1概述

東南大學(xué)計算機教學(xué)實驗中心是負責(zé)組織全校計算機基礎(chǔ)教學(xué)、提供計算機基礎(chǔ)教學(xué)實驗和實踐環(huán)境的校級教學(xué)實驗中心，是將計算機理論教學(xué)、實踐教學(xué)和自主研學(xué)相結(jié)合的重要教學(xué)實驗基地。2004年東南大學(xué)為了支撐新的計算機基礎(chǔ)教學(xué)課程體系所需的實驗與實踐環(huán)境需求，整合全校計算機實驗與實踐環(huán)境，包括計算中心、計算機硬件應(yīng)用實驗中心、計算機系統(tǒng)實驗室、軟件工程實驗室、嵌入式系統(tǒng)實驗室等，構(gòu)建了東南大學(xué)計算機教學(xué)實驗中心。2007年中心成為江蘇省實驗教學(xué)示范中心和國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)點。

目前，中心每年承擔(dān)全校本科生的大學(xué)計算機基礎(chǔ)、計算機技術(shù)基礎(chǔ)和計算機應(yīng)用基礎(chǔ)三個層次的計算機課程教學(xué)指導(dǎo)和160萬人時數(shù)的計算機實驗和實踐教學(xué)指導(dǎo)任務(wù)。

東南大學(xué)長期重視計算機實驗教學(xué)，中心以雄厚的學(xué)科背景為依托，建立了一支學(xué)術(shù)水平高、教風(fēng)優(yōu)良的實驗教學(xué)隊伍，在教材建設(shè)、精品課建設(shè)、教學(xué)名師遴選、教學(xué)獲獎等方面均奠定了很好的基礎(chǔ)。在東南大學(xué)計算機實驗教學(xué)(包括基礎(chǔ)教學(xué)和專業(yè)教學(xué))指導(dǎo)委員會的指導(dǎo)和支持下，東南大學(xué)計算機教學(xué)實驗中心已在實踐教學(xué)體系、運行模式等方面形成一定特色：由指導(dǎo)委員會統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，理論教學(xué)內(nèi)容與實踐環(huán)節(jié)銜接、專職教師與兼職教師配合，促進理論教學(xué)與實驗(實踐)教學(xué)、實踐教學(xué)與學(xué)生專業(yè)應(yīng)用背景緊密結(jié)合；采用分層分類的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)和實驗實踐教學(xué)體系、突出學(xué)生自主研學(xué)，課內(nèi)構(gòu)建了分層分類的計算機實驗實踐教學(xué)體系，實現(xiàn)因材施教，課外構(gòu)建了省部級、校級和院系級三個層次的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃資助體系，使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出；依托良好的學(xué)科環(huán)境，實現(xiàn)了教學(xué)與科研的有效融合，科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實驗項目及教學(xué)實驗儀器資源，廣泛開展學(xué)生科研訓(xùn)練，實現(xiàn)教學(xué)與科研的緊密結(jié)合。

中心現(xiàn)有人員66人，其中專職人員40人，主要支撐實踐課程主講、實驗輔導(dǎo)和實驗室管理及實踐教學(xué)質(zhì)量督導(dǎo)；兼職人員26人，主要從事計算機基礎(chǔ)課程理論教學(xué)。

2中心特色

2.1具有系統(tǒng)的實驗環(huán)境建設(shè)和教學(xué)方法

在全國最早成立校計算機基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會，統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計和優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)實驗與實踐項目，理論教學(xué)、實踐教學(xué)與專業(yè)應(yīng)用緊密結(jié)合，通過自研、合作和外購形成完整全面的實踐環(huán)境和方法，覆蓋了計算機文化基礎(chǔ)、程序設(shè)計和硬件應(yīng)用三方面基礎(chǔ)和提高實踐教學(xué)環(huán)節(jié)；以中心為依托，全校各專業(yè)計算機應(yīng)用基礎(chǔ)、計算機應(yīng)用創(chuàng)新、部分計算機技術(shù)基礎(chǔ)課程的理論與實踐教學(xué)組織和實施科學(xué)合理，在提高了學(xué)生的計算機基礎(chǔ)水平、硬件和軟件實踐能力方面形成了獨特的體系，取得了豐碩的成果。

2.2采用分層分類的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)和實踐教學(xué)體系，突出學(xué)生自主研學(xué)

在課內(nèi)構(gòu)建了“3+3+3”形式的計算機實驗實踐教學(xué)體系，實現(xiàn)因材施教；在課外構(gòu)建了院(系)級、校級、省部級三個層次的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃資助體系，使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。

