面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的高校計算機專業(yè)課程優(yōu)化

徐立 白金牛

[摘 要] 從高校計算機專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生計算機系統(tǒng)能力的角度出發(fā)，以“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”課程為例，通過分析計算機專業(yè)教學(xué)體系中各門課程的層次化關(guān)聯(lián)以及“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”這門課程在計算機專業(yè)教學(xué)體系中的位置，給出了這門課程與后續(xù)課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與整合的具體措施，經(jīng)論證，可以有效地提升大學(xué)生的計算機綜合應(yīng)用技能和素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞] 計算機系統(tǒng)能力;數(shù)字邏輯基礎(chǔ);優(yōu)化;整合

[作者簡介] 徐 立（1983—），女，內(nèi)蒙古人，碩士，包頭醫(yī)學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與硬件技術(shù)教研室副主任、副教授，研究方向

為計算機教育與計算機圖像處理;白金牛（1967—），男，內(nèi)蒙古人，碩士，包頭醫(yī)學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長、教授，研

究方向為計算機教育與計算機網(wǎng)絡(luò)。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0296-02? ? [收稿日期] 2019-11-25

一、計算機專業(yè)系統(tǒng)能力的培養(yǎng)需求與內(nèi)涵

隨著計算機科學(xué)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會產(chǎn)業(yè)形態(tài)發(fā)生了重大變化，計算機系統(tǒng)化應(yīng)用日益深化，這就要求高校計算機專業(yè)優(yōu)化、改進人才培養(yǎng)方案，要深化計算機系統(tǒng)觀這一教育理念，整合計算機體系理論與實踐教學(xué)內(nèi)容，即培養(yǎng)具備計算機系統(tǒng)能力的學(xué)生才符合當(dāng)前社會市場需求。

計算機系統(tǒng)能力是指理解并掌握計算機硬、軟件協(xié)同工作與相互作用機制，并能自主運用系統(tǒng)觀對計算機系統(tǒng)進行分析、設(shè)計、調(diào)優(yōu)和檢錯的能力[1]。培養(yǎng)具備計算機系統(tǒng)能力的學(xué)生就是讓學(xué)生不僅要掌握計算機系統(tǒng)的理論體系，還要能夠?qū)嵺`構(gòu)造計算機應(yīng)用系統(tǒng)。這就需要深入理解系統(tǒng)觀下的計算機軟、硬部件的工作交互方式及邏輯關(guān)聯(lián)，這不僅需要計算機專業(yè)知識體系的更新與擴展，還必須強化、提升其系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新能力。近年來，計算機系統(tǒng)能力的培養(yǎng)已成為國內(nèi)外高校計算機專業(yè)教學(xué)的改革方向與研究熱點。

二、計算機專業(yè)在系統(tǒng)能力培養(yǎng)中存在的問題

計算機專業(yè)教學(xué)體系中過度強調(diào)層次化，課程之間的銜接與關(guān)聯(lián)考慮不夠，缺乏全面的系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。高校計算機專業(yè)教學(xué)體系通常按照層次化的教學(xué)體系組織教學(xué)內(nèi)容，各門課程相互獨立、共同構(gòu)成復(fù)雜計算機系統(tǒng)中的子系統(tǒng)集合，這種方法符合計算機設(shè)計的一般原則與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，簡化了教學(xué)難度。

但是，教學(xué)體系內(nèi)容上過度強調(diào)層次化，使得各門課程教學(xué)內(nèi)容的縱向關(guān)聯(lián)體現(xiàn)較少，教學(xué)方法強調(diào)課程內(nèi)部的橫向分析而忽略了課程間的縱向銜接、關(guān)聯(lián)，學(xué)生能夠掌握單獨每門課程的教學(xué)內(nèi)容，但缺乏計算機整機系統(tǒng)的概念，難以形成一條貫穿整機系統(tǒng)的知識主線，在實際系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的實踐操作中往往難以學(xué)以致用。因此，計算機系統(tǒng)能力的建設(shè)要取得良好效果，必須對計算機體系內(nèi)的課程進行有效的知識體系的優(yōu)化與整合，圍繞一個完整計算機系統(tǒng)框架組織內(nèi)容，加強學(xué)生的計算機系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。

三、“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”課程在計算機專業(yè)課程體系中的位置

計算機專業(yè)體系教學(xué)中，課程間的層次化結(jié)構(gòu)如圖1所示，自底層向上層依次涵蓋了從具體器件模塊、電路到抽象實踐應(yīng)用的全過程。

“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”是高校計算機專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)計算機硬件體系的入門課程。從高校本科教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計算機系統(tǒng)能力的角度分析，計算機專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備：（1）計算機系統(tǒng)的整體概念，在理解縱向體系層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，掌握軟、硬件部件與操作系統(tǒng)的工作關(guān)聯(lián)及具體實現(xiàn);（2）指令系統(tǒng)的設(shè)計，如何更好地與操作系統(tǒng)、程序設(shè)計之間的銜接關(guān)聯(lián);（3）計算機硬件電路的設(shè)計，更好地為上層軟件系統(tǒng)提供服務(wù)。

