計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與模式研究

高燕

摘要：通過(guò)對(duì)硬件課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨困境的分析，提出若干解決措施，從而建立具有系統(tǒng)性和完備性的硬件實(shí)踐教學(xué)體系，建設(shè)良好的硬件類(lèi)課程教師團(tuán)隊(duì)，并調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)硬件類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程的積極性。

關(guān)鍵詞：硬件課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）02-0109-02

Abstract： Through the analysis of the difficulties the hardware experiment teaching is facing， this paper puts forward several measures. Therefore， a hardware experimental teaching system with system and completeness is established； a good teacher team of hardware courses is built； and the enthusiasm of the students is mobilized.

Key words： hardware course；experimental teaching；teaching system

1 引言

現(xiàn)代社會(huì)中，各種各樣的電子產(chǎn)品，如手機(jī)、電腦、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐，甚至是最容易被人們忽略的電燈，都在人類(lèi)的生活中占據(jù)了不可或缺的位置。因此，對(duì)硬件分析設(shè)計(jì)方面的要求也隨之增多，高校中與硬件知識(shí)相關(guān)的課程日益突顯出了其重要性。然而很多學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)，例如計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案依然是以軟件理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用為主，硬件知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用仍舊處于次要的地位，學(xué)生在硬件方面的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力尤為不足[1]。

因此，怎樣建立科學(xué)合理的硬件課程教學(xué)體系就成為了亟待解決的問(wèn)題。

2 硬件課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困境

2.1 硬件課程重視度不高

現(xiàn)在許多高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)依然以軟件理論和應(yīng)用為主，軟件類(lèi)課程學(xué)習(xí)起來(lái)較為容易，通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)也能夠很快看到學(xué)習(xí)的成果，學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的積極性較強(qiáng)[2]。與之相反，硬件類(lèi)課程的內(nèi)容大多較為枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)較為吃力，而且實(shí)驗(yàn)效果也不那么盡如人意。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器陳舊

很多高校里的硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新?lián)Q代較慢，加上儀器自身不同程度的損壞，很多硬件實(shí)驗(yàn)的效果并不理想。學(xué)生更會(huì)覺(jué)得晦澀難懂，沒(méi)有成就感。而且，很多硬件課程不能跟上硬件知識(shí)發(fā)展的腳步，例如“計(jì)算機(jī)組成原理和匯編語(yǔ)言”課程的內(nèi)容依然圍繞者80x86系列CPU為主要模型進(jìn)行教學(xué)，和CPU的高速發(fā)展脫節(jié)，不能適應(yīng)實(shí)際需求[3]。

2.3 實(shí)驗(yàn)教材很少

目前，關(guān)于硬件類(lèi)課程的實(shí)驗(yàn)教材不多，適應(yīng)每個(gè)學(xué)校自身情況的教材更是一書(shū)難求[4]。

因此，每個(gè)高校都應(yīng)該從自身的人才培養(yǎng)方案入手，建立起科學(xué)合理的硬件類(lèi)課程的實(shí)踐教學(xué)體系。

3 建立科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)體系

在充分調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校2013版人才培養(yǎng)方案的修訂，對(duì)硬件類(lèi)課程的課程體系進(jìn)行了調(diào)整，從而構(gòu)建出具有系統(tǒng)性和完備性的硬件實(shí)驗(yàn)課程體系。該課程體系由硬件系列課程、與該課程配套的實(shí)踐課程、以及部分課程的課程設(shè)計(jì)三部分組成。從第二學(xué)期到第七學(xué)期整整三個(gè)學(xué)年里都有相應(yīng)的硬件類(lèi)實(shí)踐課程安排。硬件系列課程包括“電路基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)組成原理和匯編語(yǔ)言”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”等課程。與這些課程配套實(shí)踐課程包括“電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐”、“計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐”、“匯編語(yǔ)言實(shí)踐”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)踐”、“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)踐”。從而保證了每門(mén)主要的硬件課程都有與之相應(yīng)的實(shí)踐課程。在此之上，還開(kāi)設(shè)了“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)”。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生必須在兩、三周內(nèi)獨(dú)立完成一個(gè)小型應(yīng)用電路的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該門(mén)課程所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，還可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，從而對(duì)課程的后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。在課程安排的同時(shí)注意先導(dǎo)課程和后續(xù)課程之間的順序和銜接，從易到難，逐步提高，從而達(dá)到逐漸強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力的目的[5]。

