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第1篇

目前國內(nèi)高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類主干課程從低到高分成數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。主要存在兩個(gè)問題：一是教學(xué)內(nèi)容相對老化：課程內(nèi)容講述以中小規(guī)模、集成電路設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)，與當(dāng)前大量使用大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和EDA工具的大趨勢不符合；二是各課程之間尤其是數(shù)字邏輯和計(jì)算機(jī)組成原理的各知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。計(jì)算機(jī)組成原理的控制器設(shè)計(jì)以微程序方法為主，與當(dāng)今廣泛采用的RISC處理器的硬接線法控制器技術(shù)不相適應(yīng)。

計(jì)算機(jī)組成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是對設(shè)計(jì)好的部件進(jìn)行連線，學(xué)生對各部件的具體實(shí)現(xiàn)并不是很清楚。我們希望通過教學(xué)內(nèi)容的改革，使學(xué)生能深入了解計(jì)算機(jī)尤其是CPU部件的硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，為后續(xù)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)打下。

2數(shù)字邏輯與部件硬件課程設(shè)計(jì)課程內(nèi)容更新分

2.1數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)內(nèi)容

基礎(chǔ)部分內(nèi)容包括兩大部分。第一部分是VHDL語言和EDA工具的使用。我們講述的所有內(nèi)容都要求學(xué)生能用VHDL語言描述，EDA工具選擇與實(shí)驗(yàn)配套的Xilinx　ISE，與實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)不同，課堂內(nèi)容中主要使用仿真部分功能。第二部分是電路基礎(chǔ)部分包括組合電路部分的基本的邏輯門，多路器和譯碼器，算術(shù)電路。時(shí)序電路部分的觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器、有限狀態(tài)機(jī)。有限狀態(tài)機(jī)是CPU控制器的基礎(chǔ)，除了要求掌握用觸發(fā)器和邏輯門實(shí)現(xiàn)外，還要學(xué)生掌握用計(jì)數(shù)器和多路器實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)。講述密碼鎖實(shí)現(xiàn)的兩種方法：一種實(shí)現(xiàn)方法是傳統(tǒng)的作為一個(gè)整體的有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。第二種方法是把整個(gè)有限狀態(tài)機(jī)分成兩部分：數(shù)據(jù)通路由數(shù)據(jù)寄存器、多路選擇器和比較器構(gòu)成；控制器的有限狀態(tài)機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)通道的狀態(tài)對數(shù)據(jù)通道進(jìn)行控制。在有限狀態(tài)機(jī)中引入數(shù)據(jù)通道和控制單元的概念，加深學(xué)生對計(jì)算機(jī)部件及其相互關(guān)系的理解。

2.2計(jì)算機(jī)部件相關(guān)內(nèi)容

這部分內(nèi)容主要講述三大部分內(nèi)容：一是指令系統(tǒng)，以RISC架構(gòu)的MIPS指令系統(tǒng)為主線；二是在講述了密碼鎖的基礎(chǔ)上引入CPU的數(shù)據(jù)通路及控制器的實(shí)現(xiàn)，控制器講述微程序及硬接線法，并以RISC處理器中常用的硬接線法為重點(diǎn)；第三部分內(nèi)容是綜合前面學(xué)的知識，講述實(shí)現(xiàn)一個(gè)單周期簡單CPU的過程。簡單計(jì)算機(jī)的狀態(tài)單元有程序計(jì)數(shù)器PC、程序存儲器IM、數(shù)據(jù)存儲器DM和寄存器文件RF。程序計(jì)數(shù)器是一個(gè)32位的寄存器：寄存器的輸出值指向當(dāng)前指令，輸入PC′指向下一條指令。程序存儲器只有一個(gè)讀口，它有一個(gè)32位的地址輸入A，32位的數(shù)據(jù)讀輸出（指令）RD。寄存器文件包含32個(gè)32位寄存器，包含兩個(gè)讀口和一個(gè)寫口。每個(gè)讀口對應(yīng)5位地址輸入，A1和A2，對應(yīng)的數(shù)據(jù)口為RD1和RD2，一個(gè)寫口WD3對應(yīng)的5位地址A3。數(shù)據(jù)存儲器可讀寫，如果寫信號WE有效，數(shù)據(jù)從WD口寫入存儲器，否則數(shù)據(jù)從RD口讀出。除此之外，還有加法單元計(jì)算地址及跳轉(zhuǎn)。所有部件用VHDL語言描述，配合實(shí)驗(yàn)課程在實(shí)驗(yàn)儀上完成一個(gè)十多條指令的RISC　CPU的設(shè)計(jì)。

3計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)置

去除重復(fù)的MIPS指令系統(tǒng)，增加新的數(shù)據(jù)級并行內(nèi)容，增加硬件具體實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，分兩步實(shí)現(xiàn)：第一步，在數(shù)字邏輯與部件設(shè)計(jì)的單周期CPU的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)5級流水線（取指、譯碼／讀寄存器、執(zhí)行／有效地址計(jì)算和寫回）的定長指令，硬接線控制器的32位RISC處理器；第二步，實(shí)現(xiàn)一個(gè)直接印象或二路組相聯(lián)的Cache。指令級并行部分包括動(dòng)態(tài)調(diào)度，前瞻執(zhí)行等不適合硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)采用軟件模擬。

4結(jié)束語

第2篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件課程；能力培養(yǎng)；開放實(shí)驗(yàn)平臺

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 24-0008-02

在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系中，無論是專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課還是專業(yè)選修課，基本可以分為兩條主線：一是軟件課程體系；另一個(gè)就是硬件課程體系。一般來說，計(jì)算機(jī)軟件課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)中基本能夠得到重視和加強(qiáng)。而計(jì)算機(jī)硬件課程體系相對比較薄弱。隨著電子技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)與電子科學(xué)技術(shù)相互滲透和融合、硬件軟件化和軟件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技術(shù)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)軟、硬件的融合日益顯著和成熟，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件課程的建設(shè)、硬件課程體系及新的實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)顯得越來越重要和必要。

1計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)思路的改革

計(jì)算機(jī)硬件課程包括：數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)維護(hù)、EDA技術(shù)等。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件課程主要任務(wù)是講授計(jì)算機(jī)的工作原理，以配合計(jì)算機(jī)軟件課程的教學(xué)。而技術(shù)的發(fā)展需要軟硬結(jié)合、軟件硬件化或交融，硬件課程教學(xué)的任務(wù)不但要學(xué)生了解計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、原理，而且要用硬件描述語言進(jìn)行部件及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合軟件知識，能夠設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益普及，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，要培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力。除此以外，計(jì)算機(jī)的維護(hù)也是學(xué)生能力的培養(yǎng)的一個(gè)方面。

本教學(xué)成果是對計(jì)算機(jī)硬件課程進(jìn)行體系改革及教學(xué)內(nèi)容的梳理，確定硬件課程系列中基礎(chǔ)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層分別要講授的知識和學(xué)生應(yīng)該掌握的能力，以及各層之間的銜接和關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，如圖1所示。制定教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、課程設(shè)計(jì)大綱等教學(xué)文件，教改項(xiàng)目的研究，教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編寫，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。教案、多媒體課件的制作。

圖1 計(jì)算機(jī)硬件課程結(jié)構(gòu)

在基礎(chǔ)層，主要是“數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)”課程的建設(shè)，從99年開始對該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，編寫出版了教材，引入可編程器件、ABEL語言，改造實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在2001年獲得江蘇省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。2002年該課程獲得江蘇省二類優(yōu)秀課程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，配合計(jì)算機(jī)組成原理的課程改革，將硬件描述語言從ABEL改為VHDL，引入FPGA技術(shù)的介紹及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在2004年重修編寫出版了教材和編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。主要思路是讓學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本知識和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，能夠設(shè)計(jì)一般的數(shù)字邏輯部件及簡單的數(shù)字系統(tǒng)。所以在課程結(jié)束后安排了1.5周的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以在FPGA芯片上運(yùn)用VHDL語言設(shè)計(jì)如電子鐘、交通燈控制器、電梯控制器等簡單的數(shù)字系統(tǒng)。

在系統(tǒng)層，該層有“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”。其中“計(jì)算機(jī)組成原理”課程是最主要的硬件課程，該課程一直是我們教研教改的重點(diǎn)。采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等多種教學(xué)方式，課件文字精煉、圖文結(jié)合、動(dòng)畫豐富、重點(diǎn)突出，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的能力。實(shí)踐教學(xué)中突出設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。采用基于FPGA的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過設(shè)計(jì)與教材緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教材和課程設(shè)計(jì)教材，形成了完整的相關(guān)課程教材系列，連貫性好。著重訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。該課程在2006年被評為江蘇大學(xué)一類精品課程。課程的教學(xué)主頁(/subject/zcyl/)上的教學(xué)文檔、資料、課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等齊全。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程原來以從16位CPU的機(jī)型講授，根據(jù)目前技術(shù)的發(fā)展，改成以32位CPU的機(jī)型講授，并且在2005年更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

在應(yīng)用層，由前二層主要課程的課程設(shè)計(jì)及專業(yè)選修課、綜合課程設(shè)計(jì)組成，主要在3個(gè)方面的應(yīng)用：數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用硬件描述語言設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)接口及整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，如“EDA技術(shù)”；計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件電路、應(yīng)用軟件。“單片機(jī)應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)”課程就是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，單片機(jī)教學(xué)采用了C8051F系列單片機(jī)芯片，他是在系統(tǒng)編程的SOC(system of chip)芯片， 編寫出版了專門的教材、設(shè)計(jì)了專用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、編制了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。“嵌入式系統(tǒng)”也專門定制了ARM7、ARM9、ARM10的試驗(yàn)設(shè)備和編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；另外一個(gè)方面就是計(jì)算機(jī)的維護(hù)，根據(jù)目前的教學(xué)條件，開辟了專用的計(jì)算機(jī)維修實(shí)驗(yàn)室，面向全校開設(shè)了計(jì)算機(jī)維護(hù)的選修課，2005年編寫出版了計(jì)算機(jī)維護(hù)的專用教材。

2特色教材建設(shè)

