摘 要：物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程設(shè)置有其自身特點(diǎn)，如何根據(jù)此特點(diǎn)對(duì)“計(jì)算機(jī)組成原理”進(jìn)行課程教學(xué)改革，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和人才培養(yǎng)目標(biāo)，作者在教學(xué)過(guò)程中做了有益的探索和思考，提高了教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；物聯(lián)網(wǎng)工程；人才培養(yǎng)；教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：TP3-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）12-0-02

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)工程是一門覆蓋范圍很廣的綜合性交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、通信工程、信息安全等諸多學(xué)科領(lǐng)域，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

自教育部2010年批準(zhǔn)設(shè)置“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)以來(lái)，國(guó)內(nèi)很多高校陸續(xù)開(kāi)設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)，我校于2013年也開(kāi)設(shè)了此專業(yè)。

目前，高校的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程主要是在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)中開(kāi)設(shè)，相關(guān)教學(xué)改革研究也主要針對(duì)上述計(jì)算機(jī)類專業(yè)展開(kāi)。由于“物聯(lián)網(wǎng)工程”是一個(gè)新興專業(yè)，如何針對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)展開(kāi)《計(jì)算機(jī)組成原理》的課程教學(xué)改革，值得高校從事《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)的教師們思考和探索。

本文就如何結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)，針對(duì)新開(kāi)設(shè)的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的培養(yǎng)方案、人才培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)計(jì)劃，對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)改革展開(kāi)了研究和探索，努力讓這門理論性較強(qiáng)的硬件核心課程和“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)人才培養(yǎng)模式相結(jié)合，為學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)后續(xù)其他硬件課程打下良好基礎(chǔ)，培養(yǎng)出高質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用人才。

1 《計(jì)算機(jī)組成原理》課程現(xiàn)狀

首先，《計(jì)算機(jī)組成原理》課程在“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)出現(xiàn)之前，主要是在“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)工程”“軟件工程”等信息類專業(yè)中開(kāi)設(shè)，這些專業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)人才為主，所以《計(jì)算機(jī)組成原理》這門硬件類課程在這些專業(yè)的學(xué)生眼中就沒(méi)有那么重要，學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)普遍是能學(xué)多少算多少，大多數(shù)學(xué)生不會(huì)在教師講授之余，花更多時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)這門課程。這些專業(yè)的學(xué)生更重視《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》《操作系統(tǒng)》《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程。

其次，教師在講授這門課程時(shí)，教學(xué)重點(diǎn)一般都放在諸如計(jì)算機(jī)中的信息表示方法、馮·諾依曼機(jī)工作原理、運(yùn)算器和運(yùn)算方法、指令系統(tǒng)等與軟件開(kāi)發(fā)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容上。對(duì)于輸入輸出設(shè)備、中斷系統(tǒng)、CPU和存儲(chǔ)器的連接等硬件設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行弱化，不做重點(diǎn)講解。

最后，由于現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)以及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)自己未來(lái)的職業(yè)規(guī)劃更多地定位在相關(guān)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)上，所以他們關(guān)心的重點(diǎn)是最新的軟件技術(shù)發(fā)展、最新的算法和信息處理方法等，對(duì)硬件技術(shù)的最新發(fā)展了解不多。同時(shí)，授課教師在講授《計(jì)算機(jī)組成原理》課程時(shí)并未將最新硬件技術(shù)與該課程緊密結(jié)合，很多仍以PC機(jī)為硬件實(shí)例，對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”中使用最多的嵌入式系統(tǒng)幾乎不做講解，包括指令系統(tǒng)也以CISC為主，對(duì)RISC只做簡(jiǎn)單介紹。

綜合分析來(lái)看，傳統(tǒng)的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)方法已經(jīng)不適應(yīng)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的教學(xué)，必須做相應(yīng)的課程教學(xué)改革，以適應(yīng)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容要適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程的特點(diǎn)

