候，還必須注意內(nèi)部核心課程“計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)”與其他選修課程群之間的內(nèi)容銜接和側(cè)重點(diǎn)，既要保證核心課程的課時(shí)與內(nèi)容，也同時(shí)需要根據(jù)學(xué)科方向的發(fā)展，及時(shí)開(kāi)設(shè)反映最新技術(shù)成果的選修課程，這樣才可以培養(yǎng)符合社會(huì)需求的人才。

課程群內(nèi)容的更新

如何根據(jù)計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展以及信息科技發(fā)展情況，及時(shí)、動(dòng)態(tài)地調(diào)整課程群內(nèi)核心課程、選修課程的設(shè)置，甚至每一門課程具體內(nèi)容的設(shè)置，將是課程群建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

第7篇

關(guān)鍵詞：硬件教學(xué)；應(yīng)用型人才；改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）18-4259-02

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，尤其是各種智能化電子電器產(chǎn)品的誕生與使用，近年來(lái)IT企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人員的需求急劇增加。而目前大多數(shù)地方院校，計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)相對(duì)薄弱，培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)硬件人才無(wú)論從數(shù)量上還是質(zhì)量上均無(wú)法滿足市場(chǎng)需求[1]。計(jì)算機(jī)硬件課程不僅難教難學(xué)，且對(duì)于硬件設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件有較高要求，教學(xué)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)軟件課程教學(xué)，因此形成了計(jì)算機(jī)專業(yè)建設(shè)“重軟輕硬”和師生教學(xué)“喜軟怕硬”的畸形發(fā)展現(xiàn)象。然而計(jì)算機(jī)是由硬件和軟件組成的，缺了任何一樣都無(wú)法運(yùn)行。不重視計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)與科研的結(jié)果之一，就是近年來(lái)計(jì)算機(jī)軟件人才相對(duì)過(guò)剩，硬件人才相對(duì)不足。另一方面，目前我國(guó)使用的計(jì)算機(jī)核心芯片幾乎都是從國(guó)外進(jìn)口。核心器件嚴(yán)重依賴國(guó)外芯片制造商，這給國(guó)家信息安全造成了嚴(yán)重隱患[2]。加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)勢(shì)在必行。

1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題

我校積極開(kāi)展以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的學(xué)科建設(shè)，多次制定和修改人才培養(yǎng)方案，有了一定的經(jīng)驗(yàn)積累，其中計(jì)算機(jī)硬件類課程的教學(xué)改革仍處于起步階段，具體教學(xué)中仍存在一些問(wèn)題。一、很多教學(xué)內(nèi)容陳舊，與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，對(duì)學(xué)生缺少吸引力。如仍以8086和DOS操作系統(tǒng)為平臺(tái)來(lái)講解微機(jī)原理。二、有些內(nèi)容在多門課中重復(fù)出現(xiàn)，降低了學(xué)生的注意力，并使學(xué)生對(duì)課程設(shè)置產(chǎn)生疑問(wèn)。如中斷、接口等知識(shí)在組成原理、匯編、單片機(jī)、微機(jī)原理中均有涉及。三、作為應(yīng)用型人才，大多數(shù)學(xué)生就業(yè)后沒(méi)有機(jī)會(huì)構(gòu)造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，許多教學(xué)內(nèi)容會(huì)讓他們感到?jīng)]有學(xué)習(xí)的必要，從而喪失學(xué)習(xí)的興趣。如加法器的具體電路實(shí)現(xiàn)等。四、與軟件技術(shù)知識(shí)聯(lián)系不夠，如與C語(yǔ)言、操作系統(tǒng)等軟件課程的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)調(diào)的不夠，使學(xué)生沒(méi)有形成完整的知識(shí)體系，即軟硬件知識(shí)的融會(huì)貫通。例如如何通過(guò)操作系統(tǒng)提供的接口設(shè)置硬件的工作方式等。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)急需改革。受實(shí)驗(yàn)硬件條件所限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式較為傳統(tǒng)，綜合應(yīng)用型項(xiàng)目較少。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，限制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)揮。少數(shù)幾個(gè)綜合應(yīng)用型項(xiàng)目無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量均無(wú)法取得更好的教學(xué)效果。

