葛桂萍 李云 朱范德

摘 要：論文分析了計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)開設(shè)《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程的定位及教學(xué)中存在的問(wèn)題，圍繞課程整合、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、考核方法、教材建設(shè)等方面對(duì)課程改革進(jìn)行了探索，并闡述了課程改革的成效。

關(guān)鍵詞：硬件技術(shù)基礎(chǔ) 課程整合 教學(xué)方法 考核方法 教材建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0141-02

對(duì)計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)而言，在教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)方面，掌握必要的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)非常重要，能促進(jìn)培養(yǎng)全面發(fā)展的、具有扎實(shí)功底的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的高級(jí)人才，但具體開設(shè)哪些硬件課程？在本科的哪些階段開設(shè)？學(xué)生需要掌握哪些硬件知識(shí)？掌握到什么程度？具備哪些硬件實(shí)踐能力？這些問(wèn)題都是培養(yǎng)方案中需要切實(shí)解決的、非常重要的問(wèn)題。

《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》是我院軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其目的是對(duì)于計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)如軟件工程、信息安全等只需要通過(guò)一門計(jì)算機(jī)課程精煉的學(xué)習(xí)，就能夠掌握必備的計(jì)算機(jī)基本的硬件知識(shí)，從而培養(yǎng)具有扎實(shí)硬件基礎(chǔ)的 高級(jí)設(shè)計(jì)開發(fā)人員。

該文通過(guò)該課程的定位分析，圍繞課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、考核方法等方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了一系列的探索和實(shí)踐。

1 課程的定位

本課程定位在大專院校計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)如軟件工程專業(yè)、軟件學(xué)院各專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全專業(yè)等對(duì)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)需要有一定了解，同時(shí)也無(wú)需安排多學(xué)時(shí)、多門課程的教學(xué)要求，以《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)大綱為主線，涵蓋數(shù)字邏輯與設(shè)計(jì)、微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)硬件課程的內(nèi)容并進(jìn)行有機(jī)的銜接，達(dá)到一門課程完成對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)涉及內(nèi)容講解的目標(biāo)。課程圍繞如何理解和構(gòu)建一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)為目標(biāo)，全面而系統(tǒng)地講解計(jì)算機(jī)組成的工作原理，同時(shí)以最具代表性的Intel 8086為背景，簡(jiǎn)要講述微處理器及常用的接口電路的原理，并從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度講述了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的各種方法和技術(shù)[1]。

目前，這門課程安排在大一的下學(xué)期開設(shè)，先導(dǎo)課為《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》，共80課時(shí)，除了理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外，還安排了一周的課程設(shè)計(jì)。

2 課程改革的具體措施

2.1 重視課程內(nèi)容的建設(shè)，突出應(yīng)用性

《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程涉及的知識(shí)點(diǎn)非常多，且內(nèi)容比較抽象、枯燥，難以理解。內(nèi)容主要涉及到《數(shù)字電路》《計(jì)算機(jī)組成原理》《微機(jī)原理及應(yīng)用》《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等四門課程的相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)調(diào)整教學(xué)大綱，減少重復(fù)度，把上述四門課程整合為一門課程《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》[2]，從而通過(guò)一門課程的學(xué)習(xí)，就能覆蓋計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)所需掌握的硬件知識(shí)；同時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，精煉教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，以注重能力培養(yǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)講述計(jì)算機(jī)組成的工作原理，并強(qiáng)調(diào)微機(jī)原理及接口技術(shù)的應(yīng)用。另外，增加目前廣泛使用的32位機(jī)的硬件技術(shù)，確保教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 改善教學(xué)手段、改革教學(xué)方法

不斷改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，改變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，提倡啟發(fā)式、討論式教學(xué)方式，在教學(xué)過(guò)程中，注意學(xué)生學(xué)習(xí)能力的個(gè)體化差異，注重因材施教。另外，在課程教學(xué)中積極探索研究性教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)教學(xué)以教師為主的現(xiàn)象，體現(xiàn)以學(xué)生為主導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主式、探究式學(xué)習(xí)能力。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提升動(dòng)手能力

該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外，還安排了一周的課程設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與體系，不斷更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，突出綜合性、應(yīng)用性，不斷提高學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力。

2.4 改革考核方法、實(shí)行“教考分離”

改革傳統(tǒng)考試中的“誰(shuí)任教，誰(shuí)出卷”的考核方法，課程組通過(guò)多次研討，規(guī)范課程的教學(xué)大綱、重點(diǎn)、難點(diǎn)，建立《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》試題數(shù)據(jù)庫(kù)，并每年更新10%的試題，每次考試前根據(jù)題型、知識(shí)點(diǎn)、難度等從試題庫(kù)中抽題組卷，從而對(duì)課程實(shí)行“教考分離”，避免了任課教師不同，試卷的要求和難度不同的情況。課程考核后，課程組還需進(jìn)一步對(duì)試卷進(jìn)行分析和對(duì)課程進(jìn)行考試后的總結(jié)，并以此促進(jìn)下一輪課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

2.5 依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

在課程建設(shè)的同時(shí)，不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，制作了多媒體課件，并逐步完成課堂教學(xué)視頻的制作。依托揚(yáng)州大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，本課程的教學(xué)資源如教學(xué)大綱、教案、課件、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、習(xí)題等全部上網(wǎng)，并設(shè)置了疑難解答[3]。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)受時(shí)間、空間控制的不足，方便了師生間的交流，提高了教學(xué)效果。另外，制定了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源更新計(jì)劃，更新比例要求每年不低于10%。

