“計算機組裝與檢測”實驗教學(xué)改革的思考與實踐

李 越，徐德華，隋 麗

（北京理工大學(xué) 機電學(xué)院，北京 100081）

作為高等教育的重要組成部分，實驗教學(xué)是抽象思維與形象思維、傳授知識與訓(xùn)練技能相結(jié)合的過程，具有課堂理論教學(xué)和其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用［1］。隨著高等教育的改革和素質(zhì)教育的開展，實驗教學(xué)正在隨著人才培養(yǎng)模式的改革進行著深刻的變革。它從過去的驗證理論課教學(xué)的附屬地位，逐步變成相對獨立的教學(xué)體系，成為學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)改革是學(xué)校辦學(xué)的基礎(chǔ)性工作，是學(xué)校發(fā)展和提高的重要條件。我們必須堅持與時俱進的精神，以現(xiàn)代教育的觀點，重新認識實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要地位，把實驗室建設(shè)推向一個新水平，以適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。

1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的不足

1.1 對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)重視不足

由于歷史上的原因，在我國教育體制中，實驗教學(xué)一直處于“從屬”地位［2-4］。雖然近幾年教育觀念已經(jīng)有了很大轉(zhuǎn)變，但是“重知識傳授，輕能力培養(yǎng)”的現(xiàn)象仍然沒有徹底改觀。無論是從計算機硬件課程教學(xué)計劃的制定，還是教學(xué)過程教師主要精力的投入，都放在了基礎(chǔ)理論教學(xué)中，導(dǎo)致了課程與學(xué)生和社會的需求相脫節(jié)，嚴重影響了課程開設(shè)的效果。

1.2 實施方案陳舊

傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法以灌輸、模擬、驗證為主［5-7］，教學(xué)過程中往往是教師給出思路，學(xué)生按照教師的方案和教材上的實驗步驟，按部就班，完成同樣的任務(wù)，拼湊出幾乎相同的實驗報告。這種現(xiàn)狀使實驗淪為理論課的附屬品，學(xué)生在實驗教學(xué)中陷入被動，對實驗的興趣和積極性大大降低［6］，學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性無法得到培養(yǎng)。

1.3 課程設(shè)置不盡合理

目前許多高校都開設(shè)了計算機基礎(chǔ)課程，但是無論是授課的內(nèi)容、教材的選擇還是教學(xué)重點的側(cè)重等，都很難真正按照社會對人才培養(yǎng)在知識、技能和綜合素養(yǎng)等方面的要求來合理設(shè)置。同時，計算機的軟硬件更新?lián)Q代迅速，而高校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容卻不能與時俱進，及時更新，導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)到的知識不能適應(yīng)社會的需求［8］。

1.4 教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新

雖然很多高校都實現(xiàn)了多媒體教學(xué)，但仍有教師上課時照本宣科，師生交流薄弱，課堂氣氛沉悶。有的則過分依賴于電子教案，教師的講課方法單調(diào)，反而失去了原有的講課風(fēng)采，效果不佳。單一的理論＋上機模式，其嚴重弊病是完全由教師主宰課堂，忽視學(xué)生的認知主體作用，不利于具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的創(chuàng)造型人才的成長。

2 實驗教學(xué)改革的思路和方法

針對實驗教學(xué)現(xiàn)狀，必須積極探索計算機類課程實驗教學(xué)改革。實驗教學(xué)的改革應(yīng)當(dāng)從創(chuàng)新性、開放性、互動性和實用性4個方面著手。

創(chuàng)新包括2個方面：一是要注意調(diào)動和激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的創(chuàng)新沖動、創(chuàng)新思維；二是實驗的設(shè)計要有所創(chuàng)新，要與新思維、新觀念符合，要讓學(xué)生在一個完整真實的問題情境中產(chǎn)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新的要求。通過設(shè)計開放式架構(gòu)，打破學(xué)科框架，消除跨學(xué)科教育的障礙，建立跨學(xué)科教育的機制，打破實驗實訓(xùn)場所的封閉性，增加實驗場所的開放時間，為學(xué)生提供更加便利的實驗環(huán)境，從而增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情［9-10］。提倡互動作用的團隊文化，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動中學(xué)習(xí)和傳播知識。在實驗內(nèi)容的選取上，以專業(yè)技能和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為主線，注重實用性，對于一些過時的或在實際應(yīng)用中很少出現(xiàn)的，取消或縮減，相應(yīng)增加一些針對目前流行的計算機應(yīng)用技術(shù)的實驗。

根據(jù)以上思路，計算機應(yīng)用類課程實驗教學(xué)改革的重點應(yīng)該是實驗內(nèi)容的設(shè)計與更新、實驗教學(xué)方法的改進以及實驗組織與管理的創(chuàng)新。