在明確了硬件課程教學(xué)目的和思路的基礎(chǔ)上，開展相關(guān)課程的教材建設(shè)，組織課程自編教材與選用精品教材相結(jié)合，近幾年出版了4本教材，由于大多數(shù)“數(shù)字邏輯”方面的教材是重點(diǎn)講授數(shù)字電路原理，作為后續(xù)課程的技術(shù)基礎(chǔ)。所有我們組織力量編寫了《數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)》教材，增加了硬件描述語言的設(shè)計(jì)方法、在系統(tǒng)可編程器件的技術(shù)，精簡了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分，99年在東南大學(xué)出版所出版，2004年進(jìn)行了修改，增加了VHDL硬件描述語言的設(shè)計(jì)內(nèi)容、FPGA器件的內(nèi)容以及VHDL語言設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)例，在清華大學(xué)出版社出版，已經(jīng)三次印刷，在全國范圍的高校中得到使用。在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程的教材方面，由于目前我們使用了最新的片上系統(tǒng)(SOC)型的單片機(jī)進(jìn)行教學(xué)、實(shí)驗(yàn)，所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均可以直接運(yùn)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的單片機(jī)教材已不能滿足要求，2004年參編了《單片機(jī)原理與應(yīng)用》，由機(jī)械工業(yè)出版社出版，加進(jìn)了部分內(nèi)容。我們自己又編寫了合適教學(xué)要求的教材《C8051F單片機(jī)原理及應(yīng)用》，2006年在中國電力出版社出版。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展太快，“計(jì)算機(jī)維護(hù)”課程一直沒有合適的教材，我們組織編寫了《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高級維護(hù)教程》，2005年在中國科技大學(xué)出版社出版。

3開放實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

2004年獲得中央與地方共建高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)”的支持，及時(shí)更新了相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，大部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是任課老師根據(jù)技術(shù)的最新發(fā)展提出實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)，由廠商定做的。幾款實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前已作為該生產(chǎn)廠家的定型產(chǎn)品銷售到很多其他學(xué)校。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。2005年省高教所教改項(xiàng)目“開放實(shí)驗(yàn)室信息查詢系統(tǒng)”通過省級鑒定。建設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站(202.195.167.4:8080)、教學(xué)專用的ftp，學(xué)生可以隨時(shí)隨地獲得教學(xué)資源。改革了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的模式，集體實(shí)驗(yàn)和分散預(yù)約相結(jié)合(學(xué)生可以在任何地點(diǎn)、時(shí)間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站進(jìn)行預(yù)約)，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告的“靜態(tài)”(實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等等)部分后，再到實(shí)驗(yàn)室開始做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的“動(dòng)態(tài)”(實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程、出現(xiàn)的問題、解決方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析等)部分。提高了實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。

4結(jié)束語

本文介紹了計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)思路的改革，通過近幾年的實(shí)踐，取得了成效。建立了老中青的課程教師梯隊(duì)，備課，出卷、改卷，有一支過硬的、每人能任2門以上主要硬件課程的主講教師隊(duì)伍。硬件課程中有2門獲省級2類優(yōu)秀課程，一門獲校級一類優(yōu)秀課程，有3項(xiàng)教研項(xiàng)目通過省級鑒定，多項(xiàng)相關(guān)科研項(xiàng)目通過省級鑒定并獲得省、市級科技進(jìn)步獎(jiǎng)。獲得多項(xiàng)校級教案、教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)秀教師、講課比賽等獎(jiǎng)項(xiàng)。出版教材4部，發(fā)表教研教改論文12篇。有2名本教學(xué)成果成員指導(dǎo)的07屆學(xué)生，所做的硬件應(yīng)用的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文被評為校優(yōu)秀論文。

作者簡介：

鮑可進(jìn)(1958-)，男，江蘇靖江人，副教授。研究方向：嵌入式計(jì)算與應(yīng)用

通信地址：江蘇鎮(zhèn)江學(xué)府路301號 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院。郵編212013

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第3篇

論文摘要文章從當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件科技高速更新的角度入手，對如何順應(yīng)潮流進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)更新實(shí)踐進(jìn)行了論述，為新一步的計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提供參考。

自上世紀(jì)末90年代末開始計(jì)算機(jī)科技技術(shù)的發(fā)展日新月異，與之同步的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)也在不斷順應(yīng)著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行著高速的改朝換代，從而達(dá)到匹配其需求的目的。時(shí)至今日，隨著人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計(jì)算機(jī)硬件組裝的教學(xué)工作提出了新的挑戰(zhàn)，如何使計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)順應(yīng)計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展是擺在計(jì)算機(jī)教育工作者面前的一個(gè)嶄新的課題。

1 當(dāng)前計(jì)算硬件組裝教學(xué)上存在的主要問題

由于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)相對于軟件教學(xué)來說，教學(xué)知識概念比較繁復(fù)，而且一些硬件與具有著高集成化的特點(diǎn)，這就是說計(jì)算機(jī)硬件在教學(xué)內(nèi)容本身上就存在著學(xué)習(xí)的硬傷，再加上教學(xué)時(shí)許多問題比較抽象，如果不親自動(dòng)手操作很難讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)同感，這就導(dǎo)致了當(dāng)前學(xué)生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時(shí)，由于許多軟件教學(xué)課程實(shí)踐中并沒有和硬件產(chǎn)生必要的聯(lián)系，這就容易讓一些計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生產(chǎn)生輕視硬件組裝課程學(xué)習(xí)的心理。而且計(jì)算機(jī)硬件組裝的教學(xué)實(shí)踐中，往往受到課時(shí)因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應(yīng)在探索和實(shí)踐中進(jìn)行理解和消化的教學(xué)內(nèi)容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學(xué)方式不符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，也不容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識，這些就是當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)所面臨的最嚴(yán)重問題。

2 計(jì)算機(jī)硬件科技發(fā)展的背景

從學(xué)生的就業(yè)形式上來考慮，學(xué)生們所學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)硬件組裝知識，必須是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品最前沿的產(chǎn)品，所以制定計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)實(shí)踐并不是一個(gè)靜態(tài)的過程，而是要時(shí)刻關(guān)注計(jì)算機(jī)市場動(dòng)態(tài)，了解計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的最新發(fā)展以及相應(yīng)配件的換代情況。但這對于計(jì)算機(jī)學(xué)校的財(cái)力要求比較高，要盡量協(xié)調(diào)資源，盡量避免用廢棄教學(xué)機(jī)或是淘汰落后品來進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)實(shí)踐的情況發(fā)生。同時(shí)，從2010年對我國計(jì)算機(jī)維修市場的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中顯示，只有5%的硬件維修任務(wù)是出在硬件實(shí)質(zhì)損傷維修/維護(hù)上，也就是說有95%的的硬件故障任務(wù)用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費(fèi)資源，這客觀反映出當(dāng)前我國計(jì)算機(jī)硬件市場急需硬件專業(yè)技術(shù)人才，這也為計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)工作提供了動(dòng)力。

3 以計(jì)算機(jī)科技發(fā)展為基進(jìn)行硬件組裝教學(xué)的原則

3.1 將理論和實(shí)踐操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合

首先由于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)所涉及到的教學(xué)內(nèi)容，如：電子電路基礎(chǔ)、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關(guān)硬件的匹配原理等都是具有著極強(qiáng)知識性和極強(qiáng)實(shí)踐性的知識內(nèi)容，需要通過多課時(shí)、多層次的實(shí)訓(xùn)教學(xué)才能達(dá)到理想化的教學(xué)目的。因?yàn)閷⒗碚摵蛯?shí)踐操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合是以計(jì)算機(jī)科技發(fā)展為基進(jìn)行硬件組裝教學(xué)的首要原則。

3.2 以學(xué)生就業(yè)需求為教學(xué)目的

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生就業(yè)形式的日趨嚴(yán)峻，以就業(yè)為主導(dǎo)向的職業(yè)人才培養(yǎng)教育形式已經(jīng)成為了專業(yè)人才培養(yǎng)的核心思路。同樣的，計(jì)算機(jī)硬件行業(yè)也迫切需要適合計(jì)算機(jī)科技發(fā)展需求的高素質(zhì)、高聚合性、技能過硬的復(fù)合型人才，要達(dá)到這樣的人才培養(yǎng)效果，在計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)設(shè)計(jì)初期，就要以學(xué)生的就業(yè)需求為教學(xué)根本原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 針對計(jì)算機(jī)科技發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件組裝實(shí)訓(xùn)改革措施歸納

4.1 靈活應(yīng)用調(diào)研/多媒體手段，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)欲望

不可否認(rèn)的事實(shí)是，當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件組裝課程時(shí)，絕大多數(shù)是被動(dòng)式學(xué)習(xí)，只能通過機(jī)械的反復(fù)操作，反復(fù)記憶達(dá)到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態(tài)。這種方式很容易造成對計(jì)算機(jī)硬件組裝學(xué)習(xí)的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學(xué)實(shí)踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當(dāng)然如果能找到硬件實(shí)物則更為理想）模擬制作相應(yīng)的硬件實(shí)體課件，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，主動(dòng)的作到知識點(diǎn)與實(shí)物結(jié)合。同時(shí)，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學(xué)，讓學(xué)生在單位時(shí)間內(nèi)盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進(jìn)行全體教師的調(diào)配，大家分章節(jié)制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進(jìn)行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機(jī)內(nèi)容盡量生動(dòng)地展示給學(xué)生，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望。而且還要盡量多安排學(xué)生在課余時(shí)間做一些相關(guān)的硬件信息調(diào)研或市場調(diào)研任務(wù)，這樣學(xué)生在進(jìn)行實(shí)際調(diào)研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價(jià)值所在，有助于學(xué)生對硬件的理解和記憶。

4.2 盡最大努力多安排實(shí)訓(xùn)課時(shí)

計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)最忌諱的教學(xué)效果，就是培養(yǎng)出的學(xué)生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復(fù)死背而記牢，但當(dāng)進(jìn)行實(shí)際操作或是出現(xiàn)一些靈活問題時(shí)就變得不著頭緒。因此，要盡學(xué)校最大的努力多安排計(jì)算機(jī)硬件組裝的實(shí)訓(xùn)課程，這樣在學(xué)生鞏固所學(xué)習(xí)理論知識的同時(shí)還大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，為以后就業(yè)工作實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 給學(xué)生多提供實(shí)踐操作的機(jī)會

學(xué)校可以根據(jù)自身的情況，與專業(yè)公司協(xié)商，承接一些計(jì)算機(jī)硬件維修任務(wù)。初期讓學(xué)生在老師的帶領(lǐng)下完成任務(wù)，后期達(dá)到獨(dú)立完成維修任務(wù)的目的。這樣通過具體的問題，學(xué)生可以用心的思考所學(xué)過的知識技能，并將其用在實(shí)處；將課堂上所學(xué)到的技能代入到實(shí)際存在的故障中，將實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)容和社會中所存在的相關(guān)問題相結(jié)合，讓學(xué)生在這樣的環(huán)境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業(yè)公司合作，推薦一些在實(shí)踐操作中比較優(yōu)秀的學(xué)生，去該公司進(jìn)行實(shí)習(xí)，進(jìn)一步刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將學(xué)習(xí)與以后走入社會生存聯(lián)系到一起，讓學(xué)生對自己的人生提前作出規(guī)劃。