2.6 強(qiáng)化師資隊(duì)伍的建設(shè)、不斷提高教學(xué)水平

結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍是課程建設(shè)的關(guān)鍵，是合格人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)和保證。通過(guò)成立《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程組，建立了一支由教學(xué)水平高、工程能力強(qiáng)的、教授領(lǐng)銜的，副教授、講師等教師組成、老中青搭配的硬件教學(xué)團(tuán)隊(duì)[4]，保證了課程建設(shè)的連貫性。課程組注重培養(yǎng)骨干教師，尤其加強(qiáng)對(duì)青年主講教師的培養(yǎng)，積極鼓勵(lì)青年教師參加各類學(xué)術(shù)會(huì)議和培訓(xùn)，通過(guò)老教師指導(dǎo)、課程組研討、督導(dǎo)聽課、學(xué)生反饋等手段不斷提升教師的教學(xué)水平，同時(shí)鼓勵(lì)青年教師積極參與企業(yè)工程項(xiàng)目，提高工程實(shí)踐能力，以實(shí)踐促進(jìn)教學(xué)。

3 成效

近幾年來(lái)，課程組對(duì)《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程不斷進(jìn)行深入的改革與探索，在課程建設(shè)方面開展了一系列工作，取得了以下成效。

3.1 整合教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化課程體系

針對(duì)計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)的培養(yǎng)要求，課程組通過(guò)多次研討，對(duì)該專業(yè)所需掌握的硬件知識(shí)進(jìn)行歸納、整理，并重新制定了教學(xué)大綱。在課程的內(nèi)容方面，圍繞“硬件”這條線，整合了《數(shù)字電路》《計(jì)算機(jī)組成原理》《微機(jī)原理及應(yīng)用》《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等四門課程的相關(guān)內(nèi)容，減少了重復(fù)度，突出了重點(diǎn)，突出了應(yīng)用性，同時(shí)在教學(xué)中穿插介紹當(dāng)前最新的計(jì)算機(jī)知識(shí)點(diǎn)，確保教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

3.2 構(gòu)建了多層次的實(shí)踐教學(xué)體系

本課程實(shí)踐性、應(yīng)用性比較強(qiáng)，為加強(qiáng)課程的實(shí)踐教學(xué)，構(gòu)建了課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等多層次的實(shí)踐教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要完成數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)部件實(shí)驗(yàn)、微機(jī)接口等方面實(shí)驗(yàn)，為提升學(xué)生的動(dòng)手能力，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面，既有簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又有一定難度的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)難度的不斷提高，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、創(chuàng)新能力。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，突出應(yīng)用性，把匯編程序、FPGA、硬件設(shè)計(jì)等內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合能力。

3.3 加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

現(xiàn)有的硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)多方調(diào)研，及時(shí)維護(hù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，同時(shí)更新、引進(jìn)先進(jìn)的硬件設(shè)備，從而大大改善了實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，為培養(yǎng)高質(zhì)量的人才奠定必要的基礎(chǔ)。為滿足對(duì)學(xué)生課后開放實(shí)驗(yàn)室的需求，同時(shí)為提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的技術(shù)含量和使用效率，下一步，將制定創(chuàng)新性、開放式實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃及開放計(jì)劃，鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室來(lái)積極參與實(shí)驗(yàn)及科研項(xiàng)目，從而進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合能力[5] 。

3.4 強(qiáng)化了教材建設(shè)

為配合課程體系、教學(xué)內(nèi)容的改革，課程組結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫了兼具“實(shí)用”和“創(chuàng)新”特色的教材《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》，2011年由機(jī)械工業(yè)出版社出版。本教材共分為11章，第一章概述；第二章介紹數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的基本知識(shí)；第三章至第八章重點(diǎn)講述了計(jì)算機(jī)組成原理的內(nèi)容，介紹了運(yùn)算器部件、存儲(chǔ)器部件、控制器部件、總線和指令系統(tǒng)等；第九章到第十章以Intel 8086微處理器為背景，講述了微型計(jì)算機(jī)的基本原理以及常用的接口電路及其使用方法；第十一章討論了指令流水線、多處理機(jī)系統(tǒng)等基本概念和工作原理[1]。

通過(guò)對(duì)全書內(nèi)容進(jìn)行精心編排，使得教材內(nèi)容銜接流暢、深淺適當(dāng)、通俗易懂；覆蓋知識(shí)面寬、敘述簡(jiǎn)練、重點(diǎn)突出；滿足了一門課程涵蓋計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)涉及內(nèi)容的講解要求。目前該教材在我院軟件工程專業(yè)已使用四輪，學(xué)生使用效果較好，后續(xù)還將繼續(xù)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行更新，確保教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》是一門理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，如何針對(duì)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，適應(yīng)不同層次學(xué)生的教學(xué)要求，做到因材施教，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，課程改革是關(guān)鍵，該課程為計(jì)算機(jī)偏軟專業(yè)的學(xué)生通過(guò)一門課程的學(xué)習(xí)，掌握必備的硬件知識(shí)作了有益的探索。在課程教學(xué)過(guò)程中，由于涉及知識(shí)點(diǎn)較多，要注意突出重點(diǎn)，強(qiáng)化應(yīng)用，另外在教學(xué)過(guò)程中要及時(shí)反映硬件發(fā)展的新技術(shù)，做到與時(shí)俱進(jìn)。

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