2 培養(yǎng)模式的改革與探索

如何培養(yǎng)出應(yīng)用型人才，這對(duì)很多高校來(lái)說(shuō)，仍是一個(gè)正在探索中的重大命題。社會(huì)需求在不斷變化，計(jì)算機(jī)知識(shí)也在不斷更新，相關(guān)專業(yè)的學(xué)生具體應(yīng)該具備什么樣的能力，掌握什么樣的知識(shí)，也在不斷變化。我校計(jì)算機(jī)專業(yè)采取了“3+1”的人才培養(yǎng)模式，即將四年的在校學(xué)習(xí)壓縮到三年，第四年改在校外實(shí)訓(xùn)基地參加集訓(xùn)的培養(yǎng)方式。這種培養(yǎng)模式優(yōu)點(diǎn)顯著，即加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，有助于學(xué)生更好地融入社會(huì)。但“3+1”的人才培養(yǎng)模式在實(shí)施之初也暴露一些問(wèn)題，比如伴隨課程整合，學(xué)生的周學(xué)時(shí)數(shù)達(dá)到或超過(guò)30學(xué)時(shí)，這影響了學(xué)生課外文娛活動(dòng)的開(kāi)展。有些學(xué)生為了參加課外活動(dòng)而請(qǐng)假，反過(guò)來(lái)又影響了學(xué)習(xí)。同時(shí)課時(shí)的縮減，特別是理論學(xué)時(shí)的減少，使得在教學(xué)過(guò)程中知識(shí)的系統(tǒng)性較難體現(xiàn)，個(gè)別課程出現(xiàn)用什么就只教什么，造成學(xué)生會(huì)操作，但對(duì)操作原理模糊不清。這對(duì)希望考研深造的學(xué)生不利。

經(jīng)過(guò)七年的實(shí)踐，我校計(jì)算機(jī)專業(yè)逐步完善“3+1”的人才培養(yǎng)模式，課程設(shè)置更加合理。對(duì)于硬件類課程進(jìn)行了整合，形成了電路基礎(chǔ)，微機(jī)原理，組成原理，單片機(jī)四大基礎(chǔ)課程，不再單獨(dú)開(kāi)設(shè)匯編語(yǔ)言，縮減了組成原理，微機(jī)原理的課時(shí)，增加了單片機(jī)的課時(shí)，對(duì)硬件類課程相應(yīng)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)的比例，增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，組織學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽。對(duì)于部分知識(shí)點(diǎn)的重合，各門課選擇不同角度學(xué)習(xí)或進(jìn)行相應(yīng)刪減，比如譯碼器，在電路中側(cè)重介紹其電路構(gòu)成，在微機(jī)原理中介紹其在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用；對(duì)于一些過(guò)于專業(yè)的知識(shí)點(diǎn)，適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度，或改為選修知識(shí)點(diǎn)，供感興趣的學(xué)生進(jìn)行研究；對(duì)于硬件設(shè)計(jì)中使用的軟件編程，逐步采用C，C++等高級(jí)語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。在學(xué)生學(xué)習(xí)的最后一年里，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)正在嘗試對(duì)學(xué)生的分流教育，即允許學(xué)生選擇在校外實(shí)習(xí)基地集訓(xùn)，由合作單位及指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)，不選擇集訓(xùn)的學(xué)生在校組織參加考研，參加相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)，由授課教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新

計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的相應(yīng)增加，如何充分利用課時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用成了教學(xué)改革中的重要問(wèn)題。在這方面，單片機(jī)的教學(xué)改革值得借鑒。以往的單片機(jī)教學(xué)中，以課本知識(shí)為主線，通過(guò)試驗(yàn)箱完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不是很濃厚。改革后的單片機(jī)教學(xué)，首先學(xué)習(xí)單片機(jī)方面的一些基礎(chǔ)知識(shí)，然后介紹一款具體的單片機(jī)——5-1單片機(jī)的基本組成、使用方法、編程案例，再將學(xué)生三五人分為一組，選擇不同的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生自行討論設(shè)計(jì)方案并逐步實(shí)現(xiàn)，理論課上教師講解學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題及知識(shí)點(diǎn)并組織學(xué)生交流設(shè)計(jì)思路與經(jīng)驗(yàn)。改革后的課程更受學(xué)生喜愛(ài)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)也形成了一個(gè)連續(xù)的有機(jī)環(huán)節(jié)，學(xué)生目標(biāo)更明確。

