時間：2023-10-26 09:52:33
序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇計算機硬件類專業范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。
一、當前各高校計算機硬件類人才培養現狀
計算機硬件類人才培養是高校計算機專業人才培養的重要方向之一，也是適應當前社會發展的現實需要，但是當前各個高校在硬件類人才培養的過程中普遍地存在著一些問題，這些問題的存在也較為嚴重地影響了硬件類專業人才培養質量的進一步提高，主要表現于以下幾點。
1.培養目標模糊，缺乏特色
高校中培養的計算機專業人才一般分為2類：一類是軟件方面的專業人才，主要從事相關的計算機軟件開發與維護、程序編寫等偏軟件人才，如各類軟件工程師等。另一類是偏硬件方面的專業人員，主要從事計算機硬件方面的結構、工作原理、計算機硬件方面的設計與開發工作。當前我國高校在計算機硬件類專業人才的培養目標的制定上人才定位模糊，專業特色不明顯，在實際的人才培養過程中“廣而不精”，學生在硬件方面的專業知識不足，尤其是實際動手能力較差，不能很好地勝任計算機硬件方面的專業工作。
2.學生硬件動手能力不足
計算機硬件類專業所學的知R理論性較強，應用范圍廣，與實踐聯系十分緊密，因而對學生的實際動手能力要求極高，硬件類專業要培養的就是有較強的硬件設計、開發等方面的實際技能的應用型人才，硬件類專業的人才培養特點決定了其需要在相關實訓設備、人員配備、資金等方面有較大的投入，為提高學生的動手實踐能力奠定基礎，然而當前高校在硬件類專業人才的培養過程中或多或少地忽視了學生實際動手能力的培養，突出表現在實驗室設備不足、相關的人員不到位、理論教學和實踐教學體系協調性缺失等情況，較為嚴重地限制了學生硬件方面實際動手能力的提高。
3.師資不足，尤以“雙師型”教師緊缺
制約高校計算機硬件類專業人才培養的另一因素是師資因素，沒有高素質的教師就不可能有高素質的學生。硬件類人才培養過程中對學生實踐動手能力的高要求需要有一支既精通理論又擁有硬件動手操作能力的教師隊伍，然而當前高校中硬件類專業的教師大多來自各高校畢業的碩博人員，其特點是理論知識豐富卻缺乏相關的實踐動手能力，這也在一定程度上影響了教師對學生實踐動手能力的指導，長期的理論灌輸也使得學生的專業熱情降低，影響了培養質量。雖然不少高校也注意到了應培養和招聘更多的計算機類“雙師型”教師，但是受制于工資待遇、教師編制等現實性因素，高校硬件類專業教師師資建設依然任重而道遠。
二、改進高校計算機硬件類專業人才培養的措施
面對當前計算機硬件類專業人才培養過程中存在的突出性問題，有必要采取有效措施進一步改進當前硬件類專業人才培養現狀，提高培養質量，筆者認為應著重從以下幾個方面著手。
1.明確培養目標
培養目標作為高校教育活動的出發點和歸宿，不僅深刻地影響教育者和受教育者個人，而且也影響到整個高校和社會的發展，對課程設置、教學活動等方面具有直接的指導作用和統籌作用，因此改進高校計算機硬件類專業人才培養現狀應首先從培養目標入手，應對當前高校中計算機硬件類專業人才培養目標模糊不清、缺乏特色的問題予以清理，明確硬件類專業人才的培養目標是培養熟悉計算機內部工作原理，專業從事計算機硬件類的設計、技術開發、維護等方面的實際工作的人才，要和軟件類人才區別開來，明確硬件類專業人才培養定位，使得學生畢業之后可以獨立從事硬件類方面的專業工作，擁有較高的實踐動手能力。
2.根據硬件類專業人才培養目標優化和改進課程設置
課程設置作為學生學習本專業知識的重要載體，其科學性、針對性如何，直接關系到培養目標能否順利實現。面對當前計算機硬件類專業課程設置不合理、針對性不足、結構冗余、內容落后的現狀，應根據計算機硬件類的最新發展趨勢和硬件類人才培養目標來重構硬件類專業課程體系，設置覆蓋硬件類專業內容從基礎課程、核心課程到創新課程的縱向分層體系，明確基礎課程、核心課程和創新課程各自的功能和內容，形成3類課程之間相互協調、相互促進的課程體系；在課程內容方面，依據計算機硬件方面的最新發展趨勢和硬件類專業人才培養的總要求，合理充實現有的硬件類課程體系的內容，促使課程內容緊跟時展，夯實硬件類專業人才培養的課程基礎。
3.完善現有的硬件類實踐課程教學體系
完善實踐教學體系應成為今后硬件類人才培養改進的重點，因其在硬件類人才培養質量的過程中有著核心和基礎性的作用，在實踐教學過程中，教師應堅持促進學生在知識、能力以及創新素養等協調發展的理念，以培養學生實際的動手能力為核心，在實際的教學環節中，由于種種主客觀方面的原因，實踐教學在硬件類人才的培養過程中的重要性被降低甚至有所忽略，因此在今后應著力于推進硬件類人才培養的實踐教學改進，培養具有扎實的實踐動手能力、創新意識和創新能力強的硬件類專業人才。高校應積極采取措施，推進硬件類專業學生積極參加各種校內外實訓計劃、頂崗實習等，實行工學結合、校企合作、頂崗實習的人才培養模式，從校內和校外2個方面提高學生實踐動手能力。校內方面，加大對學生硬件類實驗硬件建設的投入、師資配備，在課時分配、課程評價等方面向實踐教學傾斜，鼓勵學生積極參加各類硬件類的競賽活動等；校外方面，積極與相關企業建立合作關系，拓展校外學生實訓基地，鼓勵學生利用寒暑假等時間進入企業進行頂崗實習等，因地制宜地提高學生的實際動手能力。
三、結語
總之，針對當前高校計算機硬件類人才培養中所存在的普遍性的問題，需要教育部門、高校乃至教師和學生本人各盡其職，通力合作，努力通過各種途徑提高硬件類專業人才培養質量，更好地服務于經濟社會發展。應該說，當前高校中計算機硬件類人才培養過程中所存在的普遍性問題遠不止本文所提到的以上諸方面，其他如教材問題、學生的興趣問題等也都在一定程度上影響著硬件類人才培養質量的提高，因此要徹底解決這一問題，還需要繼續加強該方面的深入研究，筆者對本問題的闡述也希望能起到引發議論、啟發思考的作用。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
隨著計算機網絡與通信技術、集成電路技術和計算機軟、硬件軟件技術的飛速發展,我國高等院校計算機專業教育的內容與形式都發生了很大的變化。如何跟上飛速發展的計算機科學與技術,培養具有創新能力的高素質計算機專業人才,是高校計算機專業教育面臨的新挑戰。
計算機是一個由硬件系統和軟件系統組成的復雜系統。隨著現代計算機系統的功能逐漸增強,對計算機專業人員硬件知識的要求也越來越高。作為計算機專業的核心課程之一,硬件類課程在培養學生的實際動手能力、工程實踐能力、開發創新能力等方面具有非常重要的作用。但由于目前國內高校計算機教育中普遍存在著“重軟輕硬”的現象,使得計算機專業在硬件課程的設置、知識體系和教學內容等方面存在著諸多不盡人意的地方,教學質量難以保證,致使許多計算機專業畢業生的硬件設計與動手能力較差,根本無法勝任計算機硬件方面的相關設計和應用工作。本文針對目前國內高校計算機專業教學中普遍存在的問題和不足進行探討,結合自己多年的教學經驗,提出了硬件類課程教學改革和學生創新能力培養的幾點想法。
2存在的主要問題
計算機硬件類課程的內涵十分豐富,主要包括:電工與電子技術、數字邏輯、計算機組成與體系結構、匯編語言程序設計、微機原理與接口技術、單片機及應用、嵌入式系統等。這些課程雖然特點不同、內容各有側重,但普遍存在工程實踐性強,應用技術含量高,課程內容抽象難學的特點,影響了硬件類課程的教學效果。目前國內高等院校計算機專業硬件類課程教學中主要存在以下幾方面的問題。
2.1專業設置普遍“重軟輕硬”
硬件和軟件是計算機系統不可或缺的兩大組成部分,二者相互依存,不可分割。與之相對應,硬件類課程和軟件類課程也相輔相成,構成了完整、科學的計算機專業知識體系。計算機的軟硬件設計技能是一個合格的計算機專業畢業生本應具備的基本技能。但由于硬件類課程和軟件類課程各自不同的特點,使得硬件類課程的教學對師資、設備乃至學生的學習基礎與學習能力等方面的要求相對軟件類課程要高,國內多數高校限于師資、設備、資金等各方面條件的制約,硬件類課程能砍掉的盡量砍掉,不能砍掉的課程也盡量壓縮課時,在硬件類課程的教學及實驗室建設方面明顯不足,導致多數高校軟件類課程課時相對較多而硬件類課程課時相對較少,在專業設置方面“重軟輕硬”的現象比較嚴重。不少計算機專業的學生只將注意力和興趣集中在各種編程環境、開發工具、數據庫、計算機網絡的集成技術上面,對于硬件技術的學習和應用研究不感興趣或忘而生畏。