“物聯(lián)網(wǎng)工程”是一門多學(xué)科融合的專業(yè)，專業(yè)課程開(kāi)設(shè)以硬件類課程居多，尤其側(cè)重計(jì)算機(jī)硬件底層設(shè)計(jì)，所以《計(jì)算機(jī)組成原理》課程必須把教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)放到與硬件相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)上來(lái)，構(gòu)建適用于“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的特點(diǎn)，使本課程能更好地為“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，滿足“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的人才培養(yǎng)方案與人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的整體發(fā)展趨勢(shì)和人才市場(chǎng)的需求。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用的計(jì)算機(jī)是嵌入式系統(tǒng)，常采用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（RISC），在應(yīng)用過(guò)程中采用硬件裁剪技術(shù)，有大量I/O接口等，包含多核、并行、流水線等知識(shí)點(diǎn)。但這些內(nèi)容在傳統(tǒng)的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程中很少涉及，在面向“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程中必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與增加，并且將其作為重點(diǎn)講解內(nèi)容，結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理剪裁與組織。

2.2 教學(xué)方式要適應(yīng)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的特點(diǎn)

“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，所以在《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)過(guò)程中應(yīng)突出應(yīng)用和工程實(shí)踐的特點(diǎn)，把能力培養(yǎng)與理論知識(shí)的傳授結(jié)合起來(lái)。

從宏觀上看，幾乎任何一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程的應(yīng)用產(chǎn)品都是一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)品。所以在講授《計(jì)算機(jī)組成原理》課程時(shí)，必須以始終貫穿工程思維的方式來(lái)引領(lǐng)教學(xué)，教師要盡可能地結(jié)合實(shí)際的計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品來(lái)講解理論知識(shí)，盡可能地要求學(xué)生站在一個(gè)工程師的角度思考：如何設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)？在設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)時(shí)應(yīng)包含哪些基本部件？各部件連接時(shí)需要解決哪些問(wèn)題？把《計(jì)算機(jī)組成原理》中各章節(jié)的理論放到這一系列問(wèn)題中講解。教師在學(xué)生積極思考后進(jìn)行理論講解，使學(xué)生更好地掌握《計(jì)算機(jī)組成原理》相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)到相關(guān)理論和方法。這種以“工程思維”作為引領(lǐng)的教學(xué)方法能使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，。

比如，在講解總線時(shí)，選擇嵌入式系統(tǒng)中用到的I2C、SPI、CAN等總線應(yīng)用作為實(shí)例來(lái)講解總線的工作原理；在講解中斷系統(tǒng)、I/O接口的工作原理時(shí)，使用相應(yīng)的EDA軟件仿真演示某些具體計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中的中斷系統(tǒng)和I/O設(shè)備，使抽象的理論具體化、生動(dòng)化。

通過(guò)教學(xué)方式的改變，讓學(xué)生形成一種“工程思維”的方式，了解作為一名工程師的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)理念，為學(xué)生今后成為合格的工程師打好基礎(chǔ)。

2.3 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)要適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程的特點(diǎn)endprint

“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)設(shè)置的課程大多是強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的硬件課程，目的是培養(yǎng)以物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目為開(kāi)發(fā)目標(biāo)的硬件工程師，所以實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要?！队?jì)算機(jī)組成原理》課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革的主導(dǎo)思想是：通過(guò)實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生進(jìn)一步消化理解理論課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，建立嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先抓好基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性試驗(yàn)如“數(shù)據(jù)通路”“存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)”“運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)”等，為后續(xù)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

在“設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性”實(shí)踐環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生以具體的實(shí)驗(yàn)和工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為核心，堅(jiān)持“做中學(xué)”的原則。在《計(jì)算機(jī)組成原理》具體實(shí)踐教學(xué)中，我們把實(shí)驗(yàn)和工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)始終貫穿在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐中，我們要求學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)完成一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)組成原理項(xiàng)目，要求學(xué)生能夠利用已掌握的知識(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)最小系統(tǒng)，通過(guò)Proteus仿真軟件正確連接CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口、輸入輸出設(shè)備，更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和設(shè)計(jì)能力，真正把理論和實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)透徹理解《計(jì)算機(jī)組成原理》的理論知識(shí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的特點(diǎn)和后續(xù)課程學(xué)習(xí)的需要，對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程進(jìn)行的教學(xué)改革，是一個(gè)需要不斷思考和探索的過(guò)程。通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐、創(chuàng)新能力并重的多方位教學(xué)模式，制定出符合“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)特色的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程工程教育模式，盡力做到以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)為中心，完成教學(xué)目標(biāo)，取得更好的教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

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