王忠友

(湖北科技學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

地方高校計算機專業(yè)硬件課程研究性教學(xué)方法探討*

王忠友

(湖北科技學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

從研究性教學(xué)的特點出發(fā)，分析了在高校計算機專業(yè)進行硬件課程研究性教學(xué)存在的多種困難，并根據(jù)實際環(huán)境和要求提出了建設(shè)開發(fā)平臺、讓學(xué)生改變專業(yè)思想認識、技能訓(xùn)練、項目申報等多種實施的措施和方案，這些措施與方案也獲得了較好的實際效果，極大地提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的素質(zhì)與能力。

研究性教學(xué);硬件課程;計算機專業(yè)

研究性教學(xué)方法是由美國教育學(xué)家杜威提出并倡導(dǎo)的，由于這一教學(xué)方法可極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，成為許多國家教育工作者所推寵。我國隨著改革開放的深入，經(jīng)濟發(fā)展的需求，需要大量創(chuàng)新型人才，為此教育部在《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》(教高〔2005〕1號)文件中明確提出“積極推動研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”，為此我國不少教育工作者紛紛引進這一教學(xué)方法進行改革，然而由于這一教學(xué)方法是研究性的教學(xué)方式，對于高校工科性的專業(yè)，要進行研究性教學(xué)便需要有大量的儀器設(shè)備和設(shè)施的投入，而對于教育經(jīng)費非常有限的地方高校的工科性專業(yè)開展這樣的研究性教學(xué)是有相當(dāng)大的困難的，但企業(yè)對高校畢業(yè)生的要求卻不會因為是地方高校而降低錄用標(biāo)準(zhǔn)，因此在地方高校要想培養(yǎng)出高素質(zhì)有創(chuàng)造力的人才也必須引入先進的教學(xué)方法和教學(xué)理念。研究性教學(xué)方法引入已有多年，這一方法在計算機專業(yè)中引入，不少教師通常是用于軟件教學(xué)方面，在此專業(yè)很少有進行硬件研究性教學(xué)研究，為此在這樣一個軟件環(huán)境里開展硬件課程的研究性教學(xué)是有很大困難的。筆者通過在湖北科技學(xué)院計算機專業(yè)學(xué)生二屆畢業(yè)生和三屆在校生實行這一教學(xué)方式的初步研究，取得了一定效果，擴大了本專業(yè)學(xué)生的就業(yè)途徑。下面將結(jié)合筆者近幾年的教學(xué)實踐，從幾個方面對計算機專業(yè)硬件課程的教學(xué)方法進行探討。

一、計算機專業(yè)進行硬件研究性教學(xué)存在的困難

1.特點

所謂研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過選擇一定的課題，以類似科學(xué)研究的方式，進行主動探究的一種教學(xué)方式。在高校的計算機專業(yè)，由于其軟件的教學(xué)環(huán)境，要在硬件方面進行研究性教學(xué)存在很大困難，這是由研究性教學(xué)的特點決定的。不少研究學(xué)者認為，研究性教學(xué)有以下特點:

(1)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)環(huán)境的開放性:所謂開放性，就是不拘于傳統(tǒng)的、固定的或單一封閉的模式，而是要沖破學(xué)科、課堂和書本的限制，開放教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、教學(xué)評價等，實現(xiàn)思維方式和教學(xué)途徑的多元化。

(2)教學(xué)方式個性化:正如在教學(xué)活動的定義中所說，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，是獨立思考和行動的主體，這就需要在研究性教學(xué)過程中需要因材施教，對不同學(xué)生采用不同的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念。

(3)學(xué)習(xí)過程創(chuàng)新:沒有創(chuàng)新的設(shè)計和學(xué)生自身的創(chuàng)新，研究性教學(xué)的目的就沒有達到。為此在研究性教學(xué)過程中，需要充分發(fā)揮學(xué)生的獨立思考能力，對所學(xué)內(nèi)容要進行創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)與接收。通過與內(nèi)容相關(guān)的項目設(shè)計和實踐完成相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

(4)協(xié)作和探究性:研究性教學(xué)與研究性學(xué)習(xí)是相輔相存的。研究性學(xué)習(xí)是以學(xué)生為主進行的學(xué)習(xí)方法研究，研究性教學(xué)是以教師為主體進行的教學(xué)方法的研究。學(xué)生帶著問題參與教師組織的整個研究性教學(xué)過程，隨著一個個問題的解決，將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也更好地幫助學(xué)生扎實掌握基礎(chǔ)知識，了解新的技術(shù)，明白學(xué)習(xí)的實際意義。在學(xué)生個人探究性學(xué)習(xí)過程中，一個人的能力是有限的，若再進行協(xié)作交流，充分發(fā)揮集體的智慧，則又會使學(xué)生加快其掌握更多的所需的新知識、鞏固已獲得的知識。

