計算機專業(yè)硬件系列課程體系建設(shè)方法
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摘要：在計算機專業(yè)的本科教學過程中，硬件相關(guān)知識的學習一向是計算機教育的重點和難點。闡述了計算機專業(yè)硬件課程教學中所面臨的主要問題和困難。針對這些問題，課題組通過優(yōu)化教學體系、突出認識教育、激勵自主學習等方法，對硬件相關(guān)課程教學方法進行改革。本方法使學生能夠系統(tǒng)地掌握計算機硬件的基礎(chǔ)知識，突破教學難點，為硬件課程的教學提供新的思路和方法。
1概述
隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其應(yīng)用的不斷深入，計算機類專業(yè)的培養(yǎng)方向趨于多樣化。在諸多培養(yǎng)方向中，大部分專業(yè)是基于軟件理論與應(yīng)用方向的偏軟件專業(yè)或軟件工程專業(yè)，而在這些計算機類專業(yè)的本科課程設(shè)置中又以軟件教育為主。計算機硬件相關(guān)課程具有理論性強，不易理解、應(yīng)用范圍廣、與實際工程聯(lián)系緊密等特點。扎實的硬件知識基礎(chǔ)是計算機類人才正確理解計算機，掌握軟件開發(fā)機理的關(guān)鍵，也是本科教育人才區(qū)別于短期培訓軟件開發(fā)人員的重要標志。但由于學生普遍存在著“重軟輕硬”的現(xiàn)象，同時，目前我校的計算機硬件知識教育在知識體系和內(nèi)容等方面存在著不盡如人意的地方,使得部分學生畢業(yè)后無法勝任計算機硬件方面的相關(guān)設(shè)計和應(yīng)用工作。其中，具體問題如下：
1.1課程教學缺乏系統(tǒng)性。
計算機是一個由硬件和軟件組成的龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，計算機知識有著很強的系統(tǒng)性。而在目前的教學中，硬件課程知識與軟件課程知識之間缺乏足夠的交叉和互補，學生無法深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統(tǒng)中的作用。另外，在硬件課程之間也缺乏充分的銜接，有些知識點重復(fù)，有些知識點缺失，這些都導致了學生的知識體系不系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)不健全。
1.2缺乏創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
目前我校中開設(shè)的硬件實驗課程大多以驗證性實驗為主，教師往往提供了實驗的所有環(huán)節(jié)，大部分學生在做實驗的過程中，基本上不對實驗的實用性進行延伸思維，只按設(shè)定好的正確線路、程序、步驟、數(shù)據(jù)一一照做。這樣的實踐不利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，成了另一種形式的理論學習，通過實驗達不到理論與實踐相結(jié)合的目的，達不到培養(yǎng)學生初步科研能力的要求。
1.3在認識方面存在著重軟輕硬的傾向。
目前學生中普遍存在著重軟輕硬的現(xiàn)象，很多學生對硬件課程的了解甚少，認為硬件課程只是學習計算機的內(nèi)部工作原理，在計算機應(yīng)用當中無關(guān)緊要，認識不到硬件技術(shù)在應(yīng)用方面的重要性，再加上相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)難以保證，課程考試評價體系中對硬件實踐能力的不重視，導致學生在學習中缺乏積極性。針對以上問題，通過教學改革方案的實施，努力提高計算機類專業(yè)學生的硬件知識理解與應(yīng)用能力，培養(yǎng)具備軟硬件開發(fā)能力的人才。同時，注重創(chuàng)新能力和科學精神的培養(yǎng)，使學生具備創(chuàng)新思維與工程實踐能力。
2.1建設(shè)思路。
硬件課程體系建設(shè)的核心任務(wù)是全盤考慮各門計算機硬件課程，把他們捆綁起來，統(tǒng)一建設(shè)。在教學內(nèi)容方面，根據(jù)學生的具體情況，修訂教學大綱，既要避免課程內(nèi)容重復(fù)講授現(xiàn)象的發(fā)生，又要做到各門課程的無縫銜接。在教師方面，定期開展研討活動，提高任課教師的教學水平，搞好課堂教學。在實驗方面，充分利用現(xiàn)有實驗設(shè)備，做好驗證型實驗的同時，加大興趣導向的實驗開發(fā)力度，努力提高學生的動手能力。
2.2建設(shè)方法。
本課題組采用的課程建設(shè)方法，按照“整合─分科執(zhí)行─融合”三個階段實施。在課程整合階段，對匯編語言、計算機組成與結(jié)構(gòu)、單片機、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計這幾門課程進行大綱及教案的修訂工作，并重點在如下幾方面進行整合：a.《匯編語言》和《計算機組成與結(jié)構(gòu)》的整合。在《匯編語言》和《計算機組成與結(jié)構(gòu)》中，側(cè)重于計算機硬件的五大部件、尋址方式和指令系統(tǒng)。這樣有利于把“計算機組成原理”中介紹的一般性的知識和具體的微機系統(tǒng)聯(lián)系起來，給學生打下牢固的理論基礎(chǔ)。b.《匯編語言》和《單片機及接口技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》的整合。整合中側(cè)重于硬件編程能力的培養(yǎng)，讓學生認識到不同種芯片的指令與功能共通性。這樣有利于學生透徹地了解目前普遍使用的微機系統(tǒng)，并具備扎實的硬件編程基本功，有利于單片機和嵌入式相關(guān)課程的學習。在分科執(zhí)行階段，依照整合階段所確定的大綱及教案，對學生實施理論知識教育，同時結(jié)合各課程實際情況，在課堂中引入課程認識教育，使學生了解本課程在計算機學科中的地位，調(diào)動學生對硬件課程的學習積極性。在融合階段，在實驗課程中添加例如萬年歷電子表設(shè)計、貪吃蛇游戲機設(shè)計等集趣味性、設(shè)計性、綜合性于一體的實驗，注重培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的能力，使學生受到更為實際、更加全面的科學研究的訓練。此階段實驗的特點是沒有現(xiàn)成的模式可循，學生需要融合所學硬件相關(guān)知識，獨立完成硬、軟件設(shè)計和調(diào)試。
3結(jié)論
本文闡述了面向計算機專業(yè)的硬件系列課程體系建設(shè)方法，本方法將硬件相關(guān)課程通過整合-分科執(zhí)行-融合的過程，使計算機專業(yè)學生在理論上掌握晦澀的硬件知識，同時將硬件知識融會貫通，將所學知識應(yīng)用于實驗、競賽，提高動手能力。為評價本學習系統(tǒng)的有效性，課題組將此系統(tǒng)引入了教學實踐中。根據(jù)課后對學生的調(diào)查，學生普遍反映通過課程系統(tǒng)的建立，學生對硬件知識有了深刻的了解，學習興趣有所提高，起到了良好的效果。
參考文獻
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作者：郭樹強 周欣欣 單位：東北電力大學信息工程學院
