计算机硬件实验平台存在的不足和改进策略分析

田雅涵

摘要：计算机硬件实验是计算机教学的重点内容，能够提高学生的动手实践能力，使学生的计算机水平得到大幅度的提升。然而在计算机硬件实验平台中仍然存在着一些不足之处，例如实验器材与教材之间缺乏关联性，实验器材的设计不规范等等，导致计算机硬件实验无法达成预期的效果，严重阻碍了学生的学习。本文将论述计算机硬件实验平台的不足之处，并提出针对性的改进策略，以充分发挥实验平台的作用，从而提高计算机实验的教学效率和教学质量。

关键词：计算机硬件；实验平台；改进策略

一、计算机硬件实验平台的不足

1.实验器材与教材严重脱节

在高校教育中，实验平台是计算机教学中不可或缺的设施，能够帮助学生快速理解计算机的理论知识，并将理论知识和实践技能融合到一起，建立完善的计算机知识体系。然而在计算机实验课上经常会发现实验仪器与教材描述的相差甚远，器材的型号、规格都不符合教学要求，无法进行与之相关的实验。学生不能通过实验来验证所学的知识，也不知道器材的具体操作方式，导致计算机硬件实验课程形同虚设。

2.实验形式过于单一

有些生产厂家为了迎合学校的要求，获得更多的经济利益，生产的实验器材在型号和规格上都与教材一模一样，但是这些器材的功能受到了极大的限制，只能够做书本上要求的固定的几个实验，以便于学生验证书本上的知识内容。这种实验模式过于枯燥、乏味，很难引起学生的学习兴趣，而且严重桎梏了学生的想象力和创新能力，学生的知识也不能得到深化和扩展。

3.实验设计不合理

计算机硬件实验课程是以由浅入深的形式进行设置，先是计算机硬件基础课，再是计算机硬件专业课，这两类课程的设计存在严重的两极分化现象。计算机硬件基础课的实验只需要学生接通电路或者是测量物体获得数据即可，对于学生来说这样的实验太过简单，没有动手练习的必要。而计算机硬件专业实验课又需要学生自己设计复杂的电路，绘制电路图，完成整个电路的制作，这又超出了学生现有的能力范围，因此学生的动手能力始终无法得到提高。

二、计算机硬件实验平台的改进探讨

1.硬件基础实验提倡学生自制实验设备

计算机硬件基础实验课的实验内容较为简单，所需的实验设备制作原理也易于掌握，学生可以尝试运用所学知识自行制作实验设备，锻炼自身的实践技能。例如模拟电路实验中的晶体管共射极单管放大器实验是计算机硬件实验中的一个较为基础的实验，该实验需要掌握放大电路的构成，探索放大器性能的影响因素，并学会测试不同电压下的内外电阻。以往该实验中有完整的实验箱，学生只需要将电路连接好，为电路通电，调节外部电阻和内部电阻，就能够分析出影响放大器性能的关键因素。这种实验形式大多数学生都可以轻而易举的完成，但是从中取得的收获也十分有限。

教师可以让学生独立设计出实验中需要的电路，加大实验的难度。这就要求学生学好电路图的相关知识，知道如何将各个元件精确的组装到一起，使各个零件都能发挥作用。开始的时候学生会不知道该从何处下手，教师应该引导学生，从选择元件开始，到完成电路设计为止，让学生领悟到自制设备的关键点。焊接元件的过程教师应该在旁边进行严格的监督，检验学生对元件的了解程度，是否能够对所有元件进行正确的焊接等等。电路做好后再按照标准的实验流程进行操作，从而完成整个實验。

通过自制设备，学生会对所学的知识更加熟悉，并将其灵活运用到实践中，有助于自身知识的积累和沉淀，还能为学生的毕业设计打下良好的基础。学生在日后经常需要独立解决工作上的各类问题，很多问题都需要过硬的实践能力，所以提前训练学生的动手能力，让学生掌握正确的操作方式和操作技巧，对于培养学生的创新能力来说有着十分重要的意义。

2.硬件专业实验基于模块化设计

计算机硬件专业实验课程的难度较基础课程有了显著的提高，是对计算机知识进行的拓展和延伸，使学生的专业技能能够很好的满足企业的岗位需求。由于计算机专业实验课对学生的实践能力要求较高，如果仍然按照基础实验的标准让学生制作实验设备，只会徒增学生的心理负担，使学生觉得计算机硬件实验太难，自己不能学会，甚至会导致大多数学生放弃计算机硬件的学习。所以在专业实验中可以采用验证理论的方式，让学生能够熟练操作实验设备即可，使学生从实验中获得满足感，以激发学生的学习兴趣。而采用模块化的实验平台对实验设备进行补充和完善，让学生进行拓展仿真练习，赋予了硬件专业实验生活化、创新化的特点，学生会从实验学习中领会解决实际问题的能力。

以数字信号处理课程的快速傅里叶变换（简称m）及其应用实验为例，该实验的目的是加深对傅里叶变换的理解，应用m对信号进行频谱分析，实现序列的线性卷积和相关，通过DFT把信号从时间域变换到频率域，来研究组成信号的频谱成分和变化规律。基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用DFT计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质，进而求出这些短序列相应的DFT并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。

实验室一般使用基于DSP的实验箱完成fft实验，通过装载fft.c程序，演示m算法，并对连续信号进行频谱分析。通过这个实验，学生不仅熟悉m算法原理和应用，而且对A/D采样过程、采样定理、DSP芯片和CCS开发环境都有更深入的了解。教师应根据自己的工作经验正确启发学生，指出不同的计算机语言都可以实现fft算法。通过对学生的引导，可以充分发挥学生的主动性，学生在独立的探索中学到技能，提高自信心，达到实验教学的根本目的。

总结：计算机硬件实验是学生理解和验证所学知识的重要方式，也是学生学习计算机的基础课程。为了提高学生的实践能力和创新能力，计算机硬件实验平台的教学改革势在必行。高校应该摒弃传统的实验—设备一体化原则，在硬件基础课程中让学生自行设计并制作实验设备，为学生创造更多动手实践的机会。同时在硬件专业课程中应使用模块化的实验平台，让学生自己开发软件程序，使硬件和软件真正的结合到一起，从而促进学生计算机水平的全面提高。