4 學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制的探索

以往教學(xué)中，學(xué)生的成績(jī)主要是由考試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)構(gòu)成，對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件類課程的實(shí)踐性沒(méi)有很好體現(xiàn)。上個(gè)學(xué)期，微機(jī)原理與接口技術(shù)這門課嘗試采取了課程設(shè)計(jì)加設(shè)計(jì)答辯的成績(jī)?cè)u(píng)定方式。學(xué)生分組完成課程設(shè)計(jì)，提交設(shè)計(jì)報(bào)告，組織學(xué)生參加課程設(shè)計(jì)答辯，由教師根據(jù)課程設(shè)計(jì)的完成度及學(xué)生在答辯環(huán)節(jié)的表現(xiàn)來(lái)打分。新的評(píng)價(jià)機(jī)制更加靈活，能夠直觀地考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，也可以當(dāng)做一次畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的預(yù)演，但這種方式也存在一些問(wèn)題，比如學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)答辯時(shí)可能較緊張，沒(méi)有完全體現(xiàn)自身水平，同時(shí)對(duì)教師的主觀判斷能力也有較高要求。未來(lái)可能將這種評(píng)價(jià)方式與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式進(jìn)行適當(dāng)結(jié)合，提高評(píng)價(jià)的公正性與全面性，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5 結(jié)論

加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，仍是我校計(jì)算機(jī)專業(yè)建設(shè)的重要方向。通過(guò)前一階段的努力與實(shí)踐，我校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的硬件知識(shí)水平有了一定提高，實(shí)踐能力得到加強(qiáng)，在專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽中屢創(chuàng)佳績(jī)，獲得過(guò)安徽省電子設(shè)計(jì)大賽高職高專類一等獎(jiǎng)，安徽省單片機(jī)應(yīng)用競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，安徽省機(jī)器人大賽二、三等獎(jiǎng)等。同時(shí)改革也拓寬了學(xué)生的就業(yè)面，增加了就業(yè)機(jī)會(huì)。但在改革過(guò)程中，仍有環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)，如新的培養(yǎng)方式中對(duì)教師要求更高，師資隊(duì)伍建設(shè)刻不容緩，教學(xué)管理激勵(lì)機(jī)制也應(yīng)相應(yīng)改革等。

參考文獻(xiàn)：

第8篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；硬件教學(xué)

現(xiàn)階段我國(guó)各級(jí)院校在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)方面都存在著比較多的問(wèn)題，從教師的角度來(lái)說(shuō)，過(guò)度的強(qiáng)調(diào)理論，而忽視了實(shí)踐，這對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)而言，是一種本末倒置的行為，而從學(xué)校的角度來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有計(jì)算機(jī)硬件這一學(xué)科，因此安排的課時(shí)比較少，聘請(qǐng)的相關(guān)教師也不夠?qū)I(yè)，而從學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，并不喜歡這一學(xué)科，因此其學(xué)習(xí)熱情并不高，綜上原因?qū)е铝擞?jì)算機(jī)硬件教學(xué)的如今的現(xiàn)狀。

1 計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)是計(jì)算機(jī)課程中作為重要的教學(xué)內(nèi)容，但是也是教師最容易忽略的教學(xué)內(nèi)容，因此我國(guó)的計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)現(xiàn)狀問(wèn)題突出，其中體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.1 過(guò)度強(qiáng)度理論知識(shí)

因?yàn)橛?jì)算機(jī)硬件主要講授的是計(jì)算機(jī)的各個(gè)硬件，因此需要學(xué)生首先要認(rèn)識(shí)這些各個(gè)硬件，之后才能依據(jù)其性能特點(diǎn)來(lái)學(xué)習(xí)其與之相關(guān)的理論知識(shí)，這樣能夠達(dá)到良好的教學(xué)效果。但是大部分計(jì)算機(jī)硬件教師往往都首先進(jìn)行理論知識(shí)的講解，將大部分時(shí)間都分配給理論知識(shí)，要求學(xué)生死記硬背下相關(guān)的硬件理論，這使得學(xué)生厭煩心理也越來(lái)越強(qiáng)烈，不愿意上這門課。但是實(shí)際上，計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)應(yīng)該更多的偏向操作實(shí)踐，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生的就業(yè)能力也主要體現(xiàn)在實(shí)踐能力方面，因?yàn)榻處煕](méi)有注意到這一點(diǎn)，因此很多學(xué)生并不懂得基本的的操作，甚至學(xué)習(xí)的相關(guān)理論與計(jì)算機(jī)硬件無(wú)法對(duì)應(yīng)上，這嚴(yán)重影響了學(xué)生們的就業(yè)前景。

