普通高校计算机硬件技术教学与实践初探

徐明鹃 方新丽

摘要本文对目前普通高校计算机专业硬件技术教学和实践存在的现状进行分析,并结合自己的经验从教学、实验方法等方面探讨了在计算机硬件技术教学中如何培养学生的创新能力。

关键词计算机;硬件;创新

中图分类号G64文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0071-01

0引言

目前,计算机硬件技术类课程主要包括数字/模拟电路、计算机组成原理、微型计算机原理及应用、接口技术、单片机原理、嵌入式系统等课程,这些课程作为计算机专业学生必修的专业基础课程,一般在大二或大三与计算机软件类课程同时开设,通过这些硬件课程的学习,学生应该掌握计算机各个组成部件的基本的工作原理并且具备一定的硬件设计开发能力,可是,一直以来,因为硬件类课程理论性强,涉及较多的抽象概念,教学难度大且实践环节薄弱等问题的存在使得学生中普遍存在“重软轻硬”的现象。特别是对于新升本科院校,由于师资、软硬件资源等原因使得这些问题尤为突出。本文结合多年来的硬件教学实践,对新升本科院校计算机硬件技术类课程教学与实践过程中存在的问题进行分析和探讨,并针对这些问题提出一些改进的办法。

1计算机硬件技术类教学与实践存在的问题

1.1软硬件课程设置不够合理,衔接不充分

计算机系统是软件和硬件紧密结合的复杂系统,硬件类和软件类课程也相辅相成,构成了完整、科学的计算机专业知识体系。在设计计算机专业教学计划的时候并没有充分考虑到硬件课程和软件课程的交叉性和互补性,造成了软硬件课程内容之间的衔接不够,学生对计算机硬件教学中突然出现的大量的比较零碎、枯燥的专业名词一时无法理解;另外,在硬件课程之间也缺乏充分的衔接,有些知识点重复,如:中断概念在计算机组成原理、汇编语言程序设计和微机接口技术中都有涉及,却都不完整,无法使得学生对中断有整体清晰的认识,这些都导致了学生的知识体系不系统、结构不健全。

1.2教学内容陈旧,教学过程过于理论化

计算机硬件技术类教学内容的更新速度远远滞后于计算机技术的发展,无法适应当前人才培养的需要。如:微型计算机原理与应用一直都是以16位的8086/88为教学主要内容,很多教材虽然涉及32位等其他的系统,但都是简略带过,而且对于在当前应用领域处于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技术涉及较少,课程内容的设置与学生现实接触的计算机系统反差太大,许多学生经常会问一些诸如:“ 现在都是64位的系统了,学习16位的系统有什么用?”“学习汇编语言出去有什么用呢?”等问题,难以激发学生的学习兴趣和热情,理论化的硬件教学使得许多学生觉得难学、难懂、难记,认为是“天书”,久而久之,便对硬件课程失去了兴趣。

1.3实践教学时间设置不够科学,教学与实践环节结合不够紧密

由于硬件类课程教学对师资、设备和学生的基础与能力等方面的要求相对较高,许多新升本科院校由于师资、设备、资金等各方面条件的制约,硬件类课程能砍掉的尽量砍掉,不能砍掉的课程也尽量压缩课时,大量课时缩减的同时也压缩了实践教学的时间,甚至有些实践课程全部安排到理论课程结束后再集中开设,学生不能在理论学习的同时通过实践来加深理解,在一两周的时间内突击做实验,教学效果便可想而知了。

1.4实践类课程教学设计不够科学,实践过程缺乏合理安排

与软件类实验不同,硬件类课程对实验条件要就较高,需要有专门的实验设备,如硬件专业实验室一般会配备组成原理、微机原理、单片机和DSP的试验箱,以及万用表,电烙铁、测试卡等仪器。但是由于实验室等各种原因,使得硬件实验一般都是几个学生分成一组做实验,硬件课程的特点使学生难以投入实际操作;在实验过程中教师如果再缺乏合理的安排,这样使得学生实际动手的机会其实并不多,经常是一个人做,其他人无事可做;且实践类课程学时数有限,而硬件实验室平时很少开放,学生几乎无法进行创新性实验;在实验中如果出现错误,连线和程序上都可能会有问题,实验过程相当枯燥且问题难以判断解决,因此许多学生一次课可能一个设计性实验都做不出来,只能验证一下,但仅有验证往往不能让学生牢固地掌握知识,更不能有效地锻炼学生发现问题、解决问题的能力,对硬件学习的兴趣根本无法提高。

2立足创新能力培养,构建“教学实践并重”的培养模式

2.1重视教材选择,及时更新教学内容

选取硬件类教材的时候应该挑选一些具有专业特色的教材,内容应与实际应用结合紧密,既突出基本理论,又要融入计算机硬件类的新技术,在教学的过程中不拘泥于一本教材,可以多角度、多方面的选取参考教材,取长补短。任课教师不能只“教”计算机的硬件知识,在课程开始开设时,首要的任务是给学生介绍该课程的主要内容、该课程在计算机专业中的地位、与相关课程的关系和该课程在实际工作中的应用,以激发学生学习该课程的兴趣,让学生真正感觉到,该课程离自己的生活并不遥远。教授的过程中应时刻关注硬件技术的发展和更新,结合实际需求方向及时调整授课内容,使该课程能够反映学科的前沿,激发学生的学习兴趣。

2.2整合课程的内在联系,科学合理的设置课程

计算机硬件技术类课程一般是电路原理类开设在前,计算机原理类开设在后,前后教学的衔接和连贯性很重要。电路原理类包括了电路原理、数字电路、模拟电路,这三门课程实际可以合并开设,计算机组成原理、微机原理、汇编语言、计算机系统结构、接口技术课程均有一定的内在联系,比如微机原理、汇编语言和接口技术通常可以合并开设,计算机组成原理和计算机系统结构合并开设。

2.3加强实践环节的教学,培养学生创新能力

培养学生的创新能力,仅仅靠课堂的理论知识的传授是远远不够的,因此加强实践环节的教学是尤为重要的。首先在设计实验内容的时候应该由易到难,即由验证性实验→设计性实验→综合设计性的实验,在验证型实验中,注重使学生巩固基本理论,进一步掌握基本概念和基本技能。在普通设计型的实验中,注重培养学生的创新意识、设计能力和动手实践能力。在这一类实验中,以学生动手为主,教师辅导为辅,只给定实验的课题及要达到的目的,中间过程需要学生自己去查阅资料和设计方案,直至最后调试完成。在综合设计型实验中,注重培养学生综合运用所学知识的能力,使学生受到更为实际、更加全面的科学研究的训练。在实践过程中加大考核力度,对每个学生的实验完成情况进行统计,提高学生对硬件实践的重视度。

2.4建立统一、开放的实验室环境

因为计算机硬件技术类实验需求的设备比较多,可以把单个实验室的设备进行共享,每个实验室仅仅是实验箱的更换,其他的实验仪器比如计算机、万用表等都可以共用。开放的实验环境是指实验教学思想的开放,我们把自定义的有综合性、创新性的实验称为开放性实验,可以选定一些选修内容作为开放性实验内容,要求学生自主设计,独立编程,同时安排硬件实验室在课余时间能够开放,让几个学生组成一个兴趣小组,由实验的专业技术人员统筹安排辅导,培养学生自主学习的能力、动手能力和创新能力。

参考文献

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