4.4 考核體系的完善

在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝考核體系中，學(xué)生的成績基本都是由實(shí)踐操作報(bào)告來進(jìn)行分?jǐn)?shù)評定的，這樣得出的分?jǐn)?shù)與該學(xué)生的實(shí)際操作能力有很大出入，因?yàn)榭己怂M(jìn)行的操作部分題目大多是驗(yàn)證型題目，學(xué)生比較容易通過完成，這樣所得出的分?jǐn)?shù)不能客觀評價(jià)學(xué)生的計(jì)算機(jī)硬件組裝能力。因此為了針對計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展需求，對于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)的考核體系也應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)化，比如制定相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝維護(hù)考核標(biāo)準(zhǔn)，或是組織學(xué)生參加一些國家統(tǒng)一的認(rèn)證考試，比如：全國計(jì)算機(jī)信息高新技術(shù)考試（即通常說的CITT）、信息產(chǎn)業(yè)部推出的硬件工程師認(rèn)證考試等等。

5 虛擬實(shí)訓(xùn)室的建立，符合計(jì)算機(jī)科技發(fā)展需求

前文已經(jīng)提到過根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件科技發(fā)展的情況，學(xué)校應(yīng)該及時(shí)更新實(shí)訓(xùn)用計(jì)算機(jī)硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現(xiàn)在計(jì)算機(jī)職業(yè)院校多為私立辦學(xué)形式，這種理想化的硬件組裝實(shí)訓(xùn)形式無法達(dá)到。所以虛擬實(shí)訓(xùn)室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發(fā)展了，通過市場調(diào)研將最新的硬件配件進(jìn)行編程模擬，這樣在簡化實(shí)驗(yàn)操作程序的同時(shí)，也大大彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)資源的不足。而且突破了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件裝機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過分受到時(shí)間和空間制約的事實(shí)，完成了教學(xué)模式的更新。在對市場上新出現(xiàn)的硬件產(chǎn)品進(jìn)行編程虛擬時(shí)，一定要與模擬實(shí)體保持一致，對于設(shè)備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進(jìn)行模擬，讓學(xué)生達(dá)到身臨其境的效果。

但必須要強(qiáng)調(diào)的是，普通的計(jì)算機(jī)職業(yè)院校是無法達(dá)到硬件模擬高度仿真指標(biāo)的，因此，虛擬實(shí)訓(xùn)室不能完全的代替實(shí)物實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)。

同時(shí)，虛擬實(shí)訓(xùn)室是一個(gè)依賴硬件實(shí)物模擬單元和操作模擬程序存在的實(shí)驗(yàn)場所，它從根本上解決了由于經(jīng)費(fèi)緊張而無法實(shí)現(xiàn)的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統(tǒng)操作，其實(shí)訓(xùn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)物實(shí)訓(xùn)，而且由于其實(shí)驗(yàn)所用單元完全虛擬，將不會受到規(guī)格和品種不全的限制。但由于要求實(shí)訓(xùn)過程的逼真，其中各個(gè)硬件單元組裝教學(xué)的過程必須用連續(xù)動(dòng)畫效果表示，這些動(dòng)畫的制作非常繁瑣。最后要強(qiáng)調(diào)的就是，虛擬實(shí)訓(xùn)所操作的效果都是將操作進(jìn)行理想化模式進(jìn)行的，在和實(shí)際操作接軌時(shí)可能會出現(xiàn)手動(dòng)失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實(shí)物實(shí)訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

[1]萬曉冬.計(jì)算機(jī)硬件系列課程體系改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007:29.

第4篇

論文關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；硬件組裝；教學(xué)方法

論文摘要：計(jì)算機(jī)硬件知識的教與學(xué)對于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說重要性是不言而喻的。由于教學(xué)資源缺乏，所以在教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生很難在掌握理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作演練，這都給下一步深度教學(xué)增加很大難度，因此我們要廣開思路尋找適合當(dāng)前教學(xué)境況的創(chuàng)新教學(xué)方法。

計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)課程是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的一門重要基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)各種部件的分類、性能、選購方法，理解各主要部件工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件安裝、相互聯(lián)系和作用，并能掌握微型計(jì)算機(jī)的組裝與簡單故障的維修方法。

由于計(jì)算機(jī)硬件安裝強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)手能力，按時(shí)以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式，只能是紙上談兵。例如教師在講述CPU相關(guān)知識時(shí)往往要把CPU結(jié)構(gòu)、功能、原理做為重點(diǎn)來講，而這些知識對職業(yè)學(xué)生以后的就業(yè)幾乎沒有任何作用，而對CPU的種類、廠家、性能、與其它部件的搭配等，這些對職業(yè)學(xué)生將來就業(yè)有用的，則介紹得不多。學(xué)生對這些理論并不是很感興趣，也很難記住這些知識，而等到他們就業(yè)時(shí)，這些理論已經(jīng)過時(shí)了。同時(shí)由于學(xué)生缺乏動(dòng)手能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，畢業(yè)后走上工作崗位，即使面臨一些簡單的操作方面的問題也無從下手。相反，我們在一些電腦市場看到的工作人員往往沒有什么計(jì)算機(jī)學(xué)歷，但是他們對計(jì)算機(jī)組裝與維修非常熟練。他們通常的經(jīng)驗(yàn)是：做的多了、熟了，就會了，不需要懂得太多知識。這種現(xiàn)象使我們意識到計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)更要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作技能。為此，我們應(yīng)該在計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)進(jìn)行大膽探索，引入一種以實(shí)際需求為教學(xué)目的的改革教學(xué)模式，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的學(xué)生。

本課程的教學(xué)改革可以用以下的教學(xué)方法：

1．充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助教學(xué)。由于教學(xué)資源缺乏，那么可以利用3DS MAX虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)來解決。學(xué)生不光可以在學(xué)校使用這一資源，也可以把這種輔助教學(xué)軟件帶回家進(jìn)一步學(xué)習(xí)。我們可以用3DS MAX強(qiáng)大的建模功能，建立出計(jì)算機(jī)中的“CPU”、硬盤、顯卡、主板等核心硬件，并且每一個(gè)硬件完全對比真實(shí)實(shí)物建模，內(nèi)部構(gòu)造也要建模完成，這樣就可以節(jié)省大量資金和使用空間，可能剛開始做這些硬件模型需要一定的時(shí)間，但是一勞永逸，這些虛擬的模型造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于真實(shí)硬件的價(jià)格，并能得到同樣的教學(xué)效果。不用像傳統(tǒng)硬件教學(xué)，在使用設(shè)備的時(shí)候搬來搬去，只需要一個(gè)U盤，你就可以擁有一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備實(shí)驗(yàn)室，便于教師隨身攜帶，去不同場合教學(xué)使用。學(xué)生放假也可以把這個(gè)“虛擬的硬件實(shí)驗(yàn)室”帶回家，只要有一臺計(jì)算機(jī)，就可以在家中做練習(xí)，鞏固對知識的掌握。

2．充分運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法。在教學(xué)中，以社會的實(shí)際需求為標(biāo)準(zhǔn)，主要采用項(xiàng)目教學(xué)來構(gòu)建教學(xué)模式。從學(xué)習(xí)者的角度說，項(xiàng)目教學(xué)是一種學(xué)習(xí)方法，特別適用于學(xué)習(xí)操作類的知識和技能，尤其適用于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的知識和技能。所謂項(xiàng)目教學(xué)法，就是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，在這是指采取小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，以實(shí)際的任務(wù)來驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時(shí)還可采取多種形式來完成各個(gè)任務(wù)，比如：行動(dòng)導(dǎo)向、小組搶答、網(wǎng)上模擬攢機(jī)、小組競賽等。行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)形式是：每次任務(wù)之前，老師在充分考慮學(xué)生和設(shè)備的安全問題之后，把任務(wù)直接下達(dá)給他們，每個(gè)小組從任務(wù)的計(jì)劃——決策——實(shí)施——檢查等各個(gè)環(huán)節(jié)都是獨(dú)立完成，中途有疑問的，老師給他們提供若干學(xué)習(xí)途徑：實(shí)習(xí)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)、老師的輔導(dǎo)、小組間的互助等。老師在巡視過程中，不斷記錄存在的問題或及時(shí)更正一些不當(dāng)?shù)淖龇ǎW(xué)生的操作過程做適當(dāng)點(diǎn)評，最后由學(xué)生根據(jù)老師的點(diǎn)評繼續(xù)完善任務(wù)。通過完成任務(wù)，應(yīng)用已有知識和掌握新知識，真正做到全面提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

3．建立虛擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。由于計(jì)算機(jī)硬件安裝與維護(hù)實(shí)踐中設(shè)備容易在操作中損耗，因此，虛擬的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備最大程度的解決了這些問題，虛擬的設(shè)備是不會有磨損和消耗的。做了錯(cuò)誤操作，計(jì)算機(jī)會提示你這樣做的后果，也不會真實(shí)地?fù)p壞虛擬設(shè)備，這樣極大地方便了剛剛開始入門的硬件維修學(xué)生，他們再也不用擔(dān)心自己損壞硬件設(shè)備了，可以放開手腳地練習(xí)計(jì)算機(jī)硬件維修技術(shù)。當(dāng)然虛擬硬件設(shè)備同樣也會有一些維護(hù)問題。例如計(jì)算機(jī)病毒是可以損壞虛擬硬件的，但是只要做好備份和計(jì)算機(jī)軟件常規(guī)維護(hù)工作，這些可能的損壞變得很小。比起真實(shí)的硬件設(shè)備維護(hù)，資金消耗和工作量小得太多。從中我們不難看到虛擬技術(shù)的強(qiáng)大和明顯優(yōu)勢。因?yàn)樘摂M機(jī)是一款軟件，它可以在電腦上模擬出一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)，但是學(xué)生卻可以像對一臺真正的計(jì)算機(jī)一樣來對它進(jìn)行各種操作。

4．采用全面的考核方法。在計(jì)算機(jī)組裝與維修實(shí)操課中，對于每個(gè)任務(wù)不是單憑終結(jié)成績就了事的。老師可以把每個(gè)任務(wù)按10分算，這10分包含：紀(jì)律、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、回答問題情況、衛(wèi)生、任務(wù)完成次序等。這樣做，學(xué)生不光注重任務(wù)的結(jié)果，還注意在整個(gè)實(shí)操過程中自己的一言一行、一舉一動(dòng)。而且，在每次任務(wù)進(jìn)行過程中，老師可以在大屏幕上時(shí)不時(shí)地展示每個(gè)小組的本次任務(wù)得分情況，并根據(jù)學(xué)生的具體表現(xiàn)動(dòng)態(tài)地變化這個(gè)得分表。通過這一舉措，相信學(xué)生在實(shí)操時(shí)幾乎看不見違反紀(jì)律的情況，給人的感覺是整個(gè)實(shí)操場地秩序井然。

