文章編號：1672-5913(2011)21-0025-04 中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
　　
　　摘 要：針對當前計算機硬件類專業(yè)人才缺乏的現(xiàn)象，以及高校在計算機硬件類人才培養(yǎng)中存在的“欺軟怕硬”問題，闡述硬件類人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及問題存在的原因，從計算機硬件類課程體系、實踐環(huán)節(jié)、學科競賽方面提出計算機硬件類人才培養(yǎng)的改革思路，希望與同行探討。
　　關鍵詞：計算機硬件；硬件課程；實踐教學；學科競賽
　　
　　
　　計算機硬件類專業(yè)人才培養(yǎng)是一項系統(tǒng)工程，我們須在社會大背景、專業(yè)教學大環(huán)境下思考計算機硬件類專業(yè)人才培養(yǎng)的問題。計算機硬件類人才培養(yǎng)具有一定共性，即教學規(guī)律，也有一些新模式和新措施。筆者在多年教學經(jīng)驗基礎上，思考計算機硬件類專業(yè)人才培養(yǎng)，希望對計算機硬件類專業(yè)人才培養(yǎng)起到一定的借鑒作用。
　　1 硬件類人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
　　計算機專業(yè)涵蓋的范圍越來越廣，計算機硬件類課程體系是計算機專業(yè)的重要組成部分，主要包括計算機組成原理、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、計算機系統(tǒng)結構、接口技術等課程，它們是計算機專業(yè)中的技術核心課程，具有理論性強、應用范圍廣且與實際工程聯(lián)系緊密等特點。然而很長一段時間內，許多本科院校計算機專業(yè)培養(yǎng)的學生特色不明顯，存在“博而不精”、“欺軟怕硬”等問題，使得計算機專業(yè)在硬件課程的設置、教學知識體系和內容等方面存在著諸多不盡如人意的地方，教學質量難以保證，多數(shù)學生的硬件能力都比較差，基本無法勝任計算機硬件方面的相關設計和應用工作[1]。加上缺乏引導和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學生學習硬件類專業(yè)知識存在僅僅一知半解，只認識表面，不能深入本質、學以致用，不能系統(tǒng)認識等諸多方面問題，造成學生學習被動，缺乏踏實精神，工作后喪失適應能力和創(chuàng)新能力。這無疑為高校硬件
　　
　　類專業(yè)人才培養(yǎng)敲響了警鐘。我們應該立即采取措施解決計算機硬件類課程教學中存在的問題，才能有效提高硬件類人才培養(yǎng)的質量。
　　2 改革思路
　　2.1 調整現(xiàn)有硬件類課程結構，建立硬件課程群
　　計算機硬件類課程在計算機科學與技術教學中占有很重要的位置，對計算機專業(yè)學生全面掌握計算機知識體系、深入認識計算機科學內涵起著不可估量的作用。其課程一脈相承，構成一條連續(xù)堅固的知識鏈，相關的軟件類課程與之配合，形成大學階段計算機知識的完整結構，為以后計算機開發(fā)應用和深造打下良好基礎。
　　傳統(tǒng)計算機類硬件課程體系的設置不是專門針對計算機專業(yè)，而是面向電子工程、自動控制、計算機等多個專業(yè)的通用體系。因此，在內容上幾乎面面俱到，對培養(yǎng)通才有好處，但是針對性不強，造成課程教學中課時不夠，許多知識點講不深、講不透。計算機科學與技術是一門不斷更新、快速發(fā)展的學科。為使計算機科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)與社會需求相適應，近年來，許多高校對計算機硬件類課程教學計劃也在不斷進行調整，但調整的多是課程名稱和內容，體系結構本質沒有太大變化，使課程內容之間的劃分不清晰，造成課程設置和課
