計算機專業(yè)硬件課程實踐教學(xué)體系與模式的研究
1 引言
現(xiàn)代社會中，各種各樣的電子產(chǎn)品，如手機、電腦、電視機、洗衣機、微波爐，甚至是最容易被人們忽略的電燈，都在人類的生活中占據(jù)了不可或缺的位置。因此，對硬件分析設(shè)計方面的要求也隨之增多，高校中與硬件知識相關(guān)的課程日益突顯出了其重要性。然而很多學(xué)校相關(guān)專業(yè)，例如計算機專業(yè)的培養(yǎng)方案依然是以軟件理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用為主，硬件知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用仍舊處于次要的地位，學(xué)生在硬件方面的動手能力和實踐能力尤為不足[1]。
因此，怎樣建立科學(xué)合理的硬件課程教學(xué)體系就成為了亟待解決的問題。
2 硬件課程實驗教學(xué)面臨的困境
2.1 硬件課程重視度不高
現(xiàn)在許多高校計算機專業(yè)的教學(xué)依然以軟件理論和應(yīng)用為主，軟件類課程學(xué)習(xí)起來較為容易，通過上機實驗也能夠很快看到學(xué)習(xí)的成果，學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的積極性較強[2]。與之相反，硬件類課程的內(nèi)容大多較為枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較為吃力，而且實驗效果也不那么盡如人意。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高。
2.2 實驗儀器陳舊
很多高校里的硬件實驗設(shè)備更新?lián)Q代較慢，加上儀器自身不同程度的損壞，很多硬件實驗的效果并不理想。學(xué)生更會覺得晦澀難懂，沒有成就感。而且，很多硬件課程不能跟上硬件知識發(fā)展的腳步，例如“計算機組成原理和匯編語言”課程的內(nèi)容依然圍繞者80x86系列CPU為主要模型進行教學(xué)，和CPU的高速發(fā)展脫節(jié)，不能適應(yīng)實際需求[3]。
2.3 實驗教材很少
目前，關(guān)于硬件類課程的實驗教材不多，適應(yīng)每個學(xué)校自身情況的教材更是一書難求[4]。
因此，每個高校都應(yīng)該從自身的人才培養(yǎng)方案入手，建立起科學(xué)合理的硬件類課程的實踐教學(xué)體系。
3 建立科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系
在充分調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校2013版人才培養(yǎng)方案的修訂，對硬件類課程的課程體系進行了調(diào)整，從而構(gòu)建出具有系統(tǒng)性和完備性的硬件實驗課程體系。該課程體系由硬件系列課程、與該課程配套的實踐課程、以及部分課程的課程設(shè)計三部分組成。從第二學(xué)期到第七學(xué)期整整三個學(xué)年里都有相應(yīng)的硬件類實踐課程安排。硬件系列課程包括“電路基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“計算機組成原理和匯編語言”、“單片機原理及應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”等課程。與這些課程配套實踐課程包括“電子技術(shù)基礎(chǔ)實踐”、“計算機組成原理實踐”、“匯編語言實踐”、“單片機原理及應(yīng)用實踐”、“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用實踐”。從而保證了每門主要的硬件課程都有與之相應(yīng)的實踐課程。在此之上，還開設(shè)了“電子技術(shù)課程設(shè)計”和“單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計”。通過課程設(shè)計，學(xué)生必須在兩、三周內(nèi)獨立完成一個小型應(yīng)用電路的分析、設(shè)計和實現(xiàn)。通過課程設(shè)計，不僅可以實現(xiàn)對該門課程所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，還可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，從而對課程的后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。在課程安排的同時注意先導(dǎo)課程和后續(xù)課程之間的`順序和銜接，從易到難，逐步提高，從而達到逐漸強化學(xué)生的動手實踐能力的目的[5]。
4 精心設(shè)計實驗內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，和地方企業(yè)行業(yè)對計算機類專業(yè)學(xué)生硬件技能的要求，修訂相關(guān)課程實驗教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)書，形成一系列的前后內(nèi)容具有承接性的硬件課程實驗報告。為了使學(xué)生提高對硬件設(shè)計的興趣，在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的實踐課程中，針對編碼器和譯碼器的應(yīng)用問題，引入采用優(yōu)先編碼器作為主要器件的8人搶答器，以及以譯碼器作為主要器件的三人表決器的設(shè)計。同時指出依據(jù)優(yōu)先編碼器設(shè)計出的搶答器存在那些弊端，從而留出思考和改進的余地。通過有趣的案例，增加學(xué)生對學(xué)習(xí)硬件課程的興趣。而遺留的電路缺陷可以在后續(xù)“單片機原理及應(yīng)用”的實踐課程中進行改進。也體現(xiàn)了先導(dǎo)和后續(xù)實踐課程之間的聯(lián)系和知識量的增加。