甚至有的學者也認為,計算機專業的學生可以“只要用鍵盤、鼠標就能演奏出各種美妙的音樂”。這種認識對于我國培養自主創新型人才是極為不利的。
2.2硬件類課程教材與教學內容相對陳舊,課程體系有待完善
隨著科學技術的迅猛發展,計算機更新換代頻繁,新產品、新技術不斷涌現。在計算機專業的教學中,如不及時引入新知識,很容易造成教學內容滯后。目前許多高校在制訂硬件類課程的教學計劃時,主要根據本校的設備性能和師資水平來選擇教材與教學內容,這就不可避免地造成了很多教學內容相對陳舊,與當前主流的計算機硬件技術差距太大,與實際應用嚴重脫節,對學生缺少吸引力,難以激發學生的學習興趣。比如國內多數高校《數字邏輯》教材的內容還是以中、小規模集成電路為主,而對大規模、超大規模集成電路的內容很少涉及;《微機原理與接口技術》則以80x86系列微機為背景,以8259、8255等芯片的講解為重點,而對在應用領域處于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技術涉及較少。這種教學內容與現實技術脫節的現狀嚴重影響了計算機硬件類課程的教學質量。另外,由于計算機硬件類課程體系不夠完善,導致有些內容在多門課程中重復出現,如數制在“數字邏輯”、“匯編語言”、“計算機組成與體系結構”、“單片機”等課程中均要講到;再如有關中斷、接口控制方面的內容在“計算機組成原理”、“匯編語言”、“微機原理與接口技術”、“單片機”等課程中均有涉及。教學內容的重疊一方面占用了有限的教學學時;另一方面也會使學生感到疲勞,并對課程設置產生不滿情緒,影響學習效果。
2.3重視課堂教學,輕視實踐教學,缺乏創新能力的培養
計算機硬件類課程是實踐性很強的學科,學生必須具備足夠的實踐動手能力才能適應社會的需求。相對于僅需要一臺電腦、幾本書及相應的軟件應用平臺就可進行軟件類課程的學習,硬件課程實踐教學的實施比較困難,設備投資大,通常每門課程需要配備專門的實驗設備和相應輔助設備,且對實驗輔導和設備維護人員的要求也比較高。多數高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足,實踐教學的課時過少,而且驗證性實驗占絕大多數,造成學生硬件動手能力普遍低下,其創造力無法得到訓練,導致了計算機硬件課程在實踐教學上的不足。從而出現了“重理論、輕實踐、重考分、輕能力”的現象,這不利于學生扎實地掌握硬件知識,也無益于學生動手能力的提高,必須通過深化硬件課程的教學改革加以改進。
2.4各門課程間的有機聯系不足,學生無法駕馭整個知識體系
現代計算機系統的功能越來越強,計算機軟、硬件的界限日漸模糊,許多軟、硬件的實現可以相互轉化。而在目前的計算機教學中,硬件知識與軟件知識間缺乏足夠的聯系和交叉互補,學生無法深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統中的作用,也就不能形成完整的知識體系,更無法做到軟、硬件知識融會貫通。另外,由于前面所提到的計算機硬件類課程要在不同的學期內開設,各門課程間既有聯系又各自相互獨立,加之內容繁瑣,受課時數等因素的限制,在硬件課程的教學中往往只注重各自的重點而無法顧及到各門課程間的聯系,導致學生無法對計算機硬件系統有一個完整的認識,出現“只見樹木不見森林”的現象。其次,硬件類課程間缺乏充分的銜接,如“數字邏輯”、“計算機組成與體系結構”、“匯編語言”與“微機原理與接口技術”等課程內容的關聯很難統一,有些知識點多門課程中重復,而有些知識點缺失,導致學生知識的增長沒有漸進性、系統性。所有這些都導致了學生的專業知識體系不夠健全。
2.5學生對硬件課程的學習興趣普遍不高
1.現狀
《計算機應用基礎》課程是我院各專業學生的一門公共基礎必修課程。主要內容與全國計算機等級考試一級相對應，有計算機基礎知識、Windows操作系統、Office辦公軟件和計算機網絡知識。
為提高學生學習興趣和應用能力，本課程采用案例教學，從案例中進行“做中學”和“學中做”，取得了一定的教學效果。
《計算機應用基礎》課程采用過程考核，計算機理論知識采用全國計算機等級考試一級B模擬考試軟件上機測試20%，上機操作分為Word操作30%，Excel操作20%，PowerPoint操作10%，漢字輸入10%，平時成績10%。
Word操作和PowerPoint操作采用學生上交作品評定成績，其中Word作品上交電子稿和打印稿，PowerPoint作品上交電子稿。
漢字輸入成績也采用全國計算機等級考試一級B模擬軟件測試，要求在規定時間內完成輸入的文字為打字通過，獲總成績的10%。打字不通過，總成績不得評為優秀和良好。
今年5月，我院組織學生參加了首屆全國計算機綜合應用能力大賽。通過比賽，老師和學生看到了差距，激發了教師進行課程改革的決心。
參賽學生對比賽感受是：
第一，知識面廣，題量大，軟件類型多，所以無論在什么軟件中都要使用快捷鍵，從而在比賽中贏得寶貴的時間；第二，軟件的關聯性，無論什么軟件只要有相應的關聯就要去熟悉它的操作方法和操作環境，如此一來在比賽中就不容易亂分寸；第三，實戰操作，加強練習，提高熟練程度。
2.思路
本院非計算機專業學生參加全國計算機等級考試一級B考證，但現在計算機類專業學生對計算機應用能力考核沒有統一認證，學生自愿報考全國計算機等級考試一級B和全國計算機等級考試二級。
針對上述現象，計算機綜合應用能力考核（IC3）可以在計算機類專業《計算機應用基礎》課程中進行置換。
IC3是一套國際通用的計算機標準，是全球第一個計算機綜合能力認證。主要包括三大領域，分別是計算機基礎概論(Computing Fundamentals)、計算機關鍵操作(Key applications)和在線應用(Living on line)。
3.實踐與探討
3.1 制訂課程標準
課程總學時為56課時，課程內容分為三個模塊：模塊一，常用應用軟件；模塊二，計算機基本原理；模塊三，網絡應用與安全。
3.2 考核評價方式
本課程考核采用過程考核，考核內容分為三部分：常用應用軟件、計算機基本原理、網絡應用與安全，每個模塊滿分1000分，合計3000分。采用上機考試，邊學邊考，考上機測試80%，漢字輸入10%，平時成績10%。
漢字輸入成績采用全國計算機等級考試軟件測試，要求在規定時間內完成輸入的文字為打字通過，獲總成績的10%。打字不通過，總成績不得評為優秀和良好。
S：總成績；
Scf：計算機基礎模塊成績；
Ska：常用軟件模塊成績；
SlO：網絡與安全模塊成績
P：平時成績；
D：漢字輸入成績。
3.3 教學手段和方法
為保證理論與實際操作密切結合，本課程要求在多媒體教室或計算機機房上課。學生一人一臺電腦供上機操作實踐練習。
采用中國鐵道出版社：天勤在線數字化教育平臺，地址：certprep.省略/學生利用課余時間進行在線練習。
4.建議
《計算機應用基礎》課程改革是一個課題，計算機類專業《計算機應用基礎課程》融入以計算機綜合應用能力全球標準認證為平臺，以職業需求為目標，完善課程體系改革。
IC3國際認證可以增加學生的學習動力和職業競爭力，提高人才培養質量；為相關專業課程結構的改革提供了思路，使之更加適應培養學生綜合職業能力和全面素質的需求。
基于工作過程的課程改革是一個趨勢，建議如下：
第一，課程結構將職業工作流程作為一個整體設計和單元模塊進行分析。
第二，將IC3的課程和人才培養目標相結合，強調職業能力的培養。
第三，全球標準測評平臺融入《計算機應用基礎》課程教學需加強實踐和總結。
參考文獻：
[1]潘海妹.計算機應用基礎教學改革初探[J].裝備制造技術,2012(02).
[2]邵利平.計算機應用基礎的教學實踐與探討[J].計算機教育,2012(03).
