文章編號：1672-5913(2008)08-0137-02

摘要：本文針對我國高校本科計算機專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)狀，分析了CC2005中關(guān)于計算機硬件與結(jié)構(gòu)方面知識需求與知識空間的構(gòu)架，提出基于CC2005的計算機學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”方向課程群的概念，并對該課程群的核心課程與選修課程提出組織與改革方法。

關(guān)鍵詞：CC2005；硬件與結(jié)構(gòu)；課程群

中圖分類號：G642

文獻標(biāo)識碼：B

1引 言

目前，隨著網(wǎng)絡(luò)化和信息化的發(fā)展，計算機軟件領(lǐng)域的課程，尤其是網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類課程，越來越得到各個高校的重視，國內(nèi)很多高校的計算機專業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤败浖こ獭焙汀坝嬎銠C科學(xué)”方向，過分強調(diào)軟件與應(yīng)用，而缺乏計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成與結(jié)構(gòu)等硬件方向的培養(yǎng)。但是，從就業(yè)市場反饋的信息看，計算機軟件人才已經(jīng)供大于求，而熟悉硬件開發(fā)應(yīng)用或軟硬件結(jié)合的人才則供不應(yīng)求。市場的需求驅(qū)使我們深思，如何構(gòu)建符合市場需求、有一定市場競爭優(yōu)勢的計算機人才培養(yǎng)模式。在CC2001和CC2005計算機本科教學(xué)參考計劃的啟迪下，在目前我校開展的教學(xué)內(nèi)容課程體系改革實踐中，結(jié)合2005年在武漢大學(xué)召開的“全國計算機學(xué)院院長和系主任會議”和華中科技大學(xué)召開的“計算機硬件與實驗教學(xué)研討會”以及2006年1月在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開的“首屆全國計算機教育論壇”會議的有關(guān)精神，我們嘗試性地提出了基于CC2005的計算機專業(yè)“平臺＋模塊”課程教學(xué)體系，并進行了課程群改革與建設(shè)，本文僅探討該課程教學(xué)體系中“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。

2課程群的組織

根據(jù)CC2005和CC2001的體系結(jié)構(gòu)，計算機硬件與結(jié)構(gòu)方向知識點包括的核心內(nèi)容包括：數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)在機器中的表示、匯編級機器組織、存儲組織與結(jié)構(gòu)、人機交互、機器功能結(jié)構(gòu)、多處理機技術(shù)等，而高性能系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是選修內(nèi)容。這些知識在CC2005中定義為：

●AR1. Digital logic and digital systems [core]

●AR2. Machine level representation of data [core]

●AR3. Assembly level machine organization [core]

●AR4. Memory system organization and architecture [core]

●AR5. Interfacing and communication [core]

●AR6. Functional organization [core]

●AR7. Multiprocessing and alternative architectures [core]

●AR8. Performance enhancements [elective]

●AR9. Architecture for networks and distributed systems [elective]

在目前國內(nèi)的普通高校本科“計算機科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)中，上述這些“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”方向的核心和普通知識點一般體現(xiàn)在以下幾門課程中：“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”、“計算機組成原理”、“微機原理”、“微機接口技術(shù)”、“匯編語言”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”。在實際教學(xué)過程中，各門課程相互之間內(nèi)容銜接較多，重復(fù)之處也比較多，各個學(xué)校一般是按照自己的教學(xué)大綱和計劃對各門課程的內(nèi)容進行劃定，往往缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性。這些課程中普遍存在的一個問題是學(xué)生學(xué)習(xí)沒有興趣，教師上課缺乏激情的情況。很多高校在學(xué)生對教師的評價中，講授此類課程的教師往往得分比較低。究其原因，是現(xiàn)有的課程和教材內(nèi)容陳舊，遠遠落后于現(xiàn)代計算機硬件技術(shù)的發(fā)展；課程組織缺乏系統(tǒng)性，某些知識點在多門課程中反復(fù)出現(xiàn)；而某些知識點缺乏前導(dǎo)，造成斷層。

對此，我們提出了以專業(yè)需求為基礎(chǔ)的“平臺＋模塊”人才培養(yǎng)模式，以CC2005的五個知識層次中的核心內(nèi)容構(gòu)建學(xué)科平臺，以不同的專業(yè)需求方向構(gòu)建專業(yè)模塊。下面重點討論CC2005構(gòu)架下的計算機學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。此課程群包括：計算機組成原理、硬件知識和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的課程，核心課程為“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、 “匯編語言與微機接口技術(shù)”，選修課程為“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計算機應(yīng)用技術(shù)”、“分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計”等課程。從“平臺＋模塊”整體培養(yǎng)模式考慮，將“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”歸入“數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)”課程群。

2.1核心課程

在新的“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群中，根據(jù)CC2005精神，將“微機原理”、“匯編語言”、“微機接口技術(shù)”、“計算機組成原理”四門課程系統(tǒng)地整合為“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語言與微機接口技術(shù)”兩門課程作為課程群內(nèi)核心課程。新舊課程體系的邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1 新舊課程設(shè)置對應(yīng)關(guān)系