總之，通過計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)、建立虛擬實(shí)驗(yàn)室、全面考核這四方面的處理，我想計(jì)算機(jī)應(yīng)用教學(xué)無論從質(zhì)上還是從量上，將會有一個(gè)飛躍。我們能將計(jì)算機(jī)組裝與維修這門課程的教學(xué)提上一個(gè)臺階，也能讓學(xué)生在這些教學(xué)改革中學(xué)到有用的知識．鍛煉他們的實(shí)踐動(dòng)手能力！

參考文獻(xiàn)

[1]桑新民步入信息時(shí)代的學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐中央廣播電視大學(xué)出版社 2001

[2]蔡澤光，廖喬其 計(jì)算機(jī)組裝與維修清華大學(xué)出版社2004

[3]李遠(yuǎn)英［教育資源庫］edu.5151doc.com 2009

第5篇

【關(guān)鍵詞】大專院校 計(jì)算機(jī) 硬件教學(xué) 課程整合

一、引言

隨著Internet的飛速發(fā)展，信息時(shí)代到來，教育專家們就中國國情提出目前大專院校應(yīng)該培養(yǎng)的是復(fù)合型，技術(shù)型，全面發(fā)展的人才。但目前計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)出現(xiàn)了學(xué)生學(xué)的知識不能滿足社會需求的問題，筆者就目前大專計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題進(jìn)行了分析，提出大專層次的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)迫切需要改革課程體系，培養(yǎng)適應(yīng)社會的需求的人才。并且作者根據(jù)自己教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對如何搞好計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)進(jìn)行了深入思考。

二、計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)現(xiàn)狀

1.培養(yǎng)方向不明確

人才培養(yǎng)目標(biāo)，作為學(xué)校對其培養(yǎng)的人的具體標(biāo)準(zhǔn)和要求，具有一定導(dǎo)向作用，你定什么樣目標(biāo)就培養(yǎng)什么樣的人才，它是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)，但筆者發(fā)現(xiàn)目前大專計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)對人才培養(yǎng)目標(biāo)還認(rèn)識不夠，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）沒有明確的教學(xué)目標(biāo)或有教學(xué)目標(biāo)但沒有用；

（2）教學(xué)目標(biāo)過于陳舊，過時(shí)；

（3）教學(xué)目標(biāo)過于拔高。

2．課程種類繁多混亂

就筆者了解，目前大多數(shù)大專院校開設(shè)的硬件課程種類有《電路基礎(chǔ)》，《微機(jī)原理與接口》，《計(jì)算機(jī)組成原理》，《系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分析》，《匯編語言設(shè)計(jì)》，《EDA》，《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》等，多數(shù)大專院校開設(shè)了部分上述課程，甚至有些學(xué)校開設(shè)了全部課程，我們不難看出，這些課程和本科生的課程沒什么區(qū)別，作為大專生在三年的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)能完成如此多的課程嗎？是不是能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果？其它課程也有類似問題。所以說課程過于繁多混亂。

3．教材過時(shí)落后

就筆者所教的《微機(jī)原理》來說吧，該教材選用的是李大友主編的一本教材，筆者發(fā)現(xiàn)，教材當(dāng)中有一部分內(nèi)容，如芯片結(jié)構(gòu)，存儲器部分內(nèi)容已經(jīng)過時(shí)。計(jì)算機(jī)技術(shù)是一個(gè)飛速發(fā)展技術(shù)，它知識更新的速度驚人的，剛出現(xiàn)的知識理論不久就會過時(shí)，甚至被，因此，應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的科技發(fā)展，適時(shí)的選取適合、最新的教材。

4．內(nèi)容過多過難

其實(shí)這也是整個(gè)大專教學(xué)普遍存在的問題，對所教學(xué)生過于拔高，在內(nèi)容的設(shè)計(jì)中存在過多過難的現(xiàn)象，專科的教學(xué)一定要把握好“度”，做到“夠用”即可，在難度上一定要作到“適合”，始終牢記我們培養(yǎng)的是三年制大專人才。特別是計(jì)算機(jī)硬件課程的設(shè)計(jì)更應(yīng)該注意。

三、研究與思考

1．加強(qiáng)教學(xué)研究

就目前而言，我國對高職高專人才培養(yǎng)工作的關(guān)心還不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上對本科教育的關(guān)心。我國目前還處于職業(yè)教育的起步階段，職業(yè)教育還不夠成熟，所以會出現(xiàn)“技工慌”等現(xiàn)象，大學(xué)生找工作不容易，相反技工找工作倒容易。因此，從學(xué)者到教育部門對大專教學(xué)的研究還不夠，整個(gè)大專教學(xué)還沒有走上正軌。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，你要尋找關(guān)于大專教學(xué)的資料是很少的，特別是教材方面更明顯，要找一本好的適合專科教學(xué)的教材是非常不容易的，大部分有名的編者是不關(guān)心專科教育的。因此，筆者提出，我們應(yīng)加強(qiáng)專科教育教學(xué)的研究工作，編寫出適合專科教學(xué)的教材，加強(qiáng)各高職高專學(xué)校之間的交流是非常重要的。同理，計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)同樣存在此問題，因此，在計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)中我們應(yīng)多做研究，多學(xué)習(xí)。

2．調(diào)整教學(xué)目標(biāo)

在教學(xué)目標(biāo)上，一定要有明確可行的教學(xué)目標(biāo)，千萬不可拔高，脫離教學(xué)目標(biāo)。筆者認(rèn)為，專科教學(xué)培養(yǎng)的主要是技術(shù)型人才，所以，培養(yǎng)目標(biāo)一定要專，千萬不能追求“大”，“全”。就計(jì)算機(jī)硬件課程而言，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)開設(shè)一定量的課程即可。例如，你的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)“動(dòng)漫設(shè)計(jì)”方面的人才，那么計(jì)算機(jī)硬件僅需開設(shè)一們硬件綜合課程，讓學(xué)生了解硬件方面的知識即可。至于學(xué)習(xí)其它硬件課程的必要性就不大了。如果你培養(yǎng)的是“電子設(shè)計(jì)”方面的人才，那么，你可能要開設(shè)好多硬件課程才行。

3．進(jìn)行課程整合

針對目前硬件課程多而重復(fù)的問題，而大專學(xué)習(xí)的時(shí)間僅有三年的時(shí)間（部分大專專業(yè)僅有兩年），我們要用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和方法，對大專計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)過程中的課程進(jìn)行分析，從培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的高度，重新審視原有課程的體系問題，該整合的必須整合，該重組的必須重組。目前，已經(jīng)有些院校提出了硬件課程的組合，例如，有些專業(yè)將所有硬件課程整合成《硬件基礎(chǔ)》課程，當(dāng)然該如何整合，這要視專業(yè)而定。

4．提高教學(xué)效率

計(jì)算機(jī)硬件課程主要講述的是計(jì)算機(jī)的硬件原理及應(yīng)用，而硬件芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)根本無法獲得，所以的教學(xué)本身比較枯燥，抽象，難以理解，因此如何提高課堂教學(xué)效率，上好一堂課，讓學(xué)生獲得更多的課堂信息對計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)來說是非常關(guān)鍵的。筆者提出以下三個(gè)方面：

（1）運(yùn)用多媒體技術(shù)演示

由于計(jì)算機(jī)硬件課程抽象，所以我們可以用多媒體技術(shù)來模擬演示計(jì)算機(jī)內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)、信息流動(dòng)、運(yùn)算過程等，例如，《計(jì)算機(jī)組成原理》中當(dāng)講到ALU時(shí)，我們可以用多媒體動(dòng)畫來演示它的運(yùn)算過程。學(xué)生可以直觀了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部的工作原理，這樣可以達(dá)到很好的教學(xué)效果。

（2）上好實(shí)驗(yàn)課

實(shí)驗(yàn)課是計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)非常重要的環(huán)節(jié)，如《計(jì)算機(jī)組成原理》的《微機(jī)接口》實(shí)驗(yàn)、匯編語言實(shí)驗(yàn)等，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與完成知識，探究知識的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生在探索中掌握規(guī)律，在研究過程中進(jìn)行思維加工，在實(shí)際運(yùn)用中達(dá)到知識創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)課程好壞，直接影響到學(xué)生理論課程的學(xué)習(xí)以及將來到工作崗位上的表現(xiàn)。

（3）提高學(xué)生興趣

興趣可以激發(fā)人的求知欲，但計(jì)算機(jī)硬件課程的學(xué)習(xí)是一個(gè)比較枯燥、辛苦的學(xué)習(xí)過程。因此，在教學(xué)過程中一定要運(yùn)用新的教學(xué)方法及思想激發(fā)學(xué)生的興趣。這對于硬件課程的學(xué)習(xí)是非常關(guān)鍵的。

5．勇于創(chuàng)新

創(chuàng)新是動(dòng)力，創(chuàng)新是生命。計(jì)算機(jī)硬件的更新速度本來非常快，只有不斷的創(chuàng)新，不斷學(xué)習(xí)，才能立于不敗之地。要搞好計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)，必須研究新的教學(xué)方法，新的教學(xué)手段，才能使學(xué)生獲得最新的知識及技術(shù)。

四、結(jié)論

“教育之所以重要，歸根到底還在于人的重要”，就筆者所在的學(xué)校而言，通過改革，已取得很好的教學(xué)效果，越來越多的學(xué)生說“我能聽懂”，而越來越少的學(xué)生說“我什么都沒學(xué)會”，因此，大專計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)，要根據(jù)社會的需要，制定合適的培養(yǎng)目標(biāo)，開設(shè)合理的課程，選好教材，運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段，這樣才能取得好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉雅琴.《微機(jī)原理》課程教學(xué)改革的研究[J].福建電腦，2005，（11）.

[2]郭慶，陳尚松.傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教學(xué)方法的相互配合[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)， 2004，(26).

[3]劉雅琴，郭雪梅.高校計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)方法研究[J].河南： ，1999，（5）.

第6篇

關(guān)鍵詞:硬件實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)體系;計(jì)算機(jī)專業(yè)

中圖分類號:G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2010)11-2694-02

Researching on Architecture of Computer Hardware-experimentation Teaching

ZOU Yi, XU Yu-ming, WEI Shu-di, LI Lang, JIAO Ge

(Hengyang Normal University, Hengyang 421008, China)

Abstract: Analyzing and researching the current status of computer hardware experimental teaching, then explored and proposed the way to how to establish a scientific and rational experimental architecture, experimental platform and evaluation methods in terms of teaching of computer hardware experimentation for the current existing issues.