1.2 教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有得到及時(shí)的更新

信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)的有關(guān)技術(shù)更新?lián)Q代非常快，而計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)內(nèi)容還停留在最初的階段，或者其更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于技術(shù)更新的速度，這為提高學(xué)生的能力非常不利。也正是因?yàn)槿绱耍?jì)算機(jī)硬件教學(xué)與現(xiàn)實(shí)企業(yè)需求才出現(xiàn)了嚴(yán)重的脫節(jié)現(xiàn)象，學(xué)生畢業(yè)之后，進(jìn)入企業(yè)往往需要重新學(xué)習(xí)，重新培養(yǎng)，這是社會(huì)資源的一種嚴(yán)重浪費(fèi)。同時(shí)對(duì)于剛剛?cè)肼毜膶W(xué)生來(lái)說(shuō)，也會(huì)對(duì)其自信心造成很大影響。除此之外，教學(xué)設(shè)備也十分落后，難以滿足現(xiàn)實(shí)的要求。

1.3 課程體系不健全，教學(xué)缺乏系統(tǒng)性

計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)性較強(qiáng)，是由硬件技術(shù)和軟件技術(shù)構(gòu)成的龐大系統(tǒng)。在當(dāng)前的教學(xué)中整體缺乏系統(tǒng)性，忽視教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)之間的有效銜接。一個(gè)問(wèn)題是課程體系不健全，由于師資力量的不足和教學(xué)資源不足等特點(diǎn)，存在自身課程體系缺乏特色和忽視學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)特點(diǎn)等問(wèn)題，存在課程名稱種類繁多，但是變動(dòng)性大，穩(wěn)定性不強(qiáng)等諸多問(wèn)題，另一個(gè)問(wèn)題是教學(xué)缺乏系統(tǒng)性，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)本應(yīng)是一個(gè)完整的系統(tǒng)，知識(shí)內(nèi)容是相互交叉和互補(bǔ)的，但是由于課程體系缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致這些知識(shí)內(nèi)容缺乏有效銜接，學(xué)生無(wú)法建立完整的知識(shí)體系。在教學(xué)過(guò)程中由于教學(xué)銜接不夠，知識(shí)點(diǎn)重，缺失現(xiàn)象嚴(yán)重，這些導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件的結(jié)構(gòu)缺乏完整認(rèn)識(shí)，學(xué)生缺乏持續(xù)學(xué)習(xí)的耐性、也缺乏學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

2 計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)水平提高的對(duì)策

正是由于計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)還存在著比較多的問(wèn)題，因此教師、學(xué)校以及相關(guān)部門都有責(zé)任采取措施，提高計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)水平，以此增加其課堂教學(xué)的有效性。針對(duì)上述問(wèn)題，其采取的措施如下：

2.1 注重實(shí)踐教學(xué)

計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的最終目標(biāo)是通過(guò)教學(xué)能夠提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件能有一個(gè)整體的把握，與此同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析以及解決問(wèn)題的能力。但是因?yàn)楝F(xiàn)階段計(jì)算機(jī)硬件教師并沒(méi)有將重點(diǎn)放在實(shí)踐中，因此上述目標(biāo)并沒(méi)有完全的實(shí)現(xiàn)，為此，教師應(yīng)該注重實(shí)踐教學(xué)，教師布置作業(yè)時(shí)，要求學(xué)生以實(shí)踐的方式完成，在學(xué)生作任務(wù)時(shí)，教師可以從旁協(xié)助，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，如果學(xué)校有條件，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐，進(jìn)入到企業(yè)或者公司中參與實(shí)踐，這樣學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件會(huì)有更深入的了解，同時(shí)教師也可以根據(jù)企業(yè)或者公司所需，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以此確保教學(xué)與社會(huì)需求接軌，這為學(xué)生更好的就業(yè)提供幫助。

2.2 加強(qiáng)課程體系的建設(shè)

積極建設(shè)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的課程體系，能夠有效實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)新性。加強(qiáng)課程體系的建設(shè)，可以從以下幾方面入手：一是選擇合適教材。二是加強(qiáng)實(shí)踐課程的教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，要將基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐課程學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容可分為驗(yàn)證性實(shí)踐、設(shè)計(jì)性實(shí)踐、綜合性實(shí)踐三個(gè)方面，驗(yàn)證性實(shí)踐是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)步驟開(kāi)始試驗(yàn)，測(cè)試所需數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證數(shù)據(jù)的合理性和正確性，這是在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)之后走向?qū)嵺`的第一步，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；二是設(shè)計(jì)性實(shí)踐，是通過(guò)學(xué)生通過(guò)將所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生自行設(shè)計(jì)試驗(yàn)方面，形成初步的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；三是綜合性實(shí)踐，即學(xué)生在炎癥性實(shí)踐、設(shè)計(jì)性實(shí)踐的基礎(chǔ)上，靈活的運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新性的進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程。