在內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院計算機專業(yè)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)體系中，系統(tǒng)化的專業(yè)課程設(shè)置包括數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言、計算機組成原理與匯編語言、微機原理與接口技術(shù)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等。數(shù)字邏輯基礎(chǔ)課程位于整個計算機系統(tǒng)課程的底層核心，是基礎(chǔ)入門課程，是后續(xù)硬件專業(yè)課程體系順利開展的前提。由于計算機專業(yè)教學(xué)體系中課程間的層次化結(jié)構(gòu)存在理論知識和實踐操作的銜接、交叉，我系在培養(yǎng)學(xué)生計算機系統(tǒng)能力的指導(dǎo)思想下，深入優(yōu)化、整合我系計算機專業(yè)體系課程的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容，將培養(yǎng)計算機系統(tǒng)能力貫穿在計算機專業(yè)教學(xué)體系的各門課程之中。

四、“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)課程”體系優(yōu)化與整合

“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”這門課程涵蓋了理論與實踐兩部分內(nèi)容，課程的實踐操作性很強，該課程的主要內(nèi)容是與、或、非基礎(chǔ)邏輯門電路和復(fù)合邏輯門電路的組成、原理及電路特性，重點內(nèi)容是MSI組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析與設(shè)計方法，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及555定時器等。

通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握計算機體系中基本邏輯門、MSI器件和各類邏輯電路的知識體系與實踐操作。其中的MSI模塊，如半加器（HA）、全加器（FA）、寄存器等，為后續(xù)專業(yè)課程計算機組成原理與匯編語言、微機原理與接口技術(shù)等提供理論和實踐基礎(chǔ)。

“數(shù)字邏輯基礎(chǔ)”課程的知識結(jié)構(gòu)與后續(xù)專業(yè)課程在計算機專業(yè)教學(xué)體系中的關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖2所示。在培養(yǎng)學(xué)生計算機系統(tǒng)能力的教育理念下，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)與計算機組成原理、微機接口技術(shù)與匯編語言課程在功能部件、電路上的教學(xué)內(nèi)容有交叉。我校的數(shù)字邏輯基礎(chǔ)課程改革以培養(yǎng)學(xué)生的計算機系統(tǒng)能力為依托：（1）以樹立學(xué)生的計算機整機系統(tǒng)概念，培養(yǎng)學(xué)生的計算機系統(tǒng)能力為總目標(biāo);（2）縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)上，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、計算機組成原理、微機接口技術(shù)與匯編語言課程的部分教學(xué)內(nèi)容前后銜接、關(guān)聯(lián)，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)給后續(xù)課程做支撐的同時應(yīng)注意教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)以及不同課程教學(xué)側(cè)重點與系統(tǒng)性問題;（3）橫向?qū)用?，結(jié)合實際應(yīng)用，簡化MSI模塊、各類邏輯電路等內(nèi)容，深化課程體系中系統(tǒng)能力方面的內(nèi)容和實踐操作。

五、結(jié)論

當(dāng)今計算機專業(yè)人才培養(yǎng)迫切需要建立計算機系統(tǒng)觀，強化學(xué)生的計算機系統(tǒng)分析、設(shè)計能力。我系開設(shè)的計算機專業(yè)課程隨著信息技術(shù)與社會需求的發(fā)展也在逐步擴展，從過去單一的以程序設(shè)計語言為主轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在綜合的以計算機系統(tǒng)應(yīng)用、操作實踐技能的培養(yǎng)為主，開設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘、Android應(yīng)用程序設(shè)計、J2EE技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理、病案信息管理等多門熱點專業(yè)課程，并將計算機系統(tǒng)能力與人才培養(yǎng)方案、教學(xué)培養(yǎng)方案相結(jié)合，加強培養(yǎng)計算機系統(tǒng)能力、實踐動手操作和處理具體問題的能力，可以有效提升大學(xué)生的計算機綜合應(yīng)用技能和素質(zhì)。

參考文獻

[1]王志英，周興社，袁春風(fēng)，等.計算機專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)和系統(tǒng)課程體系設(shè)置研究[J].計算機教育，2013（9）：1-6.

[2]艾明晶.基于自動設(shè)計方法的數(shù)字邏輯課程改革研究與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012（9）：151-155.

Optimization and Integration of Computer Professional Courses for Systematic Ability Training：A Case Study of the Course on Digital Logic

XU Li，BAI Jin-niu

（Department of Computer Science and Technology，Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou，Inner Mongolia 014040，China）

Abstract：This paper starts from the computer systematic view--a case study of Digital Logic.It analyzes the implemented layered correlation of each course and the position of the course in the computer professional courses.The concrete measures of optimization and integration is given.The results indicate that the application of computer in the comprehensive and designed experiment of student can be effectively improved.

Key words：computer systematic view;Digital Logic;optimization;integration