摘 要：本文就高校計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中存在的一些問題進(jìn)行闡述，結(jié)合自己多年從事硬件教學(xué)的經(jīng)驗，提出有關(guān)解決這些問題的一些舉措。經(jīng)過實踐證明，采取這些措施對于提高硬件系列基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量有一定成效。
　　關(guān)鍵詞：硬件課程；內(nèi)容銜接；優(yōu)化整合；模塊化
　　
　　
　　1 背景
　　計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以電子技術(shù)為基礎(chǔ)，以硬件技術(shù)為前提，這給計算機(jī)專業(yè)硬件系列基礎(chǔ)課程內(nèi)容的教學(xué)提出了更新、更高的要求。高等院校已經(jīng)普遍認(rèn)識到計算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)的重要性。在教學(xué)過程中，教師采用各種方式進(jìn)行相關(guān)課程的教學(xué)改革，更加注重課堂教學(xué)的效果，學(xué)生學(xué)習(xí)硬件知識的主動性比以前都有所提高，這個勢頭令人欣喜，但是師生們共同的付出與期望回報的目標(biāo)相比，還相距甚遠(yuǎn)。究其原因，課程之間內(nèi)容的銜接和整體優(yōu)化問題值得我們從事硬件系列基礎(chǔ)課程教學(xué)的同行們得以深思。
　　目前高校計算機(jī)專業(yè)硬件系列基礎(chǔ)課程主要包括：電子技術(shù)、數(shù)字邏輯、匯編語言程序設(shè)計、計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理和接口技術(shù)等。這些課程雖然特點(diǎn)不同，各有側(cè)重，但它們不僅存在前后銜接的層次關(guān)系，而且存在相互滲透的交叉關(guān)系。在教學(xué)過程中，由于過分強(qiáng)調(diào)某一門課的完整性和獨(dú)立性，忽略了課程之間內(nèi)容的銜接和整體優(yōu)化[1]，這嚴(yán)重影響了硬件課程教學(xué)效果的提高和專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，必須采取相應(yīng)的措施扭轉(zhuǎn)這種傾向。近幾年，我們在教學(xué)過程中針對這些問題，采取了相應(yīng)的對策，收到了非常好的教學(xué)效果。
　　
　　1 計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的主要問題
　　1.1 課程間缺乏有機(jī)聯(lián)系，學(xué)生不能駕馭整個知識體系
　　高校計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課程，學(xué)生要經(jīng)過若干個學(xué)期學(xué)習(xí)，才能掌握其內(nèi)容。硬件系列的每門課之間既相互聯(lián)系，又相互獨(dú)立，各自的內(nèi)容也比較多，教師在教學(xué)過程中往往只注意到每門課的重點(diǎn)，而沒有關(guān)注各門課之間的聯(lián)系[2]。對于學(xué)生而言，對各門課的知識理解尚且不深，運(yùn)用也不熟練，他們只能在每門課各自的范圍內(nèi)看到一個個不太完整的計算機(jī)硬件系統(tǒng)的模型。有的課程理論性太強(qiáng)而顯得抽象，有的則是知識點(diǎn)太多而容易顧此失彼，這使得學(xué)生難以將幾門課程的內(nèi)容相互融會貫通，無法全面了解計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及功能。
　　1.2 過分強(qiáng)調(diào)各門課的完整性和獨(dú)立性，部分內(nèi)容交叉重復(fù)