Key words: hardware-experimentation; experimental architecture; computer teaching

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是計(jì)算機(jī)專業(yè)一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容之一,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量與人才培養(yǎng)的質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系。合理的實(shí)驗(yàn)體系是高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),綜合性和創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn),都需要對實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行梳理。本文從我校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā),對計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行初步的研究與探索。

1 當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題分析

目前,國內(nèi)大多數(shù)高等院校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和手段上,主要存在以下幾個(gè)方面的問題:

1) “教師課堂演示,學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式根深蒂固。這樣不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,而且學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí),又形成一名組員動(dòng)手,其他成員觀看的局面,更不利于大多數(shù)學(xué)生動(dòng)手能力的鍛煉。

2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié);具體實(shí)驗(yàn)的過程嚴(yán)格按照教材進(jìn)行,缺乏靈活性;另外學(xué)科本身的特點(diǎn)也給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一定困難。

3) 針對每門具體課程單獨(dú)設(shè)置實(shí)驗(yàn)及單獨(dú)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境。一方面很難使學(xué)生對其前導(dǎo)課程所完成的基礎(chǔ)能力做要求,同時(shí)也很難兼顧到其后續(xù)課程。各門課程各自為戰(zhàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)置缺乏連貫性、整體性、系統(tǒng)性,相互間缺少有效的貫通;另一方面實(shí)驗(yàn)環(huán)境重復(fù)建設(shè),實(shí)驗(yàn)資源得不到充分利用。

計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展,如果硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍停留在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)平臺上,那么要實(shí)現(xiàn)開設(shè)自主性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)將只能成為空談。計(jì)算機(jī)學(xué)科的課程內(nèi)容具有很強(qiáng)的交叉性和相關(guān)性,特別是硬件課程,因而計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)課程更是面臨著諸多問題。比如,硬件設(shè)備投入高,項(xiàng)目開發(fā)周期長的問題。硬件實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)需要大量的資金投入,而且硬件類實(shí)驗(yàn)消耗很大,需要持續(xù)的資金投入做保障。此外,硬件課程建設(shè)周期也較長,硬件實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)也非一蹴而就,實(shí)驗(yàn)教師需要完備的理論知識和扎實(shí)的電子學(xué)知識,而且需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和長期的實(shí)踐,才能自如的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),這一過程比掌握一門計(jì)算機(jī)語言或一種計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)工具要難得多和慢得多。同時(shí),實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新速度及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目長周期開發(fā)難以滿足新技術(shù)、新方法的更新步伐。

另外,教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)針對性強(qiáng),硬件線路相對固定,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受硬件設(shè)計(jì)的制約的問題。很多教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)針對性強(qiáng),是針對某門課程而開發(fā)設(shè)計(jì)的,硬件線路部分相對固定,其擴(kuò)展性很有局限,更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受硬件設(shè)計(jì)的制約。硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備的高投入和實(shí)驗(yàn)器件的大消耗,在沒有足夠資金投入的情況下,在現(xiàn)有硬件設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新,開設(shè)自主性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)。

其次,硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)彼此脫節(jié),缺乏系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)體系的困難。計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類課程必修課程一般包括數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、單片機(jī)原理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),選修課程一般包括計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。這些課程之間彼此存在內(nèi)在的聯(lián)系,學(xué)生通過這些課程的學(xué)習(xí),應(yīng)當(dāng)能逐步建立起整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念,掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù),掌握計(jì)算機(jī)的控制應(yīng)用。但在具體課程和實(shí)驗(yàn)安排中,卻往往忽略并割裂了這種內(nèi)在聯(lián)系,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有從模塊化、系統(tǒng)化的角度整體考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制應(yīng)用的要求。

綜上所述,分析這些課程之間的內(nèi)在聯(lián)系,設(shè)計(jì)階段性、模塊化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,建立計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,對于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用設(shè)計(jì)能力十分重要且必要。

2 構(gòu)建科學(xué)完整的硬件課程實(shí)驗(yàn)體系

2.1 硬件課程實(shí)驗(yàn)體系

首先從教學(xué)計(jì)劃入手,在現(xiàn)已構(gòu)建的硬件課程體系基礎(chǔ)上展開研究。新構(gòu)建的課程體系由必修課程、選修課程及實(shí)踐課程三部分組成。必修課包括“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”、“微機(jī)原理”、“組成原理”、“單片機(jī)原理”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等基礎(chǔ)課程,另外,為適應(yīng)社會需求,在選修課除原有的“微機(jī)故障診斷與維護(hù)”課程外,增加“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等社會需求較強(qiáng)、實(shí)用價(jià)值較高的應(yīng)用性課程,同時(shí)計(jì)劃將 “硬件課程設(shè)計(jì)”實(shí)踐課程的開設(shè)時(shí)間提前至大三下學(xué)期,以保證課程體系的有效性、實(shí)用性、先進(jìn)性。

硬件系列課程從體系結(jié)構(gòu)上劃分為三個(gè)層次:基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和提高層,其課程間的關(guān)系如圖1所示。

基礎(chǔ)層為“數(shù)字邏輯” 、“匯編語言”與“組成原理”,在第三學(xué)期結(jié)束前開設(shè)。“數(shù)字邏輯”課程是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),是必修的前續(xù)課;“匯編語言”作為硬件編程的基礎(chǔ)語言,是硬件設(shè)計(jì)的根本;“組成原理”介紹計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理,解決整機(jī)概念;其中匯編語言與組成原理均開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn),在學(xué)習(xí)整機(jī)構(gòu)成的同時(shí),強(qiáng)化學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。

應(yīng)用層為“單片機(jī)”、“微機(jī)原理”等必修課程,以及“接口技術(shù)”等選修課程,可開設(shè)在第四學(xué)期到第六學(xué)期間,通過 “單片機(jī)”介紹單片機(jī)的組成和特點(diǎn),以及應(yīng)用領(lǐng)域,使學(xué)生了解單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢;“微機(jī)原理”介紹微型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及微型計(jì)算機(jī)各個(gè)組成部分等內(nèi)容;并以“接口技術(shù)” 、“硬件課程設(shè)計(jì)” 等實(shí)用性強(qiáng)的課程作為選修課,每門課程都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用。

提高層為“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程,在第六學(xué)期到第七學(xué)期間開設(shè)。通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐,能夠使學(xué)生比較全面地掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)、基本分析方法、基本設(shè)計(jì)方法和性能評價(jià)方法,并建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念。同時(shí)展開“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”實(shí)踐課程,從整體上強(qiáng)化學(xué)生的理論知識與綜合應(yīng)用能力。

因此,在硬件課程實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)建過程中,突出強(qiáng)調(diào)課程體系的系統(tǒng)性和完備性。從第2學(xué)期到第7學(xué)期硬件實(shí)驗(yàn)層次逐步提高,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容銜接連貫。注意各硬件實(shí)踐的相互次序和互補(bǔ),使硬件實(shí)踐訓(xùn)練層次化、系列化,以此來系統(tǒng)強(qiáng)化學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。同時(shí)調(diào)整各課程的開設(shè)順序,理順每門課與前導(dǎo)課和后續(xù)課之間的關(guān)系,從而保證硬件課程體系的系統(tǒng)性和完備性。

2.2 計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺

在硬件開發(fā)平臺的設(shè)計(jì)上綜合各個(gè)階段的不同需求,構(gòu)建多層次的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,提高實(shí)驗(yàn)效率,促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維,進(jìn)行創(chuàng)新式構(gòu)建實(shí)驗(yàn)。兼顧對畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及本科生創(chuàng)新性研究活動(dòng)實(shí)驗(yàn)體系的支持,結(jié)合軟件設(shè)計(jì)的方法和手段(即硬件設(shè)計(jì)軟件化)構(gòu)建靈活多樣的硬件實(shí)驗(yàn)平臺。此外,實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)要具有層次性,并且考慮課程間內(nèi)容交叉和互補(bǔ)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置支持相對簡單的連線類的實(shí)驗(yàn),這類實(shí)驗(yàn)只能使用中小規(guī)模的集成電路器件。設(shè)計(jì)大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的,因?yàn)榇笠?guī)模的實(shí)驗(yàn)用中小規(guī)模的芯片來實(shí)現(xiàn)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,且受面包板等空間和實(shí)驗(yàn)裝置能提供的電源限制。使用HDL 語言,如AHDL、VHDL 和Verilog 等,通過EDA 工具軟件設(shè)計(jì)各種規(guī)模的數(shù)字電子系統(tǒng)是目前工程師的設(shè)計(jì)潮流。通過EDA 和CPLD/FPGA 仿真器能完成計(jì)算機(jī)硬件課程的各類實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)我院實(shí)際情況,現(xiàn)采用一款低成本綜合實(shí)驗(yàn)裝置,該實(shí)驗(yàn)板是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真的16/32位的ARM7 TDMI-S CPU的微控制器,可實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)等方面的應(yīng)用,通過擴(kuò)充板可以滿足大部分的實(shí)驗(yàn)要求。

2.3 多形式的實(shí)驗(yàn)考核體制

為了更好地展開硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué),對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展開情況進(jìn)行檢查和考核,需要有相應(yīng)的科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核方法對應(yīng)。在文中所建立的實(shí)驗(yàn)體系中,實(shí)驗(yàn)的考核主要通過以下幾種形式。

1) 動(dòng)態(tài)考核:對實(shí)驗(yàn)過程中的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤、記錄、評價(jià),并作為最終成績考核的主要依據(jù)。這就改變了傳統(tǒng)的根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告打分的體制,更能反應(yīng)學(xué)生的實(shí)際能力。

2) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告:實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,以總結(jié)個(gè)人實(shí)驗(yàn)結(jié)果,明晰實(shí)驗(yàn)思路,實(shí)現(xiàn)知識的融合、升華和再學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫可以培養(yǎng)學(xué)生對科技活動(dòng)的總結(jié)能力,科技論文的寫作能力,使學(xué)生的科研素養(yǎng)得到初步鍛煉。

3) 答辯機(jī)制:對于綜合設(shè)計(jì)型,特別是創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn),前兩種考核機(jī)制存在明顯的不足,因此需要引入新的機(jī)制來評價(jià)學(xué)生所做工作及取得的成績。可通過學(xué)生講解、演示,教師提問和回答,課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫三個(gè)步驟來進(jìn)行考核。

參考文獻(xiàn):

[1] 陳妍,王換招.高等學(xué)校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革研究與探索[J].Computer Education,2008(8).

[2] 蔣景華.麻省理工學(xué)院培養(yǎng)創(chuàng)新人才特色的做法的分析研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(6):1-4.

[3] 劉新平,鄭秋梅.計(jì)算機(jī)硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系的改革與完善[J].Computer Education,2008(12).