“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”課程重點介紹單處理器計算機的組成原理與結(jié)構(gòu)體系，包括數(shù)據(jù)在機器中的表示、總線系統(tǒng)、外圍設(shè)備接口、存儲器組織與結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中央處理器(含運算器與控制器)、流水與并行處理等內(nèi)容。其中重點是數(shù)據(jù)在機器中的表示、總線系統(tǒng)、存儲器組織與結(jié)構(gòu)、中央處理器等內(nèi)容。

“匯編語言與微機接口技術(shù)”將匯編語言程序設(shè)計和微機接口技術(shù)融為一體。根據(jù)CC2005精神，本課程中先介紹微型計算機原理、匯編語言，在此基礎(chǔ)上講授匯編程序設(shè)計技術(shù)、微機接口技術(shù)(包括典型接口如并行、串行、定時、DMA、中斷、A/D及D/A)以及新型的USB和IEEE1394接口技術(shù)。

2.2選修課程

根據(jù)CC2005精神，“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群還應(yīng)該包括“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計算機應(yīng)用技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計”等選修課程，整個課程群概貌如圖2所示。在本課程群建設(shè)中，首先對于各門選修課程的內(nèi)容與組織進行系統(tǒng)地規(guī)劃，注意先導(dǎo)和后續(xù)，同時避免重復(fù)和脫節(jié)現(xiàn)象。在課程的教學(xué)中，采用靈活的教學(xué)方法和教學(xué)形式，包括小組討論、專題報告、大作業(yè)、專業(yè)論文等形式，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性與自主學(xué)習(xí)能力。

2.3一體化的實驗與課程設(shè)計改革

在“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)中，強調(diào)的是“實踐教學(xué)”的重要性。在本課程群建設(shè)中，不是以單一的課程為單位設(shè)計實驗，而是按照整個課程群來設(shè)計一體化的實驗環(huán)境與實驗內(nèi)容，將匯編語言方向、微機接口方向、組成原理方向的實驗有機地結(jié)合在一起，創(chuàng)建良好的實驗環(huán)境，靈活運用實驗室、開放式實驗室、實習(xí)基地等多種手段，盡量多地為學(xué)生創(chuàng)造條件，同時通過實驗課程、開放實驗、大作業(yè)、課程設(shè)計、競賽等多種手段和形式培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與團隊精神。

圖2 “計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群概貌

3進一步的思考

●課程群設(shè)置與專業(yè)培養(yǎng)計劃的關(guān)系

課程群在構(gòu)造和設(shè)置的時候，需要與整個專業(yè)人才培養(yǎng)計劃相適應(yīng)，構(gòu)建基于CC2005“平臺＋模塊”的教學(xué)模式為課程群的教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)，在新的課程群設(shè)置中，以學(xué)科方向和模塊為核心，凝聚課程群的設(shè)置，同時將其與專業(yè)培養(yǎng)計劃相適應(yīng)。在設(shè)置課程群的時候，打破“系、專業(yè)”的限制，使不同專業(yè)的教師根據(jù)學(xué)科課程方向凝聚一起。

●不同課程群之間的銜接關(guān)系

在“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)的過程中，另外一個重要的問題是各個課程群之間的銜接關(guān)系。正是因為課程群的設(shè)置和建設(shè)關(guān)系到整個專業(yè)的培養(yǎng)計劃，“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”的課程群在設(shè)置的時候，將計算機硬件方向另外一個專業(yè)基礎(chǔ)課程“數(shù)字邏輯”(或“數(shù)字電子技術(shù)”)劃入另外一個課程群“模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程群”。因此不同的課程群在建設(shè)的時候，也需要注意課程群與課程群之間的銜接關(guān)系，考慮整個學(xué)科系統(tǒng)的有序、協(xié)調(diào)發(fā)展。

●課程群內(nèi)核心課程與選修課程之間的關(guān)系

“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群在建設(shè)的時候，還必須注意內(nèi)部核心課程“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語言與微機接口技術(shù)”與其他選修課程群之間的內(nèi)容銜接和側(cè)重點，既要保證核心課程的課時與內(nèi)容，也同時需要根據(jù)學(xué)科方向的發(fā)展，及時開設(shè)反映最新技術(shù)成果的選修課程，這樣才可以培養(yǎng)符合社會需求的人才。

●課程群內(nèi)容的更新

如何根據(jù)計算機學(xué)科發(fā)展以及信息科技發(fā)展情況，及時、動態(tài)地調(diào)整課程群內(nèi)核心課程、選修課程的設(shè)置，甚至每一門課程具體內(nèi)容的設(shè)置，將是課程群建設(shè)的一個重要內(nèi)容。

參考文獻

[1] 李曉明. 關(guān)于計算機教育的情況及幾點認識[C]. 首屆全國計算機教育論壇報告，2006.

[2] 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002研究組. 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2002.