　　計算機(jī)硬件系列課程從知識結(jié)構(gòu)上看，它是構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)知識中物理結(jié)構(gòu)及體系結(jié)構(gòu)的完整的知識模塊，在教學(xué)過程中應(yīng)該從全局考慮，將其作為一個整體統(tǒng)一安排，而目前計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課程教學(xué)中，大多數(shù)教師存在過分強(qiáng)調(diào)每門課程的完整性和
　　
　　獨(dú)立性，忽視了課程之間內(nèi)容的銜接和知識的整體優(yōu)化，導(dǎo)致有些教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，而有些應(yīng)該講授的內(nèi)容卻被忽略掉，導(dǎo)致教學(xué)效果不好。例如，在電子技術(shù)課程中花費(fèi)大量的時間進(jìn)行電路的化簡、計算，卻沒有時間來分析二極管、三極管的特性和A/D和D/A轉(zhuǎn)換的工作過程，而這些內(nèi)容對計算機(jī)的后繼課程是相當(dāng)?shù)闹匾?。又如，在匯編語言程序設(shè)計課程中，教師過分強(qiáng)調(diào)用匯編語言如何編寫復(fù)雜的循環(huán)、分支程序，如何用匯編語言來實現(xiàn)C中那些求最大公約數(shù)、最小公倍數(shù)以及排序、查找算法。而忽略了這門課程承擔(dān)著一個重要的任務(wù)，它是為計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)等課程的學(xué)習(xí)提供一些基礎(chǔ)知識，要讓同學(xué)們通過這門課的學(xué)習(xí)，建立起內(nèi)存的空間概念，了解指令系統(tǒng)如何組成，只有掌握這些知識，后繼的課程學(xué)起來才能循序漸進(jìn)。再如，像中斷系統(tǒng)和存儲器系統(tǒng)，在計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、匯編語言程序設(shè)計等課程中都涉及到，而教師講解都不完整，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中既感覺重復(fù)，又似懂非懂。諸如此類的問題很多，在此不一一列出。
　　1.3 硬件師資力量薄弱
　　目前，高校相當(dāng)一部分計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課教師是從學(xué)校畢業(yè)直接進(jìn)入高校教師隊伍，他們經(jīng)歷讀碩或讀博的過程，本身接受的是精英教育，習(xí)慣從書本到書本，從理論到理論。工程實踐的經(jīng)歷與經(jīng)驗較少，教師本身對工程實踐經(jīng)驗匱乏。例如，有些從事硬件教學(xué)的教師對硬件的時鐘、脈沖寬度、三態(tài)門、總線周期等基本概念及相互關(guān)系，并非全面、真正地掌握，這些直接影響硬件的課程教學(xué)，同時導(dǎo)致他們對教材的再處理能力下降。有的教師只能照本宣科，至于自己所講的內(nèi)容在整個課程體系中到底占據(jù)什么樣的地位，有什么樣的作用，都不了解。另外，學(xué)生們當(dāng)初對這些年輕的高學(xué)歷教師寄予厚望，實際的教學(xué)效果欠佳，嚴(yán)重影響了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，自然學(xué)習(xí)硬件的積極性就下降了。
　　2 解決問題的途徑
　　針對以上在硬件基礎(chǔ)系列課程教學(xué)過程中普通存在的問題，根據(jù)我們平時在教學(xué)中的經(jīng)驗和體會，筆者提出以下幾點(diǎn)建議，旨在提高硬件基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，供同行們參考。
　　2.1 注重硬件課程之間的聯(lián)系，對硬件系列課程內(nèi)容進(jìn)行整體優(yōu)化
