普通高校計算機硬件技術(shù)教學與實踐初探

徐明鵑 方新麗

摘要本文對目前普通高校計算機專業(yè)硬件技術(shù)教學和實踐存在的現(xiàn)狀進行分析,并結(jié)合自己的經(jīng)驗從教學、實驗方法等方面探討了在計算機硬件技術(shù)教學中如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

關鍵詞計算機;硬件;創(chuàng)新

中圖分類號G64文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2009)112-0071-01

0引言

目前,計算機硬件技術(shù)類課程主要包括數(shù)字/模擬電路、計算機組成原理、微型計算機原理及應用、接口技術(shù)、單片機原理、嵌入式系統(tǒng)等課程,這些課程作為計算機專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課程,一般在大二或大三與計算機軟件類課程同時開設,通過這些硬件課程的學習,學生應該掌握計算機各個組成部件的基本的工作原理并且具備一定的硬件設計開發(fā)能力,可是,一直以來,因為硬件類課程理論性強,涉及較多的抽象概念,教學難度大且實踐環(huán)節(jié)薄弱等問題的存在使得學生中普遍存在“重軟輕硬”的現(xiàn)象。特別是對于新升本科院校,由于師資、軟硬件資源等原因使得這些問題尤為突出。本文結(jié)合多年來的硬件教學實踐,對新升本科院校計算機硬件技術(shù)類課程教學與實踐過程中存在的問題進行分析和探討,并針對這些問題提出一些改進的辦法。

1計算機硬件技術(shù)類教學與實踐存在的問題

1.1軟硬件課程設置不夠合理,銜接不充分

計算機系統(tǒng)是軟件和硬件緊密結(jié)合的復雜系統(tǒng),硬件類和軟件類課程也相輔相成,構(gòu)成了完整、科學的計算機專業(yè)知識體系。在設計計算機專業(yè)教學計劃的時候并沒有充分考慮到硬件課程和軟件課程的交叉性和互補性,造成了軟硬件課程內(nèi)容之間的銜接不夠,學生對計算機硬件教學中突然出現(xiàn)的大量的比較零碎、枯燥的專業(yè)名詞一時無法理解;另外,在硬件課程之間也缺乏充分的銜接,有些知識點重復,如:中斷概念在計算機組成原理、匯編語言程序設計和微機接口技術(shù)中都有涉及,卻都不完整,無法使得學生對中斷有整體清晰的認識,這些都導致了學生的知識體系不系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)不健全。

1.2教學內(nèi)容陳舊,教學過程過于理論化

計算機硬件技術(shù)類教學內(nèi)容的更新速度遠遠滯后于計算機技術(shù)的發(fā)展,無法適應當前人才培養(yǎng)的需要。如:微型計算機原理與應用一直都是以16位的8086/88為教學主要內(nèi)容,很多教材雖然涉及32位等其他的系統(tǒng),但都是簡略帶過,而且對于在當前應用領域處于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技術(shù)涉及較少,課程內(nèi)容的設置與學生現(xiàn)實接觸的計算機系統(tǒng)反差太大,許多學生經(jīng)常會問一些諸如:“ 現(xiàn)在都是64位的系統(tǒng)了,學習16位的系統(tǒng)有什么用?”“學習匯編語言出去有什么用呢?”等問題,難以激發(fā)學生的學習興趣和熱情,理論化的硬件教學使得許多學生覺得難學、難懂、難記,認為是“天書”,久而久之,便對硬件課程失去了興趣。

1.3實踐教學時間設置不夠科學,教學與實踐環(huán)節(jié)結(jié)合不夠緊密

由于硬件類課程教學對師資、設備和學生的基礎與能力等方面的要求相對較高,許多新升本科院校由于師資、設備、資金等各方面條件的制約,硬件類課程能砍掉的盡量砍掉,不能砍掉的課程也盡量壓縮課時,大量課時縮減的同時也壓縮了實踐教學的時間,甚至有些實踐課程全部安排到理論課程結(jié)束后再集中開設,學生不能在理論學習的同時通過實踐來加深理解,在一兩周的時間內(nèi)突擊做實驗,教學效果便可想而知了。