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0219-02
一、引言
計算機專業硬件類課程通常包括計算機組成原理、匯編語言、計算機系統結構、接口技術及嵌入式微處理器等課程。目的是讓學生掌握計算機各部分的工作原理，具備一定的計算機硬件開發設計能力，但是該類課程具有理論及實踐性強、概念抽象、技術更新快的特點，因此教學難度大，學生學習興趣低，導致計算機專業學生大多“喜軟怕硬”。如何改變這一現象，一直是困擾任課教師的難題。
目前，研究性教學備受關注。研究性教學在國外始于20年前，是一種在教師的組織指導下學生自主學習、自主實踐的教學[1]，注重培養學生研究和創新能力的新教育理念。目前已被國際、國內教育界普遍認同并付諸實踐[2]。近年來，本文作者所在的計算機硬件課程組，結合硬件類課程的特點，突破傳統的“傳輸―接受”式教學框架，也嘗試在硬件類課程的教學中引入以問題探索為基礎的研究性教學理念，并取得了令人滿意的效果。本文以計算機專業硬件類核心課程“計算機組成原理”為例，介紹研究性教學的應用與實踐。
二、研究性教學改革的理念及思路
研究性教學是教師為指導和培養學生進行研究性學習，模擬科學研究活動所設計和組織的一種課堂教學。包括教與學兩方面：一方面教師要創設良好的研究性教學環境，給學生提供必要的指導與幫助；另一方面學生積極主動地進行探究式學習[3]。要推行研究性教學，關鍵是教學理念的改革，即傳統教學理念到研究性教學理念的轉變。具體實施時，主要完成以下轉變：教學思路，由傳統的“知識點講解型”向“問題導向型”轉變；教師角色，由“知識灌輸者”向“問題引導者”轉變；學生角色，由“被動接受者”向“自主學習者”轉變；考核方式，由“應試型”向“多元考核型”轉變。
依據研究性教學理念，結合硬件類課程特點，課題組建立了一種課堂講授輔以專題討論課、創新性實驗等多種形式相結合的研究性教學體系，以培養學生對計算機硬件系統的分析與設計能力，提高學生的自主學習及創新能力。具體思路是：在教學內容上，“以問題為導向”對講授內容進行結構性調整、重組和更新，以激發學生主動學習知識的興趣。在教學方法上，堅持啟發式、參與式教學。在教師講授的同時，輔以專題討論、學生參與式教學、創新性實驗等多種形式。在考核方法上，不再以筆試為唯一考核方式，而是采取筆試結合專題討論、調研報告、實驗設計等多元化的考核方式。
三、研究性教學改革的實施
1.創設問題情境，“以問題為導向”組織課程教學內容。組織教學內容時，要遵循“講學科不講教材”的原則。首先讓學生清楚課程在整個學科中的地位和作用以及它與前導課和后續課的關系。其次，針對硬件課程理論性、實踐性強的特點，引入研究性教學模式，通過創立問題情境，以問題為導向引導學生主動探索。“以問題為導向”提煉每章內容主線，比如在計算機組成原理課程運算方法和運算器一章中，提出：“各自算術運算和邏輯運算在計算機中如何實現的？”引起學生興趣并對章節內容主線初步掌握。對每章相關知識模塊還要按照“以問題為導向”的原則，設計出具體的細節問題。如：乘法運算的研究性問題設計如下：
（1）手算乘法運算是怎樣的？――鍛煉學生的觀察和總結能力
引導學生給出手算乘法規則并得到結論：手算乘法是通過移位和加法來實現的。
（2）為什么不能直接在計算機中采用？――鍛煉學生發現問題的能力
引導學生給出總結手算乘法的缺點。
（3）如何調整才能應用到計算機中？――鍛煉學生解決問題的能力
引導學生想出改進上述方法的妙招。
（4）機內乘法運算規則是怎樣的？――鍛煉學生概括能力和舉一反三能力
通過原碼一位乘案例，引導學生自己總結出機內原碼一位乘規則，并由此推出機內原碼兩位乘規則。
（5）現在的CPU中乘法是如何實現的？――鍛煉學生主動學習能力
預先告知學生現在計算機中廣泛采用的指令并行執行及流水線等概念，說明這些概念在以后的章節中會詳細討論，并要求感興趣的同學上網查閱相關資料。
這樣設計后，一個簡單的機內乘法運算規則，經過一系列問題的探究，將原本枯燥無味的0，1運算，轉變成了學生有興趣去尋求答案的一個個具體問題。按照“以問題為導向”設計的教學內容，學生在整個學習過程中，一直處于思考如何解決問題的狀態，既能做到有興趣地全身心投入，又能比較扎實地掌握計算機內部的乘法運算方法，還能使他們對計算機的新技術有所了解和掌握。
2.啟發式、參與式等教學方法的采用。課堂教學中堅持啟發式教學。運用啟發式教學方法不僅可使學生對課程知識的掌握有深刻的理解，而且還可以培養學生主動學習和獨立思考的能力[4]。在課堂教學中通過實際問題引出理論知識點，通過一系列問題啟發學生進行思維，引導學生主動探索、學習。例如，在學習存儲器時，做了如下啟發設計：（1）通過實際問題引出理論知識點：存放在內存和優盤中的信息在計算機關機后，有什么不同？――引導學生帶著問題課下預習，主動查閱資料，尋求答案。（2）內存和優盤的存取機制有什么不同？――引出講解點：RAM和ROM存儲器概念。（3）RAM為什么又分為靜態和動態？――引導學生帶著問題對比靜態和動態存儲器的工作原理及區別。（4）在教學過程中，安排學生分組討論，然后發言總結。
這樣，由表及里、由淺入深、環環相扣地啟發學生思考，并讓學生們充分討論，進行課堂交流，最后結合有關知識點進行分析和概括。實踐證明：啟發式教學是科學、成效的教學方法。
實施參與式教學。對內容多、理論性強、學生理解有難度的運算器、存儲器和中央處理器三個章節設置專題討論課，每次專題討論課安排2學時，共6學時。專題討論課的題目提前公布，讓學生自由組合分組做準備。在討論課上，各組選代表上臺主講，由教師和其他同學發問和爭論，最后由教師進行總結與點評。通過專題討論，學生能了解最新的技術與發展趨勢，擴展課堂所學知識，學會對原理的靈活運用。在這種環境下，學生的作用是雙重的，既學習新知識，又傳授新知識，在掌握知識的同時，也有助于提高各自能力。
3.研究性教學的創新性實驗環節的保證。為保證研究性教學的實施，建立了“驗證型―設計型―綜合型―探索型”的多層次實踐教學模式。在課程部件實驗中，適當開設“驗證型”和“設計型”實驗，在后續模型機設計課程中，開設“綜合型”和“探索型”實驗，形成“驗證型―設計型―綜合型―探索型”的多層次實踐教學模式，以強化學生的綜合設計和硬件動手能力。（1）變“實驗指導書”為“實驗任務書”。每次實驗只給出實驗任務、要求及實驗條件等，具體如何設計和實現全部由學生自主完成，鍛煉學生獨立分析問題、解決問題的能力，激發他們的創新思維。（2）重新設計實驗內容，保證實驗內容的綜合性、設計性和研究性。讓學生通過自學和查閱有關文獻，自行設計實驗方案，自行搭接實驗線路，自己進行實驗，觀察實驗現象，發現問題并分析產生問題的原因，提出相應對策，最后撰寫研究報告。整個過程把主動權完全交給學生，教師只是啟發引導和做好組織工作。充分發揮主觀能動性，調動學習積極性，培養自主學習和獲取知識的能力。
4.研究性教學多元化考核方式的配套。傳統考核方式以期末筆試為主，導致很多學生平時學習主動性差，知識掌握不牢固。本課程組建立了一種硬件類課程多元化考核模式。在多元化考核模式中，平時成績比重達到50%，平時成績包括課堂表現、專題報告、實驗設計及操作、文獻查詢、作業等多個環節。使得學生更加注重平時的學習過程，對調動學生的學習積極性及培養學生自主學習能力、動手能力和創新能力起到積極作用。
四、結論
本文以計算機組成原理為例介紹了計算機專業硬件類研究性教學的實施，基于以上理念，本文作者所在的硬件課程組也在其他硬件類課程進行了研究性教學的實踐，通過幾年的探索，教學效果顯著并取得了豐碩成果。學生學習的積極性高漲，參與計算機硬件課題組或創新活動的人數大增，硬件動手能力和創新意識有了明顯提高。2009年至2014年期間，歷屆授課專業每年均有二十多名學生積極參加智能車大賽和嵌入式設計大賽等硬件類競賽，獲國家級一、二等獎及山東省一等獎等三十多項獎項。
參考文獻：
[1]曾廣錄.論研究性教學改革中的評價機制建設[J].當代教育理論與實踐，2012，（4）：82-84.