4 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，和地方企業(yè)行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生硬件技能的要求，修訂相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，形成一系列的前后內(nèi)容具有承接性的硬件課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為了使學(xué)生提高對(duì)硬件設(shè)計(jì)的興趣，在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的實(shí)踐課程中，針對(duì)編碼器和譯碼器的應(yīng)用問(wèn)題，引入采用優(yōu)先編碼器作為主要器件的8人搶答器，以及以譯碼器作為主要器件的三人表決器的設(shè)計(jì)。同時(shí)指出依據(jù)優(yōu)先編碼器設(shè)計(jì)出的搶答器存在那些弊端，從而留出思考和改進(jìn)的余地。通過(guò)有趣的案例，增加學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)硬件課程的興趣。而遺留的電路缺陷可以在后續(xù)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”的實(shí)踐課程中進(jìn)行改進(jìn)。也體現(xiàn)了先導(dǎo)和后續(xù)實(shí)踐課程之間的聯(lián)系和知識(shí)量的增加。

5 建設(shè)教師隊(duì)伍，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作

硬件課程講授起來(lái)本就有些枯燥，因此好的授課教師才能夠引起學(xué)生對(duì)這門(mén)課的興趣，吸引學(xué)生想去更深入的了解硬件知識(shí)。而要想成為好的硬件課程授課教師，一是需要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)；二是講授硬件體系課程的教師最好能夠?qū)⒈緦?zhuān)業(yè)的所有硬件課程都講授一遍，從最底層的硬件基礎(chǔ)課程到最高層的應(yīng)用型課程。全部講授一遍的目的不僅僅是教師自身知識(shí)的融會(huì)貫通，而且可以在講授中發(fā)現(xiàn)課程之間承上啟下的關(guān)系，明確前置課程和后續(xù)課程之間的聯(lián)系，講課中就會(huì)有針對(duì)性的強(qiáng)調(diào)和后續(xù)課程有關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，為后續(xù)課程的進(jìn)行打好基礎(chǔ)；三是推廣集體備課，通過(guò)集體備課教師之間可以交流講課的心得，經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)度。對(duì)課程中的難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容的講授方法進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，從而達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同進(jìn)步的目的。

6 革新教學(xué)理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

在傳統(tǒng)的教育理念中，教師是授課的主體，學(xué)生習(xí)慣依賴教師的講授和指導(dǎo)，而不去自己積極主動(dòng)的思考問(wèn)題和解決問(wèn)題[6]。這樣培養(yǎng)的學(xué)生必然缺乏創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，是難以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求的。因此在授課過(guò)程中要盡量引入案例教學(xué)，以案例為驅(qū)動(dòng)引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)的熱情。同時(shí)要注意先導(dǎo)課程和后續(xù)課程之間的聯(lián)系，尤其是后續(xù)課程中要用到的先導(dǎo)課程中的知識(shí)一定要點(diǎn)出來(lái)，并且從縱向的角度將這個(gè)知識(shí)點(diǎn)講的透徹一些。

7 引入網(wǎng)絡(luò)資源，拓展課堂

近幾年來(lái)，MOOC作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)渠道，為學(xué)生在課后進(jìn)行課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)提供可非常便捷的平臺(tái)。只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)學(xué)生都能可以在任何地方通過(guò)計(jì)算機(jī)免費(fèi)聆聽(tīng)全世界各個(gè)名牌大學(xué)優(yōu)秀教師的授課。因此，教師在上課的過(guò)程中，可以推薦幾個(gè)和本門(mén)課程相關(guān)的MOOC資源，并可以在課件休息的時(shí)間里播放一些相關(guān)的MOOC視頻，提高學(xué)生對(duì)MOOC這種新興資源的興趣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在課后登錄相關(guān)網(wǎng)站進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。而又因?yàn)镸OOC具有較高的開(kāi)放性，任何人都可以免費(fèi)注冊(cè)學(xué)習(xí)，也就難免具有較高的輟學(xué)率，學(xué)習(xí)者必須要有較高的自律能力才能堅(jiān)持學(xué)完整個(gè)課程。針對(duì)這一缺陷，教師能夠起到一定的引導(dǎo)和督促作用，可以經(jīng)常在課堂教學(xué)中例舉MOOC課程中有趣的內(nèi)容或者案例，維持學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)MOOC課程的熱情。

通過(guò)以上措施，科學(xué)合理的硬件實(shí)踐教學(xué)體系建立了起來(lái)，硬件類(lèi)課程教師隊(duì)伍的整體水平得到了提升，學(xué)生學(xué)習(xí)硬件類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程的積極性也被調(diào)動(dòng)了起來(lái)。有更多的學(xué)生愿意在課余的時(shí)間多學(xué)習(xí)硬件課程的相關(guān)知識(shí)，完成一些實(shí)用有趣的硬件電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了。這也就達(dá)到了硬件課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的最終目的。

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