　　程內容重疊，在先修和后修課程銜接上脈絡不清，比如有些學校的軟件工程專業(yè)在學習計算機硬件系統(tǒng)基礎課程時，往往沒有先修數(shù)字電路基礎課程，導致學生要學好該門課程比較吃力，同時課程內容上又存在與計算機接口通信課程重疊現(xiàn)象，造成學時資源浪費。因此，對現(xiàn)有課程體系進行必要的改革，及時根據(jù)計算機的技術發(fā)展調整培養(yǎng)計劃，設置硬件課程群，更新現(xiàn)有硬件課程內容，建立清晰課程脈絡，培養(yǎng)學生堅實硬件基礎知識和創(chuàng)新能力，顯得尤為重要。
　　我校針對教學與實驗內容滯后于計算機科學技術發(fā)展、學生好“軟”怕“硬”等切實問題，在人才培養(yǎng)方案上進行了較大的改革和創(chuàng)新，從基礎課抓起，逐步培養(yǎng)學生的“硬件學習”興趣，逐步將計算機新技術和新方法納入到新課程體系的建設中來。按照硬件課程特點建立了硬件課程群，修改了硬件課程群培養(yǎng)方案，設置了縱向分層優(yōu)化的課程體系，包括基礎課程、實用課程、創(chuàng)新課程三個層次，硬件課程群的課程構成及學時分布如表1所示。
　　同時，根據(jù)計算機技術最新發(fā)展趨勢，針對現(xiàn)有硬件課程不足進行課程改革，主要是對原有課程進行整合、調整，理順課程的脈絡，同時根據(jù)計算機技術發(fā)展需要增加一些能夠滿足社會需求的理論和實踐課程。因此，在新的課程體系中，保留計算機組成原理、計算機系統(tǒng)結構、微機系統(tǒng)與接口技術等計算機專業(yè)必修課程，對這些課程內容作些微調。比如在計算機組成原理課程中，除講述計算機存儲系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、控制器等基本內容外，增加了計算機多核技術內容。在系統(tǒng)可編程單片機原理及應用課程中，將系統(tǒng)可編程思想融入到單片機原理課程中。同時，顯著增加實踐環(huán)節(jié)學時的比例，不僅為重要的專業(yè)基礎課程設置獨立的課程設計實踐環(huán)節(jié)，而且90％以上的專業(yè)課程均含有實驗或上機學時。
　　
　　2.2 改革現(xiàn)有硬件類課程實踐教學體系
　　硬件類課程實踐教學是保證和提高人才培養(yǎng)質量的一個重要環(huán)節(jié)，硬件類課程實踐教學體系在計算機硬件類人才培養(yǎng)方面起關鍵作用。在實踐教學中，應樹立“以學生為主體，教師為主導”的新教育觀，堅持知識、能力和素質協(xié)調發(fā)展的實踐教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實踐教學觀念，以“提高學生工程實踐能力、工程設計能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，培
　　
　　養(yǎng)學生綜合素質”為人才培養(yǎng)的宗旨，致力于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質人才。
　　在計算機硬件課程教學中，實踐環(huán)節(jié)往往容易被忽視，或為最薄弱環(huán)節(jié)，其教學效果也不太好，對計算機硬件教學產(chǎn)生關鍵影響[2]。目前，高校在計算機硬件實踐教學中普遍存在的問題如下。
　　1) 實驗設備及條件相對滯后。
　　計算機硬件是實踐性很強的學科，在計算機硬件教學中，硬件課程的實驗設備投資大，通常每門課程都需要配備專門的實驗設備，多數(shù)高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足，設備相對落后，實踐教學時間嚴重不足，培養(yǎng)出來的學生大多不具備基本電路設計、調試和實踐的能力。
　　2) 實驗內容和社會需求脫節(jié)。