離散數學是計算機應用類專業的一門重要的專業基礎課，在計算機、電氣與信息工程中扮演著重要的角色，是隨著計算機科學的發展而逐步形成的一門新興的工具型學科，建立于20世紀60年代初期，是研究離散量的結構及相互關系的學科。它在算法與數據結構、程序設計語言、數值與符號計算、操作系統、編譯系統、軟件工程與方法學，數據庫與信息檢索系統、網絡與分布式計算、計算機圖形學及人機通信等各個領域都有著廣泛的應用。對這門課程的理解、掌握和拓展，將對學生的數據分析、組織、處理能力有極為深刻的影響；同時也可以培養學生抽象思維能力和邏輯表達能力，提高發現問題、分析問題、解決問題的能力也有著不可替代的作用；而對于從事計算機科學及其應用的科技工作者來說，離散數學更是必須掌握的重要基礎。
一、離散數學課程教學中存在的問題
近年來，大部分高職院校離散數學教學課時不但沒有增加卻在逐年遞減，甚至有些高職院校完全取消了離散數學課。例如，我院目前在計算機專業所開設的數學課程僅有《高等數學》，而對于計算機專業的學生來說，由于所從事的計算機科學所需要的高度的數學訓練幾乎全來自離散數學而非連續數學，所以學生即看不到所學的數學知識有什么用處，體會不到數學的應用價值，同時還不知道什么是《離散數學》，更不要提對離散數學重要性的認識。這可能會對離散數學課程的設置帶來不少阻力，因此，應加大對離散數學重要性的宣傳力度，積極尋求來自各方面的支持與配合，從而使新課程的設置得以順利實施。
同時，作為課程本身也有以下幾個弊端：
⑴培養目標不明確，沒有制定與計算機應用類專業人才培養目標一致的離散數學教學計劃，缺乏應用能力和創新意識的培養，不能滿足現代高職教育對人才培養的需要。
⑵教學內容處理簡單，教師把該門課程當成數學課來處理，離散數學包括數理邏輯、集合論、代數系統、圖論、組合數學等多個彼此獨立的數學分支，離散數學將這些知識有機組合成為合理、完善的體系。這些知識具有或多或少的聯系，但又自成體系，致使學生感覺各部分內容聯系不大，對課程學習的目的不明確，學生甚至覺得這門課程和計算機科學聯系不起來，從而缺乏學習興趣。
⑶離散數學內容多、概念多、理論性強、抽象、解題方法靈活，學生一時難以理解和記憶，并且對定義和定理之間的聯系缺乏一定的概括能力，在實際教學中學生興趣不高，教學效果不理想。
⑷教學過程還不能圍繞“職業”的目標開展各項教學活動，課程的內容與參與工作后的實際問題相互脫節，缺乏有機的結合，沒有體現課程為專業服務的基本原則。
⑸課堂教學大多采用傳統的“黑板+粉筆”教學手段，課堂教學的信息量受到一定的限制，教學體系中缺乏運用現代化的教學工具解決實際問題的內容，缺少將抽象知識轉化為實際應用能力的平臺。
⑹沒有建立合理有效的評價體系。
針對實際教學中存在的問題，提出了改革措施。
二、以應用型人才和創新意識為核心的計算機應用類專業《離散數學》課程設計
對于課程設計這一概念的理解并不統一，歸結起來有狹義和廣義之分。本文指的是狹義的課程設計，它是指對某門課程的目標、內容、結構、教法及考核的組織與安排。
1.結合高職院校人才培養模式的特點設置課程培養目標、優化和整合教學內容
準確定位離散數學課程目標，是課程改革的首要任務，也是優化教學內容，選取科學有效教學方法的依據和根本。我們認為離散數學教學的三大目標是：
（1）掌握離散數學的基本理論與方法，培養抽象的離散思維能力與邏輯思維能力。
（2）為諸多計算機應用類專業后續專業課程提供支持。
（3）作為計算機應用類專業的應用與研究工具，能夠解決本專業的實際問題。
我們認為，選取合理的教學內容是保證完成教學目標的根本。教師在選取教學內容上應從學生實際出發，兼顧專業與應用，形成具有自身特色的教學大綱和教學內容。離散數學具有很強的應用性，特別是對于計算機應用類專業，更是有明確固定的應用領域。因此，在教學過程中應采取“實用為主”的原則，根據計算機應用類各個專業的人才培養方案，調整課程結構，組合課程體系，優選課程內容。首先，離散數學還是一門數學課程，要突出數學的特色，即數學的符號化、形式化、抽象性、嚴密性及邏輯性特點，使學生學后能提高離散抽象思維與邏輯思維能力。其次，對計算機應用類專業的學生來說還應解決專業領域中出現的問題，在教學中注重從理論知識、基本概念、實踐應用等多角度、全方位的介紹離散數學與其他后續課程之間的關系，讓學生了解、領略離散數學在后續課程和本專業中的重要作用，如數據結構、操作系統、編譯原理、數據庫原理和人工智能、形式語言及自動機、數字邏輯等都離不開離散數學。代數結構是研究關于運算及其規則的學科，代數方法被廣泛應用于可計算性與計算復雜性、密碼學、網絡與通信理論等；圖論為數據結構和數據表示理論等奠定了數學基礎和描述方法。圖論中的通路與回路，為研究操作系統中是否存在死鎖問題提供理論依據。支配集、覆蓋集與近年比較熱門的無線傳感器網絡研究有著密切的聯系。不僅離散數學的基本思想、概念和方法廣泛地滲透在計算機科學與技術的各個領域，而且其基本理論和研究成果更是全面而系統地影響和推動著計算機科學與技術的發展。
2.綜合利用多種教學方法
教學方法的改革是提高教學質量的重要保證。離散數學課程的特點是定義多、定理多、公式多，內容抽象，邏輯性強，教學時數又少，傳統的教學模式己越來越難適應這種大容量、少課時的教學要求。只有采取新的符合教學規律的教學方法、教學模式，將現代教育技術充分而有效地應用于教學之中，才能在有限的教學時間中，增加單位時間的信息量。傳統教學手段和多媒體教學有其各自的優勢和不足，應互補而非對立。如離散數學中大量的概念、公式和定理，若由教師板書，勢必占用很多時間，學生也會產生倦怠感，借助于多媒體手段就可以使教師有更多的時間進行講解。然而，作為一門數學課，如果教師只坐在操作臺前，缺少了共同的解決問題過程，學生的思維能力就形成不了，這也是一種失敗。因此，如何將傳統的教學方法與現代化教學手段恰當的結合，做到優勢互補是我們進行教學改革的一個新課題。高度的抽象性和嚴密的邏輯性，是離散數學的兩個顯著的特點，它決定了離散數學教學不僅應注意傳授知識，更應注意培養學生的抽象思維和邏輯思維。多媒體輔助教學的優點是形象、具體，但當教學中需要培養學生的想象能力、抽象能力和邏輯推理能力的時候，若用屏幕上有限的“形象”代替了學生更接近數學本質的“想象”，用屏幕上個別的“具體”取代了學生的數學“抽象”，用屏幕上的快速推導，取代了板書教學中邊寫邊想、師生互動的邏輯漸進過程，也許反而減弱對學生的能力的訓練。所以，在采用多媒體課件教學的過程中，一定要配合黑板板書，并靈活采用啟發式、發現式、討論式等多種教學方法，即應針對教學內容采取與之相應的教學方法和手段，這樣才能發揮各種教學方法的綜合功能，取得最佳的教學效果。
3.建立合理有效的評價體系
由于高等職業技術教育的性質和培養目標所決定，高職數學教學質量評價標準不能等同于普通高等教育。檢驗高職辦學質量如何的最終標準，要看培養的學生能否適應市場、受市場歡迎，因而數學教學質量評價標準，要根據所學的知識是否符合崗位所需要的標準，所學的知識是否在未來的工作中用得上、用得好來制定，使數學教育評價體系更具科學性和實用性。因此，采用形式多樣的考試形式以及教學評價方式應該是整個教學改革不可缺少的環節。在教學評價中加大應用能力的考核比例，避免造成高分低能的現象。我們可以建立嚴格，詳實的考核標準，在學期之初發給學生，讓學生了解數學教學的考核標準，知道自己該怎么做，如何做。
我們將學生成績考核標準分為三部分：“30%平時測評+30%基礎能力測評+40%應用能力測評”。30%平時測評是對學生學習過程的考核，包括學習態度、學習紀律、上課出勤、上課回答問題、課堂練習、平時測驗、課后作業完成等情況。30%基礎能力測評是對學生數學基本能力的測評。它主要考查學生對數學基本概念的掌握和理解，對公式、性質、定理的運用與理解，考核學生基礎知識的掌握情況，這部分考核采用期末閉卷考試形式，限時完成。40%應用能力測評是開放式考試成績。可以口試和筆試結合、采用做大作業和讓學生寫小論文等形式。它主要考核學生應用數學知識解決實際問題的能力。為防止抄襲,教師對該項考核完成優秀的學生論文、報告還要進行答辯，再做出最后的成績評定。
這種考核評價方式能充分體現高職數學教學“以應用為目的，重視創新，提高素質”的原則，而且能夠給學生一個綜合的評定，是由單純數學理論知識的考核轉變為知識、能力和綜合素質的考核。
