《計算機硬件技術基礎》課程改革的探索與實踐

葛桂萍 李云 朱范德

摘 要：論文分析了計算機偏軟專業(yè)開設《計算機硬件技術基礎》課程的定位及教學中存在的問題，圍繞課程整合、課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方法、教材建設等方面對課程改革進行了探索，并闡述了課程改革的成效。

關鍵詞：硬件技術基礎 課程整合 教學方法 考核方法 教材建設

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0141-02

對計算機偏軟專業(yè)而言，在教學培養(yǎng)目標方面，掌握必要的計算機硬件基礎知識非常重要，能促進培養(yǎng)全面發(fā)展的、具有扎實功底的系統(tǒng)設計和開發(fā)的高級人才，但具體開設哪些硬件課程？在本科的哪些階段開設？學生需要掌握哪些硬件知識？掌握到什么程度？具備哪些硬件實踐能力？這些問題都是培養(yǎng)方案中需要切實解決的、非常重要的問題。

《計算機硬件技術基礎》是我院軟件工程、網(wǎng)絡工程、信息安全等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課程，其目的是對于計算機偏軟專業(yè)如軟件工程、信息安全等只需要通過一門計算機課程精煉的學習，就能夠掌握必備的計算機基本的硬件知識，從而培養(yǎng)具有扎實硬件基礎的 高級設計開發(fā)人員。

該文通過該課程的定位分析，圍繞課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方法等方面對該課程的教學改革進行了一系列的探索和實踐。

1 課程的定位

本課程定位在大專院校計算機偏軟專業(yè)如軟件工程專業(yè)、軟件學院各專業(yè)、網(wǎng)絡工程專業(yè)、信息安全專業(yè)等對計算機硬件基礎需要有一定了解，同時也無需安排多學時、多門課程的教學要求，以《計算機組成原理》課程教學大綱為主線，涵蓋數(shù)字邏輯與設計、微型計算機與接口技術和計算機系統(tǒng)結構等相關硬件課程的內容并進行有機的銜接，達到一門課程完成對計算機硬件系統(tǒng)涉及內容講解的目標。課程圍繞如何理解和構建一臺簡單的計算機硬件系統(tǒng)為目標，全面而系統(tǒng)地講解計算機組成的工作原理，同時以最具代表性的Intel 8086為背景，簡要講述微處理器及常用的接口電路的原理，并從計算機系統(tǒng)結構的角度講述了提高計算機系統(tǒng)性能的各種方法和技術[1]。

目前，這門課程安排在大一的下學期開設，先導課為《計算機導論》，共80課時，除了理論教學和實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。

2 課程改革的具體措施

2.1 重視課程內容的建設，突出應用性

《計算機硬件技術基礎》課程涉及的知識點非常多，且內容比較抽象、枯燥，難以理解。內容主要涉及到《數(shù)字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統(tǒng)結構》等四門課程的相關內容，通過調整教學大綱，減少重復度，把上述四門課程整合為一門課程《計算機硬件技術基礎》[2]，從而通過一門課程的學習，就能覆蓋計算機偏軟專業(yè)所需掌握的硬件知識；同時對教學內容進行優(yōu)化和調整，精煉教學內容，突出重點，以注重能力培養(yǎng)為目標，重點講述計算機組成的工作原理，并強調微機原理及接口技術的應用。另外，增加目前廣泛使用的32位機的硬件技術，確保教學內容與時俱進，激發(fā)學生的學習興趣。

2.2 改善教學手段、改革教學方法

不斷改革教學方法和教學手段，改變傳統(tǒng)的灌輸式教學模式，根據(jù)教學內容，提倡啟發(fā)式、討論式教學方式，在教學過程中，注意學生學習能力的個體化差異，注重因材施教。另外，在課程教學中積極探索研究性教學方法，改變傳統(tǒng)教學以教師為主的現(xiàn)象，體現(xiàn)以學生為主導，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生自主式、探究式學習能力。

2.3 加強實踐教學、提升動手能力

該課程的實踐教學環(huán)節(jié)除了實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。在實驗教學環(huán)節(jié)，改革實驗教學內容與體系，不斷更新實驗項目、實驗內容；在課程設計環(huán)節(jié)，突出綜合性、應用性，不斷提高學生的動手能力、實踐能力。

2.4 改革考核方法、實行“教考分離”

改革傳統(tǒng)考試中的“誰任教，誰出卷”的考核方法，課程組通過多次研討，規(guī)范課程的教學大綱、重點、難點，建立《計算機硬件技術基礎》試題數(shù)據(jù)庫，并每年更新10%的試題，每次考試前根據(jù)題型、知識點、難度等從試題庫中抽題組卷，從而對課程實行“教考分離”，避免了任課教師不同，試卷的要求和難度不同的情況。課程考核后，課程組還需進一步對試卷進行分析和對課程進行考試后的總結，并以此促進下一輪課程教學質量的提高。

2.5 依托網(wǎng)絡教學平臺、豐富網(wǎng)絡教學資源

在課程建設的同時，不斷加強網(wǎng)絡教學平臺的建設，制作了多媒體課件，并逐步完成課堂教學視頻的制作。依托揚州大學網(wǎng)絡教學平臺，本課程的教學資源如教學大綱、教案、課件、教學視頻、實驗指導、習題等全部上網(wǎng)，并設置了疑難解答[3]。通過網(wǎng)絡教學平臺，彌補了課堂教學受時間、空間控制的不足，方便了師生間的交流，提高了教學效果。另外，制定了網(wǎng)絡教學資源更新計劃，更新比例要求每年不低于10%。

