摘 要：“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程作為“計(jì)算機(jī)組成原理”的后續(xù)課程和重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是探索綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)形式。開(kāi)展實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)研究，開(kāi)發(fā)真正以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，開(kāi)展設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的研究，完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，可以鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；自主探索；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）05-0016-03

1引言

目前，在全國(guó)高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中，普遍存在一種現(xiàn)象：重軟輕硬，甚至只軟不硬，即只重視計(jì)算機(jī)軟件方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，忽視對(duì)計(jì)算機(jī)硬件方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，特別是在硬件工程實(shí)踐方面，學(xué)生得到的實(shí)踐鍛煉更少。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生方面，盡管硬件課程的設(shè)置已與歐美等計(jì)算機(jī)發(fā)達(dá)國(guó)家的課程設(shè)置基本接軌，但教學(xué)知識(shí)體系和內(nèi)容卻不容樂(lè)觀，不能適應(yīng)時(shí)代的需求，與現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重脫離，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好[1]。與國(guó)外相比，我國(guó)幾乎所有高校的實(shí)踐教學(xué)都有一定的差距。目前很多課程都開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，但一般的實(shí)驗(yàn)都屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只能教會(huì)學(xué)生一些固定的內(nèi)容，照葫蘆畫瓢并不能啟發(fā)學(xué)生的思維能力和鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。正因?yàn)檫@樣，很多高校都作了一些改革，希望能夠改變這樣的局面。近幾年，我院進(jìn)行了課程設(shè)計(jì)教學(xué)的探索，并首先在“計(jì)算機(jī)組成原理”這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課中開(kāi)設(shè)。課程設(shè)計(jì)的題目具有一定的靈活性，可以把知識(shí)比較全面地蘊(yùn)藏在實(shí)際題目中，對(duì)于學(xué)生掌握書本知識(shí)是有益的?？偟膩?lái)說(shuō)，課程設(shè)計(jì)的開(kāi)設(shè)取得了不錯(cuò)的效果。

但是，僅靠課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐是不夠的，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)題目要求，自行設(shè)計(jì)各種部件，可以培養(yǎng)學(xué)生部件綜合設(shè)計(jì)能力。但課程設(shè)計(jì)在整個(gè)實(shí)踐教學(xué)中所占的比重不大，要想進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，滿足社會(huì)的需求，還需要向前繼續(xù)探索和嘗試，教學(xué)中的實(shí)踐不應(yīng)該是驗(yàn)證性的實(shí)踐，也不僅僅是設(shè)計(jì)性的實(shí)踐，而應(yīng)該是綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)踐。

2 創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)

創(chuàng)新性實(shí)踐就是指實(shí)踐的成果在功能上是已知的，而在性能、實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)果形式上是未知的，不同的學(xué)生按照自己的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到不同的結(jié)果，既避免了抄襲，又可以開(kāi)發(fā)各自的潛能。例如，在國(guó)外的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程上，實(shí)踐的內(nèi)容是CPU的設(shè)計(jì)，不同的指令集對(duì)應(yīng)著不同的設(shè)計(jì)結(jié)果，也可以采用不同的設(shè)計(jì)思想。復(fù)旦大學(xué)的實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)作了很大的改革，復(fù)旦大學(xué)的計(jì)算機(jī)原理實(shí)驗(yàn)成為獨(dú)立的一門課，包含計(jì)算機(jī)部件實(shí)驗(yàn)和CPU設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程由60學(xué)時(shí)組成，包括授課12-15學(xué)時(shí)，其他的學(xué)時(shí)用于實(shí)踐，授課與實(shí)踐穿插進(jìn)行。復(fù)旦大學(xué)為國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)教育開(kāi)了一個(gè)好頭，他們的教學(xué)改革體現(xiàn)了理論與實(shí)踐并重的思想，有利于教育的發(fā)展，有利于人才的培養(yǎng)。清華大學(xué)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程共安排48學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，每三名同學(xué)為一組，合作完成一個(gè)硬、軟件組成相對(duì)完整的全新計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試任務(wù)。這樣的實(shí)踐活動(dòng)可以加深學(xué)生對(duì)軟硬件系統(tǒng)在功能劃分和具體實(shí)現(xiàn)方面之間關(guān)聯(lián)的認(rèn)識(shí)，還初步調(diào)整了部分學(xué)生“喜軟怕硬”的心態(tài)。

復(fù)旦大學(xué)和清華大學(xué)計(jì)算機(jī)教育改革給了我們一個(gè)啟示，那就是在實(shí)踐教學(xué)方面加強(qiáng)力度是可行的。所以我院在實(shí)踐教學(xué)方面亦作了一些改革，于2005年秋季學(xué)期新開(kāi)設(shè)了一門實(shí)踐教學(xué)課程“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”，作為我校國(guó)家級(jí)精品課程“計(jì)算機(jī)組成原理”的后續(xù)課程和重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，取代了原有的課程設(shè)計(jì)，旨在增加專業(yè)課中的實(shí)踐教學(xué)力度，提高創(chuàng)新性實(shí)踐的比重。

“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程作為“計(jì)算機(jī)組成原理”的后續(xù)課程和重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是探索綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)形式。該課程是一門以應(yīng)用實(shí)踐為視角，進(jìn)一步提高學(xué)生硬件方面的實(shí)際動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力的課程。課程采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，以實(shí)踐為主（18學(xué)時(shí)教學(xué)/60學(xué)時(shí)實(shí)踐），旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合和系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)能力，培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計(jì)工具的功能和用法，掌握計(jì)算機(jī)部件和CPU的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試方法，極利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

