[摘要]本文以作者在本學(xué)院計算機硬件實驗教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的若干問題為基礎(chǔ)，分析這些問題發(fā)生的原因，提出相應(yīng)的改革建議，并在實際教學(xué)過程中付諸實踐，希望能加強實驗效果，切實培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

[關(guān)鍵詞]計算機 硬件實驗 教學(xué)改革

計算機硬件實驗教學(xué)在計算機專業(yè)的課程體系中無疑占有非常重要的地位，是培養(yǎng)學(xué)生實踐技能、創(chuàng)新思維的必修課。在計算機硬件實驗教學(xué)中，實驗與理論教學(xué)緊密結(jié)合，能夠使學(xué)生對計算機主機和硬件系統(tǒng)各功能部分的基本原理、組織結(jié)構(gòu)及功能有深入了解，為本科后續(xù)階段的學(xué)習(xí)打下夯實的基礎(chǔ)。由于計算機硬件課程教學(xué)存在對實驗儀器的要求等特點，計算機硬件實驗課程成為學(xué)生為數(shù)不多甚至是唯一的鍛煉實踐動手能力的機會。不過在目前高等院校的計算機硬件實驗教學(xué)中，還存在一些問題，直接影響了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生素質(zhì)的提高。

目前計算機硬件實驗教學(xué)面臨的問題

1.對實驗教學(xué)的重要性認識不足。要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，實驗課程是一個必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但國內(nèi)的教育思想中長期存有“重理論、輕實踐”的傳統(tǒng)觀念，在高校教學(xué)中，實驗教學(xué)仍處于理論教學(xué)的從屬地位，實驗教學(xué)僅被當做是單純的理論教學(xué)的驗證和延伸。學(xué)校在課程安排上不重視，使得部分學(xué)生出于功利心理而輕視實驗、應(yīng)付實驗。

2.硬件課程的特點使學(xué)生難以投入實際操作。硬件實驗課程對于實驗條件的要求比較高，需要專門的實驗設(shè)備，如實驗箱，萬用表，甚至還需要有示波器等高檔實驗設(shè)備，只有比較少的高校計算機類專業(yè)能夠配備這些實驗儀器。即使購買設(shè)備的高校，通常也不能按學(xué)生比例配備，一般都是幾個學(xué)生一組做實驗，這樣使得學(xué)生實際動手的機會其實并不多。硬件實驗室由于各種原因，平時一般也不會開放給學(xué)生，造成硬件實驗學(xué)時數(shù)有限，無法讓學(xué)生去進行設(shè)計或創(chuàng)新性的實驗。另外，目前的計算機硬件實驗設(shè)備，集成化程度一般比較高，學(xué)生實驗中硬件相關(guān)的時間就只是在連接線路。而電路、硬件類課程的實驗中如果出錯，常常也都是連接上出現(xiàn)的問題，實驗過程相當枯燥且問題難以判斷。

以上這些因素疊加起來，使得學(xué)生認為硬件實驗的直觀性、可操作性甚至還比不上軟件實驗，進而喪失學(xué)習(xí)興趣。沒有了興趣，能力的培養(yǎng)就沒有基礎(chǔ)。

3.硬件實驗課程的教學(xué)設(shè)計不夠科學(xué)。目前硬件課程課堂教學(xué)的配套實驗只是以驗證性實驗為主。對于剛剛學(xué)習(xí)了理論知識，還沒有熟練掌握它的學(xué)生來說，課堂教學(xué)的配套實驗只能先驗證，讓學(xué)生在實際硬件的工作過程中鞏固基本知識。但僅有驗證往往不能讓學(xué)生牢固地掌握知識，更不能有效地鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。而且目前在高校教學(xué)中普遍存在課程之間聯(lián)系不夠的情況，使學(xué)生只能看到一個個獨立的計算機硬件，不能從系統(tǒng)角度上學(xué)習(xí)理解計算機學(xué)科。