1.4實踐類課程教學設計不夠科學,實踐過程缺乏合理安排

與軟件類實驗不同,硬件類課程對實驗條件要就較高,需要有專門的實驗設備,如硬件專業(yè)實驗室一般會配備組成原理、微機原理、單片機和DSP的試驗箱,以及萬用表,電烙鐵、測試卡等儀器。但是由于實驗室等各種原因,使得硬件實驗一般都是幾個學生分成一組做實驗,硬件課程的特點使學生難以投入實際操作;在實驗過程中教師如果再缺乏合理的安排,這樣使得學生實際動手的機會其實并不多,經(jīng)常是一個人做,其他人無事可做;且實踐類課程學時數(shù)有限,而硬件實驗室平時很少開放,學生幾乎無法進行創(chuàng)新性實驗;在實驗中如果出現(xiàn)錯誤,連線和程序上都可能會有問題,實驗過程相當枯燥且問題難以判斷解決,因此許多學生一次課可能一個設計性實驗都做不出來,只能驗證一下,但僅有驗證往往不能讓學生牢固地掌握知識,更不能有效地鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,對硬件學習的興趣根本無法提高。

2立足創(chuàng)新能力培養(yǎng),構(gòu)建“教學實踐并重”的培養(yǎng)模式

2.1重視教材選擇,及時更新教學內(nèi)容

選取硬件類教材的時候應該挑選一些具有專業(yè)特色的教材,內(nèi)容應與實際應用結(jié)合緊密,既突出基本理論,又要融入計算機硬件類的新技術(shù),在教學的過程中不拘泥于一本教材,可以多角度、多方面的選取參考教材,取長補短。任課教師不能只“教”計算機的硬件知識,在課程開始開設時,首要的任務是給學生介紹該課程的主要內(nèi)容、該課程在計算機專業(yè)中的地位、與相關課程的關系和該課程在實際工作中的應用,以激發(fā)學生學習該課程的興趣,讓學生真正感覺到,該課程離自己的生活并不遙遠。教授的過程中應時刻關注硬件技術(shù)的發(fā)展和更新,結(jié)合實際需求方向及時調(diào)整授課內(nèi)容,使該課程能夠反映學科的前沿,激發(fā)學生的學習興趣。

2.2整合課程的內(nèi)在聯(lián)系,科學合理的設置課程

計算機硬件技術(shù)類課程一般是電路原理類開設在前,計算機原理類開設在后,前后教學的銜接和連貫性很重要。電路原理類包括了電路原理、數(shù)字電路、模擬電路,這三門課程實際可以合并開設,計算機組成原理、微機原理、匯編語言、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口技術(shù)課程均有一定的內(nèi)在聯(lián)系,比如微機原理、匯編語言和接口技術(shù)通常可以合并開設,計算機組成原理和計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合并開設。

2.3加強實踐環(huán)節(jié)的教學,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,僅僅靠課堂的理論知識的傳授是遠遠不夠的,因此加強實踐環(huán)節(jié)的教學是尤為重要的。首先在設計實驗內(nèi)容的時候應該由易到難,即由驗證性實驗→設計性實驗→綜合設計性的實驗,在驗證型實驗中,注重使學生鞏固基本理論,進一步掌握基本概念和基本技能。在普通設計型的實驗中,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、設計能力和動手實踐能力。在這一類實驗中,以學生動手為主,教師輔導為輔,只給定實驗的課題及要達到的目的,中間過程需要學生自己去查閱資料和設計方案,直至最后調(diào)試完成。在綜合設計型實驗中,注重培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的能力,使學生受到更為實際、更加全面的科學研究的訓練。在實踐過程中加大考核力度,對每個學生的實驗完成情況進行統(tǒng)計,提高學生對硬件實踐的重視度。

2.4建立統(tǒng)一、開放的實驗室環(huán)境

因為計算機硬件技術(shù)類實驗需求的設備比較多,可以把單個實驗室的設備進行共享,每個實驗室僅僅是實驗箱的更換,其他的實驗儀器比如計算機、萬用表等都可以共用。開放的實驗環(huán)境是指實驗教學思想的開放,我們把自定義的有綜合性、創(chuàng)新性的實驗稱為開放性實驗,可以選定一些選修內(nèi)容作為開放性實驗內(nèi)容,要求學生自主設計,獨立編程,同時安排硬件實驗室在課余時間能夠開放,讓幾個學生組成一個興趣小組,由實驗的專業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)籌安排輔導,培養(yǎng)學生自主學習的能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻

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