第7篇

近年來，微處理器技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其應(yīng)用也滲透到各行各業(yè)，包括科學(xué)計(jì)算、信息處理、過程控制、儀器儀表、事務(wù)管理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、家用電器、網(wǎng)絡(luò)通信等方面，極大地改變著人們的工作和生活方式，已成為社會前進(jìn)的巨大推動(dòng)力。因此，硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和硬件工程能力已成為現(xiàn)在科技人員和高校專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能。國內(nèi)計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)課程實(shí)踐體系卻已遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于技術(shù)的發(fā)展和時(shí)代的要求。計(jì)算硬件專業(yè)課程設(shè)置各高校都有所不同，但是普遍都包括《電路與電子》、《數(shù)字邏輯》、《計(jì)算機(jī)組成原理》、《匯編語言》、《單片機(jī)》、《嵌入式系統(tǒng)》、《體系結(jié)構(gòu)》等。前面五門課程相對屬于基礎(chǔ)類低級課程;《單片機(jī)》和《嵌入式系統(tǒng)》屬于應(yīng)用性比較強(qiáng)的課程;《體系結(jié)構(gòu)》屬于理論性比較強(qiáng)的課程。對于國內(nèi)比較優(yōu)秀的研究型高校，比如“985”和“211”這類高校，在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程體系的設(shè)置上，近年來都在不斷的改革［2－4］，也初見成效，但這些實(shí)踐教學(xué)的改革都是針對“研究型”高校的特點(diǎn)提出的。由于技術(shù)力量和資金各方面的懸殊，其實(shí)踐教學(xué)體系的改革并不適合地方本科高校。而對于大部分需要轉(zhuǎn)型的地方本科高校，計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)實(shí)踐課程體系已嚴(yán)重的阻礙了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，由于這類高校在技術(shù)上和資金上都比較薄弱，并且沒適合自身發(fā)展特色的實(shí)踐教學(xué)體系，在實(shí)踐教學(xué)過程中出現(xiàn)了很多問題。缺乏適合自身特色的實(shí)踐教學(xué)體系。目前大部分地方本科高校現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)體系基本上是模仿“研究型”高校的實(shí)踐教學(xué)體系，而在技術(shù)力量和資金設(shè)備配置上卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于“研究型”高校，使得這種模仿的實(shí)踐教學(xué)體系難以適合地方本科高校自身人才培養(yǎng)的特色。

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，完全和新技術(shù)的發(fā)展脫節(jié)。許多硬件低級課程的實(shí)驗(yàn)還在用十多年前的固化實(shí)驗(yàn)箱，已經(jīng)完全落后于現(xiàn)在硬件技術(shù)的發(fā)展水平。

(2)實(shí)驗(yàn)方式手段落后，大部分硬件底層實(shí)驗(yàn)還是使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱存在諸多弊端，大部分實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不需要理解實(shí)驗(yàn)的原理，只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，連線、撥動(dòng)模擬開關(guān)、觀察指示燈的亮滅就能完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利用發(fā)揮學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，且傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段受到時(shí)間和空間的制約。

(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟不上應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備密不可分，陳舊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中完成不了新穎的與應(yīng)用結(jié)合緊密的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

(4)實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足。在傳統(tǒng)硬件類專業(yè)課程的設(shè)置中，實(shí)驗(yàn)課程只是理論課程的附屬，理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)比通常是3:1，實(shí)驗(yàn)課時(shí)完全不能滿足硬件應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)需求。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不被重視。硬件類專業(yè)課程中只有少部分課程開設(shè)了課程設(shè)計(jì)，并且課程設(shè)計(jì)的效果也不盡理想，課程設(shè)計(jì)的選題也沒有及時(shí)更新，沒有與社會應(yīng)用需求接軌。學(xué)生課余時(shí)間沒有實(shí)踐條件也沒有興趣自主實(shí)踐，課外實(shí)踐活動(dòng)空白。總之，目前地方本科高校在轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和技術(shù)力量的薄弱以及實(shí)踐教學(xué)體系的不健全嚴(yán)重地阻礙了應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)體系的改革是迫在眉睫。

2．新的計(jì)算機(jī)硬件類專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系

實(shí)踐教學(xué)體系改革是一個(gè)全方位的改革，計(jì)算機(jī)硬件類專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系改革并不是針對某門單獨(dú)課程的實(shí)踐教學(xué)體系改革而是針對于一系列課程的實(shí)踐教學(xué)體系改革，因此，其范圍廣泛，涉及的內(nèi)容繁多，改革的措施也是全方位的，改革的過程也將是復(fù)雜的繁瑣的。以下是在地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中針對計(jì)算機(jī)硬件類專業(yè)系列課程所提出的新的實(shí)踐教學(xué)體系。

(1)確定實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)。分析硬件類專業(yè)各門課程的特點(diǎn)以及與當(dāng)前最新應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)，確定每門課程的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)。

(2)確定實(shí)踐課時(shí)。根據(jù)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)設(shè)置硬件類專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，課程設(shè)計(jì)課時(shí)及課外實(shí)踐自主學(xué)習(xí)課時(shí)。

(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)硬件類專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并注重課程間的內(nèi)在聯(lián)系與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)用價(jià)值，將傳統(tǒng)的部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

(4)改革實(shí)驗(yàn)方式。在硬件類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)中引入EDA技術(shù)(如仿真軟件Multisim)，用仿真軟件虛擬實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)驗(yàn)，與國際先進(jìn)電子設(shè)計(jì)技術(shù)接軌;在硬件實(shí)用開發(fā)性較強(qiáng)的課程中購置硬件開發(fā)實(shí)材，如在《單片機(jī)》實(shí)踐課程中使用流行的51系列開發(fā)板，在《嵌入式系統(tǒng)》實(shí)踐課程中使用流行的ARM系統(tǒng)芯片，讓學(xué)生能在這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備中真正的開發(fā)出有價(jià)值的系統(tǒng)和產(chǎn)品。

(5)設(shè)置案例式的課程設(shè)計(jì)。為每門硬件類專業(yè)課程開設(shè)課程設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將真實(shí)的案例引入課程設(shè)計(jì)中來，充分重視課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對學(xué)生應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的硬件設(shè)計(jì)能力和開發(fā)能力。

(6)開展創(chuàng)新性實(shí)踐項(xiàng)目。在課程課時(shí)之外開展創(chuàng)新性實(shí)踐項(xiàng)目，利用課余時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室，并提供學(xué)習(xí)資源給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐，鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)或單片機(jī)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽或“挑戰(zhàn)杯”大賽等，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，讓學(xué)生的創(chuàng)造設(shè)計(jì)直接變成有效產(chǎn)品。

(7)發(fā)展校外實(shí)訓(xùn)基地。高校與企業(yè)合作辦學(xué)，利用企業(yè)的實(shí)用項(xiàng)目資源訓(xùn)練學(xué)生，讓學(xué)生的應(yīng)用技能和開發(fā)能力與社會應(yīng)用需求接軌。

(8)改革考核體系，加大實(shí)踐教學(xué)考核力度。傳統(tǒng)的教學(xué)考核體系往往主要采取論文、考試等方式，偏重卷面成績。為了培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用型人才，必須對現(xiàn)行的考核體系進(jìn)行改革，加大對實(shí)踐教學(xué)的考核力度，增加實(shí)踐教學(xué)考核成績的比重。鼓勵(lì)學(xué)生自主實(shí)踐，對于有創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)性的作品在實(shí)踐考核中予以重視和鼓勵(lì)。

第8篇

計(jì)算機(jī)理論淺析計(jì)算機(jī)硬件組裝與教學(xué)方法初探

計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)課程是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的一門重要基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)各種部件的分類、性能、選購方法，理解各主要部件工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件安裝、相互聯(lián)系和作用，并能掌握微型計(jì)算機(jī)的組裝與簡單故障的維修方法。

由于計(jì)算機(jī)硬件安裝強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)手能力，按時(shí)以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式，只能是紙上談兵。例如教師在講述CPU相關(guān)知識時(shí)往往要把CPU結(jié)構(gòu)、功能、原理做為重點(diǎn)來講，而這些知識對職業(yè)學(xué)生以后的就業(yè)幾乎沒有任何作用，而對CPU的種類、廠家、性能、與其它部件的搭配等，這些對職業(yè)學(xué)生將來就業(yè)有用的，則介紹得不多。學(xué)生對這些理論并不是很感興趣，也很難記住這些知識，而等到他們就業(yè)時(shí)，這些理論已經(jīng)過時(shí)了。同時(shí)由于學(xué)生缺乏動(dòng)手能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，畢業(yè)后走上工作崗位，即使面臨一些簡單的操作方面的問題也無從下手。相反，我們在一些電腦市場看到的工作人員往往沒有什么計(jì)算機(jī)學(xué)歷，但是他們對計(jì)算機(jī)組裝與維修非常熟練。他們通常的經(jīng)驗(yàn)是：做的多了、熟了，就會了，不需要懂得太多知識。這種現(xiàn)象使我們意識到計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)更要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作技能。為此，我們應(yīng)該在計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)進(jìn)行大膽探索，引入一種以實(shí)際需求為教學(xué)目的的改革教學(xué)模式，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的學(xué)生。

本課程的教學(xué)改革可以用以下的教學(xué)方法：

1．充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助教學(xué)。由于教學(xué)資源缺乏，那么可以利用3DS MAX虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)來解決。學(xué)生不光可以在學(xué)校使用這一資源，也可以把這種輔助教學(xué)軟件帶回家進(jìn)一步學(xué)習(xí)。我們可以用3DS MAX強(qiáng)大的建模功能，建立出計(jì)算機(jī)中的“CPU”、硬盤、顯卡、主板等核心硬件，并且每一個(gè)硬件完全對比真實(shí)實(shí)物建模，內(nèi)部構(gòu)造也要建模完成，這樣就可以節(jié)省大量資金和使用空間，可能剛開始做這些硬件模型需要一定的時(shí)間，但是一勞永逸，這些虛擬的模型造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于真實(shí)硬件的價(jià)格，并能得到同樣的教學(xué)效果。不用像傳統(tǒng)硬件教學(xué)，在使用設(shè)備的時(shí)候搬來搬去，只需要一個(gè)U盤，你就可以擁有一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備實(shí)驗(yàn)室，便于教師隨身攜帶，去不同場合教學(xué)使用。學(xué)生放假也可以把這個(gè)“虛擬的硬件實(shí)驗(yàn)室”帶回家，只要有一臺計(jì)算機(jī)，就可以在家中做練習(xí)，鞏固對知識的掌握。