離散數學教學的最終日的是為計算機應用類專業的學生提供必需的數學基礎，如何開好此門課程，是擺在我們面前的一個現實問題，涉及到課程目標的準確定位、優化和整合教學內容、綜合利用多種教學方法、建立合理有效的評價體系等諸多方面。
參考文獻：
中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)10-2468-02
隨著信息技術的發展，社會對計算機專業人才的需求日益增加，地方高校計算機專業進行了大量擴招，在一定程度上滿足了地方經濟和社會發展對人才的需求。但是隨著科學技術的迅猛發展導致人才競爭日趨激烈，同時地方經濟的持續高速發展也加大了對應用型人才的渴求，社會發展需要高素質應用型人才，這對高等教育尤其是地方高校的教育教學改革提出了更高的要求。計算機軟件類課程在計算機專業應用型人才培養中起著重要的作用，計算機軟件類課程一般分為基礎類課程以及方法和技術類課程，分別就這兩類課程教學進行探討，提出一些解決課程教學問題的策略。
1 軟件類課程教學中存在的問題
1.1 基礎類課程教學中重理論輕實踐
計算機專業軟件基礎類課程如數據結構、操作系統、數據庫原理、編譯原理、算法設計與分析等課程由于理論課時多實驗課時少，所以教師在教學過程中更加重視基本理論和原理的講授，沒有很好地研究如何將有限的實驗時間利用起來培養學生的應用能力，使理論和實踐相結合，在加強學生理論知識的同時，培養了學生的實踐能力。由于理論和實際應用脫節，導致學生感覺課程枯燥無味，學習積極性不高。
1.2 方法和技術類課程缺少工程化思想培養
計算機專業軟件方法和技術類課程如軟件工程、面向對象程序設計、Web程序設計等課程教學中重視具體技術的實現，忽視了工程化思想培養，教學項目缺少過程管理，項目內容與實際應用脫節，從而影響了課程教學的實用性。
1.3 實踐教學環節薄弱，考核體制不健全
為了培養學生的應用能力，實踐教學環節起著重要作用。目前人才培養方案中的主要實踐環節包括課程實驗、實驗課程、課程設計、學年設計以及畢業設計等。在軟件基礎類課程中設置了課程實驗以及課程設計，主要問題是實踐項目設置不合理，內容與實際應用脫節，技術類課程的實踐教學環節中項目內容陳舊，開發過程不規范，局限于如何具體實現各個功能模塊，與市場需求脫節。另外實踐教學考核方式不健全，學生課堂抄襲現象嚴重，不能獨立完成實踐教學內容，影響實踐教學的效果和學生動手能力的培養。
1.4 教師能力有待進一步提高
教師在教學中還是按照以前精英教育時的教學方法組織教學，缺少對課程在應用型人才培養中作用的研究，缺少對課程之間相互關系的研究，缺少對課程應用內容的挖掘，所以不能很好地組織教學內容，從而為應用型人才培養服務。在教學時只孤立地講授課程知識點，而沒有把課程知識融入到整個人才培養中，把課程知識融入到計算機系統中講解。另外由于擴招的原因，學生人數大幅度增加，新近教師人數增加，新教師在教學方法等方面還存在很多不足，教師的實踐動手能力相對較弱，這些都影響了人才培養的質量和效果。
2 軟件類課程教學改革策略
2.1 修訂課程教學大綱，完善課程教學內容
修訂課程教學大綱，從應用型人才培養的總體目標出發，明確課程教學目標和內容，基礎類課程內容要注意課程之間的相互銜接，以及及時更新計算機發展的新技術和理論。方法和技術類課程要突出應用性，內容要根據社會需求動態調整。
基礎類課程理論教學中要突出內容的基礎性，設計課程教學的案例，把抽象、枯燥的內容用比較形象和直觀的方式呈現出來，使學生容易接受。例如在數據結構教學中，針對線性結構、樹形結構、圖狀結構等內容設計案例，如結合高速公路收費系統講解圖及其應用，通過案例教學使學生能夠根據處理對象的特性，選擇合適的數據結構和算法解決實際問題。在講解操作系統課程時，結合具體的Linux系統來講解操系統的四大塊內容，通過分析基本理論是如何在具體Linux操作系統中實現的來幫助學生理解相關內容。
2.2 加強實踐教學，提高學生的動手能力
實踐教學是培養應用型人才的重要環節，為了提高學生的實踐動手能力，具體措施如下：
① 豐富實驗教學內容，減少驗證型實驗，增加設計型、綜合型實驗內容，設計多層次的實驗內容。另外實驗內容要與實際應用相結合，提高學生學習的積極性。
② 加強課程設計、學年設計等實踐教學環節教學，應以真實應用背景為出發點設計實踐項目，使學生能夠按照完整的項目開發流程完成一個具有一定難度的項目，將課程內容綜合起來解決實際問題，理論聯系實踐，培養學生的團隊合作能力。
如圖1，在操作系統教學中，將實踐教學分為三個層次，從操作系統基本操作能力操作系統分析能力基于操作系統的設計能力循序漸進掌握操作系統的相關知識，培養學生程序設計能力以及基于操作系統分析問題和解決問題的能力。
③ 軟件開發類課程的實訓項目要突出工程化的思想，重視規范軟件開發流程的培。
養，使學生掌握軟件開發過程以及各種工具的使用，軟件項目應以實際應用系統為背景。同時，可以與企業開展產學研合作，借鑒企業的管理方式來組織學生開展實踐教學，提高實踐教學的針對性和實用性。
如圖2，基于GPRS的智能門鎖及其管理系統的產學研項目可以分成三個大的模塊來開發：三個模塊涉及人才培養方案中三個選修方向，即硬件方向、軟件方向以及網絡方向，可以將各個方向的學生組織起來開發項目，不僅可以培養學生團隊合作能力，而且能夠使學生根據實際需求進行分析和設計，將課堂教學和實際生產相結合，做到真題真做，提高課程教學的效果。
2.3 完善課程考核體制，保證課程教學效果
在人才培養方案中，理論課程考核方式相對完善，但是計算機專業是實踐性很強的專業，因此實踐教學考核更加應該加強，實踐課程考核大多以學生的出勤、任務完成情況、實驗報告等為主，但是部分學生出勤不出力，抄襲現象嚴重。因此需要根據不同實踐教學環節特點制定合理有效的考核方式，促使學生提高實踐動手能力。對于獨立開設的實驗課程在已有考核方式基礎上，在最后考核中通過建立試題庫，隨機抽取試題考核。隨課程的實驗需要獨立于理論課程單獨考核，考核學生對本課程所有實驗項目的整體把握能力。對于課程設計、學年設計以及實訓類課程要求學生完成一個小型應用系統或掌握一個較大項目的開發流程、實現方法和技術，在最后驗收時增加類似畢業設計的答辯環節，考核學生是否獨立完成了系統。
2.4 加強師資隊伍建設，提高教師的教學能力和水平
課程內容如何講授最終決定于教師，所以必須加強教師的教學研究和實踐能力，研究課程之間的關系，研究課程在計算機系統中的地位，明確課程在人才培養中作用，例如，操作系統課程中講解操作系統實現技術時需要數據結構以及程序設計語言課程的知識，所以可以在操作系統課程教學中回顧相關知識，使學生能夠將課程知識聯系起來，具有綜合運用所學知識的能力，而不是把每門課程獨立開來學習，提高學生學習的效果； 同時要加強教師的實踐能力，講授基礎類課程的教師必須掌握與該課程相關的實踐操作類課程，提高教師理論和實踐相結合的能力。通過備課和討論，合理組織每門課程的理論教學內容和實踐教學內容，使每門課程既能增強學生的理論知識，又能培養學生的實踐能力，通過基礎類課程教學使學生不僅能夠知道計算機可以做什么，而且要能夠從宏觀知道計算機是如何完成用戶的任務，以及如何去合理利用計算機系統資源為用戶服務，為學生今后的發展奠定基礎。對于承擔技術類課程的教師，鼓勵教師參加了各類應用型師資培訓、企業掛職鍛煉以及產學研項目開發，掌握軟件開發的新方法和新技術，了解軟件企業的對人才的要求，從而有針對性地開展教學，提高人才培養質量以及適應市場的能力。
3 結束語
計算機軟件類課程教學對培養應用型人才培養的起著重要的作用，基礎類課程教學應突出基礎性，改革教學方式和方法，提高課程教學效果；方法技術類課程要結合具體實際應用背景組織教學內容，教學內容根據方法、技術發展動態調整，適應軟件技術發展的需求，培養高素質應用型人才。
參考文獻：
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(1)實驗設備陳舊，完全和新技術的發展脫節。許多硬件低級課程的實驗還在用十多年前的固化實驗箱，已經完全落后于現在硬件技術的發展水平。
(2)實驗方式手段落后，大部分硬件底層實驗還是使用傳統的實驗箱。傳統的實驗箱存在諸多弊端，大部分實驗都是驗證性的實驗，學生不需要理解實驗的原理，只需要按照實驗指導書的要求，連線、撥動模擬開關、觀察指示燈的亮滅就能完成驗證性實驗，不利用發揮學生的設計能力和創新能力，且傳統的實驗手段受到時間和空間的制約。