課內(nèi)組織實施中的“3+3+3”指：計算機基礎(chǔ)課程體系分為大學(xué)計算機基礎(chǔ)、計算機技術(shù)基礎(chǔ)(包括軟件技術(shù)基礎(chǔ)和硬件技術(shù)基礎(chǔ))、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)三個層次；將計算機實驗實踐教學(xué)體系分為計算機基本技能訓(xùn)練實踐、計算機技術(shù)基礎(chǔ)綜合實踐、計算機應(yīng)用實踐三個層次；將每個實踐課程和環(huán)節(jié)的實驗項目分為基礎(chǔ)與驗證型實驗實踐、設(shè)計與開發(fā)型實驗實踐、研究與創(chuàng)新型實驗實踐三個類型，同時在內(nèi)容上也按照基本要求、提高性、研究創(chuàng)新性三個層次進行要求和考核。

上述“3+3+3”形式的分層次的實驗實踐教學(xué)體系為培養(yǎng)具有良好的基本理論、基本知識、基本技能、基本思維和基本能力的計算機應(yīng)用創(chuàng)新人才提供了保障，以適應(yīng)學(xué)生不同層次、不同學(xué)科類型的學(xué)生的需要，實現(xiàn)因材施教。

院(系)級、校級、省部級三級課外大學(xué)生科研訓(xùn)練項目資助計劃實施中充分發(fā)揮以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)和實踐，使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出，中心為此進行了大量的探索性研究和實踐。

2.3依托良好的學(xué)科環(huán)境，探索教學(xué)與科研有效融合的建設(shè)途徑

依托中心實驗條件和教師的特長，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實驗項目及教學(xué)實驗儀器資源，并廣泛開展學(xué)生科研訓(xùn)練，實現(xiàn)教學(xué)與科研的緊密結(jié)合。

一方面將學(xué)科前沿內(nèi)容、科研項目及成果轉(zhuǎn)化為學(xué)生可以獨立或以團隊合作完成的實驗項目或SRTP項目。如2004-2007年，已經(jīng)有118個SRTP項目由學(xué)生自主完成；江蘇省科技進步一等獎項目“江蘇金融網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)”已經(jīng)轉(zhuǎn)化為智能防火墻、數(shù)據(jù)加密與解密等開放性研究型實驗項目。另一方面將已有研究成果在教學(xué)實驗儀器開發(fā)過程中給予充分利用。如在ARM系列嵌入式系統(tǒng)裝置中相關(guān)開發(fā)人員充分利用了江蘇省科技進步二等獎項目“嵌入式軟件支撐環(huán)境”的研究成果，實驗項目充分體現(xiàn)了當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)水平；微機系統(tǒng)與接口ISA總線實驗裝置、計算機組成原理實驗臺都是和學(xué)科研究成果緊密結(jié)合的產(chǎn)品。

此外，根據(jù)專職教師和兼職教師的學(xué)科背景與學(xué)生的興趣，形成多個課外研學(xué)指導(dǎo)小組。如數(shù)學(xué)建模、程序設(shè)計競賽、游戲軟件設(shè)計、遠程控制系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計等。通過課外研學(xué)指導(dǎo)，使學(xué)生綜合能力得到了全面提高。實現(xiàn)了教學(xué)與科研的緊密結(jié)合。

3特色課程

3.1微機實驗及課程設(shè)計(國家級精品課程)

[實驗?zāi)康腯

與理論課程教學(xué)講授緊密結(jié)合，要求學(xué)生通過盡可能多的上機練習(xí)加深課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和基本訓(xùn)練，并通過單元教學(xué)實驗、綜合測試作業(yè)實驗強化教學(xué)效果，學(xué)會綜合設(shè)計與解決問題的方法。

本實驗課程的教學(xué)目的和要求是使學(xué)生通過實驗手段掌握微型計算機基本原理、實現(xiàn)技術(shù)、計算機系統(tǒng)構(gòu)成、接口技術(shù)及其應(yīng)用編程方法，也使學(xué)生系統(tǒng)科學(xué)地接受相關(guān)的分析問題和解決問題的訓(xùn)練。具體要求：(1)掌握微處理器和基本接口的結(jié)構(gòu)和工作原理；(2)學(xué)會使用匯編語言編程和動態(tài)調(diào)試；(3)熟悉實驗儀基本電路原理；(4)理解和合理選用存貯器和接口芯片；(4)理解掌握主要接口方法、芯片特性和典型應(yīng)用方法;(5)理解和掌握包括中斷技術(shù)在內(nèi)的三類輸入輸出方法和實現(xiàn)；(6)理解掌握現(xiàn)代高級微處理器的基本原理以及編程控制方法；(7)通過小型綜合實驗作業(yè)，掌握系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試小型微機應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件的基本方法。