針對以上這些問題，提出下列解決建議，根據(jù)實際教學(xué)的觀察，效果比較顯著。

改進建議

1.重視硬件實驗教學(xué)。要想改進計算機硬件類實驗課程的教學(xué)效果，真正在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實踐及創(chuàng)新能力，最根本的一點，還是在于改變以往“重理論，輕實驗”這一錯誤觀念。在高等教育走向大眾化的今天，社會對本科畢業(yè)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力的要求越來越高。由于計算機硬件學(xué)科自身的特點，決定了完全依靠老師在課堂上進行理論講解，學(xué)生無法穩(wěn)固地獲得這種能力。只有在學(xué)生做實驗的過程中，反復(fù)強化訓(xùn)練，不斷迫使他們將課堂上講授的理論知識與實際動手實驗結(jié)合起來，才能逐步培養(yǎng)他們的動手實踐和創(chuàng)新能力。

具體的說，在實際教學(xué)中，必須為實驗課程安排足夠的課時。條件具備的話，能夠?qū)嶒炚n程獨立于理論課程之外單獨開設(shè)當然更好。單獨為計算機硬件實驗課程設(shè)立學(xué)分，學(xué)生會更加重視，在這些課程上投入更多精力。課程最終的考核成績是約束學(xué)生的措施之一，增加實驗成績在學(xué)生課程總評成績中的分量，可以打消學(xué)生應(yīng)付實驗的僥幸心理。

在本學(xué)院的教學(xué)中，嘗試將《計算機接口技術(shù)實驗》這門課程作為突破點。將這門課由原來的一學(xué)分增加到兩學(xué)分，在課程安排上，由原來的一學(xué)期8周16個學(xué)時改為一學(xué)期17周34個學(xué)時。這樣真正從根本上重視實驗課程，提高了實驗課程在整個教學(xué)體系中的地位。

2.改善硬件實驗條件。計算機硬件類實驗課程對于教學(xué)設(shè)備非常依賴，如果能提供較好的實驗條件，學(xué)生能夠順利地做出實驗教材上規(guī)定的實驗，教師再加以進一步地引導(dǎo)，會比較容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的增長，有利于提高實驗課程的教學(xué)效果。同時也有利于激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的能力，更加深入了解課程相關(guān)知識，完成附加實驗內(nèi)容。

計算機硬件實驗設(shè)備目前大多采取實驗箱的形式，實驗箱等設(shè)備集成度比較高，出現(xiàn)故障后學(xué)生無法解決。因此必須對實驗設(shè)備經(jīng)常檢查，確保設(shè)備工作正常。對于設(shè)計有缺陷的設(shè)備，能夠及時加以改進就更好。如果學(xué)校有條件添置各種先進設(shè)備（如示波器、頻率發(fā)生器等等），則既能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，又有利于平時的維修。改善實驗條件更重要的一點是改善學(xué)生的實驗環(huán)境，由于實驗設(shè)備數(shù)量和師資力量不足等原因，很多高校實驗課都是兩個甚至三四個學(xué)生共用一臺設(shè)備。這樣學(xué)生接觸設(shè)備的時間太短，很難取得較好效果。比較好的方法是分批上課，一個學(xué)生一臺設(shè)備，同時將學(xué)生與設(shè)備配對。這樣學(xué)生能有足夠的時間完成實驗內(nèi)容，出現(xiàn)問題也能夠冷靜地分析并解決。教師在實驗課程中面對的學(xué)生少，能夠更好輔導(dǎo)學(xué)生，同時學(xué)生與設(shè)備配對后，對實驗設(shè)備的管理也更加方便。不過這種教學(xué)方式對于師資力量的要求比較高，課時數(shù)也較多。