　　如果能很好地解決硬件系列基礎(chǔ)課程內(nèi)容之間銜接的問題，就可以提高授課效率，同時能改善教學(xué)效果。我們采取將相關(guān)性較強(qiáng)的課程組合在一起構(gòu)成一些知識模塊，這樣能較好地解決課程內(nèi)容整體優(yōu)化問題。例如，將數(shù)字邏輯與電子技術(shù)合并(并非合成一門課)構(gòu)成電子技術(shù)知識模塊，將相關(guān)課程的教師組織在一起進(jìn)行討論，確立各門課的授課內(nèi)容，構(gòu)建知識的前后銜接，寫出相應(yīng)的教學(xué)計劃和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)大綱，這樣既可以使學(xué)生受到完整的電子技術(shù)綜合能力設(shè)計的訓(xùn)練，又避免了某些內(nèi)容重復(fù)講授。又如，將匯編語言程序設(shè)計、微機(jī)原理與接口技術(shù)及計算機(jī)組成原理合并構(gòu)成計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)知識模塊，進(jìn)行知識組合。匯編語言程序設(shè)計不再是一門獨(dú)立的學(xué)科，它是計算機(jī)組成原理和微機(jī)原理與接口技術(shù)等課程的先導(dǎo)課程，與其他課程有著密不可分的聯(lián)系，通過這三門課的教學(xué)，逐步揭示計算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本工作過程。如果能從整體上把握教學(xué)，就可以讓學(xué)生了解硬件系統(tǒng)完整的工作原理，在基礎(chǔ)層次上徹底了解硬件系統(tǒng)。對于這幾門課程，主要整合方式有：
　　1) 把匯編語言程序設(shè)計和計算機(jī)組成原理結(jié)合，側(cè)重于計算機(jī)硬件的五大部件、尋址方式和指令系統(tǒng)的理論性教學(xué)[3]。這樣有利于把計算機(jī)組成原理中介紹的一般性的知識和具體的微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系起來，給學(xué)生打下牢固的理論基礎(chǔ)。
　　2) 把匯編語言程序設(shè)計和微機(jī)原理與接口技術(shù)相結(jié)合，側(cè)重于硬件編程能力的培養(yǎng)。這樣有利于學(xué)生透徹地了解微機(jī)系統(tǒng)，并具備扎實的硬件編程能力，有利于單片機(jī)和嵌入式等后繼相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。
　　通過上述結(jié)合，對課程內(nèi)容進(jìn)行了精練，避免大量的內(nèi)容重復(fù)，同時也解決了課時少和內(nèi)容多之間的矛盾。
　　2.2 加強(qiáng)實踐教學(xué)，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動手能力
　　計算機(jī)硬件系列課程教學(xué)由于課時的限制，我們采取在實驗課上只安排一些重點(diǎn)實驗，部分容易操作的實驗由學(xué)生課后完成，實驗課后組織同學(xué)進(jìn)行分組集中匯報。近兩年，我們將大二、大三的每個學(xué)期的最后一周安排成實踐周，進(jìn)行一些綜合設(shè)計性訓(xùn)練。例如，大二的第一學(xué)期，我們會在電子技術(shù)和數(shù)字邏輯課程結(jié)束后，提出一些選題，將學(xué)生分組，讓學(xué)生進(jìn)行綜合設(shè)計。同學(xué)們看到自己設(shè)計的表決器電路、信號燈控制系統(tǒng)，在Verilog HDL中的仿真結(jié)果和實際系統(tǒng)完全一致，產(chǎn)生巨大的成就感。再如，在匯編語言程序設(shè)計和計算機(jī)組成原理完成后的實踐周里，我們的同學(xué)設(shè)計出了多條指令的微程序?qū)⑵浯娴紼PROM中，然后用匯編語言編寫相關(guān)的應(yīng)用程序，調(diào)用自己編寫的微程序，看到預(yù)期的結(jié)果，他們終于明白了，為什么匯編中自己不能隨心所欲地造指令格式。這些都證明了實驗課和硬件理論課處于同等重要的地位。
　　
　　學(xué)習(xí)之余，我們鼓勵學(xué)生積極參加第二課堂的學(xué)習(xí)活動，組織電子設(shè)計競賽課外活動小組，鼓勵學(xué)生積極參加各種競賽，接收本科生參與教師的科研課題，如暑期創(chuàng)新實驗等。在近幾年的電子設(shè)計大賽中，學(xué)生也收獲了不少獎項。2011年10月，在安徽省“煒煌杯”大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用技能大賽中，我院派出的6支代表隊中，一支隊伍取得一等獎、一支隊伍取得二等獎、四支隊伍取得了三等獎的好成績，并且還榮獲了最佳組織獎、團(tuán)隊二等獎等。