(3)實驗內容跟不上應用技術的發展，實驗項目的設計與實驗設備密不可分，陳舊的實驗設備中完成不了新穎的與應用結合緊密的實驗項目。
(4)實驗課時嚴重不足。在傳統硬件類專業課程的設置中，實驗課程只是理論課程的附屬，理論課程與實驗課程的課時比通常是3:1，實驗課時完全不能滿足硬件應用技術型人才的培養需求。課程設計環節不被重視。硬件類專業課程中只有少部分課程開設了課程設計，并且課程設計的效果也不盡理想，課程設計的選題也沒有及時更新，沒有與社會應用需求接軌。學生課余時間沒有實踐條件也沒有興趣自主實踐，課外實踐活動空白。總之，目前地方本科高校在轉型發展過程中由于實驗經費和技術力量的薄弱以及實踐教學體系的不健全嚴重地阻礙了應用技術型人才的培養，實踐教學體系的改革是迫在眉睫。
2．新的計算機硬件類專業課程實踐教學體系
實踐教學體系改革是一個全方位的改革，計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革并不是針對某門單獨課程的實踐教學體系改革而是針對于一系列課程的實踐教學體系改革，因此，其范圍廣泛，涉及的內容繁多，改革的措施也是全方位的，改革的過程也將是復雜的繁瑣的。以下是在地方本科高校轉型發展過程中針對計算機硬件類專業系列課程所提出的新的實踐教學體系。
(1)確定實踐教學目標。分析硬件類專業各門課程的特點以及與當前最新應用技術的結合點，確定每門課程的實踐教學目標。
(2)確定實踐課時。根據實踐教學目標設置硬件類專業課程的實驗課時，課程設計課時及課外實踐自主學習課時。
(3)設計實驗項目。結合實際應用需求，設計硬件類專業課程的實驗項目，并注重課程間的內在聯系與實驗項目的實用價值，將傳統的部分驗證性實驗項目改為設計性實驗。
(4)改革實驗方式。在硬件類基礎課程實驗中引入EDA技術(如仿真軟件Multisim)，用仿真軟件虛擬實現硬件實驗，與國際先進電子設計技術接軌;在硬件實用開發性較強的課程中購置硬件開發實材，如在《單片機》實踐課程中使用流行的51系列開發板，在《嵌入式系統》實踐課程中使用流行的ARM系統芯片，讓學生能在這些實驗設備中真正的開發出有價值的系統和產品。
(5)設置案例式的課程設計。為每門硬件類專業課程開設課程設計，結合實際應用，將真實的案例引入課程設計中來，充分重視課程設計環節對學生應用能力及創新能力的培養，培養學生獨立的硬件設計能力和開發能力。
(6)開展創新性實踐項目。在課程課時之外開展創新性實踐項目，利用課余時間開放實驗室，并提供學習資源給學生自主學習和實踐，鼓勵和指導學生參加各種電子設計或單片機設計、嵌入式系統設計大賽或“挑戰杯”大賽等，培養和鍛煉學生的設計開發能力，讓學生的創造設計直接變成有效產品。
(7)發展校外實訓基地。高校與企業合作辦學，利用企業的實用項目資源訓練學生，讓學生的應用技能和開發能力與社會應用需求接軌。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
當今社會對于熟練掌握計算機應用能力的復合型人才的需求日趨旺盛,熟練掌握計算機的通才極為緊缺。為滿足社會的需要,培養出適應新世紀我國現代化建設需要的具有創新精神、實踐能力和創業精神的高素質人才,在高等院校加強學生掌握計算機理論知識和實際應用能力的培養勢在必行。
基于通識教育的大類培養,實施精英教育是大連理工大學提出的教學改革指導方針。“計算機硬件技術基礎”課程是培養學生利用計算機從事科學研究和科技開發工作的技術基礎課程。1997年教育部高教司頒發“加強非計算機專業計算機基礎教學工作的幾點意見”以來,我校便開始執行計算機基礎教學三個層次的課程體系,“計算機硬件技術基礎”課程成為面向全校非電類專業開設的第二層次計算機技術基礎類課程之一。2003年教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會又下發“關于進一步加強高等學校計算機基礎教育教學的意見”(以下簡稱“意見”),把“計算機硬件技術基礎”列為重點核心課程,并提出了教學基本要求。
“計算機硬件技術基礎”是大連理工大學非電類理工科專業技術基礎限選課程。本課程是一門面向應用的、實踐性和綜合性的通識教育課程。本課程主要講授計算機硬件的基礎理論、基本技術和方法,教學目的是培養學生應用計算機硬件技術知識解決本專業及相關領域中問題的能力,使其能成為具有較強實際動手能力和科研開發能力的應用復合型人才。培養學生利用軟硬件相結合的方法分析解決本專業領域的思維方式,從而為學生進一步學習計算機的后續課程,學習和應用相關方面的新知識、新技術打下必要的基礎。
2立足創新能力培養,構建“硬件”教學課程體系
“計算機硬件技術基礎”作為非電類專業的計算機技術基礎類核心課程之一,其教學改革應符合精英人才培養這一目標。“計算機硬件技術基礎”課程包含了眾多的計算機硬件基礎知識、基本理論和基本方法,而且具有很強的系統性和實踐性。該課程對于強調培養學生的實際動手能力、工程實踐能力、開發創新能力具有特別重要的意義。任課教師不能只“教”計算機的硬件知識,還應特別重視培養學生的創新能力。課程組的任課教師根據這一思路,充分借鑒了國內外相關高校成功的教學實踐經驗,設計了以基于通識教育的精英人才培養模式為導向的“計算機硬件技術基礎”課程體系。從教材建設、教學內容、授課方式、實踐環節、考核體系等方面全方位構建計算機硬件基礎教學體系。經過近四年來的教學實踐,該門課程取得了良好的教學成果,獲得了學生的好評。
3重視教材建設和教學內容的及時更新
根據高等學校非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委會2003年提出的指導意見中的教材建設要求,對于典型核心課程的教材,要強調教材的基礎性和系統性,突出基本概念、基本技術與方法的講解。要使教材能反映計算機技術的新發展,特別是對于教材中一些技術性、應用性的內容更應如此,要讓學生能學到一些先進的開發工具和開發方法。要編寫一些具有專業特色的計算機教材。教材內容不是一般性地講解計算機的技術與方法,而是將它們與專業應用有機結合。要重視案例課程的教材研究,教材從內容到結構要能反映案例課程的特點。
根據“意見”精神,課程組的任課教師編撰了高等教育出版社最新出版的“十一五”規劃教材《微型計算機硬件技術》,以目前在計算機領域中占主導地位的80x86系列微機為例,系統地介紹了計算機的硬件技術基礎知識,并通過對計算機中相關先進技術的介紹,體現出計算機及其應用技術發展的最新水平與趨勢。
結合教材內容,重新調整了教學大綱和教學內容,學時安排參見表1,教學學時為32學時。
“計算機硬件技術基礎”課程內容涉及常用邏輯元器件、CPU、指令系統、內存儲器、外存儲器、輸入輸出接口、常用外部設備和計算機網絡等諸多內容,較為繁雜,課程組的任課教師本著少而精、知識面寬、知識新等原則,刪繁就簡,一是適時修改教學大綱,使之盡量符合新的學科技術及應用發展現狀;二是體現在每次具體講課內容中,可及時傳遞一些新的學科技術及應用信息,強調加強計算機硬件的基礎知識、基本思想、基本方法和基本技能的培養。在保持課程內容系統性的前提下,主要選用和總結具有一般性、普遍性意義的內容。并在今后的課程講授中,實時追蹤最新計算機發展技術,及時補充到課堂教學中。
4啟發式的案例教學方法
計算機硬件課程的特點是包括多門計算機相關課程,體系龐大,內容繁雜,而且大部分知識枯燥抽象,晦澀難懂。計算機硬件的工作原理與人的思維和行為方式“格格不入”,學生對抽象的指令和復雜的硬件電路很不適應。如果教學方法不合理,學生往往因為感覺太難而產生抵觸心理,從而導致教學效果不理想。因此課程組在授課環節的設計上,圍繞以學生為本、培養學生的創新能力這一教學目標,以是否符合創新能力的培養目標作為教學方法的設計依據。實踐表明,采用循序漸進、深入淺出、突出重點的啟發式方法授課,配合精心選擇的各種工程實際案例有助于教學效果的提高。
用淺顯易懂、循序漸進、逐步深入的方式介紹課程內容,幫助學生對課程產生學習興趣,避免一開始就介紹過多的專業術語和細節。在每一堂課的設計上都有一個重點主題,課堂內容圍繞這個重點展開,而不是一味按照講義的章節順序進行。例如在介紹計算機各個部件的工作原理時,以人體為例對比介紹,CPU的作用相當于人類的大腦,指揮身體各個器官協調工作,鍵盤、鼠標等輸入設備相當于人們的耳、鼻、喉、眼等感知器官,顯示器和打印機等輸出設備相當于人類的嘴、手、腳等等,既避免了枯燥的講解,又加深了學生的印象,激發了學生的學習興趣。