5 建設(shè)教師隊伍，加強團隊合作
硬件課程講授起來本就有些枯燥，因此好的授課教師才能夠引起學(xué)生對這門課的興趣，吸引學(xué)生想去更深入的了解硬件知識。而要想成為好的硬件課程授課教師，一是需要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗；二是講授硬件體系課程的教師最好能夠?qū)⒈緦I(yè)的所有硬件課程都講授一遍，從最底層的硬件基礎(chǔ)課程到最高層的應(yīng)用型課程。全部講授一遍的目的不僅僅是教師自身知識的融會貫通，而且可以在講授中發(fā)現(xiàn)課程之間承上啟下的關(guān)系，明確前置課程和后續(xù)課程之間的聯(lián)系，講課中就會有針對性的強調(diào)和后續(xù)課程有關(guān)聯(lián)的知識點，為后續(xù)課程的進行打好基礎(chǔ)；三是推廣集體備課，通過集體備課教師之間可以交流講課的心得，經(jīng)驗，進度。對課程中的難點重點內(nèi)容的講授方法進行經(jīng)驗交流，從而達到取長補短，共同進步的目的。
6 革新教學(xué)理念，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
在傳統(tǒng)的教育理念中，教師是授課的主體，學(xué)生習(xí)慣依賴教師的講授和指導(dǎo)，而不去自己積極主動的思考問題和解決問題[6]。這樣培養(yǎng)的學(xué)生必然缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，是難以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求的。因此在授課過程中要盡量引入案例教學(xué)，以案例為驅(qū)動引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)知識的熱情。同時要注意先導(dǎo)課程和后續(xù)課程之間的聯(lián)系，尤其是后續(xù)課程中要用到的先導(dǎo)課程中的知識一定要點出來，并且從縱向的角度將這個知識點講的透徹一些。
7 引入網(wǎng)絡(luò)資源，拓展課堂
近幾年來，MOOC作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)渠道，為學(xué)生在課后進行課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)提供可非常便捷的平臺。只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)，每個學(xué)生都能可以在任何地方通過計算機免費聆聽全世界各個名牌大學(xué)優(yōu)秀教師的授課。因此，教師在上課的過程中，可以推薦幾個和本門課程相關(guān)的MOOC資源，并可以在課件休息的時間里播放一些相關(guān)的MOOC視頻，提高學(xué)生對MOOC這種新興資源的興趣，同時鼓勵學(xué)生在課后登錄相關(guān)網(wǎng)站進行自主學(xué)習(xí)。而又因為MOOC具有較高的開放性，任何人都可以免費注冊學(xué)習(xí)，也就難免具有較高的輟學(xué)率，學(xué)習(xí)者必須要有較高的自律能力才能堅持學(xué)完整個課程。針對這一缺陷，教師能夠起到一定的引導(dǎo)和督促作用，可以經(jīng)常在課堂教學(xué)中例舉MOOC課程中有趣的內(nèi)容或者案例，維持學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)MOOC課程的熱情。
通過以上措施，科學(xué)合理的硬件實踐教學(xué)體系建立了起來，硬件類課程教師隊伍的整體水平得到了提升，學(xué)生學(xué)習(xí)硬件類實驗課程的積極性也被調(diào)動了起來。有更多的學(xué)生愿意在課余的時間多學(xué)習(xí)硬件課程的相關(guān)知識，完成一些實用有趣的硬件電路設(shè)計和實現(xiàn)了。這也就達到了硬件課程實驗教學(xué)改革的最終目的。
參考文獻：
[2]葉繼華，王春蘭，甘登文，等. 建構(gòu)適應(yīng)社會需要的計算機硬件課程教學(xué)體系[J]. 江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（2）：54-55.
[3]劉新平，鄭秋梅，孫士明，等. 計算機硬件課程群實驗體系的改革與完善[J]. 計算機教育，2008，12：117-119.
[5]琚生根，陳潤，欒新成，等. 計算機硬件實驗教學(xué)的探討與改革[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)，2006（5）：65-67.
[6]黃家瑜，李云. 計算機硬件實驗教學(xué)改革的探討[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005（2）：111-114.
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