計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程體系建設(shè)方法

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摘要：在計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科教學(xué)過程中，硬件相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)一向是計(jì)算機(jī)教育的重點(diǎn)和難點(diǎn)。闡述了計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)中所面臨的主要問題和困難。針對(duì)這些問題，課題組通過優(yōu)化教學(xué)體系、突出認(rèn)識(shí)教育、激勵(lì)自主學(xué)習(xí)等方法，對(duì)硬件相關(guān)課程教學(xué)方法進(jìn)行改革。本方法使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)，突破教學(xué)難點(diǎn)，為硬件課程的教學(xué)提供新的思路和方法。

1概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其應(yīng)用的不斷深入，計(jì)算機(jī)類專業(yè)的培養(yǎng)方向趨于多樣化。在諸多培養(yǎng)方向中，大部分專業(yè)是基于軟件理論與應(yīng)用方向的偏軟件專業(yè)或軟件工程專業(yè)，而在這些計(jì)算機(jī)類專業(yè)的本科課程設(shè)置中又以軟件教育為主。計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)課程具有理論性強(qiáng)，不易理解、應(yīng)用范圍廣、與實(shí)際工程聯(lián)系緊密等特點(diǎn)。扎實(shí)的硬件知識(shí)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)類人才正確理解計(jì)算機(jī)，掌握軟件開發(fā)機(jī)理的關(guān)鍵，也是本科教育人才區(qū)別于短期培訓(xùn)軟件開發(fā)人員的重要標(biāo)志。但由于學(xué)生普遍存在著“重軟輕硬”的現(xiàn)象，同時(shí)，目前我校的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)教育在知識(shí)體系和內(nèi)容等方面存在著不盡如人意的地方,使得部分學(xué)生畢業(yè)后無(wú)法勝任計(jì)算機(jī)硬件方面的相關(guān)設(shè)計(jì)和應(yīng)用工作。其中，具體問題如下：

1.1課程教學(xué)缺乏系統(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)體系不系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)不健全。

1.2缺乏創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

目前我校中開設(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。

1.3在認(rèn)識(shí)方面存在著重軟輕硬的傾向。

目前學(xué)生中普遍存在著重軟輕硬的現(xiàn)象，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。針對(duì)以上問題，通過教學(xué)改革方案的實(shí)施，努力提高計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的硬件知識(shí)理解與應(yīng)用能力，培養(yǎng)具備軟硬件開發(fā)能力的人才。同時(shí)，注重創(chuàng)新能力和科學(xué)精神的培養(yǎng)，使學(xué)生具備創(chuàng)新思維與工程實(shí)踐能力。

2硬件系列課程體系建設(shè)

2.1建設(shè)思路。

硬件課程體系建設(shè)的核心任務(wù)是全盤考慮各門計(jì)算機(jī)硬件課程，把他們捆綁起來(lái)，統(tǒng)一建設(shè)。在教學(xué)內(nèi)容方面，根據(jù)學(xué)生的具體情況，修訂教學(xué)大綱，既要避免課程內(nèi)容重復(fù)講授現(xiàn)象的發(fā)生，又要做到各門課程的無(wú)縫銜接。在教師方面，定期開展研討活動(dòng)，提高任課教師的教學(xué)水平，搞好課堂教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)方面，充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，做好驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，加大興趣導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)開發(fā)力度，努力提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.2建設(shè)方法。

本課題組采用的課程建設(shè)方法，按照“整合─分科執(zhí)行─融合”三個(gè)階段實(shí)施。在課程整合階段，對(duì)匯編語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)這幾門課程進(jìn)行大綱及教案的修訂工作，并重點(diǎn)在如下幾方面進(jìn)行整合：a.《匯編語(yǔ)言》和《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》的整合。在《匯編語(yǔ)言》和《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》中，側(cè)重于計(jì)算機(jī)硬件的五大部件、尋址方式和指令系統(tǒng)。這樣有利于把“計(jì)算機(jī)組成原理”中介紹的一般性的知識(shí)和具體的微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，給學(xué)生打下牢固的理論基礎(chǔ)。b.《匯編語(yǔ)言》和《單片機(jī)及接口技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的整合。整合中側(cè)重于硬件編程能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同種芯片的指令與功能共通性。這樣有利于學(xué)生透徹地了解目前普遍使用的微機(jī)系統(tǒng)，并具備扎實(shí)的硬件編程基本功，有利于單片機(jī)和嵌入式相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。在分科執(zhí)行階段，依照整合階段所確定的大綱及教案，對(duì)學(xué)生實(shí)施理論知識(shí)教育，同時(shí)結(jié)合各課程實(shí)際情況，在課堂中引入課程認(rèn)識(shí)教育，使學(xué)生了解本課程在計(jì)算機(jī)學(xué)科中的地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)硬件課程的學(xué)習(xí)積極性。在融合階段，在實(shí)驗(yàn)課程中添加例如萬(wàn)年歷電子表設(shè)計(jì)、貪吃蛇游戲機(jī)設(shè)計(jì)等集趣味性、設(shè)計(jì)性、綜合性于一體的實(shí)驗(yàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使學(xué)生受到更為實(shí)際、更加全面的科學(xué)研究的訓(xùn)練。此階段實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是沒有現(xiàn)成的模式可循，學(xué)生需要融合所學(xué)硬件相關(guān)知識(shí)，獨(dú)立完成硬、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試。

3結(jié)論

本文闡述了面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的硬件系列課程體系建設(shè)方法，本方法將硬件相關(guān)課程通過整合-分科執(zhí)行-融合的過程，使計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在理論上掌握晦澀的硬件知識(shí)，同時(shí)將硬件知識(shí)融會(huì)貫通，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、競(jìng)賽，提高動(dòng)手能力。為評(píng)價(jià)本學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效性，課題組將此系統(tǒng)引入了教學(xué)實(shí)踐中。根據(jù)課后對(duì)學(xué)生的調(diào)查，學(xué)生普遍反映通過課程系統(tǒng)的建立，學(xué)生對(duì)硬件知識(shí)有了深刻的了解，學(xué)習(xí)興趣有所提高，起到了良好的效果。

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作者：郭樹強(qiáng) 周欣欣 單位：東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院