2．充分運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法。在教學(xué)中，以社會的實(shí)際需求為標(biāo)準(zhǔn)，主要采用項(xiàng)目教學(xué)來構(gòu)建教學(xué)模式。從學(xué)習(xí)者的角度說，項(xiàng)目教學(xué)是一種學(xué)習(xí)方法，特別適用于學(xué)習(xí)操作類的知識和技能，尤其適用于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的知識和技能。所謂項(xiàng)目教學(xué)法，就是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，在這是指采取小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，以實(shí)際的任務(wù)來驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時(shí)還可采取多種形式來完成各個(gè)任務(wù)，比如：行動(dòng)導(dǎo)向、小組搶答、網(wǎng)上模擬攢機(jī)、小組競賽等。行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)形式是：每次任務(wù)之前，老師在充分考慮學(xué)生和設(shè)備的安全問題之后，把任務(wù)直接下達(dá)給他們，每個(gè)小組從任務(wù)的計(jì)劃——決策——實(shí)施——檢查等各個(gè)環(huán)節(jié)都是獨(dú)立完成，中途有疑問的，老師給他們提供若干學(xué)習(xí)途徑：實(shí)習(xí)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)、老師的輔導(dǎo)、小組間的互助等。老師在巡視過程中，不斷記錄存在的問題或及時(shí)更正一些不當(dāng)?shù)淖龇ǎW(xué)生的操作過程做適當(dāng)點(diǎn)評，最后由學(xué)生根據(jù)老師的點(diǎn)評繼續(xù)完善任務(wù)。通過完成任務(wù)，應(yīng)用已有知識和掌握新知識，真正做到全面提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

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計(jì)算機(jī)理論談軟件的破解與保護(hù)

常見的軟件破解方法

首先我們來了解一下破解中幾個(gè)重要的專業(yè)術(shù)語。

(1)斷點(diǎn)，所謂斷點(diǎn)就是程序被中斷的地方，中斷就是由于有特殊事件發(fā)生，計(jì)算機(jī)暫停當(dāng)前的任務(wù)，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行另外的任務(wù)，然后再返回原先的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。解密的過程就是等到程序去獲取我們輸人的注冊碼并準(zhǔn)備和正確的注冊碼相比較的時(shí)候?qū)⑺袛嘞聛恚缓笪覀兺ㄟ^分析程序，找到正確的注冊碼。

(2)領(lǐng)空，所謂程序的領(lǐng)空，就是程序自己的領(lǐng)土地盤，也就是我們要破解的程序自己程序碼所處的位置。每個(gè)程序的編寫都沒有固定的模式，所以我們要在想要切人程序的時(shí)候中斷程序，就必須不依賴具體的程序設(shè)置斷點(diǎn)，也就是我們設(shè)置的斷點(diǎn)應(yīng)該是每個(gè)程序都會用到的東西。

(3)API，即Application Programming Interface的簡寫，我們叫應(yīng)用程序編程接口，是一個(gè)系統(tǒng)定義函數(shù)的大集合，它提供了訪問操作系統(tǒng)特征的方法。API包含了幾百個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用的函數(shù)，這些函數(shù)執(zhí)行所有必須的與操作系統(tǒng)相關(guān)的操作，如內(nèi)存分配、向屏幕輸出和創(chuàng)建窗口等，WINDOWS程序以API為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)打交道。無論什么樣的應(yīng)用程序，其底層最終都是通過調(diào)用各種API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)各種功能的。

了解了以上三個(gè)專業(yè)術(shù)語后，我們看下基本的軟件破解方法。

2.2利用算法注冊機(jī)。算法注冊機(jī)是要在分析了軟件的注冊碼算法的基礎(chǔ)上，制作出來的一種可以自動(dòng)生成軟件注冊碼的程序。所以軟件的算法很重要，一般軟件作者自己也編寫，方便軟件的銷售使用。這類軟件加密的特點(diǎn)是一個(gè)注冊碼只能在一臺電腦上使用，像和電腦進(jìn)行了一對一的綁定。使用步驟是首先運(yùn)行試用的軟件，得到本臺機(jī)器的軟件機(jī)器碼，再用算法注冊機(jī)算號注冊，然后用算法注冊機(jī)直接算出合適的注冊碼，最后用算出來的注冊碼直接注冊。

2.3利用內(nèi)存破解。我們知道所有正在運(yùn)行的程序的數(shù)據(jù)，全部都要加載到內(nèi)存中去，軟件在進(jìn)行注冊碼認(rèn)證的時(shí)候會有個(gè)比較的過程，所以我們只須知道所要破解軟件的注冊碼的內(nèi)存地址，就達(dá)到目的了。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無須花大力氣掌握軟件注冊碼的算法，非常節(jié)省編寫內(nèi)存注冊機(jī)的時(shí)間。步驟是先加載內(nèi)存注冊機(jī)，再通過它去獲得內(nèi)存中軟件的真實(shí)注冊碼，或修改內(nèi)存中軟件相關(guān)的某些數(shù)據(jù)，來達(dá)到破解軟件的目的。主要有2種方式，第一種直接從內(nèi)存中得到注冊碼，第二種在內(nèi)存中模擬已注冊程序的運(yùn)行環(huán)境。

2.4補(bǔ)丁破解法和文件注冊法。補(bǔ)丁破解法是指用相關(guān)的補(bǔ)丁程序來修改軟件，以達(dá)到破解軟件的目的。此方法一般是破解軟件的驗(yàn)證注冊碼或時(shí)間，基本上都是修改原程序的判斷語句。比如程序試用期是一個(gè)月，就可以把這個(gè)修改掉，來達(dá)到無限使用的目的。文件注冊法就是把軟件的注冊內(nèi)容放到一個(gè)文件里，以方便自己或別人用它來注冊，主要有注冊表導(dǎo)人和注冊文件導(dǎo)人兩種方式。

3．建立虛擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。由于計(jì)算機(jī)硬件安裝與維護(hù)實(shí)踐中設(shè)備容易在操作中損耗，因此，虛擬的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備最大程度的解決了這些問題，虛擬的設(shè)備是不會有磨損和消耗的。做了錯(cuò)誤操作，計(jì)算機(jī)會提示你這樣做的后果，也不會真實(shí)地?fù)p壞虛擬設(shè)備，這樣極大地方便了剛剛開始入門的硬件維修學(xué)生，他們再也不用擔(dān)心自己損壞硬件設(shè)備了，可以放開手腳地練習(xí)計(jì)算機(jī)硬件維修技術(shù)。當(dāng)然虛擬硬件設(shè)備同樣也會有一些維護(hù)問題。例如計(jì)算機(jī)病毒是可以損壞虛擬硬件的，但是只要做好備份和計(jì)算機(jī)軟件常規(guī)維護(hù)工作，這些可能的損壞變得很小。比起真實(shí)的硬件設(shè)備維護(hù)，資金消耗和工作量小得太多。從中我們不難看到虛擬技術(shù)的強(qiáng)大和明顯優(yōu)勢。因?yàn)樘摂M機(jī)是一款軟件，它可以在電腦上模擬出一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)，但是學(xué)生卻可以像對一臺真正的計(jì)算機(jī)一樣來對它進(jìn)行各種操作。

4．采用全面的考核方法。在計(jì)算機(jī)組裝與維修實(shí)操課中，對于每個(gè)任務(wù)不是單憑終結(jié)成績就了事的。老師可以把每個(gè)任務(wù)按10分算，這10分包含：紀(jì)律、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、回答問題情況、衛(wèi)生、任務(wù)完成次序等。這樣做，學(xué)生不光注重任務(wù)的結(jié)果，還注意在整個(gè)實(shí)操過程中自己的一言一行、一舉一動(dòng)。而且，在每次任務(wù)進(jìn)行過程中，老師可以在大屏幕上時(shí)不時(shí)地展示每個(gè)小組的本次任務(wù)得分情況，并根據(jù)學(xué)生的具體表現(xiàn)動(dòng)態(tài)地變化這個(gè)得分表。通過這一舉措，相信學(xué)生在實(shí)操時(shí)幾乎看不見違反紀(jì)律的情況，給人的感覺是整個(gè)實(shí)操場地秩序井然。

總之，通過計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)、建立虛擬實(shí)驗(yàn)室、全面考核這四方面的處理，我想計(jì)算機(jī)應(yīng)用教學(xué)無論從質(zhì)上還是從量上，將會有一個(gè)飛躍。我們能將計(jì)算機(jī)組裝與維修這門課程的教學(xué)提上一個(gè)臺階，也能讓學(xué)生在這些教學(xué)改革中學(xué)到有用的知識．鍛煉他們的實(shí)踐動(dòng)手能力！

參考文獻(xiàn)：

[2]蔡澤光，廖喬其 計(jì)算機(jī)組裝與維修清華大學(xué)出版社2004

[4]如何在中職學(xué)校開展《計(jì)算機(jī)組裝與維修》專業(yè)課程的教學(xué) 百度2008

第9篇

關(guān)鍵詞：軟件基礎(chǔ);教學(xué)探索;高校計(jì)算機(jī)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）42-0165-03

一、引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程已經(jīng)成為了理工科專業(yè)學(xué)生的必修課程，它的綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。該課程是硬件和軟件相結(jié)合的一門課程，在硬件設(shè)計(jì)方面，達(dá)到能設(shè)計(jì)接口電路的水平;在軟件開發(fā)方面，培養(yǎng)學(xué)生使用匯編語言或者C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的能力，達(dá)到能編寫接口程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的水平。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)和工作原理，更重要的是使學(xué)生掌握硬件電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題，因此課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)。

二、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題

由于該課程教學(xué)內(nèi)容比較抽象，知識點(diǎn)多，學(xué)生普遍反應(yīng)不好學(xué)，學(xué)習(xí)起來缺乏興趣，這樣就更加大了該課程在教學(xué)上的難度。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）在教學(xué)方法方面

傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本以教師講授為主，學(xué)生大多只是被動(dòng)地接受。由于課程涉及的概念多、專有名詞多、接口芯片多，理論基礎(chǔ)復(fù)雜，往往使初學(xué)的學(xué)生感覺入門較難。計(jì)算機(jī)的接口設(shè)備之間通常使用匯編語言編程，而該語言屬于低級語言，編程復(fù)雜，比C語言等高級語言更難掌握，單純理論講授使學(xué)生難以理解，會使學(xué)生覺得枯燥無味，失去學(xué)習(xí)的興趣。由于該課程的邏輯性和完整性強(qiáng)，計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)，不同的CPU采用的指令各不相同，而指令系統(tǒng)又是匯編語言程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，指令掌握不好，就會給編程帶來困難，各部分知識銜接緊密，一環(huán)扣一環(huán)，因此，學(xué)生必須全面地掌握各個(gè)知識點(diǎn)，否則將會嚴(yán)重地影響學(xué)習(xí)效果。該課程還有一個(gè)特點(diǎn)就是硬件電路圖多，接口芯片應(yīng)用舉例多，包括各種芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、時(shí)序圖、硬件電路圖等，接口芯片的應(yīng)用不僅僅要設(shè)計(jì)硬件電路，而且要編寫應(yīng)用程序，畫出程序流程圖等。