計算機應(yīng)用類課程教學(xué)包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)2個部分，根據(jù)計算機應(yīng)用類課程的學(xué)科特點，應(yīng)把理論教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)內(nèi)容徹底分開，構(gòu)建計算機應(yīng)用類課程實驗教學(xué)體系，以實驗項目來組織實驗性教學(xué)內(nèi)容，實驗教學(xué)獨立設(shè)課、獨立考核，以掌握專業(yè)技能和實踐能力為重點，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標，改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的“實驗圍繞理論教學(xué)轉(zhuǎn)”的模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，拓寬學(xué)生的思路。

3 “計算機組裝與檢測”課程歷史簡介

計算機已經(jīng)成為當(dāng)今大學(xué)生不可或缺的工具，廣泛應(yīng)用于日常工作、學(xué)習(xí)、生活和娛樂中。我國高等院校的計算機基礎(chǔ)教學(xué)，重視計算機語言、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、多媒體和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的教學(xué)，也就是說偏重于計算機軟件的教學(xué)，對計算機硬件方面的教學(xué)并沒有引起足夠重視。然而，計算機硬件知識對學(xué)生來講也十分重要。

在計算機的使用中，學(xué)生往往面臨著計算機的選購與升級、硬件性能指標和工作原理、計算機基本維護以及故障的發(fā)現(xiàn)和排除等諸多問題，如果僅局限于對計算機軟件的學(xué)習(xí)，一旦計算機發(fā)生硬件故障就不知所措，只能尋求計算機專業(yè)人員來解決，帶來時間的浪費和經(jīng)濟的損失。雖然計算機原理和制造技術(shù)比較復(fù)雜，但計算機的組成卻非常簡單。學(xué)習(xí)拆裝計算機、掌握計算機硬件原理和一般的維護、維修對當(dāng)今大學(xué)生來講，不僅是一門實用的技能，而且有助于促進對軟件的學(xué)習(xí)。由此可見，在高等院校中開設(shè)計算機組裝與檢測、維護的課程十分必要。

在這樣的背景下，從2000年開始，我院將“電子實踐”課程由“半導(dǎo)體制作”改為“計算機組裝與檢測”。課程改革目的就是給非計算機專業(yè)的本科生創(chuàng)造一個學(xué)習(xí)計算機軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和計算機維護的實驗基地，培養(yǎng)學(xué)生理論學(xué)習(xí)與動手實踐相結(jié)合、理論學(xué)習(xí)與計算機應(yīng)用相結(jié)合的努力。通過實際操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生計算機的動手能力、應(yīng)用能力，滿足社會對計算機綜合型人才的需要。

課程改革之初，學(xué)院實驗中心使用的僅為奔騰I代的計算機，學(xué)生也沒有個人計算機，因此，計算機的內(nèi)部構(gòu)件對他們非常神秘，甚至沒有幾個學(xué)生見過CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等計算機硬件，更別提裝過操作系統(tǒng)。實驗室試驗性地抽出部分計算機供學(xué)生做拆裝實驗，從學(xué)生上課時認真聽講、積極討論和拆裝計算機時的全神貫注，能夠看出學(xué)生對課程的興趣和認可。最終通過理論學(xué)習(xí)和動手實踐，每個學(xué)生都按要求獨立完成了計算機的拆裝與故障排除，達到了課程預(yù)期目的，這也為“計算機組裝與檢測”課程的繼續(xù)開設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。

迄今為止，“計算機組裝與檢測”課程已為1998級至2012級的本科生開設(shè)，總共有4 900多名學(xué)生參加了實驗課程改革。經(jīng)過課程訓(xùn)練，幾乎每個學(xué)生都能夠組裝、調(diào)試計算機，獨立解決常見硬件故障，達到了課程開設(shè)的目的。

4 “計算機組裝與檢測”實驗教學(xué)改革

4.1 摸索有效的教學(xué)方法

4.1.1 參與式教學(xué)法和分組實驗法

根據(jù)計算機相關(guān)課程實際情況，將參與式教學(xué)法、分組實驗法融入教學(xué)中。

在參與式教學(xué)法中，授課教師根據(jù)實踐教學(xué)目標與教學(xué)內(nèi)容設(shè)置若干個教學(xué)主題或問題，組織學(xué)生圍繞這些主題或問題進行討論并進行實驗，然后讓學(xué)生上臺介紹實驗過程和解決方案，變“教師講”為“學(xué)生講”，最后教師進行點評講解。例如在講解計算機故障與維護時，授課教師通過人為設(shè)置一些計算機的常見故障，組織學(xué)生討論故障的原因和排除故障的方法，并由學(xué)生實際操作排除故障、講述排故心得。這種教學(xué)方式讓學(xué)生充分參與到教學(xué)過程中來，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性［11］，讓學(xué)生成為了課堂真正的主角。