精心選取和策劃教學案例,案例是為知識服務的,所講的案例一定要緊緊圍繞相關知識,切不可偏離主題。具體講授時可以步步導入,由淺入深;也可互相穿插,講述理論知識時引入案例分析,分析案例的過程中又回到對理論知識的進一步探討。整個過程中要注重與學生的互動,提出精心準備的各種問題給學生,讓他們思考解決問題的辦法,教師可以進行適當的啟發和提示,這樣學生對知識在實例中的應用會有更切身的體會,這種體會還可以進一步反作用于知識,使其對知識的理解和認識更進一層。比如在講授邏輯電路時,結合三人表決電路的設計,從實際出發,重點介紹邏輯電路的設計和優化,這樣講授要比按照教材逐一介紹各種邏輯電路的效果好得多。又比如在介紹串行接口的介紹,避免對接口原理的枯燥講解,引入計算機監控系統的實例,介紹RS232在計算機監控系統中的應用方法,進而引申出在工程中廣泛應用的RS422和RS485接口,極大地調動了學生的學習興趣,形成了研究型學習氛圍。課程組的老師在授課過程中注重對課程內容學習方法的介紹,引導和啟發學生掌握分析問題的方法,從而做到融會貫通、舉一反三。
5重視實踐環節
鑒于上機實踐實習在計算機硬件基礎教學中的重要性,任課教師編寫了《計算機硬件基礎》上機實驗配套教材,合理組織實驗教學內容。
實踐能力和創新能力是素質教育的重要組成部分,是由被動學習轉為主動學習的必由之路。在“計算機硬件技術基礎”課程中,動手能力的培養尤為重要。因此在實驗教學方式上,要有意識地增加學生自主思考、獨立動手的機會,培養他們的獨立創造能力;在實驗內容上,根據不同專業需求,分別開設計算機硬件拆裝實驗和微機接口實驗兩部分。
計算機硬件拆裝實驗內容:為每個學生提供一套微型計算機,要求學生認知計算機各個主要硬件、獨立完成組裝計算機、安裝操作系統、驅動程序和應用軟件,獨立完成計算機網絡的配置操作。課后要求每個學生寫出完整的實驗報告,要求記錄CPU型號和主頻,主板外頻和倍頻的設置方法,各種板卡的型號,各種外設的品牌型號。除了上述實驗報告以外,還要求學生根據電腦市場的商情和學生本人的實際需求,寫出一份虛擬裝機報告。該實驗適用于數學學院、物理學院、力學系、化工學院、材料學院、船舶學院、環境生命學院和管理學院等。表2為該實驗內容及學時(12學時)安排。
微機接口實驗內容:為每個學生提供一套綜合實驗儀器設備,完成A/D和D/A轉換實驗,I/O接口設計等(4學時)。著重培養學生應用典型可編程接口芯片和數字電子技術進行綜合設計能力。為培養學生主動學習的意識,加強了要求提前預習實驗的環節,以使學生不盲目地僅為完成實驗內容而做實驗,而是要求他們做完實驗后有一定的收獲,得到一定的能力訓練。要求學生獨立完成實驗,最后給出具有一定見解的實驗報告。盡可能發揮學生的獨立思考能力和主觀能動性,以培養學生的實際動手能力和創新能力,倡導學生自主學習和獨立探索。該實驗適用于土木學院、動力系和化機系等。
6改革考試評價體系
根據本課程的特點,要求學生理解本課程的基本原理外,著重考核學生分析和解決問題的能力,引導學生不僅關注課本知識,還要關注本學科的最新技術的發展趨勢。
改革了傳統的“一紙定終身”的考評模式,學生的最后成績由基礎理論成績、實驗成績和平時成績三部分綜合評定得出,其中基礎理論部分的考核采用上機考試,機考成績占總成績的60%,實驗成績占總成績的20%,并結合學生在實驗過程中的主動性、動手能力、分析和解決問題的能力給出實驗成績。任課教師根據平時出勤情況、平時作業、課堂提問以及課堂討論等平時學習的積極性、主動性給出平時成績,平時成績占總成績的20%。
嚴肅考場紀律,杜絕學生作弊思想的滋生,課程組老師建立數量龐大、范圍廣泛的試題庫,并隨時補充新的題目加入試題庫。課程組的任課教師開發了計算機硬件考試系統,并按遺傳算法隨機組卷,學生上機答題,避免了雷同的試卷,杜絕了相互抄襲的現象。上機考試的評閱則采取學生考試結束后當場打分,整個考評過程透明公正。此外,課程組還建立了考試結果分析制度,以指導命題和改進教學。
7結束語
“計算機硬件技術基礎”課程改革從2006年秋季開始進行,從各學期學生的教學評估情況看,多為“理論聯系實際”、“講解方式淺顯易懂”、“考核方式新穎”、 “這門課程很有趣”等正面評價。從學生的認可度來看“計算機硬件技術基礎”課程的改革是比較成功的,符合人才培養的目標,有利于培養學生的研究創新能力。經過課程組教師的長期努力建設,2008年該門課程獲得遼寧省精品課程立項,現正在建設當中。
構建合理的計算機硬件基礎課程體系,對培養學生良好的計算機硬件基礎,提高學生在本專業領域綜合應用計算機的能力至關重要。通過計算機硬件系列課程體系建設及系列課程的教學改革實踐,完善了課程體系,改革了各個教學環節,在教學大綱、教學內容、教學手段、考核環節和實驗教學等方面做了許多工作。近年來,隨著中小學信息技術課程的普及,大學生的計算機應用水平得到了很大的提升,尤其是從大中城市報考來的大學生已經具備了相當不錯的計算機水平,這些學生已經不滿足于有限的課堂講授,為滿足學生自主學習的需要,課程組的教師正在努力建設基于因特網的教學資源庫,整合國內外優秀的教學資源。隨著計算機技術的不斷發展,計算機硬件課程建設和教學改革是一項長期的工作,更需要堅持不懈的長期努力。
參考文獻:
[1] 教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會.關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見[J].中國大學教學, 2005(5):11-18.
關鍵詞：科學發展觀；基礎教學；課程建設；教學改革
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1課程體系建設
我們將計算機基礎的知識結構劃分為以下四個領域：
計算機系統與平臺：涉及計算機硬件結構、操作系統、網絡工作平臺等方面的基礎知識的應用技能；
計算機程序設計基礎：涉及程序設計語言，程序設計基本方法、數據結構與算法基礎等；
數據分析與信息處理：涉及應用計算機系統進行數據分析與信息處理的技術與方法，包括數據庫技術、多媒體與人機交互技術、計算機接口與控制技術、輔助設計技術、數值計算與處理技術等方面的內容；
信息系統開發：涉及較大型信息應用系統的設計方法(特別是網絡應用軟件的架構技術)，以及軟件開發過程等方面的內容。
圍繞知識結構的四個領域，將其所涉及的一些理論與技術系統的劃分成三個階段：
第一階段要求基本概念的“博學”“審問”，即需要牢固掌握大學生必備的計算機通識性基礎知識。主要有計算機硬件技術基礎、計算機軟件技術基礎、操作系統概述、網絡與分布式計算機介紹、信息系統安全基礎。
第二階段要求技術與方法的“慎思”“明辨”，即需要深刻理解具有共性的知識領域中的一些技術與方法，主要有程序的控制結構、基本數據類型與數據結構、面向對象程序設計方法等。
第三階段要求應用技能的“篤行”，即要求熟練使用一些可視化編程環境以及掌握程序的測試與調試等技能。
2以學生為中心進行課程設置
由于不同專業所涉及和要求的計算機信息處理技術的不同，在課程設置上采用“1＋X”方案，即計算機應用基礎＋若干必修、選修課程。每門課程的總學時數可劃分三部分：理論課學時、課內實驗學時、課外實驗學時。理工類非計算機專業學生四年課內外上機學時(不含畢業設計(論文)上機)不低于400學時，人文、管理、外語類專業學生不低于200學時。在規劃必修、選修課程時，可根據學生所在專業的不同需求，采用以下不同方案：
(1) 電子/控制類專業
需要有較強的程序設計能力；在“計算機系統與平臺”方面，偏向于計算機硬件結構以及網絡與通訊等，同時需要掌握軟件平臺方面的基本知識；在“數據分析與信息處理”方面重點掌握計算機接口與控制技術等。具體方案如表1所示。
(2) 科學計算類專業
需要有較強的程序設計能力；在“計算機系統與平臺”方面，掌握計算機軟、硬件以及網絡方面的基本知識，重點掌握軟件平臺方面的應用技能；在“數據分析與信息處理”方面重點掌握數值計算與處理技術和多媒體與人機交互技術等。具體方案如表2所示。
(3) 信息管理類專業