2.硬件研究性教學(xué)存在的問題

在高校(尤其是地方高校)，由于教育經(jīng)費有限，計算機專業(yè)往往以開設(shè)軟件為主、硬件為輔的原則進行設(shè)置。為此在計算機專業(yè)中，對計算機專業(yè)學(xué)生進行研究性教學(xué)有如下困難:

(1)計算機專業(yè)學(xué)生的專業(yè)思想問題:社會對計算機專業(yè)的通常理解是在計算機上怎么用軟件編程，這就造成計算機專業(yè)學(xué)生認為在計算機專業(yè)只要學(xué)會編程就行了，要不要知道硬件并不重要，從而讓該專業(yè)學(xué)生覺得他們學(xué)硬件知識只是為了考試，拿學(xué)分的問題，從而學(xué)起來被動、用起來不通。

(2)計算機專業(yè)的硬件課程設(shè)置問題:由于高校中大部分計算機專業(yè)是以開設(shè)軟件為主、硬件為輔的原則開設(shè)的，從此在該專業(yè)中，計算機軟件課程與硬件課程比例通常在4∶1至6∶1，學(xué)時比例在3∶1至4∶1。并且軟件課程50%至60%為考試課程，硬件課程幾乎為考查課或選修課。而學(xué)生也通常只對考試課才重視，為此這種設(shè)置也一定程度上增加在該專業(yè)進行研究性教學(xué)的難度。

(3)計算機專業(yè)硬件環(huán)境問題:雖然高校中計算機專業(yè)的相關(guān)院系擁有大量的微型計算機及硬件系統(tǒng)。但其主要目的是為開設(shè)專業(yè)軟件課程和公共基礎(chǔ)課而購置。電腦上安裝的軟件也大多是程序設(shè)計類、網(wǎng)頁和游戲設(shè)計類軟件環(huán)境。且計算機專業(yè)學(xué)生所開設(shè)的硬件課程相關(guān)的實驗通常在其他電子類專業(yè)院系的實驗室進行。

(4)計算機專業(yè)相關(guān)院系領(lǐng)導(dǎo)的思想問題:計算機專業(yè)主要院系領(lǐng)導(dǎo)一般為計算機專業(yè)類的畢業(yè)生擔(dān)任，熟悉的是軟件為主的科研環(huán)境。由于對硬件了解的不深入，從而對其重視程度也不夠。為此要在計算機專業(yè)開展硬件方面的研究性教學(xué)也是不易的。

二、解決方法和擬采取的措施

針對上述存在的困難，要在計算機專業(yè)學(xué)生中開展研究性教學(xué)，提高學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新能力，在獲得計算機學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)大力支持的條件下，還需采取下列措施:

1.建立開展研究性教學(xué)的基本實踐平臺:研究性教學(xué)不能只在課堂上開展，更多的要在課外進行，這樣才能達到連續(xù)進行某一項研究性學(xué)習(xí)的目的。要在計算機專業(yè)開展研究性教學(xué)，筆者認為有必要準(zhǔn)備兩個基本條件:(1)一個可以開展研究性教學(xué)的場所，這一場所可提供一定量的學(xué)生在此從事學(xué)習(xí)與交流活動;(2)一個擁有一定基本儀器設(shè)備的硬件開發(fā)平臺，需配備的儀器，如數(shù)字示波器、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源和單片機開發(fā)工具等等，這些儀器可供在這一場所的師生進行硬件學(xué)習(xí)和開發(fā)研究之用。

2.解決學(xué)生參與硬件研究性教學(xué)的思想認識問題。筆者對連續(xù)幾屆本校計算機專業(yè)的學(xué)生調(diào)查表明，計算機專業(yè)學(xué)生由于硬件課程和課時相對于軟件來說開設(shè)較少，對硬件知識的學(xué)習(xí)不重視，學(xué)習(xí)有關(guān)硬件知識普遍感到困難，且該專業(yè)一些報考研究生的學(xué)生，通常以報考軟件方面為主，覺得花過多的時間參與硬件方面的學(xué)習(xí)不劃算，主觀上把參與硬件學(xué)習(xí)與考研對立起來。為此一方面鼓勵學(xué)生走硬軟件結(jié)合的道路，建議學(xué)生報考硬軟件結(jié)合的相關(guān)專業(yè)的研究生，使考研與學(xué)習(xí)相統(tǒng)一;另一方面讓計算機專業(yè)學(xué)生將已經(jīng)學(xué)會的C語言應(yīng)用到嵌入式產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，學(xué)會怎樣用編寫出的程序驅(qū)動硬件系統(tǒng)，從而明白所學(xué)的專業(yè)課程可應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，從而對學(xué)好計算機的相關(guān)專業(yè)課程，如編譯原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等有更好的促進作用。從而也讓學(xué)生感到硬件的相關(guān)學(xué)習(xí)與計算機專業(yè)的主要軟件課程并不矛盾，是相互促進、統(tǒng)一的。