在分組實驗法中，學(xué)生通常3人自由組合為一個小組，實行“組長負責(zé)制”，組長組織小組討論決定拆裝的機型（臺式機、筆記本），研究拆裝機方案，確定故障原因和排故方法，小組分工合作，共同完成計算機拆裝和故障定位排除的實驗，最后組長向全體學(xué)生匯報［12］。分組實驗法一方面解決了計算機實驗設(shè)備緊缺的矛盾，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生的分工協(xié)作能力和團隊精神，提高了參加工作后的適應(yīng)能力。

4.1.2 授課內(nèi)容與時俱進

授課內(nèi)容要密切結(jié)合當(dāng)今社會計算機技術(shù)的發(fā)展與需求。計算機的發(fā)展日新月異，更新?lián)Q代速度非常迅速。以Intel芯片組為例，短短幾年時間，就經(jīng)歷了由915到975的發(fā)展，目前應(yīng)用比較多的是P77、Z77系列。

在每一次新技術(shù)的進步帶給計算機性能的提高的同時，計算機硬件的性能指標、接口都會發(fā)生改變，若授課內(nèi)容不能與時俱進，不僅會大大降低課程的時效性和實用性，同時也會影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，對于每一屆學(xué)生，實驗室都會邀請中關(guān)村電腦公司的技術(shù)人員，攜帶最新的計算機硬件來課堂講解、演示和組裝。

隨著計算機的發(fā)展，越來越多的學(xué)生傾向于使用便于攜帶的筆記本計算機，因此筆記本計算機的選購、維護、升級與故障排除等問題越來越顯著。實驗中心針對上述情況，近年來也將筆記本計算機的拆裝納入教學(xué)范圍。實驗中心引進了數(shù)臺近幾年的二手筆記本計算機，用于教學(xué)演示和分組拆裝實驗。筆記本計算機的拆裝實驗在學(xué)生當(dāng)中十分搶手，因為不僅能深入了解筆記本計算機的硬件組成，而且可以提高動手操作能力。拆裝實驗后，學(xué)生紛紛表示受益匪淺，今后筆記本計算機升級、清理灰塵和上硅脂，自己就能完成。

4.1.3 加強實驗環(huán)節(jié)的訓(xùn)練

課程安排1／3學(xué)時的上機操作，結(jié)課時將獨立拆裝計算機、調(diào)試計算機、安裝操作系統(tǒng)等實際動手操作作為考核方式，因此引起了學(xué)生對平時拆裝實驗的足夠重視。

學(xué)生進入計算機實驗室，首先要對實驗室中存放的舊計算機進行通電檢查，如果能正常啟動，再拆卸，如果學(xué)生沒有先檢查機器就盲目拆卸下來部件，在組裝完畢通電后發(fā)現(xiàn)機器啟動不了，就不知道是該機器原來就有問題還是由于自己拆裝的問題，這就會使學(xué)生達不到應(yīng)有的訓(xùn)練效果。

經(jīng)過在實驗室拆裝計算機、零距離地接觸計算機各種配件后，學(xué)生會準確把握計算機性能、識別計算機配件并能夠正確排除計算機故障，使學(xué)生的動手能力得到了有效的訓(xùn)練和提高。

4.1.4 開展模擬仿真實驗

利用多媒體教學(xué)設(shè)備和虛擬機軟件進行實驗。在“計算機組裝與檢測”課程中，拆裝計算機實驗是最能提高學(xué)生動手能力和實踐效率的環(huán)節(jié)，但是考慮到受課程時間限制和實驗過程對硬件的損耗等問題，有些實驗并不能允許學(xué)生在計算機硬件上反復(fù)實驗練習(xí)。

利用多媒體技術(shù)將實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個模擬實驗過程，讓學(xué)生在仿真模擬中多次練習(xí)硬件拆裝。通過虛擬機軟件，學(xué)生可以在計算機上反復(fù)地進行CMOS設(shè)置、硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)安裝等實驗。利用多媒體仿真技術(shù)和虛擬機軟件進行實驗，不僅可以減少硬件設(shè)備的損耗，還能大大提高學(xué)生掌握計算機硬件拆裝維護方法和步驟的效率，同時這也是教師檢測和考核學(xué)生學(xué)習(xí)情況和效果的一種有效方式。

此外，教師鼓勵學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，推薦學(xué)生瀏覽太平洋電腦網(wǎng)、中關(guān)村在線等主流計算機硬件資訊網(wǎng)站，讓學(xué)生認識更多最新的計算機硬件設(shè)備，在網(wǎng)站上自行選取各個硬件進行虛擬攢機、閱讀計算機故障相關(guān)的案例等，從而自行對所學(xué)知識進行運用與擴展。

