构建计算机硬件“实践驱动式”教学体系的几点想法

王　晶　姚旺生　方　堃　史蓓蕾

摘要:文章针对计算机硬件教学中存在的弊端和问题,提出了构建计算机硬件“实践驱动式”教学体系的几点想法。通过采用开放性实验教学环境、“实践驱动式”的教学模式、基于问题导向的启发式教学方法和理论与实践并重的考核方式,全面培养和提高军校学员的综合素质与创新能力,提高教学质量。

关键词:计算机硬件;实践驱动式;问题导向

中图分类号:G642 文献标识码:A

随着计算机技术及其应用的飞速发展,对军事院校学员的计算机应用能力提出了更高的要求,尤其是需要提高学员的实践能力和创新能力,因此,计算机硬件教学成为了整个教学体系的重要环节。然而,传统的计算机硬件教学存在着很多的弊端和问题,需要对其教学环境、教学模式和教学方法等进行全方面的改革。下面,就此方面的改革,结合计算机基础教育在军队院校中面临的紧迫形式和新的要求,在总结多年教学经验和学员的实际情况基础之上,提出了构建计算机硬件“实践驱动式”教学体系的几点想法。

1传统计算机硬件教学中存在的弊端和问题

1.1理论教学时间多,实践教学时间少,实验设备利用率低

传统的教学模式非常强调理论教学的意义,而忽视了实践教学的作用,在课时的设置上体现的非常明显,理论教学的课时往往是实践教学课时的两倍甚至更多,这就造成了学员只顾应付理论考试,对实验不太重视,从而产生了“只需要死记硬背理论知识就能学好计算机硬件课程”的误区。

另外,由于实践教学的课时很少,造成了实验设备利用率很低,很多设备一年也只使用二三次,这就产生了很大的浪费。

1.2理论教学与实践教学脱节,缺乏相辅相成、前后呼应

理论教学与实践教学严重脱节,理论课的教员只顾将书本上的理论知识讲授完成,不顾理论与实验之间的关系,而实践教学的教员则是设置一些简单的验证性实验,让学员把这些事先设置好的实验进行简单实现即可,也不注意它与哪些理论知识有关系,忽视了原理与现象之间的密切关系,缺乏相辅相成、前后呼应。

1.3实践教学方法僵化,实验内容生硬,实验手段单一

实践教学只采用一成不变的方法,按照实验指导书进行照搬照抄,实验步骤固定,实验内容多以验证性为主,非常生硬,实验手段则很单一。

1.4教学的师资力量不足,教学资源少

由于上课的学员很多,能够进行教学的教员数量相应的比较少,往往一个教员既上理论课又上实验课,而且有的教员带几个班次,并且能够进行实验的设备也很少,往往不能同时满足一个班次中单人单组的使用要求。

1.5学员学习的兴趣不高,主观能动性差

由于计算机硬件类课程的理论都比较抽象,逻辑性不够强,学员对于理论知识又没有深入的体会和理解,从而产生了“学了到底有什么用”的想法,因此,造成了学习的兴趣不高,在做实验的时候也是应付了事,不太重视实践教学的作用,主观能动性很差。

2构建计算机硬件“实践驱动式”教学体系

2.1采用开放性实验教学环境

2.1.1实验设备的开放

将实验设备完全向学员开放,其中实验设备可分为两类:虚拟平台和实作设备。对于虚拟平台,学员可以不用考虑实际器材、技术规则,随心所欲地对虚拟器材进行计算机硬件方面的各种实验,不受环境和时间的影响,按照自己的思路多角度、多路径地进行虚拟仿真实验,具有功能丰富、灵活性强的特点;对于实作设备,学员必须在理解和掌握基本的电路原理的前提下对实际器材,包括芯片组和相关电路,按照标准的技术规则,进行实际操作的实验,这类设备对学员的要求很高,需要专门的实验员进行维护和管理,但对学员的动手能力和创新能力有着很好的锻炼作用。