　　計算機硬件是一門更新?lián)Q代速度非?？斓膶W科，社會需求針對性非常強。由于教學內容和實驗條件相對滯后，導致實驗內容和社會需求脫節(jié)，培養(yǎng)的學生不能迅速適應社會需求。
　　3) 創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。
　　現(xiàn)有的計算機硬件實踐環(huán)節(jié)多數(shù)以驗證性實驗為主，即學生往往根據(jù)教師提供的實驗方法和實驗步驟進行驗證，缺乏自主創(chuàng)新意識。通常實踐環(huán)節(jié)結束之后，學生也不會進行發(fā)散思維，達不到學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。
　　我校在計算機硬件課程實踐教學環(huán)節(jié)中已經(jīng)探索出一條新思路，依托國家級計算機基礎課示范中心，培養(yǎng)適應國家經(jīng)濟社會發(fā)展急需的多層次、復合型、應用型、創(chuàng)新型計算機人才，在硬件類人才培養(yǎng)中提出“追蹤計算機新技術，遵循‘TRY’實踐教學新方法，構建實驗實訓新體系，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、腳踏實地的應用型人才”的實踐教學理念。同時，積極跟蹤計算機學科發(fā)展，優(yōu)化整合計算機系列實踐課程教學，堅持以學生為本，讓學生在做中學，在多次、多種、開放性試驗中學會學習，學會探索、學會創(chuàng)新，錘煉學生嚴謹?shù)膶W風、頑強的工作作風、合作精神和科學態(tài)度；培養(yǎng)具備實踐能力、創(chuàng)新能力的多層次應用型人才。
　　在實踐教學改革中，積極推動實驗課程體系、教學內容、教學模式和教學方法等方面的改革，培養(yǎng)基礎扎實、視野開闊、具有適應能力和創(chuàng)新意識強、高素質的應用型人才。為此，我們堅持以實驗室建設尤其實驗資源的整合、共享和開放為基礎，以實驗教學體系和實驗管理體制的改革為核心，以建立一支穩(wěn)定、高素質的實驗教學隊伍為主力，以完備的實驗條件為保障，改革和完善實驗中心的管理體制，依靠科研促進實驗教學，全面提高實驗教學質量。
　　
　　我校的計算機硬件類實踐環(huán)節(jié)由校內實踐與校外實踐兩個方面有機組成。校內實踐包括課程設計、工程訓練與畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)，以“DIY”為教學理念，促進實驗從驗證型到設計型、從實驗室到學生寢室的轉變，結合學科建設，重點培養(yǎng)學生的知識綜合運用能力與系統(tǒng)分析設計能力。
　　校外實踐鼓勵學生到校企共建的實訓基地完成工程設計、畢業(yè)設計和實訓實習等環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力與團隊協(xié)作能力；改革現(xiàn)有學校主導的學生考核評價機制，建立用人單位共同參與的綜合評價機制，提高學生評價的有效性、準確性與科學性。
　　同時，積極探索新的計算機硬件類實踐教學方法。為實現(xiàn)培養(yǎng)“既會動手，又會動腦”的計算機應用人才的目標，計算機科學與技術專業(yè)的教師在實踐教學過程中采用豐富多樣的實驗教學方法，內容如下：(1)“TRY”實驗教學法?！癟RY”是以學生多試為主的實驗教學方法。改變傳統(tǒng)的以教師講解、學生驗證為主的實驗方法，鼓勵學生動手實驗，自己總結規(guī)律。(2)交互討論式教學法。教學中師生之間、學生之間互動討論，可以充分調動學生的積極參與性，尤其在設計與綜合實驗中，教師引導學生討論實驗方案、方法。(3)開放式自主實踐教學法。開放部分實驗室，學生自選實驗選修項目，學生自主選擇指導教師。(4)目標驅動教學法。教師給出實驗項目和目標，主要由學生根據(jù)任務目標完成實驗的各個環(huán)節(jié)，如資料查找、實驗方案設計、儀器調試、實驗結果測量與處理等。(5)課外科技活動指導方法。開設計算機硬件學生興趣小組，配備經(jīng)驗豐富的教師指導學生的科技實踐活動。(6)參與教師科研項目方法。大三學生即可參與教師的科研項目，教師指導其進行相關的學習與研究，邊學邊用，活學活用。