4.1.5 注重實驗報告和課程心得體會的撰寫

實驗報告要求結(jié)合課上理論知識，針對所拆裝的機型寫出實驗過程。由于實驗室的計算機種類和機型較多，授課教師設(shè)置的故障也不同，因此考核中基本上每個學(xué)生都會遇到不同的情況。與傳統(tǒng)實驗中學(xué)生的實驗報告千篇一律完全不同，我院“計算機組裝與檢測”的實驗報告，每個學(xué)生都會結(jié)合自己遇到的情況來完成，每篇實驗報告都會有不同的特色，達到了實驗報告撰寫的目的。

在經(jīng)過理論知識學(xué)習(xí)和動手實踐后，要求學(xué)生總結(jié)出學(xué)習(xí)這門課程的心得體會，目的在于鍛煉學(xué)生總結(jié)概括的能力，讓學(xué)生構(gòu)筑對于整個課程的學(xué)習(xí)思維體系，對學(xué)到的知識融會貫通、學(xué)以致用。在心得體會中，不少學(xué)生還為課程改革出謀劃策，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面提出了不少好的意見和建議。

4.2 加強實驗設(shè)備保障

雖然課堂中輔導(dǎo)教師耐心講解、不斷示范，學(xué)生也能夠認真聽講，但由于大多數(shù)學(xué)生并沒有拆裝計算機的經(jīng)驗，動手能力不強，實驗中的不當(dāng)操作造成了不少計算機硬件的損壞，這使得實驗室供學(xué)生拆裝的計算機越來越少。針對這一情況，實驗中心一方面積極與學(xué)校實驗設(shè)備處聯(lián)系，申請了大量各學(xué)院、各單位使用淘汰的計算機，以填補實驗所需，同時還通過修理廢舊計算機、購買二手配件組裝計算機等方式，為實驗中心創(chuàng)造實驗條件。

這種實驗設(shè)備的獲得途徑導(dǎo)致了實驗計算機在品牌、配置、技術(shù)參數(shù)和性能指標方面的差異，也帶來了硬件連接方式的不同，這無疑給教學(xué)增加了難度。但是，學(xué)生有機會接觸不同年代、不同配置的計算機硬件，并參與其拆裝與排故，不僅增長了見識、提高了動手能力，而且對計算機硬件及其發(fā)展有了更深刻的理解。

4.3 加強實驗室建設(shè)

實驗教學(xué)條件建設(shè)是實現(xiàn)實驗教學(xué)改革的載體，是實現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的物質(zhì)基礎(chǔ)，以現(xiàn)代化的實驗設(shè)施裝備的實驗教學(xué)可促進教學(xué)手段的改革和教學(xué)質(zhì)量的提高，進而促進教學(xué)觀念、模式和方法的全面改革。

近幾年來，學(xué)校非常重視改善實驗室條件，不斷加大投入，更新硬件設(shè)施條件和實驗室環(huán)境，學(xué)校還投入資金對原實驗室墻面、地面、門窗及電路進行了全面系統(tǒng)的改造。教學(xué)實驗臺套數(shù)增多了，而且實驗室的面積也增加了，實驗開出率也有了很大提高，并在支持學(xué)生參加學(xué)科知識競賽和科技創(chuàng)新活動，推進實驗課程體系改革及實驗教學(xué)內(nèi)容、方法改革等方面做出重大貢獻，為人才培養(yǎng)和本科生實驗教學(xué)奠定了堅實基礎(chǔ)。

4.4 實驗教學(xué)改革的成效

該課程在面向21世紀本科生“電子實踐”課程的改革與創(chuàng)新中，獲得學(xué)校第十一屆優(yōu)秀教學(xué)成果三等獎。結(jié)課時學(xué)生表示，此課程講授內(nèi)容新穎、理論聯(lián)系實際、信息量大，培養(yǎng)了他們的動手能力，是上大學(xué)以來最受歡迎、最有意義的課程之一。在每年學(xué)生的評教中，該課程滿意度得分均在90分以上，受到了廣大學(xué)生的認可。

5 結(jié)束語

隨著計算機的發(fā)展，大學(xué)生對計算機應(yīng)用能力的需求不斷提高，不能夠僅局限于對計算機語言和應(yīng)用軟件掌握，還應(yīng)當(dāng)重視計算機硬件理論基礎(chǔ)和實際操作能力，因為其無論是在學(xué)校還是社會都有著廣泛的應(yīng)用。因此，高校必須重視對學(xué)生計算機硬件理論基礎(chǔ)和實際操作能力的培養(yǎng)，通過合理設(shè)置課程、改進教學(xué)方法、加強實驗室建設(shè)、科學(xué)合理安排實驗等措施，幫助學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)、提高動手實踐能力，讓學(xué)生走上工作崗位后，都能夠?qū)W以致用，真正發(fā)揮出課程改革的作用。

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