2.6 強化師資隊伍的建設、不斷提高教學水平

結構合理的師資隊伍是課程建設的關鍵，是合格人才培養(yǎng)的基礎和保證。通過成立《計算機硬件技術基礎》課程組，建立了一支由教學水平高、工程能力強的、教授領銜的，副教授、講師等教師組成、老中青搭配的硬件教學團隊[4]，保證了課程建設的連貫性。課程組注重培養(yǎng)骨干教師，尤其加強對青年主講教師的培養(yǎng)，積極鼓勵青年教師參加各類學術會議和培訓，通過老教師指導、課程組研討、督導聽課、學生反饋等手段不斷提升教師的教學水平，同時鼓勵青年教師積極參與企業(yè)工程項目，提高工程實踐能力，以實踐促進教學。

3 成效

近幾年來，課程組對《計算機硬件技術基礎》課程不斷進行深入的改革與探索，在課程建設方面開展了一系列工作，取得了以下成效。

3.1 整合教學內容、優(yōu)化課程體系

針對計算機偏軟專業(yè)的培養(yǎng)要求，課程組通過多次研討，對該專業(yè)所需掌握的硬件知識進行歸納、整理，并重新制定了教學大綱。在課程的內容方面，圍繞“硬件”這條線，整合了《數(shù)字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統(tǒng)結構》等四門課程的相關內容，減少了重復度，突出了重點，突出了應用性，同時在教學中穿插介紹當前最新的計算機知識點，確保教學內容與時俱進。

3.2 構建了多層次的實踐教學體系

本課程實踐性、應用性比較強，為加強課程的實踐教學，構建了課程實驗、課程設計等多層次的實踐教學體系。在實驗環(huán)節(jié)，主要完成數(shù)字邏輯實驗、計算機部件實驗、微機接口等方面實驗，為提升學生的動手能力，在實驗項目設計方面，既有簡單的驗證性實驗，又有一定難度的設計性實驗和綜合性實驗，通過實驗難度的不斷提高，循序漸進地培養(yǎng)學生的思考能力、創(chuàng)新能力。在課程設計環(huán)節(jié)，突出應用性，把匯編程序、FPGA、硬件設計等內容結合起來，進一步培養(yǎng)了學生的動手能力和綜合能力。

3.3 加強了實驗室的建設

現(xiàn)有的硬件技術基礎實驗設備比較落后，遠遠滯后于現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，通過多方調研，及時維護現(xiàn)有實驗設備，同時更新、引進先進的硬件設備，從而大大改善了實驗室的硬件設備，實現(xiàn)教學與時俱進，為培養(yǎng)高質量的人才奠定必要的基礎。為滿足對學生課后開放實驗室的需求，同時為提高實驗室設備的技術含量和使用效率，下一步，將制定創(chuàng)新性、開放式實驗室規(guī)劃及開放計劃，鼓勵學生利用課余時間到實驗室來積極參與實驗及科研項目，從而進一步加強學生的動手能力、綜合能力[5] 。

3.4 強化了教材建設

為配合課程體系、教學內容的改革，課程組結合多年的教學經(jīng)驗，編寫了兼具“實用”和“創(chuàng)新”特色的教材《計算機硬件技術基礎》，2011年由機械工業(yè)出版社出版。本教材共分為11章，第一章概述；第二章介紹數(shù)字電路與邏輯設計的基本知識；第三章至第八章重點講述了計算機組成原理的內容，介紹了運算器部件、存儲器部件、控制器部件、總線和指令系統(tǒng)等；第九章到第十章以Intel 8086微處理器為背景，講述了微型計算機的基本原理以及常用的接口電路及其使用方法；第十一章討論了指令流水線、多處理機系統(tǒng)等基本概念和工作原理[1]。

通過對全書內容進行精心編排，使得教材內容銜接流暢、深淺適當、通俗易懂；覆蓋知識面寬、敘述簡練、重點突出；滿足了一門課程涵蓋計算機硬件系統(tǒng)涉及內容的講解要求。目前該教材在我院軟件工程專業(yè)已使用四輪，學生使用效果較好，后續(xù)還將繼續(xù)對教材內容進行更新，確保教學內容與時俱進。

4 結語

《計算機硬件技術基礎》是一門理論性、實踐性都很強的課程，如何針對不同專業(yè)的培養(yǎng)目標，適應不同層次學生的教學要求，做到因材施教，提高學生創(chuàng)新能力，課程改革是關鍵，該課程為計算機偏軟專業(yè)的學生通過一門課程的學習，掌握必備的硬件知識作了有益的探索。在課程教學過程中，由于涉及知識點較多，要注意突出重點，強化應用，另外在教學過程中要及時反映硬件發(fā)展的新技術，做到與時俱進。

參考文獻

[1] 李云，葛桂萍.計算機硬件技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2] 孫德文.計算機硬件課程改革與建設探討[C]//大學計算機課程報告論壇論文集.2006.

[3] 黃偉，馮徑.《計算機硬件技術基礎》課程教學改革探索[J].現(xiàn)代計算機，2011（5）：36-37.

[4] 曹磊.計算機硬件課程教學改革探索[J].淮北師范大學學報，2011，32（2）：93-96.

[5] 黃鵬，郭文成.淺談電氣信息類專業(yè)微機原理及應用課程教學及實驗方法改革[J].科技信息，2010（33）：142.