2.3 靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法

靈活多樣的教學(xué)方法能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，有效提升教學(xué)質(zhì)量，因此，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中要注重運(yùn)用多種教學(xué)方法，使學(xué)生較好掌握計(jì)算機(jī)硬件的知識(shí)和技能。一是運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。通過(guò)運(yùn)用軟件的建模能力，對(duì)比真實(shí)實(shí)物建模建立計(jì)算機(jī)中主板、硬盤等核心硬件，同時(shí)完成內(nèi)部構(gòu)造，這樣能夠方便教師授課，同時(shí)方便學(xué)生使用，使其真正的服務(wù)于計(jì)算機(jī)教學(xué)。二是建立虛擬化計(jì)算機(jī)硬件課程，教師可以根據(jù)學(xué)生的能力和水平，設(shè)計(jì)具有不同層次，不同難度的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及綜合課程設(shè)計(jì)，為老師和學(xué)生提供一個(gè)跨越空間和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即在基于構(gòu)件化的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，學(xué)生只需實(shí)現(xiàn)核心算法的構(gòu)件即可。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可知信息時(shí)代的大背景下，做好計(jì)算機(jī)硬件理論十分重要，為了達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果，設(shè)置該課程的院校，應(yīng)該構(gòu)建出一個(gè)優(yōu)良的課程體系，教師應(yīng)該端正自身的教學(xué)態(tài)度，為學(xué)生做一個(gè)好榜樣，教師只有認(rèn)真的教學(xué)，學(xué)生才能認(rèn)真學(xué)習(xí)的可能，雖然我國(guó)在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)方面存在一些的問(wèn)題，有些問(wèn)題甚至比較嚴(yán)峻，相關(guān)院校以及教師應(yīng)該正視這些問(wèn)題，采取必要的手段，爭(zhēng)取在一段時(shí)間內(nèi)，獲得良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]李繼燦，郭麥成，沈疆海，張紅民.“計(jì)算機(jī)硬件”教學(xué)與教材同步改革的思考[J].高等工程教育研究，2003（3）.

[2]鐘樂(lè)海，王朝斌，唐新國(guó).高等師范院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)改革[J].四川師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（1）.

第9篇

摘 要：針對(duì)目前大部分課程各自為陣、互不往來(lái)，且部分課程內(nèi)容陳舊的情況，本文提出了一種目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的核心課程和實(shí)踐體系設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化方法，從具體的核心培養(yǎng)目標(biāo)(對(duì)學(xué)生而言，應(yīng)該是可操作可考核的綜合能力指標(biāo))推出學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)和能力，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析，分解層次，形成系統(tǒng)的知識(shí)和能力體系；從而細(xì)化設(shè)計(jì)每年的培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)而落實(shí)到課程的設(shè)計(jì)。該方法內(nèi)容具體，系統(tǒng)性強(qiáng)，可操作性、可跟蹤性好。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)驅(qū)動(dòng)；核心；課程；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，課程內(nèi)容更新的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，事實(shí)上，這種需求一直沒(méi)有間斷。社會(huì)需要什么樣的人才？隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及，各個(gè)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生編程能力的提高，到底具備哪些知識(shí)、何種能力的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才更具有競(jìng)爭(zhēng)力，也是多年來(lái)困擾大家的問(wèn)題。

我們不斷地更新我們的教學(xué)計(jì)劃、課程體系、課程內(nèi)容，但是我們的更新合理嗎？系統(tǒng)嗎？滿足目標(biāo)嗎？更多的時(shí)候，我們?cè)陬^疼醫(yī)頭，我們?cè)诖蜓a(bǔ)丁，結(jié)果讓我們的課程體系補(bǔ)丁不少、漏洞也不少。更重要的是各門課程各自為陣，部分知識(shí)重復(fù)講，而又因存在“知識(shí)縫隙(gap)”不能很好地銜接。面對(duì)這樣的問(wèn)題，我們提出了目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的核心課程和實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)方法，并在北航計(jì)算機(jī)學(xué)院新一輪核心課程與實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)中進(jìn)行了初步實(shí)踐，有一些體會(huì)，和大家共享切磋。

2 目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的核心課程和實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)模型