3.進行基礎(chǔ)知識和基本技能訓(xùn)練:要切實提高計算機專業(yè)學(xué)生在硬軟件開發(fā)方面的能力，真正明白他們所學(xué)的計算機編程語言是怎樣驅(qū)動硬件，就必須對硬件有充分的了解，為此需要他們有較好的和扎實的硬件知識。對他們進行系統(tǒng)的硬件系列訓(xùn)練更顯重要。因而，筆者在本校計算機學(xué)院根據(jù)計算機專業(yè)學(xué)生喜歡操作軟件的學(xué)習(xí)特點，在一方面通過基礎(chǔ)硬件課程，如《電路與電子技術(shù)》和《數(shù)字邏輯》等進行基礎(chǔ)硬件實驗;另一方面利用可以仿真硬件電路的Proteus軟件平臺，用該軟件平臺對電路理論、模擬電子、數(shù)字電子、單片機、ARM等進行全面的硬件仿真與練習(xí)。

4.組織和指導(dǎo)學(xué)生申報研究項目并進行監(jiān)督:當(dāng)前許多高校，不少學(xué)校為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)生的動手能力，紛紛提供一定創(chuàng)業(yè)基金和研究場所，充分發(fā)揮學(xué)生動手能力，開展創(chuàng)新活動。利用這一條件開展研究性教學(xué)可更好地促進學(xué)生能力的發(fā)展。計算機專業(yè)學(xué)生通常愿意申報的研究項目是軟件方面，筆者通過與本計算機專業(yè)學(xué)生交流溝通，學(xué)生在認識到硬軟件結(jié)合的重要性后，紛紛積極申報能充分發(fā)揮其軟件能力的硬件相關(guān)的項目，這些項目一方面可使學(xué)生進一步了解更多的硬件知識;另一方面學(xué)生在進行系統(tǒng)硬件驅(qū)動開發(fā)的同時，使所學(xué)的各種計算機編程語言得到充分的應(yīng)用，從而作到學(xué)習(xí)與研究統(tǒng)一。但由于學(xué)生平時課程多、學(xué)習(xí)任務(wù)重，容易造成只申報不研究的情況，這就需要指導(dǎo)教師加強監(jiān)督，確定研究計劃，通過有計劃地將相關(guān)研究項目很好地完成，增強學(xué)生研究的信心。

5.低層次基礎(chǔ)為主，高層次進行研究，層次推進:研究性教學(xué)不是一個階段性的研究過程，而應(yīng)該是一個長期的不間斷的研究過程。而且要真正搞好這一研究，讓其上升到較高的層次，需要從大學(xué)低年級開始，比如從大二開始進行基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)和訓(xùn)練;到大三時開展一些科研工作，如申報項目，參與導(dǎo)師的科研項目研究，邊研究邊學(xué)習(xí)。

三、結(jié) 論

硬件性課程教學(xué)是高校計算機專業(yè)一般課程教學(xué)中比較困難的方面，若要進行研究性教學(xué)那更是困難重重。筆者經(jīng)過近二年對計算機專業(yè)學(xué)生進行研究性教學(xué)研究發(fā)現(xiàn):若能根據(jù)前述的措施，對計算機專業(yè)學(xué)生進行有序的培養(yǎng)，使其所學(xué)的軟件知識充分應(yīng)用到動手能力、思維方式、素質(zhì)培養(yǎng)等方面，為此充分調(diào)動了一部分學(xué)生學(xué)習(xí)硬件的興趣，積極參與申報學(xué)生研究項目多達八個、積極參加飛思卡爾和省電子設(shè)計競賽等，并獲得參賽二等獎、三等獎等多項獎項，且有多個學(xué)生所作畢業(yè)論文獲校甚至省優(yōu)秀論文?？梢姰?dāng)充分發(fā)揮教師作為研究性教學(xué)的設(shè)計者、組織者、啟發(fā)者、引導(dǎo)者、鼓勵者和促進者的作用下，仍可在硬件教學(xué)比較困難的高校計算機專業(yè)帶來較好的影響和效果，并可同時擴大就業(yè)渠道。

G642.4

A

2095－4654(2013)1－0186－02

2012－12－03

咸寧學(xué)院教學(xué)研究項目(J09085)