基于EDA技術(shù)的計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建

謝君科

摘要：計算機硬件實驗教學(xué)體系在構(gòu)建過程中，雖然已經(jīng)取得了一定的效果，但是還存在較多的問題，院校對于計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建的問題進(jìn)行解決中將EDA技術(shù)理念作為核心理念。該文就將對于計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建進(jìn)行研究，對于計算機硬件實驗教學(xué)體系中存在的問題提出筆者本人的意見。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；計算機專業(yè)；硬件體系；實驗教學(xué)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0148-02

信息技術(shù)在發(fā)展中最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)就是硬件技術(shù)，我國信息發(fā)展水平與硬件技術(shù)的發(fā)展之間有著直接性關(guān)聯(lián)。各大高校在計算機專業(yè)實際教育中，整個教學(xué)的核心內(nèi)容都是硬件類課程的教育。計算機專業(yè)在對于硬件類課程實際教育中主要都采取實驗平臺進(jìn)行研究，在實驗中掌握學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，這種實驗性教學(xué)模式對于學(xué)生實踐能力的養(yǎng)成具有關(guān)鍵性作用。伴隨著信息技術(shù)快速發(fā)展中，各大高校計算機專業(yè)在實際教育中，硬件實驗教學(xué)體系中存在較多的問題。

1 計算機硬件實驗教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)計算機硬件實驗教學(xué)模式已經(jīng)不能夠滿足學(xué)生對于計算機技術(shù)的了解，對于學(xué)生硬件實踐能力的培養(yǎng)存在較大的困難。

1.1硬件設(shè)備投入高，硬件項目開發(fā)周期長

各大高校在計算機硬件教學(xué)中，都需要在硬件實驗中投入大量的資金作為教學(xué)支持，并且各種硬件在實際教學(xué)中擁有較大的消耗，就需要高校在硬件設(shè)備上投入更高的資金數(shù)量，對于計算機硬件教學(xué)進(jìn)行保證。計算機硬件類課程在實際教育中，硬件實驗所需要的時間周期也較長，高校在硬件教學(xué)中應(yīng)該對于硬件性項目研究中應(yīng)該持續(xù)性研究，教師在實際教學(xué)中擁有較高的知識儲備及電子學(xué)知識理論知識，擁有豐富的教學(xué)經(jīng)驗，在實際教育中能夠靈活應(yīng)用各種硬件設(shè)計。計算機硬件實驗教學(xué)中需要對于實驗設(shè)備進(jìn)行更新，滿足學(xué)生對于先進(jìn)計算機硬件設(shè)計的要求[1]。

1.2教學(xué)實驗臺的設(shè)計針對性強，硬件線路相對固定，實驗內(nèi)容受硬件設(shè)計的制約

傳統(tǒng)計算機硬件實驗教學(xué)中，學(xué)生在實驗設(shè)計中擁有較高的針對性，主要就是對于某類課程進(jìn)行研發(fā)設(shè)計，造成學(xué)生在實際實驗中所能夠設(shè)計的硬件線路較為固定，實驗內(nèi)容的更新也受到了較大的制約。高校計算機硬件類設(shè)備在實際更新中，在沒有足夠的資金進(jìn)行保證的情況下，計算機硬件類課程教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新將無法保證。

1.3硬件實驗教學(xué)彼此脫節(jié)；缺乏系統(tǒng)化的實驗體系

高校計算機專業(yè)在硬件類課程教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容種類較多，不同種類課程在實際教育的過程中存在一定的關(guān)聯(lián)，學(xué)生對于硬件類課程的全部教育中，學(xué)生能夠?qū)τ谟嬎銠C硬件知識進(jìn)行整體性認(rèn)識。但是教師在實際教育中，缺乏對于計算機硬件教學(xué)整體性認(rèn)識，學(xué)生能夠?qū)τ谟嬎銠C進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計。對于計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建中，應(yīng)該對于不同硬件類課程進(jìn)行整體性分析，了解硬件類課程之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而對于硬件課程進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計。計算機硬件實驗教學(xué)體系的構(gòu)建對于學(xué)生計算機能力的培養(yǎng)具有重要的作用[2]。

2 構(gòu)建基于EDA技術(shù)的計算機硬件實驗教學(xué)體系

EDA技術(shù)在科技水平不斷發(fā)展中，已經(jīng)取得了較為明顯的成果，為計算機硬件實驗教學(xué)中存在的問題解決提供了新的途徑，讓計算機專業(yè)的學(xué)生能夠擁有更高的計算機硬件知識。計算機硬件實驗教學(xué)構(gòu)建中應(yīng)用EDA技術(shù)，能夠?qū)⒂嬎銠C硬件實驗教學(xué)中傳統(tǒng)方式進(jìn)行更新，讓高校計算機專業(yè)硬件類教學(xué)能夠向設(shè)計方向發(fā)展。在西方先進(jìn)國家的計算機硬件類課程中，計算機硬件實驗室中已經(jīng)擁有較為完善的計算機組成原理實驗，在實際實驗中將EDA技術(shù)在整個教學(xué)中貫穿，對于計算機硬件設(shè)計進(jìn)行邏輯上的創(chuàng)新。計算機硬件實驗在實際實驗中需要通過相對應(yīng)軟件進(jìn)行完成，在實驗中并不需要導(dǎo)線進(jìn)行連接，對于設(shè)計完畢的內(nèi)容修改也較為容易，學(xué)生也能夠擁有更加多樣性的教學(xué)設(shè)計方案[3]。