總體思路：目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，從具體的核心培養(yǎng)目標(biāo)(落實(shí)到可實(shí)現(xiàn)的指標(biāo))，推出學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)和能力，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析，分解層次，形成系統(tǒng)的知識(shí)和能力體系；細(xì)化設(shè)計(jì)每年的培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)而落實(shí)到課程的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)原則：

1) 和目標(biāo)緊密結(jié)合，目標(biāo)動(dòng)，課程動(dòng)。保持良好的可跟蹤性，從而使該方法有很好的適應(yīng)性，能適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展；

2) 先考慮知識(shí)和能力體系，不考慮課程，有利于知識(shí)和能力設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性，避免目前各門課程之間缺乏銜接、或者互相重復(fù)等問(wèn)題。

3) 課程間銜接好，互相補(bǔ)充，完成同一個(gè)目標(biāo)；

4) 強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng)，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)。

5) 強(qiáng)調(diào)集成，重視綜合能力的培養(yǎng)。

內(nèi)容：本方法分解為幾個(gè)階段：

1) 具體核心培養(yǎng)目標(biāo)的選擇及其選擇方法；

2) 面向培養(yǎng)目標(biāo)的計(jì)算機(jī)專業(yè)核心知識(shí)和能力體系的設(shè)計(jì)；

3) 基于計(jì)算機(jī)專業(yè)核心知識(shí)和能力體系的核心課程體系、實(shí)踐體系的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方法；

4) 分層次的綜合能力實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。

我們將結(jié)合我們的實(shí)踐對(duì)該方法的應(yīng)用做一個(gè)詳細(xì)的闡述。

3 方法的使用：在北航計(jì)算機(jī)學(xué)院的實(shí)踐

(1) 核心培養(yǎng)目標(biāo)的選擇和設(shè)計(jì)

核心培養(yǎng)目標(biāo)的選擇

根據(jù)北航本科生的培養(yǎng)要求和計(jì)算機(jī)學(xué)院的培養(yǎng)定位，我們考慮應(yīng)滿足如下原則：

1) 體現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的核心能力需求；對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理(軟硬件)有深刻理解，并理解現(xiàn)有計(jì)算原理的局限；

2) 體現(xiàn)當(dāng)前最新的、成熟的技術(shù)(目前產(chǎn)品的主流技術(shù))；

3) 具備綜合能力：系統(tǒng)的觀點(diǎn)、工程的觀點(diǎn)。

結(jié)果：基于MIPS指令系統(tǒng)，使學(xué)生有能力設(shè)計(jì)一臺(tái)功能型計(jì)算機(jī)、一套操作系統(tǒng)和研發(fā)一套編譯器，最終形成一個(gè)相對(duì)完整的功能型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

細(xì)化核心培養(yǎng)目標(biāo)

如何細(xì)化培養(yǎng)目標(biāo)？最好的辦法是實(shí)踐。我們組織骨干教師設(shè)計(jì)了一臺(tái)滿足以上目標(biāo)的功能型計(jì)算機(jī)，命名為MiniComputer。基本思路是：以數(shù)理邏輯為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)數(shù)字邏輯部件；以MIPS指令系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)核心系統(tǒng)；以MIPS指令系統(tǒng)為目標(biāo)語(yǔ)言，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)編譯系統(tǒng)；以自己研發(fā)計(jì)算機(jī)為環(huán)境，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)。

之后，我們組織2-3年級(jí)的本科生在教師的指導(dǎo)下，分組進(jìn)行培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生已掌握知識(shí)是否充分，還有哪些欠缺，還需要補(bǔ)充哪些知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中接收知識(shí)的難易程度(發(fā)現(xiàn)有時(shí)和老師的預(yù)期有差異)。教師的任務(wù)是要關(guān)注整個(gè)過(guò)程，記錄整個(gè)過(guò)程，并給予學(xué)生適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)和協(xié)調(diào)。實(shí)際實(shí)施過(guò)程對(duì)教師也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，尤其是硬件部分的調(diào)試、整個(gè)系統(tǒng)的集成。

幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

1) 首先定義MiniComputer需要支持的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，從而決定了該機(jī)器需要提供的支持能力，也在相當(dāng)程度上決定了本項(xiàng)目的難易程度；

2) 根據(jù)語(yǔ)言的要求，考慮對(duì)操作系統(tǒng)的要求；根據(jù)語(yǔ)言的要求設(shè)計(jì)該機(jī)器應(yīng)能支持的指令集合；

3) 得到指令系統(tǒng)的定義和硬件系統(tǒng)的需求定義；

4) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的記錄和分析，了解學(xué)生在整個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況；

