摘 要：“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”的后續(xù)課程和重要實踐環(huán)節(jié)，是探索綜合性、創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的具體實現(xiàn)形式。開展實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)研究，開發(fā)真正以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，開展設(shè)計性與創(chuàng)新性實踐教學(xué)內(nèi)容的研究，完善實踐教學(xué)環(huán)境，可以鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力和動手能力，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：實踐教學(xué)；自主探索；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913（2007）05-0016-03

1引言

目前，在全國高校計算機科學(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，即只重視計算機軟件方面知識的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，忽視對計算機硬件方面知識的學(xué)習(xí)和實踐，特別是在硬件工程實踐方面，學(xué)生得到的實踐鍛煉更少。在當前國內(nèi)高校計算機專業(yè)本科生方面，盡管硬件課程的設(shè)置已與歐美等計算機發(fā)達國家的課程設(shè)置基本接軌，但教學(xué)知識體系和內(nèi)容卻不容樂觀，不能適應(yīng)時代的需求，與現(xiàn)實嚴重脫離，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好[1]。與國外相比，我國幾乎所有高校的實踐教學(xué)都有一定的差距。目前很多課程都開設(shè)實驗課，但一般的實驗都屬于驗證性實驗，只能教會學(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)生的動手能力。正因為這樣，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，我院進行了課程設(shè)計教學(xué)的探索，并首先在“計算機組成原理”這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課中開設(shè)。課程設(shè)計的題目具有一定的靈活性，可以把知識比較全面地蘊藏在實際題目中，對于學(xué)生掌握書本知識是有益的。總的來說，課程設(shè)計的開設(shè)取得了不錯的效果。

但是，僅靠課程設(shè)計的實踐是不夠的，通過課程設(shè)計，學(xué)生根據(jù)題目要求，自行設(shè)計各種部件，可以培養(yǎng)學(xué)生部件綜合設(shè)計能力。但課程設(shè)計在整個實踐教學(xué)中所占的比重不大，要想進一步提高實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力，滿足社會的需求，還需要向前繼續(xù)探索和嘗試，教學(xué)中的實踐不應(yīng)該是驗證性的實踐，也不僅僅是設(shè)計性的實踐，而應(yīng)該是綜合性、創(chuàng)新性的實踐。

2 創(chuàng)新性實踐教學(xué)

創(chuàng)新性實踐就是指實踐的成果在功能上是已知的，而在性能、實現(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行設(shè)計，得到不同的結(jié)果，既避免了抄襲，又可以開發(fā)各自的潛能。例如，在國外的“計算機系統(tǒng)設(shè)計”課程上，實踐的內(nèi)容是CPU的設(shè)計，不同的指令集對應(yīng)著不同的設(shè)計結(jié)果，也可以采用不同的設(shè)計思想。復(fù)旦大學(xué)的實踐教學(xué)已經(jīng)作了很大的改革，復(fù)旦大學(xué)的計算機原理實驗成為獨立的一門課，包含計算機部件實驗和CPU設(shè)計實驗。實驗課程由60學(xué)時組成，包括授課12-15學(xué)時，其他的學(xué)時用于實踐，授課與實踐穿插進行。復(fù)旦大學(xué)為國內(nèi)的計算機教育開了一個好頭，他們的教學(xué)改革體現(xiàn)了理論與實踐并重的思想，有利于教育的發(fā)展，有利于人才的培養(yǎng)。清華大學(xué)“計算機組成原理”課程共安排48學(xué)時的實驗，每三名同學(xué)為一組，合作完成一個硬、軟件組成相對完整的全新計算機系統(tǒng)的設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試任務(wù)。這樣的實踐活動可以加深學(xué)生對軟硬件系統(tǒng)在功能劃分和具體實現(xiàn)方面之間關(guān)聯(lián)的認識，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)計算機教育改革給了我們一個啟示，那就是在實踐教學(xué)方面加強力度是可行的。所以我院在實踐教學(xué)方面亦作了一些改革，于2005年秋季學(xué)期新開設(shè)了一門實踐教學(xué)課程“計算機設(shè)計與實踐”，作為我校國家級精品課程“計算機組成原理”的后續(xù)課程和重要實踐環(huán)節(jié)，取代了原有的課程設(shè)計，旨在增加專業(yè)課中的實踐教學(xué)力度，提高創(chuàng)新性實踐的比重。

“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”的后續(xù)課程和重要實踐環(huán)節(jié)，是探索綜合性、創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的具體實現(xiàn)形式。該課程是一門以應(yīng)用實踐為視角，進一步提高學(xué)生硬件方面的實際動手能力和設(shè)計能力的課程。課程采用理論和實踐相結(jié)合的方法進行教學(xué)，以實踐為主（18學(xué)時教學(xué)/60學(xué)時實踐），旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合和系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn)能力，培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計工具的功能和用法，掌握計算機部件和CPU的設(shè)計方法和調(diào)試方法，極利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

3 探索實踐教學(xué)課程的教學(xué)模式

“計算機設(shè)計與實踐”課程以實踐教學(xué)為主，總學(xué)時78學(xué)時，其中課堂教學(xué)18學(xué)時，實踐教學(xué)60學(xué)時，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、撥”的方式讓學(xué)生獨立進行實踐，學(xué)生始終處于主動探索、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，教師在實踐教學(xué)中貫穿應(yīng)掌握的理論知識并引導(dǎo)學(xué)生將其應(yīng)用到實踐中。

