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摘要:在計算機專業(yè)的本科教學(xué)過程中,硬件相關(guān)知識的學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)體系、突出認(rèn)識教育、激勵自主學(xué)習(xí)等方法,對硬件相關(guān)課程教學(xué)方法進行改革。本方法使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握計算機硬件的基礎(chǔ)知識,突破教學(xué)難點,為硬件課程的教學(xué)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(xùn)軟件開發(fā)人員的重要標(biāo)志。但由于學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(dǎo)致了學(xué)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(xué)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(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),成了另一種形式的理論學(xué)習(xí),通過實驗達(dá)不到理論與實踐相結(jié)合的目的,達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生初步科研能力的要求。
1.3在認(rèn)識方面存在著重軟輕硬的傾向。
目前學(xué)生中普遍存在著重軟輕硬的現(xiàn)象,很多學(xué)生對硬件課程的了解甚少,認(rèn)為硬件課程只是學(xué)習(xí)計算機的內(nèi)部工作原理,在計算機應(yīng)用當(dāng)中無關(guān)緊要,認(rèn)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(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏積極性。針對以上問題,通過教學(xué)改革方案的實施,努力提高計算機類專業(yè)學(xué)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(xué)精神的培養(yǎng),使學(xué)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(xué)內(nèi)容方面,根據(jù)學(xué)生的具體情況,修訂教學(xué)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(xué)水平,搞好課堂教學(xué)。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(dǎo)向的實驗開發(fā)力度,努力提高學(xué)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(xué)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(xué)生認(rèn)識到不同種芯片的指令與功能共通性。這樣有利于學(xué)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(xué)習(xí)。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(xué)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(rèn)識教育,使學(xué)生了解本課程在計算機學(xué)科中的地位,調(diào)動學(xué)生對硬件課程的學(xué)習(xí)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(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力,使學(xué)生受到更為實際、更加全面的科學(xué)研究的訓(xùn)練。此階段實驗的特點是沒有現(xiàn)成的模式可循,學(xué)生需要融合所學(xué)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(xué)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(xué)知識應(yīng)用于實驗、競賽,提高動手能力。為評價本學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效性,課題組將此系統(tǒng)引入了教學(xué)實踐中。根據(jù)課后對學(xué)生的調(diào)查,學(xué)生普遍反映通過課程系統(tǒng)的建立,學(xué)生對硬件知識有了深刻的了解,學(xué)習(xí)興趣有所提高,起到了良好的效果。
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作者:郭樹強 周欣欣 單位:東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院