注：

1．課程中要求學(xué)生掌握基本的硬件和底層軟件設(shè)計、調(diào)試方法，學(xué)會分析、排除硬件故障和底層軟件缺陷的基本動手能力；

2．每個實驗項目的要求都分為基本部分和提高部分，以滿足不同層次的學(xué)生的需要，鼓勵學(xué)生進行自創(chuàng)性研究實驗，基本部分實驗內(nèi)容必做，提高部分選做。

3．要求學(xué)生在預(yù)習(xí)準備中，認真分析實驗電路原理和樣例程序原理，通過基本的驗證+提高應(yīng)用實驗(硬軟件和經(jīng)驗)積累為綜合設(shè)計打下良好基礎(chǔ)；

4．要強化理論教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生較強的創(chuàng)新能力與實踐能力，既需要基本驗證性實驗，也需要提高應(yīng)用和綜合設(shè)計性內(nèi)容。本課程在理論課結(jié)束后安排了設(shè)計性實驗內(nèi)容，完成情況作為實驗課的主要考核標準。每個綜合設(shè)計需要綜合應(yīng)用多種微機接口與其他單元電路(3部分以上) ，編制相應(yīng)的應(yīng)用軟件來構(gòu)成一個小的微機應(yīng)用系統(tǒng)，并要求學(xué)生獲得全面的硬軟件及設(shè)備使用訓(xùn)練和創(chuàng)新思維、設(shè)計報告、總結(jié)寫作能力培養(yǎng)。

[教學(xué)管理模式與注意事項]

教學(xué)管理模式：基本驗證+提高應(yīng)用實驗過程采用非開放模式，由專門教師和助教指導(dǎo)，并不斷規(guī)范學(xué)生實驗操作和分析解決問題的科學(xué)方法，安排2-3次(現(xiàn)場或課堂)實驗理論指導(dǎo)。綜合設(shè)計測試部分可根據(jù)實驗室條件采取半開放或全開放形式，允許學(xué)生靈活安排時間，同時根據(jù)需要安排基礎(chǔ)性指導(dǎo)。

實驗課學(xué)時合計48學(xué)時；課內(nèi)外學(xué)時比1：1。實驗分單元驗證+提高應(yīng)用與綜合設(shè)計測試兩部分，安排在兩個學(xué)期進行：單元驗證+提高應(yīng)用實驗與理論課同步進行，學(xué)時28(含課堂或現(xiàn)場講授6學(xué)時)；綜合測試20學(xué)時。

教學(xué)實驗和綜合作業(yè)均保證一人一套實驗設(shè)備。

[設(shè)備與器材配置]

基本實驗設(shè)備包括：

微機原理與接口實驗儀一套；

個人計算機(針對總線擴展型實驗儀)一臺；

數(shù)字示波器及儀表及工具一套。

軟件平臺為純MS-DOS6.22/ Windows98SE可選啟動環(huán)境；配置匯編鏈接程序、動態(tài)調(diào)試程序(MASM5.0/ MASM6.1/TASM3.0， 編輯器，Debug或TurboDebugger或Soft-ICE)。

[考核與成績評定]

課程采取考查制，基礎(chǔ)實驗抽查、單元實驗報告成績占40%，綜合作業(yè)成績占60%。

[教材與參考資料]

(1) 戴先中等. 微機硬件應(yīng)用實踐——原理與接口. 東南大學(xué)出版社，1999，8.

(2) 唐袆玲，毛月東.32位微機原理與接口技術(shù)實驗教程. 西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

(3) 楊素行. 微型計算機系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第2版). 清華大學(xué)出版社，2003.

(4) 錢曉捷. 匯編語言程序設(shè)計.電子工業(yè)出版社，2003.

3.2計算機系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(江蘇省優(yōu)秀課程群)

[實驗?zāi)康腯

本課程設(shè)計是在本科4年學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進行的一次綜合性的設(shè)計實踐。本課程的開設(shè)時間是在大四的上學(xué)期，同學(xué)們經(jīng)過3年多的學(xué)習(xí)和實踐，無論在理論上還是實踐上，在硬件上還是軟件上，在系統(tǒng)角度還是應(yīng)用角度都得到了不少的鍛煉。在此基礎(chǔ)上，本綜合設(shè)計從系統(tǒng)設(shè)計的角度，通過對SOC(片上系統(tǒng))的硬、軟件設(shè)計，給學(xué)生一次綜合的訓(xùn)練的機會。

[教學(xué)管理模式與注意事項]