由于硬件學(xué)習(xí)的難度較大，因此在學(xué)生中普遍存在重視軟件忽視硬件的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種傾向的原因是多方面的：一方面是硬件課程掌握起來花費(fèi)的時(shí)間多，個(gè)別學(xué)生存在急功近利的錯(cuò)誤認(rèn)識等;另一個(gè)重要的方面是硬件系列課程的教學(xué)改革力度不夠，使得目前的教學(xué)方法無法與飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)接軌，無法滿足學(xué)生獲取新知識的需求。

（二）在教學(xué)內(nèi)容方面

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程基本上都是以微機(jī)或者單片機(jī)為藍(lán)本來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理，教材內(nèi)容覆蓋面大。課程往往是以8086/8088、80386或是80486微機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線，首先講不同類型微機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)的指令系統(tǒng)，然后是基于該系統(tǒng)的匯編語言程序設(shè)計(jì)，最后是各種接口芯片的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。但是由于理論學(xué)時(shí)有限，在教學(xué)過程中只能夠選擇一種微型機(jī)芯片或者是某種型號的單片機(jī)進(jìn)行教學(xué)，為了適應(yīng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，必須改革教學(xué)內(nèi)容，既要強(qiáng)化基礎(chǔ)知識，又要加強(qiáng)對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng);既要把典型的微型計(jì)算機(jī)原理和架構(gòu)傳授給學(xué)生，又要把計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新水平和狀況介紹清楚，使學(xué)生能夠舉一反三、觸類旁通，通過學(xué)習(xí)一種典型的芯片達(dá)到對同類芯片的普遍認(rèn)知，從而具備獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力。其次，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代頻繁、新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，硬件基礎(chǔ)教學(xué)中的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性、前沿性的矛盾比較突出。當(dāng)今的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)從原來的32位全面進(jìn)入64位。而現(xiàn)在的教學(xué)中還是以16位微機(jī)為基礎(chǔ)的。因此，該課程內(nèi)容顯得繁雜難學(xué)，跟不上時(shí)代。

教學(xué)內(nèi)容的改革主要思想是要增加對現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的介紹。在常規(guī)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中的新技術(shù)、新應(yīng)用和新方法，如USB總線技術(shù)、高速緩存Cache技術(shù)、多核技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等知識的介紹，以32位微機(jī)的典型代表80486和Pentium作為基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，選用教材也應(yīng)該反應(yīng)這種變革，同時(shí)兼顧64位微機(jī)的介紹。這樣既開闊了學(xué)生的視野，讓學(xué)生能更深入地理解軟、硬件結(jié)合設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法，又能增強(qiáng)學(xué)生將來就業(yè)的競爭性。

（三）在實(shí)踐教學(xué)方面

由于計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，只有通過實(shí)踐才能真正地理解其中的知識點(diǎn)，使學(xué)生不僅知其然，而且知其所以然。當(dāng)今社會提倡創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生如果不通過動(dòng)手實(shí)踐，只是死記硬背書上的理論，無法達(dá)到教學(xué)的目的。但是，由于實(shí)踐教學(xué)中存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、方法單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能達(dá)到學(xué)生能力培養(yǎng)的目的，再加上知識點(diǎn)多，學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間有限，忽視對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的深入分析和理解，導(dǎo)致部分對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容失去興趣，往往難以把實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)用在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作中。因此，當(dāng)前的實(shí)踐教學(xué)無法培養(yǎng)學(xué)生必要的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力，無法使學(xué)生感受到所學(xué)知識的應(yīng)用價(jià)值，有必要在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行能力培養(yǎng)的擴(kuò)展。以為國家培養(yǎng)合格人才為目標(biāo)，重視實(shí)踐教學(xué)的作用，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，把實(shí)踐教學(xué)放到和理論教學(xué)同等重要的地位。

現(xiàn)在的硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生往往是照抄書上的程序，然后在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上運(yùn)行來觀察運(yùn)行結(jié)果，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，更無法提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)獲取知識的能力，因此教學(xué)效果不理想。目前大，多數(shù)高校計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程都是采用某種類型芯片的實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行，而這些實(shí)驗(yàn)箱提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為固定模塊化的組織形式，學(xué)生只需要連接較少的導(dǎo)線，輸入現(xiàn)成的程序就可以完成實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的局限性，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，從而使學(xué)生無法發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

三、基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的實(shí)踐教學(xué)新模式

以往學(xué)生做硬件類實(shí)驗(yàn)都必須在硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，用到的實(shí)驗(yàn)器材包括面包板、電源、萬用表、示波器等，但是由于實(shí)驗(yàn)儀器陳舊、老化，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容落后于技術(shù)的不斷發(fā)展。而且由于學(xué)生人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)，往往是幾個(gè)學(xué)生一組做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。甚至有時(shí)候由老師將實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果向?qū)W生展示，而學(xué)生得不到充分的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的機(jī)會。隨著新技術(shù)的發(fā)展，目前的小型硬件開發(fā)板已經(jīng)可以通過USB接口連接到電腦上，再配合圖形界面的閃存編程器和調(diào)試工具等就能完成硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)不再局限于在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

國內(nèi)一些高校已經(jīng)開始推行“口袋實(shí)驗(yàn)室”的教學(xué)創(chuàng)新，口袋實(shí)驗(yàn)室是將名片大小的實(shí)驗(yàn)板卡發(fā)到每個(gè)學(xué)生的手上，裝在口袋里可以隨身攜帶，隨時(shí)操作，在完成各種基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生的興趣，發(fā)揮學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)精神。清華大學(xué)、華中科大、浙江大學(xué)等國內(nèi)名牌高校已經(jīng)開始大力推行口袋實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐和創(chuàng)新，其他高校也緊隨其后。比如，華中科技大學(xué)電信系的150名學(xué)生每人拿到了德州儀器（TI公司）捐贈(zèng)的一塊能揣進(jìn)口袋，僅有名片大小的LaunchPad開發(fā)板，學(xué)生可以在寢室、圖書館等地輕松做實(shí)驗(yàn)。清華大學(xué)學(xué)生則獲得了Xilinx公司捐贈(zèng)的Spartan 3開發(fā)板。浙江大學(xué)的學(xué)生以分組的模式開展，每個(gè)小組使用一塊開發(fā)板。為使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容，不設(shè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組后發(fā)給實(shí)驗(yàn)板和軟件，課下自行安排，不設(shè)統(tǒng)一的作業(yè)，由分組學(xué)生自行討論后制定設(shè)計(jì)課題，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。不設(shè)筆試性考核，進(jìn)行全部學(xué)生參加的各組自選課題大作業(yè)演示和答辯，期末的答辯和演示成為教和學(xué)的最好檢查。國內(nèi)其他一些高校也開始了口袋實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新嘗試，使用的開發(fā)板大多以Xilinx，Altera公司的FPGA板卡為主。

借鑒其他高校的成功經(jīng)驗(yàn)，我們在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程中開展了“口袋實(shí)驗(yàn)室”的創(chuàng)新研究，按照方案制定、授課實(shí)踐、形成結(jié)果、總結(jié)推廣的步驟實(shí)施。其中，方案的制定需要決定硬件開發(fā)板的選型和配套開發(fā)軟件，由于FPGA芯片具有靜態(tài)可重復(fù)編程以及動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性，可以像軟件一樣通過編程來修改硬件的功能。學(xué)生可以通過硬件描述語言完成各種數(shù)字電路到高性能CPU的設(shè)計(jì)。使用FPGA還可以縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，特別是當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí)，F(xiàn)PGA的優(yōu)勢更加突出，因此，采用FPGA芯片進(jìn)行口袋實(shí)驗(yàn)室的選型優(yōu)勢較為明顯。與開發(fā)板配套的軟件資源豐富，并且要提供豐富的實(shí)例以供學(xué)習(xí)分析。除了給學(xué)生提供硬件開發(fā)板和配套的軟件以外，編寫基于FPGA的硬件實(shí)驗(yàn)參考教材供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。開發(fā)板的管理采取學(xué)生分組借用的方式，建立損壞賠償機(jī)制，促使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。學(xué)生可以選擇在宿舍、機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室等場合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上分為三個(gè)類型，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。緊貼硬件基礎(chǔ)課程的理論教學(xué)過程，要求學(xué)生完成存儲器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，I/0中斷實(shí)驗(yàn)、輸入輸出接口實(shí)驗(yàn)、A/D和D/A實(shí)驗(yàn)等基本理論實(shí)驗(yàn)。并且及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為學(xué)生開展自主創(chuàng)新活動(dòng)提供條件。為此，可以將多個(gè)獨(dú)立的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組合成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)的方式來實(shí)現(xiàn)，如將5255并行芯片、8254定時(shí)器及8259的中斷實(shí)驗(yàn)，綜合成一個(gè)由中斷及定時(shí)器控制的彩燈循環(huán)顯示電路的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立工作能力。還可以利用當(dāng)前應(yīng)用廣泛的PCI、USB線以及Windows驅(qū)動(dòng)程序編寫等內(nèi)容，要求學(xué)生分組進(jìn)行設(shè)計(jì)課題的制作，設(shè)計(jì)課題由學(xué)生自選題目，該題目可以與每年進(jìn)行的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽項(xiàng)結(jié)合，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。對于綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)個(gè)人實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和體會，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫可以培養(yǎng)學(xué)生對科技活動(dòng)的總結(jié)能力，科技論文的寫作能力。并且采取課堂匯報(bào)的方式，由學(xué)生講解、演示，教師提問的方式進(jìn)行考核。學(xué)生通過課題設(shè)計(jì)熟悉用語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的多種方法，學(xué)會工程調(diào)試的基本思想，理解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體概念，體會團(tuán)隊(duì)合作的重要性。使學(xué)生具有了一定的軟硬件開發(fā)能力，還可以讓學(xué)生了解當(dāng)前計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，接受新的設(shè)計(jì)思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，可以更好地適應(yīng)今后的工作和學(xué)習(xí)，達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果。

四、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，課程的內(nèi)容也產(chǎn)生了很多新的元素，這就要求改進(jìn)傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式以適應(yīng)素質(zhì)教育和鼓勵(lì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。基于口袋實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)模式可以在學(xué)時(shí)數(shù)有限的約束條件下，為達(dá)到較好的教學(xué)效果提供支持，體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新思路。解決計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程重理論、輕實(shí)踐的弊端，改善硬件類課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、教學(xué)力量薄弱的瓶頸，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

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