5) 開(kāi)發(fā)相應(yīng)的仿真軟件，支持硬件、操作系統(tǒng)等的調(diào)試。

(2) 面向培養(yǎng)目標(biāo)的計(jì)算機(jī)專業(yè)核心知識(shí)和能力體系設(shè)計(jì)方法

1) 通過(guò)對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，抽取計(jì)算機(jī)專業(yè)核心知識(shí)點(diǎn)及其關(guān)系、核心實(shí)驗(yàn)?zāi)芰捌潢P(guān)系。

分析結(jié)果(粗略)：

(a) 計(jì)算機(jī)工作原理的充分理解：掌握系統(tǒng)的觀念、協(xié)作的原理和方法。

(b) 較強(qiáng)的軟件實(shí)現(xiàn)能力(實(shí)現(xiàn)編譯器、操作系統(tǒng)、硬件仿真器-調(diào)試器等)，包括對(duì)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的理解、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法(算法的分析能力)、基礎(chǔ)的工程訓(xùn)練(軟件工程基礎(chǔ)知識(shí))；

(c) 硬件系統(tǒng)的理解和設(shè)計(jì)、實(shí)踐能力：對(duì)數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言的理解等。對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和集成、工程實(shí)踐能力；

(d) 對(duì)數(shù)理邏輯的要求。

2) 對(duì)知識(shí)點(diǎn)和能力進(jìn)行分析，分解能力的階段和層次，獲得計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的核心知識(shí)和能力體系(系統(tǒng)的知識(shí)和能力體系)。

注：這一階段不涉及課程，不考慮課程。避免內(nèi)容分散、缺乏系統(tǒng)性。

這部分的成果：整理出系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)和路線圖(前后關(guān)系圖)(略)。

分解為各年級(jí)的培養(yǎng)目標(biāo)

一年級(jí)的培養(yǎng)目標(biāo)：計(jì)算機(jī)思維模式的培養(yǎng)，邏輯思維的培養(yǎng)，基本程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

二年級(jí)的培養(yǎng)目標(biāo)：提高的程序設(shè)計(jì)能力、復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)用能力、算法分析能力。數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)部件的設(shè)計(jì)，完成硬件設(shè)計(jì)的需求。

三年級(jí)要達(dá)到的目標(biāo)：編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。軟件工程等知識(shí)和實(shí)踐。

綜合集成目標(biāo)：軟硬件的集成、應(yīng)用程序的運(yùn)行―系統(tǒng)測(cè)試，團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練。

(3) 基于核心知識(shí)和能力體系的課程體系設(shè)計(jì)

根據(jù)知識(shí)體系和能力體系設(shè)計(jì)課程體系，并將知識(shí)點(diǎn)分解到理論課程。將能力培養(yǎng)落實(shí)到實(shí)驗(yàn)課程。從而得到課程體系和實(shí)驗(yàn)課程體系的藍(lán)圖，包括課程定位和銜接關(guān)系。

如《數(shù)理邏輯》：側(cè)重布爾代數(shù)課堂教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)使得學(xué)生掌握根據(jù)需求建立邏輯描述的方法和能力，包括布爾邏輯及其變換、真值表的邏輯表示以及邏輯范式表示。

《數(shù)字邏輯與數(shù)字部件設(shè)計(jì)》：使得學(xué)生基于《數(shù)理邏輯》所建立邏輯描述，借助于硬件描述語(yǔ)言和EDA軟件工具，完成包括寄存器、加法器、狀態(tài)機(jī)等在內(nèi)的一系列計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)硬件組件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，為構(gòu)造更加復(fù)雜的計(jì)算機(jī)硬件功能部件打下良好的基礎(chǔ)。

《計(jì)算機(jī)組成原理》：在《數(shù)字邏輯與數(shù)字部件設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)環(huán)境所完成的各類硬件基礎(chǔ)組件的基礎(chǔ)上，同時(shí)利用軟件模擬器和HDL作為主要的實(shí)驗(yàn)手段，使得學(xué)生深入理解處理器內(nèi)部工作機(jī)理，掌握匯編級(jí)程序設(shè)計(jì)技術(shù)及技巧，并以此為基礎(chǔ)利用HDL實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)的子集及部分相應(yīng)的計(jì)算機(jī)功能部件，完成一個(gè)功能型計(jì)算機(jī)硬件的核心部分，并能在其上運(yùn)行簡(jiǎn)單的匯編程序。