對一般程序設計知識和技能有較好的理解，在數據庫應用系統設計方面有較強的能力；在“計算機系統與平臺”方面，掌握計算機軟、硬件以及網絡方面的基本知識，重點掌握軟件平臺方面的應用技能；在“數據分析與信息處理”方面重點掌握數據庫應用以及多媒體技術等方面的知識與技能。具體方案如表3所示。
(4) 輔助設計類專業
具有較好的程序設計知識和技能；在“計算機系統與平臺”方面，掌握計算機軟、硬件以及網絡方面的基本知識，重點掌握軟件平臺方面的應用技能；在“數據分析與信息處理”方面重點掌握輔助設計技術以及多媒體與人機交互技術等方面的知識與技能。具體方案如表4所示。
(5) 基本應用類專業
在“計算機系統與平臺”方面，掌握計算機軟、硬件以及網絡方面的基本知識，重點掌握常用軟件的使用方法;在“數據分析與信息處理”方面重點掌握信息檢索與分析方法。具體方案如表5所示。
3題庫建設
題庫建設是一項長期、復雜的工作，技術要求高，工作難度大。教師在設計題庫時根據不同專業學生的培養目標，應用現代教育測量理論和技術，合理制定課程考試標準，科學把握考試的合格標準，引導學生按照專業、課程要求，全面、準確地理解、掌握和應用所學知識。
眾所周知，考試是檢驗學生學習效果的常規手段，所以每到考試前出試卷時，教師總是為出一套好題費盡心思，既要幾乎覆蓋全部知識點，又要每個層次的題目都有，還要難易程度比例適中。為了使考題真正能檢驗教師的授課水準與學生的掌握程度，更為了嚴密考試程序及提高組卷的效率，學院及時開發了“大學計算機基礎”電子題庫管理系統。此題庫設計實現了實用性與科學性相統一，并具有開放性、安全性和動態發展等特性。在課程考核標準的把握、命題質量的控制、參數估計和試卷生成模型上形成自己的特色。入庫的題目在內容考核點、重要性、認知層次、難度層次和題型等方面的分布要有合理的結構，以保證生成多套平行試卷。該系統采用了高性能的快速算法具有高效的組卷能力，并具備對所組成的試卷自動進行分析的功能，同時為教員提供了試卷批改后的試卷分析功能。
參考文獻
船用導航設備為船舶航行提供航速、航向、航跡、位置、水深、方位、氣象要素等信息。這些信息對于航行安全非常重要。嵌入式系統（Embedded System）技術在航海設備中的應用非常廣泛，大幅提高了儀器的性能和智能化水平。但由于嵌入式系統（Embedded System）技術復雜，更新換代快，一旦出現故障，難以及時、有效地完成修復，給航行帶來安全隱患，影響了船舶的正常航行和任務順利完成。本文闡述了航海設備嵌入式系統的應用狀況，分析了維修航海設備嵌入式系統方面存在的問題，提出相應的對策。
1 嵌入式系統的應用狀況
1.1 航海設備嵌入式硬件系統應用情況
目前，航海設備種類型號眾多，采用的嵌入式系統技術五花八門，大致有以下幾類應用：
一是，各類單片機。通常使用Intel MCS-51系列單片機和DSP芯片。功能相對簡單的導航儀器中使用比較多的是Intel MCS-51系列單片機如80C31及兼容芯片單片機AT89C51、89C52和AT89C55等，如某型測深儀、某型數字復示磁羅經、某型氣象儀等；有些航海儀器則使用了DSP芯片如TMS320C32芯片、TM5800芯片，如某型GPS/GLONASS組合導航儀、某型羅蘭C接收機使用TMS320C32芯片，某型組合智能導航儀使用TM5800芯片。
二是，嵌入式微處理器和嵌入式系統主板。系統或功能比較復雜的航海設備，其嵌入式系統主板較多使用PC/104主板、ETX、COMe等母板，CPU通常采用Intel 80486到Pentium Ⅲ以及凌動ATOM超低功耗處理器等嵌入式微處理器。
三是，設備內部同時使用了工控機和單片機等多種嵌入式硬件。在一些比較龐大復雜的航海設備中，既有主機又有分機，主機使用PC/104、ETX板、COMe板來完成主控、復雜計算等功能，分機使用單片機或DSP完成相對簡單的功能。
1.2 航海設備嵌入式軟件系統應用情況
嵌入式軟件系統一般針對專門功能用途編制的，運行環境主要有DOS、WINDOWS、VxWorks、Windows XPE等操作系統，通常采用C/C++語言和匯編語言開發。對于簡單的單片機系統通常直接采用匯編語言編寫應用軟件，對于功能相對復雜的系統，一般選用相應的EOS，在此基礎上再開發完成特定功能的應用軟件。
2 目前維修方面存在的問題
2.1 缺乏行業標準
目前，相關部門針對航海設備嵌入式系統開發、研制還沒有建立統一的行業標準，市場上使用的產品主要是按照各廠家標準研發，產品無統一的技術衡量指標，這就導致維修方面缺乏規范的技術指導資料，加大了維修難度；同時各廠家為了追求市場利潤，除了進行簡單的使用、保養資料外，很少提供其它資料。
2.2 維修技術人員能力不足
一是，維修技術人員普遍缺乏嵌入式系統維修經驗。嵌入式系統實際上就是專用計算機系統，對于維修技術人員能力要求較高，不僅要掌握計算機硬件、軟件知識和電路知識，也要有豐富的維修經驗。即使是計算機硬件專業的技術人員對于嵌入式系統的維修排故剛開始也會感到棘手，更何況其它專業的人員。二是，維修技術人員專業結構不合理。目前，導航設備技術人員多數為航海儀器、電子、自動控制等專業，計算機硬件及軟件知識相對薄弱，對于嵌入式系統不太熟悉，因此對于航海裝備中嵌入式系統模塊的修理往往束手無策。而計算機應用專業的對于嵌入式系統比較熟悉，但對航海裝備不熟悉，難以完成其它部分的維修任務。最理想的情況是兩者的有利結合，專業相互滲透。三是，知識老化未及時更新。由于嵌入式系統技術發展很快，如不及時學習更新，很容易造成知識老化。而且維修行業又非研發部門，對于新興技術的跟蹤掌握并不及時，相對滯后，這一方面表現會更加明顯。
2.3 嵌入式系統技術復雜，不易掌握
一是，嵌入式系統種類繁多。嵌入式系統從20世紀80年代開始大規模應用以來，各種產品非常豐富，既有單片機又有嵌入式微處理器；嵌入式主板推陳出新，標準多；不同時期的各種檔次單片機和嵌入式微處理器廣泛應用；可編程邏輯芯片廣泛使用，難以維修等；二是，嵌入式操作系統產品多。嵌入式操作系統有數十種之多，航海設備常用的有DOS、WINDOWS、VxWorks、Windows XPE和嵌入式Linux等，大多數技術人員對于DOS、Windows、Windows XPE系統相對熟悉，但對于VxWorks、Linux系統大都不熟悉，導致對于操作系統、軟件故障等簡單問題的處理不熟悉。
2.4 維修器材、設備缺乏
一是，嵌入式系統一般為設備的核心部件，價格占全套設備價格的比重較大，維修器材備件價格比較貴，無論是修理方還是使用方器材儲備量都很少。二是，升級換代快，器材提供難。嵌入式系統技術更新快，元器件更新周期短，造成一些嵌入式系統采用的元器件因停產等原因無法采購。三是，調試開發工具、維修工裝少、技術資料少。一般修理方只有普通的修理工具和技術使用說明書，專用工具及專項資料少，加之缺乏行業標準，修理方無法配齊或研發專用修理工具。
3 嵌入式系統維修問題的對策
3.1 需提升維修技術人員的相應能力
從事嵌入式系統維修的技術人員除應具備電子類專業知識外，還應具備計算機硬件和軟件基礎知識，因此，在技術人員的培養上因注意以下幾個方面：一是，招聘技術人員時應有所考慮。應適當招收計算機硬件、計算機應用專業的畢業生或者具有計算機軟硬件、單片機基礎的電子類專業畢業生充實技術人員隊伍。二是，院校課程設置上應有所考慮。航海儀器專業課程中應增加計算機軟硬件、計算機應用以及單片機方面的課程。三是，技術培訓時應有所考慮。考慮到目前維修技術人員大多數為電子類、自動控制、精密儀器等專業畢業，對于計算機的操作不成問題，但計算機軟硬件的知識比較薄弱，應加強數字電路、計算機軟硬件、單片機原理的知識培訓。技術人員應熟悉掌握市場上嵌入式硬件產品的種類，學習掌握主流操作系統及開發工具的使用，最好能熟練掌握一門高級語言或匯編語言；技術人員應掌握調試工具和調試方法，熟悉數字電路信號的檢測調試。
3.2 需提高設備的維修性
一是，設備廠家開發軟件自檢模塊，可以作為應用軟件的一個菜單存在，也可以單獨作為一套自檢測試系統。二是，系統的升級換代應與硬件發展同步，一旦采用的硬件停產或無法采購，應及時更新升級。三是，配套技術資料要齊全，特別是嵌入式系統原理、硬件電路、軟件實現、系統安裝、維修、操作使用等方面的圖紙資料；四是，配套的維修技術培訓要及時組織，針對嵌入式系統的培訓不能只停留在操作使用方面，要拓展培訓的深度。