2.1研究計算機專業(yè)硬件類課程之間的關(guān)系，設(shè)計遞進(jìn)層次的實驗結(jié)構(gòu)

計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建中，應(yīng)該科學(xué)合理性設(shè)計教學(xué)結(jié)構(gòu)，增加對于計算機硬件實驗教學(xué)課程之間的關(guān)聯(lián)，突出邏輯性在計算機硬件實驗教學(xué)體系中的地位，加強不同課程內(nèi)知識點的連接，能夠為學(xué)生進(jìn)行全面性教育。

2.1.1基礎(chǔ)設(shè)計

基于EDA技術(shù)的計算機硬件實驗教學(xué)體系構(gòu)建中，最為基礎(chǔ)性的構(gòu)建基礎(chǔ)性實驗結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在實際實驗學(xué)習(xí)中能夠?qū)τ谑怯布惣蓟A(chǔ)技能及方式進(jìn)行認(rèn)識，方便學(xué)生對于深層次的計算機硬件實驗知識進(jìn)行了解。如，教師在為學(xué)生講解計算機硬件知識結(jié)構(gòu)中的組合邏輯電路實驗設(shè)計過程中，可以首先對于計算機硬件原理結(jié)構(gòu)實驗中的邏輯性電路設(shè)計進(jìn)行講解，讓學(xué)生能夠?qū)τ谶壿嬰娐穼嶒灣醪竭M(jìn)行認(rèn)識，進(jìn)而讓學(xué)生通過EDA技術(shù)在計算機實驗課堂上對于邏輯電路進(jìn)行設(shè)計，學(xué)生在通過EDA技術(shù)對于邏輯電路設(shè)計過程中能夠?qū)τ诮處煂嶋H講解的知識深層次進(jìn)行認(rèn)識，了解不同設(shè)計形式在實際設(shè)計中的應(yīng)用情況，對于計算機硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)也能夠清晰掌握。EDA技術(shù)在計算機硬件實驗教學(xué)中基礎(chǔ)設(shè)計中進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)鹘y(tǒng)實驗教學(xué)中的驗證性實驗進(jìn)行更替，學(xué)生在充分掌握計算機硬件基礎(chǔ)性設(shè)計基礎(chǔ)及技巧的過程中，還能夠加深對于知識的理解及認(rèn)識[4]。

2.1.2綜合設(shè)計

EDA技術(shù)在計算機硬件實驗教學(xué)中進(jìn)行引用，能夠?qū)W(xué)生在實際學(xué)習(xí)中掌握的全部計算機硬件知識進(jìn)行綜合性應(yīng)用，學(xué)生在實驗過程中能夠使用現(xiàn)代化的設(shè)計理念，對于計算機硬件系統(tǒng)進(jìn)行針對性設(shè)計。綜合設(shè)計實驗層次就是將學(xué)生在計算機硬件知識結(jié)構(gòu)中的多門學(xué)科內(nèi)的知識點綜合性應(yīng)用，學(xué)生在對于計算機硬件進(jìn)行設(shè)計中，能夠?qū)⒂嬎銠C硬件相關(guān)設(shè)計語言進(jìn)行描述，完成對于計算機硬件的控制器設(shè)計，優(yōu)化計算機硬件設(shè)計。綜合設(shè)計實驗層次是以單獨計算機硬件實驗課程作為前提，將計算機硬件課程中的全部知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合性設(shè)計，為學(xué)生創(chuàng)建統(tǒng)一的設(shè)計平臺，學(xué)生對于計算機硬件知識結(jié)構(gòu)整體性認(rèn)識。綜合設(shè)計實驗層次能夠?qū)⒂嬎銠C硬件系統(tǒng)復(fù)雜性設(shè)計任務(wù)進(jìn)行實現(xiàn)，讓學(xué)生在實際設(shè)計中能夠?qū)τ谟嬎銠C硬件知識結(jié)構(gòu)靈活應(yīng)用[5]。