《操作系統(tǒng)》：通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，一方面進(jìn)一步豐富和完善該功能型計(jì)算機(jī)的硬件功能，另一方面學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方法和工具鏈，開(kāi)發(fā)和移植一個(gè)簡(jiǎn)化的操作系統(tǒng)，最終構(gòu)造出一個(gè)相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

《編譯技術(shù)》：通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，一方面豐富《計(jì)算機(jī)組成原理》中所完成功能型計(jì)算機(jī)硬件的指令系統(tǒng)，進(jìn)一步完善該計(jì)算機(jī)硬件功能，另一方面為讓學(xué)生了解編譯器的構(gòu)造技術(shù)，以及如何在一個(gè)裸機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的支持，最終能在自己的機(jī)器上運(yùn)行一個(gè)高級(jí)語(yǔ)言的程序。

(4) 進(jìn)一步設(shè)計(jì)完善各門核心理論課程的培養(yǎng)大綱

(5) 進(jìn)一步設(shè)計(jì)完善各門核心實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)大綱和手冊(cè)

由于涉及到眾多課程和知識(shí)點(diǎn)，將不在本文列出。回過(guò)來(lái)對(duì)照教學(xué)計(jì)劃，我們發(fā)現(xiàn)幾個(gè)大的變化：1)課程之間更加系統(tǒng)化，任課教師之間能更好的理解，尤其通過(guò)共同參與實(shí)驗(yàn)、共同的討論，較好地解決了以前各門核心課程各自為陣、相互獨(dú)立、知識(shí)不連貫同時(shí)有互相重復(fù)的現(xiàn)象； 2)課程之間的貫穿性得以體現(xiàn)，并獲得深刻理解，如邏輯在后續(xù)課程的應(yīng)用等；3)硬件類課程成體系，內(nèi)容得到很好的更新，采用了MIPS指令集，硬件描述語(yǔ)言貫穿整個(gè)課程和實(shí)驗(yàn)體系；4)軟硬件得到較好的集成，問(wèn)題變得更加真實(shí)，不再是抽象的理論，如操作系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的接口、編譯技術(shù)中面向特定體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等，打通了軟硬件之間的一個(gè)“Gap”；5)學(xué)生真正理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而不再是一個(gè)個(gè)的片段，從而深刻理解計(jì)算機(jī)的工作原理和局限。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。滿足北航計(jì)算機(jī)學(xué)院關(guān)于科學(xué)型和工程型相結(jié)合的人才培養(yǎng)定位。

4 一點(diǎn)體會(huì)和進(jìn)一步的工作

通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，我們有一些體會(huì)。對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的分析，必須做實(shí)驗(yàn)，而且需要學(xué)生的參與，即在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生自己來(lái)完成，這樣我們才能：1)深入細(xì)節(jié)；2)了解學(xué)生掌握知識(shí)的難易程度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了很多預(yù)先沒(méi)有考慮到的細(xì)節(jié)，而且發(fā)現(xiàn)一些我們認(rèn)為簡(jiǎn)單的問(wèn)題，學(xué)生理解起來(lái)可能很困難；而一些我們以為困難的地方，學(xué)生卻很容易的掌握了。真正的深入實(shí)踐可以讓我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而調(diào)整課程內(nèi)容的設(shè)置、課程講解的方式以及深入的程度。當(dāng)然，本方法還有很多地方需要進(jìn)一步細(xì)化和總結(jié)，尤其在可跟蹤性方面，希望有工具可以支持。

致謝：感謝北京市教學(xué)改革項(xiàng)目、北京航空航天大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目的資助。感謝參與該項(xiàng)目的所有教師，他們是劉旭東、龍翔、高小鵬、王雷、史曉華、艾明晶等。

參考文獻(xiàn)

[1] 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)[R]. 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)編制. 高等教育出版社, 2006, 9.

[2] 馬殿富等. 計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生核心綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[R]. 北京市高等學(xué)校教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū), 2007.

[3] JOHN R.HAUSER, DON CLAUSING. “The House of Quality”, Harvard Business Review, vol. May-June, pp.63-73, 1988.

[4] R.Darimont, E.Delor, P.Massonet, and A. v. Lamsweerde. "GRAIL/KAOS: An Environment for Goal-Driven Requirements Analysis, Integration and Layout", presented at Requirements Engineering, Jan.1997.

[5] 馬殿富. 如何培養(yǎng)社會(huì)需要的人才[R]. 長(zhǎng)沙全國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)YOCSEF年會(huì)上的特邀報(bào)告, 2004.