采用多媒體課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)手段相結(jié)合的教學(xué)模式。除課堂教學(xué)外，在網(wǎng)絡(luò)平臺上建立以多媒體網(wǎng)絡(luò)課件、電子教案、設(shè)計應(yīng)用資料為主要形式的立體化教學(xué)資源，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、實踐的教學(xué)手段。

在實踐教學(xué)過程中，將全體學(xué)生分成6至8人一組，采用組長負責(zé)制，利用項目開發(fā)的方法進行管理。實施過程中不限定學(xué)生設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)，不限定學(xué)生具體實施設(shè)計的步驟，不限定最終的目標與驗證方法，不限定學(xué)生實施自己設(shè)計的時間和地點，鼓勵他們自主設(shè)計，積極創(chuàng)新。打破了大家作統(tǒng)一的實驗，得到統(tǒng)一結(jié)果的舊的實驗?zāi)Ｊ?，給學(xué)生充分的自我發(fā)揮的空間。同時，教師全程跟蹤學(xué)生實驗過程，要及時了解學(xué)生在課程設(shè)計中遇到的問題，進行啟發(fā)式指導(dǎo)。

學(xué)生設(shè)計結(jié)束后，首先自己要給出一個性能的估計和分析，最后由教師針對學(xué)生設(shè)計的性能，體系結(jié)構(gòu)合理性，可擴展性，和其他模塊配合等方面給出合理的評價。

[設(shè)備與器材配置]

微機一臺，可編程綜合實驗系統(tǒng)一套。

[考核與成績評定]

本課程不安排考試，學(xué)生成績以其學(xué)習(xí)態(tài)度、實驗報告、演示驗收情況評定。具體分配如下：

學(xué)習(xí)態(tài)度：10分

原型驗收：70分

實驗報告報告：20分

總分按優(yōu)、良、中、及格、不及格評分。

(1) 學(xué)習(xí)態(tài)度評分標準

自己負責(zé)的部分獨立完成，無找人代工或竊取別人成果的現(xiàn)象：6分

能與同組同學(xué)良好合作：2分

設(shè)計部分具有明顯的創(chuàng)新點：2分

(2) 實驗樣品評分標準

功能：40分

與其他模塊配合無誤：20分

創(chuàng)新：10分

(3) 報告評分標準

方案：8分

電路或程序：8分

結(jié)果分析等：4分

[教材與參考資料]

楊全勝，計算機系統(tǒng)綜合課程設(shè)計電子講義，東南大學(xué)

4總結(jié)與展望

東南大學(xué)計算機教學(xué)實驗中心目前重點在全校計算機基礎(chǔ)實驗與實踐教學(xué)，由校計算機實驗與實踐教學(xué)委員會(包括計算機基礎(chǔ)實驗與實踐教學(xué)分委員會及計算機專業(yè)實驗與實踐教學(xué)分委員會)統(tǒng)籌規(guī)劃、教務(wù)處協(xié)調(diào)、專職教師與兼職教師相結(jié)合以保證計算機實驗與實踐教學(xué)與學(xué)生專業(yè)背景相融合、全校計算機實驗與實踐教學(xué)資源共享，對學(xué)生的計算機應(yīng)用能力和計算機應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到了較好的作用。但如何進一步突出“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”理念、探索研究型實踐教學(xué)模式，還需要不斷深入。

東南大學(xué)計算機教學(xué)實驗中心的后續(xù)工作重點是基于已有的實踐教學(xué)改革工作探索和實踐國際化研究型計算機實驗與實踐教學(xué)體系；以探索和實踐國際化研究型計算機實踐教學(xué)體系工作為核心，全面推進實驗教學(xué)管理、實驗教學(xué)改革、實驗環(huán)境建設(shè)等工作，提高學(xué)生的國際化視野和計算機應(yīng)用思維及應(yīng)用創(chuàng)新能力，為研究型大學(xué)和研究教學(xué)型大學(xué)計算機實驗(實踐)教學(xué)改革提供經(jīng)驗和示范。相關(guān)工作包括：完善管理模式、爭取學(xué)校更多支持；進一步加強實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)；深入實踐教學(xué)改革，貫徹“講一、練二、訓(xùn)三”的基本思想和“少而精”的原則；強化實踐課程建設(shè)，引入國際化實踐教學(xué)思路與內(nèi)容、實踐過程模式和實踐環(huán)節(jié)考核方式，通過國際計算機工程認證制度推進計算機實踐教學(xué)體系的國際化；超脫實踐內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

實踐教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要意義，作為國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)點，我們必須銳意創(chuàng)舉、深化實踐教學(xué)改革，為中國構(gòu)建能有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的計算機實驗與實踐教學(xué)模式與體系貢獻自己的力量。