这两类实验设备都具有多功能可扩展的接口,可以直接支持不受具体教学内容限制的开发型实验项目,或者课程设计、毕业设计以及竞赛项目,具有开放性和通用性的特点。

2.1.2建立实验教学平台

(1) 将多媒体实验教学软件和教学演示录像放到实验教学平台上供学员在任意时间内学习和预习。

(2) 将可选择的实验项目、实验指导书、实验仪器的操作说明、集成电路线路图和功能表等资料放到实验教学平台上提供给学员查阅。

(3) 建立网络平台交流版BBS,教员和学员可以在BBS上发布学习心得体会、实际操作技巧、最新技术等有关方面的消息,从而扩大了教学场所和知识面范围,使之成为一个很有意义的学习交流场所。

(4) 建立实验预定系统,每一个学员都可以对自己将要选做的实验进行提前预定,便于实验室合理的开放。

2.1.3实验时间的开放

实验室根据网络预定系统,可以事先了解到选做实验的内容、实验的器材、实验的对象和实验的时间,从而可以自动生成实验计划表,实验员可以根据计划表中的时间安排进行轮流值班辅导,使学员能够充分地利用课外的时间进行实验,如周一至周五晚上或者周末等,更加有利于实验室的合理开放。

2.2采用“实践”教学驱动“理论”教学的教学模式

针对计算机硬件方面,传统的教学模式,都是教员先讲授那些枯燥和生涩的理论知识,这里面包括大量的电路图、功能表和一些公式等,很多学员学习的兴趣提不起来,并不知道所学的理论知识到底有什么用处,因此很容易造成厌学情绪,在实验中出现按部就班、敷衍了事的现象,需要对这种教学模式进行改革,于是就出现了“实践驱动式”的教学模式。

先让学员通过各种各样的实验,对一些知识和概念有一个初步的了解和印象,从而对其产生浓厚的学习兴趣,产生了刨根究底的想法。根据这种对知识的好奇和渴望,接着,由理论课教员对其进行理论知识方面的讲授教学,让学员切身体验到这些知识到底有什么用处,这些实验现象的背后蕴含着什么原理。又将这些知识和原理在实验中进行进一步的验证和试验,或者进行多方面的扩展和提升。从而形成了“实践教学→理论教学”、“理论教学→实践教学”的良性循环。

这种教学模式,非常注意学员的主观能动性,避免了传统的“填鸭”灌输式教学模式的弊端,能够达到良好的教学效果,在我校开设的“计算机硬件基础”课程中进行了试点,并准备对相关课程进行进一步的推广,学习此课程的学员积极性都很高,很多同学向教员提出了很多很好的问题,能够深入地理解和掌握计算机硬件方面的基础知识和相关原理,总体效果不错。

2.3采用基于问题导向的启发式教学方法

在实际的教学过程中采用基于问题导向的启发式教学方法。其中,将实验内容分为两种形式:虚拟仿真实验和实际操作实验,虚拟仿真实验在虚拟平台完成,实际操作实验在实作设备上完成,又将实验内容分为五个类别:基础演示类、综合设计类、自主研究类、课程设计和毕业设计、研发与竞赛。

基于问题导向的启发式教学方法就是让学员在实践教学的过程中产生问题,启发学员的思维,带着各种各样的问题,进入课堂进行理论教学获取问题的解答和背后的知识,整个过程都由问题进行引导,使学员在学习的过程中有的放矢,能够深入理解、融会贯通。基于问题导向的启发式教学方法的示意图如图1。

