徐明鵑 方新麗

摘要本文對目前普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件技術(shù)教學(xué)和實(shí)踐存在的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)從教學(xué)、實(shí)驗(yàn)方法等方面探討了在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞計(jì)算機(jī);硬件;創(chuàng)新

中圖分類號G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2009)112-0071-01

0引言

目前,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)類課程主要包括數(shù)字/模擬電路、計(jì)算機(jī)組成原理、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用、接口技術(shù)、單片機(jī)原理、嵌入式系統(tǒng)等課程,這些課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程,一般在大二或大三與計(jì)算機(jī)軟件類課程同時開設(shè),通過這些硬件課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該掌握計(jì)算機(jī)各個組成部件的基本的工作原理并且具備一定的硬件設(shè)計(jì)開發(fā)能力,可是,一直以來,因?yàn)橛布愓n程理論性強(qiáng),涉及較多的抽象概念,教學(xué)難度大且實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問題的存在使得學(xué)生中普遍存在“重軟輕硬”的現(xiàn)象。特別是對于新升本科院校,由于師資、軟硬件資源等原因使得這些問題尤為突出。本文結(jié)合多年來的硬件教學(xué)實(shí)踐,對新升本科院校計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)類課程教學(xué)與實(shí)踐過程中存在的問題進(jìn)行分析和探討,并針對這些問題提出一些改進(jìn)的辦法。

1計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)類教學(xué)與實(shí)踐存在的問題

1.1軟硬件課程設(shè)置不夠合理,銜接不充分

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是軟件和硬件緊密結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng),硬件類和軟件類課程也相輔相成,構(gòu)成了完整、科學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識體系。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的時候并沒有充分考慮到硬件課程和軟件課程的交叉性和互補(bǔ)性,造成了軟硬件課程內(nèi)容之間的銜接不夠,學(xué)生對計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中突然出現(xiàn)的大量的比較零碎、枯燥的專業(yè)名詞一時無法理解;另外,在硬件課程之間也缺乏充分的銜接,有些知識點(diǎn)重復(fù),如:中斷概念在計(jì)算機(jī)組成原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)中都有涉及,卻都不完整,無法使得學(xué)生對中斷有整體清晰的認(rèn)識,這些都導(dǎo)致了學(xué)生的知識體系不系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)不健全。

1.2教學(xué)內(nèi)容陳舊,教學(xué)過程過于理論化

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)類教學(xué)內(nèi)容的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,無法適應(yīng)當(dāng)前人才培養(yǎng)的需要。如:微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用一直都是以16位的8086/88為教學(xué)主要內(nèi)容,很多教材雖然涉及32位等其他的系統(tǒng),但都是簡略帶過,而且對于在當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域處于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技術(shù)涉及較少,課程內(nèi)容的設(shè)置與學(xué)生現(xiàn)實(shí)接觸的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)反差太大,許多學(xué)生經(jīng)常會問一些諸如:“ 現(xiàn)在都是64位的系統(tǒng)了,學(xué)習(xí)16位的系統(tǒng)有什么用?”“學(xué)習(xí)匯編語言出去有什么用呢?”等問題,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,理論化的硬件教學(xué)使得許多學(xué)生覺得難學(xué)、難懂、難記,認(rèn)為是“天書”,久而久之,便對硬件課程失去了興趣。

1.3實(shí)踐教學(xué)時間設(shè)置不夠科學(xué),教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合不夠緊密

由于硬件類課程教學(xué)對師資、設(shè)備和學(xué)生的基礎(chǔ)與能力等方面的要求相對較高,許多新升本科院校由于師資、設(shè)備、資金等各方面條件的制約,硬件類課程能砍掉的盡量砍掉,不能砍掉的課程也盡量壓縮課時,大量課時縮減的同時也壓縮了實(shí)踐教學(xué)的時間,甚至有些實(shí)踐課程全部安排到理論課程結(jié)束后再集中開設(shè),學(xué)生不能在理論學(xué)習(xí)的同時通過實(shí)踐來加深理解,在一兩周的時間內(nèi)突擊做實(shí)驗(yàn),教學(xué)效果便可想而知了。