本學(xué)院在《計算機接口技術(shù)》實際教學(xué)中采用小班制上課，基本上保證了學(xué)生每人一臺設(shè)備，并將學(xué)生與設(shè)備編號配對。同時加強對于設(shè)備的維修。并且組織實驗室骨干教師，對實驗設(shè)備的電路進行分析，找到了導(dǎo)致實驗設(shè)備經(jīng)常損壞的兩個關(guān)鍵部件。通過重新設(shè)計電路，更換性能更優(yōu)良的電路元件等方式，對實驗設(shè)備加以改造。采用以上措施后，學(xué)生普遍反映實驗環(huán)境大大改善，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.對計算機硬件類實驗課程重新進行教學(xué)設(shè)計。高校教學(xué)中，課程之間的銜接與相互關(guān)聯(lián)是很重要的。如果計算機硬件實驗課程與其他各門課程間之間有機聯(lián)系不足，學(xué)生則無法從整體高度上領(lǐng)會知識體系。如果在教材中基本上看不到相關(guān)聯(lián)的課程的介紹，計算機硬件系統(tǒng)作為一個緊密聯(lián)系的整體，被硬生生分割成幾個互不相關(guān)的獨立部分；學(xué)生作為初學(xué)者，就只能在每門課各自的范圍內(nèi)看到個別不夠完整的計算機硬件系統(tǒng)，無法全面地了解計算機硬件系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及功能。目前計算機專業(yè)開設(shè)的硬件實驗主要有《模擬電路》、《數(shù)字邏輯電路》、《計算機組成原理》、《計算機接口技術(shù)》等實驗課程，如果將這些課程有機組合起來，使學(xué)生在上課過程中能夠理解計算機作為一個系統(tǒng)整體的工作原理，那么不管是對于學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)都有事半功倍的效果。

不光是實驗課程之間，實驗課與理論課之間，同樣存在銜接與聯(lián)系的問題。以前實驗課程的教材只注重對相關(guān)理論課的內(nèi)容進行驗證式的實驗。如果能在學(xué)生完成這些驗證性實驗的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生完成更復(fù)雜的綜合性實驗，甚至讓學(xué)生自行設(shè)計實驗內(nèi)容，那么學(xué)生會更深入地理解基本理論知識并將其應(yīng)用于實際，進而培養(yǎng)學(xué)生的實踐以及創(chuàng)新能力。

同樣以本學(xué)院開設(shè)的《計算機接口技術(shù)》實驗課為例。在實際教學(xué)中，實驗中心對原有實驗教材進行改寫，豐富實驗內(nèi)容。在新教材中，加強了與前后課程之間的聯(lián)系，引入了相關(guān)課程的內(nèi)容對學(xué)生加以介紹。由于實驗設(shè)備的改進，學(xué)生完成原有驗證性實驗的進度有所加快。同時由于增加學(xué)時，實驗課程時間更加充足。在這種情況下，新教材聯(lián)系本課程的相關(guān)實驗，再引進《匯編語言程序設(shè)計》、《計算機控制技術(shù)》等課程的內(nèi)容，添加了若干難度較大綜合性較高的實驗。并且安排學(xué)生有一次自主設(shè)計實驗內(nèi)容的實驗課，由老師輔助選題并加以指導(dǎo)。經(jīng)過上述設(shè)計，學(xué)生普遍反應(yīng)加深了對于本課程的理解，而且初步掌握從系統(tǒng)角度考慮問題的方法。

總 結(jié)

通過對教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)，本文提出了計算機硬件類實驗課程教學(xué)中的若干問題，并提出相應(yīng)的改進方案。在實際教學(xué)中，這些改進取得了令人滿意的效果。但計算機硬件實驗教學(xué)的改進是一項系統(tǒng)工程，還需要相關(guān)課程的配合。相信以后隨著計算機科學(xué)的發(fā)展，實驗教學(xué)的不斷進步，計算機硬件實驗教學(xué)能夠?qū)W(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)做出更積極的貢獻。

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作者單位：四川大學(xué)計算機學(xué)院