2.4采用理论考核和实践考核并重的考核方式

对于学员综合素质的考核中采用理论考核和实践考核并重的考核方式,理论教学的成绩采用平时作业和理论考试相结合的评价方法,而实践教学的成绩应采用知识和能力并重的评价方式,既要重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学员所表现出来的独立分析问题和解决问题的能力及创新意识等。每一次实验都必须完成相应的实验报告,实验报告中包括实验的全部内容,如实验目的、实验设备、实验步骤等,另外还有一个非常重要的环节,那就是实验体会和实验心得,它反映出整个实验的每一个过程和每一个细节,将学员的在实验中发现的所有问题都能表现出来,这为下一步理论教学的有的放矢提供了很好的基础,同时也提高了学员的学习兴趣。我们建议考核成绩的比例设置为:平时作业(10%)、理论考试(45%)、实验报告(45%)。

3计算机硬件“实践驱动式”教学体系的保障

3.1建立一批综合素质高的师资队伍

学校的教员是实施教学活动的灵魂,教员素质的高低将直接影响到教学实施的效果,这就需要无论是理论教学的教员,还是实践教学的教员,都必须努力提高自身的学术水平和业务能力,更重要的是要树立崇高的师德和教风,要以学员为主体,教员要甘于配合学员进行各项教学活动,要有勇于奉献、开拓进取、为培养高素质现代化创新人才而奋斗的拼搏精神。

在实践教学中,由于进行许多实际操作实验,使得实验设备的损坏率会相应的提高,这就对实践教学的相关教员的技术水平提出了更高的要求,要能够保证对设备的及时维修,提高自身的维修保障水平。

3.2理论教学和实践教学相互配合,相辅相成

理论教学和实践教学有着非常密切的关系,实践教学中的许多现象都来自对应的理论知识,而理论知识所带来的问题和线索则是来自实践教学,因此,这两部分教学的教员需要相互配合、共同施训,把学员带入一个丰富多彩的知识海洋,对各种生涩的理论知识有着非常生动的理解和印象,对其将来进一步的学习和事业的发展有着非常重要的作用。

3.3建立一套科学合理的管理规章制度

在实践教学中,必须针对学员、实验课教员和实验室负责人员建立一套科学合理的管理规章制度,确保相关教学工作和管理工作顺利展开,减少了实验设备由于人为而产生的损坏率。如学员实验守则、实验员工作守则、仪器设备管理制度等,达到教学管理的规范化和制度化,为学员提供了一个良好的实践学习环境。

4结束语

由于计算机硬件“实践驱动式”教学体系已经在“计算机硬件基础”课程中进行了试点,并获得了很好的效果,如果能把此教学体系的核心思想充分地实践到计算机硬件类课程的实际教学工作中,将会大大地提高其课程的教学质量和教学效果,从而非常有利于军校学员综合素质和创新能力的培养和提高,因此,计算机硬件“实践驱动式”教学体系的建立是可行的,也是急需的和重要的。

参考文献:

[1] 刘建英,赵坤.“微机组装与维修”教学方案研究与实践[J]. 实验室研究与探索,2006,25(7):841-842.

[2] 刘建英. 计算机硬件开放性实验教学之我见[J]. 高等理科教育,2007(4):105-107.

[3] 岑岗,魏英,王亦军,等. 计算机实用技术开放性实验教学探索[J]. 实验室研究与探索,2004,23(5):19-20.

[4] 王金发,戚康标,何炎明,等. 开放式实验教学的创新性及实践效果[J]. 高等理科教育,2003(6):51-54.

Some Ideas of Building Practice Driving Teaching System of Computer Hardware

WANG Jing, YAO Wang-sheng, FANG Kun, SHI Bei-lei

(Department of Computer Technology, Electronic Engineering School, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract: According to the abuse and problem in teaching process of computer hardware, some ideas of building practice driving teaching system of computer hardware is given in this essay. Through adopting the opening environment of experiment teaching, the practice driving teaching pattern, the heuristic teaching method based on problem oriented, and the assessing way which theory pays equal attention to practice, the integrative diathesis and innovation ability of military academy students is trained and enhanced roundly, and the teaching quality will be improved.

Key words: computer hardware; practice driving; problem oriented