在實踐教學(xué)階段，通過質(zhì)疑引思、舉例與聯(lián)想、歸納與總結(jié)、啟發(fā)式教學(xué)、互動式教學(xué)等方法來實現(xiàn)開拓創(chuàng)新。在實踐階段，不再拘泥于課本上解決問題的方式方法，更多地體現(xiàn)綜合性、設(shè)計性和研究探索性，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，以實驗占一定比例，再以書面考試對基本知識、基本理論進行考核是最為理想的方式。“計算機設(shè)計與實踐”是屬于實踐性為主的教學(xué)，是以平時的實踐為主來進行考核的。重點解決教學(xué)過程中教師與學(xué)生的角色和地位問題和教學(xué)方法問題，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力。

4 設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容

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

在實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上，要以創(chuàng)新為主線，開設(shè)一些與傳統(tǒng)的驗證性實驗有本質(zhì)區(qū)別的綜合性、設(shè)計性和研究探索性實驗，重點進行綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，根據(jù)計算機組成原理課程的理論知識，設(shè)計相應(yīng)的實踐內(nèi)容，如利用所學(xué)習(xí)的計算機組成原理知識和硬件描述語言進行芯片級微處理器的設(shè)計、調(diào)試、模擬仿真和實際的可編程邏輯硬件實現(xiàn)，讓學(xué)生自行設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試，只要總體目標達到，可不作特別具體的要求，讓學(xué)生多角度、多方位地思考。可為不同程度的學(xué)生提供不同難度的設(shè)計題目，學(xué)生也可根據(jù)自己的能力和興趣自主地設(shè)計題目，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題，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，以全面提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

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

配合“計算機設(shè)計與實踐”課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容，完善實踐教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)造自主創(chuàng)新性實驗開發(fā)環(huán)境和實驗開發(fā)平臺。提供一個靈活的芯片級可編程邏輯硬件開發(fā)平臺，結(jié)合實踐教學(xué)內(nèi)容進行實際的硬件實現(xiàn)，做到理論與實踐的真正結(jié)合，為綜合性和創(chuàng)新性設(shè)計的實現(xiàn)提供靈活的開發(fā)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。為更好突出對學(xué)生能力的培養(yǎng)，實踐教學(xué)中教師與學(xué)生按1:15的比例進行實踐指導(dǎo)，體現(xiàn)個性化教學(xué)思想。

建立新的開放式實踐教學(xué)模式，提供創(chuàng)新性實踐教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。在具體實施中，可以把固定的實驗時間安排改變成靈活的實驗時間安排，把封閉的實驗項目改變成支持自主設(shè)計的實驗項目，把成批實驗方式改變?yōu)闈M足學(xué)生個性化要求的實驗方式[3]。根據(jù)學(xué)生動手能力的高低進行因材施教，進入開放實踐教學(xué)的學(xué)生可以結(jié)成科研小組，采用自主選題、指導(dǎo)教師指定課題或項目提供課題等方式，經(jīng)課程組指導(dǎo)教師評定后才能開始。科研小組必須在一定時期內(nèi)完成一定的科研任務(wù)，并提交課題總結(jié)報告或論文。由于開放實踐教學(xué)必須以課題小組形式申報課題，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，還培養(yǎng)了學(xué)生的團隊開發(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。實現(xiàn)“創(chuàng)新教育，實踐教學(xué)，個性指導(dǎo)，能力培養(yǎng)”的宗旨，加強學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

6 結(jié)論

“計算機設(shè)計與實踐”是一門剛剛開設(shè)的探索性實踐課程。我們2005年秋開設(shè)的“計算機設(shè)計與實踐”課程，得到了學(xué)生的認可，在學(xué)生中的第一次開設(shè)取得了不錯的效果。這對鞏固和深化課堂教學(xué)、提高學(xué)生的實踐動手和科研創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是十分有效的。

開展實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)研究，開發(fā)真正以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)和主動研究，通過多種途徑培養(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)生通過解決問題學(xué)習(xí)知識、發(fā)現(xiàn)知識，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。開展設(shè)計性與創(chuàng)新性實踐教學(xué)內(nèi)容的研究，完善實踐教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建創(chuàng)新性實踐教學(xué)環(huán)境和平臺，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐結(jié)合的能力，鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力和動手能力，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：

[1] 趙若陽，李寧，庫少平. 計算機硬件課程體系及內(nèi)容改革的思考[J]. 計算機教育，2006，（3）：27-29.

[2] 陳語林. 創(chuàng)新型“三性”實驗教學(xué)模式的探索與實踐[J]. 黑龍江高教研究，2005，（1）：31-34.

[3] 龔聲蓉，楊季文，朱巧明. 強化實踐能力，培養(yǎng)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程型人才[J]. 計算機教育，2006，（2）：21-24.

收稿日期：2006-10-18

作者簡介：向琳(1975-)，女，漢族，哈爾濱人，講師，研究方向:移動計算、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。