　　實踐證明，上述做法對我們計算機(jī)專業(yè)學(xué)生扎實掌握計算機(jī)硬件系列課程的知識，提高他們的學(xué)習(xí)興趣起到一個非常重要的作用。在近幾年畢業(yè)論文的選題中，我們看到了一個非常喜人的現(xiàn)象，選擇硬件課題的學(xué)生呈逐年上升的趨勢，這說明學(xué)生們已經(jīng)有實力控制硬件了。
　　2.3 加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)
　　要培養(yǎng)適應(yīng)信息化社會所需要的創(chuàng)新人才，教師首先要有創(chuàng)新性，要對學(xué)科專業(yè)知識有獨(dú)到認(rèn)知與領(lǐng)悟，為此需要教學(xué)和科研相長。要做好一個教師，不能只研究教學(xué)法，最根本的是要把教的東西搞透，做到深入淺出，才能把課講好講活。教師好不好的標(biāo)準(zhǔn)，十分重要的一條是看他在科研上有沒有成績，課上有沒有啟發(fā)性的東西。有一流的科研，才有一流的教學(xué)水平。教師教學(xué)也不能鎖定在一門課程上，甚至固定在一本書里，鼓勵教師分別在硬件系列課程、軟件系
　　
　　列課程中交叉上課，進(jìn)而軟硬件課程交叉。
　　為了提高教師自身的素質(zhì)，我校鼓勵教師積極申報各種縱向和橫向課題，通過參與科研項目，提高自己的動手能力。另外，學(xué)校有計劃地把教師送到一些開發(fā)公司、企業(yè)和科研單位，直接參與計算機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)。例如，我們多次利用暑假派出一些教師參加由計算機(jī)實驗儀器生產(chǎn)商組織的產(chǎn)品研發(fā)研討班，通過這樣的研討，教師的視角高了，對原理的理解更透了，講起課來不再空乏無味，因為他們有來自現(xiàn)場的實例，有更高層次的研發(fā)視角，同學(xué)們學(xué)習(xí)相關(guān)課程的興趣也濃了。同時，教研組安排有實力、有經(jīng)驗的老教師幫助經(jīng)驗少的年輕教師，安排年輕教師給老教師帶實驗、當(dāng)助教，年輕教師的業(yè)務(wù)水平提高更快。
　　要想培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生，這對教師提出了更高更具體的要求:
　　1) 教師應(yīng)具有廣泛的知識面、深厚的專業(yè)知識，在科研工作中不斷地提高自己的業(yè)務(wù)能力；
　　2) 實行開放式教學(xué)模式，將單一的課堂講授擴(kuò)大到學(xué)生自學(xué)、討論、科研和實踐中；
　　3) 實行啟發(fā)式和討論式的教學(xué)方法，來激勵學(xué)生的求知欲和想象力，發(fā)展學(xué)生的求異思想。這些要求都是我們教師要去身體力行的。
　　2.4 加強(qiáng)協(xié)作精神的培養(yǎng)
　　計算機(jī)學(xué)科知識和技術(shù)更新速度快，需要人與人廣泛地合作與交流，為此在教學(xué)工作中，我們不論年老年少，不論知識層次如何，良好的合作與協(xié)作會使我們知識更加豐富。
　　3 結(jié)語
　　計算機(jī)技術(shù)是迄今為止發(fā)展最為迅猛的一個技術(shù)領(lǐng)域，這給計算機(jī)硬件系列課程的教學(xué)提出了更高更具體的要求，但計算機(jī)硬件課程的教學(xué)改革是一個系統(tǒng)工程，需要長期的大量的實踐才能逐步達(dá)到目標(biāo)。本文僅是筆者多年在計算機(jī)硬件系列基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程中收獲的一些教學(xué)經(jīng)驗和體會，希望這些認(rèn)識能對計算機(jī)硬件系列課程的教學(xué)改革有所幫助。
　　
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