1.4實(shí)踐類課程教學(xué)設(shè)計(jì)不夠科學(xué),實(shí)踐過程缺乏合理安排

與軟件類實(shí)驗(yàn)不同,硬件類課程對實(shí)驗(yàn)條件要就較高,需要有專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,如硬件專業(yè)實(shí)驗(yàn)室一般會配備組成原理、微機(jī)原理、單片機(jī)和DSP的試驗(yàn)箱,以及萬用表,電烙鐵、測試卡等儀器。但是由于實(shí)驗(yàn)室等各種原因,使得硬件實(shí)驗(yàn)一般都是幾個學(xué)生分成一組做實(shí)驗(yàn),硬件課程的特點(diǎn)使學(xué)生難以投入實(shí)際操作;在實(shí)驗(yàn)過程中教師如果再缺乏合理的安排,這樣使得學(xué)生實(shí)際動手的機(jī)會其實(shí)并不多,經(jīng)常是一個人做,其他人無事可做;且實(shí)踐類課程學(xué)時數(shù)有限,而硬件實(shí)驗(yàn)室平時很少開放,學(xué)生幾乎無法進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);在實(shí)驗(yàn)中如果出現(xiàn)錯誤,連線和程序上都可能會有問題,實(shí)驗(yàn)過程相當(dāng)枯燥且問題難以判斷解決,因此許多學(xué)生一次課可能一個設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)都做不出來,只能驗(yàn)證一下,但僅有驗(yàn)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,對硬件學(xué)習(xí)的興趣根本無法提高。

2立足創(chuàng)新能力培養(yǎng),構(gòu)建“教學(xué)實(shí)踐并重”的培養(yǎng)模式

2.1重視教材選擇,及時更新教學(xué)內(nèi)容

選取硬件類教材的時候應(yīng)該挑選一些具有專業(yè)特色的教材,內(nèi)容應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合緊密,既突出基本理論,又要融入計(jì)算機(jī)硬件類的新技術(shù),在教學(xué)的過程中不拘泥于一本教材,可以多角度、多方面的選取參考教材,取長補(bǔ)短。任課教師不能只“教”計(jì)算機(jī)的硬件知識,在課程開始開設(shè)時,首要的任務(wù)是給學(xué)生介紹該課程的主要內(nèi)容、該課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)中的地位、與相關(guān)課程的關(guān)系和該課程在實(shí)際工作中的應(yīng)用,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣,讓學(xué)生真正感覺到,該課程離自己的生活并不遙遠(yuǎn)。教授的過程中應(yīng)時刻關(guān)注硬件技術(shù)的發(fā)展和更新,結(jié)合實(shí)際需求方向及時調(diào)整授課內(nèi)容,使該課程能夠反映學(xué)科的前沿,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2整合課程的內(nèi)在聯(lián)系,科學(xué)合理的設(shè)置課程

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)類課程一般是電路原理類開設(shè)在前,計(jì)算機(jī)原理類開設(shè)在后,前后教學(xué)的銜接和連貫性很重要。電路原理類包括了電路原理、數(shù)字電路、模擬電路,這三門課程實(shí)際可以合并開設(shè),計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理、匯編語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口技術(shù)課程均有一定的內(nèi)在聯(lián)系,比如微機(jī)原理、匯編語言和接口技術(shù)通?？梢院喜㈤_設(shè),計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合并開設(shè)。

2.3加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,僅僅靠課堂的理論知識的傳授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因此加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)是尤為重要的。首先在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時候應(yīng)該由易到難,即由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)→設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)→綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中,注重使學(xué)生鞏固基本理論,進(jìn)一步掌握基本概念和基本技能。在普通設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)中,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、設(shè)計(jì)能力和動手實(shí)踐能力。在這一類實(shí)驗(yàn)中,以學(xué)生動手為主,教師輔導(dǎo)為輔,只給定實(shí)驗(yàn)的課題及要達(dá)到的目的,中間過程需要學(xué)生自己去查閱資料和設(shè)計(jì)方案,直至最后調(diào)試完成。在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中,注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力,使學(xué)生受到更為實(shí)際、更加全面的科學(xué)研究的訓(xùn)練。在實(shí)踐過程中加大考核力度,對每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),提高學(xué)生對硬件實(shí)踐的重視度。

2.4建立統(tǒng)一、開放的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

因?yàn)橛?jì)算機(jī)硬件技術(shù)類實(shí)驗(yàn)需求的設(shè)備比較多,可以把單個實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行共享,每個實(shí)驗(yàn)室僅僅是實(shí)驗(yàn)箱的更換,其他的實(shí)驗(yàn)儀器比如計(jì)算機(jī)、萬用表等都可以共用。開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是指實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想的開放,我們把自定義的有綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)稱為開放性實(shí)驗(yàn),可以選定一些選修內(nèi)容作為開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,要求學(xué)生自主設(shè)計(jì),獨(dú)立編程,同時安排硬件實(shí)驗(yàn)室在課余時間能夠開放,讓幾個學(xué)生組成一個興趣小組,由實(shí)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)籌安排輔導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

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