3 探索實(shí)踐教學(xué)課程的教學(xué)模式

“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程以實(shí)踐教學(xué)為主，總學(xué)時(shí)78學(xué)時(shí)，其中課堂教學(xué)18學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)60學(xué)時(shí)，改變傳統(tǒng)以課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式，改變以教師為主體的“灌輸式”的教學(xué)方法[2]，采取“引、點(diǎn)、撥”的方式讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)踐，學(xué)生始終處于主動(dòng)探索、思考的主體地位，教師由傳統(tǒng)以教師為中心的講解者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和組織者，教師在實(shí)踐教學(xué)中貫穿應(yīng)掌握的理論知識(shí)并引導(dǎo)學(xué)生將其應(yīng)用到實(shí)踐中。

在實(shí)踐教學(xué)階段，通過(guò)質(zhì)疑引思、舉例與聯(lián)想、歸納與總結(jié)、啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)拓創(chuàng)新。在實(shí)踐階段，不再拘泥于課本上解決問(wèn)題的方式方法，更多地體現(xiàn)綜合性、設(shè)計(jì)性和研究探索性，以及表現(xiàn)形式的多樣性。培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，提高學(xué)生自主探索能力和創(chuàng)新能力。

考核是監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)的手段，不是目的，根據(jù)硬件課程的特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)占一定比例，再以書面考試對(duì)基本知識(shí)、基本理論進(jìn)行考核是最為理想的方式?！坝?jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”是屬于實(shí)踐性為主的教學(xué)，是以平時(shí)的實(shí)踐為主來(lái)進(jìn)行考核的。重點(diǎn)解決教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生的角色和地位問(wèn)題和教學(xué)方法問(wèn)題，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力。

4 設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程作為“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的后續(xù)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，將計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容深化到應(yīng)用實(shí)踐，教學(xué)過(guò)程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計(jì)的課本知識(shí)，還將重視理論知識(shí)與實(shí)踐過(guò)程的結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不僅要將組成原理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，還需將知識(shí)綜合靈活運(yùn)用，重視學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，要以創(chuàng)新為主線，開(kāi)設(shè)一些與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有本質(zhì)區(qū)別的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究探索性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算機(jī)組成原理課程的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容，如利用所學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)和硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行芯片級(jí)微處理器的設(shè)計(jì)、調(diào)試、模擬仿真和實(shí)際的可編程邏輯硬件實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，只要總體目標(biāo)達(dá)到，可不作特別具體的要求，讓學(xué)生多角度、多方位地思考?？蔀椴煌潭鹊膶W(xué)生提供不同難度的設(shè)計(jì)題目，學(xué)生也可根據(jù)自己的能力和興趣自主地設(shè)計(jì)題目，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的能力，使他們探索性地解決所提出的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，以全面提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

5完善實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，提供創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)環(huán)境

配合“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)造自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。提供一個(gè)靈活的芯片級(jí)可編程邏輯硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)，做到理論與實(shí)踐的真正結(jié)合，為綜合性和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。為更好突出對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)中教師與學(xué)生按1:15的比例進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)，體現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)思想。

建立新的開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)模式，提供創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。在具體實(shí)施中，可以把固定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排改變成靈活的實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排，把封閉的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改變成支持自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，把成批實(shí)驗(yàn)方式改變?yōu)闈M足學(xué)生個(gè)性化要求的實(shí)驗(yàn)方式[3]。根據(jù)學(xué)生動(dòng)手能力的高低進(jìn)行因材施教，進(jìn)入開(kāi)放實(shí)踐教學(xué)的學(xué)生可以結(jié)成科研小組，采用自主選題、指導(dǎo)教師指定課題或項(xiàng)目提供課題等方式，經(jīng)課程組指導(dǎo)教師評(píng)定后才能開(kāi)始?？蒲行〗M必須在一定時(shí)期內(nèi)完成一定的科研任務(wù)，并提交課題總結(jié)報(bào)告或論文。由于開(kāi)放實(shí)踐教學(xué)必須以課題小組形式申報(bào)課題，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)能力。為學(xué)生提供了自由發(fā)展的空間，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、創(chuàng)造激情，為其成才創(chuàng)造有利條件。實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)新教育，實(shí)踐教學(xué)，個(gè)性指導(dǎo)，能力培養(yǎng)”的宗旨，加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

6 結(jié)論

“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”是一門剛剛開(kāi)設(shè)的探索性實(shí)踐課程。我們2005年秋開(kāi)設(shè)的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程，得到了學(xué)生的認(rèn)可，在學(xué)生中的第一次開(kāi)設(shè)取得了不錯(cuò)的效果。這對(duì)鞏固和深化課堂教學(xué)、提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和科研創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是十分有效的。

開(kāi)展實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)研究，開(kāi)發(fā)真正以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)研究，通過(guò)多種途徑培養(yǎng)學(xué)生的自主性、探索精神、研究能力，以及與他人合作交流的能力。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)，構(gòu)建有利于創(chuàng)新教育的新型教學(xué)模式，由以教師為中心的邏輯講解傳授式的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的探究發(fā)現(xiàn)式的教學(xué)模式。開(kāi)展設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的研究，完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2006-10-18

作者簡(jiǎn)介：向琳(1975-)，女，漢族，哈爾濱人，講師，研究方向:移動(dòng)計(jì)算、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。