　　2.3 通過學科競賽擴大硬件學習影響力
　　大學生學科競賽是促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效手段之一。我校積極鼓勵學生參與國內外各類科技競賽，如大學生“挑戰(zhàn)杯”、電子設計競賽、嵌入式系統(tǒng)設計大賽、智能車大賽，激發(fā)學生學以致用的興趣。對獲得國家和省級各類學科競賽等級的學生，給予成績、學分和物質獎勵。建立計算機硬件學生科協(xié)和各種競賽組織、集訓的長效機制，分為智能汽車小組、嵌入式競賽小組、挑戰(zhàn)杯小組、創(chuàng)新設計小組，搭建學生參加科技競賽、訓練的基礎平臺，形成一個“傳、幫、帶”的梯隊，擴大競賽的影響面，達到以點帶面的良性循環(huán)效果，增加學生學習硬件課程的興趣，加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　在學生科協(xié)輔導形式上，改變傳統(tǒng)授課模式，輔導教師采用專題講座形式，將各種知識和能力介紹給學生，充分發(fā)揮學生主觀能動性，結合自身優(yōu)勢和特點，彌補不足，努力實現(xiàn)學科交叉，將計算機、電子、控制、機械等知識和應用能力融入其中。
　　如在智能汽車小組中，涉及計算機科學與技術、電子科學與技術、自動控制等專業(yè)的學生。計算機科學與技術專業(yè)的學生在實現(xiàn)小車控制過程中，結合自身在圖像處理、算法等方面的優(yōu)勢，努力掌握電路知識和經(jīng)典控制算法，在機械調校過程中掌握基本機械設計和調試能力，潛移默化中掌握硬件類人才所需要的各種知識和能力，成為社會所需人才。實踐證明，通過學科競賽形式，計算機硬件科協(xié)從最初十數(shù)人發(fā)展成為現(xiàn)今上百人規(guī)模，包括了大一到大四各個年級的學生，將大批計算機專業(yè)學生從電腦游戲旁吸引過來。
　　在培養(yǎng)學生能力的同時，我們也取得了一定成績，包括全國Intel杯嵌入式競賽一等獎、全國大學生“挑戰(zhàn)杯”競賽二等獎、全國智能車比賽二等獎等。目前，計算機硬件科協(xié)的大四學生大都繼續(xù)攻讀研究生深造，或進入國內外知名IT企業(yè)從事硬件技術研發(fā)工作。
　　3 結語
　　近兩年來，我校在計算機硬件類人才培養(yǎng)方面初見成效，學生“欺軟怕硬”現(xiàn)象逐步改善，更多的學生開始喜歡并選修諸如計算機硬件系統(tǒng)基礎、單片機原理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等硬件相關課程。同時，學校為這些學生提供了專門的實驗室及良好的開發(fā)實驗平臺，讓學生通過實際動手操作，更好地掌握硬件類相關課程。同時，越來越多的學生加入到硬件科協(xié)，熱衷于參加電子設計競賽、嵌入式大賽及智能車比賽等對硬件要求較高的大學生科技競賽活動中，逐步形成一種熱愛硬件類課程學習的良性氛圍。
　　對于計算機相關尤其是計算機科學與技術專業(yè)學生來說，光學習計算機編程等偏軟課程遠遠不夠，應該對計算機底層有深刻認識，形成一套完整的知識結構，方能滿足社會需求。因此，教師應該在現(xiàn)有基礎上加強對學生的引導，使其認識到計算機硬件類課程的重要性。目前，我校計算機硬件類專業(yè)人才的培養(yǎng)尚處于探索階段，但是社會對硬件類人才的需求卻與日俱增。如何采用一些有效改革措施，培養(yǎng)社會急需的高素質硬件類專業(yè)人才，是當前需要解決的緊迫問題，筆者對這個問題提出了思考，希望起到拋磚引玉的作用。
　　
　　參考文獻：
　　[1]