2.1.3應(yīng)用研究設(shè)計

對于計算機硬件及軟件研究設(shè)計中，都需要對于根據(jù)實際實驗設(shè)計出的模型對于計算機硬件應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實際應(yīng)用操作，這樣不僅僅能夠讓計算機硬件實驗課程在實際教學(xué)中對于不同科目硬件知識進(jìn)行教學(xué)，更是學(xué)生對于計算機硬件系系統(tǒng)整體性認(rèn)識，將計算機硬件系統(tǒng)與軟件設(shè)計相結(jié)合，學(xué)生對于計算機硬件系統(tǒng)實際設(shè)計環(huán)境更加了解，保證學(xué)生計算機硬件系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生對于計算機硬件系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)及實際應(yīng)用環(huán)境更加了解。學(xué)生對于計算機硬件系統(tǒng)中的嵌入式設(shè)計項目進(jìn)行設(shè)計的過程總，主要實驗設(shè)計的目的就是讓學(xué)生對于計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用設(shè)計進(jìn)行針對性練習(xí)，對于計算機硬件系統(tǒng)整體環(huán)境全面性認(rèn)識，最終保證學(xué)生對于計算機硬件課程知識掌握水平[6]。

2.2以EDA技術(shù)為紐帶構(gòu)建階段性、層次化的實驗教學(xué)體系

筆者對于計算機硬件課程體系進(jìn)行研究中發(fā)現(xiàn)，計算機硬件實驗課程教學(xué)體系在實際構(gòu)建中應(yīng)該進(jìn)行階段性、層析化的實驗教學(xué)體系設(shè)計，EDA技術(shù)在實際構(gòu)建中作為紐帶，保證計算機硬件實驗課程的整體性。

2.2.1數(shù)學(xué)邏輯層次實驗

數(shù)學(xué)邏輯層析實驗就是對于計算機硬件實驗教學(xué)體系中的常用邏輯性進(jìn)行設(shè)計，學(xué)生在實際設(shè)計中能夠?qū)τ谟嬎銠C硬件常用實用功能能加了解，學(xué)生也能夠靈活應(yīng)用EDA技術(shù)。

2.2.2計算機組成原理層次實驗

計算機組成原理層次實驗就是對于計算機硬件系統(tǒng)中的大規(guī)模器件進(jìn)行設(shè)計，增加學(xué)生對于整個計算機系統(tǒng)實踐水平。

2.2.3計算機體系結(jié)構(gòu)層次實驗

計算機體系結(jié)構(gòu)層析實驗就是對于計算機硬件系統(tǒng)中的控制器等進(jìn)行的設(shè)計實驗，能夠?qū)⒂嬎銠C各環(huán)節(jié)進(jìn)行整體性設(shè)計，完善計算機硬件系統(tǒng)運行效率，讓學(xué)生對于計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次更加了解。

3 實現(xiàn)基于EDA技術(shù)上的計算機硬件實驗系統(tǒng)的措施

3.1 增加EDA技術(shù)教學(xué)課程

EDA技術(shù)在計算機硬件實驗課程中主要以實際應(yīng)用為主，也是計算機硬件實驗課程教學(xué)中的主要組成成分，EDA技術(shù)能夠為學(xué)生對于計算機硬件進(jìn)行層次性講解，學(xué)生在最短的時間內(nèi)對于EDA技術(shù)的原理及技巧也能夠較為靈活掌握，對于EDA技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)清晰認(rèn)識。

EDA技術(shù)在實際應(yīng)用中是通過開發(fā)板作為平臺進(jìn)行應(yīng)用，其實EDA技術(shù)在計算機硬件實驗系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，不僅僅是讓學(xué)生能夠?qū)τ谟嬎銠C硬件系統(tǒng)設(shè)計工具進(jìn)行了解，更重要的是讓學(xué)生能夠?qū)τ诂F(xiàn)代化數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方式及理念金西寧了解，在實際設(shè)計中能夠通過形式化的方式將計算機硬件電路設(shè)計，最終保證學(xué)生對于計算機硬件設(shè)計水平[7]。

3.2 精選實驗內(nèi)容，優(yōu)化試驗設(shè)置

教師在為學(xué)生選擇計算機硬件系統(tǒng)實驗內(nèi)容過程中，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，精選一些實驗內(nèi)容，突破傳統(tǒng)計算機硬件實驗內(nèi)容選擇上的局限性。例如可以將基礎(chǔ)設(shè)計實驗更替?zhèn)鹘y(tǒng)驗證性實驗，實驗內(nèi)容可以將對于學(xué)生實驗?zāi)芰M(jìn)行針對性訓(xùn)練。教師在對于學(xué)生計算機硬件實驗課程設(shè)計上，應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)生對于實驗?zāi)康男缘脑O(shè)計，在實際實驗中全部實驗流程都由學(xué)生獨立完成，這樣不僅僅能夠讓學(xué)生對于計算機硬件課程中的基礎(chǔ)性知識及技巧重新認(rèn)識，還能夠提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的積極性，保證學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量[8]。

4 結(jié)論

計算機在實際應(yīng)用中具有較強的實踐能力要求，學(xué)校在對于計算機課程實際教育中，應(yīng)該更加計算機發(fā)展情況開展教學(xué)工作，讓學(xué)生在實際教學(xué)中能夠?qū)⒂嬎銠C理論知識與實踐相結(jié)合。構(gòu)建計算機硬件實驗體系就是希望能夠?qū)W(xué)生對于計算機硬件相關(guān)知識能夠全面掌握，保證教育質(zhì)量。

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